（通信与信息系统专业论文）wcdma网络中基于parlay的业务提供的研究.pdf

华中科技大学硕士学位论文 摘要 近年来通信网络的不断快速发展带来了更加丰富多彩的业务需求。然而传统智能 网技术的缺陷决定了它无法快速高效的提供新业务，下一代智能网必须朝着开放性、 分布性、综合性的目标发展，其实现关键技术之一是以p a r l a y a p i 为代表的开放式a p i 技术。 w c d m a 网络朝着下一代网络的目标演进，其业务的实现理念为虚拟归属环境， 他保证用户无论在何处，采用何种终端，都可以享受大量的个人化业务应用。因此， p a r l a y 、e t s i 与3 g p p 合作订制基于p a r l a ya p i 的开放式业务架构标准用以实现虚拟 归属环境。 根据这些发展情况，本文提出了w c d m a 网络中的业务提供的三种主要方式，分 析各自的利弊。在w c d m a 网络中业务的提供首先可以是在交换机上直接实现，呼叫 控制短消息等基本业务都可以采用这种方式，若是采用这种方式提供补充业务则过于 繁琐封闭。再者，为w c d m a 制定的智能网c a m e l 可用于实现大量的增值业务，为 此网络中需添加c a m e l 实体，交换机的软件也需要进行必要的修改升级。最后，本 文提出基于p a r l a ya p i 的开放式业务架构，应用此种方式可屏蔽低层通信协议，更方 便快捷的提供新业务，同时也可以尽可能的重用现有c a m e l 设备。 本文重点描述了在m s c 中直接实现基本短消息业务的方式，并总结当前业务的 提供与实现，提出基于p a r l a y 的下一代业务提供方式，在现有系统上的加以改进以提 供灵活陕捷的业务进行研究，并以具体的个性化业务举例说明。 【关键词】智能网：虚拟归属环境：开放式业务架构：p a r l a y a p i 华中科技大学硕士学位论文 = = = = = 2 2 目# = ；= _ 自z _ = = = = = 一t 自 a b s t r a c t r e c e n ty e a r s ，t h ei n c r e a s i n gr a p i dg r o w t ho ft h et e l e c o m m u n i c a t i o nn e t w o r k sb r i n g s m o r ek i n d so fs e r v i c ed e m a n d s t h u se a s yc r e a t i o na n dr a p i dd e p l o y m e n to fi n n o v a t i v e a p p l i c a t i o n sb e c o m ec h a l l e n g e sb e y o n dt h ec l a s s i c a li n t e l l i g e n tn e t w o r kt e c h n o l o g y t h e n e x tg e n e r a t i o ni n t e l l i g e n tn e t w o r km u s ta p p r o a c h e st ot h eg o a l so f o p e n n e s s ，d i s t r i b u t i o n a n di n t e g r a t i o n o n eo ft h ek e yt e c h n o l o g i e si st h eo p e na p i r e p r e s e n t e db yp a r l a ya p i t e c h n o l o g y , w c d m an e t w o r ki s d e v e l o p i n gt o t h en e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k t h ev i r t u a lh o m e e n v i r o n m e n t ( v h z ) i st h ek e ys e r v i c ec o n c e p tf o rt h et h i r dg e n e r a t i o nn e t w o r k i tp r o m i s e s m o b i l eu s e rt h ea b i l i t yo fa c c e s s i n gal a r g er a n g eo fp e r s o n a l i z e ds e r v i c e s ，w h a t e v e rt h e l o c a t i o no rt h et e r m i n a l s op a r l a y , e t s ia n d3 g p p c o o p e r a t ew i t ht h eo p e ns e r v i c ea c c e s s ( o s a ) b a s e d o n p a r l a y a p it or e a l i z et h ev h e i n l i g h to ft h e s er e c e n tr e v o l u t i o n s ，t h i sa r t i c l ep r o p o s e st h r e ep o s s i b l es c e n a r i o sf o r s u p p o r t i n g s e r v i c ec r e a t i o ni nw c d m an e 似o r ka n d a n a l y s e s t h e i r a d v a n t a g e s a n d d i s a d v a n t a g e s t h ef i r s ti sp r o v i d i n gb a s i cs e r v i c e s ，s u c ha sc a l lc o n t r o la n ds h o r tm e s s a g e s e r v i c e ，d i r e c t l yo nt h es w i t c h i n gc e n t e r s ，b u t i ti s v e r yf u s s ya n do b d u r a t et op r o v i d e s u p p l e m e n t a r ys e r v i c e su s i n g t h i sm e t h o d t h es e c o n di sb y d e p l o y i n g t h ec a m e ln e t w o r k t or e a l i z et h ev a l u e a d d e ds e r v i c e s t h ec a m e le n t i t i e sm u s tb ea d d e di nt h en e t w o r ka n d s o m es w i t c h i n gc e n t e rs o f t w a r em u s tb eu p d a t e d u l t i m a t e l y , t h i sa r t i c l eo u t l i n e st h eo s a b a s e do nt h e p a r l a ya p i ，t h e nt h e l o w e rc o m m u n i c a t i o np r o t o c o l sa r es c r e e n e d ，e a s y c r e a t i o na n dr a p i dd e p l o y m e n to fi n n o v a t i v ea p p l i c a t i o n sb e c o m ep o s s i b l e ，a n dt h ee x i s t i n g c a m e le n t i t i e sc a na l s ob er e u s e d t h i sa r t i c l ee m p h a s i st h ep r o v i s i o no fs h o r tm e s s a g es e r v i c eo nt h em s ce n t i t y , - a n d s u m m a r i z e st h es e r v i c ec r e a t i o nm e t h o d sn o w a d a y s ，o u t l i n e st h en e x tg e n e r a t i o ns e r v i c e c r e a t i o nm e t h o db a s e do np a r l a y t h e nd e s c r i b e sh o wt od e p l o yt h ep a r l a ya p ii n t h e i i 华中科技大学硕士学位论文 n e t w o r kt op r o v i d ef l e x i b l ea n df a s ts e r v i c ec r e a t i o n ，a n dg i v eam a t e r i a lp e r s o n a ls e r v i c e f o re x a m p l e k e yw o r d s i n t e l l i g e n t n e t w o r k ：v i r t u a lh o m ee n v i r o n m e n t ( v h e ) o p e ns e r v i c e a c c e s s ( o s a ) ：p a r l a y a p i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个 人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体， 均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：鸯卞萄各 日期：o h v 年华月，g 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权漾留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和 借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据 库进行俭索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适用本授权书。 本论文属于不保辆孕日f ( 请在以上方框内打“”) 学逝论文作者签名：茑p 莉各 l - q 期9 ”睥0 月j 占日 指导教师签名毒辛难 日期：o l 晰印月巧日 华中科技大学硕士学位论文 1 1 移动通信技术的发展 1 引言 目前，移动通信已经过了两代，第一代是模拟蜂窝移动通信网，时间跨度是上世 纪7 0 年代中期至8 0 年代中期。1 9 7 8 年，美国贝尔实验室研制成功先进的移动电话系 统( a m p s ) ，建成了蜂窝状移动通信系统，其他工业化国家也相继开发出了蜂窝式移动 通信网。这一阶段相对于以前的移动通信系统，最重要的突破是贝尔实验室提出了蜂 窝网的概念，即小区制，由于实现了频率复用，大大提高了系统容量。第一代移动通 信系统的主要特点是采用频分复用( f d m a ) 模拟制式，语音信号为模拟调制。其典型 代表是美国的a m p s 系统( 先进移动电话系统) 和改进型系统t a c s ( 总接入通信系统) 等。 第二代是以g s m 和i s 9 5 为代表的数字蜂窝移动通信系统，从上世纪8 0 年代中 期开始，至今仍在于高速发展中。模拟蜂窝网虽然取得了很大的成功，但其频谱利用 率低，业务种类受限，通话易被窃听，难以满足移动通信系统的发展。到了8 0 年代中 期，欧洲推出了泛欧数字移动通信网( g s m ) 的体系。随后，美国和日本也制订了各自 的数字移动通信体制。数字移动通信网相对于模拟移动通信网，提高了频谱利用率， 支持多种业务服务，并与i s d n 等兼容。第二代移动通信系统以传输话音和低速数据 业务为目的，又称为窄带数字通信系统，其典型代表是美国的d a m p s 系统、i s 一9 5 和欧洲的g s m 系统。 由于第- - 4 - e 移动通信以传输话音和低速数据业务为目的，克n t 模拟移动通信系 统的弱点，语音质量、保密性能得到了很大提高，并可进行省内、省际自动漫游。但 由於第二代数字移动通信系统带宽有限，限制了数据业务的应用，也无法实现如移动 的多媒体业务。同时，由於各国第二代数字移动通信标准不统一，因而无法进行全球 漫游。比如，采用日本p h s 系统的手机用户，只能在日本国内使用，而中国的g s m 手机用户到美国旅行时，手机就无法使用了。所以第三代移动通信的目标即宽带多媒 华中科技大学硕士学位论文 体通信。 第三代移动通信系统是一种能提供多种类型、高速数据传输、高质薰的多媒体业 务，能实现全球无缝覆盖，具有全球漫游能力，与固定网络相兼容，并以小型便携式 终端在任何时候、任何地点进行不同种类的通信系统“1 。第三代移动通信系统的目标 为：( 1 ) 用户可以在整个系统甚至全球范围内漫游，且可以在不同速率、不同运动状态 下获得有质量保证的服务；( 2 ) 提供话音、可变速率的数据、活动视频非话等业务，特 别是多媒体业务；( 3 ) 可以综合现有的公众电话交换n ( p s t n ) 、综合业务数字网、无绳 系统、地面移动通信系统、卫星通信系统等提供无缝隙的覆盖；( 4 ) 足够的系统容量， 强大的多种用户管理能力，高保密性能和高质量的服务。 第三代移动通信系统( 3 g ) 的出现更使移动通信前进了一大步。到目前为止，3 g 各 种标准和规范已达成协议，并己开始商用。但也应该看到3 g 系统尚有很多需要改进 的地方，如：3 g 缺乏全球统一标准：3 g 所采用的语音交换架构仍承袭了第二代( 2 g ) 的电路交换，而不是纯i p 方式；流媒体( 视频) 的应用不尽如人意：数据传输率也只接近 于普通拨号接入的水平，更赶不上x d s l 等。所以，在第三代移动通信还没有完全铺 开，距离完全实用化还有一段时间的时候，已经有不少国家开始了对下一代移动通信 系统( 4 g ) 的研究。相对于3 g 而言，4 g 在技术和应用上将有质的飞跃，而不仅仅是在 第三代移动通信的基础上再加上某些新的改进技术。到目前为止，第四代移动通信系统 技术还只是一个主题概念，即无线互联网技术。人们虽然还无法对4 g 通信进行精确 定义，但可以肯定的是，4 g 通信将是一个比3 g 通信更完美的新无线世界它将可创 造出许多难以想象的应用。 1 2 移动通信的现状 近几年来，2 g 犹如神化般的发展速度将中国的两大电信运营商推向了世界经济发 展的前列，在最新的福布斯2 0 0 0 全球大企业排名咿，中国移动和中国联通分列第1 1 2 位和第3 8 3 位。在信产部公布的今年1 - 2 月统计数据中，我们可以看到至今年2 月为 止中国的移动电话用户已经增至2 8 2 亿，比上年增长1 3 6 3 万，移动电话的普及率达 华中科技大学硕士学位论文 到了每百人2 0 9 部。 这些数据无不清晰的向我们展示了移动通信的巨大发展潜力，不断增多的移动用 户同时也带来更加丰富多彩的业务需求，然而在目前的2 g 网络上开发新业务种类有 限，并且开发周期长，无法满足用户规模和移动数据业务所需的高速接入速率要求和 全系统承载能力，从带宽效率上看也不经济。适时的引进3 g 频率资源和技术是网络 发展的必然。 由于受上世纪末以来的i t 业泡沫影响，加之欧洲一些国家不切实际的3 g 许可证 拍卖结果，导致全球第三代移动通信的发展面临一定的困境。但我们应该看到，第三 代移动通信业务符合人们对移动通信需求的发展趋势，同时也符合技术和网络演进规 律，也还没有哪项技术可以替代它，世界主要移动运营商和设备制造商仍然在积极跟 进3 g 的发展。就如i n t e r n e t 出现后产生了i t 业泡沫，但i n t e m e t 本身并不是泡沫，发 生泡沫的是i t 业的运营模式等其他方面的问题，而i n t e r n e t 仍然代表了信息通信业的 方向。 以长远的眼光来看，3 g 成功的关键是能否找到杀手业务，是否具有足够丰富的业 务和应用的市场规模，这是全球业界普遍关注的热点问题。反观世界通信发展历史， b i s d n 和移动卫星( 如铱系统) 两次重大的技术失败，都是由于对业务和应用市场 的错误估计造成的，而最主要的原因是其以技术驱动、而非需求驱动1 。特别是i n t e m e t 出现和g s m 迅速普及后，彻底取代了它们原来的目标市场。归根结底，一项业务和 技术的成败主要是由市场的供需关系决定的。 1 3 课题背景及进展情况 2 0 0 2 年3 月，华中科技大学电信系通信软件与交换技术研究中心与北方烽火科技 有限公司开始合作进行3 g 核心网项目的研发。 北京北方烽火科技有限公司是武汉邮电科学研究院( 烽火科技集团) 出资在北京 成立的一家国有高新技术企业。武汉邮电科学研究院是中央企业工委直属国有大型高 科技企业，多年从事光纤通信的研究，开发，生产与销售，是国家光纤通信技术工程 华中科技大学硕士学位论文 研究中t l , ，国家光电子工艺中心，国家高技术发展计划产业化基地。年销售额已达三 十五亿，产业领域已扩大到信息网络技术与无线通信技术，形成烽火产业集团的三大 支柱。作为三大支柱之一的北京北方烽火科技公司从事移动通信和无线通信产品的研 究与开发。 烽火科技将研发重点放在基于r 4 的w c d m a 系统以及解决方案上，在于合作伙 伴的通力协作下，先后取得了多次重大的突破。2 0 0 3 年参加信息产业部m t n e t 测试且 成绩优异，在众多参评厂商中率先完成单机测试和互操作测试，系统所表现的稳定性、 成熟性、兼容性获得了专家的好评。并且今年参与的由信息产业部组织的3 g 外场测 试正紧锣密鼓进行当中。武汉研发中心是北京北方烽火科技有限公司在武汉的分部， 致力于3 g 核心网的研究与开发。 本文的设计实践是此项目的重要组成部分，包括m a p 协议在m s c ( 电路交换中心 m o b i l e s e r v i c e ss w i t c h i n g c e n t r e ) 系统的应用、m s c 内短消息业务的设计与实现、m s c 内与呼叫无关的补充业务流程的的设计实现。在充分理解3 g p p 协议以及m s c 系统架 构的基础上，根据相应规范作出此三个模块的需求分析，在基于v x w o r k s 的单板机上 进行设计实现，并参与w c d m a m s c 系统联调测试。 1 4 本文研究主要内容 移动业务系统起着连接移动终端用户和下层移动网络功能的桥梁作用。下层移动 网络所支持的网络功能和业务功能能否充分地发挥出来，很大程度上取决于上层的移 动业务系统。移动业务系统的作用是在使用下层移动网络功能的基础之上，开发各种 增值业务功能模块，为移动终端用户提供灵活的、多样化的移动业务，促进移动运营 商和业务提供商经济效益的增长。 依托该项目，本课题作以下几个方面的工作：研究在下一代网络发展趋势下，智 能网特别是移动智能网的发展；分析w c d m a 网络中业务实现的多种方式，并比较各 自的利弊；设计实现m s c 内部的短消息业务流程部分：总结当前业务的提供与实现， 提出基于p a r l a y 的下一代业务提供方式，在现有系统上的加以改进以提供灵活快捷的 4 华中科技大学硕士学位论文 业务进行研究并以具体的个性化业务举例说明：最后对基于p a r l a y 的网络结构安全 性完善提出自己的改进意见。 华中科技大学硕士学位论文 2 1 智能网技术 2 1 1 智能网的基本思想 2 下一代智能网的发展 智能网是在原有通信网络的基础上设置的一层叠加网络结构，是快速、方便、经 济、灵活、有效的生成和实现各种新业务的体系结构，其目标是为现在和未来的所有 通信网络服务，不断为各种网络提供满足用户需求的新业务“1 。智能网的定义中并没 有人们通常所理解的智能含义，它仅仅是一种业务网。 智能网的基本思想是将传统交换机的交换功能和业务控制功能相分离，在交换机 上设置一些新的功能部件，原有交换机仅完成基本的接续功能，所有的新业务的提供 和控制都由这些功能部件协同原有交换机共同完成。交换机除了负责基本的呼叫接续 控制，还要支持与业务控制点( s c p ) 交互所需要的必要规程，具有这些能力的交换机成 为业务交换点( s s p ) 。在业务控制点中，保存有控制业务执行的软件，称为业务逻辑， 并设置有专门的数据库，存放各种业务数据和用户数据。智能网向用户提供的业务数 目只受业务控制点中业务逻辑种数的限制。对于业务的增删，只要修改业务控制点中 的业务逻辑和数据而不必修改交换机软件。 一个典型的智能网体系结构中，一项新业务由业务生成环境( s c e ) 生成，经过验证 后有业务管理点( s m p ) 提交给业务控制点( s c p ) 。业务在s c p 内执行，业务的一次执行 由业务控制点与业务交换点( s s p ) 共同协作完成。智能网的外设( i p ) 提供智能网业务所 需的专用资源。在业务的执行过程中，业务控制点控制智能外设向用户播放录音通知 和收集拨号数据等。此外，智能网体系结构中还包含业务管理接入点( s m a p ) , 向用户 提供接入到业务管理点，对智能网业务及节点进行管理的接口”1 。 智能网对于业务的实现采用了面向对象的方法，即由业务的需求出发，归纳定义 一些基本的网络功能，例如：运算、比较、转移等。各种业务调用这些基本功能来实 华中科技大学硕士学位论文 现具体的业务，这些基本功能称为业务无关构件( s i b ) ，s i b 是智能网中的标准可重用 软件单元。业务的生成在业务生成环境( s c e ) 中进行，生成新业务时，只需知道每个 s i b 的功能，根据新的业务逻辑连接已有s i b 。 2 1 2 移动嗣与智能网的互连 智能网是建立在所有通信网之上的一种体系结构概念，它是叠加在这些通信网络 的基础之上的一种网络，可以为各种通信网提供增值业务，例如公共用户电话网 ( p s t n ) 、综合业务数字网( i s d n ) 、移动通信网。一般地，将叠加在p s t n i s d n 网上 的智能网称为固定智能网，叠加在移动通信网上的智能网系统则称为移动智能网。如 图一所示，为了在传输网中实现智能网业务，要求对传输网中部分交换设备进行改造， 使其能够检测到智能呼叫，并上报智能网系统，有智能网控制传输网完成智能呼叫的 接续和传输”1 。由于传输网类型的不同，对传输网中交换机的改造方法和难易程度都 有不同，智能网应针对传输网络的特性加以分别设计。 执行业务逻辑取得呼叫信包 重新进路由炷送计费信息 客户化业务执行环境 i r 空闻卜鉴权hi 妻嚣囊墨h 釜罂h 监视呼叫_ 结束j i 一 1 一生一 拨号i振侍 l m s c s s p - - - - - - - - - - - - - _ _ 图一移动网与智能嘎的互联 移动网与智能网标准的侧重点不同，智能网最初主要是为固定网用户提供增值业 务，而移动网络的目标是无论用户在什么地方，是否处于移动当中。均要为用户提供 电信业务。通信网发展韵方向是智能化、个人化、宽带化，第三代移动通信网络侧的 一个重要特征是智能网与移动网的综合7 1 。 智能网能力集玳c s 在支持移动通信方面已做出了一定的计划。1 9 9 2 年颁布的烈 华中科技大学硕士学位论文 = = = = = = = = 薯篁皇昌坷昌皇鲁昌= = = 皇皇置皇罱= = = = = = 崔；奄= = c s 1 的研究内容只是固定智能网。而后1 9 9 7 年发布的i nc s 2 阶段标准，该标准主 要研究智能网的网间互连及网间业务、移动业务和多方呼叫业务，在增强固定智能网 的部分外，开始涉及移动智能网，提出了个有关个人移动性的业务属性和个有关终端 移动性的业务属性。到了i nc s 一3 中己经提出要支持窄带移动网上的部分业务，实现 号码可携带性，支持用户移动性管理，实现虚拟归属环境( v i r t u a lh o m ee n v i m n m e n t l 的部分功能。在i nc s 4 中就要加强宽带移动网上的基本业务和u p t 、v p n 、f p h 等 业务，实现虚拟归属环境全部功能。 移动通信网方面与智能网的互联方案主要有两种，一个是欧洲e t s i 最初为g s m 网络制定的移动网络增强定制应用逻辑( c a m e l ：c u s t o m i z e da p p l i c a t i o nf o rm o b i l e n e t w o r ke n h a n c e d l o g i c ) ，一个是a n s i 为北美c d m a 网络制定的无线智能网络( w i n ： w i r e l e s s i n t e l l i g e n tn e t w o r k ) 。下面将具体介绍c a m e l 移动智能网。 2 1 3c a m e l 技术简介 e t s i 于1 9 9 7 年推出了c a m e l 建议，通的目标是用来解决g s m 移动通信网与 智能网互联问题。在g s m 中引进c a m e l 技术，运营者就可以建立一个智能网平台， 定义和实施新的增值业务，或具有自己的独特特征的新业务，而无需为此提出和建立任 何国际、国家标准。 c a m e l 标准是分阶段制定的，目前有c a r m e l l 阶段、c a m e l 2 阶段、c a m e l 3 阶段、c a m e l 4 阶段，其制定标准参考了i t u ti nc s 能力集。c a m e l 各阶段标准 的演进主要是添加便于提供业务的功能实体、添加功能实体间的标准接口及支持c a p 的操作”1 。功能实体的增加，接口的增强及操作的丰富必然会增加所支持的业务种类。 c a m e l l 标准于1 9 9 7 年推出，与g s m 原有系统相比，增加了g s m s c f ( g s m 业 务控制功能) 、g s m s s f ( g s m 业务交换功能) 功能实体；确定了如下接口：g s m s c f 与 g s m s s f 之间的c a p ( c a m e l 应用协议) 接口ig s m s c f 与h l r 之间、h l r 与v l r 之 间、h l r 与g m s c 之间的m a p 接口；定义了7 条c a p 操作。1 9 9 8 年推出的c a m e l 2 标准增加了g s m s r f 功能实体：增加了接口：g s m s c f 与g s m s r f 之间的c a p 接 口；g s m s c f 与m s c 之间的m a p 接口：定义了2 2 条c a p 操作；增加了g s m s c f 与 华中科技大学硕士学位论文 h l r 之间的u s s d ( 非结构化的补充业务数据) 接口。 面对数据业务需求的增长，g p r s ( 通用分组无线业务) 以其永远在线及高速接入移 动互联网的优势成为运营商获取更多利润的新期望。c a m e l 3 开始支持g p r s 会话及 p d p ( 分组数据协议) 格式的上下文应用、对h l r 中客户数据的控制、对网络信令负荷 的控制。具体地说，c a m e l 3 对c a m e l 2 的能力进行了如下增强：防过载控制：支 持拨入业务；对移动事件的处理( 如：呼叫不可到达及漫游) ；控制g p r s 会话及p d f 上 下文；控制电路交换方式及包交换方式的移动发端短消息业务；向c s e 通知g s m 附 加业务c c b s 的调用。 根据以上的介绍，c a m e l 3 处理可应用于如下过程：电路交换的基本移动业务过 程，包括：( 1 ) 移动发端呼叫、g m s c 中的移动终端呼叫、v m s c 中的移动终端呼叫及 移动前转呼叫( 含前前转呼叫及后前转呼叫) 。( 2 ) 通过m s c 及通过g p r s 的s g s n ( 包 交换) 进行的移动发端短消息业务过程。( 3 ) g p r s 会话及p d p 上下文过程。 最新的c a m e l 4 规范是3 g p p u m t sr e l e a s e 5 标准的一部分，目前已发布了部分 草案。与以前阶段相比，c a m e l 4 主要在以下几方面扩展了其研究范围和能力：( 1 ) 对传统电路交换领域的呼叫控制的增强主要包括呼叫方处理及稳态呼叫控制、对 g s m s c f 发起呼叫的支持。这部分功能是基于i t u t i nc s 2 阶段规范的。通过引入对 呼日u 中多支路的控制，移动智能网的业务提供领域可扩展到多端业务，如会议电话等： ( 2 ) 增加了对移动终端短消息过程的支持：( 3 ) 增加了与碑多媒体子系统的互连，用于 对i p 多媒体会话的控制。通过在核心网络的s - c s c f ( s e r v i n g - c a l l s e s s i o nc o n t r o l f u n c t i o n ) a z 实现业务交换功能i m s s f ，实现了智能网与第三代移动通信系统的a l l i p 核心网络的互连确立了智能网在该系统的业务应用层面的位置和作用。 2 2 传统封闭式智能网的缺陷 传统的业务提供方式是通过升级交换机的软件来实现的，这种方式使得交换机既 要负责呼叫的控制，又要处理各种业务的控制，加大了交换机的负担。而且，增加新 业务的工作将会变得非常繁琐，每增加一个新业务就要大规模的升级全网的交换机软 华中科技大学硕士学位论文 = = = = = = = = = = = = = = l e 目= z = = 目_ = = = = = = = 一= 件，这样大大的限制了新业务的发展。 智能网在现有电信网上附加了一层网络结构，它用来集中、快速的向网络提供增 值业务。集中。体现于业务交换与业务控制相分离，使得交换系统只负责交换和业务 的接入功能，业务由智能网集中提供；快速，体现于业务生成独立于业务运行环境， 即业务的提供不依赖于智能网的系统供应商，由独立的业务生成工具快速提供业务。 传统的智能网从只解决单端单控制点业务的i nc s 一1 发展到目前的i nc s 4 ，尽管 解决了固定电话网、移动网、宽带网等网络的业务运行及生成，但现有智能网技术的 缺陷决定了它局限于各个封闭的网络的特点，对跨网混合业务的支持显得无能为力。 它在体系结构、业务开发、系统控制等许多重要方面也开始越来越多的暴露它的缺陷伸 9 1 1 系统结构：i t u t 的i n c m 模型与具体的承载网绑定成为承载网内的实体。不同 承载网内的智能网技术采用不同的协议，如p s t n 上的标准，移动网上的 c a m e l 和w 烈标准，不仅导致不同的网络用户无法共享相同的增值业务，还为 跨网络提供混合业务增加了难度。 2 业务开发：业务的开发受制于智能网平台的实现方式，限制了独立业务提供商、运 营商、开发商的生存空间。 3 系统控制：业务控制集中于一个或数个s c p 网络实体，这种集中式的控制技术适 合业务种类和业务量较少的智能网初期，随着业务量的不断增长，s c p 逐渐成为 智能网处理能力的瓶颈。 4 客户化程度：由于业务平台的专用性，很难满足用户对业务客户化和个性化的各种 需求。 2 3 下一代智能网的发展方向 下一代网络是可以提供包括话音、数据、传真和视频业务的综合开放的网络构架， 它有以下三大特点：( 1 ) 采用开放的网络袈构体系，将传统交换机的功能模块划分为独 立的网络部件，部件间的协议接口实行标准化：( 2 ) 业务驱动的网络，业务与呼叫控制 华中科技大学硕士学位论文 分离，呼叫与承载控制分离，即业务真正独立于网络，以便更加灵活的提供业务；f 3 ) 基于以m 协议为基础的统协议的分组网络1 1 0 - 1 4 1 。 软交换思想正是应下一代网络建设的需求而产生，利用软交换的体系结构可以实 现下一代网络框架。它在功能上分为四层：接入平面、传输平面、控制平面和业务应 用平面，由软交换设备、信令网关、媒体网关、应用服务器、l a d 等组成。狭义的软 交换指处于控制层的软交换设备。 1 业务管理服务应用服务器业务生墟环境； 媒体服务器 信网关 p s t h , ，p l m n 接入两芙 图二下一代网络的分层结构 软交换设备提供基本的呼叫控制等功能，应用服务器则是业务提供、开发和管理 的核心。它负责各种增值业务的逻辑产生和管理，并且还提供各种开放的a p i ，为第 三方业务的开发提供创作平台，这是网络未来发展的趋势。下一代网络是业务驱动的 网络1 5 - 1 7 1 ，从这个方面来看，软交换设备和应用服务器是下代网络的核心。 随着软交换技术的出现和网络融合的发展趋势，下一代智能网的目标应该是走出 封闭的网络，跨越不同网络建立具有开放性、分布性和综合性的通信业务支撑网络“”。 即用户能够从不同的网络接入智能网业务，并能够根据自己的特殊要求来配置已经存 在的业务，还能够支持业务的快速开发和配置。目前尚没有对下一代智能网的严格定 义，国内外对下一代智能网的体系研究主要集中于四个方面：c o r b a 化智能网，移 动代理技术的应用t i n a 与智能网的融合和开放式a p i “”。 以p a r l a ya p i 为代表的开放式a p i 高度抽象底层网络能力，可以和第三方的应用 开发商配合开发业务，从而打破了原有电信网络封闭的业务开发环境，丰富了业务开 ) 习垂9 叠 华中科技大学硕士学位论文 发的种类并缩短了业务提供的周期t 2 2 1 。而且此种方式主要是提供在现有网络中是很难 实现的语音和数据相结合的增值业务，新的应用可以从现有的通信网络中隔离出来， 在网络外部开发和运行，并通过分布式处理环境以一种标准的和可靠的方式访问透信 网络信息以及使用网络内部的功能。 2 4 本章小结 本章主要描述了当前通信领域业务的提供方式的发展历程，包括智能网的技术思 想和智能网移动网的互联，分析传统封闭式智能网的缺陷，并结合下一代网络的发展 趋势，分析智能网的发展方向。 首先介绍了将交换功能与业务控制功能相分离的智能网是如何实现业务的提供与 控制，并且如何与不同的通信网络进行互联，重点介绍了移动智能网中的c a m e l 网 络的发展。 接着总结现有智能网的特点，分析其在体系结构、业务开发、系统控制等方面暴 露出的缺陷。 最后结合下一代网络的特点，提出下一代智能网的发展方向，重点介绍开放式a p i 的方式。 在下一章中，本文将结合w c d m a 网络分析其中业务的不同提供方式。 华中科技大学硕士学位论文 3w c d m a 网络中的业务提供 3 1w c d m a 网络的框架 3 1 1w c d m a 规范的演进 在2 0 世纪9 0 年代初，有些地区和标准化组织就对3 g 进行了研究，并陆续制定 了一些规范。第三代移动通信的最初设想是制定全球统一的移动标准但是由于各种 因素的限制，第三代移动通信系统的标准化工作已由地区性的标准化组织第三代 移动通信伙伴计划3 g p p 及3 g p p 2 取而代之，r r u 建议的绝大部分将直接引用这两大 标准化组织的规范。在第三代移动通信的3 种主流技术标准中w c d m a 和 t d s c d m a 相关标准主要由3 g p p 制定，c d m a 2 0 0 0 的相关标准主要由3 g p p 2 制定。 3 g p p 2 由a r i b 、c w t s 、t t a 、t t c 和t i a ( 美国) 等5 个成员组成。该组织将完 成与第二代移动通信系统标准i s 一9 5 及i s 一4 l 后向兼容的新一代移动通信体制标准 c & n a 2 0 0 0 ，其特点是采用多载波方式完成最高速率为2 m b p s 的高速数据业务。 3 g p p 由a r m ( 日本) 、c w t s ( 中国) 、e t s i ( 欧洲) 、t 1 ( 北美) 、r r a ( 韩国) 、t t c ( r 本) 等6 个成员组成。该组织将以欧洲e t s iu t r a 提案和日本a r i bw c d m a 提案为 蓝本，制定以g s m 网络为基础的下一代移动通信体制标准w c d m a 。该体制标准采 用直接序列扩频方式及异步小区工作模式( 无需g p s ) ，并具有频分双i ( f d d ) 及时分 双i ( t d d ) 两种方式。我国提出的空中接口标准t d s c d m a 通过c w t s 与3 g p p 的 w c d m at d d 方式进行融合。 目前，3 g p p 规范使用并行“版本”体制。3 g p pr 9 9 版本是将最早出现的各种3 g 规范汇编而成的，是目前最成熟、最稳定的版本。r 9 9 的特点是采用基于g s w g p r s 的核心网络引入新的w c d m a 和c d m a t d d 的无线接入网络( r a n ) “”。2 0 0 1 年9 月底在北京召开的3 g p p 会议上，通过了r 9 9 的最新版本( 2 0 0 1 年9 月版本) ，本次会议特 别强调不应对r 9 9 版本的实质内容再进行修改，否则将会严重影响产品的商用化进程。 华中科技大学硕士学位论文 其后续的版本称为r 4 、r 5 、r 6 。r 4 版本在2 0 0 1 年3 月基本完成，之后进行了 多次的完善修改。其中在无线网络技术规范中没有网络结构的改变，增加的只是一些 接口协议的增强功能和特性；而在核心网络方面改动较大，主要体现在电路域( c s 域) 的呼叫与承载的分离，迈出了全口化的第一步。 r 5 版本在2 0 0 2 年3 月基本完成。随着r 5 版本的完成，将为转向全i p 网络的运 营商提供一个可以开始建设的基础。r 5 版本在核心网方面的主要特性就是增加了多媒 体予系统( i m s ) 来实现i m s 业务。为了更好的与其他网络特别是口网络实现应用的融 合，在i m 子系统协议和接口上，3 g p p 大量通用的基于口的协议，如s i p 。现存实现 传统电信业务与补充业务的网络实体将仍然保留的同时，i m 实在现基于i p 的多媒体 应用的业务将可能覆盖现有业务。i m 子系统将采用t o o l k i t s 开发业务。i m 子系统服 务方面真正采用了v h e 的概念，r 5 中要求网络提供在o s a 和c a m e l 上对v h e 的 支持1 2 4 。 从3 g p p 规范的版本演进我们可以看出，移动通信网络也在向下一代网络( n g n ) 演进，其核心网正向着一个基于软交换的全i p 核心网演进。在u m t s 核心网中， ( g ) m s c 服务器就是软交换设备“ ，它是移动电路交换网向分组网演进的核心设备， 也是下一代电信网络的重要设备之一，它独立于底层承载协议，主要完成呼叫控制、 媒体网关接入控制、资源分配、协议处理、路由、认证、计费等主要功能，并可以向 用户提供现有电路交换机所能提供的业务以及通过智能s c p 提供多样化的第三方业 务。 3 1 2w c d m a 系统框架 w c d m a 通信系统采用了与第二代移动通信系统类似的结构，其网络部分包括接 入网( a c c e s sn e t w o r k ，a n ) 和核心网( c o r en e t w o r k ，c n ) 。其中无线接入网络用于处理 所有与无线有关的功能，而核心网处理w c d m a 系统内所有的话音呼叫和数据连接， 并实现与外部网络的交换和路由功能n 6 1 。接入网、核心网与用户终端设备( u s e r e q u i p m e n t ，u e ) 构成了整个w c d m a 系统。本文的研究基于3 g p pr 4 系列规范，如 图三所示为r 4 版的w c d m a 系统结构： 华中科技大学硕士学位论文 图三w c d m a 系统结构 w c d m a 的外部网络，可以分为两类：( 1 ) 电路交换网络，提供电路交换的连接， 象通话服务、i s d n 和p s t n 均属于电路交换网络；( 2 ) 分组交换网络( p s n e t w o r k s ) ， 提供数据包的连接服务，i n t e r a c t 属于分组数据交换网络。 用户终端设备通过u u 接口与网络设备进行数据交互，为用户提供电路域和分组 域内的各种业务功能，包括普通话音、数据通信、移动多媒体、i n t e r a c t 应用( 如e - m a i l 、 华中科技大学硕士学位论文 w w w 浏览、f t p ) 。用户终端设备包括m e ( m o b i l ee q u i p m e n t ) 提供应用和服务， u s i m ( u m t s s u b s c r i b e ri d e n t i t ym o d u l e ) 或者s i m ( s u b s c r i b e ri d e n t i t ym o d u l e ) 提供用户 身份识别。 接入网包括u t r a n ( u m t s t e r r e s t r i a lr a d i oa c c e s sn e t w o r k ) 和g e r a n 两种无线接 入方式，由此可以保证接入侧2 g 到3 g 的平滑过渡。采用u t r a n 方式的无线网络系 统( r a d i on e t w o r ks y s t e m ，a n s ) 包括一个r n c ( r a d i on e t w o r kc o n t r o l l e r ) 和一个或多个 n o d eb 。