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)平臺結構示意圖

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

　　基礎數(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。基礎數(shù)據(jù)系統(tǒng)通過對信令進行高阻復接，然后由DXC設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格式的轉換、信令信息關鍵內容提取、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)短信應用與內容系統(tǒng)由小區(qū)短信內容應用模塊（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)結構

　　隨著下一代網(wǎng)絡技術和設備的逐漸成熟，3G網(wǎng)絡建設正成為熱點，但是GSM網(wǎng)絡在中國已經(jīng)發(fā)展多年，當前GSM網(wǎng)絡的建設已經(jīng)相當成熟，具有良好的覆蓋性和穩(wěn)定性�，F(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為基礎的，無論是軟交換體系結構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，網(wǎng)絡采用分組交換技術。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分離結構實現(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，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（SG）的設置，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)結構中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)議結構包括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。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等設備間信令串連接入TAP設備，經(jīng)過TAP設備后，信令分兩個方向，一個分支接入網(wǎng)元設備，另一分支接入IP信令數(shù)據(jù)采集設備進行信令的初步分析。TAP設備串連入網(wǎng)絡后，不影響信令的聯(lián)通性。在將TAP設備接入系統(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)采集設備接入和移動。該方式的劣勢有：需額外投資購買TAP設備；TAP設備有端口數(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。

　　與呼叫無關的SS消息內有手機發(fā)起的設置補充業(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)短信平臺結構

　　小區(qū)短信業(yè)務平臺仍然由基礎數(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)的基礎上，除數(shù)據(jù)采集設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，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

　　設計人員在軟交換機房內對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