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移动通信网的信令系统

2015-3-27 07:50| 编辑:电工学习网| 查看: 14889| 评论: 0

  1、引言
  信令是与通信有关的一系列控制信号。在电信网中信令的基本功能是:建立呼叫; 监控呼叫;清除呼叫。操作过程如图1所示。
图1 信令的操作过程
  2、信令的发展
  (1)随路信令(模拟电话网或早期的数字电话网中)
  信令与话音在同一链路内传送;信令传送速度低,信息容量及处理能力有限;只适应于基本的呼叫处理。
  (2)公共信道信令(CCS)
  信令与语音分离;链路的利用率高;实际速度低于理论速度;为了保证信令的可靠;移动通信中,完成一次接续需传的信令消息比电话网中多的很多。
  3、移动通信中的信令系统
  移动通信中信令系统的典型协议有:NO.7 公共信道信令系统;用户-网络接口协议;公共陆地移动通信网的接口;PLMN协议模型。
图2 移动通信中的接口信令示意图
  4、NO.7 公共信道信令系统
  (1)NO.7信令网的概念
  NO.7信令网是独立于通信网专门用于传送信令的网络。
  (2)NO.7信令网的构成
  ①信令点SP(signaling point)
  信令点是信令网络中的节点,它提供公共信道信令。产生消息的信令点称为源点;接收消息的信令点称为宿点;转发消息的信令转接点STP,STP将控制信令从一条信令链路转送到另一条链路上。
  ②供传输信令的数据链路(link)
  NO.7信令网通常采用分级结构。NO.7信令网的分级结构如图3所示。
图3 信令网及其分级结构的示意图
  由SP、LSTP、HSTP构成在逻辑上独立的信令网
  地位 结构 为保证可靠性采取的措施 设置的地区
高级信令转接点HSTP 网状 一个地区设两个。平时分担业务,故障时由一个承担 C1、C2
即大区,省一级
低级信令转接点LSTP 星型或网状 每个LSTP都要与两个HSTP相连 C3级
即地区、市级
SP 信令消息的发起点和目的点 星型 任意SP都要与两个LSTP相连 每个网员至少
有一个信令点
  (3)信令网编码
  原则:同一个信令网中,每一个信令点有唯一的编码
  目的:把信令消息从一个SP准确地传到另一个SP
  编码位数:国际 14位 中国 24位( NO7 )
  目前的信令网:国际
  国内
  (4)NO.7信令系统的分层结构
  NO.7信令系统的分层结构见图4;NO.7信令系统被划分为:①一个公共的消息传递部分(Message Transfer Part ;MTP)用于负责消息的传递;②若干用户部分(User Part ;UP)用于负责信令消息的生成、分析和过程控制。
图4 7号信令系统功能划分原理
  Ⅰ消息传送部分(MTP)
图5 消息传送部分分层示意图
  功能层
层数 名称 功能
1 物理链接层 定义了链路的物理和电气特性
2 信令数据链路控制层 规定了在一条信号链路上的消息传递
以及与消息传递有关的功能和程序
3

信令消息
处理
当本节点为消息目的地时,将消息送往指定的用户部分;
当本节点为消息转接点时,将消息转送至预定的信令链路
保证网络单元间信令消息的正确传送
信令网
管理
信令网发生故障时,根据预定数据和信令网状态信息调整消息路由和信令网设备配置,以保证消息传递不中断
  Ⅱ信令连接控制部分(SCCP)
  在MTP层上建立一个新的结构层---信令连接控制部分(SCCP);目的:实现网络节点直接传送控制消息,无需经过呼叫链路。主要功能有:
  ①无论与电路有关或无关的信令,都可传送。
  ②支持无连接传送方式和虚连接(面向连接)传送方式。因为在MS与MSC之间就有虚连接存在。
  ③为了增加跨网寻址能力,设置了全局名(GT),一种国际统一的拨号号码。
  ④为了为更多新用户提供服务,设置了子系统号(SSN)为8bit,即28=256 个
  ⑤添加了一层事物处理部分(TC),采用计算机对话方式(而不是互控方式)来访问远端数据库应用,现在应用的是TCAP,是用户应用部分。
  Ⅲ用户部分(UP)
  用户部分是消息传递部分的用户,其功能是处理信令消息。主要的用户类型有:
  ①电话用户部分TUP(Telephone User Part)
  ②综合业务数字网用户部分ISUP (ISND User Part)
  ③移动应用部分MAP(Mobile Application Part)
  ④数据用户部分DUP(Data User Part)
  ⑤操作维护用户部分OMUP(Operation and Maintenance User Part)
  5、用户—网络接口协议
  (1)ISDN的信道结构与用户接口协议
  用户—网络接口协议结构见图6所示。
图6 用户—网络接口协议结构
  ①ISDN的信道结构
  ISDN的用户—网络接口有两种接口信道结构,一种是基本接口信道结构;另一种是一次群速率接口信道结构。
  ②ISDN的用户接口协议 第一层为物理层;第二层为数据链路层;第三层为网络层。
  (2)信道结构
  ①基本接口信道结构(2B+D)
  两条64kbit/s双工的B信道,是业务信道,供传送用户数据用总速率144kbit/s ;一条16kbit/s双工的D信道,是信令信道,用于传送信令和低速率的分组业务。
  ②一次群速率接口信道结构
  23B+D和32B+D两种结构,移动通信系统中,为了有效地利用频率资源多采用D信道。
  (3)用户-网络接口协议结构
  ①第一层:物理层
  定义了用户终端设备到网终端设备间的物理接口
  ② 第二层:数据链路层
  从第二层开始B信道与D信道使用不同的协议;平衡型链路访问协议LAPDB,适用于点对点的链路;D信道的链路接入协议LAPD ,可实现点对多点的连接
  ③ 第三层:网络层
  建立电路交换和分组交换的连接
  (4)公共陆地移动通信网的接口
  公共陆地移动通信网的接口见图7。图7中 MS 表示为移动台,BSS表示为基站,MSC表示为移动交换中心,VLR表示为外来用户位置寄存器,HLR表示为本地用户位置寄存器,EIR表示为设备识别寄存器。
接口 功 能
A 传输呼叫处理、移动性管理、基站管理和移动台管理的消息
B 查询移动台的当前位置和管理数据
C 管理和路由选择的信令交换
D 两个位置登记寄存器间交换有关移动台的位置信息以及用户数据信息
E 移动用户在MSC之间进行越局切换时交换有关信道切换的信息
F 信令交换,以核对移动设备的识别码
G 当移动用户在一个新的VLR登记时,新旧辖区VLR间传递有关数据
Um 空中接口,是移动通信网的主要接口
Sm 用户与网络间的接口,包括键盘、显示器和用户识别卡等
图7 PLMN实体结构与接口
  (5)PLMN协议模型
  PLMN协议模型如图8所示。协议按其功能分类
  第一层(L1)为物理层。
  第二层(L2)是数据链路层,即为LAPDm层。
  第三层(L3)为网络的最高层,是应用层
图8 PLMN协议模型
  Um接口上的信令协议模型
  ①物理层 :提供点对点的电路,包括为上层信息的传送提供基本的无线信道,
  实现方式与多址接入方式相关,如在FDMA/TDMA GSM的多址接入方式网中,物理层提供的无线信道就是频道内的时隙。
  ②数据链路层(LAPDm层):在移动台和基站间提供可靠的无线链路,包括数据的传输结构及控制等。
  ③应用层:无线资源管理(RM);移动管理(MM);接续管理(CM);呼叫控制(CC);短消息业务(SMS);补充业务(SS)。
  A接口上的信令协议模型见图9。
  ①接口协议是NO.7信令分层协议
  ②用户部分是移动应用部分MAP
  在BSS基站子系统侧MAP称为基站子系统应用部分BSSAP
BSSAP的构成 作  用
BSS管理应用部分
BSSMAP
支持MSC和BSC间有关MS的规程
直接传递应用部分
DTAP
传送来自或发往MS的呼叫控制和移动性管理消息、补充业务消息和短消息业务消息
图9 A接口示意图

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