CN102378176A - 一种gsm网络接入系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种GSM网络接入系统，接入子系统ASS包括：接入实体AE，用于给终端MS提供Um空口接入；用于发送请求至ME，获的为其服务的目标GE基本信息；并负责向GE发送AE注册请求消息和MS注册请求消息；网关实体GE，用于对AE进行接入认证以及根据AE注册请求消息对AE进行鉴权，以及根据MS注册请求消息对MS进行接入控制；管理实体ME，用于根据AE发送的请求为AE服务的目标GE的消息，查找目标GE，并给AE返回服务GE的标识。本发明可以提高GSM网络接入的灵活性，降低接入网实现成本。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信GSM技术领域，具体涉及一种GSM网络接入系统。
背景技术
现有GSM(Global System for Mobile Communications，全球移动通信系统)的网络系统架构如图1所示，包括MS(Mobile Station，移动台)、BTS(Base Transceiver Station，基站收发台)、BSC(Base Station Controller，基站控制器)、MSC(Mobile Switching Center，移动交换中心)。其中BTS和BSC合称为BSS(Base Station System，基站子系统)，BTS与BSC之间采用Abis接口连接，用于实现无线接入的功能，在MS与MSC之间传递电路域数据。MSC是GSM网络的核心，处理所控制区域内来自MS和基站子系统的信令，实现移动性管理、呼叫交换和计费采集等功能，BSC与MSC之间采用A接口连接。MSC主要用于和外部网络进行接口，实现本地移动网与其他网间的信令、话务转接。
运用现有的GSM网络的BSS架构在增加系统容量时，缺乏灵活性，并且由于传统BSS架构的接入网，需要租用单独的房间、接入基站需要空调机来保障工作，成本相对较高。
发明内容
本发明公开了一种GSM网络接入系统，提高了GSM网络接入灵活性，降低了成本。
本发明公开了一种GSM网络接入系统，其中，包括接入子系统ASS，所述ASS包括：
AE(Access Entity，接入实体)，提供标准的Um接口以支持MS接入；用于向管理实体ME发送请求为其服务的目标网关实体GE消息；以及根据目标GE标识向GE发送AE注册请求消息和MS注册请求消息；
GE(Gateway Entity，网关实体)，通过基于IP的Abis’接口与所述AE连接，提供标准的A接口以接入MSC；用于对所述AE进行接入认证以及根据所述AE注册请求消息对所述AE进行鉴权；以及根据所述MS注册请求消息对MS进行接入控制；
ME(Manage Entity，管理实体)，与所述GE连接，用于根据所述AE发送的请求为其服务的目标GE的消息，查找目标GE，并给所述AE返回目标GE的标识，其中，所述目标GE标识包括：目标GE的IP地址。
本发明提出了一种全新的基于ASS架构的接入系统，此接入系统保持对MS的Um接口以及对MSC的A接口协议不变，因此新系统的实现不会对原有用户侧设备(MS)和核心侧设备(MSC)产生影响。接入子系统中的接入实体AE与网关实体GE之间采用基于IP连接的Abis’接口，基于现有成熟的宽带网络，提高了GSM网络覆盖的灵活性；将GSM网络接入时，并不需要单独租用机房、不需要使用空调等，降低了成本。
附图说明
图1现有的GSM网络接入构架示意图；
图2是本发明的GSM网络接入构架示意图；
图3是本发明实施例GSM网络控制面协议栈示意图；
图4是本发明实施例GSM网络数据面协议栈示意图；
图5是本发明中GSM网络接入时的一个信令流程图；
图6是基于ASS架构时位置更新的一个信令流程图；
图7是基于ASS架构时进行寻呼的一个信令流程图；
图8是基于ASS架构时进行内部切换的一个信令流程图。
具体实施方式
为方便理解本发明，下面将结合附图来阐述本发明；首先参考图2，本发明公开了一种GSM网络接入系统，其中，包括接入子系统ASS(T1)，ASS(T1)包括：
接入实体AE(102)，提供标准的Um接口以支持MS(101)接入；用于向管理实体ME发送请求为其服务的目标网关实体GE消息；以及根据目标GE标识向GE发送AE注册请求消息和MS注册请求消息；
网关实体GE(103)，通过基于IP的Abis’接口与AE(102)连接，提供标准的A接口以接入MSC(105)；用于对AE进行接入认证以及根据AE注册请求消息对AE进行鉴权；以及根据MS注册请求消息对MS进行接入控制；
管理实体ME(104)，与GE(103)连接，用于根据AE(102)发送的请求为其服务的目标GE的消息，查找目标GE，并给AE返回目标GE的标识，其中，目标GE标识包括：目标GE的IP地址。
本发明提出了一种全新的基于ASS(Access Subsystem，接入子系统)架构的接入系统，此接入系统保持对MS的Um接口以及对MSC的A接口协议不变，因此新系统的实现不会对原有用户侧设备(MS)和核心侧设备(MSC)产生影响。接入子系统中的接入实体AE与网关实体GE之间采用基于IP连接的Abis’接口，基于现有成熟的宽带网络，提高了GSM网络覆盖的灵活性；将GSM网络接入时，并不需要单独租用机房、不需要使用空调等，降低了低成本。
其中，AE注册请求消息包括：AE的全局唯一的标识、AE所在的位置区码以及AE所在的小区标识；MS注册请求消息包括：MS的国际移动用户标识码、MS注册原因以及MS性能参数。
在上述实施例中，网关实体GE(103)根据AE注册请求消息对AE(102)进行鉴权的操作包括：
若鉴权通过，则给AE(102)返回AE注册成功消息，若注册失败，则给AE(102)返回AE注册失败消息。
网关实体GE(103)根据MS注册请求消息对MS(101)进行接入控制的操作包括：若接入控制通过，则为MS(101)分配在GE内全局唯一的MS上下文标识，并给AE(102)返回MS注册成功消息，其中，MS注册成功消息包括MS(101)的MS上下文标识；若接入控制失败，则给AE(102)返回MS注册失败消息。
一种GSM网络扁平化架构的接入系统所使用的控制面协议栈和数据面协议栈分别如图3和图4所示。
1、Abis’接口控制面协议栈自下而上分为：L1/L2(物理层/数据链路层)、SCTP/IP(Stream Control Transmission Protocol/Internet Protocol，流控制传输协议/因特网协议)、RUA(RANAP User Adaption，RANAP用户适配层)、BSSAP(Base Station System Application Part，基站系统应用部分)。
2、Abis’接口数据面协议栈自下而上分为：L1/L2、IP(Internet Protocol，因特网协议)、UDP(User Datagram Protocol，用户数据报协议)、RTP(Real-TimeTransport Protocol，实时传输协议)。
其中L1/L2对应着物理层和数据链路层协议，可采用广泛的以太网协议，由于宽带网络的普遍存在，使得ASS网络的布设就有相当的灵活性。
SCTP协议是一种面向连接的基于分组的可靠实时传输协议，兼具UDP、TCP协议的优点，使得信令传输具有更高的可靠性，SCTP的设计包括适当的拥塞控制、泛洪和伪装攻击、更优的实时性能和多归属支持。这些特性保证了SCTP能够满足通信网络信令对传输质量的要求。
RUA设计作为无线接入网络应用部分(Radio Access NetworkApplication Part，RANAP)的适配，提供对RANAP的面向连接以及面向无连接两种方式的透明传输。由于RUA是对上层协议是透明传输，因此RUA同样适用于对BSSAP协议的承载。
RTP协议为数据提供具有实时特征的端对端网络传送服务，适用于为诸如音频、视频数据的多播或单播的网络服务。
对于Abis’接口的控制面和用户面协议栈设计，在IP承载的方式下满足了通信网络针对信令数据和用户数据的服务要求，从而保证了ASS作为GSM接入系统的实现。
本发明中GSM网络接入时的一个信令流程图，参考图5，包括：
201、AE发送请求为其服务的目标GE消息；
AE向ME请求为AE服务的GE。
202、返回目标GE的标识；
ME向AE返回目标GE的标识，包括目标GE的IP地址。
203、AE与GE进行身份验证；
AE与目标GE进行相互认证。
204、发送AE注册请求消息；
AE向GE发送AE注册消息，AE注册消息包括：AE的全局唯一标识、位置区码以及小区标识。
205、返回AE注册结果消息；
GE根据AE注册消息对AE进行鉴权，若鉴权通过，则给AE返回AE注册成功的消息；若鉴权失败，则给AE返回AE注册失败消息；AE注册失败消息包括：AE注册失败原因。
206、发送MS注册请求消息；
AE向GE发送MS注册请求消息，MS注册请求消息包括：MS的国际移动用户标识码、MS注册原因以及MS性能参数。
207、返回MS注册结果消息。
GE根据MS的注册信息对MS进行接入控制，若接入控制通过，则分配在GE内全局唯一的MS上下文标识，并给AE返回MS注册成功消息，MS注册成功消息包括MS的MS上下文标识；若接入控制失败，则给AE返回MS注册失败消息；MS注册失败消息包括：MS注册失败原因。
其中，步骤207中，接入控制包括：MS是否为合法用户、是否为紧急呼叫以及GE能力是否允许。
利用本发明的接入系统进行位置更新时，具体的信令流程参考图6，包括：
301、MS向AE发送位置更新请求；
302、AE向GE发送RUA连接消息；
AE收到MS发送的位置更新请求后，向GE发送RUA连接消息，RUA连接消息包括：位置更新请求。RUA连接消息(RUA CONNECT)消息指示了Abis’接口信令链路的建立。
303、GE向MSC发送SCCP连接请求；
GE收到RUA连接消息，向MSC发送SCCP连接请求消息，SCCP连接请求消息包括：位置更新请求。SCCP连接请求消息(SCCP Connect Request)消息指示A接口信令链路的建立。
304、MS与MSC进行鉴权以及加密模式控制；
305、MSC向GE发送位置更新成功消息；
306、GE向AE转发位置更新成功消息；
若GE接收到MSC发送的位置更新成功消息，则向AE发送BSSAP协议消息，BSSAP协议消息包括：位置更新成功消息。
307、AE向MS发送位置更新成功消息；
308、MS给AE返回TMSI重分配完成消息；
309、AE向GE发送BSSAP协议消息；
若AE接收到MS的TMSI(Temporary Mobile Subscriber Identity，临时识别码)；则向GE发送BSSAP协议消息，BSSAP协议消息包括：MS上下文标识。
310、GE将BSSAP协议消息转发给MSC；
311、MSC向GE下发BSSAP清除命令；
312、GE向AE转发BSSAP清除命令；
若GE接收到BSSAP清除命令消息，则转发BSSAP清除命令消息给AE。
313、AE向GE发送BSSAP清除完成；
AE根据BSSAP清除命令消息和MS上下文标识释放对应的相关无线资源；
AE向GE发送RUA断开消息；其中，RUA断开消息包括：BSSAP清除完成消息。
314、GE向MSC转发BSSAP清除完成；
GE向MSC转发BSSAP清除完成消息。
315、MSC向GE发送SCCP释放消息；
MSC向GE发送SCCP释放消息，指示A接口信令链路的释放。
316、GE向MSC发送SCCP释放完成。
若GE收到SCCP释放消息，则向MSC返回SCCP释放完成消息。
运用上述位置更新流程，在ASS系统中对BSSAP协议的最终解析前移至AE，因此在GE内部对BSSAP协议的直传应用部分(Direct Transfer ApplicationPart，DTAP)只需作透传转发，这样可减少透传信令在GE中的处理时延，从而减少整个信令流程的处理时延。
接着介绍，基于本发明的ASS架构时进行寻呼的信令流程，参考图7，包括：
401、MSC向GE下发BSSAP寻呼消息；
MSC向GE下发BSSAP寻呼消息，BSSAP寻呼消息包含：目标MS的位置信息、目标MS的IMSI。
402、进行寻呼优化；
若GE接收到BSSAP寻呼消息，则根据BSSAP寻呼消息和GE服务的AE所在的位置区码和小区信息，进行寻呼优化；其中，寻呼优化包括：GE优先级别、位置区优先级别、小区优先级别及IMSI优先级别的优化。
403、GE下发BSSAP寻呼消息；
GE根据寻呼优化的结果，向目标MS所在的AE下发BSSAP寻呼消息。
404、向MS下发BSSAP寻呼消息。
若AE接收到BSSAP寻呼消息，则向AE所属的MS下发寻呼请求。
运用本发明的ASS架构，可以在GE中实现对MS的精准寻呼，即只往MS所处的AE下发寻呼消息，从而减少接入网络中无效消息的发送，有效的减轻网络信令负载的压力。
图8是在本发明中基于ASS架构时进行内部切换的一个信令流程，包括：
501、MS上报测量报告；
MS向源AE上报测量报告；测量报告包括：邻小区频点、扰码以及功率。
502、源AE向GE发送切换请求；
源AE根据MS的测量报告，判定MS是否需要进行切换；若需要，则源AE向GE发送切换请求消息；切换请求消息包括：目标AE的位置区码。
503、GE向目标AE发送切换请求；
GE根据目标AE位置区码判断目标AE是否属于本GE，若是，则向目标AE发送切换请求消息。
504、目标AE给GE返回切换请求确认消息；
505、GE向源AE发送切换命令；
506、源AE向MS发送切换命令；
507、目标AE侦测MS主频点；
目标AE侦测MS的主小区频点。
508、目标AE向GE发送切换完成消息。
若MS主小区频点为目标AE的频点，则目标AE向GE发送切换完成消息。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种GSM网络接入系统，其特征是，包括接入子系统ASS，所述接入子系统ASS包括：
接入实体AE，提供标准的Um接口以支持移动设备MS接入；用于向管理实体ME发送请求为其服务的目标GE消息；以及根据目标GE标识向网关实体GE发送AE注册请求消息和MS注册请求消息；
所述网关实体GE，通过基于IP的Abis’接口与所述AE连接，提供标准的A接口以接入MSC；用于对所述AE进行接入认证以及根据所述AE注册请求消息对所述AE进行鉴权；以及根据所述MS注册请求消息对MS进行接入控制；
所述管理实体ME，与所述GE连接，用于根据所述AE发送的请求为所述AE服务的目标GE的消息，查找目标GE，并给所述AE返回目标GE的标识，其中，所述目标GE标识包括：目标GE的IP地址。
2.根据权利要求1所述的GSM网络接入系统，其特征是，
所述AE注册请求消息包括：AE的全局唯一的标识、AE所在的位置区码以及AE所在的小区标识；
所述MS注册请求消息包括：MS的国际移动用户标识码、MS注册原因以及MS性能参数。
3.根据权利要求1所述的GSM网络接入系统，其特征是，
所述网关实体GE根据所述AE注册请求消息对所述AE进行鉴权的操作包括：
若鉴权通过，则给所述AE返回AE注册成功消息；若注册失败，则给所述AE返回AE注册失败消息。
4.根据权利要求1所述的GSM网络接入系统，其特征是，
所述网关实体GE根据MS注册请求消息对MS进行接入控制的操作包括：若接入控制通过，则为所述MS分配在GE内全局唯一的MS上下文标识，并给所述AE返回MS注册成功消息；其中，所述MS注册接受消息包括所述MS上下文标识；若接入控制失败，则给所述AE返回MS注册失败消息。
5.根据权利要求1所述的GSM网络接入系统，其特征是，
所述AE收到MS发送的位置更新请求后，向所述GE发送RUA连接消息，所述RUA连接消息包括：所述位置更新请求；
所述GE收到所述RUA连接消息，向MSC发送SCCP连接请求消息，所述SCCP连接请求消息包括：所述位置更新请求；
若GE接收到MSC发送的位置更新成功消息，则向所述AE发送BSSAP协议消息，所述BSSAP协议消息包括：所述位置更新成功消息；
所述AE向MS发送所述位置更新成功消息；
若所述AE接收到所述MS的MS上下文标识；则向所述GE发送BSSAP协议消息，所述BSSAP协议消息包括：所述MS上下文标识，
所述GE将所述BSSAP协议消息转发给MSC；
若所述GE接收到BSSAP清除命令消息，则转发所述BSSAP清除命令消息给所述AE；
所述AE根据BSSAP清除命令消息和所述MS上下文标识释放对应的相关无线资源；
所述AE向所述GE发送RUA断开消息；其中，所述RUA断开消息包括：BSSAP清除完成消息；
所述GE向MSC转发BSSAP清除完成消息；
若所述GE收到SCCP释放消息，则向MSC返回SCCP释放完成消息。
6.根据权利要求1所述的GSM网络接入系统，其特征是，
若所述GE接收到BSSAP寻呼消息，其中，所述BSSAP寻呼消息包含：目标MS的位置信息、目标MS的IMSI；则根据所述BSSAP寻呼消息、所述AE所在的位置区码和小区标识，进行寻呼优化；
并根据寻呼优化的结果，向目标MS所在的AE下发所述BSSAP寻呼消息；
若所述AE接收到所述BSSAP寻呼消息，则向所述AE所属的MS下发寻呼请求。
7.根据权利要求1所述的GSM网络接入系统，其特征是，
MS向源AE上报测量报告；所述测量报告包括：邻小区频点、扰码以及功率；
所述源AE根据所述MS的测量报告，判定所述MS是否需要进行切换；若需要，则所述源AE向所述GE发送切换请求消息；所述切换请求消息包括：目标AE的位置区码；
所述GE根据所述目标AE位置区码判断所述目标AE是否属于本GE，若是，则向所述目标AE发送切换请求消息；所述目标AE向所述GE响应切换请求确认消息；所述GE向源AE发送切换命令消息；所述源AE向所述MS发送切换命令；
所述目标AE侦测所述MS的主小区频点，若所述MS主频点为所述目标AE的频点，则向所述GE发送切换完成消息。
8.根据权利要求1所述的GSM网络接入系统，其特征是，所述接入控制包括：所述MS是否为合法用户、是否为紧急呼叫以及GE能力是否允许。
9.根据权利要求6所述GSM网络接入系统，其特征是，所述寻呼优化包括：GE优先级别、位置区优先级别、小区优先级别以及IMSI优先级别的优化。
10.根据权利要求1至9任一项所述的GSM网络接入系统，其特征是，
所述AE注册失败消息包括：AE注册失败原因；
所述MS注册失败消息包括：MS注册失败原因。
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