（计算机应用技术专业论文）信令负荷分担方式在gsm网络优化中的应用.pdf

大连理工大学硕士学位论文 摘要 g s m 网络是一个复杂的通信系统，g s m 网络的优化工作一直是移动网络运营商的 主要工作之一；其中信令负荷分担的优化又是g s m 网络交换子系统优化的一项重要内 容。随着移动智能业务和移动增值业务的日益增加，g s m 信令网的负荷越来越大，信 令链路组之间及同一链路之间负荷不均的情况日益突出，信令网络负荷的优化势在必 行。 本文首先介绍了g s m 网络优化的基本概念，以及g s m 信令网的原理，然后详细 阐述了信令负荷分担的原理，并以西门子交换机为例叙述了g s m 交换机信令负荷分担 的实现，最后以中国联通的g s m 网络为优化目标，通过大量的统计数据和信令监测结 果，定位出联通g s m 网络中存在负荷不均的网段，以n o 7 信令负荷分担原理为依据， 结合西门子交换机的实现方法，对网络信令负荷分担进行了全面的优化。在优化过程中 基本上查出了现网存在的所有负荷分担不均的现象，并给出了切实可行的优化方案，每 一个优化方案都以实际提取的信令统计数据为依据，辅助以信令监测仪的监测结果，全 面考虑网络组网及业务分布等情况，分析影响负荷均衡的原因，对负荷影响的程度，并 在实施优化方案后，对网络运行情况进行观察和监测，对信令负荷情况进行比较，以验 证优化方案的有效性和合理性。 通过本文提出的优化方案，解决了联通网络现存的负荷不均的现象，使网络负荷趋 于均衡，提高了网络资源的利用率，消除了网络的不安全隐患，提高了网络的运行质量， 确保了g s m 信令网的安全。本文在最后还对影响信令负荷不均的因素进行了总结，可 供维护人员在进行g s m 网络信令优化时作为参考。 关键词：g s n ：网络优化：信令：负荷分担 大连理工大学硕士学位论文 t h es i g n a l i n gl o a d s h a r i n ga p p l i c a t i o ni ng s mn e t w o r ko p t i m i z a t i o n a b s t r a c t g s mn e t w o r ki sac o m p l i c a t e dt e l e c o m m u n i c a t i o ns y s t e m n e t w o r ko p t i m i z a t i o ni s a l w a y so n eo fm a i nw o r ko fg s mo p e r a t o r t h eo p t i m i z a t i o no fs i g n a l i n gl o a d s h a r i n gi s i m p o r t a n tt a s ko fs w i t c h i n gs u b s y s t e m w i t ht h ei n c r e a s eo fm o b i l ei n t e l l i g e n ts e r v i c ea n d v a l u ea d d e ds e r v i c e ，t h ep h e n o m e n o no f u n b a l a n c e dl o a do f m o b i l es i g n a l i n gn e t w o r ko c c u ri n s i g n a l i n gl i n ks e ta n ds i g n a l i n gl i n k sb e c o m em o r ea n dm o r es e r i o u s a tf i r s tt h ep a p e rd e s c r i b e sc o n c e p to fn e t w o r ko p t i m i z a t i o no fg s ma n dt h e o r yo f s i g n a l i n gn e t w o r k ，a n dt h e ne x p a t i a t et h et h e o r yo fs i g n a l i n gl o a d s h a r i n g t h eo p t i m i z a t i o n p r o j e c to ft h i sp a p e rr e l a t et og s mn e t w o r ko fc h i n au n i c o m t h ep r o j e c ts o l v e st h e p r o b l e mo fu n b a l a n c e ds i g n a l i n gl o a d s h a r i n gt h r o u g ht h er e s u l to fs i g n a l i n gl o a ds t a t i s t i ca n d s i g n a l i n gi n s p e c t o r ，a c c o r d i n ga st h et h e o r yo fn o 7a n dt h em e t h o do fs i g n a l i n gl o a d s h a r i n g a b o u ts i e m e n ss w i t h i n g t h i so p t i m i z a t i o np r o j e c ts t i l lj o i nt o g e t h e rs i g n a l i n gn e t w o r k c o n s t r u c t i o n ，t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h en u m b e ro ft h es i g n a l i n gl i n ka n dt h ew a y o ft h e i r l o a d s h a r i n g ，t h es e r v i c ed i s t r i b u t i o na n db r i n gf o r w a r dt h e s c h e m ea r e ra b u n d a n td a t a a n a l y s i sa n dr e s u l tc o m p a r e t h i sp a p e ra i m st h eo p t i m i z a t i o no fs i g n a l i n gn e t w o r k ，b e n e f i tt oi n c r e a s et h es a f ea n d d e p e n d a b l eo f t h es i g n a l i n gn e t ，a n dt h ee f f e c t i v eu s eo f t h en e t w o r kr e s o u r c e s ，b e a rm o r ea n d m o r es e r v i c ew e l l f i n a l l y ，t h ep a p e rs u m m a r i z e st h ec a u s eo f u n b a l a n c e dl o a dw h i c hc a ng i v e g u i d et oe n g i n e e rf o rn e t w o r ko p t i m i z a t i o n k e yw o r d s ：g s m ；n e t w o r ko p t i m i z a t i o n ；s i g n a l i n g ；l o a d s h a r i n g i i i 独创性说明 作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理 工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期：2 彭吲。 信令负荷分担方式在g s m 网络优化中的应用 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位论文版权使用 规定”，同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理工大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编八有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论 文。 作者签名：主盔 导师签名了受民 塑年旦月生日 大连理工大学硕士学位论文 引言 随着移动通信网络的迅猛发展，人们对网络的平均服务质量要求越来越高，运营商 对网络的管理也从对网络质量的定性要求转变为对网络性能指标的定量管理，如何使网 络达到最佳的运行状态，如何提高通信质量和网络平均服务水平，以及提高系统设备的 利用率，已成为网络运营商的首要任务，特别是中国联通的g s m 网络在扩容时普遍存 在周期短，速度快的情况，导致无论是在规划上还是在工程中都留下一些质量问题，需 要在后期的网络优化中查出并解决。 随着移动智能业务和移动增值业务的日益增加，链路的不断扩容，新业务的不断投 入使用，g s m 信令网变得越来越复杂，移动信令网的负荷越来越大，信令链路组之间及 同一链路之间负荷不均的情况日益突出，尤其是在重要节日，如除夕夜，信令负荷会剧 增，链路间不平衡的情况十分明显，这时候链路容易崩溃，甚至于出现多米诺骨牌效应， 造成更大的故障。所以，负荷分担不均问题是g s m 信令网的严重隐患。 g s m 信令网是移动通信网络的神经枢纽系统，它的运行质量直接影响到移动业务网 的稳定运行和实际效益。因此，g s m 信令网地优化工作尤其显得重要。g s m 信令网是 以n o 7 信令网为基础的，n o 7 信令系统是一种国际性的标准化的通用公共信道信令系 统，能够支持广泛的业务，g s m 信令网是我国n o 7 信令网的一部分，信令网负荷分担 的均衡是保证信令网络正常运行的前提，n o 7 信令的负荷分担原理决定了g s m 信令网 中的信令均衡情况，对信令负荷分担的优化是g s m 网络优化的一项重要内容，也是网络 优化和维护人员关心的一项重要课题。 本文从中国联通网络现状出发，以西门子交换机为例，首先介绍了n o 7 信令网的 基础知识，然后深入讨论了信令负荷分担的原理，最后通过提取大量数据，对实际网络 中存在的负荷不均的问题，逐一进行了分析，提出了切实可行的方案，并在方案实施后 进行了验证，结果证明达到了预期的效果。 信令负荷分担方式在g s m 网络优化中的应用 1 绪论 1 1 引言 随着移动通信网络的迅猛发展，人们对网络的平均服务质量要求越来越高，运营商 对网络的管理也从对网络质量的定性要求转变为对网络性能指标的定量管理，如何使运 行网络达到最佳的运行状态，如何提高通信质量，提高网络平均服务水平，以及提高系 统设备的利用率，已成为网络运营商的首要任务，特别是中国联通的g s m 网络在扩容 时普遍存在周期短，速度快的情况，导致无论是在规划上还是在工程中都留下一些质量 问题，需要在后期的网络优化中查出并解决。 随着移动智能业务和移动增值业务的日益增加，链路的不断扩容，新业务的不断投 入使用，g s m 信令网变得越来越复杂，移动信令网的负荷越来越大，信令链路组之间及 同一链路之间负荷不均的情况日益突出，尤其是在重要节日，如除夕夜，信令负荷会剧 增，链路间不平衡的情况十分明显，这时候链路容易崩溃，甚至于出现多米诺骨牌效应， 造成更大的故障。所以，负荷分担不均问题是g s m 信令网的严重隐患。 g s m 信令网是移动通信网络的神经枢纽系统，它的运行质量直接影响到移动业务网 的稳定运行和实际效益。因此，g s m 信令网地优化工作尤其显得重要。g s m 信令网是 以n o 7 信令网为基础的，n o 7 信令系统是一种国际性的标准化的通用公共信道信令系 统，能够支持广泛的业务，g s m 信令网是我国n o 7 信令网的一部分，信令网负荷分担 的均衡是保证信令网络正常运行的前提，n o 7 信令的负荷分担原理决定了g s m 信令网 中的信令均衡情况，对信令负荷分担的优化是g s m 网络优化的一项重要内容，也是网络 优化和维护人员关心的一项重要课题。 本文从中国联通网络现状出发，以西门子交换机为例，首先介绍了n o 7 信令网的 基础知识，然后深入讨论了信令负荷分担的原理，最后通过提取大量数据，对实际网络 中存在的负荷不均的问题，逐一进行了分析，提出了切实可行的方案，并在方案实旌后 进行了验证，结果证明达到了预期的效果。 1 2 技术背景和发展现状 为了使g s m 网络实现国际漫游功能和在业务上迈进面向i s d n 的数据通信业务， 必须建立起规范的和统一的信令网，以传递和移动业务有关的数据和各种信令消息。因 此，g s m 系统引入了n o 7 信令系统和信令网络，也就是说g s m 系统网络的信令系统 是以n o 7 信令网络为基础的。 大连理工大学硕士学位论文 n o 7 信令的负荷分担分为在同一链路组的信令链路之间的负荷分担和在不同链路 组的信令链路之间的负荷分担，负荷分担的实现是通过信令消息中的s l s 字段的4 个比 特为来实现的，由于4 个比特为只能有1 6 种情况，因此信令只能在1 6 条信令链路上进 行负荷分担，而且，对于不同信令链路组的选择也通过4 比特中的若干比特实现，这样 会导致重复使用同一比特位在信令链路组之间和信令链路之间进行负荷分担，负荷分担 参数设置的不但将使某些信令链路的负荷过高，而其他链路负荷较低，造成了负荷的不 均衡。 另外，由于我国目前规范尚未明确地规定出负荷分担的算法，因此网上运行的设备 多数是采用厂商提供的算法。根据网上运行的资料来看，由于采用不同的算法，进一步 导致信令点承担的业务量或者信令链路间的业务量严重不均，这样会造成网络资源的利 用率降低，增加网络的不安全因素，为了能合理的利用网络资源，保证网络的运行质量， 更好地支撑各项业务，确保信令网安全，应当保证移动信令网的负荷均匀地进行负荷分 担。 西门子交换机在对信令负荷分担的实现在遵循n o 7 信令协议的基础上，通过灵活 的参数设置，可以实现信令网络所需要的信令负荷分担方式，鉴于g s m 网络的复杂性， 西门子交换机在实现网络负荷分担时必须充分考虑网络的组网情况，用户业务的承载方 式等因素，合理配置，才能充分发挥交换机的性能。 目前信令负荷分担的优化主要是通过各种信令分析的手段查出影响信令负荷不均 的原因，然后再进行参数的修改和网络调整等，信令分析的手段主要是交换机上的信令 统计信息和通过信令监测设备对局间信令的分析。 未来网络发展趋势是修改n o 7 信令协议，解决信令负荷分担方式的局限性，规定 统一的信令负荷分担方式，消除不同设备之间负荷分担方式不同的问题。， 1 3 论文期间所做的工作 本人在深入研究g s m 网信令的工作原理的基础上，对西门子交换机如何实现信令 负荷分担的实现进行了详尽地分析，并运用到实际地信令网优化工作中。 本论文所提出的建议和方案都是在实际的g s m 网络中应用后总结的经验，而且从 网络优化的角度出发，以使g s m 信令网向更稳定、更高效、更安全地运行为目标，着 眼于全程全网，使g s m 信令网达到一个最佳的运行状态。 在论文写作期间，本人参加了多个g s m 网络优化项目，通过大量地数据采集和分 析，长时间地观察和监测，对优化方案不断提出新的改进，形成了完整的信令负荷均衡 的思想，最后在网络优化工作中取得了良好的效果。 信令负荷分担方式在g s m 网络优化中的应用 2g s m 移动通信系统及优化概述 2 1g s m 移动通信系统的发展 g s m 数字移动通信系统源于欧洲。早在8 0 年代初，欧洲已有几大模拟蜂窝移动系 统在运营，例如北欧的n m t ( 北欧移动电话) 和英国的t a c s ( 全接入通信系统) ，西 欧其他各国也提供移动业务。但是模拟系统有一些限制：第一，尽管在8 0 年代初的过 低估计下，移动业务的潜在需求也远远超过当时模拟蜂窝网的预计容量；第二，运营中 的不同系统不能向用户提供兼容性：一个t a c s 终端不能进入n m t 网，一个n m t 终 端也不能进入t a c s 网。为了方便全欧洲统一使用移动电话，需要一种公共的系统。 1 9 8 2 年在欧洲邮电行政大会( c e p t ) 上成立“移动特别小组”( g r o u ps p e c i a lm o b i l e ) 简称“g s m ”，开始制定使用于泛欧各国的一种数字移动通信系统的技术规范。1 9 9 0 年完成了g s m 9 0 0 的规范，产生一套1 2 章规范系列。随着设备的开发和数字蜂窝移动 通信网的建立，g s m 逐渐演变为“全球移动通信系统”( g l o b a ls y s t e mf o rm o b i l e c o m m u n i c a t i o n ) 的简称弘j 。 2 2g s m 移动通信系统 2 2 1g s m 系统的基本特点 g s m 数字移动通信系统( 简称g s m 系统) 是完全依照欧洲通信标准化委员会( e t s i ) 制定的g s m 规范研制而成的，g s m 系统是一种典型的开放式结构，作为一种面向未来 的通信系统，它的主要特点。1 可以归结为： ( 1 ) g s m 系统由几个分系统组成，各分系统之间都有定义明确且详细的标准化接口 方案，保证任何厂家提供的g s m 系统设备可以互连，同时，g s m 系统于各种公用通信 网之间也都详细定义了标准接口规范，使g s m 系统可以与各种公用通信网实现互连互 通。 ( 2 ) g s m 系统除了可以开放基本的话音业务外，还可以开放各种承载业务、补充业 务以及与i s d n 相关的业务。 ( 3 ) g s m 系统采用f d m a t d m a 及跳频的复用方式，频率重复利用率较高，同时 它具有灵活方便的组网结构，可满足用户的不同容量需求。 ( 4 ) g s m 系统具有较强的鉴权和加密功能，能确保用户和网络的安全需求。 ( 5 ) g s m 系统的抗干扰能力较强，系统的通信质量较高。 4 大连理工大学硕士学位论文 ( 6 ) 在s i m ( s u b s c r i b e ri d e n t i t ym o d u l e ) 卡基础上实现漫游。漫游是移动通信的重 要特征，它标志着用户可以从一个网络自动进入另一个网络。g s m 系统可以提供全球 漫游，当然也需要网络运营者之间的某些协议，例如计费。 在g s m 系统中，漫游是在s i m 卡识别号以及被称为i m s i 的国际移动用户识别号 的基础上实现的。这意味着用户不必带着终端设备而只需带其s i m 卡进入其他国家即 可。终端设备可以租借，仍可达到用户号码不变，计费帐号不变的目的。 2 22g s m 系统的组成 g s m 系统的组成1 3 】如图2 1 所示。 o s s ：操作支持子系统 n m c ：网路管理中心 p c s ：用户识别卡个人化中心 h l r ：归属用户位置寄存器 e i r ：移动设备识别寄存器 p d n ：公用数据网 m s ：移动台 b s s ：基站子系统 d p p s ：数据后处理系统 o m c ：操作维护中心 a u c ：鉴权中心 b s c ：基站控制器 p s t n ：公用电话网 图2 1 g s m 系统组成 f i g 2 1g s ms y s t e ms t r u c t u r e n s s ：网路子系统 s e m c ：安全性管理中心 m s c 移动业务交换中心 v l r ：来访用户位置寄存器 b t s ：基站收发信台 i s d n ：综合业务数字网 由图2 1 可知，g s m 系统主要是由网络和交换子系统( n s s ) 、无线基站子系统s s ) 和移动台( m s ) 三大部分组成。其中基站子系统( b s s ) 在移动台( m s ) 和网络子系 统( n s s ) 之间提供和管理传输通路，特别是包括了m s 与g s m 系统的功能实体之间 信令负荷分担方式在g s m 网络优化中的应用 的无线接口管理。n s s 必须管理通信业务，保证m s 与相关的公用通信网或与其它m s 之间建立通信，也就是说n s s 不直接与m s 互通，b s s 也不直接与公用通信网互通。 m s 、b s s 和n s s 组成g s m 系统的实体部分。操作支持系统( o s s ) 则提供运营部门 一种手段来控制和维护这些实际运行部分。 网络和交换子系统：网络和交换子系统( n s s ) 主要完成交换功能和客户数据与移 动性管理、安全性管理所需的数据库功能。n s s 由一系列功能实体所构成，各功能实 体介绍如下： m s c ：是g s m 系统的核心，是对位于它所覆盖区域中的移动台进行控制和完成话 路交换的功能实体，也是移动通信系统与其它公用通信网之间的接口。它可完成网络接 口、公共信道信令系统和计费等功能，还可完成b s s 、m s c 之间的切换和辅助性的无 线资源管理、移动性管理等。另外，为了建立至移动台的呼叫路由，每个m s 、还应能 完成入口m s c ( g m s c ) 的功能，即查询位置信息的功能。 v l r ：是一个数据库，是存储m s c 为了处理所管辖区域中m s ( 统称拜访客户) 的来话、去话呼叫所需检索的信息，例如客户的号码，所处位置区域的识别，向客户提 供的服务等参数。 h l r ：也是一个数据库，是存储管理部门用于移动客户管理的数据。每个移动客户 都应在其归属位置寄存器( h l r ) 注册登记，它主要存储两类信息：一是有关客户的参 数；二是有关客户目前所处位置的信息，以便建立至移动台的呼叫路由，例如m s c 、 v l r 地址等。 a u c ：用于产生为确定移动客户的身份和对呼叫保密所需鉴权、加密的三参数( 随 机号码r a n d ，符合响应s r e s ，密钥k c ) 的功能实体。 e i r ：也是一个数据库，存储有关移动台设备参数。主要完成对移动设备的识别、 监视、闭锁等功能，以防止非法移动台的使用。 无线基站子系统：b s s 系统是在一定的无线覆盖区中由m s c 控制，与m s 进行通 信的系统设备，它主要负责完成无线发送接收和无线资源管理等功能。功能实体可分为 基站控制器( b s c ) 和基站收发信台( b t s ) 。 b s c ：具有对一个或多个b t s 进行控制的功能，它主要负责无线网路资源的管理、 小区配置数据管理、功率控制、定位和切换等，是个很强的业务控制点。 b b t s ：无线接口设备，它完全由b s c 控制，主要负责无线传输，完成无线与有线 的转换、无线分集、无线信道加密、跳频等功能。 移动台：移动台就是移动客户设备部分，它由两部分组成，移动终端0 订s ) 和客户识 别卡( s 讧) 。移动终端就是”机”，它可完成话音编码、信道编码、信息加密、信息的 大连理工大学硕士学位论文 调制和解调、信息发射和接收。s i m 卡就是”身份卡”，它类似于我们现在所用的i c 卡， 蹦此也称作智髓卡，存有认证客户身份所需的所有信息，并能执行一些与安全保密有关 懿重要售惠，| 三l 菸壹 法雾户送入网路。s l m 卡还存耱与露路嚣客户套关的管瑗数据， 只有插入s i m 后移动终端才能接入进嗣，但s i m 卡本身不是代金卡。 2 ，2 3g s m 系统的接口和协议 g s m 系绞中存在羞多秘接墨，如图2 2 辑示。 图2 2g s m 系统接口 f i g 2 2g s ms y s t e mi n t e r f a c e 各令接嚣润转送羞不阏豹售令游悫，其瑗戆分剃为： f 1 ) b 接翻：m s c 与v l r 接口，m s c 通过该接翻向v l r 传送漫游用户位殿信息， 并在呼叫建立时向v l r 查询漫游用户的有关用户数据，通常m s c 与v l r 合设，其间 采瘸内部接隧。 c 接嗣；m s c 与h l r 接西，m s c 通过该接1 2 1 向h l r 查询被朝移动台的豫由信 息，h l r 提供路由。 ( 3 ) d 接阴；v l r 与h l r 接口，此接口用于两个位雹寄存器之间传送用户数据信息 ( 整要售惑、鼹塞售惑、潼务痿感等) 。 7 信令负荷分担方式在g s m 网络优化中的应用 ( 4 ) e 接口：m s c 与m s c 接口，用于越局频道转接。该接口要传送控制两个m s c 之间话路接续的常规的电话网局间信令。 ( 5 ) f 接口：m s c 与e i r 接口，m s c 向e i r 查询移动台设备的合法性。 ( 6 ) g 接口：v l r 之间的接口，当移动台由某一v l r 进入另一v l r 覆盖区域时， 新老v l r 通过该接口交换必要的信息，仅用于数字移动通信系统。 ( 7 ) m s c 与p s t n 的接口：是常规的电话网局间信令接口，用于建立移动网至公用 电话网的话路接续。 2 3g s m 系统网络优化 2 3 1 网络优化的必要性 随着移动通信网络的迅猛发展，人们对网络的平均服务质量要求越来越高，运营商 对网络的管理也从对网络质量的定性要求转变为对网络性能指标的定量管理，目前移动 通信网络规模已经相当庞大，无论时中国移动还是中国联通，网络已经维持在一个比较 稳定的规模，今后网络服务质量的提高将主要依赖于细致、系统的网络优化工程。 网络优化工作一直是移动网络运营商的主要工作之一。g s m 网络是一个复杂的通 信系统，与固定电话网络之间维护的区别很大，最大的区别是移动通信网络的条件会不 断变化，如周围的环境，用户的位置变化，话务量的分布等等，所以仅仅靠单纯的日常 维护已无法实现为广大移动用户提供高质量的通话服务，为了保证整个移动网络的服务 质量，就必须不断的观察和监测整个移动通信网络，找出并排除故障，提高移动网络的 质量，因此各运营商不得不投入大量的资金和人员进行网络优化；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，提高网络平均服务水平，以及提高系统设备的利用率，已成为网络运营商的首要任 务，特别是中国联通的g s m 网络在扩容时普遍存在周期短，速度快的情况，导致无论是 在规划上还是在工程中都留下一些质量问题，需要在后期的网络优化中查出并解决。 移动网络的特殊性使移动网络的优化工作显得尤其重要，同时网络优化工作是一项 长期地持续性地系统工程，需要不断探索，积累经验。只有解决好网络中出现的各种问 题，优化网络资源配置，改善网络运行环境，提高网络的运行质量，才能使网络运行在 最佳状态。 2 3 2 网络优化的概念 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，并且通过对系统参数的调整和对系统设备的配置的调整等手段， 大连理工大学硕士学位论文 是网络达到最佳的运行状态，使现有网络资源获得最佳效益，同时也对网络今后的维护 及规划提出合理建议【4 j 。 网络优化工作是一项技术含量较高的维护工作，要求优化人员不仅有精深的理论知 识，还要有丰富的网络维护时间经验，在不断监视网络的各项技术数据、路测，根据发 现的问题，通过对设备、参数的调整，使网络的性能指标达到最佳状态，最大限度的发 挥网络能力，提高网络的平均服务质量。 移动网络优化包括移动通信网的交换子系统的优化和无线子系统的优化，内容主要 包括网络测试与分析，网络调整及话务均衡，配置和负荷调整，网络性能指标的改善等 等。 本文所讨论的信令负荷的优化属于交换子系统的范畴，是交换优化的一项重要内 容。 2 3 3 网络优化的措施及流程 网络优化的主要工作是通过测试和分析发现系统的问题，修改调整系统的参数，逐 步改善系统的性能，如此反复不断地进行，最终在接近最优地状态下工作。网络优化地 流程p 1 如图2 3 所示。 资料调查是指对网络结构、网络配置、用户分布等基本情况地收集，是进行网络优 化的基本材料：系统检查就是对系统软硬件的配置、参数的设置等进行检查，把不合理 的配置和参数进行相应的记录，检查系统的容量等是否达到基本要求，网络是否具备进 行优化的基本条件，如果不具备则首先进行扩容等基本调整后再进行优化，同时记录网 络设备中不合理的配置和参数，以便在优化中核对是否该配置或参数影响了网络的性能 指标，从而进行重新配置。数据采集与测量统计是指在要进行优化的设备或网络上收集 能反映网络性能指标的统计数据，主要用于了解网络运行状况，获得网络各项运行指标， 评估网络质量，必要时要根据优化的项目在节点，如m s c ，定义特殊的统计，或利用信 令监测仪进行信令跟踪和录制，建立各种必要的数据资料库，包括建网后原始的数据和 当前运行的数据，统计数据要符合规范，定义要严格，一般要求采集正常话务负荷条件 下的忙时数据，排除特殊的异常情况( 比如大型会议、自然灾害等) 导致的异常话务数 据，数据采集是进行性能分析的第一手资料；数据分析主要是进行问题定位，把通过数 据采集和测量报告进行综合分析和评测，找出影响网络性能的原因，然后制定可行的优 化方案，在经过多方评测后进行实施，并对实施的结果进行跟踪、统计，以验证是否达 到所需效果，如果没有达到预期目的，则重新进行优化。 当然，实际的优化过程中也不必拘泥于上述的流程，在分析优化过程中，可能随时 都需要进一步进行资料的收集，频繁地进行系统数据核查，反复地进行数据采集和分析， 信令负荷分担方式在g s m 网络优化中的应用 所有这些过程的结果会相互影响和相互制约，尤其是在长期反复优化的过程中，这些过 程更加是交互在一起的。 图2 3 网络优化流程 f i g 2 3 n e t w o r ko p t i m i z a t i o nf l o w o 大连理工大学硕士学位论文 3g s m 网信令的负荷分担 3 1n o 7 信令系统 通信网络中分散的设备需要相互配合才能完成某项任务，这样在执行任务时就需要 交换信息，使通信网中的各种设备协调动作，因此设备之间必须相互交换各自状态的监 视信息和控制信息，以说明各自的运行情况，提出对相关设备的接续要求，从而使各设 备之间协调运行。 在通信系统中协调不同实体所需的信息、交换设备相互交换的信息必须遵守一定的 协议和规则，这些协议和规则就是信令【”。信令系统指导各部分相互配合，协同运作， 共同完成某项任务。 总之，信令系统是通信网网络的重要组成部分，目的是为用户传递包括语音信息和 非语音信息在内的各种信息。 3 1 1n o 7 信令系统的发展及特点 由于随路信令系统传送速度慢，信息容量小，在通话期间既不能传送信令，也不能 满足现代通信网对信令系统的要求，随着程控交换技术的发展，出现了公共信道信令技 术。公共信道信令技术的基本特征是将通话通道和信令信道分离，在单独的数据链路上 以信令消息单元的形式集中传送若干话路的信令信息。 国际上对公共信道信令系统的研究始于6 0 年代，i t u t 在1 9 6 4 年至1 9 6 8 年，针 对模拟电话网的应用，提出了i t u tn o 6 信令系统，但是6 0 年代末至7 0 年代初程控 交换技术和p c m 技术的出现，u t 六号信令系统已不能很好地适应数字通信网的要 求。 自7 0 年代中期开始，随着p c 机的大量应用和对通信数字化和业务综合化的未来发 展的预测，i t u t 开始研究一种新的、适合于数字通信网的共路信令系统，于1 9 8 0 年 提出正式建议，即提出n o 7 信令黄皮书，先后多次修正，至1 9 9 3 年提出白皮书：目前 广泛使用的n o 7 信令系统的m t p ( 消息传递部分) 和t u p ( 电话用户部分) 。此后几年， 又补充了i s u p ( i s d n 用户部分) ，s c c p ( 信令连接控制部分) 和t c a p ( 事务能力应用部分) 的建议，从而使n o 7 信令系统成为一个比较完备的，能支持各种业务的信令系统【7 1 。 n o 7 信令网己成为现代通信的三大支撑网( 数字同步网，n o 7 信令网，电信管理网) 之一。n o 7 信令系统采用功能模块化的结构，是一种公共信道信令协议，在电话交换网 络上用于控制呼叫建立及呼叫路由处理的控制信息指令，由于n o 7 信令系统通过在分 离的、完全冗余的数据网络来控制管理语音和多媒体回路，并能快速、无阻塞地、大容 量的，传输电信网络的控制和管理的信令方式和的信令内容。因此，n o 7 信令系统是当 信令负荷分担方式在g s m 网络优化中的应用 前更快、更可靠、更先进的信令协议。n o 7 信令系统能满足多种通讯业务的要求，主要 应用如下： ( 1 ) 传送电话网的网间、局问信令： ( 2 ) 传送电路交换数据网的网间、局间信令； ( 3 ) 传送综合业务数字网的网间、局间信令； ( 4 ) 在各种运行、管理和维护中心传递有关的信息；在业务交换点和业务控制点之 间传送各种控制信息，支持各种类型的智能业务； ( 5 ) 传送移动通讯网中与用户移动有关的各种控制登记信息。 n o 7 信令系统能够支持如此广泛的业务，其主要原因是它采用了功能模块化结构。 n o 7 信令系统由一个公共的消息传递部分和各种应用部分组成，在公共的消息传递部 分上可以叠加各种各样的应用部分。 3 1 2n o 7 信令方式的0 s i 参考模型 o s i 参考模型是用于计算机间互连和交换信息的分层协议。由于n o 7 信令方式实 质上也是局问处理机之间的分组数据通信方式，所以也适合采用o s i 参考模型。 在o s i 参考模型中，把用来表述一个数据通信网络中的几个用户间的互连和交换信 息协议划分为七层，即物理层、链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。 其中1 3 层的功能是建立通信的基础，在1 3 层的作用下，经过若干串接的信令链 路把信息从一个节点传送到另一个节点。4 7 层具有端到端的通信功能，这些层的定义 与通信的内容结构无关。在这层的功能中，1 6 层包括实现通信所采用的方式，第7 层 表示通信的真正内容。 各层的含义及功能 8 】如下： 第1 层( 物理层) ：确定与互连两个设备的实际电路相关的功能和性质。 第2 层( 链路层) ：确定实际电路可靠地传送信息的功能。 第3 层( 网络层) ：确定使用信令链路的功能，如把信息送到若干条可行链路中的一 条。 第4 层( 传输层) ：可靠地完成端到端传送功能。该层两个节点之间的直达逻辑通路 是通过1 3 层所构成的通信网络建立的，它监视经由逻辑通路进行的信息传送。 第5 层( 会话层) ：确定控制通信网络中两个用户之间的对话活动，例如包括断开和 接通用户对话通路，并可进行对用户业务的流量控制。 第6 层( 表示层) ：具有采用接收端可以识别的方法对用户信息进行编码和编排格式 的功能，还具有信息的分组和组合功能。 第7 层( 应用层) ：控制和监视通信网络中各种业务的处理过程。 大连理工大学硕士学位论文 31 3n o 7 信令系统结构与0 s 1 分层结构的比较 n o 7 信令系统实质上是在通信网的控制系统( 计算机) 之间传送有关通信网控制 信息的数据通信系统，n o 7 信令系统从一开始就是按分层结构的思想设计的，但在n o 7 信令方式研究的初期，由于主要满足电路有关的呼叫控制应用，i t u t 将n o 7 信令划 分为四个功能级。第一级( 信令数据链路级) 、第二级( 信令数据链路控制级) 、第三级( 信 令网功能级) 和第四级( 用户部分功能级) ，包括电话用户部分t u p 、数据用户部分d u p 和i s d n 用户部分i s u p ，以满足电话网、电路交换数据网、i s d n 网的信令要求。 随着通信和计算机两大领域的互相渗透以及各种电信业务的问世，电信网需要和许 多智能数据终端相连，需要传送大量与电路无关的数据，包括各种复杂的网络管理和业 务控制信息，这就要求信令系统具有更大的灵活性和开放性，能够适应计算机通信和电 信网智能化发展的需要。因此，i t u t 在扩充n o 7 信令系统的过程中，充分考虑了n o 7 信令与o s i 参考模型的一致性，u t 又补充了一些建议，同时将研究的重点放在与电 路无关的信令消息的应用方面。 图3 1n o 7 信令系统与o s l 分层模型之间的关系 f i g 3 1 t h er e l a t i o n b e t w e e n n o 7s i g n a l i n gs y s t e ma n d o s ir e f e r e n c e m o d e l 信令负荷分担方式在g s m 网络优化中的应用 此外还开发了o s i 数据分层模式和设计方法，采用了分层结构实现数据分散应用处 理。新增设的功能模块均注意与o s i 层次结构的对应，并且参照o s i 结构预留了未来 功能模块的位置。而且也将开放系统互连o s i 数据转换分层规约的设计方法用于n o 7 信令方式的规约结构1 9 】。 n o 7 信令系统与o s l 分层模型之间的关系【1 0 】如图3 1 所示。从图3 1 中可以看出， 相当于o s i 参考模型的前三层由消息传递部分( m t p ) 和信令连接控制部分( s c c p ) 组成。其中m t p 的第一级信令数据链路相当于o s i 的物理层，m t p 的第二级信令链路 功能相当于o s i 的数据链路层，因为m t p 并没有提供o s i 模型中l 3 层的所有功能， 所以增加了s c c p 层来增强m t p 的功能，m t p 的第三级信令网功能级和s c c p 合起来 是o s i 的第三层( 网络层) 。在n o 7 信令方式中将上述的o s i 的前三层称为网络业务 部分( n s p ) 。 在n o 7 信令方式的o s i 模型的4 7 层中，目前有关4 - 6 层的协议仍在研究中，只 形成了第7 层( 应用层) 的建议( 事务处理应用部分：t c a p ) 。t c a p 只完成了o s i 模型第7 层的一部分功能，其余部分作为事务处理用户部分，目前有操作、维护和管理 部分( o m a p ) ，移动应用部分( m a p ) ，智能网业务部分( i n a p ) 等。 o s i 参考模型是用于计算机问互连和交换信息的分层协议。由于n o 7 信令方式实 质上也是局间处理机之间的分组数据通信方式，所以也适合采用o s i 参考模型。 3 2n o 7 信令网的应用与组成 从n o 7 信令系统的介绍可知，当电信网络采用n o 7 信令系统之后，将在原电信网 上，寄生并存一个起支撑作用的专门传送信令系统的信令网一7 信令网。 n o 7 信令网不仅可以在电话网、电路交换的数据网和i s d n 网中传送有关呼叫建 立和释放的信令，还可以为交换局和各种特种服务中心之间传送数据信息。所以，n o 7 信令网是具有各种功能的业务支撑网。 3 2 1n o 7 信令网的应用 n o 7 信令网主要应用在以下几个方面： ( 1 ) 电话网的局间信令：完成本地、长途和国际的自动、半自动电话接续。 ( 2 ) 电路交换的数据网的局间信令：完成本地、长途和国际的各种数据接续。 ( 3 ) i s d n 网的局间信令：完成本地、长途和国际的电话和非话的各种接续。 ( 4 ) 智能网业务：n o 7 信令网可以传送与电路无关的各种数据信息，完成信令业务 点( s s p ) 和业务控制点( s c p ) 间的对话，开放各种用户补充业务。 大连理工大学硕士学位论文 ( 5 ) 移动通信网业务：完成移动台的位置更新、呼叫建立时的用户参数检索、用户 管理、过境切换、鉴权等信令过程。 322n o 7 信令网的组成 n o 7 信令网主要由信令点( s p ) 、信令转接点( s t p ) 和连接它们的信令链路组成。 ( 1 ) 信令点 信令网中既发出又接收信令消息，或将信令消息从一条信令链路转到另一条信令链 路，或同时具有这两种功能的信令网节点称为信令点。 在信令网中，下列节点可作为信令点： 交换局； 操作管理和维护中心； 服务控制点； 信令转接点。 在信令网中，常常把产生消息的信令点称为源信令点。显然，源信令点是信令消息 的始发点；而信令消息最终到达的信令点称之为目的地信令点。建立某信令关系的两 个信令点，既是两点之间交换消息的源信令点，也是目的地信令点。把信令链路直接连 接的两个信令点称为相邻信令点或邻近信令点；将非直接连接的两个信令点称为非邻近 信令点。 信令点是由n o 7 信令系统中的消息传递部分( m t p ) 和用户部分( u p ) 组成。其用于 程控交换局局间信令的传递和处理并控制电话网或i s d n 网中呼叫的建立和释放。 信令点也可以具有业务控制点( s c p ) 功能。这时它包括n o 7 信令方式的消息传递部 分( m t p ) ，信令连接控制部分( s c c p ) 及事务处理部分( t c ) ，它主要用于智能网中。 ( 2 ) 信令转接点 将信令消息从一条信令链路转到另一条信令链路的信令点称为信令转接点。在信令 网中，信令转接点有两种：一种是专用信令转接点，也称为独立型信令转接点；一种是 综合型信令转接点。 综合型信令转接点既有m t p 功能，又具有用户部分功能的信令转接点设备。只具 有消息传递部分( m t p ) 功能而不具有用户部分功能的信令转接点设备称为独立型信令 转接点。独立型信令转接点是一种高度可靠的分组交换机，它们专门用于n o 7 信令的 转接功能，通常由一些程控电话交换机制造商开发，其中央处理机硬件也与程控交换机 的中央处理机硬件相同，但它们不是程控交换机。 信令负荷分担方式在g s m 网络优化中的应用 综合型的信令转接点容量较小，可靠性不高，但它可直接采用直联和准直联相结合 的工作方式