（通信与信息系统专业论文）umts呼叫流程的研究与改进.pdf

重庆邮大学硕士论文 摘要 摘要 本文首先在3 g p pr 4 版本基础上，对移动核心网的组网架构和各网元的具体 功能做了简单介绍，然后在详细分析手机起呼的完整呼叫流程。把复杂的移动网 络系统抽象成分析控制( m s c ) 、信息( h l r 、v l r ) 、实现手段( 各种承载设备 及技术等) 三类组件，并针对信息类的功能实体包含的信息进行相互对比后，结 合其移动通信网络寻址机制，找出现有呼叫流程的不足，提出流程的改进方案。 通过对现网采集的大量数据做统计分析，推导出现网的呼叫模型，从逻辑上和理 论上讨论此方案在目前移动网络的实用性。 论文的主要创新点在于提出了现网的呼叫模型，并对呼叫流程中m s c 路由信 息查询和s r i 消息起发点选取的改进，使得被叫用户在没有漫游出自己归属的服 务区域时，主叫总不需访问h l r ，从而改进后的方案不仅能降低现网的信令负荷， 而且在h l r 宕机时，本网本地的用户仍然能够正常通话，增强了移动网络的健壮 性。 关键词：呼叫流程，号码分析，m s c 朋，r ，h l r ，路由查询 重庆邮大学硕士论文a b s t r a c t a b s t r a c t i nt h i sp a p e r , g i v et h es p e c i f i cf u n c t i o n so fv a r i o u sn e t 、；v o r kb a s eo nt h e3 g p p r e l e a s e4 ，a n dd e t a i l e da n a l y s i so ft h ec o m p l e t ec a l lf l o w t h ec o m p l e xu m t sn e t w o r k i sa b s t r a c t e dt h r e e c o m p o n e n t s t h a t i n c l u d e a n a l y s e a n d c o n t r o l ( m s c ) ， i n f o r m a t i o n ( h l r , v l r ) a n di m p l e m e n tm e t h o d ( e q u i p m e n t , t e c h n o l o g ye t c ) t h r e et y p e s o fc o m p o n e n t sa n df u n c t i o n a le n t i t i e sf o ri n f o r m a t i o nl i k et h ei n f o r m a t i o ni n c l u d e di n e a c hc o m p a r i s o n , t h ec o m b i n a t i o no fi t sm o b i l ec o m m u n i c a t i o n sn e t w o r ka d d r e s s i n g m e c h a n i s mt oi d e n t i f ye x i s t i n gc a l lf l o w , t h ep a p e rp r o p o s e sp r o c e s si m p r o v e m e n t p r o g r a m c o l l e c t e do ne x i s t i n gn e t w o r k st h r o u g hl a r g em o u n t so fd a t at od os t a t i s t i c a l a n a l y s i s ，t h e r ei sd e r i v e dn e t w o r kc a l lm o d e l ，c o m b i n e dw i 也s i m u l a t i o no ft h et e s t r e s u l t s ，f r o mal o g i c a la n dt h e o r e t i c a ld i s c u s s i o no ft h i sp a c k a g e ，w h i c hm o b i l e n e t w o r k a v a i l a b i l i t y t h e s i so ft h em a i ni n n o v a t i o n sp r o p o s e da l en e t w o r kc a l lm o d e la n dc a l lf l o wi n t h em s cm e s s a g er o u t i n gi n f o r m a t i o nq u e r ya n ds r is e l e c t e df r o mt h ep o i n to f i m p r o v e m e n t , s oc a l l e du s e rw i t h o u tr o a m i n gs e r v i c ea r e af r o mw h e r et h e yb e l o n g , t h e c a l l e rt 0 t a ln on e e dt ov i s i th u kt h u st h ei m p r o v e ds c h e m ec a l ln o to n l yr e d u c et h e c u r r e n tn e t w o r ks i g n a l i n gl o a d ，a n dd o w n t i m ei nt h eh u kt h eb e nw a n gn o r m a ll o c a l u s e r sc a ns t i l lt a l ka n d9 1 1 h a n c et h er o b u s t n e s so fam o b i l en e t w o r k k e y w o r d s ：c a l lf l o w , n u m b e ra n a l y s i s ，m s c n l r , h e l l r o u t i n gr e q u i r e d 重庆邮大学硕士论文 第一章绪论 第一章绪论弟一早珀了匕 1 1 课题研究背景及现状 据工信部发布的 2 0 10 年2 月通信业运行状况及主要指标完成情况分析， 2 0 1 0 年前两个月我国移动电话用户新增1 8 5 8 万达到7 6 5 9 7 2 万户。移动通信变成 人们日常生活中最为重要的交流信息手段之一，同时人们对移动通信网络的要求 不再是简单的语音通话，更渴望能通过移动通信这个便捷的渠道获得更多的各种 资讯和应用来丰富人们日益增长的生活需要。正是由于目前庞大的用户群和用户 对网络的更多更新的需求，使得整个移动通信网络结构变得更为复杂，对网络的 健壮性有了更高的要求。同时，大业务量的需求会导致网络信令负荷急速上涨， 在一些接口上甚至会出现瓶颈，而不得不采用其他如增加设备、在一个网元上增 加虚拟d p c 等技术手段来解决，从而使网络变得更为复杂，维护更为困难。h l r 设备作为移动网络中最重要的数据中心，负责存储全网客户的数据签约数据和位 置信息。正是由于h l r 的特殊属性，使得h l r 与m s c v l r 间的c d 接口成为 核心网信令负荷最为突出的接口，并且越来越难满足现网业务的需求。基于这一 情况，人们借鉴i h 版本中的承载与分离概念，引入了分布式h l r 1 1 。在分布式 h l r 上采用了数据存储和业务处理分层的架构，数据存储端b e 与业务处理端f e 通过口网络进行承载。虽然分布式h l r 能有效的解决以上的业务需求，但是我 们也可以看到分布式h l r 存在如下一些缺点： 1 、分布式h l r 没有标准指导，各厂商设备差异较大，为现网运维、互操作、 长期演进带来障碍，需要对其制定统一技术规范并进行测试。 2 、现网部署涉及网元多、跨地域广、影响范围广、割接难度较大，需要制定 完善的实施方案。 3 、分布式h l r 只是有了更高的信令负荷能力，但并没有实际降低网络信令 的负荷。 4 、基于i p 承载网的容灾分布实施仍需要现网试点验证，以获得分布化与i p 承载效率间的最佳均衡点。 我们可以看出，目前应对日益增加的网络信令负荷的办法都是通过一些技术 手段或者增加对应的网络设备、中继链路等。这些都是被动的思考方式：网络需 求满足需求。在本文中，将会以一种主动的思考方式来应对这些网络问题： 网络需求思考需求改进降低网络需求。 重庆邮大学硕士论文 第一章绪论 1 2 本文工作 本文首先具体介绍了r 4 版本下，核心网各网元的功能、七号信令通信标准规 范并详细的分析了手机起呼的一个完整呼叫流程，通过对移动网络系统抽象成a 、 b 、c 三类组件，着重对b 类组件分析，指出其现有呼叫流程的缺陷。然后，分析 从现网上采集的大量呼叫数据，推导出现网的呼叫模型。根据现网的模型结合目前 的呼叫流程，提出一种呼叫流程改进的思路，此改进可以大大降低c d 口的信令 负荷，并增强网络的容灾能力。 1 3 章节安排 第二章，主要介绍核心网各网元的功能，并详细的分析手机起呼的一个完整 呼叫流程，并指出现网呼叫流程存在的缺点，为下一步提出改进方案做好铺垫工 作。 第三章，通过对复杂的移动通信网络进行抽象，归纳为a 控制分析、b 信息和 c 实现手段三类组件，得到了改进思路在我们现有的技术手段上，对b 类组件 进行研究，得到更好的a 类控制分析方法。根据此改进思路，最后分析出目前移动 网络呼叫寻址的不足。 第四章，针对第三章提出的不足，提出两个改进方法。并用大量图表和生活 例子形象的阐释了总的改进方案。 第五章，结合本文改进方案的特性，选择我国某地区作为改进实施点，并给 出完整解决方案。 第六章，本文工作总结，并对论文的下一步研究方向提出建议。 重庆邮大学硕士论文 第二章移动网络概述与呼叫流程详解 第二章移动网络概述与呼叫流程详解 在本章我们会了解到目前r 4 版本下的移动核心网一般的组网架构，以及各网 元的具体功能。并对一次正常的移动呼叫流程做详细分析，其中重点讲述一般m s c 对被叫号码分析的流程。为下面章节做好充分的铺垫工作。 2 1 移动网络概述 2 1 1 移动网络结构 移动网络通信是在模拟蜂窝移动通信的基础上发展起来的，在网络组成、设 备配置、网络功能和工作方式尚，两者都有相同之处。但移动网络网络采用全数 字传输，所以在实现技术和管理控制等方面，均与模拟蜂窝网络有较大的差异。 总的来说，移动网络网络技术更先进，功能更完备且通信更可靠，并能方便的与 其他数字通信网互联【2 】。 移动网络系统的主要组成部分可分为移动台( m s ) 、无线网络子系统( r n s ) 和电路交换核心网( c s c n ) 。无线网络子系统基站( n o b eb ) 和基站控制器( b s c ) 组成；核心网由移动软交换中心( m s c ) 、操作维护中心( o m c ) 、原籍位置寄存 器( h l r ) 、访问位置寄存器( 且) 、鉴权中心( a u c ) 和移动设备识别寄存器 ( e 取) 等组成( 在中国的移动网络网络中并没有部署e i r 设备) 。移动网络网络 结构如图2 1 所示。 重庆邮大学硕士论文 第二章移动网络概述与呼叫流程详解 u u 圈圜 1 攀婴。一恿e m e a l c i k r c u - i 多 圈 图2 1 移动网络结构图 1 移动台( u e ) 移动台是移动网络移动通信网中用户使用的设备。移动台类型可分为车载台、 便携台和手机。其中，由于手机的便携性而占了移动用户的绝大多数。 移动台的另外一个重要组成部分是用户识别模块( s m ) ，亦称s m 卡。它基 本上是一张符合i s o 标准的“智慧”磁卡，其中包含用户有关的无线接口的信息， 也包括鉴权和加密信息。使用移动网络标准的移动台都需要插入s i m 卡，只有当 处理异常的紧急呼叫时，才可以在不同s i m 卡的情况下操作移动台。s i m 卡的应 用使一部移动台可以为不同用户服务，因为移动网络系统是通过s i m 卡来识别移 动用户的，这为今后发展个人通信打下基础。 2 无线网络子系统( r n s ) 基站子系统是移动网络系统的基本组成部分。它通过无线接口与移动台相接， 进行无线发送、接受及无线资源管理。另一方面，基站子系统与网络子系统中的 移动交换中心( m s c ) 相连，实现移动用户与固定网络之间或移动用户之间的通 信连接。 基站子系统主要由基站( b t s ) 和基站控制器( b s c ) 构成。b t s 可以直接与 b s c 连接，也可以通过b i e 采用远端控制的连接方式与b s c 相连。此外b s s 为了 适应无线与有线系统使用不同传输速率进行传输，在b s c 与m s c 之间增加了码 变换器及相应的复用设备。 霸 _ 重庆邮大学硕士论文第二章移动网络概述与呼叫流程详解 3 电路交换核心网( c s c n ) 核心网对移动网络移动用户之间的通信和移动用户与其他通信网用户之间的 通信网用户之间的通信起着管理作用。其主要功能包括：交换、移动管理性能与 安全性管理等。核心网由很多功能实体构成，他们之间的信令传输都符合c c i t t 信令系统7 号协议。下面重点讨论各功能实体的主要功能，因为本文的优化改进 主要是在c s 侧完成的。 ( 1 ) 移动交换中心( m s c ) 。在移动网络p p 提出的r 4 版本前，m s c 是一个 承载与控制合一的整体，而在r 4 版本后m s c 分离成两个功能实体媒体网关 控制器( m g c ) 与媒体网关( m g w ) 。而在以下的讨论中，我们只以m s c 的概 念出现。m s c 是网络的核心，它提供交换功能并面向下列功能实体：基站子系统、 原籍位置寄存器( h l i t ) 、访问位置寄存器( v l r ) 、鉴权中心( a u c ) 、移动设备 标识寄存器( e 瓜) 、操作维护中心( o m c ) 和固网等。 移动交换中心可以从三种数据库( v l r 、h l r 和a u c ) 获取有关处理用户登 记和呼叫请求等所需的全部数据。作为网络的核心，m s c 还支持位置更新、切换 和漫游服务等功能。 对于容量比较大的移动通信网，一个网络子系统可包括若干个m s c 、v l r 和 h l r 。为了建立固定网络用户与移动网络移动用户之间的呼叫，固定用户呼叫首 先被接到入口移动交换中心，成为( g m s c ) ，由它负责获取移动用户的位置信息， 且把呼叫转接到可向该移动用户提供既是服务的m s c ，该m s c 成为被访m s c ( v m s c ) 。 ( 2 ) 原籍位置寄存器( h l r ) 【1 2 】。它是移动网络系统的中央数据库，存储了 该h l r 管辖区的所有移动用户相关数据。其中包括用户所在位置信息( 所登记的 v l r ) ，用户业务信息，访问能力，用户类别和补充业务等。在这里需要了解的一 个重要概念：一个用户号码m s i s d n 只能对应一个h l r ，也就是说m s c 能根据 m s i s d n 也就是我们所说的电话号码找到它对应的信息存储地方h l r 。就像邮递 员能根据邮编找到相应的地址一样，m s c 就是邮递员，而m s i s d n 也就是邮编。 ( 3 ) 访问位置寄存器( v u t ) 。它存储进入其控制的区域内的用户相关数据， 而这些用户数据都是通过在用户进行位置更新注册时，从用户归属h l r 下载过来 的，下载的内容可以由v l r 策略来决定。一旦用户离开该v l r 管辖的区域，其 登记在v l r 下面的数据就会被删除。因此v l r 可看作为一个动态的数据库。v l r 与m s c 是同一个物理实体，v l r 在每次呼叫时会分配一个临时漫游号码m s r n 给被叫，作为主叫联系被叫的媒介。漫游号码m s r n 与m s i d n 不一样，m s r n 只对应唯一的v l r ，也就是说m s c 能根据m s r n 找到它对应的v l r ，如果m s c 是邮递员，那么m s r n 就是邮编。下面以一次简化的位置更新注册的流程来说明 重庆邮大学硕士论文第二章移动网络概述与呼叫流程详解 h l r 和v l r 的功能和他们间的联系，假设手机号码为1 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ( 此图非标准 位置更新流程图，只是用来阐述h l r 与v l r 功能与关系) 手机进入了某m s c 控 制下的基站信号覆盖 区域的时候会主动发 起一个位置更新消息 ，王 n 卫 j 霎 旧 n 1 、手机每次进入新的m s c 控制无线网络时，都需要向h l r 报告当前所在 m s c v l r 位置，这是会主动发起位置更新请求，由m s c 负责路由寻找，把次 位置更新消息发送到用户开户时所注册的h l r 。 2 、m s c 收到m s 发送的位置更新请求后，m s c 根据手机号码1 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 分析 到此用户开户时所登记的h l r ( 因为一个手机号码只能对应一个h l r ) ，并将 位置更新请求发送至h l r 。 3 、h l r 收到位置更新请求后，把当前m s 所登记的v l r 号码存储下来，这样h l r 就知道m s 所在的受控网络位置了。然后把用户1 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 的具体业务信息 发送给m s 所在v l r ，这时，v l r 也有了1 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 的具体业务信息了。 4 、m s c 给m s 分配一个t m s i ，并告知m s 位置更新o k 。 从上面的m s 位置更新注册流程我们可以得出：i 、h l r 总能知道m s 所在受 控网络的位置，也就是当前登记v l r 的位置。2 、v l r 里面会存储当前登记下所 有m s 的具体业务信息。3 、m s c 并不能直接根据手机号码m s i s d n 寻找到手机 用户的所在v l r ，必须先向h l r 问询。阐述这三点主要是为了第三、第四章的工 作做特别铺垫。 ( 4 ) 鉴权中心( a u c ) 。移动网络系统采用特别的通信安全措施，包括对移 重庆邮大学硕士论文 第二章移动网络概述与呼叫流程详解 动用户鉴权，对无线链路上的话音、数据和信令信息进行保密等。因此，鉴权中 心存储着鉴权信息加密密钥，用来防止非法用户接入系统和保证无线通信安全。 ( 5 ) 移动设备标识寄存器( e i r ) 。该设备在我们国家的移动网络中并没有部 署。e i r 存储着移动设备的国际移动设备识别码( m e i ) ，通过检查白色、灰色和 黑色三种名单，运营商就可以判断m s 是否属于准许使用或进行监听的，以确保 网络内所使用的移动设备的唯一性和安全性。 ( 6 ) 操作维护中心( o m c ) 。o m c 负责对整个网络进行监控和操作。例如系 统的自检、报警、备用设备激活、系统故障诊断处理、话务量统计、计费数据的 记录与传递以及网络各种参数的收集、分析与显示等。 4 移动网络接口 在实际的移动网络中，由于运营环境、网络规模不同而在各个子系统上部署 的设备厂家不同，为了让各个厂商的设备相互之间兼容通用，移动网络网络中各 子系统间的连接都必须严格按照接口标准及相应协议。 移动网络系统各部分之间的接口如图所示 矽丽2 1 嘲 m sh 醯；l 幽 逮i j 翻 ，习 臣懈c ! h 臣?， 鲶盐盆：，警正潮 u e 艮v l 。r 。蚕 ：习 良：点二蓝、一：，盘 g i j j 一r 鞠 iv l r ；| 醯。j ! ；_ ；囊目 图2 3 接口图 移动网络系统的主要接口是指i u c s 接v 1 、i u b 接口和u u 接1 2 1 。这三种主要 接口的定义和标准化可保护不同厂家生产的移动台、基站子系统和网络子系统设 备能够纳入同一个移动网络移动通信网运行和使用。而网络子系统的内部接口则 包括b 、c 、d 、e 、f 、g 接口。 甲 重庆邮大学硕士论文第二章移动网络概述与呼叫流程详解 2 1 2 编号和识别方案 呼叫接续时，即建立从主叫到被叫间的路由过程中，对相关的网元进行标识 是必要的。网络依据网元标识、用户地址和特定的规则，才能实现需要通信的两 个网元间链路的成功建立。这些标识，在网络完成其他业务功能、实现用户管理 和网络维护的过程也是非常重要的。 移动网络系统业务类似i s d n 网的延伸，因此它区别于模拟系统的编号方式，从开始 就采用网号方案，按移动网络规范，此号码要符合c c i t re 1 6 4 建议。一个网号对应有 一千万用户，如果不够，可以逐步向其他网号扩展【3 】。 m s i s d n _ 移动用户号码( 移动台i s d n 号码) 移动用户号码是指主叫用户为呼叫数字公用陆地移动网络网中的用户所需拨 打的号码，是移动用户对外公开的电话号码，m s i s d n 号码结构如下所示： ：! f 。0 、；f 一 。一_ 。，：! jf j ；掣”? ? f r 2 ，州“甲哥_ + + 。“。5 一。 ：，“1 。7 ”：。翟 c cn d c s n罨 ， - ；l 。 _ j r 二。一一：二。 ，：，_ j 一 麓 c c ：为国家代码，中国为8 6 。 n d c ：国内目的码，即接入号n 1 n 2 n 3 “中国电信”c d m a 网为1 3 3 、1 5 3 、1 8 3 、1 8 9 “中国联通 移动网络网为1 3 0 、1 3 1 、1 3 2 、1 5 0 等 “中国移动移动网络网为1 3 6 、1 3 7 、1 3 8 等 s n ：移动用户号码，采用8 位编号计划。s n 的号码结构为h o h l h 2 h 3 a b c d 。 其中：h o h i h 2 i - h 为每个移动业务本地的h l r 号码，a b c d 为用户号码， 由各h l r 自行分配。 i m s 卜国际移动用户识别码 为了在无线路径和整个移动网络移动通信网上正确识别某个移动用户，就必 须给移动用户分配一个特定的识别码。这个识别码称为国际移动用户识别码 ( i m s i ) ，用于位置更新、呼叫建立和移动网络移动所有信令中，并存储在s i m 卡 和h l r 中，也在v l r 中作为临时登记标识。用于网络操作的全部数据均存储在 i m s i 对应存储区中。 秽”，。、“一。”、。：”。一“可”i y 一，”# ”，珲c2 u ：州一r 。哆v 帮删z，一：“一、# 邛一r ：”一。? 胙。：h 7 7 警目 j m c c心cm s i n毛 自 _ ； 器二! ；。“；：。i ：， 一! ，。j 。! ：j ，一，一“ i ，：，k ，。1 ，j ? ；：二r g ：，? ? ：。i 。i j 。一， 。“一菇 重庆邮大学硕士论文第二章移动网络概述与呼叫流程详解 其中： m c c ：移动国家号码，由三位数组成。中国为4 6 0 m n c 移动网号，由两位数字组成。中国移动为o o ，中国联通为o l 。 m s i n ：用户识别码。采用1 1 位数字构成。 m s r n _ 移动用户漫游号码 h l r 具有漫游用户的位置更新记录，因此被叫用户所归属的h l r 知道该用户 目前是处在哪个m s c v l r 业务区，为了提供入口m s c v l r ( g m s o ) 一个用于 选路由的临时号码，h l r 请求被叫所在业务区的m s c h l r 给该被叫用户分配一 个移动用户漫游号码( m s r n ) ，并将此号码送至h l r ，h l r 收到后再发给g m s c ， g m s c 根据此号码选路由，将呼叫接至被叫用户目前正在访问的m s c v l r 交换 局。路由一旦建立，此号码就可立即释放。这种查询、呼叫选路由功能( 即请求 一个m s r n 功能) 是n o 7 信令中移动应用( m a p ) 的一个程序，在g m s c h l r m s c v l r 间的n o 7 信令网中进行传递。m s r n 的分配对主叫和被叫用户都是 保密的，它只能作为漫游呼叫转接中的路由重选，不同也于也不能用于直接拨号。 移动用户漫游号码( m s r n ) 的结构如下： 馨一。 ”o “+s ：；一! ：? 。、：! ：? ：。：；47 ；：? 。、 ! j i - ：5 1 - 7 ， 一= 。r j ? j ，。：川，j j 。j 。：，。”：固 c cn d c t e m ps n ! 。：点蔓4 一： 一。矗z 。土。i 。s ，膏一j 僦? 盔4 ，j 晶一 正+ 乒二扑j 。啬茹：虬“31 ，五器幽j 二i ：- 。j ；+ = 。未。崩 其中c c 为国家代码，中国为8 6 。 n d c ：m s c 代码。 t e m p s n ：三位，从0 0 0 至9 9 9 ，其中0 0 0 至4 9 9 为漫游号码，而5 0 0 至 9 9 9 为切换号码。 t m s 卜临时移动用户识别号码 为了对i m s i 保密，当移动用户每次位置登记( 包括位置更新) 后或者呼 叫( 主叫或被叫) 时，v l r 将为其分配一个唯一的t m s i 号码，为一个由m s c 自行分配的4 字节b c d 编码。仅在本m s c 业务区内有效。移动用户的t m s i 与i m s i 是对应的，但他们之间没有长期的固定关系，仅在m s 呼叫和位置更 新时临时制定，并保持到m s 被分配新的t m s i 时。但当t m s i 被释放后，可 以重复给另一个m s 使用。 i m e 卜_ 国际移动台识别号码 国际移动台识别码( i m e i ) 用于唯一地标识一个移动台设备，它是一个1 5 重庆邮大学硕士论文 第二章移动网络概述与呼叫流程详解 为的十进制数字，其结构为 匿。i 。“0 ，“1 。 j ：”；。一。；： 。 。，。p = t 1 ：、一4 ” 。- f ：一 “；卜一； 雌 ；。i ? ! ： t a c ”f a cs n rs p ； 1 嗣 瞻岛二盹矗菡腑蠢翻。：溢毒鞋妊备h 缸r 。立巍j工i ：矗i ；0 厶：“蘸靠! k h 。二一：g _ ? 出i 0 。盈。* j 丘川帮也0 ：，：谴扎 勰品“i ：。i 女4b _ 一 其中 t a c ：型号批准码，由欧洲型号认证中心分配。由6 位数组成。 f a c ：工厂装配码，由厂家编码，标识生产厂家及其装配地。由2 位数字组成。 s n r ：序号，由厂家分配。识别t a c 和f a c 中的某个设备。由6 位数字组成。 s p ：备用，1 位。 h l r a u c 识别码 h l r 号码在n o 7 信令信息中使用，用来识别和寻址h l r 的。中国电信部门 移动网络移动通信网中的h l r 号码结构是用户号码为0 的m s i s d n 号码。 2 2m 0 m t 呼叫流程详解。 在本小结里面主要详细分析一次移动用户( m s ) 呼叫移动用户( m s ) 通信信 令流程，并结合呼叫流程重点讲述m s c 移动性管理( m m ) 模块对主被叫号码分 析方法及过程，让读者更深入了解交换机处理呼机机制。 2 2 1 移动用户主叫呼叫流程 移动用户做主叫时的信令过程从m s 向b t s 请求信道开始，到主叫用户t c h 指配完成为止。一般来说，主叫经过几个大的阶段：接入阶段，鉴权加密阶段， t c h 指配阶段，取被叫用户路由信息阶段h 1 。 接入阶段主要包括：信道请求，信道激活，信道激活响应，立即指配，业务 请求等几个步骤。经过这个阶段，手机和b t s ( b s c ) 建立了暂时固定的关系。 鉴权加密阶段主要包括：鉴权请求，鉴权响应，加密模式命令，加密模式完 成，呼叫建立等几个步骤。经过这个阶段，主叫用户的身份已经得到了确认，网 络认为主叫用户是一个合法用户，允许继续处理该呼叫。 t c h 指配阶段主要包括：指配命令，指配完成。经过这个阶段，主叫用户 的话音信道已经确定，如果在后面被叫接续的过程中不能接通，主叫用户可以通 过话音信道听到m s c 的语音提示。 重庆邮大学硕士论文 第二章移动网络概述与呼叫流程详解 取被叫用户路由信息阶段主要包括：向h l r 请求路由信息；h l r 向v l r 请求 漫游号码；v l r 回送被叫用户的漫游号码；h l r 向m s c 回送被叫用户的路由信息 ( m s l 斟) 。m s c 收到路由信息后，对被叫用户的路由信息进行分析，可以得到被 叫用户的局向。然后进行话路接续。 主叫过程的信令流程如后面的图所示。 另外，如果m s c 通过对被叫用户的m s r n 的分析得知被叫用户是本局用户， 那么就不会向其它m s c 发送初始地址消息( l m l a m ) ，而是根据被叫用户的位置 区直接通知本局b s c 对被叫用户发起寻呼。如果被叫用户非本局用户，则通过信 令路由分析，通过适当的链路向目的m s c 发i a i 消息，以建立话路。 s 小i 库爵，r 葛；厂百习? r 匕_ l _一 l = _ l = ：划卫 l：j 倒缔姻唧 宴嗍陬m 胱i 刚 燃讲鲫埋吱燃妇n 鳓 妞夔鼢请蒙啊c 凰臣；f 丑 一o 凸l f d j 续维1 ) 0 c 监醐嘲熬 戌胙小r ) 陋 掣删一 凡蝉虹州 翻赌徘 一盈痈 获纠册+ _ 阳西一启弛敬 整嫩一黼礼i h 峒萄一黼汽肼卡警 1 1 5 醴* 鲢刷蒴槎搠魂擗孵 继敷嘿召跗黝驴蟠精袜 启舳s 辫孓a 印 。舢搬 a 纠坞般( o 艉丑v 加一携敬诽代m 刀5 f 丑 一 ：加蟛燃：加蟛黼 m d 洲 痧 加蟛蝴一施喇踌截a 【d 塑 图2 4 主叫流程图 主叫接入阶段、鉴权阶段主要信令： 当用户输入被叫号码完毕按下发射按纽后，手机( 以下以m s 代替) 将进行 一系列动作，首先m s 将在随机接入信道( r a c h ) 向b s s 发送信道请求消息， 以便申请一个专用信道( s d c c h ) ，b s c 为其分配相应的信道成功后，在接入允 许信道( a o c h ) q 通过立即分配消息通知m s 为其分配的专用信道，随后m s 将在 为其分配的s d c c h 上发送一个层三消息c m 业务请求消息，在该消息中c m 业 务类型为移动发起呼叫，该消息被b s s 透明的传送至m s c ，m s c 收到c m 业务 请求消息后，通过处理接入请求消息通知v l r 处理此次m s 的接入业务请求，( 同 时，由于在b s c 和m s c 之间用到了s c c p 有连接服务，为建立s c c p 连接，m s c 还将向b s c 回连接确认消息) ，收到业务接入请求后，v l r 将首先查看在数据库 中该m s 是否有鉴权三参组，如果有，将直接向m s c 下发鉴权命令，否则，向相 应的h l r a u c 请求鉴权参数，从h l r a u c 得到三参组，然后再向m s c 下发鉴 权命令。m s c 收到v l r 发送的鉴权命令后，通过b s s 向m s 下发鉴权请求，在 重庆邮大学硕士论文 第二章移动网络概述与呼叫流程详解 该命令中含有鉴权参数，m s 收到鉴权请求后，利用s i m 卡中的i m s i 和鉴权算法， 得出鉴权结果，通过鉴权响应消息送达m s c ，m s c 将鉴权结果回送v l r ，由v l r 核对m s 上报的鉴权结果和从h l r 取得的鉴权参数中的结果，如果二者不一致， 拒绝此次接入请求，此次呼叫失败；如果二者一致则鉴权通过，鉴权通过后，v l r 将首先向m s c 下发加密命令，然后通知m s c 该m s 此次接入请求已获通过，m s c 通过b s s 通知m s 业务请求获得通过，然后m s c 向m s 下发加密命令，该命令内 含加密模式，m s 收到此命令并完成加密后，回送加密完成消息，到此m s 完成了 整个接入阶段的工作睛3 。 t c h 指配阶段、取被叫漫游号码阶段主要信令： ； l 田 ?田j 同 ? 厂1 ：= i 【：= 二：jl ! j 匕刈 i u_l_ l 。 建捌( s e t u 鬯 建立呼叫( s e t u p ) 一 为去话发送信息( & f q 望q 继续( c 札p - 2 呼叫继续( c a l lp t c x 3 ) 完日湃叫( 匾主叫用户数甙：。m c 赳j ) 搀昀球o k q 囟g n - r蓼) 指配请隶( a s 目a 噜f 蕾q 指配完成 一指嘲( a s s t g n - t x 一) 一 路由信息请求( s 日日r d 曲叼m b 竹胃6 叽l 提蝴号码 ( p r o v i d em s f 孙ir 茛) 一回蝴号码( m c，m 翳刊r m 0 ) 一 路出信息同攒( r 口曲i n e l l m a l i m 向目d 1 w ( 1 帅 一 图2 5 主叫流程图 经过接入阶段和鉴权加密过程后，主叫用户的合法身份已经得到确认，已经 接入了网络，为继续进行呼叫，需要更为详细的信息，按照规范，此时m s 将发 送一个s e t u p 消息，在此消息中，携带有被叫号码和主叫标识等更为详细的信息， m s c 收到此消息后，首先通过s i e o 消息向v l r 查询该用户的相关业务信息， v l r 根据此次业务类别和开户时m s 已经申请的业务信息，决定此次呼叫是否可 以继续，如果可以继续，通过完成呼叫消息向m s c 回送该用户数据，m s c 收到 该信息后，通过呼叫继续消息，经b s s 通知m s 呼叫在继续处理之中，然后，根 据a 接口电路情况，向b s c 发送指配请求消息，在该消息中选定某条a 接口电路， b s c 收到该指令后，向b t s 、m s 指定无线资源，m s 收到该指令后，占用成功回 送分配完成消息，到此t c h 指配阶段完成，本局的无线资源和a 接口电路均已成 功分配嘲。 m s c 收到m s 上报的指配完成消息后，进行被叫分析，根据被叫号码，寻址到 h l r ，发送路由信息请求消息，h l r 收到该消息后，根据被叫i m s i 查询得到被叫所 重庆邮大学硕士论文第二章移动网络概述与呼叫流程详解 在的v l r ，向被叫所在的v l r 请求漫游号码，被叫所在的v l r 在受到请求漫游号码 消息后，为对应的m s 分配m s r n ，然后在请求漫游号码响应消息中回送给h l r ，h l r 得到该m s r n 后，向主叫所在m s c 发送路由信息响应消息，m s c 从该消息中得到被 叫的m s r n ，根据m s r n 进行局间中继选路，并向被叫所在的m s c 发送t a i 消息。至 此主叫信令流程基本结束。 2 2 2 移动用户被叫呼叫流程 对移动用户来说，被叫的过程从m s c 向b s c 发起对被叫用户的寻呼开始， 到主叫和被叫通话为止。一般来说，被叫流程经过几个大的阶段：接入阶段，鉴 权加密阶段，t c h 指配阶段，通话阶段。 接入阶段主要包括g 手机收到b t s 的寻呼命令后，信道请求，信道激活，信 道激活响应，立即指配，寻呼响应。经过这个阶段，手机和b t s ( b s c ) 建立了 暂时固定的关系。 鉴权加密阶段主要包括：鉴权请求，鉴权响应，加密模式命令，加密模式完 成，呼叫建立。经过这个阶段，被叫用户的身份已经得到了确认，网络认为被叫 用户是一个合法用户。 t c h 指配阶段主要包括：指配命令，指配完成。经过这个阶段，被叫用户的 话音信道已经确定，被叫振铃，主叫听回铃音。如果这时被叫用户摘机，主被叫 用户进入通话状态。 通话阶段主要包括：计费命令等。 被叫接入阶段、鉴权阶段主要信令流程 当一个端局m s c 收到它局发送的i a i 消息后，为了确定被叫用户是否能够接 受此次呼叫，m s c 会首先通过s f i c 消息向相应的v l r 查询有关该被叫用户的 用户信息，如果v l r 通过查询用户信息，发现该用户可以接受此次呼叫( 未关机且 允许接受呼叫) ，会向m s c 发送寻呼命令消息，在该消息中，含有用户的位置信 息( l ，a i ) ，m s c 收到此信息后，查询数据，得到控制此位置区的b s c 的信令点编 码，向相应的b s c 下发寻呼命令，b s c 通知所控制的b t s 在寻呼信道( p c h ) 下发寻呼消息。手机一直在侦听该信道，当收到寻呼自身的消息后，在随机接入 信道( r a c h ) 上报寻呼响应消息，( 由于在a 接口用到了s c c p 的有连接服务， 所以寻呼响应同时被视为s c c p 的连接建立请求消息，m s c 的s c c p 层对应的应 该回一个连接证实消息) ，同时m s c 向v l r 发送处理接入请求消息，v l r 首先启 动鉴权流程，查看该用户的鉴权参数组，如果v l r 中没有该用户的鉴权三参组， v l r 会发起向h l r 取鉴权参数的过程( 详细过程可以参见主叫用户的接入过程中 重庆邮大学硕士论文第二章移动网络概述与呼叫流程详解 的鉴权过程) ，否则v l r 会直接向m s c 发送启动鉴权消息，在启动鉴权消息中含 有该用户的一个鉴权三参组( 黜蝌d ，k c ，s e r s ) ，m s c 收到该消息后，会继续 通知对应的b s c 、b t s 下发鉴权命令，m s 收到鉴权请求后，根据s i m 卡中的， 计算出对应的s e r s ，之后，将s e r s 在鉴权响应消息中上报m s c ，m s c 回送至 v l r ，v l r 收到鉴权响应消息后，核对上报的s e r s 和从h l r 得到的三参组中的 s e r s 是否一致，如果一致，向m s c 发送接入请求接受消息，通知m s c 该用户的 此次接入请求被接受。并通过完成呼叫消息向m s c 回送被叫的用户信息；如果不 一致，此次呼叫将被拒绝。 被叫t c h 指配阶段、通话阶段主要信令流程： _ l_ j 鬯型 匕 ljl j 巴 l = 匕 匕 工md l j 鼻韦脚阳吐 鲰l p 喇数 一 伛蜷甩户雇西 一 一a 让田f 呼l 映 $ l 鞠氮，辣 一 搔叫描院成 用删r 接星 一 地鲁雕 脚 一 摆( | j l b l i 田州：擞 枷q 鹰奇削焖 划崩沫 叫 瑾 崩证实 一 一 田州胍崮茹映 通话 图2 6 被叫流程图 m s c 收到完成呼叫消息后，向b s s 侧发送s e t u p 消息，提示将建立呼叫， m s 收到该消息后，回送呼叫证实消息，之后，m s c 选择相应的a 接口电路，向 对应的b s c 发送指配请求消息，b s c 根据资源情况分配相应的无线资源，并通 知m s ，m s 占用成功后回送指配完成消息，同时被叫m s 开始震铃，向其所在 m s c 回震铃消息，该m s c 向主叫所在m s c 回地址全消息，主叫所在m s c 向m s 发送被叫震铃消息，此时主机用户可以听到回铃音；被叫用户如果决定接受此次 呼叫，按应答按纽，此动作被手机翻译成为c o n n e c t 消息，向m s c 发送，m s c 收到该消息后，向主叫m s c 发送应答消息( a n c ) ，主叫m s c 收到此消息后，向 主叫m s 发送连接建立请求消息，主叫m s 相应的向主叫所在m s c 回连接证实消 息，此消息经被叫m s c 传送至被叫m s ，于是，本此呼叫开始通话，双方进行通 重庆邮大学硕士论文第二章移动网络概述与呼叫流程详解 1 1 右o 2 2 。2m s c 分析被叫号码机制及流程 当b s c 返回a s s i g nc o m 消息给m s c 后，m s c 开始对被叫号码进行分析。 而在这里我们可以将被叫号码理解成为一把钥匙，而m s c 是开锁和执行任务的人， h l r 和v l r 就是信息地图。人通过钥匙开启信息地图的大门，根据信息地图找到 出路并完成任务。也就是说m s c 通过被叫号码分析得到h l r 的路由，根据h l r 上面的用户信息指示，完成后续的呼叫流程。以下将会详细讲解一般m s c 对号码 分析的流程。 s e t u p 消息里面包含了主叫标识，被叫号码等详细消息，而m s c 主要是根据 被叫号码来获取到被叫所在m s c 的路由信息的。由于m s c 对号码是用链表的方 式来进行分析的，种类繁多，我们这里只以联通交换局下的手机用户呼叫其他手 机用户为例讲述m s c 获取被叫路由信息的过程。以下是被叫号码分析的流程图( 以 被叫号码是1 3 2 5 1 3 1 9 1 3 0 为例) ： 重庆邮大学硕士论文第二章移动网络概述与呼叫流程详解 图2 7 分析流程图 l 、m s c 首先分析号码是否符合标准，如发现非法号码( 例如0 0 0 开头的) 则 直接拦截掉，给m s 返回r e l e a s e 消息。当发现号码是属于本网的号码时， 将会继续分析其h l r 标记即号码的第4 至7 位。 2 、通过分析被叫号码的h l r 标记来得知被叫号码是否属于本地号码，如果为 本地号码则在m s c 的路由表里面选择一条到本地h l r 的中继，将被叫号 重庆邮大学硕士论文 第二章移动网络概述与呼叫流程详解 码封装在s r i 消息里面发送给h l r 。 3 、h l r 收到s r i 消息后，根据被叫号码来提取注