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漢信(廣東)光通信設備/通訊設備公司生產的光端機通信設備/通訊設備和接口轉換設備/通訊設備等通信傳輸設備。主要產品有:HS-OPT系列光端機通信設備/通訊設備,包括HS-OPT101型光端機(4* E1接口)、HS-OPT102型光端機(8*E1)、HS-OPT103型光端機(16*E1)、HS-OPT104型光端機(24*E1);接口轉換器有:E1/V.35接口轉換器,E1/10BASET接口轉換器,4*E1/10BASET接口轉換器,V35/10BASET接口轉換器;PCM設備;
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軟交換端局A口信令提取方案及應用研究

    摘要: 本文首先介紹了目前常用的A口信令提取技術,分析了跨接和串接技術的特點,重點提出了以鏡像技術為基礎的信令檢測方案,并對其在軟交換端局中的應用進行分析,最后介紹了A口信令提取的業務案例。

    GSM網A接口是指BSC(基站控制器)和MSC(移動業務交換中心)之間的接口,由于其是無線、核心網的交界,因而非常重要。目前對GSM網端局A口信令的分析越來越普遍,很多業務系統、網絡質量分析系統正是基于此展開,如目前普遍開展的小區短信業務。本文分析了傳統的A口信令提取技術,跨接和串接,重點提出了鏡像的信令檢測技術,并且針對軟交換局,分析其原理及實現方案。

    1. A口信令提取現狀

    A接口信令檢測的目的是獲得用戶的位置信息、業務類型信息等,進而提供增值業務服務。

    1.1. A口信令協議結構

    根據3GPP48.008規范,A口的協議結構如下圖:

 

圖一、GSM網A口信令模型

    A口協議結構為BSSAP,主要包括BSSMAP、DTAP,其中DTAP主要是完成MM、呼叫等管理等功能,BSS透傳DTAP消息;BSSMAP是BSS和MSC之間交換的信令消息。一般情況下,用戶信息在DTAP中,小區信息在BSSMAP中。對A口信令檢測主要是檢測這兩類消息,其信令過程主要有:開機過程(locationUpdating)、周期性位置更新過程(Periodic LU)、主被叫(MO/MT CALL)、短信收發(MO/MT SMS)、切換(HandOver)等。

    1.2. 傳統A口信令提取技術

    目前在GSM網信令檢測領域,主要應用的措施有跨接技術、串接技術兩種。其圖示如下:

圖二、傳統A口信令提取技術

    跨接技術是將信令檢測探頭,以高阻疊加(并聯)的方式,跨接在BSC和MSC之間的電口DDF架上,進而探測出A口信令。跨接技術是目前最常用、也是目前我省小區短信業務采用的方案。這種方案要求BSC到MSC之間必須為電口。

    串接技術是將信令檢測探頭,以信號打散(串聯)的方式,串接在BSC和MSC之間的DDF/ODF架上。這種方式下,BSC到MSC之間接口類型為電口、光口均可,一般為光口。其信號強度采用一定的比例(如90%:10%)進行打散。這種方式因為在A口串接設備,增加故障點,因此應用不很廣泛。

    1.3 傳統信令探測技術存在的問題

    隨著GSM擴容規模的加大,各地市端局數量越來越多,A口和A口信令鏈也成倍增加,使得A口信令檢測系統投資增大。因此傳統A口探測技術難以大面積鋪開,進而影響到各類增值業務的開展。

    2. 基于鏡像技術的軟交換局A口信令檢測方案

    目前軟交換設備成為GSM建設的主流,軟交換設備除了支持傳統的探測技術外,也支持新型的鏡像探測技術。

    2.1 軟交換端局的A口信令路由分析

    目前軟交換MSC和MGW分離組網的模式下,A口信令分成兩段,如下圖:

 

圖三:軟交換端局的A口信令網邏輯圖

    A口信令的第一段為MGW到BSC之間,是傳統的TDM方式,可以為高速鏈或低速鏈,物理承載類型為電口、光口均可,此時可以采用傳統的信令檢測方式。第二段為MSC到MGW之間的IP接口(sigtran接口),采用FE的底層傳輸方式,其信令帶寬一般為100M,此時必須采用IP接口的采集方式(即鏡像技術)。從以上看出,由于目前的軟交換分離架構,鏡像采集點有兩個,可以是MGW側,也可以是MSC側。

    2.2 鏡像技術

    鏡像技術是針對數通設備,尤其是二層交換機而言,其原理是將特定業務端口、或特定VLAN的流量進行復制,然后送到檢測端口。目前移動業務軟交換端局,都采用CE設備(Customer Edge)接入IP承載網,其中CE設備為二層、或三層數據通信設備,如對于目前廣東業務,主要有愛立信(Alpine3804、M10i)、華為(NE40e)。不管是何種設備,對鏡像的配置順序基本一致,為先配置檢測端口,然后配置流量業務端口。如以愛立信CE為例(檢測點為二層交換機Alpine3804上),配置如下:

    SZ-SEC4-LS1:1 #enable mirroring. to port 3:16 untaggged //配置3:16為檢測端口

    SZ-SEC4-LS1:1 #configure add vlan SS7_VOIP_1. //配置SS7_VOIP_1為業務VLAN。

    以上指令的含義是將SS7_VOIP_1(包括A口信令、SIGTRAN信令、MC口信令)的VLAN流量,都鏡像到3:16端口。

    當配置完成后,將檢測探頭接入到檢測端口即可。因為鏡像技術是一種IP化的開放技術,因此檢測探頭為通用的RJ45接頭及普通的以太網卡;檢測軟件也為通用軟件,如UNIX/LINUX平臺下的tcpdump,WINDOWS下的winpcap等,都很容易提取鏡像接口信令。

    2.3 關鍵信令提取案例

    在深圳某新建局上進行測試,對CE設備將SS7_VOIP_1進行鏡像到3:16端口,用普通個人電腦(裝Wireshark軟件,Ethernel和sniffer軟件也可以)探測3:16端口,然后進行解析。針對小區短信的關鍵信令進行檢測,如下:

圖四:鏡像方式獲取的A口信令(LU過程)

    以上是一個用戶開機的信令過程,在BSSMAP消息層中,可以獲取CGI=0X0457-2222;在DTAP消息層中,可以獲得獲得本次消息類型為LocationUpdating REQ,同時用戶標識為TMSI=0X8c000093,通過對對之前或之后(簽權、ID REQ/RSP)等信令的關聯,可以獲得用戶IMSI、MSISDN和CGI的對應關系。其它信令過程,如周期性位置更新、短信收發、主被叫等,和以上分析過程類似。

    2.4 鏡像技術對網絡的影響

    因為鏡像技術是將二層數據流的簡單復制、轉發,無須到三層進行IP數據報文分析和路由表查詢,因此對交換機本身的負荷影響不大。目前這種技術,在數據網,如數據網中應用比較廣泛,在GSM中應用很少。

    3. 軟交換網中的應用對比

    3.1 應用分析

    以深圳目前網絡規模為例,軟交換MSC有14個,分布在4個核心機房,每個機房配置2個CE設備;軟交換局的BSC有56個,分布在5個核心機房,每個BSC均開高速信令鏈2條。
  如果采用傳統(跨接或串接),探測點在BSC側,共需要112個SS7檢測探頭。

    如果采用鏡像探測技術,探測點選擇在MSC側的CE設備,則只需要8個IP檢測探頭。

    通過以上應用分析,可以看出鏡像探測技術優勢比較明顯,而且集中化程度越高,這種優勢越明顯。此外因為IP檢測探頭一般為開放技術,用工控機或小型機即可,單探頭費用比SS7專用探頭便宜。

    3.2 三種方案對比

    信令檢測的方案主有三種:跨接技術、串接技術、鏡像技術,這三種方案各有特點,從組網、接口、對現網影響等方面進行對比如下:

表一:A口信令提取技術方案對比

 

      從以上對比可以看出,鏡像技術因其成本低、收斂性好,適合規模推廣和全網覆蓋,尤其適合目前大規模進行的軟交換建設和改造。

    4. A口信令監測技術的應用

    A口信令檢測的應用非常廣泛,如網絡質量分析系統、小區短信、小區彩信、垃圾短信攔截等。這些正成為通信運營商的業務增長點。其業務應用組網圖如下:

圖五、A口信令檢測應用原理

 

 

    通過和短信中心相連,構成小區短信系統。小區短信是近年來非常流行的增值業務系統。此應用原理是通過A口信令檢測,實時獲得用戶的位置信息,及時向進入熱點區域或目標小區的用戶發送短信等,小區短信的應用可以是面向大眾客戶,如向某危險區域的游客實時發送天氣、交通等信息;或面向集團客戶,發送商業信息等。

    通過和彩信中心相連,構成小區彩信系統。對特定用戶發送彩信信息。

    通過和BOSS系統或直接聯移動MSC控制中心相連,構成垃圾短信攔截系統。對某區域A口短信內容提取分析(短信的發送走信令承載),分析出垃圾短信用戶,通過這些接口,進而攔截垃圾短信。

    此外,除了提供豐富多彩增值業務外,還可將A口信令進行存儲、關聯,進而分析網絡運營性能,如主叫起呼、被叫尋呼、呼叫接通率等,可以發現網絡隱蔽問題,提高網絡質量。

    5. 結論

    A口信令提取技術主要有三種:跨接、串接、鏡像,前兩種是比較傳統的探測技術,目前在GSM網中應用廣泛。鏡像技術目前在數據網應用較多,但在GSM網中的應用還剛起步。隨著通信網向3G的演進,全IP化成為一種趨勢,同時也加大了GSM網、數據網、傳輸網等相互的融合。此時以鏡像技術為基礎的A口(或3G中的Iu-CS口)探測成為增值業務的關鍵,規模化對A口進行信令采集,獲取用戶實時的位置、業務信息,進而提供有針對性的增值服務,成為新的運營增長點。

    參考文獻
  [1] MSC-BSS interface,Layer 3 specification、3GPP TS 48.008 V4.10.0
  [2] 曹建民 郭宗昌、 基于信令檢測的漫游短信和小區短信、 電信技術、2008(4)、P53-P56
  [3] Datacom in MSS,ERICSSON

 

 


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