GPRS LLC链路层模块设计方案.docx
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GPRSLLC链路层模块设计方案
技术文件
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LLC链路层软件模块设计方案
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共34页
(包括封面)
拟制
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会签
标准化
批准
深圳市中兴通讯股份有限公司
1概述
1.1编写目的
1.2术语和缩写
1.3参考资料
2模块设计
2.1需求规定
2.1.1功能规定
2.1.2性能规定
2.2运行环境
2.3模块结构设计
2.3.1模块结构设计描述
2.3.2各层结构设计描述
2.3.3功能模块设计
2.5软件要素设计
3接口设计
3.3软件接口
4软件运行设计
4.1软件处理流程
5系统数据结构设计
6可靠性设计
6.1可靠性模型
6.2可靠性指标
6.3可测试性
8软件计划和进度安排
8.1环境资源
8.2开发进度
LLC链路层模块设计方案
1概述
1.1编写目的
在参照GPRS支持节点总体设计方案和GPRSLLC协议的基础上,本文档描述GPRS支持节点SGSN中LLC软件模块设计方案,
版本号
完成时间
原因
1.0
1999/11/25
初稿
1.2术语和缩写
ABMAsynchronousBalancedMode
ACKACKnowledgement
ADMAsynchronousDisconnectedMode
CNFConfirm
DISCDISConnect
DMDisconnectedMode
FRMRFRaMeReject
GMMGPRSMobilityManagement
GRRGPRSRadioResourcesserviceaccesspoint
IInformation
IOVInputOffsetValue
INDIndication
LAPDLinkAccessProcedureontheD-channel
LLLogicalLink
LLCLogicalLinkControl
LLELogicalLinkEntity
LLGMMLLCtoGPRSMobilityManagementserviceaccesspoint
LLMLogicalLinkManagement
LLMELogicalLinkManagementEntity
REQRequest
RESResponse
RNRReceiveNotReady
RRReceiveReady
SSupervisory
SABMSetAsynchronousBalancedMode
SACKSelectiveACKnowledgement
TIATelecommunicationsIndustryAssociation
UAUnnumberedAcknowledgement
UIUnconfirmedInformation
XIDeXchangeIDentification
<参考资料>
[1]GSM04.64:
"Digitalcellulartelecommunicationssystem(Phase2+);GeneralPacketRadio
Service(GPRS);LogicalLinkControl(LLC)".
[2]GSM03.60:
"Digitalcellulartelecommunicationssystem(Phase2+);GeneralPacketRadio
Service(GPRS);Servicedescription;Stage2".
[3]GSM03.64:
"Digitalcellulartelecommunicationssystem(Phase2+);Overalldescriptionof
theGeneralPacketRadioService(GPRS)Radiointerface;Stage2".
[7]
[4]GSM04.65:
"Digitalcellulartelecommunicationssystem(Phase2+);GeneralPacketRadio
Service(GPRS);SubnetworkDependentConvergenceProtocol(SNDCP)".
[5]GSM08.18:
"Digitalcellulartelecommunicationssystem(Phase2+);GeneralPacketRadio
Service(GPRS);BaseStationSystem(BSS)-ServingGPRSSupportNode(SGSN);BSSGPRSProtocol(BSSGP)".
[6]GPRS支持节点总体设计方案
2总体设计
2.1需求规定
2.1.1功能规定
LLC模块介于MS和SGSN之间,为MS和SGSN之间提供高可靠的逻辑链路连接,并对传输的数据进行加密处理,为建立在LLC之上的各种应用协议提供可靠的传输支持。
通过LLC确保数据端到端的可靠传输。
2.1.2性能规定
LLC模块采用确认传输时,数据传输误码率必须保证为零,每块GPP板的LLC处理能力必须>=2MBIT/S,对每个MS用户,可以缓存至少10K的用户数据。
2.2运行环境
本软件模块采用标准C语言开发,运行于Motorolar860CPU上,运行操作系统为pSOS.模块开发工具为pSOSFOR860编译器和调试器.数据库采用分布式内存数据库,哈稀索引.单板系统内存要求大于64M(针对所有模块的合计).
2.3软件模块结构设计
2.3.1模块结构设计描述
2.3.1.1概述
LLC模块与其它层的协议的关系如下图所示:
]
LLC模块是MS和SGSN之间的链路层协议实现的载体。
LLC通过不同的TLLI标识不同的MS用户,一个MS用户可能有几个高层协议需要通过LLC层传输,LLC通过SAPI(LLC层访问入口点)来区分不同的高层协议。
LLC层有SAPI=1,3,5,7,9,11六个访问入口点,其中SAPI=1的访问入口点标识这是GMM移动性管理和SM会话管理应用协议,SAPI=11标识这是短消息应用协议,SAPI=3,5,9,11标识这是SNDCP子网收敛协议。
每种协议都对链路层提出了自己的特殊要求:
GMM移动性管理和SM会话管理应用协议要求LLC采用非确认传输方式,但传输优先级别要求较高;SNDCP不但要求LLC同时支持确认传输和非确认传输两种方式,而且要求LLC支持传输不同QOS的数据,所以LLC提供3,5,9,11四种SAPI入口,每种SAPI满足不同的QOS的要求,总之LLC通过SAPI区分不同的高层协议。
LLC协议的底层驱动是BSSGP协议,BSSGP协议是SGSN和BSS之间的协议。
它负责将SGSN上的MS用户数据发送到MS所在的BSS基站。
BSSGP模块的传输承载是帧中继协议,所以LLC模块最终是利用帧中继将数据发送出去的。
每一个attach上SGSN的MS用户都由路由区标识符(RAI)和小区标识符(CI)标识MS用户所在。
在BSSGP层维护着RAI+CI和NSEI+BVCI的对照表,LLC层在利用BSSGP发送数据时,通过传递给BSSGP模块RAI和CI(实际上是NSEI,BVCI),指示BSSGP将数据发到相应的BSS去。
SGSN中BSSGP模块到BSS的帧中继传输链路可能有许多条,BSSGP必须知道用哪一条帧中继传输链路传输才合适,这个信息是LLC提供的,LLC对某个SAPI的数据服务,在一个传
输方向上的走同一个帧中继传输链路。
这样,可以保证LLC数据的有序性。
LLC模块的总体结构如下图所示:
LLC模块中的核心模块是LLC数据传输子模块,它是LLC数据传输的核心内容,完成端到端的确认传输,非确认传输。
其它子模块为LLC数据传输子模块提供周边服务。
其中加密模块和CRC校验模块保证LLC帧的数据保密性和无差错性;LLC传输连接控制模块提供连接控制过程,包括参数协商;流量控制模块接收BSSGP的流量控制消息,通过改变滑窗大小和丢弃控制LLC数据传输速率;错误控制模块为LLC提供出错恢复,通知告警等作用。
LLC与GMM移动管理之间还有一些信令管理消息,在MS进行移动性操作时,指示LLC进行相应的变化。
2.3.2各层结构设计描述
●LLC传输连接控制模块
完成两个LLC的SAPI实体之间的连接控制,连接维护,通过如图的状态迁移维护两个LLC的SAPI实体之间连接关系
●LLC流量控制模块
对LLC的流量进行控制,接收BSSGP的流量控制命令,限制QOS比较小的链路的流量,在总体流量负荷比较重的情况下,优先保证Qos高的数据先发送。
●加密解密模块
根据MS协商的密值,对某些数据进行加密,保证数据的安全
●CRC校验模块
对所有的LLC帧进行CRC校验
●LLC参数初始化,周期检查,错误控制与恢复模块
对LLC的链路周期检查,将遇到的错误通知相关得模块处理
●GMM业务处理模块
有关MS的TLLI指派,重要参数的重新协商,链路异常的通知等与移动性有关的处理
●LLC数据传输模块
执行数据的传输,维持滑动窗口,将收到的不同SAPI的数据交给不同的上层协议处理。
2.3.3LLC帧格式解析
LLC的帧格式参数繁杂,LLC层的大多数控制是由LLC帧中不同命令控制位的组合来完成的。
清楚了解LLC帧格式十分重要。
一个完整的LLC帧由以下部分构成:
目的地址
控制域
数据域
校验域
AddressField(1octet)
ControlField
(variablelength,max.36octets)
InformationField
(variablelength,max.N201octets)
FrameCheckSequenceField
(3octets)
图LLC帧格式
2.3.3.1地址字段格式和变量:
地址字段由ProtocolDiscriminatorbitPD,theCommand/ResponsebitC/R和theSAPI组成,参见图
Bit
87654321
PDC/RXXSAPI
Octet1
图LLC帧地址域格式
其中:
协议描述符PDbit的值应该为0,如果收到的帧中该位为1,则把它当成无效帧。
C/R:
“命令/响应比特(Command/Response)”
用来表示帧为命令或响应,其用法参见表所示
TypeDirectionC/Rvalue
CommandSGSNsidetoMSside1
CommandMSsidetoSGSNside0
ResponseSGSNsidetoMSside0
ResponseMSsidetoSGSNside1
表C/R比特用法
SAPI的格式参见表
SAPIRelatedServiceSAPName
0000Reserved-
0001GPRSMobilityManagementLLGMM
0010Reserved-
0011Userdata1LL3
0100Reserved-
0101Userdata2LL5
0110Reserved-
0111SMSLLSMS
1000Reserved-
1001Userdata3LL9
1010Reserved-
1011Userdata4LL11
1100Reserved-
1101Reserved-
1110Reserved-
1111Reserved-
表SAPI可分配的数值
2.3.3.2控制字段的格式,参数和变量
控制字段可以识别4种类型的帧.它们的控制字段分别定义为:
-有确认信息传输(I格式);
-监控功能(S格式);
-无确认信息传输(UI格式);
-控制功能(U格式).
LLC控制字段的格式参见图和图,对监控功能BITS和无编号功能BITS的数值的定义参见表
其中:
AAcknowledgementrequestbit
EEncryptionfunctionbit
MnUnnumberedfunctionbit
N(R)Transmitterreceivesequencenumber
N(S)Transmittersendsequencenumber
N(U)Transmitterunconfirmedsequencenumber
P/FPollbit,whenissuedasacommand,
Finalbit,whenissuedasaresponse
PMProtectedmodebit
SnSupervisoryfunctionbit
XSparebit
Format87654321
Iformat0AXN(S)(I+S)N(S)XN(R)
N(R)S1S2
Sformat10AXXN(R)
N(R)S1S2
UIformat110XXN(U)
N(U)EPM
Uformat111P/FM4M3M2M1
图控制字段格式
Format87654321Octet
Iframe0AXN(S)1
SACKN(S)XN(R)2
formatN(R)113
XXXK4
R
(1)R
(2)R(3)R(4)R(5)R(6)R(7)R(8)5
R(9)R(10)R(11)R(12)R(13)R(14)R(15)R(16)6
…:
R(249)R(250)R(251)R(252)R(253)R(254)R(255)X36(MAX)
Sframe10AXXN(R)1
SACKN(R)112
formatR
(1)R
(2)R(3)R(4)R(5)R(6)R(7)R(8)3
R(9)R(10)R(11)R(12)R(13)R(14)R(15)R(16)4
…:
R(249)R(250)R(251)R(252)R(253)R(254)R(255)X34(MAX)
图SACKI和S帧控制字段格式
2.3.3.2.1有确认信息传输帧格式-I
I帧用于在LAYER-3实体之间完成有确认的信息传输.格式中的N(S),N(R)和A是独立的;也就是每一个I帧有一个N(S),一个N(R),依据对LLE收到的后续I帧是否要求确认,A被设置为0或1.
每一个I帧也包含某种监控信息,所以可以把它人为是I+S帧.
2.3.3.2.2监控帧格式-S
S帧用于完成逻辑链路的监控功能,例如:
确认I帧和请求I帧传输的临时暂停.帧中的N(R)和A是相互独立的;即每一个S帧有一个N(R),它可以或不对LLE收到的后续I帧的确认,A可以被设置为0或1.
2.3.3.2.3无确认信息帧格式-UI
UI帧用于在LAYER-3实体之间完成无确认的信息传输.对UI帧不需要进行序列号校验.因而可能在传输中丢失.根据E位可确定是否需要加密.可通过设置PM位来允许无保护的信息传输.
2.3.3.2.4无编号帧格式-U
U帧用于提供额外的链路控制功能.它不包含序列号.格式中的P/F可被设置为0或1.
2.3.3.2.5控制字段参数和状态变量
●POLL/FINAL(P/F)
所有的U帧包含POLL/FINAL(P/F)位.该位为“P”,当置为1时,要求对方作出响应;相应的在响应帧中,该位为“F”,置为1时,表示应答。
●Acknoledgementrequestbit(A)
所有的I和S帧中都包含A.
一个LLE请求从对端实体得到确认(即I+S或S帧)时,该位设置为1,若不需要对端确认则设置为0.
●Modulus
模运算:
每一个I和UI帧都使用一个0-511之间的顺序号码编号.
要使用512来做模运算的变量有:
N(S),N(R),N(U),V(S),V(R),V(A),V(U),V(UR).
对于负数的模运算,要把它连续地加512,直到为正数后再做模运算.
●ABM变量和序列号
发送状态变量V(S)
在ABM下,每一个LLE对端在发送I帧时都要关联一个V(S),表示要发送的下一个I帧的序列号.对每一个相继发送的I帧,V(S)应加1,超过V(A)的数值不能多于在I帧的K中设置的最大数值.K的数值可以在1<=K<=256,当I帧重发时,V(S)不加1.需要对V(S)进行模512运算.
确认状态变量
在ABM下,每一个LLE对端在使用I和S帧的命令和响应时,都要关联一个V(A),V(A)用于识别在发送窗口中的第一个I帧,所以V(A)-1等于发送的上一个确认I帧的N(S).V(A)的数值应该由从对等端收到的有效N(R)来更新.一个有效的N(R)的数值应在V(A)<=N(R)<=V(S)之间.需要对V(S)进行模512运算.
这些不等关系可表示如下:
N(R)有效,当且仅当(N(R)-V(A))mod512<=(V(S)-V(A))mod512
另外,(V(S)-V(A))mod512<=K.
发送序列号
在ABM下,只有I帧包含N(S),在按顺序I帧被发送的时候,N(S)的数值设置为等于V(S)的数值.
接收状态变量V(R)
在ABM下,每一个LLE对端在使用I和S帧的命令和响应时,都要关联一个V(R),V(R)用于表明要接收的下一个I帧的序列号,当接收到无错并且它的发送序列号N(S)等于V(R)的按顺序I帧时,V(R)的数值加1.需要对V(S)进行模512运算.
接收序列号N(R)
在ABM下,所有的I帧和S帧都包含N(R),表示按顺序要接收的下一个I帧的序号.在上面的两种类型帧需要发送时,将N(R)的数值设置为变量V(R)的数值.N(R)表明发送N(R)的LLE实体已经正确接收了所有I帧序号到达并包括N(R)-1的所有I帧.
SACKbitmapR(n)
在ABM下,所有的I+S帧和SSACK帧都包含R(n),在一个SACK帧要发送时,根据序号为N(R)+n的帧是否正确接收将R(n)的每一位设置为1或0,R(n)=1表明发送SACK的实体已经正确接收了编号为R(n)+n的帧,R(n)=0则表明该R(n)+n帧未被正确接收.
SACKbitmap最多包含255个bit,这个bitmap可能被截断,只有达到并包括了至少一个bit的octet的bitmapoctets才被发送.
I+SSACK帧包含一个bitmap长度指示K,K+1表示了在bitmap中octet的数目,K的数值可以是0到31的任何数值.
I帧缓存变量B
在ABM下,每一个LLE对等实体,在使用I帧和S帧命令或响应时,都要关联一个I帧缓存变量B.0<=B<=M,M为I帧的最大缓存长度.
L(x)函数给出了序号为x的I帧信息字段的整个长度.B应该随着要发送的每一个I帧的L(x)增长.
●无确认操作的参数和变量
加密位(E)
E位用于指示UI帧的信息和FCS字段是否加密来向用户提供数据的安全保密性.1表示加密,0表示不加密.
保护模式位(PM)
保护模式位PM表明是否使用帧头和信息字段来计算FCS.PM=1表示要使用帧头和信息字段来计算FCS;PM=0表示只使用帧头和信息字段的前N202个字节来计算FCS,如果信息字段长度小于N202,则对整个信息字段都要进行计算.这样一来,就可以允许UI帧传输无保护信息,在信息字段中N202个字节后面的错误不会导致信息帧的丢弃.
无确认发送状态变量V(U)
当使用UI帧命令时,每一个LLE对等实体应关联一个V(U)变量.V(U)表明了下一个将要发送的UI帧的序号.在每一次UI帧的成功传输后,V(U)的数值加1,V(U)需做512的模运算.
无确认序列号N(U)
只有UI帧包含N(U),它是发送的UI帧的无确认序列号.在一个UI帧将要发送时,把它的N(U)设置为V(U).
无确认接收状态变量V(UR)
当使用UI帧命令时,V(UR)表示按顺序要接收的下一个UI帧的序列号.V(UR)的数值为0到511.
2.3.3.3命令和响应
SGSGLLEs用到的命令和响应见表所示
Format
Command
Response
Encoding
S1S2M4M3M2M1
InformationSupervisory
RR
RR
0
0
-
-
-
-
ACK
ACK
0
1
-
-
-
-
RNR
RNR
1
0
-
-
-
-
SACK
SACK
1
1
-
-
-
-
Unnumbered
-
DM
-
-
0
0
0
1
DISC
-
-
-
0
1
0
0
-
UA
-
-
0
1
1
0
SABM
-
-
-
0
1
1
1
-
FRMR
-
-
1
0
0
0
XID
XID
-
-
1
0
1
1
表SGSGLLEs用到的命令和响应
2.3
- 配套讲稿:
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