（通信与信息系统专业论文）广州联通gsm交换网络优化对策研究.pdf

摘要 摘要 g s m 移动通信网络优化是指对正式投入运行的网络进行数据采集、数据分析，找出 影响网络运行质量的原因，并且通过系统参数的调整和对系统设备配置的调整等技术手 段，改善网络吸收话务的能力，使网络达到最佳运行状态，使现有网络资源获得最佳效 益，同时也对网络今后的维护及规划建设提出合理建议。 g s m 网络优化主要包括无线网络优化和交换网络优化两个方面。目前我国各g s m 运 营商都把g s m 网络的优化工作摆在相当重要的位置，特别是在无线网络的优化方面，投 入了大量的人力物力来开展，并取得良好的效果，但忽略了交换网络的优化，致使交换 网络成为g s m 系统质量的瓶胫，限制了网络质量的进一步提升。因此，进行交换网络的 优化势在必行。 交换优化的主要内容是对局数据和路由数据进行优化，调整网络负荷均衡，包括信 令负荷均衡，设备负荷均衡和链路负荷均衡等，使信令、话务路由畅通，消除路由死循 环的情况。同时提高接通率也是交换优化的一项主要工作，接通率反映一个地区的综合 通信质量。交换机接通率的提高不但意味着网络性能得到改善，而且直接意味着话费收 入的增加。 本文以广州联通g s m 移动通信网为研究对象，首先介绍了广州联通g s m 交换网络 结构及存在的主要问题，然后对交换网络的交换原理、交换网络的阻塞、交换机过负荷 特性、交换网络的优化方法及交换网络的指标优化等进行分析研究，最后应用这些研究 理论寻找广州联通g s m 交换网络存在问题的原因，并针对这些原因提出解决网络问题的 办法，包括利用话务模型分析网络质量、降低交换机负荷、提高网络接通率、寻呼成功 率质量指标和降低网间结算。本文重点作了如下几方面的研究工作： 1 研究交换网络交换原理、阻塞原理及计算方法和交换机过负荷控制。介绍交尊 元的结构、描述方式、特性及工作原理。阻塞率计算是一个比较复杂的问题，严格计算 时应按照一定的话务分布，采用雅可比斯方法的思路进行计算，但在级数多并涉及爱尔 兰分布时往往很难建立准确的计算公式，为此，实际上可采用基于全部为贝努旱分布的 近似方法一李氏方法。引入交运算和并运算后，对复杂的网络亦可方便地得到简明的阻 塞率计算公式。研究交换机有过负荷控制和没有过负荷控制的b h c a 特性，实施过负荷 控制的b h c a 特性得到明显改善，当过负荷消失后，对呼叫的限制并不马上停止，而是 逐步丌放一直到解除限制。 2 研究交换网络优化方法和质量指标优化。提出统计分析法、参数调整法、信令 跟踪法、局数据优化法和健康检查法等交换网络优化方法并进行阐述，建议运用各种优 化方法的组合，形成了网络的整体优化。从交换网络指标的定义研究了影响网络交换系 统接通率、话音接通率和寻呼成功率的各因素，提出提高交换系统接通率、话音接通率 华南理工大学硕士学位论文 和寻呼成功率的方法。并针对广州联通g s m 交换寻呼成功率低的原因进行分析，找到影 响寻呼成功率的主要因素是无线覆盖和c p 负荷过高，对无线覆盖和c p 负荷过高进行改 善，提高了交换机寻呼成功率。 3 降低交换机负荷的研究。分析广州联通g s m 交换机负荷高的原因，通过修改网 络参数，使交换机的负荷得到明显的下降，从9 4 下降到8 7 ，下降7 个百分点，对此， 进而提出了对于网络无线覆盖较好的市区，在节假日大话务量时，改大用户位置更新周 期来降低c p 负荷，保证交换机的安全的建议。 4 提高网间接通率指标的研究。介绍广州联通与中国移动的网间互连网络结构， 提出统计分析数据，分析了广州联通到中国移动的网络接通率指标，研究此指标低的重 要原因，并提出提高网络接通率的解决方案，通过互连互通手段使出局应答率由原来的 3 4 1 9 提高到4 0 6 5 ，提高约6 个百分点。 5 减低网间结算设施的研究。长期以来，广州联通结算给中国移动的费用不低， 针对此问题，本文深入分析研究了其中的原因，找到给中国移动结算居高不下的具体原 因，针对这些具体的原因制定减低与中国移动网间结算的设施，使g s m 网与中国移动的 结算费用从7 月份的6 6 万元下降为8 月份的1 5 万元，减低5 1 万元。 关键词：移动通信；g s m 系统：交换网络；网络优化 a b s t r a c t _ _ _ _ _ _ _ - - _ _ _ _ - _ - _ - - _ _ - _ 一i i iii i f a b s t r a c t g s mm o b i l ec o m m u n i c a t i o nn e t w o r ko p t i m i z a t i o ni s ，t h r o u g ha l l k i n d so f t e c h n i q u em e a n s ，t oi m p r o v en e t w o r kc a p a b i l i t yo fa b s o r b i n gt r a f f i ca n d c a u s en e t w o r k i nag o o ds t a t e t h ep a p e ri so n ea r t i c l ew h i c hs p e c i a l l ys t u d i e sg s mm o b f l e c o m m u n i c a t i o ns y s t e ms w i t c hn e t w o r ko p t i m i z a t i o n g s mn e t w o r ko p t i m i z a t i o ni n c l u d e st w oa s p e c t s ：w i r e l e s sn e t w o r ko p t i m i z a t i o n a n ds w i t c hn e t w o r ko p t i m i z a t i o n p e o p l eo f t e nf o c u so nw i r e l e s sn e t w o r ko p t i m i z a t i o n b u ti nf a c t , s w i t c hn e t w o r ko p t i m i z i n gi sa l s ov e r yi m p o r t a n ta n du s e f u l s w t i c hn e t w o r ko p t i m i z a t i o ni st oo p t i m i z eo f f i c ed a t aa n dr o u t i n gd a t a ，a n da d j u s t n e t w o r kb u r t h e ni no r d e rt os m o o t ha l lk i n d so fr o u t e a tt h es a m et i m e ，i m p r o v i n gt h e p u t - t h r o u g hr a t ei sa l s oa ni m p o r t a n tt a s ko f s w i t c hn e t w o r ko p t i m i z a t i o n f o rn e t w o r k o w n e r ，i m p r o v i n gt h ep u t - t h r o u g hr a t en o to n l yc a ni m p r o v es e r v i c el e v e l ，b u ta l s oc a n g a i ne x t r ai n c o m i n g t h ea r t i c l ed o e ss o m er e s e a r c ho hg s mm o b i l ec o m m u n i c a t i o ns w i t c hn e t w o r k o p t i m i z a t i o no fg u a n g z h o u f i r s t l y ，t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h e s t r u c t u r ea n de x i s t i n gm a i np r o b l e m so ft h eg s m m o b i l ec o m m u n i c a t i o ns y s t e ms w i t c hn e t w o r ko fg u a n g z h o u ，t h e na n a l y s e st h er e a s o n s a n d p u tf o r w a r dt h em e a s u r e so fs o l v i n gn e t w o r kp r o b l e m s t h ep a p e r s m a i n c o n t r i b u t i o n sa r ea sf o f l o w s 1 b a s e do ns t u d y i n gs w i t c hn e t w o r kq u a l i t yt a r g e t sa n di n t r o d u c i n gt h es w i t c h n e t w o r kt h e o r i e sa n dt r a f f i cm o d e l , t h i sp a p e rs t u d i e st h eu n i v e r s a ls w i t c hn e t w o r k o p t i m i z a t i o nm e t h o d s 2 t oi m p r o v e p a 酉n gs u c c e s sr a t e , t h ep a p e ra n a l y z e st h ef a c t o r so fi n f l u e n c i n g m s c p a 醉n gs u c c e s sr a t ea n df i n d st h at h ek e yf a c t o ri sw i r e l e s sc o v e ra n dc p b u r t h e n t oi m p r o v i n gt h ew i r e l e s sc o v e ra n dc pb u r t h e n ，t h em s cp a g i n gs u c c e s sr a t ei s i n c r e a s e d 3 t h i sp a p e rs t u d i e st h ew a yt or e d u c em s cb u r t h e na n da n a l y z e st h ec a u s eo f h i g hb u r t h e n b ya m e n d i n gn e t w o r kp a r a m e t e r , m s c b u r t h e ni sr e d u c e df r o m9 4 t o 8 7 4 t oi m p r o v et h ep u t - t h r o u g hr a t eb e t w e e nc h i n au n i c o ma n dc h i n am o b i l e , t h i sp a p e rf i r s ti n t r o d u c e st h en e t w o r kf r a m eb e t w e e nc h i n au n i c o ma n dc h i n am o b i l e , a n dt h e na n a l y z e sn e t w o r kp u t - t h r o u g hr a t et a r g e ta n dt h ec a u s eo fl o wp u t - t h r o u g h r a t e t h i sp a p e rp u t sf o r w a r dt h es c h e m eo fi m p r o v i n gp u t - t h r o u g hr a t eb e t w e e nt h e i l l 华南理工大学硕士学位论文 - l _ - _ l - - l i _ - _ - - - - l i l l _ i l l _ l _ _ - _ - - i _ _ i _ l l l iii m - d i f f e r e n tn e t w o r k sa n d a c c o r d i n g l yt h ep u t - t h r o u g hb e t w e e nc h i n au n i c o ma n d c h i n a m o b i l ei si m p r o v e df r o m3 4 1 9 t o4 0 6 5 5 t or e d u c es e t t l e m e n tc o s tb e t w e e nc h i n au n i c o r na n dc h i n am o b i l e 。t h ep a p e r f i n d st h em a i np r o b l e m sb ya n a l y z i n ga n dp u t sf o r w a r dt h em e a s u r e st od e c r e a s et h e s e t t l e m e n tc o s t 。n o wt h es e t t l e m e n tc h a r g eb e t w e e nc h i n au n i c o ma n dc h i n am o b i l e h a sd e c r e a s e df r o m6 6t h o u s a n dd o l l a r st o1 5t h o u s a n dd o l l a r s k e yw o r d ：m o b i l e ；c o m m u n i c a t i o n ；g s mm o b i l ec o m m u n i c a t i o ns y s t e m ； s w i t c hn e t w o r k ；n e t w o r ko p t i m i z a t i o n i v 华南理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进 行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外， 本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：，虿j 刁j 日期：j 口护4 年月乡日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规 定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华南理工大学可以将 本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采 用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密囤，在上年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密口。 ( 请在以上相应方框内打“”) 作者签名：仁f 、【彳j 导师签名：李飞 b 觐：h 4 年只e t e t 期：办加妒年6 月；e l 第一章绪论 1 1 网络优化概述 第一章绪论 随着我国移动通信的高速发展，通信网络下面临着严峻的挑战，一方面因为移动用 户的高速发展，g s m 系统网络规模不断扩大，频率资源逐渐匮乏。网络规模庞大，导致 网络问题也越来越多样化和复杂化，仅靠单纯的同常维护，已无法切实地为广大移动用 户提供高质量的服务，使得各运营商不得不投放大量的人员和资金进行网络优化；另一 方面，随着竞争的激烈和用户越来越高的要求，如何使运行网络达到最佳的运行状态， 如何提高通信质量，提高网络的平均服务水平，及提高系统设备的利用率，已成为网络 运营商的首要任务。特别是我国g s m 网络在扩容时普遍存在周期短，速度快的情况，导 致无论在规划还是在工程建设中，都留下了一些质量问题，需要在后期的网络优化中找 出并解决。 移动通信网络与固定电话网络差别是很大的，最大的区别是移动通信网络的条件会 不断发生变化，如周围环境、话务分布等。另外，移动网规划中有大量的参数，这些参 数大多数是可调整的，它们会直接影响服务质量和用户满意度，同时对网络指标也会产 生很大影响，而这些在固定网中是没有的。 移动通信网络优化是指对j 下式投入运行的网络进行数据采集、数据分析，找出影响 网络运行质量的原因，并且通过系统参数的调整和对系统设备配置的调整等技术手段使 网络达到最佳运行状态，使现有网络资源获得最佳效益，同时也对网络今后的维护及规 划建设提出合理建议。 g s m 网络优化主要包括无线网络优化和交换网络优化两个方面。目前我国各g s m 运 营商都把g s m 网络的优化工作摆在相当重要的位置，在网优方面做出了卓有成效的努力， 但g s m 系统的优化是一个长期的过程，其手段也多种多样，又涉及到方方面面，复杂程 度相当高，需要从交换、无线、传输等多方面入手，全面优化网络质量。现阶段在实际 的网络运营过程中，运营商很大一部分工作都是围绕着优化现有网络性能及管理网络扩 容来开展工作。在实际工作中各运营商相当重视无线网络的优化，投入大量的人力物力 来进行此项工作，并取得良好的效果，但容易忽略交换网络的优化，致使交换网络成为 g s m 系统质量的瓶胫，因此，进行交换网络的优化势在必行。 交换优化的主要内容是对局数据和路由数据进行优化，调整网络负荷均衡，包括信 令负荷均衡，设备负荷均衡和链路负荷均衡等，使信令、话务路由畅通，消除路由死循 环的情况。 华南理工大学硕士学位论文 同时提高接通率也是交换优化的一项主要工作，接通率反映一个地区的综合通信质 量，与无线指标相比，接通率的提高需要更多的努力和时间。交换机接通率的提高不但 意味着网络性能得到改善，而且直接意味着话费收入的增加。但由于接通率受许多因素 影响，其中一些问题是本地移动通信运商自身无法解决的，比如去话接通率和市话网及 其它移动网有很大关系，一个常见的误区是将接通率不高盲目地归结为交换机问题。但 接通率，特别是来话接通率和本地的无线网络质量有很大的关系，覆盖不好、话音、信 令信道阻塞、频率干扰和硬件故障都是接通率不高的常见原因。所以，只有从整体的角 度，综合无线和有线两方面的手段才能切实提高交换指标。 1 2 广州联通g s m 网络现状 广州联通成立于1 9 9 4 年7 月，从1 9 9 5 年开始从事g s m 网络的运营，至今已有9 年 的历史。广州联通g s m 网络规模庞大，结构复杂，网络质量虽然也得到不断提高，但也 存在一些急需优化的问题。 1 2 1 广州联通g s m 网络结构 广州联通g s m 交换系统有6 个m s c 、4 个h l r 、2 个g m s c 、2 个t m s c 、2 个h s t p 。交 换机容量为1 4 5 万用户，忙时网上用户数为9 5 6 3 万，忙时交换机完成话务量约为 1 2 0 0 0 e r l 。 表1 - 1 交换机容量及网上用户数 t a b l e1 1m s cc a p a b il it ya n du s e rc o u n to n1i n e 单位 t o t a lm s c lm s c 2m s c 3m s c 4m s c 5m s c 6 m s c 容量力户 1 4 52 32 4 62 4 92 52 52 2 5 网用户数力+ 户 9 5 6 31 6 2 6 1 6 7 8 1 7 9 1 7 6 5 i7 3 99 6 5 由于广州联通开展的业务多，有长途1 9 3 业务、i p l 7 9 1l 业务、c d m a l 3 3 、g s m l 3 0 、 瓦联网业务、寻呼业务、增值业务等，网络结构复杂，如图1 - 1 所示。 2 第一章绪论 广州g s m 本地网结构 图1 - 1 广州g s m 本地交换网络结构 f i g 1 一lg s ms w i t c hn e t w o r ks t r u c t u r eo fg u a n g z h o u 1 2 2 广州联通1 3 s m 交换网络存在问题 广州联通g s m 交换网络经过近十年的建设和维护，基本上不存在严重的网络安全问 题，但随着用户的发展，也暴露出很多网络质量问题，主要有如下几点： 1 网络质量指标较低，没有达到上级部门的考核要求； 表1 - 2 交换网络质量指标 t a b i e1 2m s cq u a ii t yt a r g e t ( 2 0 0 2 年1 2 月2 0 0 3 年5 月指标) 项目指标1 2 月1 月2 月3 月4 月5 月 交换系统接通率 8 4 8 5 3 7 8 6 2 6 8 4 6 1 8 3 4 4 8 2 9 9 8 3 2 9 话音接通率 5 5 4 7 1 0 4 7 7 2 4 6 8 4 4 6 2 7 4 6 0 0 4 5 4 4 系统寻呼成功率 8 7 8 7 2 2 8 7 6 3 8 8 0 8 8 7 3 7 8 7 0 4 8 7 1 5 2 交换机负荷不均匀，实际忙时个别交换机处理机负荷高达9 0 以上，严重威胁网 络安全； 3 到中国移动的指标较差，实际忙时话音接通率为3 0 以下： 4 到中国移动的网络结算成本高。 华南理工大学硕士学位论文 1 3 本文研究的目的 现代通信市场的竞争，已不单是产品价格的竞争，而实质是产品质量的竞争，优化 好网络，为用户提供满意的服务，网络运营商才能从为用户提供的服务中盈利，才能生 存发展。因此各网络运营商十分重视优化网络工作，每年都会注入大量的资金开展网络 优化。但长期以来，网络运营商只是重视无线网络的优化工作，已把无线网络的优化工 作从同常的网络维护工作中分离出来，投入大量的人力财力集中开展无线网络优化工 作，使网络质量得到提升，而对网络的核心部分一交换网络的优化工作不够重视，致使 交换网络已成为g s m 系统质量的瓶胫，究其原因，主要有如下几点： 1 交换网络的环境远不如无线环境复杂，致使移动运营商把精力放在无线网络的 优化上，极其容易忽略核心网络优化； 2 大部分的维护人员误认为交换网络没必要优化，认为交换网络只要不出故障就 可以满足用户的需求了； 3 由于交换网络知识太专业，不同的厂家设备有不同的要求，运营商维护人员的 技术水平还很有限，没有独立优化网络交换的能力，交换网络的优化主要是依靠厂家， 外面也基本找不到第三家有能力优化交换网络的力量。 由于以上原因，很少有人专门去从事交换网络的优化工作，致使交换网络的优化工 作不象无线网络的优化工作那样有章可循，网络优化几乎成为无线网络优化的代名词。 其实无线网络和交换网络密不可分，都是移动通信网络的一部分，一个呼叫会穿越 这两个相对独立的子系统，分析问题时要结合两个专业来进行，从交换设备上能发现很 多从无线侧发现不了的网络问题。研究广州联通g s m 交换网络，目的在于通过研究，解 决网络存在的问题，提高广州联通g s m 网络质量，为用户提供良好的服务，减少用户投 诉，提高用户满意度。同时，通过理论结合实际的研究，总结一套方法，供同行借鉴、 参考。 1 4 论文的章节安排 本论文共血章，分血个部分： 第一章绪论简要地讲述了网络优化的概况、网络优化的概念和内容、广州联通g s m 交换网络的现状、本论文研究课题的学术背景、理论与实际意义、课题的来源及主要研 究内容。 第二章g s m 交换网背景知识简介是从整个移动通信网的高度介绍g s m 交换网络的基 本概念，包g s m 移动通信系统、七号信令系统、各种呼叫流程、话路网和信令网结构等。 第二章是论文的基础，也是移动通信基本知识的提炼。 4 第一章绪论 第三章交换网络优化研究是交换网络的深入研究，是广州联通g s m 交换网络优化对 策研究的理论依据。研究了数字交换机的交换原理、交换机的阻塞原理及计算方法、处 理机特性分析及过负荷控制、交换网络优化方法和交换网络的主要指标优化。 第四章广州联通g s m 交换网络优化对策研究是本论文的研究应用部分，本章理论联 系实际，通过大量的实际例子分析研究广州联通g s m 交换网络优化对策，包括建立网络 话务模型对交换网络进行研究、交换机负荷对策研究、交换机寻呼成功率、网l 日j 接通率 和网f n j 结算分析研究，从分析研究找到问题的原因，并针对这些原因提出解决网络问题 的办法。本章的研究对从事交换网络维护、优化的同行具有普遍的借鉴和指导意义。 第五章结论是对整个论文主要成果的总结。指出本论文研究内容的成果，及其意义， 并指出今后进一步在本研究方向进行研究工作的展望与设想。 华南理工大学硕士学位论文 2 1 本章概述 第二章g s m 交换网背景知识简介 由于在实际的网络运行中，网络的很多问题并没有通过系统告警体现出来，却会严 重影响网络的服务质量，如掉话、拥塞、接通率等关键性能指标劣化。要解决这些问题， 开展网络优化，就必须理解g s m 移动通信系统结构、七号信令系统及各种呼叫流程及信 令流程等知识，因此本章介绍g s m 系统和七号信令系统等背景知识。 2 2g s m 移动通信系统 2 2 1g s m 移动通信系统结构 丫 圈 搬作文拇子累娩o s $ 一 移幼 迪 交换中心 msc v 乙r 图2 - i 典型g s m 系统结构图 f i g 2 1t y p i c a lg s ms y s t e ms t r u c t u r e 一套完整的g s m 移动通信系统包括四部分，分别为移动台m s 、基站子系统b s s 、交 换网络子系统( n s s ) 和操作支持子系统( o s s ) ，如图2 - i 所示。b s s 包括b t s ( 基站 收发信台) 、b s c ( 基站控制器) 和t r a u ( 编码变换器速率适配单元) ；n s s 包括m s c ( 移动业务交换中心) 、v l r ( 来访用户位置寄存器) 、h l r ( 归属用户位置寄存器) 、 a u c ( 鉴权中心) 和e i r ( 移动设备识别寄存器) u 1 。 各部分主要功能如下： 1 移动台m s ， 移动台是g s m 系统中用户唯一可直接接触的设备，它具有接入g s m 网络的一般无 线处理功能，同时提供一个与使用者的接口( 如送话器，受话器，显示器和管理话音呼 叫用的键盘) ，或与其它终端设备的接口。m s 另一重要组成部分是s i m 卡，它包含存储 6 丫田一 0移 第二章交换网背景知识简介 在无线接口用户一侧上的所有与用户有关的信息，其中包括鉴权和加密信息等。 2 基站子系统b s s 基站子系统包括g s m 系统无线蜂窝方面特有的基础设施。它通过无线接口与移动 台直接相接，通过a 接口与m s c 连接，是负责在无线路径上发送，接收及管理的设备。 具体包括b t s ，b s c 和t r a u ( 编码变换器速率适配单元) 。b t s 包括无线发射和接收设 备，天线和所有无线接口特有的信号处理部件，实际上可看作一个复杂的无线调制解调 器。b s c 通过对b t s 和移动台的远端命令，负责所有的无线接口管理，主要是无线信道 的分配，释放及切换管理。一个b s c 可控制多个b t s ，它通过a b i s 接口与b t s 连接，通 过a 接口和m s c 连接。t r a u 则是执行g s m 特有的话音编码和解码及速率适配的设备，它 一般位于b s c 与m s c 之间。 3 交换网络子系统( n s s ) n s s 主要完成交换功能和用户数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库功能。 包括g s m 的主要交换设备( m s c ) 以及管理用户数据和移动性所需的数据库( h l r 和v l r ) 。 它的主要作用是管理g s m 用户和其它电信网络用户之间的通信。在n s s 内部，基本交换 功能由m s c 完成，m s c 的主要功能是协调呼叫g s m 用户和来自g s m 用户的呼叫的建立。 h l r 是g s m 系统的中央数据库，存储着该h l r 控制的所有存在移动用户的相关数据，保 存与用户当前位置有关的信息。h l r 功能的另一部分是鉴权中心( a u c ) ，其作用是为用 户的确认管理安全数据。通过对h l r 和a u c 的查询，才能够建立对移动用户的呼叫。v l r 与一个或多个m s c 相连，负责为那些目前位于相应m s c 业务区域内的用户临时存储注册 数据，为已登记的移动用户提供建立呼叫接续的必要条件，它可看作是一个动态用户数 据库。 4 操作支持子系统( o s s ) o s s 的主要任务是移动用户数据管理，计费，移动设备管理及网路操作和维护等。 用户数据管理一般由h l r 来完成，其中也包括s i m 卡的管理。呼叫计费由用户所访问的 各个移动业务交换中心m s c 或g m s c 分别处理，也可以采用h l r 或独立的计费设备来集 中处理计费数据的方式。 移动设备管理是由移动设备识别寄存器( e i r ) 完成的：网络操作与维护完成对g s m 系统的b s s 和n s s 的操作和维护管理。 2 2 2 g s m 系统接口及协议 为了各个厂家所生产的设备可以通用，上述各组成部分连接必须严格符合规定的接 口标准。网络中的接口是指两个相邻实体间的连接点，它可以承载与不同实体有关的消 息流，即不同的信令协议，网络协议是说明接口连接点上交换信息必须遵守的规则，协 议是各个网络实体之间的共同语言，不同功能实体通过网络接口，然后在一定的协议规 7 华南理工大学硕士学位论文 定下方可进行信息数据的传递。 1 外部接口及协议乜1 a a 接口：是m s c 与b s s 间的标准接口，由g s m 协议完全定义，其物理链接采用标 准的2 0 4 8 m b s p c m 数字传输链路。此接口传递的信息包括移动台的管理，基站管理， 移动性管理，接续管理等。 b a b i s 接口：此接口定义为b s c 与b t s 间的通信接口，用于b t s 与b s c 自j 的远端 互连方式，此接口可由厂家白行开发，其物理链路采用标准的2 0 4 8 m b s 或6 4 k b s p c m 数字传输链路。 c u m 接口( 空中接口) ：m s 与b t s 间的通信接口，通过无线链路实现。它包括三层 协议，u m 接口采用r i l 3 及r i l 3 - r r 协议，传递无线资源管理，移动性管理和接续管理 等信息。 2 系统内部接口及协议瞳1 a b 接口：v l r 和m s c 间的内部接口，采用m a p b 协议。 b c 接口：h l r 和m s c 问的接口，用于传递路由选择和管理信息。它采用标准 2 0 4 8 m b s p c m 链路，使用m a p c 协议。 c d 接口：h l r 和v l r 间的接口，通过m s c 与h l r 间的标准2 0 4 8 m b s 的p c m 实现。 它采用m a p i 和m a p d 协议，其中m a p i 作为附加业务管理的m s 和h l r 的协议。 d e 接口：不同m s c 间的接口，采用标准2 0 4 8 m b s p c m 链路，使用m a p e 协议。 e f 接口：m s c 与e i r 间的接口，用于交换相关的国际移动设备识别码管理信息。 采用标准2 0 4 8 m b s p c m 链路，使用m a p f 协议。 f g 接口：v l r 间的接口。当采用临时移动用户识别码( t m s i ) 时，此接口用于向 分配t m s i 的v l r 询问此用户的国际移动用户识别码( i m s i ) 的信息。它采用标准2 0 4 8 m b 链路，使用m a p g 协议。 2 3n o 7 信令系统简介 2 3 1n o 7 信令的概念和发展过程 信令是通信网的重要组成，在用户与交换机、交换机与交换机之间的联络过程中， 必须传送和交换必要的信号，以便建立起呼叫接续，是通信系统中不同设备之l 日j 交换的 信息，控制通信设备动作的信号。电话网中，按信号的工作区域划分有用户信号和局间 信号：按信号的传递途径分有随路信号和公共信道信号。用户信号包括丌机信号、关机 信号、位置区信号等，在用户与基站之间传送。局间信号又分监视信号、选择信号、管 理信号等三种功能信号。 随着程控数字化的发展，公共信道信令也不断成熟和完善。第一个公共信道信令是 c c i t t 于1 9 6 8 年提出的n o 6 信令，主要用于模拟电话网；1 9 8 0 年c c i t t 通过了n o 7 第二章交换网背景知识简介 信令系统技术规范( 通称1 9 8 0 年黄皮书) ；1 9 8 4 年形成了n o 7 信令系统红皮书建议； 1 9 8 8 年形成n o 7 信令系统蓝皮书建议。一般地，国内大型局间交换机都采纳了最新的 蓝皮书规程。 中国n o 7 信令系统技术规范是根据c c i t t 蓝皮书q 7 0 0 q 7 0 7 、q 7 2 1 q 7 2 5 、q 7 9 1 建议制定的，并增补了中国国内的电话网专用的内容，是我国推广使用n o 7 信令的技 术依据。 2 3 2n o 7 信令的功能结构与信号单元 n o 7 信令系统由两大部分组成：m t p ( 消息传递部分) 和t u p ( 用户部分) ，如图 2 2 ： 型： i- k 一， 信今锛路一 用户公共公共 用户 链路链路 消息信返 信令数据链路 传递 消息 控制 控制 处理 处理 控制控制 t u p 用 i i m t p 消息传递部分 - i _ t u p j 羽 户部分li户部分 图2 2n o 7 信令系统的功能框图 f i g 2 - 2f u n c t i o ns t r u c t u r ed i a g r a mo fn o 7s i g n a l i n gs y s t e m 在信令系统中，信令消息是以信号单元( s i g n a lu n i t ) 的方式传送，有三种类 消息信号单元( m s u ) ：传递用户部分产生的消息。 链路状念单元( l s s u ) ：提供链路状态信息，确保链路接通与恢复。 填充信号单元( f i s u ) ：填充链路空余时间，保证链路正常运行。 2 3 3 信令功能描述 中国电话网目前将信令功能分为两大部分：m t p ( 消息传递部分) 和t u p ( 用户部 分) 。根据c c i t t 建议，还将m t p 细分为三个功能级：第一级为信令数据链路，第二级 为信令链路，第三级为信令网功能。 下面针对各级功能分别阐述： 1 第一功能级规定了信令数据链路的物理、电气、功能特性以及与数据链路连接 的方法，通常用于联接两局间的p c m 线路就必须符合第一级功能规范。信令数据链路是 n o 7 信令网中最低的功能级，是一条全双工的信令链路，有两种类型：数字信令数据链 华南理工大学硕士学位论文 路、模拟信令数据链路。现在常用数字信令数据链路。数字信令链路的构成有两种形式： 一是通过数字交换机的交换模块构成半永久性连接；另一种是通过数据电路终端设备 ( d c e ) 或时隙插入设备连接。它们与传输通路的连接如图2 - 3 1 。 图2 - 3 数字信令数据链路构成 f i g 2 3s t r u c t u r eo fd a t al i n k 信令传递速率为6 4 k b i t s ，一般占用p c m 系统时隙1 6 ，也可选用其它时隙。 2 第二级信令链路功能规定了信令消息在一条信令数据链路上传递的功能和程 序，包括信号单元分界、信号单元定位、差错检测、校正、初始定位、信令链路差错率 监视和流量控制等。信令网中的消息传递都采用可变长度的信号单元( s i g n a lu n i t ) ， 在信令链路中也不例外。 信号单元有三种形式：消息信号单元( m s u ) ，链路状态信号单元( l s s u ) ，插入 信号单元( f i s u ) 。这三种信号单元中的信号组成消息码流，在信令链路中不停作用。 如图2 - 4 哺1 ： 图2 - 4 信令链路码流 f i g 2 - 4c o d e f l o wo fs i g n a l i n g1 i n k 其中f 为标志码，固定码型为：0 1 1 1 1 1 1 0 ，标志信号单元的开始与结束。f 码是三 种形式信号单元的头尾组成部分。信号单元的长度表示语的取值不同，则代表不同形 式。 3 第三级信令网功能规定了信令点之间传递消息的功能和程序。这部分又细分为信 令消息处理与信令管理。信令消息处理保证源信令点中的某一用户部分发出的信令消息 送至指定目的地信令点的同一用户部分；信令网管理保证信令消息的可靠传递以及恢复 正常的消息传递能力，如倒换、倒回、重选路由、信令点再启动、信令业务流量控制消 息处理部分，包含路由标记，目的信令点编码d p c ，源信令点编码o p c ，以及信令选择 字段。如图2 - 5 1 ： l o 第二章交换网背景知识简介 特 图2 - 5 路由标记 f i g 2 - 5r o u t el a b l e 信令点编码s p c 为2 4 b i t s 结构，由主信令区编码、分信令区编码、信令点编码组 成。如图2 - 6 瞄1 ： 一首管比特 8b i t s 8b i t s 8b i t s 图2 - 6 信令点编码 f i g 2 - 6s i g n a li n gp o i n tc o d i n g 信令链路选择字段( s l s ) 用于分担负荷，包含电路识别码( c i c ) 内容。在信令网 管理部分，n o 7 提供了测试功能，用于信令链路的启动、恢复以及同常维护测试。 4 第四级电话用户部分产生各种信号，用来负责电话呼叫或控制接续。这些信号的 消息单元( m s u ) 的形式在n o 7 网中传递。同样地，电话用户消息以信号单元的形式传 递，具体内容包含于信令信息字段( s i f ) 中，格式如下图2 - 7 嵋1 ： 8 i 8 n ( n - - - 2 ) 6 一一8 一献比特 8 n 446 4 图2 - 7 电话用户消息单元基本格式 f i g 2 7b a s i cf o r m a to ft u pm e s s a g es i g n a li n gu n i t 在业务信息八位位组( s l o ) 中，业务表示语固定取值为0 1 0 0 。标记码中包含d p c 、 o p c 、s l s 等信息。标题码h 0 h l 有不同的取值，代表不同的消息。 信令信息中则包括了丰富的信令内容，初始地址消息( i a m ) 、带附加信息的初始地 址消息( i a i ) 、被叫用户状态消息( i d l e b u s y ) 、应答信号( a n c a n n ) 、呼叫结束 信号( c l f c b k ) 。 2 3 4g s m 移动通信系统中的n o 7 信令 除了上述四级功能，c c i t t 还定义了n o 7 的其它功能级，如图2 - 8 m 1 ： 华南理工大学硕士学位论文 图2 - i ln o 8 信令功能级结构 f i g 2 8f u n c t i o nc l a s ss t r u c t u r eo fs i g n a li n g 在移动交换系统( p l m n ：p u b li cl a n dm o b i l en e t w o r k ) 中，这些功能块均有特殊 功能： t u p ：又称i s u p ，负责控制p l m n 与p s t n 之间的交换机信令传递。 s c c p ：s i g n a l i n gc o n n e c t i o nc o n t r o lp a r t ，定义各种信令接续，也包括内部信 令传递，如m s c v l r 之间，m s c v l r 与h l r 之间，m s c v l r 与b s c 之间的信令传递。 t c a p ：t r a n s l a t i o nc a p a b i l i t i e sa p p l i c a t i o np a r t ，规定了信息的转发程序和 功能、相关的连接控制等。 m a p i n a p ：m o b i l ea p p l i c a t i o np a r t s ，与s c c p 、t c a p 共同协调，完成信息的传 送。 b s s a p ：b a s es t a r i o ns y s t e ma p p l i c a t i o np a r t ，负责与基站系统的信令控制。 下面以被叫接续( m t c ) 为例，说明信令网各功能块的消息传递哺1 。 图2 - 9 被叫接续( m t c ) 中的信令流程 f i g 2 - 9s i g n a li n gf l o wo fm t c 信令流程描述如下： 1 息信号单元( m s u ) 由p s t n 送出，m t p 对其分析，将收到的d p c 与本端o p c 比较， 如果相同，则将送来的初始地址信息( i a m ) 送交t u p 进行号码翻译； 2 号码翻译器判断这是一个m t c 呼叫，转送至m a p 进行下一步查询； 3 根据