七號信令系統(tǒng)在GSM中的應用

煥義 張德民



　　摘要 介紹了GSM通信系統(tǒng)中七號信令集中監(jiān)測德結構及其應具備的基本功能。根據(jù)GSM通信系統(tǒng)的測試接口和協(xié)議模型，提出了一種移動七號信令集中監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)方案。


　　關鍵詞 GSM 七號信令 數(shù)據(jù)采集 數(shù)據(jù)處理



1引言


七號信令系統(tǒng)是現(xiàn)代通信網(wǎng)的關鍵技術之一，是通信網(wǎng)的神經(jīng)中樞，在電話網(wǎng)、移動網(wǎng)、智能網(wǎng)等通信網(wǎng)中已成為不可缺少的一部分。七號信令網(wǎng)作為現(xiàn)代網(wǎng)絡通信的神經(jīng)中樞，在移動通信中發(fā)揮的作用也越來越大，對七號信令網(wǎng)管理和維護的要求也越來越高。如何更好地監(jiān)控七號信令網(wǎng)，提高運營服務質量與運營維護水平，提高電話接通率，監(jiān)控某些異常呼叫等，成為電信運營商迫切需要解決的問題。僅靠傳統(tǒng)的網(wǎng)管系統(tǒng)、監(jiān)測儀表等維護手段已不能滿足對日益復雜、規(guī)模不斷發(fā)展的七號信令網(wǎng)的維護需求。七號信令集中檢測系統(tǒng)可以準確、有效地獲取信令信息，為信令網(wǎng)管理和維護以及業(yè)務質量監(jiān)測和分析提供有效地支撐手段。



2 GSM數(shù)字移動系統(tǒng)的監(jiān)測接口和協(xié)議模型


GSM數(shù)字移動系統(tǒng)由移動臺(MS)、基站子系統(tǒng)(BSS)、網(wǎng)絡和交換子系統(tǒng)(NSS)、操作維護子系統(tǒng)(OSS)等四個部分組成�；�站子系統(tǒng)(BSS)由基站收發(fā)信機(BTS)和基站控制器(BSC)兩類設備組成。網(wǎng)絡和交換子系統(tǒng)(NSS)包括移動交換中心(MSC)、拜訪位置寄存器(VLR)、歸屬位置寄存器(HLR)、監(jiān)控中心(AuC)、MSC網(wǎng)關(GMSC)等功能部分。


Um接口是空中無線電接口，是移動臺與基站收發(fā)信臺(BTS)之間的通信接口，信令傳輸協(xié)議是GSM特有的LAPDm。Abis接口為基站子系統(tǒng)的兩個功能實體，即基站控制器(BSC)和基站收發(fā)信臺(BTS)之間的通信接口，信令傳輸協(xié)議是LAPD。BSS與移動業(yè)務交換中心MSC之間的接口為A接口，A接口基于2Mbit/s數(shù)字接口，采用14位編碼的No.7信令方式。主要傳遞包括呼叫處理、移動性管理、基站管理、移動臺管理等信息。MSC與拜訪位置寄存器VLR之間的接口為B接口，用于MSC向VLR詢問有關移動臺當前位置信息，或通知VLR有關移動臺的位置更新信息等。MSC與歸屬位置寄存器HLR之間的接口為C接口，用于完成被叫移動客戶信息的傳遞以及獲取被叫移動客戶的漫游號碼。D接口是HLR與VLR之間的接口，主要交換位置信息和客戶信息。MSC之間的接口為E接口，是一個2Mbit/s數(shù)字接口，采用24位編碼的No.7信令方式，位保持通話連續(xù)，而進行局面切換。



3 監(jiān)測系統(tǒng)的體系結構和功能要求


*體系結構


七號信令集中監(jiān)測系統(tǒng)采用模塊化的體系結構，主要分為中心和遠端站兩級，它們之間通過廣域網(wǎng)(WAN)互聯(lián)。中心站和遠端站由各自的本地局域網(wǎng)(LAN)構成，采用了客戶/服務器(Client/Server)模式，而且系統(tǒng)可以靈活的根據(jù)用戶的網(wǎng)絡需求進行建設和擴展。數(shù)據(jù)經(jīng)各個前端機數(shù)據(jù)采集模塊從七號信令鏈路2Mbit/s口中采集下來，經(jīng)預處理，再進入遠端站處理系統(tǒng)處理后生成相應數(shù)據(jù)及呼叫詳細記錄(CDR)存入遠端站數(shù)據(jù)庫；同時，相關數(shù)據(jù)通過廣域網(wǎng)進行中心站數(shù)據(jù)庫，操作終端通過網(wǎng)絡可以直接訪問數(shù)據(jù)庫。


*功能要求


七號信令集中監(jiān)測系統(tǒng)作為一個網(wǎng)絡維護優(yōu)化的平臺應具備一定的功能，主要包括實時應用部分和綜合統(tǒng)計分析部分。


3.1實時應用部分


3.1.1 信令鏈路狀態(tài)和性能的實時監(jiān)測和管理


系統(tǒng)提供對網(wǎng)間信令鏈路狀態(tài)和負荷的實時監(jiān)測，以可聞和可視的方式來實時顯示系統(tǒng)采集到的各種鏈路故障，并通過顏色變化來反映告警的類型和級別。同時，可以實時顯示信令鏈路的可用狀態(tài)和負荷，并可對某斷時間內(nèi)的鏈路負荷進行查詢、統(tǒng)計、排序，提供各種圖表來對鏈路性能進行分析，為網(wǎng)絡優(yōu)化提供技術依據(jù)。


3.1.2 消息過濾功能


過濾決定哪些事件會被存儲，允許用戶查詢有特殊內(nèi)容的信令消息。使用序列過濾可組成事件處理的完整序列。事件識別和序列識別可作為濾波器的條件，用戶可以預定義的多個事件和序列識辨中進行選擇。
3.1.3 忙戶號碼關管理


系統(tǒng)實時地檢測并提供忙戶的號碼、忙次、用戶相關的信息，這些信息使電話營銷等業(yè)務部門能有針對性地解決用戶忙而導致的接通率低的問題。通過有針對的疏忙管理將能大幅度地提高長途來話和本地網(wǎng)的電話接通率，改善服務質量。


3.1.4 呼叫跟蹤功能


通過呼叫跟蹤功能，對某一呼叫的完整信令過程進行實時跟蹤，以便快速確定各實體之間信令配合問題的情況，其中，指定呼叫號碼跟蹤測試功能實現(xiàn)了對ISDN號碼、移動用戶IMSI、MSISDN號碼的動態(tài)實時跟蹤；系統(tǒng)應能自動跟蹤和指定呼叫相關的信令配合，實時顯示跟蹤消息或呼叫過程記錄，迅速查詢呼叫失敗原因、用戶業(yè)務原因、用戶位置環(huán)境原因等。系統(tǒng)還有能夠同時跟蹤多個用戶號碼呼叫的能力，自動跟蹤多段、多協(xié)議信令配合流程，保存跟蹤過程數(shù)據(jù)。


3.1.5 協(xié)議分析能力


七號信令集中監(jiān)測系統(tǒng)具有針對全網(wǎng)的協(xié)議分析功能，提供對MTP、TUP、ISUP、MAP等的完全解碼和協(xié)議分析。該功能可以使局間的信令分析變得非常方便迅速，維護人員可以得心應手地觀測網(wǎng)絡中任何鏈路的協(xié)議，方便各種交換機之間的兼容性測試以及ISDN和智能網(wǎng)等新業(yè)務引入時的問題查找及解決。


3.2 綜合統(tǒng)計分析部分


綜合統(tǒng)計分析部分對數(shù)據(jù)庫中存儲的數(shù)據(jù)進行深層次的數(shù)據(jù)挖掘和統(tǒng)計，并通過報表、直方圖、餅圖、曲線圖等形式反映。為網(wǎng)絡管理、業(yè)務經(jīng)營分析、網(wǎng)絡規(guī)劃等提供有效的決策支持數(shù)據(jù)。其中包括：


3.2.1 故障分析


故障分析是對鏈路、鏈路組、路由組、子系統(tǒng)等的故障頻次和歷時的詳細統(tǒng)計，以及橫向和縱向的比較。對告警記錄和查詢，支持靈活的查詢條件：告警類型、告警級別、告警發(fā)生時間、清除時間、告警源等條件的各種組合。


3.3.2 網(wǎng)絡性能的統(tǒng)計分析


信令鏈路性能的統(tǒng)計分析是指對指定的鏈路，再指定的時間范圍內(nèi)，對其性能指標進行綜合統(tǒng)計分析。分析內(nèi)容包括：


----信令鏈路的完好率(故障率、擁塞時間過長、阻斷時過長等)


----信令鏈路的可用性(不可用時長、阻斷時長)


----信令鏈路的利用率(收發(fā)MSU的數(shù)量、鏈路擁塞的次數(shù)等)


----信令鏈路MTP承載業(yè)務的性能(MTP承載TUP、ISUP、INAP、MAP等業(yè)務的負荷)


3.2.3 信令路由性能的統(tǒng)計分析


信令路由是由不同的信令鏈路組組成，信令路由的性能是由各個鏈路組的性能統(tǒng)計分析得出的。分析內(nèi)容包括：


----信令鏈路組的不可用時長


----信令鏈路組故障發(fā)生的次數(shù)


----至某一或某一組DPC的路由組不可用事件的發(fā)生次數(shù)


----至某一或某一組DPC的路由組不可用時長


3.2.4 信令點(STP/SP)性能的統(tǒng)計分析


信令點性能的統(tǒng)計分析是指對指定的信令點(STP/SP),在指定的時間范圍內(nèi)，對其性能指標進行綜合統(tǒng)計分析。分析內(nèi)容包括：


----信令點的可接入性(信令點的不可接入次數(shù)、不可接入時長等)


----信令點的負荷狀況(收發(fā)MSU的數(shù)量、配對STP間負荷不平衡差值的情況等)


----信令點的業(yè)務處理能力(收發(fā)的TUP/IUUP/INAP/MAP等業(yè)務消息的數(shù)量)


3.2.5 信令業(yè)務(TUP、ISUP、SCCP等)及其對應呼叫的統(tǒng)計分析


信令業(yè)務(TUP、ISUP、SCCP等)及其對應呼叫的統(tǒng)計分析內(nèi)容包括：


呼叫次數(shù)、接通率、占用次數(shù)、應答次數(shù)、通話時長、呼損分布、超短呼叫次數(shù)和超長呼叫次數(shù)等。



4 移動七號信令集中監(jiān)測的實現(xiàn)方案


移動七號信令集中監(jiān)測系統(tǒng)由如下幾個子系統(tǒng)組成：(1)信令數(shù)據(jù)接入部分；(2)信令數(shù)據(jù)采集處理部分；(3)數(shù)據(jù)處理和應用部分；(4)廣域網(wǎng)部分。


(1)信令數(shù)據(jù)接入部分。信令數(shù)據(jù)接入部分包括兩種方式：


----高阻跨度接入方式


----STP交換機內(nèi)部收斂終結接入方式


對于直聯(lián)鏈路(F鏈)，可以采用高阻跨度方式經(jīng)DXC收斂至集中監(jiān)測平臺。因為當前現(xiàn)網(wǎng)所有類型的HSTP和LSTP交換機都支持內(nèi)部的收斂功能，所以對于A鏈或D鏈，可以采用STP交換機內(nèi)部收斂終結接入方式。STP交換機將各E1上的信令時隙交換到某一E1上，使得該E1的31個時隙都承載了信令數(shù)據(jù)，然后輸出到集中監(jiān)測系統(tǒng)，此功能可通過STP交換機的人機命令實現(xiàn)。通過人機命令可以方便地選擇被監(jiān)測的信令鏈路。


對于信令數(shù)據(jù)接入部分，每個HSTP(LSTP)可將若干條E1接入到集中監(jiān)測平臺，E1的數(shù)據(jù)根據(jù)監(jiān)測平臺的建設規(guī)模確定。對每條HSTP(LSTP)至少接入4個2M，保證可以監(jiān)測至少一對組合鏈路組。


信令數(shù)據(jù)接入部分應能同時支持64K和2M信令鏈路。


(2)信令數(shù)據(jù)采集處理部分。信令數(shù)據(jù)采集處理部分是七號信令集中監(jiān)測平臺的重要組成部分，一般由信令監(jiān)測設備、服務器和局域網(wǎng)構成。它應能實現(xiàn)信令數(shù)據(jù)采集、處理和存儲，為數(shù)據(jù)處理和應用部分提供關于信令消息的統(tǒng)計數(shù)據(jù)、呼叫消息記錄(CDR)、事務詳細記錄(TDR)以及數(shù)據(jù)處理和應用部分所需要的滿足匹配條件的信令消息數(shù)據(jù)。


同時，信令數(shù)據(jù)采集處理部分在數(shù)量上應支持良好的可擴展性，支持以積木式堆疊方式的擴展，并且系統(tǒng)不存在較大的瓶頸。


(3)數(shù)據(jù)處理和應用部分。數(shù)據(jù)處理和應用部分應實現(xiàn)以下功能：


----數(shù)據(jù)的綜合分析與處理


----數(shù)據(jù)的存儲


----業(yè)務邏輯的實現(xiàn)


----各種應用


其中數(shù)據(jù)處理層主要是：七號信令消息的處理，CDR/TDR的處理，基礎統(tǒng)計數(shù)據(jù)的處理，告警處理和系統(tǒng)備份；應用層主要包括實時部分和綜合統(tǒng)計部分。實時部分應能夠實時、深入細致地監(jiān)控網(wǎng)絡和業(yè)務服務質量，綜合統(tǒng)計分析部分應能充分合理地使用系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)。


(4)廣域網(wǎng)部分。廣域網(wǎng)部分實現(xiàn)信令數(shù)據(jù)采集處理部分的數(shù)據(jù)處理應用部分的互聯(lián)，可以采用如下幾種方式組網(wǎng)：


----DCN


----DDN


----X.25


----幀中繼


組網(wǎng)設備可選用路由器。如今信令數(shù)據(jù)接入部分全部經(jīng)過傳輸網(wǎng)集中到同一物理位置，則信令數(shù)據(jù)采集處理部分和數(shù)據(jù)處理應用部分在同一局域網(wǎng)內(nèi)，廣域網(wǎng)可以省略。


其中在采用X.25專線方式時，傳輸速率為64kb/s、2Mb/s。同時為去您全安全起見，所有X。25鏈路必須置于一個閉合用戶群(GUG)下。為了避免網(wǎng)絡擁塞，采用永久虛電路(PVC)方式。


采用DDN專線方式，數(shù)據(jù)傳輸速率為64kb/s、2Mb/s。由于DDN采用的是點對點的方式，如果采集設備較多且分散，這就要求集中監(jiān)測平臺一側的路由器必須具有多個廣域網(wǎng)口。


采用幀中繼(Frame Relay)方式，數(shù)據(jù)傳輸速率為2Mb/s。


采用DCN方式，10/100M應能自適應。



5 結束語


在GSM系統(tǒng)中，隨著移動業(yè)務的迅速發(fā)展和七號信令集中監(jiān)測系統(tǒng)的完善和推廣，電信運營商的維護手段將更加全面，維護能力將大大提高，將使我國的電信通信系統(tǒng)變得更加強大、穩(wěn)定和堅固，為國民經(jīng)濟的發(fā)展提供更強有力的支撐。而七號信令監(jiān)測平臺在GPRS、VOIP、WAP監(jiān)測功能的不斷完善下，它必然能隨著移動業(yè)務的不斷發(fā)展而贏得廣闊的市場空間。



摘自《通信技術》