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1、第5章 组网技术 5.5 信信 令令 一、信令的定义：通信网中,除了用户信息之外,为使全网有秩序地工作,还必需在正常通话的前后和通话过程中传输其他的限制信号，如占用、释放、用户忙闲、被叫号码。这些和通信有关的一系列限制信号称为。所以：信令是通信设备之间（用户终端、交换机）传递的除用户信息以外的限制信息。二、信令的基本功能：建立呼叫监控呼叫清除呼叫第5章 组网技术 通讯设备之间任何实际应用信息的传送总是伴随着一些限制信息的传递,它们依据既定的通讯协议工作,将应用信息平安、牢靠、高效地传送到目的地。这些信息在计算机网络中叫做协议限制信息,而在电信网中叫做信令(Signal)。第5章 组网技术 信令
2、的分类u用户信令（接入信令）：用户终端和交换设备之间传输的信令。模拟话机的用户信令数字话机的用户信令u局间信令：交换设备之间传输的信令。随路信令：中国一号信令共路信令：NO.6信令和 NO.7信令u按功能分：线路信令：当前信道的线路状态，如空闲、占用、释放。路由信令：用于选路的信令信息：被叫号码、主叫类别。管理信令：网络管理信息，如测试、维护信息。u按信令信号形式分：数字信令音频信令第5章 组网技术 1、随路信令：信令和话音在同一条电路上传送。（信令网就附在计算机网络或电话网络上）模拟电话网及早期数字中接受。缺点：信令传送速度低；容量及处理实力有限；很难扩展到其他业务。随随 路路 信信 令令
3、第5章 组网技术 2、No.7信令（共路信令）：公共信道信令系统。信令通路与话音通路分开，将若干条电路的信令集中在一条特地用于传送信令的通道上传送。例如打电话：当我们起先打电话的时候，拿起电话机时就有信号传到当地的电信局端，一系列交换后，本局端就先在网络上发送信令，等对端收到信令后回应一个信令同意通话，此时网络上传输信令功能就算完成了，起先传输语音信号，就可以通话了。等电话结束的时候，同样须要通过信令来限制电路拆除。特点：信令传送速度快；具有供应大量信令的实力及增加信令的敏捷性：通话期间仍可传递信令。牢靠性高、适应性强：误码率达到10-7，可广泛应用于ISDN网、移动网和智能网。共共 路路 信
4、信 令令 第5章 组网技术 七号信令7号信令：又称为公共信道信令。即以时分方式在一条高速数据链路上传送一群话路信令的信令方式，通常用于局间。SS7网是一个带外数据通信网，它叠加在运营者的交换网之上，是支撑网的重要组成部分。在固定电话网或ISDN网局间，完成本地、长途和国际的自动、半自动电话接续；在移动网内的交换局间供应本地、长途和国际电话呼叫业务，以及相关的移动业务，如短信等业务；为固定网和移动网供应智能网业务和其他增值业务；供应对运行管理和维护信息的传递和采集。第5章 组网技术 u1 1、信令点（、信令点（SP)SP)：发出信令和接收信令的设备。如：交换机、网络管：发出信令和接收信令的设备。
5、如：交换机、网络管理系统这些运用理系统这些运用No.7No.7的设备。包括的设备。包括u业务交换点（业务交换点（SSPSSP）：是一个电话交换机，它们由）：是一个电话交换机，它们由SS7SS7链路互连，完成链路互连，完成在其交换机上发起、转移或到达的呼叫处理。在其交换机上发起、转移或到达的呼叫处理。u业务限制点（业务限制点（SCP):SCP):包括供应增加型业务的数据库，包括供应增加型业务的数据库，SCPSCP接收接收SSPSSP的查询，的查询，并经由并经由STPSTP返回所需的信息给返回所需的信息给SSPSSP。u2 2、信令链路（、信令链路（LinkLink）：传递信令消息的物理通道。）：
6、传递信令消息的物理通道。u3 3、信令转接点（、信令转接点（STP)STP)：SPSP之间无直达链路时，在网络交换机和数据库之间无直达链路时，在网络交换机和数据库之间中转之间中转No.7No.7消息的交换机。消息的交换机。STPSTP依据依据SS7SS7消息的地址域，将消息送到正消息的地址域，将消息送到正确的输出链路上。确的输出链路上。No.7 No.7 信令网的组成信令网的组成 MSCMSCHLR(HLR(或或 VLR)VLR)第5章 组网技术 信令的组网方式u直联方式：u准直联方式：SPASPB话路链路链路SPASPB话路STP链路链路链路链路注：注：信令单元：是传输信令消息的最小单位，它
7、是可信令单元：是传输信令消息的最小单位，它是可变长度的变长度的n*8bitn*8bit，插在，插在PCMPCM的某个的某个tsts中传输。中传输。第5章 组网技术 uNo.7No.7信令：属于网络信令：属于网络信令信令，用于交换机与数据库之间交换的，用于交换机与数据库之间交换的信息。信息。图图5-24 75-24 7号信令系统的协议结构号信令系统的协议结构No.7 No.7 信令网的功能级结构信令网的功能级结构 消息传递部分消息传递部分第5章 组网技术 uMTP:保证用户部分的消息能牢靠的从源SP传到目的SP。供应一个无连接的消息传递系统。u第一层：信令数据层：即一个64kbps的双向信令数据
8、通路（PCM的一个ts）。u其次层：信令链路层：供应数据链路的限制，使数据牢靠传送。接受了16bit的CRC进行差错检测，差错率检测和流量限制。且对信令单元用标识符F（01111110）进行定界。u第三层：信令网络层：供应公共的消息传送功能。包含u消息处理：通过消息识别推断消息是否发给自己u网络管理：链路发生故障时，进行测试、复原，对网络结构进行重组u 链路发生拥塞时，进行疏导，限制业务量。MTP消息传递部分是，则利用消息分配将其分配到相关用户；否，则利用消息选路将其转发到目的链路第5章 组网技术 BS1BS 2BS 3u越区切换：当正在通话的移动台驶入相邻的无线小区时，为了保证通越区切换：当
9、正在通话的移动台驶入相邻的无线小区时，为了保证通话的连续性，话音信道必需能够自动切换到相邻小区的基站上，切换到话的连续性，话音信道必需能够自动切换到相邻小区的基站上，切换到新的信道上，即变更无线通信的频率。新的信道上，即变更无线通信的频率。CHiCHjCHk5.6 越区切换（越区切换（Handover/Handoff）第5章 组网技术 u 越区切换包括三个方面的问题：u 越区切换的准则:何时须要进行越区切换；u 越区切换如何限制；u 越区切换时信道安排。第5章 组网技术 u越区切换的准则 u 相对信号强度准则(准则1)：切换判决基于从基站接收的信号平均值。移动台连续监测各个小区的信号强度，当某
10、个相邻小区基站的信号强度超过当前基站时，就发起切换。此方式的缺点是当服务基站还能供应所要求的业务质量时就迸行了很多不必要的切换 第5章 组网技术 具有门限规定的相对信号强度准则(准则2，弱信号低于某一门限)：移动台连续监测各个小区的信号强度，当某个相邻小区基站的信号强度超过当前小区基站，并且当前小区基站的信号强度低于某一门限时，发起切换。在此方法中须要恰当地选择门限值。假如选择的门限值高于两基站等信号强度,就会出现类似相对信号强度的效果。假如选择的门限值低于此信号强度,移动台将推迟切换,直到服务基站的信号强度经过此门限值。假如选择的门限值远低于此信号强度,将会造成过大的时延。这将降低通信链路的
11、质量甚至导致呼叫中断。第5章 组网技术 具有滞后余量的相对信号强度准则(准则3，强信号比弱信号高确定的余量)：移动台同样连续监测各个小区的信号强度，当某相邻小区基站的信号强度大于当前小区基站信号强度超过一个滞后范围时，就发起切换。这种方案可以有效地避开由于信号的起伏造成的“乒乓效应”，但是当服务基站的信号强度足够强时，它也产生不必要的切换。第5章 组网技术 具有滞后余量门限规定的相对信号强度准则(准则4)：在这种方式中，当某个相邻小区基站的信号强度超过当前小区基站高于一个滞后范围，并且当前小区基站的信号强度低于某一个门限时，就发起切换。当当前基站的信号强度能够供应所需的质量要求时，运用此方式可
12、以进一步降低不必要的切换。第5章 组网技术 5.有滞后时间的相对信号强度 在这种方式中,当某个相邻小区基站的信号强度比当前小区基站的信号强度高,而且在此后的一段时间里都保持比当前基站的信号强度高,此时才起先切换。此方式降低了常见的切换次数。第5章 组网技术 u越区切换的准则越区切换的准则 图 5 27 越区切换示意图 第5章 组网技术 留意：若以切换次数和切换时延为标准留意：若以切换次数和切换时延为标准设计切换方案，志向的切换方案要求为：设计切换方案，志向的切换方案要求为：尽可能少的切换次数，以减轻信令负担；尽可能少的切换次数，以减轻信令负担；尽可能短的时延，以避开切换的迟钝。尽可能短的时延，
13、以避开切换的迟钝。明显，切换次数和切换时延不行能同时明显，切换次数和切换时延不行能同时达到最小，应考虑折中的方案。达到最小，应考虑折中的方案。第5章 组网技术 u越区切换的限制越区切换的限制u（1 1）移动台限制的越区切换：）移动台限制的越区切换：MSMS监测四周监测四周BSBS的信号，的信号，MSMS选择具有可用业务信道的最佳候选选择具有可用业务信道的最佳候选BSBS，MSMS发送越区发送越区切换恳求。切换恳求。uDECTDECT等小系统常接受，在大系统中简洁引起切换冲等小系统常接受，在大系统中简洁引起切换冲突突 u(2)(2)网络限制的越区切换：网络要求位于网络限制的越区切换：网络要求位于
14、MSMS四周的全部四周的全部BSBS监测某一监测某一MSMS的信号，并把测量结果报告给网络，由的信号，并把测量结果报告给网络，由网络选择新网络选择新BSBS，并把结果通过旧，并把结果通过旧BSBS通知通知MSMS和新和新BSBS。u 缺点：若缺点：若MSMS失去联系，将造成信号中断。失去联系，将造成信号中断。u第5章 组网技术(3)移动台协助的越区切换（MAHO）：网络要求MS监测四周BS的信号，并把结果报告给旧BS，由网络选择新BS。其次代系统GSM，CDMA都接受此方法。特点：时间快，切换过程1s2s，信号中断1s。第5章 组网技术 当一次切换被触发后，一个新的信道将被建立，通信将转接到新
15、的链路，同时，原来的信道被释放。切换处理过程可以依据新链路的建立途径(旧链路的释放是发生在新链路的建立之前、之中或之后)来分类。1.硬切换 2.软切换3.更软切换4.接力切换5.垂直切换基本分类基本分类 第5章 组网技术 硬切换硬切换最主要的特点就是移动台在硬切换状况下，同一时刻只 占用一个无线信道，它必需在一个指定时间内，先中断与原基站的联系，调谐到新的频率上，再与新基站取得联系，在切换过程中可能会发生通信短时中断。硬切换主要是不同频率的基站和扇区之间的切换。在硬切换中，为了使中断时间尽量短，在网络中要预先建立新的链路。优点：在同一时刻，移动台只占用一个无线信道。缺点：通信过程会出现短时的传
16、输中断，因此硬切换在确定程度上会影响通话质量。而且假如在中断时间内受到干扰或切换参数设置不合理等因素的影响，会导致切换失败，引起掉话；当硬切换区域面积狭窄时，会出现新基站与原基站之间来回切换的“乒乓效应”，影响业务信道的传输。硬切换主要用于GSM系统中。第5章 组网技术 软切换两条链路及相对应的两个数据流在一个相对较长的时间内同时被激活，始终到进入新基站并测量到新基站的传输质量满足指标要求后，才断开与原基站的连接。软切换是同一频率下不同基站之间的切换。不管是从移动台的角度还是从网络的角度看，两条链路传输的是同一个数据流，保证了通信不会发生中断。在软切换中，移动台只有在取得了与新基站的链接之后，
17、才会中断与原基站的联系，因此在切换过程中没有中断，不会影响通话质量；软切换由于是在频率相同的基站交界处，移动台同时与多个基站通信，起前向业务信道和反向业务信道的路径分集的作用，因而可大大削减切换造成的掉话。软切换中移动台和基站均接受分集技术和反向功率限制，能很好的提高系统的性能。缺点：须要占用的信道资源较多、信令困难导致系统负荷加重、增加下行链路干扰、增加设备投资和系统背板的困难性等的缺点。软切换主要用于CDMA系统中。第5章 组网技术 更软切换在CDMA 系统中，移动台在扇区化小区的同一小区的不同扇区之间进行的软切换称为更软切换。事实上是相同信道板上的导频之间的切换。这种切换是由BSC 完成
18、的，并不通知MSC。第5章 组网技术 接力切换接力切换流程接力切换是一种基于智能天线的切换方案。接力切换是利用精确的定位技术，在对移动台的距离和方位进行定位的基础上，依据移动台方位和距离作为协助信息来推断移动台是否移动到了可进行切换的相邻基站接近区域。假如移动台进入这个切换区，则RNC（无线网络限制器）通知该基站做好切换的准备，从而实现快速、牢靠和高效切换。这样既节约信道资源、简化信令、削减系统负荷，也适应不同频率小区之间的切换。在第三代移动通信标准中TD-SCDMA中接受了接力切换。实现接力切换的必要条件是：网络要准备获得移动台的位置信息，包括移动台的信号到达方向以及移动台与基站的距离。第5
19、章 组网技术 垂直切换垂直切换 移动台在相同系统的基站（扇区、信道）之间的切换称为水平切换，而移动台在不同系统的基站（扇区、信道）之间的切换就称为垂直切换。第5章 组网技术 切换准备：在通信过程中，系统对切换切换准备：在通信过程中，系统对切换的判决取决于移动台定期对网络发送的的判决取决于移动台定期对网络发送的测量报告以及基站对上行链路的测量报测量报告以及基站对上行链路的测量报告，这两份测量报告将同时送到告，这两份测量报告将同时送到BSC中中进行判决。进行判决。基站要将自己对上行链路的测量报告，基站要将自己对上行链路的测量报告，以及收集到的移动台的关于下行链以及收集到的移动台的关于下行链第5章
20、组网技术 切换的种类切换的种类依据两个准则，切换的种类可从两个角度来划分。一种可依据定时提前来划分，依据这种准则，切换可分为同步切换和异步切换，它们之间的区分是当为同步切换时，由于新旧小区是同步的，因而可由移动台来计算新的定时提前（在切换吩咐中有是否是同步切换的指示）；当为异步切换时，则需移动台和新基站同时计算新的时间提前量，并在当移动台收到切换吩咐并恳求接入新基站时，新基站会把它计算所得的新时间提前在物理消息的报文中通知移动台。另一种角度是通过交换点的位置不同，广义的分可分为小区内部切换和小区间切换；具体的分可分为小区内部切换、BTS内部切换、BSC内部切换、MSC内部切换、MSC间切换。第
21、5章 组网技术 越区切换的几种状况 (1)同一BSC区内不同小区(或扇区)之间切换(2)同一MSC/VLR区内不同BSC区之间切换(3)不同MSC/VLR区之间切换第5章 组网技术 图图7-18 7-18 同一同一BSCBSC区内不同小区区内不同小区(或扇区或扇区)之间切换之间切换u同一BSC区内不同小区(或扇区)之间切换(由BSC限制切换)MSCBSCBTSnBTSoMS测试报告切换完成信道分配信道分配完成切换命令释放信道释放信道完成切换完成o:old,o:old,老的老的n:new,n:new,新的新的第5章 组网技术 图图7-18 7-18 同一同一MSCMSC的的BSCBSC间的切换流
22、程间的切换流程 u同一MSC/VLR区内不同BSC区之间切换(由MSC限制切换)第5章 组网技术 图图7-19 7-19 不同不同MSC/VLRMSC/VLR的小区切换流程的小区切换流程 u不同MSC/VLR的小区切换流程 第5章 组网技术 u越区切换时的信道安排越区切换时的信道安排u 解决当呼叫要转换到新小区时，新小区如何安排信道，解决当呼叫要转换到新小区时，新小区如何安排信道，使得越区失败的概率尽量小。使得越区失败的概率尽量小。u 常用的做法：在每个小区预留部分信道特地用于越区常用的做法：在每个小区预留部分信道特地用于越区切换。切换。u 这种做法的特点是：用于呼叫的可用信道数削减，要这种做法的特点是：用于呼叫的可用信道数削减，要增加呼损率，但削减了当前正在进行的通话被中断的概率，增加呼损率，但削减了当前正在进行的通话被中断的概率，从而符合人们的运用习惯。从而符合人们的运用习惯。