EH Funktechnik Gunnar Heine GSM- Signalisierung verstehen und praktisch anwenden Grundlagen, Meßtechnik, Meßbeispiele Mit 250 Abbildungen 2., verbesserte Auflage Franzis'
Inhalt 1 Einführung 13 1.1 Zu diesem Buch 13 1.2 Mobilfunk 14 1.3 Global System for Mobile Communication (GSM) 14 1.3.1 Die Systemarchitektur von GSM => ein Netz aus Zellen 15 1.3.2 Die GSM-Subsysteme im Überblick 17 1.4 Allgemeines 19 1.5 Was ist Signalisierung? 20 1.6 Darstellung von Messages 23 2 Die Mobilstation und das Subscriber Identity Module (SIM) 25 2.1 Das Subscriber Identity Module (SIM) 25 2.1.1 Das SIM als Datenbank 26 2.1.2 Vorteile für den Endkunden 27 2.2 Die Mobilstation 28 2.2.1 Mobilstationstypen 28 2.2.2 Funktionalitäten 28 2.2.3 Die Mobilstation als Meßgerät 29 3 Das Base Station Subsystem (BSS) 30 3.1 Die Base Transceiver Station (BTS) 30 3.1.1 Architektur und Funktionen der BTS 31 3.1.1.1 Das Transmission/Reception - Modul (TRX) 31 3.1.1.2 DasO&M-Modul 32 3.1.1.3 Die Takt-Module.-. 32 3.1.1.4 Ein-und Ausgangsfilter t~. 32 3.1.2 BTS-Konfigurationen 33 3.1.2.1 Die Standardkonfiguration '. 33 3.1.2.2 Die Schirmzellenkonfiguration 33 3.1.2.3 Sektorisierte (Collocated) BTS's 35 3.2 Der Base Station Controller (BSC) 36 3.2.1 Architektur und Funktionen des BSC 36 3.2.1.1 Das Koppelnetz 36 3.2.1.2 Die Abis-Interface TCE's (Terminal Control Elements) 36 3.2.1.3 Die A-Interface TCE's (Terminal Control Element) 37 3.2.1.4 Die Datenbank (DB) 37 3.2.1.5 Das Zentralmodul 37
8 3.2.1.6 Anbindung ans OMC 37 3.3 Die Transcoding Rate and Adaption Unit (TRAU) 38 3.3.1 Funktion der Transcoding Rate and Adaption Unit 38 3.3.2 Standortwahl :. 38 3.3.3 Die Beziehung zwischen TRAU o BSS 39 4 Das Network Switching Subsystem (NSS) 40 4.1 Home Location Register (HLR) & Authentication Center (AuC) 41 4.2 Das Visitor Location Register (VLR) : 42 4.3 Das Mobile-services Switching Center (MSC) 44 4.3.1 MSC <-> Gateway-MSC?. 44 4.3.2 Das Zusammenspiel zwischen MSC und VLR 45 4.4 Das Equipment Identity Register (EIR) 45 5 Das OSI-Referenzmodell 47 5.1 Gründe für eine Standardisierung 47 5.2 Die Umsetzung ins OSI-Referenzmodell 48 5.3 Datentypen im OSI-Referenzmodell 49 5.4 Datenverarbeitung im OSI-Referenzmodell 49 5.5 Vorteil des OSI-Referenzmodells 50 5.6 Die 7 Schichten (Layer) des OSI-Referenzmodells 50 5.6.1 Layer 1/Physical Layer 50 5.6.2 Layer 2/Data Link Layer 51 5.6.3 Layer 3/Network Layer 51 5.6.4 Layer 4/Transport Layer 52 5.6.5 Layer 5/Session Layer 52 5.6.6 Layer 6/Presentation Layer 53 5.6.7 Layer 7/Application Layer? 53 5.7 Verständnisprobleme 54 6 Das Abis-Interface 59 6.1 Kanalkonfigurationen 60 6.2 Anschlußmöglichkeiten der BTS an den BSC 60 6.2.1 BTS-Anschaltung in Reihenschaltung 61 6.2.2 BTS-Anschaltung in Starkonfiguration: 62 6.3 Signalisierung auf dem Abis-Interface 63 6.3.1 Der OSI-Protokollstack auf dem Abis-Interface 63 6.3.2 Die Schicht 2 -. 63 6.3.2.1 Das Link Access Protokoll im D-Kanal 63 6.3.2.2 Der LAPD-Rahmen 63 6.3.2.3 Unterschiede zwischen LAPD/Modulo 128 und Modulo 8 64 6.3.2.4 Die Parameter einer LAPD-Message 67 6.3.3 Die Schicht 3 78 6.3.3.1 Die Schicht 3 auf dem RSL (SAPI0) 78 6.3.3.2 Message Discriminator und T-Bit 79 6.3.3.3 Der Message Typ 80 6.3.3.4 Die Schicht 3 auf dem Operation & Maintenance Link (SAPI 62) 89 6.4 Die Inbetriebnahme des Abis-Interface 91
Inhalt 7 Das Air-Interface in GSM 93 7.1 Die Struktur des Air-Interface 93 7.1.1 Das FDMA/TDMA-Schema.-. 93 7.1.2 - Rahmenhierarchie und Frame Numberin GSM 95 7.1.3 Synchronisation zwischen Uplink und Downlink 96 7.2 Physikalische vs. Logische Kanäle 97 7.3 Logische Kanäle, 98 7.3.1 Logische Kanalkonfigurationen 99 7.3.1.1 Das Mapping von logischen auf physikalische Kanäle 99 7.3.1.2 Mögliche Kombinationen 101 7.4 Interleaving 104 7.5 Signalisierung auf dem Air-Interface 105 7.5.1 Die Schicht 2 105 7.5.1.1 LAPDm-Signalisierung 105 7.5.1.2 Die drei Formate des LAPDm-Rahmens 105 7.5.1.3 Der Kopf eines LAPDm-Rahmens 107 7.5.1.4 Unterschiede zwischen LAPD und LAPDm 108 7.5.1.5 Rahmentypen in LAPDm 109 7.5.2 Die Schicht 3 110 7.5.2.1 Protocol Discriminator (PD) 110 7.5.2.2 Radio Resource Management (RR) 110 7.5.2.3 Mobility Management (MM) 111 7.5.2.4 Call Control (CC) 111 7.5.2.5 Transaction Identifier (TI)/Skip Indicator 111 7.5.2.6 Der Message-Typ 112 7.5.2.7 Der Message-Typ/Die Bits 0-5 113 8 Das Signalisierungssystem Nr. 7 128 8.1 Das SS7-Netzwerk 128 8.2 Der Message Transfer Part (MTP) 129 8.3 Die Messagetypen in SS7 130 8.3.1 Allgemeines 130 8.3.2 Die Fill In Signal Unit (FISU) 130 8.3.3 Die Link Status Signal Unit (LSSU) 130 8.3.3.1 Die Bedeutung des Statusfeldes 131 8.3.4 Die Message Signal Unit (MSU) 132 8.4 Adressierung und Weglenkung von Messages 132 8.5 Fehlererkennung und Fehlerkorrektur 136 8.6 SS7 Netzwerk Management und Test 139 8.6.1 SS7 Netzwerk Test 140 8.6.2 Mögliche Fehlerfälle 141 8.6.2.1 Verhalten bei Überlast 141 8.6.2.2 Verhalten bei Ausfall/Inbetriebnahme eines SP/STP 141 8.6.2.3 Verhalten bei Ausfall/Inbetriebnahme einer SS7-Verbindung 142 8.6.2.4 Weitere Fehlerfälle 143 8.6.3 Formatierung von SS7 Management- und Test-Messages 143 8.6.4 Die Messages im SS7 Netzwerk Management und Test 144 8.6.5 Erläuterungen zu den Message-Typen im SS7 Netzwerk Management 148 8.6.6 Erläuterungen zu den Message-Typen im SS7 Netzwerk Test 152
" 0 9 Der SCCP (Signalling Corinection Control Part) 153 9.1 Funktionen des SCCP : '. 153 9.1.1 Die Dienste des SCCP/Verbindungslos <-> Verbindungsorientiert 154 9.2 Das SCCP-Message Format 156 9.3 Die SCCP-Messages 158 9.3.1 Funktionen der SCCP-Messages 159 9.3.2 Parameter in SCCP-Messages 161 9.3.2.1 CaPA/CdPA => Calling Party Address/Called Party Address (> 2 Byte) 161 9.3.2.2 C bzw. Credit (1 Byte) 164 9.3.2.3 EO =} Ende der Optionalen Parameter (1 Byte) 164 9.3.2.4 MT => Message Typ (1 Byte) 164 9.3.2.5 PC => Protokoll Klasse (1 Byte) 164 9.3.2.6 RC => Release Cause (1 Byte) 165 9.3.2.7 RF => Refusal Cause (1 Byte) 165 9.3.2.8 RT => Return Cause (1 Byte) 165 9.3.2.9 Source Local Reference + Destination Local Reference (je 3 Byte) 165 9.3.2.10 S/R => Segmenting/Reassembling (1 Byte) 165 9.3.2.11 S/S => Sequencing/Segmenting (2 Byte) 165 9.3.2.12 SSN => SubSystem Number (1 Byte) 165 9.4 Das Prinzip einer SCCP-Verbindung 167 10 Das A-Interface 169 10.1 Allgemeines 169 10.2 Dimensionierung 169 10.3 Signalisierung auf dem A-Interface 171 10.3.1 Der Base Station Subsystem Application Part (BSSAP) 171 10.3.2 Die Messagestruktur im Base Station Subsystem Application Part 172 10.3.3 Message Typen im Base Station Subsystem Management Application Part (BSSMAP) 173 11 Transaction Capabilities- und Mobile Application Part (TCAP/MAP) 183 11.1 TCAP (Transaction Capabilities Application Part), 183 11.1.1 Allgemeines zu TCAP 183 11.1.2 Adressierung in TCAP 185 11.1.3 Die interne Struktur von TCAP 186 11.1.4 Parameter- und Datenkodierung in TCAP 186 11.1.4.1 Die Formatierung des TAG-Feldes 187 11.1.4.2 Die Darstellung des Längenfeldes 193 11.1.5 Die TCAP-Messages.< 194 11.1.5.1 Die TCAP-Messages in GSM 196 11.1.5.2 Die Dialogue Portion 197 11.1.5.3 Die Component Portion 201 11.2 Der Mobile Application Part (MAP) 205 11.2.1 Die Kommunikation zwischen MAP und seinem Anwender..206 11.2.2 MAP-Services 206 11.2.2.1 Die Richtungsabhängigkeit von MAP-Services 206 11.2.2.2 Allgemeine MAP-Services 207 11.2.2.3 Spezielle MAP-Services 208
11 11.2.3 Local Operation Codes im Mobile Application Part 209 11.2.4 Die Zusammenarbeit von Anwender, MAP und TCAP 215 11.2.4.1 Allgemeines 215 11.2.4.2 Verlauf eines Dialoges 215 12 Szenarien 219 12.1 Der Location Update 221 12.1.1 Der Location Update im BSS, 221 12.1.2 Der Location Update im NSS 226 12.2 Der Equipment-Check 226 12.3 Der Mobile Originating Call (MOC) 228 12.3.1 Der Mobile Originating Call im BSS 229 12.3.2 Der Mobile Originating Call im NSS 237 12.4 Der Mobile Terminating Call (MTC) 240 12.4.1 Der Mobile Terminating Call im BSS 240 12.4.2 Der Mobile Terminating Call im NSS 248 12.5 Das Handover 251 12.5.1 Die Meßergebnisse von BTS und Mobilstation 251 12.5.2 Die Handover-Szenarien 254 12.5.2.1 Synchronized vs. Non-Synchronized 254 12.5.2.2 Der Intra-BTS-Handover 255 12.5.2.3 Der Intra-BSC-Handover 255 12.5.2.4 Der Intra-MSC-Handover 260 12.5.2.5 Der Inter-MSC Handover und der Subsequent Handover 264 13 Quality of Service (QoS) 271 13.1 Die Messmittel 271 13.1.1 OMC vs. Protokolltester 272 13.1.2 Der Protokolltester '. 274 13.1.3? Signalisierungs-Analyse in GSM : 275 13.1.4 Die automatische Auswertung von Messergebnissen 275 13.1.5 Die manuelle Analyse von Messergebnissen 280 13.2 Tips & Tricks 280 13.2.1 Verbindungsorientierter SCCP-Modus (connectionoriented) 280 13.2.2 Verbindungsloser SCCP-Modus (connectionless) 281 13.2.3 Auf dem Abis-Interface 282 13.3 Wo im Tracefile findet man welchen Parameter? 282 13.3.1 Allgemeine Informationen 283 13.3.2 Statistische Informationen 286 13.4 Fehleranalysen auf Abis- und A-Interface 286 13.4.1 Die wichtigsten Fehlermeldungen 287 13.4.1.1 Der Clear Request (CLR_REQ)/A-Interface 287 13.4.1.2 Der Assignment Failure auf A-, Abis- und Air-Interface 288 13.4.1.3 Der Connection Failure (CONN_FAIL) 289 13.4.1.4 Die Error Indication (ERRJND) 290 13.4.2 Fehleranalysen im BSS 292 13.4.2.1 CLeaR REQuest/Cause Value: '0' = Normal Event - Radio Interface Message, Failure 293
12 13.4.2.2 CLeaR REQuest/Cause Value: '1' = Normal Event - Radio Interface Failure 294 13.4.2.3 CLeaR REQuest/Cause Value: '20'hex = Resources Unavailable- Equipment Failure 295 13.4.2.4 ASSignment FAILure/Cause Value: '50'hex Invalid Message - Terrestrial Circuit Already Allocated 296 13.4.2.5 ASSignment FAILure/Cause Value: '22'hex Resources Unavailable - Requested Terrestrial Resource Unavailable 297 14 Glossary 301 Stichwortverzeichnis 391