（通信与信息系统专业论文）ngn网络测试系统移动智能网cap模块的研究与实现.pdf

重庆邮电大学硕士论文摘要 摘要 随着通信技术的飞速发展，人们对通信的需求也逐渐地由对语音业务的简单需 求发展到对数据、图像、语音业务的综合需求。从另外一个角度看，分组网络的 发展更能适应综合业务的需求，电路交换网络终将被分组网络替代。同时，对分 组网络的业务需求将更为复杂和人性化，使得n g n 网络得到了快速的发展。 在n g n 网络飞速发展的同时，电信运营商也面对激烈的市场竞争，必须对现 有通信网络进行优化，以提高网络服务质量从而获得更多的客户资源。n g n 网络 测试系统能实时准确的分析通信网络节点的数据，该系统能为及时发现网络故障、 优化配置网络资源、提高通信服务质量提供依据，为电信运营商成功部署n g n 网 络提供重要保障。 文章首先介绍了n g n 网络以及移动智能网体系结构，对c a p 协议及其操作 进行了详细说明。其次提出了n g n 网络测试系统的整体框架和设计方案，阐述了 为实现c a p 协议解码和合成功能而提出的b e r 解码模块和c p d u 基类。文章基于 a s n 1 的c a p 协议编码规范，采用面向对象设计方法，实现了c a p 协议解码模块、 c d r 合成模块的功能。文章对测试系统涉及的数据结构，内存管理、多协议关联、 动态链接库等关键技术进行了分析。最后对软件的实际运行效果进行了演示，本 方案经过测试，效果良好，符合实用要求。 关键词：下一代网络，c a p ，a s n 1 ，解码模块，呼叫数据记录 重庆邮电大学硕士论文 a b s t r a c t a b s t r a c t a l o n g w i t ht h e r a p i dd e v e l o p m e n t o f c o m m u n i c a t i o n t e c h n o l o g y ，t h e c o m m u n i c a t i o nn e e d so f p e o p l ea l s og r a d u a l l yf r o mt h es i m p l ev o i c et ot h ed e m a n df o r t h ed a t a , i m a g e sa n dv o i c es e r v i c e si n t e g r a t e dd e m a n dp a c k e tn e t w o r k f r o ma n o t h e r p o i n to fv i e w ，p a c k e tn e t w o r k s i sm o r er e s p o n s i v et ot h e d e v e l o p m e n tn e e d so f i n t e g r a t e ds e r v i c e s ，c i r c u i t s w i t c h e dn e t w o r kw i l le v e n t u a l l yr e p l a c e db yt h ep a c k e t n e t w o r k a tt h es a m et i m e ，d e m a n df o rp a c k e tn e t w o r kb u s i n e s sw i l lb em o r ec o m p l e x a n dh u m a n i z e d ，n g nn e t w o r k sh a v em a d er a p i dd e v e l o p m e n t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fn g nn e t w o r k s ，t e l e c o mo p e r a t o r sa l s of a c ef i e r c e c o m p e t i t i o ni nt h em a r k e t ，t h e yn e e dt oo p t i m i z et h ee x i s t i n gc o m m u n i c a t i o n sn e t w o r k , t oi m p r o v en e t w o r kq u a l i t yo fs e r v i c et og a i nm o r ec u s t o m e r sr e s o u r c e s n g nn e t w o r k t e s ts y s t e m sw i t hc a p a b i l i t yo ft h e r e a l t i m ea c c u r a t ea n a l y s i so ft h ed a t ac o m m u n i c a t i o n n e t w o r kn o d e t h es y s t e mw i l lp r o v i d et h ei m p o r t a n tc o m m u n i c a t i o nb a s i so ft i m e l y d e t e c t i o nn e t w o r kf a u l t ，o p t i m i z et h ea l l o c a t i o no fn e t w o r kr e s o u r c e s ，i m p r o v et h e q u a l i t y o f s e r v i c e s ，p r o v i d ei m p o r t a n ts a f e g u a r d s t ot e l e c o m o p e r a t o r s f o r d e p l o y m e n t i n go f n g nn e t w o r k ss u c c e s s f u l l y t h i sa r t i c a li n t r o d u c e st h en g nn e t w o r k a n dm o b i l ei n t e l l i g e n tn e t w o r k a r c h i t e c t u r e ，g i v ead e t a i l e dd e s c r i p f i o no fc a pp r o t o c o la n do p e r a t i o n t a k et h en g n n e t w o r kt e s t i n gs y e t e mo v e r a l lf r a m e w o r ka n ds y s t e md e s i g n ，w ea n a l y s et h ea s n 1o f c a pp h r a s e o l o g ya n db e r ( b a s i ce n c o d er u l e ) b a s e do nt h ec a pa g r e e m e n ta s n 1 c o d i n gs t a n d a r d ，w i t ht h eo b j e c t o r i e n t e dd e s i g nm e t h o d ，i m p l e m e n t a t i o no ft h ec a p d e c o d i n gm o d u l ea n dt h ec d r f u n c t i o nm o d u l e t h ea r t i c l ea n a l y s i st h ek e yt e c h n o l o g y o fd a t as t r u c t u r e ，m e m o r ym a n a g e m e n t ，m u l t i p r o t o c o la s s o c i a t i o na n dd y n a m i cl i n k l i b r a r y f i n a l l y , t h ea c t u a ls o f t w a r en m n i n gad e m o n s t r a t i o ne f f e c t ，t h ep r o g r a m m e t e s t e dg o o dr e s u l t s ，w i t hp r a c t i c a lr e q u i r e m e n t s k e yw o r d s ：n e x t g e n e r a t i o nn e t w o r k ，c a p ，a s n 1 ，d e c o d i n gm o d u l e ，c d r h 第一章绪论 第一章绪论 1 1 问题的提出及研究意义 随着通信技术的快速发展和互联网的迅速普及，为适应人们的需要，网络业 务逐步呈现出宽带化、综合化、多样化和个性化的趋势。市场和技术驱动固定电 话网、移动电话网和互联网等多种异构网的融合，催生了开放的下一代网络 ( n g n ) 。 n g n 是基于分组的网络，可以向用户提供p s t n 话音业务、无线话音业务、 基础数据业务、多媒体业务等【l 】，它是一种开放式综合业务架构，通过业务和呼叫 完全分离，呼叫控制和承载完全分离，从而实现相对独立的业务体系，使业务独 立于网络。n g n 网络是基于统一协议的网络，其承载网趋向于采用统一的口协议 实现业务融合。n g n 通过分层，分步和开放业务接口的方式，为业务提供者和运 营商提供一种能够通过逐步演进的策略，实现一个快速生存，提供，部署和管理新 业务的平台。n g n 呼叫与控制的核心是软交换，为下一代网络( n g n ) 提供具有实 时性要求的业务的呼叫控制和连接控制功能。基于软交换技术的n g n ( n e x t g e n e r a t i o nn e t w o r k ，下一代通信网络) 由于技术的先进性、开放的网络接口，能 够为第三方提供应用业务，以及网络的建设成本和维护成本相对较低，引起了国 内外运营商和设备开发商的极大兴趣，推动了通信网的变革，现代通信网正在朝 着下一代网络演进。 对于国外运营商来说，电路交换网陈旧，同时需要进行优化，现在大规模建 设电路交换网已经不是最经济的建网模式，而应利用分组技术的路由优势，实现 简单、高效、灵活的网络拓扑，降低全网运维成本；对于国内运营商来说，利用 n g n 的快速布网及软覆盖特性拓展业务，可以保障网络平滑演进，同时利用n g n 的增值业务可以留住高端客户并拓展潜在客户群。在这样的形势下，国内外运营 商都在争相部署n g n 。 随着n g n 建设的推进，为了保证通信网络体系的良好发展，保证通信服务质 量的不断提高，n g n 的监测就成为了一个亟待解决的问题。国内外通信网络测试 仪器厂商都投入了大量的人力物力加紧研发n g n 网络测试仪。国内以中创通信网 络测试仪器有限责任公司为代表的一些厂商都在积极地进行n g n 网络测试仪的研 发，希望能够研制出性价比高的、适应国内通信网络监测的产品。通信测试仪的 开发反映了个国家的通信技术水平。对n g n 网络测试仪的开发，一方面可以完 善n g n 产业链，另一方面可以满足电信运营商对网络设备的检测与部署的需要， 重庆邮电大学硕士论文 并且能为我国n g n 的稳定运行带来实际的经济效益，促使我国n g n 的不断发展。 因此，研制出具有自主知识产权的n g n 网络测试仪具有重要的实际意义。 1 2 选题背景 在n g n 的特点和优势吸引下，国内外电信运营商都在积极地部署n g n 网络 的同时，也需面对众多的操作性问题。在此市场前景下，研制和开发出具有国际 先进技术水准的、高性价比的、拥有自主知识产权的n g n 信令测试监视仪表已迫 在眉睫。 多年来，重庆邮电大学程控所在通信网信令的监测方面开展了大量的研究工 作，开发的七号信令分析仪顺利地通过了重庆市科委的鉴定，并在中国电信及中 国联通公司的部分地区得到了实际应用，取得了良好的效果。随着通信网向n g n 的发展，机遇和挑战又摆在了程控所面前。为了满足目前n g n 网络的维护需求和 对设备的测试需求以及未来网络的发展趋势，发挥自身在电信网络测量方面的强 大优势，程控所的重邮东电技术公司也积极部署了n g n 网络测试仪的研发工作， 申请并承担了重庆市科委下达的重点攻关项目n g n 网络测试技术的研究与开 发，开发了c y d d 9 0 0n g n 网络综合测试仪。这是一个专门针对国内外各大运 营商、软交换网络设备制造商以及n g n 网络的测试、研究机构而开发的全方位的 n g n 监测工具，实现端到端整体测试解决方案。 c y d d 9 0 0n g n 网络综合测试仪主要由监测、仿真、语音质量测试组成，提 供对n g n 网络的协议、业务、语音质量和设备性能等全面完备的解决方案。 c y d d 9 0 0n g n 网络综合测试仪支持s s 7 、s i p 、m g c p 、m e g a c o h 2 4 8 、i n a p 、 c a p 和s i g t r a n 等n g n 网络中的协议。能有效地诊断n g n 网络中各种故障，具 备全面解码、呼叫跟踪和统计功能，能满足网络运营商网络建设和日常监测维护 等应用功能。本文的课题主要针对n g n 网络测试仪中c a p ( c a m e la p p l i c a t i o n v a r t ) 移动智能网应用部分协议的解码与c d r 呼叫合成进行研究，并提出实现方案。 目前，经过重邮东电所有成员的集体努力，n g n 网络测试仪的大部分功能已 经实现，并且已经面向国内通信市场，被国内四大通信运营商所采用，取得了一 定的经济效益和社会效益。 1 3 论文工作内容 通过对移动智能网c a p 协议的深入分析和研究，采用模块化思想设计软件模 块，基于面向对象的设计思想，采用c + + 语言，实现c a p 协议的解码和合成等功能。 并且在模块的整个开发流程中，对软件开发工作进行实时测试，以保证整个模块 2 第一章绪论 开发工作的正确性。最后通过现场测试保证软件的设计与实现的正确性。 系统的设计需满足n g n 网络中对移动智能业务统计分析，性能统计测试和一 致性测试。最终运用于商用n g n 网络测试仪，满足通信运营商对移动智能网测试 的需求，并符合相关规定。 1 4 论文组织与结构 第一章介绍了通信网及信令测试仪的研究现状，提出了本论文的选题背景和 研究工作； 第二章介绍了n g n 网络的结构、特点、发展状况、移动智能网的相关内容。 并对n g n 与移动智能网的内在相关性作出阐述； 第三章介绍了g s m 移动智能网c a p 协议与七号信令，并着重介绍了c a p 协议与七号信令间的配合； 第四章介绍了n g n 网络测试系统的总体方案，总体要求及基本功能； 第五章提出了c a p 模块解码和合成功能的设计目标与实现方法，并且介绍 了n g n 网络测试仪的相关技术，是文章的核心； 第六章展示了n g n 网络测试系统实际运行效果，重点展示了c a p 模块解码 和合成功能； 第七章对本文进行总结及提出进一步的工作。 3 重庆邮电大学硕士论文 第二章n g n 和移动智能网概述 第二章n g n 和移动智能网概述 2 1n g n 网络概述 2 1 1n g n 的定义 从广义上讲，n g n ( 下一代网络) 泛指以p 为中心，可以支持语音、数据和 多媒体业务的融合的全业务网络。 在很长一段时间里，人们对于n g n 并没有一个统一的确切定义。不少厂商把 “软交换”作为下一代网络的核心技术。国际电信联盟( i t u ) 在2 0 0 4 年2 月给出 了n g n 的定义【3 】：n g n 是基于分组交换技术的网络，提供包括电信服务在内的各 种服务，能够利用多种宽带且具有保证服务质量能力的传送技术，其业务功能与 其传送技术相独立。此外，n g n 可以使用户自由接入不同的业务提供商，并支持 通用移动性。 i t u t 规定了n g n 的基本特型4 】：分组传送；控制功能从承载、呼n 会话、 应用业务中分离：业务的提供与网络分离，提供开放接口；支持广泛类型的业务， 包括实时业务、媒体流、非实时业务和多媒体业务；具有端到端q o s 和透明的宽 带传输能力；通过开放接口与现有网络互通：具有通用移动性；允许用户自由的 接入和对业务的自由选择；实现固定与移动业务的融合；业务功能独立于底层传 送技术，适应所有管理要求，保证应急、安全和私密性等要求。可以看出，n g n 有着十分丰富的内涵，从不同的层面和角度可以看到不同的内容。从基础传送层 面看，下一代网络是智能光网络；从交换层面看，下一代网络是以i p v 6 和m p l s 为基础的具有q o s 保障的分组路由交换网：从接入层面看，下一代网络是宽带有 线接入网和无线接入网；从网络控制层面看，下一代网络是软交换；从业务层面 看，下一代网络是支持语音、数据与多媒体业务的智能化多业务开放平台。 2 1 2n g n 网络架构 n g n 的组网模型如图2 1 所示。n g n 网络从水平方向来看可分为四个层次， 分别是接入层、核心交换层、网络控制层和应用管理层【5 1 。下面就对四个层次进行 详细说明。 s 重庆邮电大学硕士论文 应用管理层 同络控制层 核心交换层 接入层 图2 1n g n 组网模型 接入层 接入层通过各种接入手段将各类用户或终端连接至网络，并将其信息格式转 换成为能够在网络上传递的信息格式。 核心交换层 核心交换层采用分组技术，主要由骨干网、城域网各设备( 如路由器、三层 交换机等) 组成，用于向用户提供一个高可靠性、具有q o s ( q u a l i t y o fs e r v i c e ) 保证和大容量的统一的综合传送平台。 网络控制层 网络控制层实现呼叫控制，其核心技术采用软交换技术，用于完成基本的实 时呼叫控制和连接控制功能。 s o i t s w i t c h ：软交换设备，是n g n 的核心设备，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( 鉴权) 、计费等功能，并可向用 户提供基本语音业务、移动业务、多媒体业务及a p i 接口。 业务管理层 业务管理层用于在呼叫建立的基础上提供附加的增值业务以及运营支撑功能。 2 1 3 n g n 主要技术特点 n g n 先进的网络结构也带来了以下技术特点。 第二章n g n 和移动智能网概述 开放分布式网络结构 n g n 采用业务与呼叫控制分离、呼叫控制与承载分离技术，实现开放分布式 网络结构，使业务独立于网络。通过开放式协议和接口，可灵活、快速地提供业 务，个人用户可自己定义业务特征，而不必关心承载业务的网络形式和终端类型。 高速分组化核心承载 核心承载网采用高速包交换网络，可实现电话网、计算机网和有线电视网三 网融合，同时支持语音、数据、视频等业务。 独立的网络控制层 网络控制层即软交换，采用独立开放的控制平台，将呼叫控制从媒体网关中 分离出来，通过软件实现基本呼叫控制功能，包括呼叫选路、管理控制和信令互 通等，使业务提供者可自由结合承载业务与控制协议，提供开放的a p i 接口，从 而可使第三方快速、灵活、有效地实现业务提供。 网络互通和网络设备网关化 通过接入媒体网关、中继媒体网关和信令网关等设备，可实现n g n 与p s t n 、 p l m n ( p u b l i cl a n dm o b i l en e t w o r k ，公众陆地移动电话网) 、u m t s ( u n i v e r s a l m o b i l et e l e c o m m u n i c a t i o n s y s t e m ，通用移动通信系统) 、i n 、i n t e m e t 等网络的 互通，有效地继承原有网络的业务。 多样化接入方式 普通用户可通过智能分组语音终端、多媒体终端接入网络，集团用户则可通 过接入媒体网关、综合接入设备( l 奶) 来满足用户的语音、数据和视频业务的共 同需求。 2 1 4n g n 与移动智能网 n g n 是一种业务驱动型网络，它必须能提供、产生、开发和管理各种类型、 各种媒体的业务。从网络结构和用户、运营商需求的角度来看，对下一代网络所 提供的业务有如下几个方面的要求：多媒体、开放性、客户化、多用户、继承性、 智能终端等。 提供业务 n g n 为用户提供语音、数据、多媒体等各种形式的业务。综合分析n g n 的业 务应用，可以分为基本业务、补充业务、多媒体增值业务、智能网业务等几种类 型，这些类型之间互有融合，并不是完全独立的。移动智能网业务也是n g n 网络 能提供功能的重要类型。 7 重庆邮电大学硕士论文 n g n 与智能网业务 n g n 还要能够提供现有智能网所提供的各种业务和业务特征。例如3 0 0 等卡类 业务、8 0 0 业务、v p n 业务、号码携带、通用个人通信、电话投票、大众呼叫、号 码携带等现有的智能网业务。智能网还有很多新的能力特征，如呼叫等待、呼叫 保持、呼叫恢复、呼叫专业等多用户处理特征、用户鉴权、呼叫反复、用户登记、 安全应答、提供主叫用户名称、网间互通业务标识、灵活的发端( 呼叫) 鉴权、 灵活的终端( 呼叫) 鉴权、提供存储消息、预定接收者身份的提供、网间互通业 务轮廓的询问等。在将来的业务发展中，n g n 会随着用户和市场的需要继续提供 这些智能网业务特征。 n g n 提供的智能网业务包括被叫集中付费业务、记帐卡呼叫业务、虚拟专用 网业务、通用个人通信业务、大众呼叫业务、电话投票业务、广域集中用户交换 业务、号码携带业务等。 智能网提供业务的方式 目前网络中复杂的话音业务主要是利用智能网来提供的，固定智能网提供的 业务包括卡类业务、8 0 0 、虚拟专用网等业务，移动智能网主要提供预付费业务、 虚拟专用网业务，综合智能网的特点是利用一个s c p 平台为所有网络的用户提供同 一种业务。 智能网不是一个独立的网络，它必须依附于基础网络，目前对智能网的研究 主要基于3 种基础网络：固定网、g s m 网和c d m a 网。例如固定智能网要利用现有 的固定网的交换机，移动智能网则要利用现有的移动网络的m s c n l r 和h l r ，一 个从用户发起的智能网呼叫首先要由基础网络的具有业务交换功能的交换机 ( s s p ) 来触发，然后通过七号信令网将呼叫信息发给业务控制点( s c p ) ，s c p 根据业务逻辑执行的结果对呼叫进行接续或指示录音通知设备交互设备与用户进 行交互。 2 2 智能网概述 2 2 1 智能网的基本思想 在电信网逐渐向数字化、智能化、综合化和个性化的方向发展演进中，用户 对新业务的需求日益增加。传统的业务与底层交换设备的软件功能模块直接相关， 因而在开发周期、业务范围、成本、可靠性等方面限制了新业务的开发【6 】。 1 9 8 1 年，美国a t & t 公司将用户数据库集中存储到网络控制点上以支持新的 业务，这一方式为智能网的产生奠定了基础。1 9 8 4 年，b e l l c o r e 在其i n 1 建议中 8 第二章n g n 和移动智能网概述 提出智能网的概念，正式提出了智能业务与基本业务控制相分离的思想。智能网 的基本思想主要集中在以下几个方面【6 】： 业务控制功能与交换功能相分离 为了突破新业务受底层呼叫交换功能的限制，在功能结构上把业务的实现分 为层次性结构，业务逻辑控制与呼叫交换分离，底层交换设备作为通用的呼叫交 换和接续平台不再与具体的业务相关。 业务生成环境与业务执行环境相分离 将具体的业务分解成可重用的软件功能单元模块，具有独立性和通用性，进 行组合链接后可生成业务逻辑而构成新业务。新业务在业务生成环境中设计完成 后，加载到业务执行环境中运行。 业务逻辑和业务数据的集中处理 业务逻辑集中在业务控制点上进行控制，所有的业务数据存储到业务数据点 上进行集中管理和维护。智能网利用集中的业务逻辑和数据库对业务进行集中控 制，为整个的网络提供可配置的业务。 智能网的“智能”主要表现在业务体系结构的开放性和业务控制的灵活性上。智 能网构筑了集中的快速、灵活地提供新业务的平台，从根本上改变了电信网提供 业务的方式。 2 2 2 智能网的概念模型与标准化 目前的智能网技术都是利用一个特殊的网络结构，依附在现有的电信网提供 增值业务。尽管智能网技术由于其所应用的网络不同而带来其内容的一些差异， 但统一的理论模型，即智能网概念模型( i n t e l l i g e n t n e t w o r k c o n c e p t u a lm o d e l ， i n c m ) 7 1 ，构成了智能网技术的最基本的原理和最主要的特征。i n c m 由工t u t 在q 1 2 0 0 系列建议中提出，是设计和描述智能网体系结构的一种综合的、规范的 通用框架，简化了业务模型的复杂性。 智能网的国际标准 智能网的目的是为所有的网络提供业务，网络应包括p s t n 、n - i s d n 、 b i s d n 、p s p d n 、g s m 、c d m a 、i m t - 2 0 0 0 、i p 等。由于所服务的网络不同，提 供的业务复杂程度不同，并且不断会有新的技术和网络出现，i t u ts g l l 将智能 网分阶段进行研究，并将智能网分为8 个阶段逐步进行演进，且每个阶段都具有 后向的兼容性。 i r r u t 和e t s i 从1 9 8 7 年开始制定智能网的国际标准，从反映烈概念模型的 角度为每个能力集( c a p a b i l i t ys e t ，c s ) 制定了一系列建议。c s 1 的研究工作开始于 9 重庆邮电大学硕士论文 1 9 8 9 年，1 9 9 2 年发布。1 9 9 7 年推出c s 2 2 0 0 0 年完成了c s 3 ，c s 4 阶段的草案正 在形成中 6 】【7 1 。 北美智能网标准的发展 b e l l c o r e 在1 9 8 4 年提出i n 1 后，又于1 9 8 9 年推出了i n 2 标准，其中在1 9 8 8 年推出了一个过渡性的方案洲1 + ( 实际上是i n 2 的一个子集) 。1 9 8 8 年，由b e l lc o r e 几个地区性通信公司和设备厂商组织了一个智能网论坛，称为m v i ( 多供应商协 会) ，并制定了先进智能网a i n ( a d a v a n c ei n t e l l l g e n tn e t w o r k ) 0 0 版本，己于 1 9 9 0 年在北美开始实施。1 9 9 2 年后，m v i 先后推出a i n 0 1 版本和a i n o 2 版本， 并在1 9 9 7 年形成a i n1 0 版本，北美智能网在发展过程中对智能网标准的发展起 到了积极的推动作用。 i nc s 1 智能网概念模型 i nc s 1 是目前我国电信公司在传统电信网内构造智能网所用的最基本的技 术，下面看一下c s 1 智能网概念模型。 i n c m 运用了层次化、结构化、及面向对象等原理和技术，将智能网用一个四 层平面模型来表示，每个层面代表从不同角度所提供的网络能力1 7 1 。这四个平面 如图2 2 所示。 1 0 第二章n g n 和移动智能网概述 2 2 智能网的概念模型 i n c m 充分展示出智能网的两个显著特点：业务交换与业务控制相分离和业务 生成独立于业务运行环境【2 6 。其中业务交换与业务控制分离改变了由交换系统提 供附加增值业务的传统方式，使得交换系统只负责交换和业务接入功能，不再为 新业务的引入做任何改动，从而实现了业务由智能网集中提供。 1 ) 业务平面 i n c m 最上面的一层是业务平面，呈现出智能网所提供的业务及其各种业务属 性。例如，电话记账业务、被叫集中付费业务、虚拟专用网业务、电话投票业务、 大众呼叫业务、广域c e n t r e x 业务和通用个人通信业务等。预计在未来几年内，智 能网的应用仍将以电话业务为主，但逐步向非话业务发展是必然的趋势。 2 ) 总功能平面 第二层是总功能平面，呈现出智能网网络平台一定程度上的开放性，该功能 平面将智能网看作一个整体，通过构造业务的可复用软件功能模块( 或称业务构件) 来体现网络的基本能力，然后描述如何将这些构件组合在一起实现业务平面中所 重庆邮电大学硕士论文 确定的业务和业务属性。删t 在i nc s 1 中示意性地定义了各种业务构件，称之 为s i b ( s e r v i c ei n d e p e n d e n tb u i l d i n gb l o c k ，业务独立业务构件) 。 3 ) 分布功能平面 第三层是分布功能平面，呈现出智能网内部各功能实体的划分及其实现，并 定义了功能实体的实现模型和规定了功能实体间的消息流。主要的功能实体有：呼 叫控制功f 毙( c c f ) 负责呼叫的基本交换功能，业务交换功能( s s f ) 负责智能业务的识 别并与s c f 中的业务逻辑交互操作，业务数据功能( s d f ) 负责业务数据库的功能， 特殊资源功f 毙( s r f ) 负责智能业务用到的设备资源( 例如：语音提示，收发号码) ，业 务管理功能( s m f ) 负责业务逻辑、业务数据、用户数据以及网络方面的管理，业务 生成功能( s c e f ) 负责业务创建、验证和测试。这一层的描述将规范系统开发商以 智能网设备的开发。 4 ) 物理平面 第四层物理平面面向智能网应用的系统集成商，它描述将第三层逻辑上划分 的各功能实体物理上组合成实际应用系统的各种可能方案，以及规定系统物理实 体之间实现分布功能层中信息流的具体通信协议。 智能网的物理实体 智能网的基本体系结构如图2 3 所示。 2 3 智能网的基本体系结构 业务交换点( s s p ：s e r v i c es w i t c h i n gp o i n t ) 实现呼叫处理和业务交换功能。 呼叫处理功能具有接收用户呼叫，执行呼叫建立和呼叫保持等基本接续功能；业 务交换功能则能够接收、识别智能业务呼叫并向业务控制点报告，进而接收业务 第二章n g n 和移动智能网概述 控制点发来的控制命令。 ， 业务控制点( s c p ：s e r v i c ec o n t r l op o i n t ) 是智能网的核心功能部件。它存储 用户数据和业务逻辑，其主要功能是接收s s p 送来的查询信息并查询数据库，进 行各种译码。同时，它还能根据s s p 上报来的呼叫事件启动不同的业务逻辑，根 据业务逻辑向相应的s s p 发出呼叫控制指令，从而实现各种智能呼叫。 智能外设( d ：i n t e l l i g e n tp e r i p h e r a l ) 是协助完成智能业务的专业资源。m 可 以是一个独立的物理设备，也可能是s s p 的一部分，它接收s c p 的控制，执行s c p 业务逻辑所制定的操作。 业务生成环境( s c e ：s e r v i c ec r e a t i o ne n v i r o n m e n t ) 的功能是根据用户需求 生成新的业务，s c e 将生成的业务逻辑传送给s m p ，再由s m p 加载到s c p 上运 行。 业务管理点( s m p ：s e r v i c em a n a g ep o i n t ) 主要负责网络管理、业务管理和系 统管理。它是整个网络的管理中心，s m 和s c p 之间的管理路由是必备的管理路 由。通过该路由可以加载新的智能业务到智能网中以及加载新的智能业务用户， 修改业务用户的数据，并实现对整个网络的管理。 智能网体系除了能提供集中的业务控制和数据库以外，进一步提供了业务交 换系统( s s p ) ，完成业务交换的功能。并且还提供了集中的业务管理系统和业务生 成环境，可以管理业务，而且可以生成新的业务。因此智能网不仅能向用户提供 诸多的业务而且着眼于今后也能方便、快速、经济地向用户提供新的业务。 智能网的发展目标 智能网体系结构在演进过程中充分利用成熟的信息处理技术如面向对象技术 和开放的分布式处理环境，逐步扩展到数据通信、移动通信和宽带通信领域，与 电信管理网、电信信息网络体系结构相融合，形成一种更灵活、适应未来发展的 通信系统。 2 3 移动智能网 2 3 1移动智能网的概述 移动智胄匕网( m o b i l ei n t e l l i g e mn e t w o r k ) 是在移动网络中引入智能网功能实体 以完成对移动呼叫进行智能控制的一种网络，移动智能网是现有移动网与智能网 的结合【引。由于移动智能网不同于固定智能网，使得移动智能网的业务触发方式存 在多种选择。业务触发方式的不同对系统资源的利用造成的影响不同，正确地选择 业务触发方式将大大提高网络资源的利用率。 1 3 重庆邮电大学硕士论文 移动智能网技术是随着移动通信系统的发展而发展的。随着第二代移动通信 网的迅猛发展和移动通信业务的迅速增长，用户对移动通信提出了更高的要求， 移动通信运营商之间的竞争也日趋激烈，这使得各移动运营商迫切需要推出移动 智能业务，从而推动了移动智能网的发展。随着移动通信网从基于电路交换的第 二代移动通信系统向基于分组交换的第三代移动通信系统的演进，移动通信网提 供的业务也从传统的语音业务向数据业务扩展。这不但为移动智能网的发展提供 了更为广泛的基础，也对基于语音业务的传统移动智能网技术提出了挑战。同时， 下一代网络( n g n ) 技术的发展、核心网络向全d 方向的演进也对移动智能网的体 系结构和业务提供方式的演进方向产生了巨大的影响。 2 3 2 g s m 移动智能网模型 c s m 移动智能网的模型如图2 4 所示。 图2 4g s m 移动智能网模型 其中g s m 原有的实体包括：h l r ，v l r ，m s c 和g m s c 。为了实现c a m e l 业务，这些功能实体，除了具有原有的功能外，还增加了一些功能【9 1 。 归属位置寄存器饵l r ) h l r 通常是一个数据库，其中存放着全部归属用户的信息，如用户的有关 号码( i m s i 和m s i s d n ) 和用户类别。h l r 还存储着每个归属用户有关的动态数据 信息，如用户现在所在的m s c v l r 地址( 即位置信息) 和分配给用户的补充业务。 拜访位置寄存器( v l r ) 和移动交换中，g , ( m s c ) v l r 为拜访位置寄存器，m s c 为移动交换中心，因为二者之间的信息流量特 1 4 第二章n g n 和移动智能网概述 别大，因此二者通常在一个物理实体之中。m s c v l r 的主要功能是能完成呼叫交 换，并控制移动台的位置更新和越区切换过程。其中，m s c 主要负责呼叫的建立( 包 括鉴权) 、呼叫控制和计费等功能；而v l r 则主要负责存储和更新用户数据，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。 关口局移动交换中，t 二, ( g m s c ) g m s c 为关口局移动交换中心。为了找到漫游中的移动用户，通常需要向 h l r 查询该移动用户的所有信息。因此必须在移动通信网的入口处( 即与固定网 相连点) 使用一个关口移动交换中心来提供所有入网呼叫的查询和转接能力。 因此，g m s c 应具有从h l r 中查询该移动用户当前位置信息的功能，并能根据该 信息重选呼叫该移动用户的理由以转接该呼叫。 g s m 业务交换功f l 皂( g s m s s f ) g s m s s f 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 态信息进行转化，然后发给g s m s c f 或者接收g s m s c f 的指示，进行格式转化，再 发给m s c 。为了支持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，g m s c 监 视请求的呼叫状态并将这一状态通知g s m s s f 。 g s m 业务控制功能( g s m s c f ) g s m s c f 是实现业务的核心，是一个动态的数据库和事务处理单元，负责执 行c a m e l 业务逻辑，以实现执行特定的任务、控制呼叫的接续和计费等，它是 移动智能网的核心。 g s m 特殊资源功能实体( g s m s r f ) 它是一个智能网的功能实体，主要用于提供各种特定资源，例如提示语音资 源和二次收号等，它与m s c 、g s m s c f 有接口。 1 5 重庆邮电大学硕士论文 1 6 第三章g s m 移动智能网c a p 协议与七号信令 第三章g s m 移动智能网c a p 协议与七号信令 3 1g s m 移动智能网协议 3 1 1c a m e l 标准的背景及发展 在移动智能网的规范方面，u t 从其智能网标准i nc s 2 开始涉及有关个人 移动性和终端移动性的一些属性，对移动性业务的全面支持的研究则在c s 3 、c s 4 中进行。但i t u - t 作为国际智能网标准的制定者，更强调对网络功能结构模型的 研究和确定，并不针对具体的网络类型和业务实现。为更好地适应移动通信网的 发展，e t s i 、a n s i 等标准化组织分别推出了针对g s m 及c d m a 网络的移动智能 网标准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 en e t w o r ke n h a n c e dl o g i c ) 和 w i n ( w i r e l e s si n t e l l i g e n tn e t w o r k ) 规划】，并随移动通信系统向2 5 g 、3 g 的演进不 断进行完善。 目前国际上的商用移动智能网系统大部分都是遵循这两种规范建设的。例如， 中国移动的g s m 移动智能网建设是遵循c a m e l 标准进行的，而中国联通的 c d m a 移动智能网建设则以w n 为规范。自1 9 9 2 年第一套g s m 系统投入商用以 来，由于其技术完整成熟，很快在欧洲和世界各国得到了广泛应用。目前g s m 移 动通信网是世界上最大的移动通信网。随着业务的迅速增长，用户对移动通信提 出了更高的要求，希望使用更多更好的新业务，这使得各g s m 的运营商迫切推出 了移动只智能业务，从而刺激了基于g s m 的移动智能网的发展。 g s m 移动通信网的控制和管理机制与智能网思想已十分相似，但真正实现智 能业务还需要增加相应的网络实体和接口信令。e t s i 集中了欧洲各运营者和设备 厂商制订g s m 移动智能网的标准，在1 9 9 7 年推出了c a m e l 建议。c a m e l 的全 称为移动网络增强定制应用逻辑( c u s t o m i z e da p p l i c a t i o nf o rm o b l i en e t w o r k e n h a n c e dl o g i c ) 。它是用来解决g s m 移动通信网与智能网互连问题的。c a m e l 为网络运营商提供机制以向用户提供移动智能业务，甚至在用户漫游出归属位置 时候、也可以向用户提供跟在归属区同样的业务。在g s m 中引进c a m e l 业务， 运营者就可以建立一个斟平台，定义和实施新的增值业务，并不需要对每项业务 形成国际或国家标准，可以建立自己独特的新业务：而且c a m e l 适合与网络和 系统多厂商的环境。 为了实现c a m e l 需要将现有的g s m 网进行升级，使其能支持相应的c a m e l 1 7 重庆邮电大学硕士论文 协议。e t s i 的c a m e l 建议是分阶段制定的。分为c a m e l 阶段、c a m e l 2 阶段 和c a m e l 3 阶段。e t s ic a m e l 2 标准于1 9 9 9 年3 月最终完成并冻结。c a m e l 4 则是由第三代移动通信技术( t h e3 r dg e n e r a t i o n ，以下简称3 g ) 时代的到来而催生的 新一代的技术。目前在我国g s m 运营商网络中获得广泛应用的是c a m e l 2 阶段， 为用户提供预付费、v p n 等业务。能网相关标准的制定也是围绕c a m e l 2 展开的 0 0 o 3 1 2c a p 协议概述 在c a m e l 体系结构中用到m a p 协议与c a p 协议。下面就分别对m a p 协议 和c a p 协议进行详细介绍。 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，就需要将现有的m a p 协议升级为m a pp h a s e 2 + 协议。m a pp h a s e2 + 是为了实现c a m e l 业务而对原有m a pp h a s e2 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 之间的接1 ：3 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。g s m s c f 与h l r 之间的 信息流主要是g s m s c f 在任意时间向h l r 询问用户信息的请求以及h l r 对此请 求的响应。响应者可以选择h l r 接受g s m s c f 的请求或者拒绝请求。新增加的 m s c 与g s m s c f 之间的信息流只有一条，是补充业务调用通知，用于m s c 向 g s m s c f 通知所调用的补充业务。在h l r 与v l r 之间的消息流