移動軟交換模式下實現(xiàn)小區(qū)短信系統(tǒng)方案

中國移動集團浙江分公司 鄧慶林 2009/07/23

圖1 小區(qū)短信系統(tǒng)平臺結(jié)構(gòu)示意圖

　　小區(qū)短信業(yè)務平臺由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)系統(tǒng)、小區(qū)短信業(yè)務系統(tǒng)、小區(qū)短信應用與內(nèi)容系統(tǒng)3部分組成。

　　基礎(chǔ)數(shù)據(jù)系統(tǒng)為業(yè)務平臺的前端，包含信令電路高阻復接、時隙收斂等部分�；�礎(chǔ)數(shù)據(jù)系統(tǒng)通過對信令進行高阻復接，然后由DXC設(shè)備對復接的弱信號進行信號放大、時隙收斂，通過局間傳輸?shù)絀DC機房，完成集中的信令采集、分揀處理，實現(xiàn)小區(qū)短信的業(yè)務功能。

　　小區(qū)短信業(yè)務系統(tǒng)可以完成信令預處理、信令信息合成、用戶信息管理等功能，實現(xiàn)E1信號由7號信令格式到IP格式的轉(zhuǎn)換、信令信息關(guān)鍵內(nèi)容提取、TMSI到IMSI翻譯、IMSI到MSISDN的對應，最終得到以偽碼化手機號碼為標示的用戶位置信息。

　　小區(qū)短信應用與內(nèi)容系統(tǒng)由小區(qū)短信內(nèi)容應用模塊（按照業(yè)務類型可分為應急等行業(yè)應用模塊）、計費核對模塊、客戶資料管理模塊、系統(tǒng)管理模塊和內(nèi)容生成模塊組成。

軟交換模式下小區(qū)短信實現(xiàn)方案

1.軟交換模式移動核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)

　　隨著下一代網(wǎng)絡技術(shù)和設(shè)備的逐漸成熟，3G網(wǎng)絡建設(shè)正成為熱點，但是GSM網(wǎng)絡在中國已經(jīng)發(fā)展多年，當前GSM網(wǎng)絡的建設(shè)已經(jīng)相當成熟，具有良好的覆蓋性和穩(wěn)定性。現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡在未來仍會是良好的語音業(yè)務承載網(wǎng)，是一個可持續(xù)發(fā)展的移動通信網(wǎng)絡。無論是從技術(shù)發(fā)展、用戶需求、網(wǎng)絡承載能力以及全球的漫游，還是從自身網(wǎng)絡投資保護的角度考慮，GSM網(wǎng)絡仍然具有存在價值。未來很長一段時間內(nèi)GSM與3G（中國移動TD-SCDMA）是和諧共存、共同發(fā)展的網(wǎng)絡。

　　下一代移動網(wǎng)絡是以IP為基礎(chǔ)的，無論是軟交換體系結(jié)構(gòu)還是第三代移動通信系統(tǒng)都采用基于IP的分組交換網(wǎng)絡。但是3G網(wǎng)絡向全IP網(wǎng)絡的演進是一個循序漸進的過程，因此未來的3G信令網(wǎng)在較長的一段時間內(nèi)將面臨基于電路交換的No.7信令和基于IP網(wǎng)的信令互通的問題。

　　3GPP定義的3G核心網(wǎng)現(xiàn)在已經(jīng)演進出R99、R4、R5、R6和R7版本。R99版本繼承了2G（GSM/GPRS）所有的業(yè)務和功能。核心網(wǎng)從邏輯上分為CS域和PS域，其CS域可以采用TDM或者ATM的傳輸方式，PS域基于GPRS技術(shù)，網(wǎng)絡采用分組交換技術(shù)。R4版本繼承了R99所有業(yè)務和功能，其核心網(wǎng)采用TDM/ATM/IP方式組網(wǎng)。R4版本是一個革命性的版本，其核心網(wǎng)主要是在電路域引入了軟交換的概念，將信令控制和語音承載相分離，MSC可以用組合或MSCServer、MGW分離結(jié)構(gòu)實現(xiàn)�？刂坪统休d相分離，易于向下一代網(wǎng)絡演進。R4版本的3G核心網(wǎng)引入了分布式的網(wǎng)絡架構(gòu)，同時信令也從傳統(tǒng)的基于TDM的承載方式開始向IP承載演進，而高層使用的仍是No.7信令應用部分。

　　MSC被分坼為兩個網(wǎng)元，MSCServer和MGW，MSCServer負責MSC的控制功能，MGW負責承載控制功能，Server和MGW之間通過Mc接口(H.248協(xié)議及其擴展)來互通（如圖2所示）。對于信令網(wǎng)關(guān)（SG）的設(shè)置，在R4引入初期業(yè)務量不大的時候，一般采用SG與MGW合設(shè)的方式，因此Mc接口可分為媒體控制協(xié)議和控制信令。我們重點討論的是Mc接口中的控制信令。

圖2 軟交換模式移動核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)中MSC分拆示意圖

　　SG中主要采用IETF制定的SIGTRAN協(xié)議解決承載轉(zhuǎn)換的問題。SIGTRAN協(xié)議是支持通過IP網(wǎng)絡傳輸No.7信令協(xié)議的協(xié)議棧，該協(xié)議棧支持No.7信令協(xié)議分層模型定義中的層間標準原語接口，從而保證已有的No.7信令應用可以未經(jīng)修改就使用，通過增加自身的功能來滿足No.7信令的特殊傳輸要求。

　　SIGTRAN的協(xié)議結(jié)構(gòu)包括3個組件：標準的IP傳送協(xié)議、通用的信令傳輸協(xié)議和No.7信令適配子層。SIGTRAN協(xié)議底層為傳輸層流控制傳送協(xié)議（SCTP）。SCTP主要用來在IP網(wǎng)中傳送七號信令消息，該協(xié)議用來在IP網(wǎng)中提供可靠的數(shù)據(jù)傳送協(xié)議，完成偶聯(lián)的啟動和拆除、多數(shù)據(jù)流的順序傳送、用戶數(shù)據(jù)分段、差錯控制、數(shù)據(jù)塊綁定、路徑管理等功能。SIGTRAN協(xié)議上層為適配層（UA協(xié)議），IETF定義了M2UA、M2PA、M3UA和SUA等，這些適配協(xié)議分別有不同的應用場合。

　　M3UA是3GPP建議采用的SIGTRAN協(xié)議，是目前廠家廣泛支持的技術(shù)。M3UA能同時支持目前所有的移動網(wǎng)絡協(xié)議，包括BICC、ISUP、MAP和CAP。

2.軟交換模式IP數(shù)據(jù)采集方式

　　在軟交換模式下，在不影響信令傳輸?shù)那疤嵯�，小區(qū)短信系統(tǒng)通過對Mc接口（MGW與MSCServer之間）進行IP數(shù)據(jù)采集，替代采集A接口七號信令數(shù)據(jù)，對采集到的Mc接口數(shù)據(jù)進行分析、合成，獲取到小區(qū)短信平臺所需的重要、關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

　　Mc接口IP數(shù)據(jù)采集方式有TAP數(shù)據(jù)采集方式及以太網(wǎng)交換機數(shù)據(jù)鏡像的方式。

（1）TAP數(shù)據(jù)采集方式

　　MSCServer與MGW等設(shè)備間信令串連接入TAP設(shè)備，經(jīng)過TAP設(shè)備后，信令分兩個方向，一個分支接入網(wǎng)元設(shè)備，另一分支接入IP信令數(shù)據(jù)采集設(shè)備進行信令的初步分析。TAP設(shè)備串連入網(wǎng)絡后，不影響信令的聯(lián)通性。在將TAP設(shè)備接入系統(tǒng)時，系統(tǒng)采用TAP方式進行數(shù)據(jù)采集，需要短時間中斷業(yè)務。

　　該方式的優(yōu)勢有：捕獲100%的數(shù)據(jù)包，沒有丟包；可監(jiān)測到不規(guī)則的數(shù)據(jù)包，方便故障排查；精確的時間戳，沒有延遲和重定時；一次安裝，可方便信令數(shù)據(jù)采集設(shè)備接入和移動。該方式的劣勢有：需額外投資購買TAP設(shè)備；TAP設(shè)備有端口數(shù)量容量限制；占用機架空間和電源消耗。

（2）以太網(wǎng)交換機數(shù)據(jù)鏡像方式

　　通過在信令經(jīng)過的以太網(wǎng)交換機上配置數(shù)據(jù)鏡像對信令進行監(jiān)測，這種方式?jīng)]有其他設(shè)備的介入，對信令系統(tǒng)影響最小，操作實現(xiàn)比較簡單，不需要終端軟交換網(wǎng)絡的業(yè)務，但是在以太網(wǎng)交換機上做數(shù)據(jù)鏡像對以太網(wǎng)交換機的性能有所要求，當被鏡像的端口流量較高。交換機超過一定網(wǎng)絡流量時不太適合采用這種方式。

　　該方式的優(yōu)勢有：經(jīng)濟，不需要額外的設(shè)備；可同時監(jiān)測一個交換機上一個VLAN上所有的流量；使用方便簡捷。該方式的劣勢有：多端口流量鏡像到一個端口上以及端口數(shù)據(jù)流量大時，可引起緩存過載及丟包現(xiàn)象；數(shù)據(jù)包通過緩存時會被重定時，就不可能精確地確定時間尺度；因為鏡像端口的流量使得交換機的CPU負載加重，所以會引起交換機工作性能下降。

3.Mc接口數(shù)據(jù)采集協(xié)議分析

　　Mc接口是連接MSCServer與MGW之間的接口，該接口基于IP承載和H.248協(xié)議。Mc接口支持SCTP多歸屬機制，其協(xié)議棧為DTAP/BSSAP/SCCP/M3UA/SCTP/IP。

　　IP協(xié)議分為IPv4、IPv6，該層包含目的端地址、源端地址。

　　SCTP協(xié)議包含目的端端口、源端端口。

　　M3UA(MTP3UserAdaptation Layer)為傳輸層，包含opc、dpc、si、ni、sls等信息。信令合成程序可以根據(jù)opc、dpc、gettime，以及源端局部引用號和目的端局部引用號來惟一確定一段時間內(nèi)的信令。

　　SCCP信令是A接口上最多的信令，它包含在M3UA的消息內(nèi)容里，可以認為SCCP是M3UA的消息的一種。SCCP層包含源端局部引用號、目的端局部引用號及消息類型，主要消息類型有CR、CC、DT1、UDT、CREF、RLSD、RLC。

　　BSSAP層包括完全三層消息、呼叫、切換和清除消息。其中完全三層消息包括移動性管理、無線資源管理、呼叫控制消息。DTAP層包括移動性管理、無線資源管理、呼叫控制、沒有呼叫的SS消息、短信或其它補充業(yè)務消息。

　　移動性管理層包含IMSI分離、位置更新、CM服務、識別響應、TMSI重分配等消息。

　　無線資源管理層包含尋呼響應、切換命令等消息。

　　呼叫控制層包含setup、connect、disconnect、release、startDTMF等消息。

　　與呼叫無關(guān)的SS消息內(nèi)有手機發(fā)起的設(shè)置補充業(yè)務、取消補充業(yè)務、查詢補充業(yè)務和網(wǎng)絡回復的消息。

　　Mc接口不存在高低速信令格式的區(qū)別與判斷，并且消息中沒有Bib、Bsn、Fib、Fsn，并且不存在E1及時隙等信息。

　　Mc接口內(nèi)信令數(shù)據(jù)需要經(jīng)過合成之后，才能得到業(yè)務應用的必要關(guān)鍵信息。

軟交換模式下小區(qū)短信 平臺實現(xiàn)方式

　　1.小區(qū)短信平臺結(jié)構(gòu)

　　小區(qū)短信業(yè)務平臺仍然由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)系統(tǒng)、小區(qū)短信業(yè)務系統(tǒng)、小區(qū)短信應用與內(nèi)容系統(tǒng)三部分組成。

　　2.小區(qū)短信平臺改造實施建議

　　小區(qū)短信平臺支持軟交換IP信令采集的解決方案建立在原有No.7信令采集系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，除數(shù)據(jù)采集設(shè)備與原來有所不同外，其他如信令合成模塊、數(shù)據(jù)交換中心模塊等都可以與原系統(tǒng)共用。在很長的一段時間內(nèi)，TDM電路交換網(wǎng)與軟交換網(wǎng)絡將并存。如果需要完整信令信息，需要數(shù)據(jù)合成中心同時處理軟交換網(wǎng)絡及電路交換網(wǎng)絡采集的信息并進行綜合分析。例如省外漫游用戶信息還需要在TDM上采集分析。

　　設(shè)計人員需要確定軟交換網(wǎng)絡中信令采集方式，目前串聯(lián)信號TAP設(shè)備的方式需要暫時中斷軟交換網(wǎng)絡中的信令或者媒體流通路，會暫時中斷業(yè)務。交換機端口數(shù)據(jù)鏡像的方式雖然不需要中斷業(yè)務，但會加重以太網(wǎng)交換機的處理負荷，不適合監(jiān)測大量數(shù)據(jù)的場景。筆者建議在監(jiān)測數(shù)據(jù)量較小的情況下，采用數(shù)據(jù)鏡像的方式，而監(jiān)測數(shù)據(jù)量較大時采用TAP設(shè)備的方式，并選擇業(yè)務量較小的時段實施。

　　另外，需要注意的問題是軟交換系統(tǒng)中設(shè)備廠商對軟交換網(wǎng)絡協(xié)議的支持程度。一般廠家對軟交換網(wǎng)絡協(xié)議的支持都是分期、分步驟的，所以部署軟交換網(wǎng)絡采集時，需要結(jié)合網(wǎng)絡需要、網(wǎng)元廠家協(xié)議的支持能力及時間表進行確定，建議不同類型、不同廠家的軟交換網(wǎng)元設(shè)備正式入網(wǎng)采集前進行協(xié)議采集分析測試和業(yè)務試點。

　　3.軟交換機房Mc信令采集

　　設(shè)計人員在軟交換機房內(nèi)對TAP匯聚后的Mc信令鏈路或者是交換機鏡像的Mc信令鏈路接入到Ip信令匯聚交換機后，要用專門的信令采集設(shè)備進行信令數(shù)據(jù)采集。為節(jié)省MDCN網(wǎng)絡傳輸帶寬，建議將預處理后的信令數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫�區(qū)短信業(yè)務平臺中心機房（如圖3所示）。

圖3 軟交換機房Mc信令采集示意圖

通信世界周刊