毕业设计（论文）GSM路由协议的仿真与性能分析.doc

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1、GSM路由协议的仿真与性能分析摘 要：在信息飞速发展的时代，通信在生产和生活中的地位日益重要。本文先介绍了GSM发展的历史、系统特性以及数字移动通信技术中蜂窝技术的相关知识，着重描述了GSM的典型体系结构，给出了其结构图，以及相关子系统和各个通信实体间的接口和协议。关键字：GSM； 蜂窝； 协议；仿真Abstract: The rapid development of the information age, communication in production and daily life in the increasingly important position. This artic

2、le first introduced the history of the development of GSM, the system of mobile communications and digital technology in cellular technology-related knowledge, focus on GSM described the typical architecture, given its structure map, and all related subsystems and communications between the entities

3、 to I and agreements. Keyword: GSM; cellular; agreement; Simulation目 录第一章 绪论21.1研究背景21.2研究内容4第二章GSM系统技术探讨52.1 GSM技术发展历程52.2 GSM体系结构72.3 MS端软件结构框架9第三章GSM数据链路协议的分析103.1移动台端的系统结构103.2协议栈作用113.2.1名词约定123.3数据链路层协议功能123.3.1数据链路层与上、下接口关系133.3.2消息传输的实现方式133.4数据链路层主要规程说明143.4.1确认方式建立规程143.4.2确认方式下,信息传送规程143.

4、4.3终止确认方式操作规程153.4.4挂起与恢复规程15第四章DL协议模块实现探讨164.1 DL层协议的详细介绍164.1.1. D L协议的主要功能164.1.2. D L协议模块与其它模块的逻辑关系174.2 DL实体对等通信的格式和数据结构设计204.2.1. D L实体对等通信的格式204.2.2.数据结构设计224.3 DL协议软件实现的设计思想244.3.1 DL协议软件实现的难点244.3.2.解决方法254.3.3. DL软件模块的结构34总 结36参考文献37致 谢38第一章 绪论1.1研究背景新世纪是网络和信息传媒主导世界发展的世纪，移动通信系统作为网络通信的一种必要补

5、充和扩张，赋予了网络通信以新的含义。它使人们能够随时随地接入互联网，获取和分享各种信息资源。世界移动通信发展趋势是更快捷、更方便。GSM(Global System for Mobile Communication)移动通信系统就是在这种大背景下应运而生。从总体角度上来说，GSM移动通信系统由两个方面组成:网络端和用户端。我国的GSM移动通信技术发展十分迅速。1994年，我国开始建设GSM数字移动通信网，至今已经建立了中国电信和中国联通两个GSM骨干网。现已覆盖全国300多个地区、2000多个县市，并可与30多个国家和地区实现自动漫游，成为全球最大的GSM系统网络。相对于网络端而言，用户端设备

6、即人们俗称的手机是另一个巨大的消费市场。1994以来，我国GSM系统用户数量连年翻番，到1998年底已达1800万户，2000年GSM用户数量超过了5000万户。尽管GSM系统在我国己经得到广泛应用，但由于GSM系统协议规范是以欧洲电联ETSI European Telecommunication Standards Institute)为主导给予制定的通信协议，故在GSM系统建设初期，我国电信部门主要是从国外电信设备制造商处购买GSM网络设备、用户端设备和相关协议软件。这一情况导致国家外汇大量流失，同时，国家信息安全也得不到根本保障。近两年，国内大的通信设备制造商，如首信、中兴等，己经充分认

7、识到这一点，纷纷投入GSM手机的生产和研发。由于本身技术力量不够、国内没有配套的硬件生产商提供GSM硬件平台等原因，他们只能从国外大的电信设备制造商处购买手机的参考设计。这种参考设计包括底层硬件平台和配套的协议栈软件，国内生产者只能完成手机的外观和人机界面的改进，造成许多国内知名品牌手机实际上是由同一家外匡公司供货的局面，而国内生产者并没有真正介入GSM手机核心技术的研究和开发工作。为了使国内通信设备生产商能参与到国际市场的竞争，掌握GSM手机中的核心技术协议栈软件的设计和开发，首信研究院终端所联合中科院软件所进行GSM手机(即移动台)端协议栈软件的合作开发。本项目的提出者是首信研究院终端所，

8、开发者为中科院软件所和首信研究院终端所。目标是完成一个GSM移动台端协议栈软件系统，使用者是设计GSM移动台应用层软件的开发人员。在本软件提供的API Application Program Interface )上，按照应用和人机接口的需求，构筑自己的GSM移动台应用软件系统。力图通过GSM移动台端协议栈软件的开发掌握移动通信系统的核心技术。1.2研究内容GSM移动台端主要由以下几部分构成:GSM底层硬件平台、协议栈软件、实时多任务操作系统、用户自定义设备和相关应用程序，而与本文有关的协议栈软件实质上是一种嵌入式系统软件。现在，用户需要机身体积小巧，待机时间更长的移动台。GSM底层硬件平台的

9、设计思想也是为了满足这种需求。因此，硬件平台提供给协议栈软件的计算能力、各种物理资源非常有限。处于开机状态的移动台，不管是否接听电话或进行电信业务，协议栈软件都要随时与网络端进行各种控制信息的交互。在硬件平台性能相近的情况下，移动台端整体性能，如待机时间.查找网络速度等，取决于协议栈软件的设计。为了开发出高质量的协议栈软件，在软件的开发过程中，作者确定以下几个研究方面:1.GSM协议栈的协议分层和软件实现方式的研究。研究GSM移动台端的协议分层模型、各层协议实体的功能和相互间的逻辑关系:确定协议栈软件的实现方式，合理划分协议软件的功能模块。奠定了GSM移动台端协议栈软件实现的基础。2.协议栈业

10、务流程和协议实体规程的逻辑关系研究C研究移动台端协议栈所能完成各种电信业务，如主叫、被叫，和各层协议实体规程之间的逻辑关系，明确对等协议实体和相邻层间协议实体的通信和控制方式。确定协议栈软件的任务划分。3.协议软件实现方法的研究;研究新的开发方法对移动台端协议软件质量的影响。在协议软件的详细设计阶段，以往老的协议软件开发方法无法进行协议软件模块的逻辑功能仿真和测试，只有在协议软件编码完成后才能进行，任何一个细小就分的不合理设计或功能定义错误都会导致工作的重复。采用新的开发方法完全能够避免这种情况的发生，在协议软件的详细设计阶段就能够完成协议软件模块和整个协议栈软件的逻辑功能仿真和部分测试，大大

11、缩减开发人员的工作量:同时，提高协议栈软件的质量。第二章GSM系统技术探讨2.1 GSM技术发展历程进入20世纪90年代末期，以蜂窝电话为主线的第二代移动通信系统经过十余年的发展在世界各地仍是欣欣向荣、盛而不衰，是增长最快的电信市场之一。作为第二代移动通信领域的主导技术GSM应用更是日益扩大。GSM数字移动通信系统起源于欧洲。最初，欧洲各国都有自己的移动通信网络，如:英国的TACS(全接入通信系统)和北欧的NMT(北欧移动电话)等。作为第一代移动通信的典型代表，他们都存在这样或那样的缺点。1.欧洲各国间人员交流频繁，由于各国移动系统间没有公共接口，使欧洲各国用户不能享受方便的漫游服务;2.没有

12、充分考虑对数据业务的支持。移动通信的用户不仅仅要求基本的语音服务，随着社会进步和用户需求的增加，用户对于数据传输的业务要求会逐渐超过对语音业务的要求;3.频率复用低下。在无线通信领域，无线频率是一种有限的资源。在第一代移动通信系统中，大多采用模拟电子技术。当某一频率分配给用户后，其它用户只能等待此用户释放物理资源后才能继续使用。造成无线资源的极大浪费。有限的物理资源应该尽可能地提供给更多的用户;4.安全性差，用户信息的安全得不到保障。在这种情况下，欧洲主要电信运营商和制造商于1982成立了GSM专题小组，负责用于整个欧洲大陆的移动通信系统研究和制定工作。并于1988完成GSM通信协议第一阶段标

13、准的第一版。这种新兴的通信系统是基于数字信号，能有效地避免第一代移动通信系统的各种弊病。1. GSM系统是为全欧洲统一制定的，划定了统一的频段和空中接口标准，不存在各国用户不兼容的问题。2. GSM系统规范在制定时，就充分考虑了对现行数据业务的支持和将来数据业务扩充的需要。已经投入运行的数据业务传输速率可达9600bit/s。随着协议版本的升级，GSM系统中数据业务传输速率可以达到128Kbit /s。3. GSM系统采用FDMA(频分多址)和TDMA(时分多址)技术。这种技术能大大提高无线资源的复用程度。GSM系统中一个频率点可以同时分配给8个不同用户同时使用。4. GSM系统用户在接入系统

14、网络时，网络端客户身份认证中心将对用户身份进行认证。一但认证通过，网络端和用户端的硬件设备将对在空中接口上传输的无线信号进行加密。防止非法用户接入网络或窃听其他用户信息。1990年，GSM系统在德国、英国等地进行试运行。运行结果得到许多国家电信运营商和制造商的认同，GSM系统开始了广泛的应用。GSM标准组织于1993年完成了GSM通信协议第二阶段规范的制定工作，第二阶段的协议进一步完善了系统性能，特别是对数据业务的支持和扩充方面。1994年6月该组织开始制定第2+阶段的GSM通信协议，并将其合入第二阶段。这一阶段标准主要目的是引入第二代移动通信系统到第三代移动通信系统的过渡方案GPRS C G

15、eneral Packet Radio Service )，即通用分组无线业务。GPRS借鉴了网络通信的分组传输方法，系统可以动态地调整物理资源以满足用户对不同数据传输速率和传输质量的要求。2.2 GSM体系结构GSM系统的整体结构如图一所示。整个GSM系统可以分为移动台端tMS端)、基站(BSS)和交换网络困SS)三个子系统。每个子系统在整个系统中完成不同的功能。图2.1:GSM网络结构图上图中所用缩写说明:SIM: Subscriber Identity Module ME: Mobile EquipmentBTS: Base Transceiver Station BSC: Base S

16、tation ControllerHLR: Home Location Register VLR: Visitor Location RegisterMSC: Mobile Switching Center EIR: Equipment Identity RegisterAuC: Authentication Center MS: Mobile StationBSS: Base Station System NSS: Net Switch SystemMS就是用户所使用的手持设备。它由两部分组成，移动终端(ME)和客户识别卡(SIM )。作者的工作集中在移动台端，在本文的其它章节，作者均以英文

17、缩写MS代表移动台。WE:就是俗称的“裸机”，它可完成话音编解码、信道编解码、信息加密、信息的调制和解调等工作。SIM卡:就是“手机的身份卡”，它类似于我们现在所用的IC卡，因此也称作智能卡，存有认证客户身份所需的所有信息，并能执行一些与安全保密有关的重要信息，以防止非法客户进入网络。SIM卡还存储与网络和客户有关的管理数据，只有插入S IM卡后移动终端才能接入进网。BSS系统是在一定的无线覆盖区中由MSC控制，并与MS进行通信的系统设备。它主要负责完成无线信号的发送接收和无线资源管理等功能。功能实体可分为基站控制器(BSC)和基站收发信台(BTS)。BSC:具有对一个或多个BTS进行控制的功

18、能，它主要负责无线网络资源的管理、小区配置数据管理、功空控制、定位和切换等，是个很强的业务控制点。BTS:无线接口设备，它完全由BSC控制。主要负责无线传输，完成无线与有线的转换、无线分集、无线信道加密、跳频等功能。交换网络子系统卿SS)主要完成交换功能和客户数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库功能。ASS由一系列功能实体所构成，它们是:MSC:是GSM系统的核心，是对位于它所覆盖区域中的移动台进行控制和完成话路交换的功能实体，也是移动通信系统与其它公用通信网之间的接口。它可完成网络接口、公共信道信令系统和计费等功能，还可完成BSS,MSC之间的切换和辅助性的无线资源管理、移动性管理等。另

19、外，为了建立至移动台的呼叫路由，有的MSC还应能完成入口MSC ( GMSC)的功能，即查询位置信息的功能。VLR:是一个数据库，是存储MSC为了处理所管辖区域中MS(统称拜访客户)的来话、去话呼叫所需检索的信息。例如客户的号码，所处位置区域的识别，向客户提供的服务等参数。HLR:也是一个数据库，是存储管理部门用于移动客户管理的数据。每个移动客户都应在其归属位置寄存器(HLR)注册登记，它主要存储两类信息、:一是有关客户的参数;二是有关客户目前所处位置的信息，以便建立至移动台的呼叫路由。例如MSC, VLR地址等。AuC:用于产生为确定移动客户的身份和对呼叫保密所需鉴权、加密的三参数(随机号码

20、RAND ,符合啊应SRES、密钥Kc;的功能实体。EIR:也是一个数据库，存储有关移动台设备参数。主要完成对移动设备的识别、监视、闭锁等功能，以防止非法移动台的使用。2.3 MS端软件结构框架MS端作为一个子系统需要和网络端子系统进行控制和数据信息的通信。区此,MS端软件结构框架包括以下几个组成部分:应用层(AL: ApplicationLayer)和远程应用(RA: Remote Application j;应用程序接口(API: ApplicationProgram Interface );GSM协议栈软件;.4PI函数库以及低层硬件:MS端软件结构如图二所示。图2.2:GSM终立裔软件

21、结构各部分功能如下:1. AL:应用层是移动台所有应用程序集合，用户通过调用各种应用程序来完成所需的功能。按照功能可以分为通信应用、电源管理和调试/测试等。通信应用包括话音业务、数据业务、补充业务、短消息业务等各种GSM业务和电话簿等通一讯相关应用程序。电源管理则是在在主应用程序管理下，根据当前移动台的状态实现节电功能。调试/测试主要是为在开发调试过程中、生产在线测试、日常使用以及维修时提供移动台软硬件运行的数据信息。2. API:应用软件程序接口。此接口提供给应用程序开发人员两个方面的调用:与GSM协议相关的接口调用;与协议无关的、而应用程序开发所必要的接口调用。3. API函数库:提供独立

22、于GSM协议功能、而应用程序开发必需的功能调用。包括:存储管理、任务管理、消息管理、调试支持及窗口管理等。4.物理层包括GSM硬件、自定义设备、实时多任务嵌入式操作系统以及相关设备的驱动程序。此层直接与协议栈的第二层软件接口。也是整个协议栈与底层硬件接口的关键。5. GSM协议栈软件:整个移动台端的核心软件，主要完成MS子系统与BSS和NSS子系统间的交互工作。第三章GSM数据链路协议的分析3.1移动台端的系统结构移动台系统结构如图3.1所示。图3.1移动台端系统结构框图图3.1表示了如下几点:API:GSM系统的应用程序接口,应用程序开发过程中所需的各种功能调用都通过此接口实现。API函数库

23、独立于GSM协议相关功能,而提供各种应用程序开发所需的功能调用。物理层包括GSM硬件、自定义设备、实时多任务嵌入式操作系统以及相关设备的驱动程序。此层直接与协议栈的layer 2接口。也是整个协议栈与底层硬件接口的关键。GSM协议栈:整个移动台端的核心软件,主要由Layer 3和Layer 2两个部分组成。Layer 2也就是本文中所要讲述的数据链路层所做的工作是将移动台的layer 3的各种消息传输到网络。功能上,layer 3可以划分为连接管理(CMConnectionManagement)、移动管理(MMMobile Management)和无线资源管理(RRRadio Resource

24、)3个协议子层。连接管理子层包括呼叫控制(CC Call Control)、补充业务(SS SupplementService)和短消息业务(SMS Short Message Service)3种通信协议。协议实体实现协议。即CC协议由CC实体实现。CC实体完成与呼叫相关消息解释和执行功能,例如:发起呼叫。MM实体完成移动台在移动方面的管理,例如:用户注册。RR实体主要管理移动台各种无线资源,例如:请求网络分配无线资源。3.2协议栈作用从用户的观点来看,协议栈是将用户的各种业务请求加以透明地实现。例如:用户主动发起呼叫、用户接受被叫等。从协议栈本身来看,GSM协议栈包括多层通信协议,如呼叫控

25、制协议,移动管理协议等。每种通信协议完成特定功能,高层协议的实现是基于底层协议所能提供的各种服务。协议间的控制功能是由协议间通讯功能完成的。所有协议叠加完成GSM系统所要求的功能。3.2.1名词约定* PLMN(Public Lands Mobile Network):公共陆地移动网,即由GSM基站、交换中心、数据库等网络实体组成的提供GSM移动通信业务的网络。* Dm控制信道:是GSM系统中所有逻辑信道的统称。GSM中的逻辑信道是用于区分各种数据流作用的一种表示方法。系统中用于对等信息交互的逻辑信道包括: SACCH慢速随路控制信道;SDCCH单独专用控制信道;FACCH快速随路控制信道。以

26、上3个逻辑信道又合称为专用控制信道(DCCH)。BCCH广播控制信道。RACH随机接入信道。PCH为寻呼信道,AGCH为接入允许信道,均为两种控制信道,且共享CCCHC(公共控制信道)帧。* SAP称作业务接入点:是协议栈中的底层实体向其上层实体提供各种业务支持的访问点。不同的业务接入点通过业务接入点标识符SAPI进行标识。数据链路层向上层提供的SAPI有两种取值:SAPI=0为信令;SAPI=3为短消息。* DLC数据链路连接:表示某一逻辑信道上的一个业务接入点的连接。数据链路连接通过数据链路连接标识符DLCI进行标识。3.3数据链路层协议功能数据链路层在协议栈中的作用如图3.2所示。由于无

27、线路径传输的特殊性,层3消息格式并不适合直接在无线路径上传送,必须要进行传输形式上的变化。数据链路层的主要作用是将层3消息比特流和层2帧比特流进行相互映射。当层3有消息需要发送,通过层间通讯机制将层3消息比特串和控制参数传给数据链路层。收到这样的上层服务请求后,数据链路层按照要求对层3消息进行打包。在打包的过程中,数据链路层加上本层消息头并对层3消息进行封装。层2的消息头由3个部分组成,分别为地址域,控制域和长度指示域。地址域主要标识了此帧中层3消息的目标地址;控制域主要标识数据链路层对等通信过程中相应的控制参数;长度指示域用于说明此帧信息域中层3消息的有效长度,以及信息域的内容是否需要和前后

28、帧中的信息域重组的指示。打包完成后,数据链路层将会要求物理层发送出去。物理层从无线接口上收到网络发来的信号时,通过层间的通讯机制通知数据链路层。此时,数据链路层对收到数据链路层的帧进行拆包。拆包过程中,数据链路层需要对层2消息头进行分析。根据地址域中的指示确定层3消息的目标地址;按照控制域的说明调整各种控制参数;按照长度指示域中的说明从信息域中取出层3消息送到上层实体。图3.2层3消息与数据链路层帧映射图3.3.1数据链路层与上、下接口关系图3.3表示了数据链路层与相邻层间的接口关系。相邻层间带箭头的连线表示两层之间的SAP及其上信息流的方向。其中:(1)物理层所提供给数据链路层的服务接入点是

29、用逻辑信道来标识的。其接口上的信息流具体为层2帧的形式。具体数字表示以下含义:1表示BCCH;2表示PCH+AGCH(寻呼信道+接入允许信道);3表示RACH;4表示SACCH;5表示SDCCH6表示FACCH。(2)数据链路层提供给无线资源管理层的服务接入点是用数字0和3表示的。SAPI=0表示信令,SAPI=3表示短消息。其接口上的信息流具体形式是层3消息的比特串。(3)物理层提供给无线资源管理层的服务接入点是用MPH表示的。其接口上主要传递各种无线资源管理信息以及各种物理资源状态参数。图3.3数据链路层与上、下层间接口关系3.3.2消息传输的实现方式由于层3消息具有不同的属性,数据链路层

30、可以采用不同的方式传输层3的消息。一种是非确认方式;另一种是确认方式。非确认方式是数据链路层通过非编号帧对层3消息进行打包。此操作对所要传送的层3消息长度有限制,消息长度不能超过非编号帧传输格式的最大长度。这样才能保证层3消息一次传送完成。传送完成后,数据链路层并不要等待对等实体的确认信息。这种方式用于层3消息更新周期较快的消息传送。确认方式是数据链路层采用编号帧对层3消息进行打包,所传送的帧都需要对等数据链路层确认。当收到确认信息后,数据链路层实体将继续下一步的工作。在一定的时间间隔内没有收到确认信息,数据链路层将会重发没有得到确认的帧。通常,层3消息都采用确认方式传输。GSM系统中不同逻辑

31、信道支持不同的实现方式。BCCH、PCH+AGCH仅支持非确认方式;SD-CCH、SACCH和FACCH同时支持非确认和确认两种方式。3.4数据链路层主要规程说明对层3消息的不同传输,数据链路层协议将通过不同的规程予以实现。非确认传输方式由于条件的限制,所以实现规程简单。确认方式涉及信令链路的建立、信息传输及其确认、信令链路挂起与恢复和信令链路释放等动作,对于每一种动作都有对应的操作规程予以实现。以下4个部分将概要说明各个相关规程的功能和工作过程。3.4.1确认方式建立规程确认方式建立规程用于建立主信令链路。主信令链路是指在主DCCH(FACCH和SDCCH)信道为信令确认传递而建立数据链路。

32、链路建立的标志是数据链路层在主DCCH信道上发送特殊命令帧后,在同一信道上接收到由网络回送一个特殊回复帧。主信令链路有两种建立连接的方式:正常建立方式和争用解决建立方式。两种建立方式最大不同之处在于:特殊命令帧中是否包含层3消息。争用解决建立方式主要目的是防止多个MS同时接入同一专用信道,避免冲突。建立方式的选择由无线资源管理实体根据不同的情况进行确定。3.4.2确认方式下,信息传送规程在确认方式下,信息传送规程包括:信息帧的传送与接收;接收确认;接收拒绝帧。当建立主信令连接以后,MS端层3实体可以利用信息传送规程与对等网络进行消息的可靠传送。由于大部分层3消息的长度超过数据链路层所定义帧的长

33、度,所以当要传送这部分层3消息时,发送端数据链路层要进行消息的拆分。接收端数据链路层接收到已经拆分的消息后,进行消息的保存;通过相应的确认信息通知发送端数据链路层发送下一分组;当所有分组的帧都收到后,接收端数据链路层开始进行消息的重组并将消息送到层3。3.4.3终止确认方式操作规程此规程用于终止网络和指定MS的数据链路层之间的确认方式操作。终止确认方式操作包括两种:正常的释放和本地终端释放。释放方式由无线资源管理实体根据MS所处的情况进行选择。无线资源管理实体要终止确认方式操作时,会向数据链路层发一请求。根据请求中的释放模式参数,数据链路层会选择不同的释放方式。如果是本地终端释放方式,数据链路

34、层则不会向对等网络发送任何消息,直接释放确认方式操作。释放完成后,数据链路层将会通知无线资源管理实体。3.4.4挂起与恢复规程挂起与恢复规程是移动台在专用信道改变(专用信道分配和切换规程)期间,无线资源管理实体用于挂起数据链路层在SAPI=0的上行信道上的确认方式操作;当新的物理信道连接好以后,无线资源管理实体将会通知数据链路层继续确认方式操作。规程的目的是在专用信道改变的期间,提供一种避免消息丢失的可靠机制。当接收到挂起请求时,数据链路层将还未发送的层3消息和还未确认的层3消息保存。当消息保存完成后,数据链路层通知无线资源管理实体挂起工作已经完成。等待无线资源管理实体对物理资源的释放等其它操

35、作。MS在新的物理信道建立连接后,无线资源管理实体将会向数据链路层发送继续多帧操作的请求。数据链路层收到请求后,组织特殊命令帧发向网络。数据链路层在同一信道上等待到由网络回送一个特殊回复帧。如果与数据链路层所期望的结果一致,则表示恢复成功。第四章DL协议模块实现探讨4.1 DL层协议的详细介绍4.1.1. D L协议的主要功能DL实体在整个协议栈中的位置决定了DL实体的主要功能，利用GSM系统无线接口上的逻辑信道在协议栈的第三层实体间透明地传输信令消息。包括以下几个方面:1.通过GSM系统无线接口上的逻辑信道，DL实体在MS端与网络端的第三层实体间建立一个或多个数据链路连接。数据链路连接是指建

36、立在逻辑信道的某个服务接入点(SAPI=0或SAPI=3)上的传输路径。不同数据链路连接通过数据链路连接标识符(DLCI)区分。在目前的情况下，DL实体最多能支持两个数据链路连接，分别是用于信令和短消息传输。用于信令传输的数据链路连接是建立在主DCCH信道的SAPI=0上，又称作主信令链路连接。2.进行第三层实体的消息和第二层帧间的处理。第三层实体进行对等信息交互的主要形式是消息，每个消息的长度和传输要求各不相同。例如:RR实体的MEASUREMENT REPORT消息长度不超过21个字节。传输方式只要DL实体能将该消息成功发送出去即可，不需要网络端确认已经收到。因为，发送最新的测量报告消息比

37、重发老的测量报告消息的意义更大。同样是RR实体的ASSIGITMENT COMMAND消息，其消息长度最长为256个字节。在传输方式上要求DL实体能确保对等RR实体正确地收到。由于GSM系统无线接口对传输速率和质量的限制，所以第三层消息的形式不适合在无线路径上传输。必须进行传输形式上的变换。DL帧是DL实休在逻辑信道上接收或发送的最小数据单元，也是对等DL实体进行信息、交互的单位。RR实体的IMEASUREMENT REPORT消息可以利用DL实体的非确认帧进行传送。而类似于ASSIGNMENT COMMAND的第三层消息，可以利用DL实体的信息帧进行传送。DL实体将这样的第三层消息拆分成多个

38、信息帧，对每个信息帧进行编号和确认。3.完成出错处理。在利用DL层的帧格式进行传输时，不可避免会出现各种传输错误。DL实体要能从所接收到帧中检查出错误并进行恢复。如果DL实体对出错信息不能进行恢复，DL实体会向第三层实体报告出错原因。4.解决专用信道争用问题。由于网络端通过无线接口分配给某一MS物理资源时，其它在同一蜂房中处于空闲状态的MS也能侦听到此类信息。为防止其它MS误用这些物理资源，DL实体要能完成MS间争用专用信道功能。4.1.2. D L协议模块与其它模块的逻辑关系图八表示了DL实体与相邻层间协议实体的接口关系。相邻层间的通信是利用原语来完成的。原语抽象地表示了DL层与相邻层间数据

39、与控制信息的逻辑交换，这种方式并不限制其实现方式。带箭头连线表示两层之间的服务接入点(SAP)及其上信息流的方向。其中:图4.1 DL模块与上、下层间接口关系. DL实体提供给RR实体的SAP是用数字0和3表示。SAPI=0表示通过此接口所提供的是用于对等第三层实体间进行信令交互的消息;SAPI=3表示通过此接口所提供的是用于短消息协议实体交互的数据和信令信息。其接口上的信息流具体形式是以DL字母开头的原语。DLESTABLISH:此类原语是RR实体和DL实体间用于请求、确认或指示数据链路连接建立情况。DL RELEASE:此类原语是RR实体和DL实体间用于请求、确认或指示对己建立成功的数据链

40、路连接释放情况。DL DA丁A:此类原语是RR实体和DL实体间用于接收或报告第三层消息。这类第三层消息要求DL实体用确认方式进行发送或接收。DL UNITDATA:此类原语是RR实体和DL实体间用于接收或报告第三层消息、。这类第三层消息要求DL实体用非确认方式进行发送或接收。DL SUSPEND:此类原语是RR实体在执行物理信道切换或信道模式改变期间，用于请求DL买体保存所有未发送第三层消J宫、发送一记数器与接收计数器的状态。DL RESUME:此类原语是RR实体完成新的物理信道改变后，用于请求DL实体在新的物理信道上建立数据链路连接。DLRECONNECT:此类原语是RR实体请求DL实体在新

41、的物理信道上建立数据链路连接失败情况下，用于请求DL实体在先前的物理信道上重建数据链路连接。DLRANDOMACCESS:此类原语是RR实体请求DL实体发送随机接入信息。2.物理层实体提供给DL实体的服务接入点是用逻辑信道来标识。具体数字表示以下含义: 1.表示BCCH 2.表示P_AGCH 3.表示R.ACH 4表示SACCH 5表示SDCCH 6表示FACCH其接口上的信息流具体形式是以PH字母开头的原语;PHDATA:此类原语是DL实体和物理层实体间传送和接收包含帧的消息单元。PHRANDOMACCESS:此类原语是用于DL实体和物理层实体间请求和确认发送的随机接入信息。PHREADYT

42、OSEND:此类原语是物理层实体使DL实体与逻辑信道的发送时间同步。收到此信息后，DL实体在指定时间点和逻辑信道上将要发送的帧信息填充到物理层实体所指定的内存区间。物理层实体完成逻辑信道和物理信道之间的映射。最终信息、发送的工作由物理层实体完成。3.物理层实体提供给RR实体的服务接入点是用RRPH表示。其接口上主要传递各种无线资源管理信息以及各种物理资源状态参数。其接口上的信息流具体形式是以MPH字母开头的原语。MPHINFORMATION:RR实体用该原语控制物理层实体，包括逻辑信道和物理信道的激活和去激活、连接和断开。也可用于传送物理层实体各种侧量报告信息。4.2 DL实体对等通信的格式和

43、数据结构设计4.2.1. D L实体对等通信的格式 MS端和网络端DL实体进行对等通信采用帧(Frame)形式。帧类型的划分与逻辑信道相关。DL帧类型从整体上分为四种，即A类型、B类型、Bbis类型和C类型。A类主要是用于在DCCH信道上传送不包含信息域的帧:也就是在专用模式下，当第三层实体没有消J自、传输或出现传输错误时，DL实体用此种类型帧传送各种对等控制信息。GSM系统中对专用模式(Dedicated Mode)的定义是指MS端已经分配了至少两个专用逻辑信道，其中一个为SACCH。而空闲模式(Idle Mode)是指MS端没有被分配任何专用逻辑信道;只能侦听PAGCH和BCCHoB类型主

44、要用于在DCCH信道上传送包含信息域的帧;在专用模式下，有不同传输要求的第三层消息都是通过这种类型的帧进行发送和接收。A类型和B类型的相同之处在于帧中各个域组成完全相同，都包括地址域、控制域、长度指示域和信息域。区别在于对信息域进行信息填充时，A类型填充一固定格式的比特串，而B类型填充第三层消息。两类帧控制域可以标明帧的不同用途。A类型和B类型具体格式如下图九所示。图4.2 A类和B类帧的组成图中的地址域、控制域和长度指示域的长度均为一个字节。地址域中主要包含的参数是SAPI值，此参数说明B类帧中有用信息需要通过哪个SAP提供给第三层实体。控制域提供的信息可以确定A类和B类帧用途。对A类和B类

45、帧的控制域字节进行编码，可以将帧的用途细分成以下三种:1.确认传输模式下，对等DL实体间传送需要确认信息的I(Information)格式。2.确认传输模式下，对等DL实体之间数据流量控制和状态查询的S(Supervisory)格式。3.对等DL实体之间建立和释放数据链路、传送非确认信息的U(Unnumbered)格式。由于S, U格式还需要完成多种功能，因此，还能将它继续进行细分。具体逻辑关系如表一所示。表4.1:控制域作用说明在发送或接收时，DL实体通过对控制域编解码能确定或知道该帧的具体用途。当控制域编码是I帧时，接收方DL实体可知此帧中的信J息域是以确认方式进行传输的。发送方实体发送完

46、成后，会起动定时器T200对发送过程计时。在T?00时间范围内没有收到对方肯定或否定的回答，发送方则认为发送信息丢失，重发该帧。直到接收方给予正确回复。这样一种方式就保证信号发送的可靠性。当控制域是UI帧时，接收方DL实体知道帧信息域内容是非确认方式进行传输。不会给发送方DL实体回复。长度指示城包含两个参数，L和M。L指示B类帧信息、域中有用信息的长度，单位为字节:如果采用确认方式传送第三层消息，M指示B类帧中比特串是否是完整的第三层消息，如不是，DL实体需要进行消息重组。Bbi:类型是用于在空闲模式下的BCCH, PAGCH非确认信息的传输。C类型是较为特别的一种类型，它只用于在RACH信道

47、接入信息的传送工作。4.2.2.数据结构设计协议软件开发过程中，数据结构设计的关键是用合适的结构表示对等实体间通信的格式。如:第三层实体的消息和第二层实体的帧类型。在定义这些数据结构时，软件开发人员要遵从以下原则:1.协议规范描述与协议软件数据结构定义间的一致性;数据结构应能清晰、明确的反映出协议规范中各个参数之间的关系。2.数据隐蔽性和模块化:协议分层界定出每层实体所需要完成的工作和可进行操作的数据对象。因此，在定义数据结构时要考虑交互协议软件间数据单元的处理和保护问题。DL层对等通信过程中，所交互的帧格式的数据结构如下:/*定义数据链路层帧中地址域的数据结构*/typedef structUNTT16 Ic /*iC位取值为0表示所收到的帧是网络所发送的命令*/ /*iC位取值为1表示所收到的帧是网络所发送的回复*/UINT16 iSAPI ; /*iS