第5章组网技术-信令剖析

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1、5.5 信 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,还必须在正常通话的前后和通话过程中传输其他的控制信号，如占用、释放、用户忙闲、被叫号码。这些和通信有关的一系列控制信号称为。 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控制信息。 二、信令的基本功能： 建立呼叫 监控呼叫 清除呼叫,通讯设备之间任何实际应用信息的传送总是伴随着一些控制信息的传递,它们按照既定的通讯协议工作,将应用信息安全、可靠、高效地传送到目的地。这些信息在计算机网络中叫做协议控制信息,而在电信网中叫做信令(Signal)。,信令的分类,用户信令（接入信令）：用户终端和交换

2、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 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 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。 按信令信号形式分： 数字信令 音频信令,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采用。 缺点： 信令传送速度低； 容量及处理能力有限； 很难扩展到其他业务。,随 路 信 令,2、No.7信令（共路信令）：公共

3、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专门用于传送信令的通道上传送。例如打电话：当我们开始打电话的时候，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，开始传输语音信号，就可以通话了。等电话结束的时候，同样需要通过信令来控制电路拆除。 特点： 信令传送速度快； 具有提供大量信令的能力及增加信令的灵活性：通话期间仍可传递信令。 可靠性高、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 路 信 令,七号信令,7号信令：又称为公共信道信令

4、。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提供本 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；为固定网和移动网提供智能网业务和其他增值业务；提供 对运行管理和维护信息的传递和采集。,1、信令点（SP)：发出信令和接收信令的设备。如：交换机、网络管理系统这些使用No.7的设备。包括 业务交换点（SSP）：是一个电话交换机，它们由SS7链路互连，完成在其交换机上发

5、起、转移或到达的呼叫处理。 业务控制点（SCP):包括提供增强型业务的数据库，SCP接收SSP的查询，并经由STP返回所需的信息给SSP。 2、信令链路（Link）：传递信令消息的物理通道。 3、信令转接点（STP)：SP之间无直达链路时，在网络交换机和数据库之间中转No.7消息的交换机。STP根据SS7消息的地址域，将消息送到正确的输出链路上。,No.7 信令网的组成,MSC,HLR(或 VLR),信令的组网方式,直联方式： 准直联方式：,注：信令单元：是传输信令消息的最小单位，它是可变长度的n*8bit，插在PCM的某个ts中传输。,No.7信令：属于网络信令，用于交换机与数据库之间交换的

6、信息。,图5-24 7号信令系统的协议结构,No.7 信令网的功能级结构,消息传递部分,MTP:保证用户部分的消息能可靠的从源SP传到目的SP。提供一个无连接的消息传递系统。 第一层：信令数据层：即一个64kbps的双向信令数据通路（PCM的一个ts）。 第二层：信令链路层：提供数据链路的控制，使数据可靠传送。采用了16bit的CRC进行差错检测，差错率检测和流量控制。且对信令单元用标识符F（01111110）进行定界。 第三层：信令网络层：提供公共的消息传送功能。包含 消息处理：通过消息识别判断消息是否发给自己 网络管理：链路发生故障时，进行测试、恢复，对网络结构进行重组 链路发生拥塞时，进

7、行疏导，控制业务量。,MTP消息传递部分,BS1,BS 2,BS 3,越区切换：当正在通话的移动台驶入相邻的无线小区时，为了保证通话的连续性，话音信道必须能够自动切换到相邻小区的基站上，切换到新的信道上，即改变无线通信的频率。,CHi,CHj,CHk,5.6 越区切换（Handover/Handoff）,越区切换包括三个方面的问题： 越区切换的准则:何时需要进行越区切换； 越区切换如何控制； 越区切换时信道分配。,越区切换的准则 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

8、是当服务基站还能提供所要求的业务质量时就迸行了许多不必要的切换, 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。在此方法中需要恰当地选择门限值。如果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。如果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。如果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质量甚至导致呼叫中断。, 具有滞后余量的相对信号强度准则(准则3，强信号比

9、弱信号高一定的余量)： 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免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。, 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提供所需的质量要求时，使用此方式可以进一步降低不必要的切换。,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

10、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,此时才开始切换。此方式降低了频繁的切换次数。,越区切换的准则,图 5 27 越区切换示意图,注意：若以切换次数和切换时延为标准设计切换方案，理想的切换方案要求为：尽可能少的切换次数，以减轻信令负担；尽可能短的时延，以避免切换的迟钝。显然，切换次数和切换时延不可能同时达到最小，应考虑折中的方案。,越区切换的控制 （1）移动台控制的越区切换：MS监测周围BS的信号，MS选择具有可用业务信道的最佳候选BS，MS发送越区切换请求。 DECT等小系统常采用，在大系统中容易引起切换冲突 (2)网络控制的越区切换：网络要

11、求位于MS周围的所有BS监测某一MS的信号，并把测量结果报告给网络，由网络选择新BS，并把结果通过旧BS通知MS和新BS。 缺点：若MS失去联系，将造成信号中断。,(3)移动台辅助的越区切换（MAHO）：网络要求MS监测周围BS的信号，并把结果报告给旧BS，由网络选择新BS 。 第二代系统GSM，CDMA都采用此方法。 特点：时间快，切换过程1s2s ，信号中断1s。,当一次切换被触发后，一个新的信道将被建立，通信将转接到新的链路，同时，原来的信道被释放。切换处理过程可以根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.

12、接力切换 5.垂直切换,基本分类,硬切换,硬切换最主要的特点就是移动台在硬切换情况下，同一时刻只 占用一个无线信道，它必须在一个指定时间内，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输中断，因此硬切换在一定程度上会影响通话质量。而且如果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

13、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。,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，一直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，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

14、减少切换造成的掉话。 软切换中移动台和基站均采用分集技术和反向功率控制，能很好的提高系统的性能。 缺点：需要占用的信道资源较多、信令复杂导致系统负荷加重、 增加下行链路干扰、增加设备投资和系统背板的复杂性等的缺点。 软切换主要用于CDMA系统中。,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。实际上是相同信道板上的导频之间的切换。这种切换是由BSC 完成的，并不通知MSC。,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，根据移动台方位和距离作为辅助信息来判断

15、移动台是否移动到了可进行切换的相邻基站临近区域。如果移动台进入这个切换区，则RNC（无线网络控制器）通知该基站做好切换的准备，从而实现快速、可靠和高效切换。这样既节省信道资源、简化信令、减少系统负荷，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中采用了接力切换。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。,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。,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测

16、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BSC中进行判决。 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,切换的种类,根据两个准则，切换的种类可从两个角度来划分。一种可根据定时 提前来划分，按照这种准则，切换可分为同步切换和异步切换，它 们之间的区别是当为同步切换时，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（在切换命令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命令并请求接入新基站时，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。,越区切换的几种情况,(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,图7-18 同一