第5章 組網(wǎng)技術(shù)-信令

1、第5章 組網(wǎng)技術(shù) 5.5 信信 令令 一、信令的定義：通信網(wǎng)中,除了用戶信息之外,為使全網(wǎng)有秩序地工作,還必須在正常通話的前后和通話過程中傳輸其他的控制信號，如占用、釋放、用戶忙閑、被叫號碼。這些和通信有關(guān)的一系列控制信號稱為。所以：信令是通信設(shè)備之間（用戶終端、交換機(jī)）傳遞的除用所以：信令是通信設(shè)備之間（用戶終端、交換機(jī)）傳遞的除用戶信息以外的控制信息。戶信息以外的控制信息。二、信令的基本功能：建立呼叫建立呼叫監(jiān)控呼叫監(jiān)控呼叫清除呼叫清除呼叫第5章 組網(wǎng)技術(shù) 通訊設(shè)備之間任何實(shí)際應(yīng)用信息的傳送總是伴隨著一些控制信息的傳遞,它們按照既定的通訊協(xié)議工作,將應(yīng)用信息安全、可靠、高效地傳送到目的地。

2、這些信息在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中叫做協(xié)議控制信息,而在電信網(wǎng)中叫做信令(Signal)。 第5章 組網(wǎng)技術(shù) 信令的分類u 用戶信令（接入信令）：用戶終端和交換設(shè)備之間傳輸?shù)男帕睢?模擬話機(jī)的用戶信令 數(shù)字話機(jī)的用戶信令u 局間信令：交換設(shè)備之間傳輸?shù)男帕?。 隨路信令：中國一號信令 共路信令：NO.6信令和 NO.7信令u 按功能分： 線路信令：當(dāng)前信道的線路狀態(tài)，如空閑、占用、釋放。 路由信令：用于選路的信令信息：被叫號碼、主叫類別。 管理信令：網(wǎng)絡(luò)管理信息，如測試、維護(hù)信息。u 按信令信號形式分： 數(shù)字信令 音頻信令第5章 組網(wǎng)技術(shù) 1、隨路信令隨路信令：信令和話音在同一條電路上傳送。 （信令網(wǎng)就附

3、在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或電話網(wǎng)絡(luò)上） 模擬電話網(wǎng)及早期數(shù)字中采用。 缺點(diǎn)： 信令傳送速度低； 容量及處理能力有限； 很難擴(kuò)展到其他業(yè)務(wù)。隨隨 路路 信信 令令 第5章 組網(wǎng)技術(shù) 2、No.7No.7信令（共路信令）：信令（共路信令）：公共信道信令系統(tǒng)。信令通路與話音通路分開，將若干條電路的信令集中在一條專門用于傳送信令的通道上傳送。例如例如打電話：當(dāng)我們開始打電話的時候，拿起電話機(jī)時就有信號傳到當(dāng)?shù)氐拇螂娫挘寒?dāng)我們開始打電話的時候，拿起電話機(jī)時就有信號傳到當(dāng)?shù)氐碾娦啪侄耍幌盗薪粨Q后，本局端就先在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送信令，等對端收到電信局端，一系列交換后，本局端就先在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送信令，等對端收到信令后回應(yīng)一個信令同

4、意通話，此時網(wǎng)絡(luò)上傳輸信令功能就算完成了，信令后回應(yīng)一個信令同意通話，此時網(wǎng)絡(luò)上傳輸信令功能就算完成了，開始傳輸語音信號，就可以通話了。等電話結(jié)束的時候，同樣需要通過開始傳輸語音信號，就可以通話了。等電話結(jié)束的時候，同樣需要通過信令來控制電路拆除。信令來控制電路拆除。 特點(diǎn)： 信令傳送速度快快； 具有提供大量信令的能力及增加信令的靈活性：通話期間仍可傳遞信令。 可靠性高、適應(yīng)性強(qiáng)：誤碼率達(dá)到10-7 ，可廣泛應(yīng)用于ISDN網(wǎng)、移動網(wǎng)和智能網(wǎng)。 共共 路路 信信 令令 第5章 組網(wǎng)技術(shù) 七號信令7號信令：又稱為公共信道信令。即以時分方式在一條高速數(shù)據(jù)鏈路上傳送一群話路信令的信令方式，通常用于局間

5、。SS7網(wǎng)是一個帶外數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，它疊加在運(yùn)營者的交換網(wǎng)之上，是支撐網(wǎng)的重要組成部分。在固定電話網(wǎng)或ISDN網(wǎng)局間，完成本地、長途和國際的自動、半自動電話接續(xù)；在移動網(wǎng)內(nèi)的交換局間提供本地、長途和國際電話呼叫業(yè)務(wù)，以及相關(guān)的移動業(yè)務(wù)，如短信等業(yè)務(wù)；為固定網(wǎng)和移動網(wǎng)提供智能網(wǎng)業(yè)務(wù)和其他增值業(yè)務(wù)；提供對運(yùn)行管理和維護(hù)信息的傳遞和采集。 第5章 組網(wǎng)技術(shù) u1 1、信令點(diǎn)（、信令點(diǎn)（SP)SP)：發(fā)出信令和接收信令的設(shè)備。如：交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)管：發(fā)出信令和接收信令的設(shè)備。如：交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)這些使用理系統(tǒng)這些使用No.7No.7的設(shè)備。包括的設(shè)備。包括業(yè)務(wù)交換點(diǎn)（業(yè)務(wù)交換點(diǎn)（SSP）：是一個電話交換機(jī)

6、，它們由SS7鏈路互連，完成在其交換機(jī)上發(fā)起、轉(zhuǎn)移或到達(dá)的呼叫處理。業(yè)務(wù)控制點(diǎn)（業(yè)務(wù)控制點(diǎn)（SCP):包括提供增強(qiáng)型業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)庫，SCP接收SSP的查詢，并經(jīng)由STP返回所需的信息給SSP。u2 2、信令鏈路（、信令鏈路（LinkLink）：傳遞信令消息的物理通道。）：傳遞信令消息的物理通道。u3 3、信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)（、信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)（STP)STP)：SPSP之間無直達(dá)鏈路時，在網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和數(shù)據(jù)庫之間無直達(dá)鏈路時，在網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和數(shù)據(jù)庫之間中轉(zhuǎn)之間中轉(zhuǎn)No.7No.7消息的交換機(jī)。消息的交換機(jī)。STPSTP根據(jù)根據(jù)SS7SS7消息的地址域，將消息送到正消息的地址域，將消息送到正確的輸出鏈路上。確的輸出

7、鏈路上。No.7 No.7 信令網(wǎng)的組成信令網(wǎng)的組成 MSCMSCHLR(HLR(或或 VLR)VLR)第5章 組網(wǎng)技術(shù) 信令的組網(wǎng)方式u直聯(lián)方式：u準(zhǔn)直聯(lián)方式：SPASPB話路鏈路鏈路SPASPB話路STP鏈路鏈路鏈路鏈路注：注：信令單元：是傳輸信令消息的最小單位，它是可信令單元：是傳輸信令消息的最小單位，它是可變長度的變長度的n n* *8bit8bit，插在，插在PCMPCM的某個的某個tsts中傳輸。中傳輸。第5章 組網(wǎng)技術(shù) uNo.7No.7信令：屬于網(wǎng)絡(luò)信令，用于交換機(jī)與數(shù)據(jù)庫之間交換的信令：屬于網(wǎng)絡(luò)信令，用于交換機(jī)與數(shù)據(jù)庫之間交換的信息。信息。圖圖5-24 75-24 7號信令系

8、統(tǒng)的協(xié)議結(jié)構(gòu)號信令系統(tǒng)的協(xié)議結(jié)構(gòu)No.7 No.7 信令網(wǎng)的功能級結(jié)構(gòu)信令網(wǎng)的功能級結(jié)構(gòu) 消息傳遞部分消息傳遞部分第5章 組網(wǎng)技術(shù) uMTP:保證用戶部分的消息能可靠的從源SP傳到目的SP。提供一個無連接的消息傳遞系統(tǒng)。第一層：信令數(shù)據(jù)層：即一個64kbps的雙向信令數(shù)據(jù)通路（PCM的一個ts）。第二層：信令鏈路層：提供數(shù)據(jù)鏈路的控制，使數(shù)據(jù)可靠傳送。采用了16bit的CRC進(jìn)行差錯檢測，差錯率檢測和流量控制。且對信令單元用標(biāo)識符F（01111110）進(jìn)行定界。第三層：信令網(wǎng)絡(luò)層：提供公共的消息傳送功能。包含消息處理：通過消息識別判斷消息是否發(fā)給自己網(wǎng)絡(luò)管理：鏈路發(fā)生故障時，進(jìn)行測試、恢復(fù)，對

9、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行重組 鏈路發(fā)生擁塞時，進(jìn)行疏導(dǎo)，控制業(yè)務(wù)量。MTP消息傳遞部分是，則利用消息分配將其分配到相關(guān)用戶；否，則利用消息選路將其轉(zhuǎn)發(fā)到目的鏈路第5章 組網(wǎng)技術(shù) BS1 1BS 2BS 3u越區(qū)切換越區(qū)切換：當(dāng)正在通話的移動臺駛?cè)胂噜彽臒o線小區(qū)時，為了保證通話的連續(xù)性，話音信道必須能夠自動切換到相鄰小區(qū)的基站上，切換到新的信道上，即改變無線通信的頻率。CHiCHjCHk5.6 越區(qū)切換（越區(qū)切換（Handover/Handoff）第5章 組網(wǎng)技術(shù) u 越區(qū)切換包括三個方面的問題： 越區(qū)切換的準(zhǔn)則:何時需要進(jìn)行越區(qū)切換； 越區(qū)切換如何控制； 越區(qū)切換時信道分配。第5章 組網(wǎng)技術(shù) u越區(qū)切換的

10、準(zhǔn)則 相對信號強(qiáng)度準(zhǔn)則(準(zhǔn)則1)：切換判決基于從基站接收的信號平均值。移動臺連續(xù)監(jiān)測各個小區(qū)的信號強(qiáng)度，當(dāng)某個相鄰小區(qū)基站的信號強(qiáng)度超過當(dāng)前基站時，就發(fā)起切換。此方式的缺點(diǎn)是當(dāng)服務(wù)基站還能提供所要求的業(yè)務(wù)質(zhì)量時就迸行了許多不必要的切換 第5章 組網(wǎng)技術(shù) 具有門限規(guī)定的相對信號強(qiáng)度準(zhǔn)則(準(zhǔn)則2，弱弱信號低于某一門限信號低于某一門限)： 移動臺連續(xù)監(jiān)測各個小區(qū)的信號強(qiáng)度，當(dāng)某個相鄰小區(qū)基站的信號強(qiáng)度超過當(dāng)前小區(qū)基站，并且當(dāng)前小區(qū)基站的信號強(qiáng)度低于某一門限時，發(fā)起切換。在此方法中需要恰當(dāng)?shù)剡x擇門限值。如果選擇的門限值高于兩基站等信號強(qiáng)度,就會出現(xiàn)類似相對信號強(qiáng)度的效果。如果選擇的門限值低于此信號強(qiáng)度

11、, 移動臺將推遲切換, 直到服務(wù)基站的信號強(qiáng)度經(jīng)過此門限值。如果選擇的門限值遠(yuǎn)低于此信號強(qiáng)度,將會造成過大的時延。這將降低通信鏈路的質(zhì)量甚至導(dǎo)致呼叫中斷。 第5章 組網(wǎng)技術(shù) 具有滯后余量的相對信號強(qiáng)度準(zhǔn)則(準(zhǔn)則3，強(qiáng)信號比強(qiáng)信號比弱信號高一定的余量弱信號高一定的余量)：移動臺同樣連續(xù)監(jiān)測各個小區(qū)的信號強(qiáng)度，當(dāng)某相鄰小區(qū)基站的信號強(qiáng)度大于當(dāng)前小區(qū)基站信號強(qiáng)度超過一個滯后范圍時，就發(fā)起切換。這種方案可以有效地避免由于信號的起伏造成的“乒乓效應(yīng)”，但是當(dāng)服務(wù)基站的信號強(qiáng)度足夠強(qiáng)時，它也產(chǎn)生不必要的切換。 第5章 組網(wǎng)技術(shù) 具有滯后余量門限規(guī)定的相對信號強(qiáng)度準(zhǔn)則(準(zhǔn)則4)： 在這種方式中，當(dāng)某個相鄰小

12、區(qū)基站的信號強(qiáng)度超過當(dāng)前小區(qū)基站高于一個滯后范圍，并且當(dāng)前小區(qū)基站的信號強(qiáng)度低于某一個門限時，就發(fā)起切換。當(dāng)當(dāng)前基站的信號強(qiáng)度能夠提供所需的質(zhì)量要求時，使用此方式可以進(jìn)一步降低不必要的切換。 第5章 組網(wǎng)技術(shù) 5. 有滯后時間的相對信號強(qiáng)度 在這種方式中, 當(dāng)某個相鄰小區(qū)基站的信號強(qiáng)度比當(dāng)前小區(qū)基站的信號強(qiáng)度高, 而且在此后的一段時間里都保持比當(dāng)前基站的信號強(qiáng)度高,此時才開始切換。此方式降低了頻繁的切換次數(shù)。 第5章 組網(wǎng)技術(shù) u越區(qū)切換的準(zhǔn)則越區(qū)切換的準(zhǔn)則 圖 5 27 越區(qū)切換示意圖 第5章 組網(wǎng)技術(shù) 注意：注意：若以切換次數(shù)和切換時延為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)切換方案，理想的切換方案要求為：盡可能少的切

13、換次數(shù)，以減輕信令負(fù)擔(dān)；盡可能短的時延，以避免切換的遲鈍。顯然，切換次數(shù)和切換時延不可能同時達(dá)到最小，應(yīng)考慮折中的方案。 第5章 組網(wǎng)技術(shù) u 越區(qū)切換的控制越區(qū)切換的控制（1 1）移動臺控制的越區(qū)切換：MSMS監(jiān)測監(jiān)測周圍BSBS的信號的信號，MS選擇具有可用業(yè)務(wù)信道的最佳候選BS，MS發(fā)送越區(qū)切換請求。 DECT等小系統(tǒng)常采用，在大系統(tǒng)中容易引起切換沖突 (2)網(wǎng)絡(luò)控制的越區(qū)切換：網(wǎng)絡(luò)要求位于MS周圍的所有BSBS監(jiān)測監(jiān)測某一MS的信號，并把測量結(jié)果報告給網(wǎng)絡(luò)，由網(wǎng)絡(luò)選擇新BS，并把結(jié)果通過舊BS通知MS和新BS。 缺點(diǎn)：若MS失去聯(lián)系，將造成信號中斷。 第5章 組網(wǎng)技術(shù) (3)移動臺輔助

14、的越區(qū)切換（MAHO）：網(wǎng)絡(luò)要求MS監(jiān)測監(jiān)測周圍BS的信號，并把結(jié)果報告給舊BS，由網(wǎng)絡(luò)選擇新BS 。 第二代系統(tǒng)GSM，CDMA都采用此方法。 特點(diǎn)：時間快，切換過程1s2s ，信號中斷1s。 第5章 組網(wǎng)技術(shù) 當(dāng)一次切換被觸發(fā)后，一個新的信道將被建立，通信將轉(zhuǎn)接到新的鏈路，同時，原來的信道被釋放。切換處理過程可以根據(jù)新鏈路的建立途徑(舊鏈路的釋放是發(fā)生在新鏈路的建立之前、之中或之后)來分類。1.硬切換硬切換 2.軟切換軟切換3.更軟切換更軟切換4.接力切換接力切換5.垂直切換垂直切換基本分類基本分類 第5章 組網(wǎng)技術(shù) 硬切換 硬切換最主要的特點(diǎn)就是移動臺在硬切換情況下，同一時刻只 占用一個

15、無線信道，它必須在一個指定時間內(nèi)，先中斷與原基站的聯(lián)系，調(diào)諧到新的頻率上，再與新基站取得聯(lián)系，在切換過程中可能會發(fā)生通信短時中斷。硬切換主要是不同頻率的基站和扇區(qū)之間的切換。在硬切換中，為了使中斷時間盡量短，在網(wǎng)絡(luò)中要預(yù)先建立新的鏈路。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：在同一時刻，移動臺只占用一個無線信道。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：通信過程會出現(xiàn)短時的傳輸中斷，因此硬切換在一定程度上會影響通話質(zhì)量。而且如果在中斷時間內(nèi)受到干擾或切換參數(shù)設(shè)置不合理等因素的影響，會導(dǎo)致切換失敗，引起掉話；當(dāng)硬切換區(qū)域面積狹窄時，會出現(xiàn)新基站與原基站之間來回切換的“乒乓效應(yīng)”，影響業(yè)務(wù)信道的傳輸。硬切換主要用于GSM系統(tǒng)中。 第5章 組網(wǎng)技術(shù) 軟切換

16、兩條鏈路及相對應(yīng)的兩個數(shù)據(jù)流在一個相對較長的時間內(nèi)同時被激活，一直到進(jìn)入新基站并測量到新基站的傳輸質(zhì)量滿足指標(biāo)要求后，才斷開與原基站的連接。軟切換是同一頻率下不同基站之間的切換。不管是從移動臺的角度還是從網(wǎng)絡(luò)的角度看，兩條鏈路傳輸?shù)氖峭粋€數(shù)據(jù)流，保證了通信不會發(fā)生中斷。在軟切換中，移動臺只有在取得了與新基站的鏈接之后，才會中斷與原基站的聯(lián)系，因此在切換過程中沒有中斷，不會影響通話質(zhì)量；軟切換由于是在頻率相同的基站交界處，移動臺同時與多個基站通信，起前向業(yè)務(wù)信道和反向業(yè)務(wù)信道的路徑分集的作用，因而可大大減少切換造成的掉話。軟切換中移動臺和基站均采用分集技術(shù)和反向功率控制，能很好的提高系統(tǒng)的性能

17、。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：需要占用的信道資源較多、信令復(fù)雜導(dǎo)致系統(tǒng)負(fù)荷加重、增加下行鏈路干擾、增加設(shè)備投資和系統(tǒng)背板的復(fù)雜性等的缺點(diǎn)。軟切換主要用于CDMA系統(tǒng)中。 第5章 組網(wǎng)技術(shù) 更軟切換 在CDMA 系統(tǒng)中，移動臺在扇區(qū)化小區(qū)的同一小區(qū)的不同扇區(qū)之間進(jìn)行的軟切換稱為更軟切換。實(shí)際上是相同信道板上的導(dǎo)頻之間的切換。這種切換是由BSC 完成的，并不通知MSC。 第5章 組網(wǎng)技術(shù) 接力切換 接力切換流程接力切換是一種基于智能天線的切換方案。 接力切換是利用精確的定位技術(shù)，在對移動臺的距離和方位進(jìn)行定位的基礎(chǔ)上，根據(jù)移動臺方位和距離作為輔助信息來判斷移動臺是否移動到了可進(jìn)行切換的相鄰基站臨近區(qū)域。如果移動臺

18、進(jìn)入這個切換區(qū)，則RNC（無線網(wǎng)絡(luò)控制器）通知該基站做好切換的準(zhǔn)備，從而實(shí)現(xiàn)快速、可靠和高效切換。這樣既節(jié)省信道資源、簡化信令、減少系統(tǒng)負(fù)荷，也適應(yīng)不同頻率小區(qū)之間的切換。在第三代移動通信標(biāo)準(zhǔn)中TD-SCDMA中采用了接力切換。實(shí)現(xiàn)接力切換的必要條件是：網(wǎng)絡(luò)要準(zhǔn)備獲得移動臺的位置信息，包括移動臺的信號到達(dá)方向以及移動臺與基站的距離。 第5章 組網(wǎng)技術(shù) 垂直切換垂直切換 移動臺在相同系統(tǒng)的基站（扇區(qū)、信道）之間的切換稱為水平切換，而移動臺在不同系統(tǒng)的基站（扇區(qū)、信道）之間的切換就稱為垂直切換。 第5章 組網(wǎng)技術(shù) 切換準(zhǔn)備：切換準(zhǔn)備：在通信過程中，系統(tǒng)對切換的判決取決于移動臺定期對網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的測量報

19、告以及基站對上行鏈路的測量報告，這兩份測量報告將同時送到BSC中進(jìn)行判決。 基站要將自己對上行鏈路的測量報告，以及收集到的移動臺的關(guān)于下行鏈第5章 組網(wǎng)技術(shù) 切換的種類切換的種類根據(jù)兩個準(zhǔn)則，切換的種類可從兩個角度來劃分。一種可根據(jù)定時提前來劃分，按照這種準(zhǔn)則，切換可分為同步切換和異步切換，它們之間的區(qū)別是當(dāng)為同步切換時，由于新舊小區(qū)是同步的，因而可由移動臺來計(jì)算新的定時提前（在切換命令中有是否是同步切換的指示）；當(dāng)為異步切換時，則需移動臺和新基站同時計(jì)算新的時間提前量，并在當(dāng)移動臺收到切換命令并請求接入新基站時，新基站會把它計(jì)算所得的新時間提前在物理消息的報文中通知移動臺。 另一種角度是通過交換點(diǎn)的位置不同，廣義的分可分為小區(qū)內(nèi)部切換和小區(qū)間切換；具體的分可分為小區(qū)內(nèi)部切換、BTS內(nèi)部切換、BSC內(nèi)部切換、MSC內(nèi)部切換、MSC間切換。第5章 組網(wǎng)技術(shù) 越區(qū)切換的幾種情況(1) 同一BSC區(qū)內(nèi)不同小區(qū)(或扇區(qū))之間切換 (2) 同一MSC/VLR區(qū)內(nèi)不同BSC區(qū)之間切換(3) 不同MSC/VLR區(qū)之間切換第5章 組網(wǎng)技術(shù) 圖圖7-18 7-18 同一同一BSCBSC區(qū)內(nèi)不同小區(qū)區(qū)內(nèi)不同小區(qū)( (或扇區(qū)或扇區(qū)) )之間切換之間切換u同一BSC區(qū)內(nèi)不同小區(qū)(或扇區(qū))之間切換(由BSC控制切換)MSCBSCBTSnBTSoMS測試報告切換