（通信与信息系统专业论文）基于gsmr移动智能网的智能外设的研究.pdf

中文摘要 摘要：随着铁路运输的迅速发展，需要一种综合、完备、可靠的通信系统来 满足铁路通信的要求。基于g s m 建立的适合铁路通信的g s m - r 网络就是铁路通 信网络发展的新方向。作为一个专门为铁路服务的通信网，需要实现很多特殊的 业务，移动智能网以其业务与交换分离的特性，通过信令网与大型数据库的支持， 完全有能力快速、灵活、方便地实现这些业务 第一章对g s m r 系统作了简要介绍，并引入移动智能网的概念。 第二章从g s m - r 移动智能网入手，介绍了基于c a m e l 的g s m r 移动智能 网在铁路完成的业务，并对c a m e l 相关的概念等进行了阐述。之后，提出了 g s m r 移动智能网在铁路中的特殊应用。 第三章是本文的主体部分。它在第二章关于铁路特殊应用的介绍的基础上， 设计了智能外设的总体结构，包括智能外设的组网方式、逻辑结构、状态转换、 系统结构、层次结构以及信令过程。 第四章利用g s m r 移动智能网实现了精确位置寻址业务，本文提出了精确位 置寻址的具体实现方案，并且分析了引入精确位置寻址业务后会对g s m - r 系统造 成哪些可能的影响。 第五章利甩g s m r 移动智能网作为工具，针对中国铁路的特殊性，实现了基 于位置的呼叫限制业务，并且对这项业务还存在的问题做了进一步的分析，介绍 了可行的解决方案，并且分析了该方案的可行性。 第六章对全文进行总结，提出了以后应继续研究的重点内容。 图2 2 幅，表3 个，参考文献2 1 篇。 关键词：g s m r ；移动智能网；智能外设；精确位置寻址；基于位置的呼叫限制。 分类号：t n 9 1 5 5 ；1 n 9 1 5 8 5 2 a b s t r a c t a b s t r a c t ：w i t ht h e r a p i dd e v e l o p m e n t o f r a i l w a yt r a i 矗c ，姐i n t e g r a t e d ， s e l f c o n t a l n e da l l dr e l i a b l ec o m m t m i c a t i o ns y s t e mi sn e e d e dt om e e tt h er e q u i r e m e n t so f r a i l w a yc o m m u n i c a t i o n g s m - rn e t w o r k , w h i c hi sa d a p t e x it or a i l w a yc o m m u n i c a t i o n b a s e do ng s m ，h a sb e e nt h ed e v e l o p m e n td i r e c t i o no f r a i l w a yc o m m u n i c a t i o nn e t w o r k a sap r i v a t en e t w o r ks p e c i a l l yu s e di nr a i l w a y , g s m - rs h o u l dp r o v i d em a n ys p e c i a l s e r v i c e sf o rr a i l w a y m o b i l ei n t e l l i g e n tn e t w o r ki sw i d e l yu s e dw i t hi t sa d v a n t a g eo f c r e a t i n gs e r v i c e sm o r eq u i c k l y , m o r ef l e x i b l ya n dm o r ec o n v e n i e n t l y c h a p t e ro n ed e s c r i b e sg s m - rs y s t e mb r i e f l y , a n di n t r o d u c e st h ec o n c e p t i o no f m o b i l ei n t e l l i g e n tn e t w o r k c h a p t e rt w oi n t r o d u c e st h es p e c i a ls e r v i c e st h a to s m - r m o b i l ei n t e l l i g e n tn e t w o r kp r o v i d e sf o rr a i l w a y , a n de x p a t i a t e ss o m ec o n c e p t i o n sa b o u t c a m e l c h a p t e rt h r e ed e s i g n st h e s t r u c t u r eo fi n t e l l i g e n t p e r i p h e r a l ，i n c l u d i n g , p h y s i c a ls c e n a r i o s ，l o g i c a ls t r u c t u r e ，s t a t e 臼a n s i t i o n , s y s t e ms t r u c t u r eh b e r a r c h ya n d s i g n a l i n gf l o w c h a p t e rf o u rp r e s e n t st h es c h e m eo fe l d ai nd e t a i l ，a n a l y z e st h ee f f e c t o fe l d ao no s m - r c h a p t e rf i v ei n t r o d u c e st h ec a l lb a r r i n gb a s e do n1 0 c a t i o n s ， a n a l y z e st h ee x i s t i n gp r o b l e mf l | r t h e r , c h a p t e rs i xd r a w sac o n c l u s i o na n dp o i n t so u tt h e f i e l d sf o rf u r t h e rs t u d y k e y w o r d s ：o s m - r ；m o b i l ei n t e l l i g e n tn e t w o r k ；i n t e l l i g e n tp e r i p h e r a l ；e l d a ；c a l l b a n m gb a s e do nl o c a t i o n s c i a s s n o ；t n 9 1 5 5 ：t n 9 1 5 8 5 2 致谢 本论文的工作是在我的导师朱刚教授的悉心指导下完成的，朱刚教授严谨的 治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢三年来朱刚 老师对我的关心和指导。 钟章队教授悉心指导我完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给予 了我很大的关心和帮助，在此向钟章队老师表示衷心的谢意。 李旭、张小漳副教授对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见，在 此表示衷心的感谢。 在实验室工作及撰写论文期间，金晓军、吴吴、杨焱、蒋文怡、丁建文老师 及实验室的同学们对我论文中的g s m r 移动智能网应用于铁路的研究工作给予了 热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。 另外也感谢我的家人，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业 l 引言 1 1铁路综合数字移动通信网 1 1 1g s m - r 系统简介 g s m - r ，( 3 1 0 b a ls y s t e m f o r m o b i l e - r a i l ( 铁路综合数字移动通信网) ，是由u i c ( 国际铁路联盟) 在1 9 9 3 年提出的以g s mp h a s e 2 + 为基础的下一代无线通信技术。 g s m r 是在g s m 蜂窝系统基础上增加了调度通信功能( 语音组呼、语音广播、 增强多优先级与强拆) 、铁路特有的调度业务( 功能寻址、接入矩阵和基于位置的 寻址) 和适合高速环境下使用的要素，并以此为信息化平台，使用户可以在此平 台上开发各种铁路应用。因此，g s m - r 的业务模型可以概括为：g s m - r 业务- = g s m 业务+ 语音调度业务+ 铁路基本业务+ 铁路应用【1 】，如图1 - 1 所示。 图1 - 1g s m - r 系统业务模型示意图 f i g u r e l - 1s e r v i c em o d u l eo f g s m - rs y s t e m 1 1 2g s m - r 系统在国内外的发展 随着欧洲铁路网络的迅速发展，欧盟各国都亟待解决在列车高速运行时语音 数据的可靠传输以及跨国运行时自动列车防护( 筒f p ) 的互操作性( 兼容) 问题。 国际铁路联盟为满足欧洲2 1 世纪铁路网络一体化进程，向欧委会推荐了欧洲铁路 综合调度移动通信系统q s m r ( g s mf o rr a i l w a y ) 。 1 9 9 3 年国际铁路联盟u i c 成立了e r i e n e ( 欧洲铁路综合数字移动通信网络) 工作组，开始了新一代铁路综合无线通信系统g s m - r 的标准制定工作。1 9 9 7 年， 欧洲2 4 个国家的3 2 个铁路组织签署协议，承诺共同为g s m - r 作为新一代的铁路 无线通信系统标准努力。1 9 9 7 年以后，生产厂商加大了投资力度，u r i c 成立负责 试验开发的m o r a n e 项目组，分别在德国、法国以及意大利进行现场试验，并配 合e r 陀n e 工作组完善g s m r 的标准。 1 9 9 9 年，第一个g s m r 网络在瑞典铁路建成，随后，德国，瑞士、荷兰、英 国、意大利、西班牙、印度也相继开始建设自己的g s m _ r 系统。另外，匈牙利、 芬兰、挪威、丹麦、比利时、波兰、捷克共和国、奥地利、北美、澳大利亚也开 始对g s m r 进行招标或商业咨询【1 1 。 目前，g s m 求设备厂商已经开始在g s m r 系统中增加新的功能一业务， 从而提供列车诊断、地面设备监测、移动互联网接入、信息广播、车辆跟踪、移 动售票、旅客信息服务等各种新兴业务。2 0 0 2 年，西门子在荷兰完成了具有g p r s 功能的g s m r 网络。g s m - r 技术已经逐步成熟，正在被更多的国家采用。 我国铁路无线通信最早使用的是模拟的无线列车调度电话系统，仅能提供单 工通信方式。到9 0 年代初期，开始推进集群移动通信系统在铁路的应用，安装了 多套8 0 0 m h z 单基站模拟集群移动通信系统进行试用，但是研究始终停留在模拟 移动通信制式上。随着铁路运输能力的迅速提高和业务的扩展，模拟通信已经无 法满足需求，甚至制约了铁路应用未来的发展，特别是在铁路发展信息化的要求 下，我国铁路移动通信迫切需要新的先进技术【l j 。 为了适应信息社会和高速发展的国民经济的需求，铁道部做出引入欧洲铁路 先进的g s m - r 铁路无线通信系统的决定。铁道部在2 0 0 2 年中期确定了首期 g s m r 试验网络建设目标，一共有两条线路即青藏线和大秦线。 青藏线g s m r 试验网覆盖长达1 8 0 多公里的铁路线，试验包括两个阶段：第 一阶段测试内容包括g s m 。r 的业务、功能、接口、网络性能，编号方案，网络规 划与无线覆盖，管理与维护等内容；第二阶段测试内容为铁路特定应用的测试， 主要包括无线列调功能测试、列车尾都风压检测和控制指令传输、调度指令传输、 区间移动通信、电子路签或无线机车信号信息传输。 大秦线是中国铁路实现跨越式发展的标志性工程，现代化重载运煤专线的示 范性工程，改造后的大秦线将实现铁路机车、通信的现代化，先进的o s m r 通信 2 网络将为全长6 0 0 余公里的晋煤东运的主干线提供综合通信服务保障。 2 0 0 4 年3 月，铁道部与北电网络签署了青藏铁路g s m r 网络的试用协议。北 电网络提供先进的无线网络设备，其中包括i n ( i n t e l l i g e n tn e t w o r k ，智能网) 、 m s c ( m o b i l es w i t c h i n gc e n t r e ，移动交换中心) 、b s c ( b a s es t a t i o nc o n t r o l l e r ， 基站控制器) 和b t s ( b a s e t r a n s c e i v e r s t a t i o n ，基站收发信台) ，并将g p r s ( g e n e r a l p a c k e tr a d i os e r v i c e ，通用分组无线业务) 引入g s m r 的网络中。该项目已于2 0 0 4 年1 1 月中旬完成g s m - r 系统的建设和测试工作，2 0 0 5 年4 月完成g p r s 系统的 建设与测试。2 0 0 6 年3 月，铁道部开展了中国铁路g s m r 数字移动通信网互联互 遇测试1 2 1 1 3 移动智能网与g s m - r 系统 移动智能网是在移动通信网络中引入智能网功能实体，以完成对移动呼叫的 智能控制的一种网络，它是现有移动网与智能网的结合。将m s c 改造为m s c s s p ( 通过升级) ，使低层的移动网络与高层的智能网相连，从而将移动交换与业务控 制分开实现，便形成了移动智能网。 另一方面，g s m - r 铁路通信系统是为了适应铁路高速、高效、现代化的发展 趋势而产生，作为一个专门应用于铁路系统的通信网，基本的话音、数据业务是 不能满足需求的。由于应用的特殊性，g s m - r 需要支持很多特殊的业务，比如功 能寻址、基于位置的寻址、接入矩阵等等。 移动智能网应用于g s m r 系统，可以根据铁路的特殊需求，方便快捷地生成 和修改各种业务，不仅缩短了业务生成周期，降低了成本，同时安全性和可靠性 也能得到有效的保证。另外，移动智能网技术标准的发展经历了多个阶段。从初 期的i n a p 协议，到现在的c a m e l 和w i n 协议，都已经在公网中得到了很好地 应用，并且根据人们业务的需求以及移动网络的发展不断地进行了完善，移动智 能网已经形成了标准的体系，并且已经在g s m 和c d m a 网络中得到成功的应用。 并且随着各类网络融合的趋势和n g n 技术的发展，移动智能网正不断完善其体系 结构和业务提供方式。同时g s m r 也随着铁路特殊业务的需求以及移动网络的发 展，不断地发展和完善网络，从最初的g s m - r 到现在的g p i l s ，甚至正在研究中 的w c d m a - r ，其发展轨迹和公网移动网络的发展方向一致，所以可以很好地借 鉴移动智能网在公网中的应用【3 】。 1 2 课题的研究意义 3 为了适应铁路高速、高效、现代化的发展趋势，g s m - r 作为一个专门应用于 铁路系统的通信网得到了极大的应用。但是由于铁路应用的特殊性，g s m - r 不仅 仅需要提供基本的话音、数据业务，还必须支持诸如功能寻址、基于位置的寻址、 接入矩阵等很多特殊的业务。 移动智能网业务交换与控制分离的特性使得用户能在已有的交换平台上，利 用智能网独立的业务功能构建模块，灵活地生成和修改业务，缩短业务生成周期， 降低物理硬件设备变更的代价 未来的铁路g s m - r 网络覆盖范围广，对安全性和可靠性要求很高，如果每次 增加新业务或对原有业务进行修改都要进行物理设备的变更，势必会给正常运营 的安全和效率带来很大影响，同时会大量增加设备成本。因此，在g s m - r 系统中 通过移动智能网来提供业务，可以以最小的代价获得较大的收益。 智能外设作为智能网中的一个功能实体，向用户提供资源服务，完善资源管 理模式。随着智能业务的升级，用户对可提供的资源的需求越来越多，业务逻辑 日趋复杂，智能外设不仅仅提供简单的提示音和d t m f 收集按键功能，还要提供 诸如语音识别、媒体转换等资源。 1 3论文的主要工作与贡献 本论文主要研究了基于g s m - r 移动智能网实现铁路特殊业务的关键技术，即 智能外设( 口) 的设计，以实现播放录音通知等功能。具体工作包括： 深入分析了g s m - r 移动智能网实现铁路特殊业务的原理及相关规范 研究智能外设的组网方式、信令流程及逻辑结构等 研究精确位置寻址的业务实现和设计 研究基于位置的呼叫限制的业务实现和设计 通过以上问题的讨论分析，本论文主要在以下几个方面对该课题的发展做出 了贡献： 详细得出智能外设的设计结构，包括信令分析、状态分析、组网方式、逻 辑结构和系统结构等 基于g s m r 实现了精确位置寻址业务 基于g s m - r 实现了基于位置的呼叫限制业务 为基于智能网实现铁路特殊业务提供了参考依据 4 2g s m r 移动智能网 2 1g s m - r 移动智能网简介 2 1 1g s m = r 移动智能网功能结构 g s m - r 移动智能网的标准主要参照g s m 的c a 】扎3 标准。c a 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 en e t w o r ke n h a n c e dl o g i c ) ，即移动网络增强定 制业务逻辑，是g s m 移动智能网的标准，用来解决g s m 移动通信网和智能网互 联的问题。目前已有c j 心诬l 1 c 舢“e l 4 四个阶段的标准。g s m - r 之所以采用 c a m e l 3 ，是充分考虑了g s m - r 在铁路特殊业务的应用对智能网的要求：o s m - r 网络中的功能号注册、注销、查询等业务要求业务控制点( s c p ) 能够发起和接受 非结构化补充业务数据( u s s d ) 操作，基于位置的寻址、基于位置的呼叫限制等 业务要求能够获得用户的位置和状态信息，调度命令的传送要求引入g p r s 网络， 同时g s m - r 网络在业务需要时还应支持短消息业务、补充业务通知和移动性管理， 以上这些功能都是在移动智能网的c a m e l 3 阶段才引入的【4 】。 g s m r 移动智能网是由智能网功能实体和连接这些功能实体的网路组成，如 图2 1 所示。在g s m - r 移动智能网c a m e l 网络体系结构中，功能实体包括g s m 网络原有网络实体，如h l r 、v l r 、m s c 、g m s c 等。这些网络实体的功能有所 增强，如h l r 除了存储全部归属用户的信息外，为支持c a m e l 业务增加了o c s i ( 移动发端的c a m e l 签约信息) ，t - c s i ( 移动终端的c a m e l 签约信息) 以及 s s c s i ( 补充业务c a m e l 签约信息) 等等。同时，还新增加智能网功能实体， 如g s m s c f 、g s m s s f 、g s m s r f 、g p r s s s f 等。各功能实体问，采用通信协议c a p ( c a m e l 应用部分) 和m a p ( 移动应用部分) 。c a p 应用在g s m s s f 与g s m s c f ， g s m s c f 与g s m s r f 之间，m a p 应用在h l r 与g s m s c f ，h l r 与v l r ，h l r 与 g m s c 之间。图中主要功能实体的作用如下： i t l r ：归属位置寄存器。存放着全部归属用户的信息，如用户有关的号码( n v i s i 和m s i s d n ) 及用户类别，还存储着每个归属用户有关的动态数据信息( 用户所 在的m s c v l r 地址) 和分配给用户的补充业务，为了支持c a m e l 业务，还增加 了o - c s i 、t - c s i 及s s c s i 等等。 m s c v l r ：移动交换中, 6 , g - 访位置寄存器。主要的功能是完成呼叫的交换， 并控制移动台的位置更新和越区切换过程。其中m s c 主要负责呼叫建立，呼叫控 制和计费等功能，而v l r 主要负责存储和更新用户业务，这些移动用户是那些漫 游到该v l r 所管辖区中的移动用户。为了支持c a m e l 业务，v l r 还需要能够存 储c a m e l 签约信息，当用户漫游到某个v l r 区域时，此v l r 将o c s i 、t - c s i 、 s s c s i 等数据作为部分的用户数据存储在数据库里。 g m s c ；网关移动交换中心具有从h l r 中查询移动用户当前位置信息的功 能。并能根据该信息重选到该移动用户呼叫的路由。为了能支持c a m e l 业务， 当处理需要c a m e l 支持的业务时，g m s c 从h l r 接收到o t - c s i 信息，并向 g s m s s f 请求指示。在处理过程中，3 m s c 监视请求的呼叫状态并通知g s m s s f 其 状态。 p m s c f ：g s m 业务控制功能。是实现业务的核心，是一个动态的数据库和事 务处理单元，负责c a m e l 业务逻辑，以实现特定的业务、控制呼叫的接续和计 费等，它是移动智能网的核心单元。 g s m s s f ：g s m 业务交换功能。作为m s c ，v l r 与g s m s c f 之间的接口，负责 将m s c 报告的呼叫状态进行转化，然后发给g s m s c f ，或者接收g s m s c f 的指示， 进行格式转换，再发给m s c 。 g p r s s s f ：g p r s 业务交换功能。同样具有业务交换功能，作为s g s n ( g p r s 服务支持节点) 与g s m s c f 之间的接口，提供g p r s 智能业务触发，并与g s m s c f 进行通信，对g s m s c f 的请求作出响应，允许g s m s c f 中的业务逻辑影响呼叫处理。 g s m s r f ：g s m 特殊资源功能。在g s m s c f 的控制下提供业务逻辑程序所指定 的各种特定资源，包括d t m f 接收器、信号音发生器、录音通知等【5 1 。 图2 1 3 s m - r 移动智能网c a m e l 网络功能结构 f i g u r e 2 1g s m - rm o b i l ei n t e l l i g e n tn e t w o r kf u n c t i o ns 打u c n l f e 6 2 1 2c a m e l 基本概念 c a m e l 协议是e t s i 在1 9 9 7 年制定的，用于解决g s m 移动网与智能网的互 联问题。考虑c a m e l 系统的发展性，其复杂程度也不相同，c a m e l 标准也是分 阶段研究制订的。目前，已发布了c a m e l l 、c a m e l 2 和c m 肛l 3 标准，c a m e l 4 标准也在研究制定和完善中，而后期的标准兼容前期的标准。c a m e l 各阶段的规 范是以i t u t 的n 接口协议为基础，增加g s m 移动用户特有的参数。 c a m e l 的规范主要分成3 个协议来描述，对应协议s t a g e l 一s t a g e 3 。以 c 州e l 3 的规范为例，3 0 p p2 2 0 7 8 ( s 1 a g e l ) 定义了有关的业务描述、对系统 的要求、与其他业务的交互等。3 g p p2 3 0 7 8 ( s t a g e 2 ) 规定了c a m e l 业务的 技术实现方式，包括基本呼叫状态模型、检测点、触发机制、s d l 图等。3 g p p 2 9 0 7 8 ( s t a g e 3 ) 规定了巴m e l 的应用协议( c a p ) 的定义，包括各功能实体之间的 操作、信息单元、抽象语句、差错过程、详细的操作程序、与t c a p 的配合等网啊。 ( 1 ) c s i ( c a m e ls u b s c r i p t i o ni n f o r m a t i o n ，c a m e l 签约信息) ： g s m r 用户若要使用c a m e l 业务，就必须成为c a m e l 业务用户，这就需 要在原来用户信息的基础上增加关于c a m e l 业务的信息，即c a m e l 签约信息 根据用户申请的c a m e l 业务的不同，所拥有的c s i 数据也是不同的。这些数据 根据其性质的不同，分别存储在h l r 和或v l r 中。 c a m e l 2 签约信息主要包括发端c s i ( o c s i ) 、终端c s i ( t - c s i ) 、补充业务 通知c s i ( s s c s i ) 、翻译信息标记c s i ( 1 1 f c s i ) 、u s s dc s i ( u - c s i ) 和u 8 s d 通用c s i ( u g s s i ) 。c a m e l3 又新增了v m s c 终端c m e l 签约信息( v r - s s i ) 、 短消息服务c a m e l 签约信息( s m s s s i ) 、g p r sc a m e l 签约信息( g p r s - s s i ) 、 移动性管理c a m e l 签约信息( m s s i ) 、拨入业务c a m e l 签约信息( d - s s i ) 和 网络业务c a m e l 签约信息( n - s ；s i ) 州。 ( 2 ) c a m e l 检钡4 点； 检测点( d p ：d c t a c t i o n p o i n t ) 就是呼叫过程中检测这些呼叫事件的点。 d p 可以被配置以通知g s m s c f 所遇到的d p ，并允许g s m s c f 影响后续的呼 叫处理。若没有配置d p ，则呼叫处理继续进行，不牵涉g s m s c f 。 在c a m e l 业务处理过程中，可识别三类不同的检测点： 触发检测点一请求( t d p - r ：t r g g c r d e t e c t i o np o i n t - r e q u e s t ) 此类检 测点是静态配置的。遇到这类检测点时，启动一个c a m e l 控制关系，且对 于同一个c s i 不存在相同的控制关系，呼叫处理挂起。 事件检测点一请求( e d p r e v e n t d e t e c t i o n p o i n t - r e q u e s t ) 。此类检测 点是在一个c a m e l 控制关系内动态配置的。遇到这类检测点时，呼叫处理 7 挂起，g s m s s f 等待来自g s m s c f 的指令 事件检测点一通知( e d p - n ：e v e n td e t e c t i o np o i n t n o t i f i c a t i o n ) 。此类 检测点是在一个c a m e l 控制关系内动态配置的。遇到这类检测点时，继续 呼叫处理( 不挂起) 嘲 ( 3 ) c a m e l 协议： c a m e l 体系结构中用到c a p 协议和m a p 协议。 c a p 协议： c a p 全称为c a m e l 应用部分( c a m e l a p p l i c a t i o np a r t ) ，主要应用在g s m s s f 和g s m s c f ，g s m s c f 和g s m s r f 以及g p r s s s f 和g s m s c f 之间。c a p 主要基于e t s i 的i n a p 协议。c s i ( 能力集1 ) 一共有2 9 条i n a p 操作，c a m e l 仅仅用了其中 的几条，操作的名称相同，但是其中的参数有所不同。在第一阶段的c a m e l 中， 没有g s m s r f 功能实体，仅仅有功能实体g s m s s f 和g s m s c f ，所有的c a p 协议只 有7 条操作。在第二阶段的c a m e l 中，增加了g s m s r f 功能实体，c a p 的信息 流也增加为2 2 条【3 】。 c a m e l i 中的7 条操作为：a c t i v i t yt e s t ，c o n n e c t ，c o n t i n u e ，e v e n tr e p o r t b c s m ，i n i t i a ld p ，r e l e a s ec a l l 与r e q u e s tr e p o r tb c s me v e n t 。 c a m e l 2 中新增的1 5 条操作为：a p p l yc h a r g i n g ，a p p l yc h a r g i n gr e p o r t ， c o n n e c tt or e s o u r c e ，c a l li n f o r m a t i o nr e p o r t , c a l li n f o r m a t i o nr e q u e s t ，f u r n i s h c h a r g i n gi n f o r m a t i o n ，s e n dc h a r g i n gi n f o r m a t i o n ，p l a ya n n o u n c e m e n t ，p r o m p ta n d c o l l e c tu s e ri n f o r m a t i o n ，s p e c i a l i z e dr e s o u r c er e p o r t ，r e s e tt i m e r ，d i s c o n n e c t f o r w a r dc o n n e c t i o n ，a s s i s tr e q u e s ti n s t r u c t i o n sic a n c e l ，e s t a b l i s ht e m p o r a r y c o n n e c t i o n 。 c a m e l 3 中主要新增了g p r s 和s m s 的一些操作，共2 8 条：c a l l g a p ，c o n t i n u e w i t ha r g u m e n t ，a c t i v i t yt e s tg p r sa c k ，a p p l yc h a r g i n gr e p o r tg p r s , e n t i t y r e l e a s e d g p r s ，e v e n t r e p o r t g p r s ，i n i t i a l d p g p r s ，a c t i v i t y t e s t g p r s ，a p p l y c h a r g i n gg p r s ，a p p l yc h a r g i n gr e p o r tg p r sa c k , c a n c e lo p r s ，c o n n e c tg p r s , c o n t i n u eg p r s e n t i t yr e l e a s e dg p r sa c k ，e v e n tr e p o r tg p r sa c k , f u r n i s h c h a r g i n gi n f o r m a t i o ng p r s ，r e l e a s eg p r s ，r e q u e s tr e p o r tg p r se v e n t ，r e s e tt n n c r g p r s ，s e n dc h a r g i n gi n f o r m a t i o ng p r s ，e v e n tr e p o r ts m s ，i n i t i a ld ps m s ，c o n n e c t s m s ，c o n t i n u es m s ，f u r n i s hc h a r g i n gi n f o r m a t i o ns m s ，r e l e a s es m s ，r e q u e s t r e p o r ts m se v e n t ，r e s e tt u n e rs m s f f 。 m a p 协议： 当前普通的g s m 网所用的m a p 协议为m a pp h a s e2 协议为了实现移动网 与智能网的互连，提供c a m e l 业务，就需要对现有的m a p 协议进行升级，升级 为m a pp h a s e2 + 协议。m a pp h a s e2 + 协议是为了实现c a m e l 业务而对原有的 m a p p h a s e 2 协议作了一些修改，增加了h l r 与g s m s c f 、g s m s c f 与m s c 、h l r 与s g s n 之间的接口程序，并在原有的程序中增加了涉及到c a m e l 签约信息的 参数等内容川。 m a p 处于7 号信令模型中的应用层，是关于一个具体应用的，它作为t c a p 的一个用户而存在。m a p 主要功能是在g s m 网络里实现网内和网间互连。g s m 的m a p 规范制定了网络子系统实体，比如：移动业务交换中心( m s c ) 、位置寄 存器( m 且、v l r ) 、鉴权中心( a u c ) 、设备识别寄存器( e i r ) 等之间的信令过 程，包括：消息流程、操作定义、数据类型、错误类型及具体的编码。这些信令 流程的交互主要涉及以下几个方面：移动性业务、操作和维护业务、呼叫处理业 务、朴充业务相关的业务、短消息业务、g p r s 的p d p 上下文激活等嘲。 2 2 智能外设 智能外设( i n t e l l i g e n tp e r i p h e r a l ，i p ) 是协助完成智能业务的特殊资源。通常 具有各种语音功能，如语音合成，播放录音通知，接收双音多频拨号，进行语音 识别等等。m 可以是一个独立的物理设备，也可以作为g s m s s f 的一部分，它接 受g s m s c f 的控制，执行g s m s c f 业务逻辑所指定的操作。智能外设作为智能网实 体中的一个功能实体，向网络用户提供资源服务，完善资源管理模式。 为实现灵活的用户交互，智能网规范在分布功能平面上定义了s r f ( s p e c i a l i z e dr e s o u r c ef u n c t i o n ，专用资源功能) 。s r f 在智能网中负责用户专用资 源管理，向终端用户提供各种专用资源服务，如向用户发送提示音，接收用户拨 号等等，并为业务控制功能提供服务【9 j 。 在智能网发展初期，由于智能业务对专用资源功能的需求比较简单，s r f 的 功能往往集成在g s m s s f 当中，即在交换机当中，由交换机向网络提供提示音和收 集用户信息的能力。但是随着这些新业务的升级，对可提供的资源的需求越来越 多。集成在g s m s s f 中的s r f 提供专用资源服务的负担日益加重，严重影响交换 机进行业务交换和业务接续的功能，于是我们将s r f 从g s m s s f 中独立出来作为 一个独立的功能实体，向智能网中的g s m s c f 和g s m s s f 提供资源服务以及资源的 管理服务，就可以大大减轻g s m s s f 的负担，使得g s m s s f 专门执行业务交换和业 务接入任务【。 除此之外，我们在分析了目前电信业务提供方式的基础上，认识到随着目前 智能网业务的发展，一些新业务的业务逻辑日趋复杂，需要提供的资源向多样化 方向发展，而且要求有频繁且控制相对复杂的并与用户交互的支持s r f 不再像 过去那样仅仅提供简单的提示音和d t m f 收集按键功能。针对这种情况本文在设 计p 系统时从两个方面增强其功能： ( 1 ) s r f 要有执行部分业务逻辑的能力，这样就可以在一定程度上独立于 g s m s c f 的控制和用户进行复杂交互动作； ( 2 ) 提供更多的专用资源，诸如语音、数据、图像的接收发送设备，语音识 别和媒体转换设备等。 i p 是从g s m s s f 中独立出来的可以替代以往集成在g s m s s f 中的s r f ，在智能 网中起到资源管理和服务中心的作用，成为智能网中重要的组成部分。它可以应 智能网业务发展的需要，在资源上进行灵活的扩充。它在智能网中提供特殊资源 服务功能。具体地说智能外设有资源功能、控制功能和通信功能【n 】。 2 3 铁路特殊应用 2 3 1 铁路特殊应用对g s m - r 移动智能网功能需求 g s m - r 智能网以i t u t 智能网为基础，在g s m - r 网络中增加了基于c a m e l 3 协议的业务功能。针对铁路特殊业务需求，g s m - r 智能网使得g s m - r 网络能够 灵活、方便地实现部分铁路特定的业务，并在将来引入新业务的时候，减少对 g s m - r 网络的改造。 g s m - r 智能网应能具有下列基本功能： 支持电路交换呼叫控制 支持u s s d 支持与g p r s 网络互联 支持业务控制和管理功能 支持业务创建功能 g s m - r 智能网应具有一定的开放性，在业务需要时支持下列功能： 支持短消息业务 支持补充业务通知 支持移动性管理 支持控制和检查用户数据【l l 】 智能网的基本思想是依靠n o 7 信令网( 即：信令与话路完全分开) 和大型集 中数据库的支持，将网络的交换功能和控制功能相分离；简化交换机的软件，使 之只完成基本的接续功能；引入业务控制点( s c p ) ，具体怎样根据智能业务的业 务逻辑完成呼叫的接续步骤，由s c p 来决定；交换机采用开放式结构和标准接口 1 0 与业务控制点相连。这样，需要增加或修改新业务的时候，不必改动各交换中心 的交换机，只要在业务控制点s c p 中增加或修改新业务逻辑，并在大型集中数据 库中增加新的业务数据和用户数据即可 9 】。 2 3 2 铁路特殊应用对g s m r 移动智能网业务需求 目前g s m - r 移动智能网除了支持g s m 的各种基本业务和补充业务外，主要 支持一些铁路特殊业务，如功能寻址、基于位置的寻址、接入矩阵等。这些业务 在传统的交换机中是可以实现的，但是存在很多局限性，而采用智能网的方式实 现，不仅可以提供更加高效和完备的解决方案，而且便于修改和管理，更加符合 铁路运输的要求0 0 。 ( 1 ) 功能寻址：这是g s m r 的特征，它允许通过功能号来呼叫用户，而不是 通常的按照用户使用的终端设备来进行寻址。在传统的交换机下实现功能寻址是 采用呼叫前转的方式，将用户的m s i s d n 号和功能号分别对应一个国际移动用户 身份识别号( i m s i ：i n t o n a t i o n a lm o b i l es t a t i o ni d e n t i t y ) ，这时功能号就相当于另一 个用户的m s i s d n 号，当功能号注册时就激活了两个m f s i 对应的呼叫前转，这样 就可以通过功能号呼叫到注册用户了。这种方式虽然可以实现功能寻址，但是存 在功能号码管理不方便、路由复杂、注册和注销过程复杂等缺陷。采用智能网方 式实现功能寻址，可以直接将功能号码包含在c s i 中，由s c p 调用相应的业务逻 辑，在功能号数据库中直接建立与m s i s d n 号的对应关系，然后再进行路由选择。 这种方式避免了呼叫前转时进行复杂的路由选择，并且方便功能号的管理 i u 。 ( 2 ) 基于位置的寻址：是指将移动用户发起的用于预定功能的呼叫路由到一 个与该用户当前所处位置相关的目的地址。当列车行驶过程中，可以使用短号码 呼叫调度员和车站值班员。发起呼叫的位置信息会作为一个触发条件s c p 会根 据此位置信息在数据库中查找负责此区域的调度员和车站值班员，然后将其 m s i s d n 返回m s c ，进行正常路由。现有的g s m - r 智能网中已经实现基于c e n d 的位置寻址，而基于外部精确定位信息( 如g p s 定位信息、公里标等) 的寻址则 是本文研究的重点之一。 ( 3 ) 接入矩阵：本质是呼叫限制，它是基于主被叫的功能号进行的呼叫限制。 它定义了哪些签约用户可以与网络中的其他签约用户联系，这种关系采用矩阵表 的方式来表示。在铁路运营中，接入矩阵体现了不同角色之间复杂的管理和协作 关系。 ( 4 ) 基于位置的呼叫限制：不同的调度管理人员只能与其管辖范围内的机车 进行通信，当机车运行出其管辖范围，呼叫将被限制。 ( 5 ) 基于m s i s d n 的呼叫限制：该功能是对接入矩阵的一个有效的补充，用 于限制未被授权的呼叫。这种功能可以避免干扰工作人员，从而加强安全性。该 业务可以大量灵活使用并配置，根据不同职能将用户列在黑白名单中，基于时段 的和业务等级，对呼叫进行过滤和限制。 除此之外，g s m - r 移动智能网在以后的不断发展中还要陆续提供基于车次功 能号的动态组呼、短消息的功能寻址和自动获取调度中心m 地址等业务【i ” 2 4 本章小结 本章简要介绍了g s m - r 移动智能网的框架，分别介绍了g s m r 移动智能网 的功能结构和c a m e l 的基本概念，以及智能外设的内容。并