7号信令漫游中继系统的实现

摘要: 分析了虚拟移动运营商国际漫游服务的实现原理，给出了通过漫游中继系统实现国际漫游服务的解决方案，并探讨了如何实现信令消息的侦听和转换功能.

关键字: 7号信令MAP MTP SCCP

随着电信市场的发展，国的通信链路. 网络运营商提供网络通信功能，虚拟运营商执行特定服务的这种操作模式称为“网络行业分离”. 这种模式使市场中的分工更加清晰，并且被证明是提高国外无线通信市场竞争水平的有效形式.

随着电信服务的国际化，所有运营商都将开发国际漫游服务. 由于虚拟运营商设备级别的限制，因此无法直接与外部运营商建立漫游通信链接. 必须使用网络运营商来建立漫游链接. 因此，在实现国际漫游服务时，有必要为实现通信信令的转换，提出一种漫游中继系统来完成这些任务.

1国际漫游业务实施的基本原则

如果虚拟移动运营商开发国际漫游服务，则假定该运营商的移动网络号码为22，用户号码为13211101234，并且用户的国际移动用户身份（IMSI）为460-22- 111 -6655444（假设用户号为6655444）. 当用户到达国外时，由于外国运营商尚未与虚拟运营商签署漫游协议，因此当用户的手机在打开时使用其IMSI注册本地网络时，本地交换机将无法识别IMSI，并且注册将失败.

解决此问题的一种方法是对订户识别（SIM）卡进行一些改进. 改进的SIM卡将存储两个IMSI，一个是虚拟运营商的IMSI（假设460-22-111-6655444），另一个是可以被外国运营商识别为国内网络运营商分配的IMSI（假定）是460-20-111-9988777. 配备此SIM卡的手机打开后，它将使用两个IMSI依次注册. 同时，移动通信应用程序部分的消息转换节点，即漫游中继系统，被添加到主机位置寄存器（HLR）和网络运营商的国际漫游入换机（GMSC）之间被附上. 漫游中继系统拦截与国际漫游有关的移动应用程序部分（MAP）消息并转换一些内容. 这样，当虚拟运营商的用户在国外开启时，该网络就会在460-20-111-9988777中注册，该网络可以被本地网络识别为本地网络运营商的用户，从而发送“更新位置”消息，其中包含国内网络运营商IMSI到国际漫游接口的切换. 国际漫游接换机分析了IMSI，发现它已分配给虚拟运营商，因此该消息被转发到位于虚拟运营商中的漫游中继系统. 系统将基于460-20-111-9988777的IMSI查询，找到虚拟运营商的匹配IMSI（此处应为460-22-111-6655444），然后在消息中替换原始IMSI ，转换后，将消息发送到虚拟操作员的交换机，然后就可以像在中国一样处理该消息. 通过系统的转换效果，在国外运营商与国内虚拟运营商之间建立了信令交互链接，虚拟运营商可以相应地实现国际漫游服务.

漫游中继系统在此方案中采用的环境是: PC服务器+ Dialogic信令卡+ 7号信令协议栈. 第7号信令协议栈连接到Dialogic信令卡，其中MAP协议模块未完全实现，并且在此MAP协议模块中未实现许多关键MAP服务（例如先前讨论的位置更新服务）全部. 因此，有必要设置一个MAP消息处理模块来替换MAP协议模块以接收上载的消息. 最初由MAP协议模块解析MAP服务消息的操作将由当前MAP消息处理模块完成.

协议栈应包括消息传输部分（MTP），信令连接控制部分（SCCP）和事务功能应用程序部分（TCAP）协议. 作为TCAP的用户模块，MAP消息处理模块取代了MAP协议来处理MAP消息.

国际漫游服务的网络结构如图1所示. 实现漫游中继系统主要解决了两个问题.

（1）要实现虚拟移动运营商用户的国际漫游，漫游中继系统需要从信令链路拦截虚拟移动运营商HLR或网络运营商漫游GMSC发送的信令消息，并通过MTP，SCCP和TCAP三层协议解压缩后形成一条TCAP消息，发送给MAP消息处理模块.

（2）在漫游中继系统中，必须转换MAP消息字段，例如IMSI和属于SCCP层的主叫/被叫地址.

2在漫游中继系统中中继信令消息

实现漫游中继系统的关键之一是拦截，拆包和继续发送信令消息. 在图1所示的网络结构中七号信令中继实验，如图1所示，漫游中继系统必须完成对MAP服务消息的拦截和分析，还必须重新发送已处理的MAP服务消息. 为了使虚拟移动运营商的HLR和网络运营商的漫游GMSC发送的所有信令消息都能到达漫游中继系统并上载到MAP消息处理模块，需要MTP协议和SCCP协议的特殊路由功能配置. 处理.

2.1 MTP功能配置

2.1.1 MTP路由原理

第七号信令网的网络路由功能是由MTP和SCCP第二层协议完成的，这两层都有各自的地址信息，寻址和路由的范围也不同. MTP层可以在同一信令网络中的信令点之间提供MTP消息的网络路由功能. MTP层的地址信息是信令点代码（SPC）. SPC用作地址信息，也是MTP层路由的基础. MTP消息的头包括目标信令点代码（DPC）和始发信令点代码（OPC），分别指示MTP消息的终点和起点.

7号信令网络中负责路由功能的信令转换点是多个信令链路的交汇点. 它的内部MTP协议是根据DPC在每个链路之间转发MTP消息. 正是由于存在信令传输点，同一信令网络中没有直接链接的信令点也可以使用MTP协议进行通信.

MTP协议根据MTP消息中的DPC是否与当前信令点的编码相同来判断消息是否已到达目的地. 如果它们相同，则MTP消息中的用户数据将被传输到上层协议（此处为SCCP）；否则，将查询MTP层的路由表以进行进一步转发，并且不会将其传输到上层协议.

2.1.2截获MTP信令消息

图1的网络结构中涉及的信令点被标识为: 1个包括HLR，漫游中继系统和GMSC. GMSC和HLR无法直接通信，它们之间的消息必须由漫游中继系统处理和转发. 在此过程中，漫游中继系统的角色类似于信令传输点，但是GMSC和HLR无法通过将DPC指定为MTP消息中另一方的信令点代码来相互通信. 否则，漫游中继系统中的高级协议和MAP消息处理模块将不会收到任何信息. 因此，当虚拟移动运营商的HLR与网络运营商的漫游GMSC相互通信时，将MTP消息中的DPC指定为漫游中继系统的信令点代码. 这样，在MTP消息到达漫游中继系统之后，由于它已经是MTP路由的目的地，因此消息中的用户信息将被上载到SCCP协议，并且不会直接从其他链接转发.

完成上述MTP协议的配置后，可以确保将MTP消息中的用户数据（即SCCP消息）上载到漫游中继系统的SCCP协议层.

2.2 SCCP功能配置

2.2.1 SCCP的地址结构

SCCP协议基于MTP协议提供增强的寻址路由功能. 它的寻址路由功能不限于同一信令网络，而且可以实现国家之间跨信令网络的端到端信令. 正是由于SCCP协议的路由功能，可以在移动通信网络中的GMSC，访问者位置寄存器（简称VLR）和HLR之间传输与国际漫游有关的各种控制信息.

SCCP协议定义了自己的地址. SCCP消息记录指示该消息的起点和终点的主叫和被叫地址. SCCP地址结构如图2所示. 可以看出，与MTP地址SPC相比，SCCP地址更为复杂. 它由信令点代码（SPC），子系统编号（SSN）和全局代码（GT）组成.

在SCCP地址结构中: ①地址表达式用于指示以下三个字段是否存在. ②主叫/被叫地址中的SPC与携带SCCP消息的MTP消息中的OPC和DPC相同，但是当SCCP消息携带MAP消息时，此字段是可选的. ③SSN是SCCP使用的本地寻址信息，用于标识节点中的每个SCCP用户. SCCP为移动通信网络中的实体定义了子系统编号，HLR为6，VLR为7，MSC为8. ④GT是某个编号计划的编号. 对于MAP，使用电信服务的编号方案. 使用该编号方案的GT实际上是具有国际长途区号的电话号码，该号码可以标识世界上任何信令点和子系统. 这允许SCCP协议在全局上下文寻址中跨越单个国家或地区的信令网络. 当SCCP消息携带MAP消息时，SSN和GT字段都是必不可少的.

2.2.2 SCCP路由原理

与MTP层不同，SCCP层的地址不能直接用于路由操作. 为此，在SCCP协议中使用了特殊功能模块来执行被叫地址的GT转换. 转换结果包括信令点代码，并且通过比较信令点代码是否与本地信令点代码相同来确定SCCP消息的下一步. 具体地，GT转换模块可以将GT转换为SPC + SSN +新GT，SCCP将根据被叫地址的GT转换结果确定SCCP消息的目的地. 如果被叫地址的转换结果中的SPC等于本地信令点代码，则表示SCCP消息已经到达目的地，将被上载到TCAP层. 如果转换结果中的SPC不是本地信令点代码，则将此SCCP消息封装为MTP消息. 封装过程中，将转换结果中的DPC用于填充MTP消息的目标信令点字段，然后将MTP消息移交给MTP协议进行路由和转发.

2.3 SCCP消息的GT转换配置

根据上述分析，确保SCCP消息可以传输到上层的关键是: 当SCCP消息的被叫地址进行GT转换时，转换结果中的SPC必须用信令点编码的漫游中继系统相同. 由于国际漫游将涉及遍布世界各地的VLR，因此GT的内容将是多种多样的. 如果您尝试为被叫地址中的每个可能的GT地址配置GT转换，显然是不现实的.

Dialogic信号卡为GT转换提供了一种非常灵活的配置方法. 用户可以使用称为GT掩码的数字字符串来配置一组相同长度的GT的转换. GT的含量变化很大，但是长度变化的范围是有限的. 实际配置是使用10个长度为6到15的GT蒙版来分别配置长度为6到15的GT的转换. 每个转换结果都包含漫游中继系统的信令点代码. 这样，仅配置10个GT转换，以确保TCAP层可以接收所有SCCP消息的用户数据.

3 MAP消息处理

当邮件通过TCAP层拆包时，会形成TCAP邮件. 到达MAP消息处理模块后，需要对包含SCCP层和MAP的主叫和被叫地址的IMSI消息字段进行相应的处理.

在第7号信令协议家族中，SCCP层的主叫和被叫地址是跨协议传输的控制数据. 它不仅以协议参数的形式上传到TCAP层，而且TCAP层也完整地将这两个参数上传到MAP层. MAP消息处理模块可以接收两个SCCP层的协议控制数据进行处理. 对于SCCP的主叫/被叫地址，应按规定替换相应的字段.

由于HLR，VLR和MSC的SSN分别定义为6、7和8，所以对于从VLR发送到HLR的消息，主叫地址中的SSN为7，被叫地址中的SSN为6；否则，HLR在发送给VLR的消息中，主叫地址中的SSN为6，被叫地址中的SSN为7. 这样，MAP消息处理模块需要确定HLR和HLR之间的消息流. VLR，仅需要读取主叫或被叫地址中的SSN即可做出判断. 如果消息是从外部VLR发送的，则应将被叫地址转换为虚拟移动运营商的HLR地址号，并且主叫地址号保持不变. 如果消息是从虚拟移动运营商HLR发送的，则应转换主叫地址. 这是一个漫游中继系统号码，被叫地址保持不变.

此外，当由MAP消息处理模块处理的消息到达SCCP层时，还会出现另一个问题: 为了拦截所有上游消息，SCCP中GT转换模块的工作模式配置为: 否不管被叫地址是什么GT，转换结果应该包括漫游中继系统的信令点代码. 如果下游SCCP消息也要进行GT转换，则这些消息的结果将返回到TCAP层. 幸运的是，SCCP协议没有提供与上游消息相同的规则: 如果下游消息的被叫地址包含DPC，并且DPC不是该节点的信令点代码，则将该消息直接发送到MTP进行发送. 发送时，MTP消息的DPC字段是SCCP消息的被叫地址中的DPC；仅当下游消息的被叫地址不包含DPC，并且根据转换结果确定消息的目的地时，才执行GT转换. 根据以上分析，只要MAP消息处理模块用信令点代码填写被叫地址，就可以保证消息在下行时顺利避免SCCP GT转换. 至于要填写哪些信令点代码，则取决于消息的流向. 如果消息是从HLR发送的，则此时应填写GMSC信令点代码. 否则七号信令中继实验，应填写HLR信令点代码. 同时，MAP消息处理模块还需要相应地处理MAP IMSI消息字段. 向位于国外的VLR发送请求时，应将虚拟运营商的IMSI替换为网络运营商的相应IMSI；否则，应将网络运营商的相应IMSI替换为虚拟运营商的IMSI.

4结论

通过上面的讨论和研究，我们可以看到，在图1所示的网络结构中，漫游中继系统可以拦截虚拟移动运营商HLR或网络运营商从信令链路漫游GMSC发送的信令消息，在拆开MTP，SCCP和TCAP协议的数据包之后，将形成TCAP消息并将其发送到MAP消息处理模块，该模块将转换MAP消息字段（例如IMSI）以及属于SCCP层的主叫和被叫地址. 完成转换后，继续发送到目标以实现国际漫游业务. 本文讨论的漫游中继系统是虚拟移动运营商开发国际漫游服务的新途径. 它以新的形式实现了移动网络运营的“网络产业分离”思想.

参考

1中华人民共和国信息产业部. 900 / 1800MHz TDMA数字蜂窝移动通信网络移动通信移动应用程序（第2阶段以上）技术规范. 北京: 人民邮电出版社，2001

2桂海源，罗亚国. NO.7信号系统. 北京: 北京邮电大学出版社，1993

3杨金如，吴丽珍. 第七号信令系统技术手册（修订版）. 北京: 人民邮电出版社，2001

4 DataKinetics Ltd. DataKinetics System7 TCAP程序员手册发行号6.2001

5 DataKinetics Ltd. DataKinetics System7 SCCP程序员手册发行号6.2000

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