（计算机应用技术专业论文）基于ussd彩铃业务平台的研究与实现.pdf

摘要 伴随着移动通信的日益普及以及传统语音类业务的饱和，利用移动通信网络 阻及互联网的现有资源，开展移动数据增馕逆务成为了必然的趋势，其中彩铃监 务以其独特的优势在市场上占据了很重要的位置。非结构化补充业务数据 ( u n s t r u c t u r e ds u p p l e m e n t a r ys e r v i c ed a t a ，u s s d ) ，是一种基予g s m 网络的新型 交互式数据业务，它将现有的g s m 网络作为一个透明的承载实体，提供了移动台 和应用服务平台之间的实时传输方式。u s s d 的实时交互性、可提供漫游服务等特 点，使得以u s s d 作为接入方式的彩铃增值业务平台，具有很好的应用前景。 本文的主要工作内容如下： ( 1 ) 奔绍u s s d 业务和彩铃业务的发展现状，阐述了u s s d 韭务的网络结构 和消息路由原则。 ( 2 ) 认真研究了u s s d 韭务应用接瞪规范，重点分析了u s s d 会话流程，在 此基础上完成了消息的编解码、消息的封装、消息的拆分，以及消息的接收和发 送，进而实现了u s s d 业务应用协议。 ( 3 ) 根据应用需求，提出了基于u s s d 的彩铃业务平台的模块优结构，并给 出了各个模块的设计思想和具体实现过程，包括业务逻辑模块、通信模块、数据 库处理模块和会话管理模块。 ( 4 ) 编写测试程序，对系统平台分别进行了功能测试、容错测试和压力测试， 并对测试结果进行了分析。 目前，本系统已经在河南移动通信公司得到了正式应用，运行稳定，在为运 营商带来经济利益的同时，也为用户提供了使用彩铃服务的新方式。 关键词：u s s d ；g s m ；彩铃；信令；有限状态自动机；多线程 分类号：t n 9 2 9 5 a b s t r a c t a l o n gw i t ht h eg r o w i n gp o p u l a r i t yo fm o b i l ec o m m u n i c a t i o n s , a n dt h es a t u r a t i o no f t r a d i t i o n a lv o i c eb u s i n e s s ，u t i l i z i n gt h er e s o u r c eo fw i r e l e s sc o m m u n i c a t i o nn e t w o r ka n d i n t e m e tt od e v e l o pv a l u e - a d d e dd a t as e r v i c e sh a sb e e np a y e dm o r ea t t e n t i o n 。p r b t v a l u e - a d d e ds e r v i c ep l a y sa ni m p o r t a n tr o l ei nt h em a r k e tw i 量li t su n i q u ea d v a n t a g e s u n s t r u c t u r e ds u p p l e m e n t a r ys e r v i c ed a t a ( u s s d ) i san e wi n t e r a c t i v ed a t as e r v i c e b a s e do ng s mn e t w o r k 。u s s dp r o v i d e saw a yf o rt h er e a l t i m et r a n s m i s s i o nb e t w e e n m o b i l es t a t i o n sa n da p p l i c a t i o n sh a v i n gg s mn e t w o r ka sat r a n s p a r e n tb e a r i n ge n t i t y t h ep r b tv a l u e - a d d e ds e r v i c ep l a t f o r mb a s e do nu s s dw i l lh a v eav e r yg o o dm a r k e t p r o s p e c t ，b e c a u s eu s s d h a ss p e c i a la d v a n t a g e sc o m p a r e dw i t ho t h e ra c c e s sm e t h o d s ， s u c ha sr e a l - t i m ei n t e r a c t i v i t ya n dp r o v i d i n gr o a m i n gs e r v i c e s 。 t h em a i nw o r ko ft h i sp a p e ri n c l u d e s ： ( 1 ) i n t r o d u c i n gt h ed e v e l o p m e n ta n da p p l i c a t i o no fu s s ds e r v i c ea n dc r b ts e r v i c e ， d e s c r i b i n gt h en e t w o r ks t r u c t u r ea n dr o u t i n gp r i n c i p l e s ，。 ( 2 ) i m p l e m e n t i n gm e s s a g ep a c k a g e ，m e s s a g ec o d i n g ，m e s s a g ed e c o d i n g ，a n dm e s s a g e r e s o l u t i o n ，a sw e l la sm e s s a g er e c e i v i n ga n dm e s s a g es e n d i n g , a n da c h i e v i n gu s s d s e r v i c ea p p l i c a t i o np r o t o c o lf u r t h e r , a f t e rc a r e f u l l ys t u d y i n gt h ea p p l i c a t i o ni n t e r f a c e s p e c i f i c a t i o n o fu s s da n da n a l y z i n gu s s ds e s s i o nf l o w ( 3 ) a c c o r d i n gt ot h ea p p l i c a t i o nr e q u i r e m e n t s ，p r o p o s i n gt h em o d u l a rs t r u c t u r eo f p r b ts e r v i c ep l a t f o r m ，a n dg i v i n gt h ed e s i g na n dc o n c r e t er e a l i z a t i o no fe v e r ym o d u l e , i n c l u d i n gt h es e r v i c el o g i cm o d u l e , c o m m u n i c a t i o nm o d u l e , d a t a b a s ep r o c e s s i n g m o d u l ea n ds e s s i o nm a n a g e m e n tm o d u l e ( 4 ) d e s i g n i n gt e s tp r o c e d u r et oi m p l e m e n tf u n c t i o n a lt e s t , f a u l t - t o l e r a n tt e s ta n ds t r e s s t e s t ，a n dt h e na n a l y z i n gt h et e s tr e s u l t s a tp r e s e n t ，t h es y s t e mh a sb e e np r o v i d e df o ru s e r sb yh e n a nm o b i l ec o m m u n i c a t i o n c o m p a n y , r u ns t a b i l i t y , a n dp r o v i d e su s e r sw i t han e ww a y t op r b ts e r v i c e s k e y w o r d s ：u s s d ；g s m ；p r b t ；s i g n a l i n g ；f i n i t es t a t ea u t o m a t o n ；m u l t i t h r e a d i n g c l a s s n o ：t n 9 2 9 5 l v 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解j 艺京交通大学有关保鳃、使用学位论文的规定。特 授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向匾 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：扁梭媛 签字r 期：五培年办石同 导师签 签字臼 独创性声明 本人声明所里交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研 究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他久墨经发表蠛 撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书 丽使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所傲的任何贾献均已在论文中作 了明确的说明并表示了谢意。 揪躲撇蝴期锄乒年办石同 5 9 致谢 本论文的工作是在我的导师范辉副教授的悉心指导下完成的，范辉教授严谨 的治学态度、科学的工作方法、忘我的工作作风给我留下了深刻的印象，为我在 工作、学习和生活等方面树立了榜样，使我终身受益。在此衷心感谢两年来范辉 老师对我的关心和指导。 另外j 艺京觊华网联技术有限公司的刘恚军工程师、李观华工程师和李力伟互 程师对我的科研工作和论文创作都提出了许多宝贵的意见，在此向他们表示诚挚 酶谢意，本文的顺利完成与翘稍的耐心指导和帮助是密不可分的。 在实验室工作及撰写论文期间，党晓杰、武颖、裴赞昶等同学对我论文中的 u s s d 研究工作给予了热情帮助，在此向他们以及曾经给予我关心和帮助的老师、 同学和朋友表达我的感激之情。 最质感谢我的家人，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业， 感谢他们在我成长过程中付出的汗水和辛劳。 1 绪论 1 1菲结构化补充业务数据u s s d l 。1 。1u s s d 业务简介 非结构化补充业务数据( u n s t r u c t u r e ds u p p l e m e n t a r ys e r v i c ed a t a ，u s s d ) ， 是一种基于g s m 网络的新型交互式数据业务，是在g s m 的短消息系统技术基础 上推出的又一新型增值业务。u s s d 是欧洲无线通信标准协会在1 9 9 7 年提出的遵 循g s m0 2 。9 0 、g s m0 3 9 0 和g s m0 4 9 0 标准的、描述移动台和g s m 网络之闻的 非结构化补充业务数据。 g s m 标准包括了大量的增值服务，包括呼瑟唾禁止、呼瑟譬转移等。增值监务相 对于传统的固定业务( 如语音业务等) 而言，可分为两大类：结构化业务和非结 构化业务。所谓结构化增值业务是指使用结构化的功能信令获褥服务。这类服务 的信令结构通常是固定的，即信令的参数个数、参数长度都规定为固定值，通过 键入串固定的字符来使用这些服务。例如，键入文本字符串 “ 2 1 奉1 3 6 1 2 3 4 5 6 7 8 撑s e n d ”，可将所有的来话呼瑟q 转移到号码1 3 6 1 2 3 4 5 6 7 8 上。 而非结构化增值业务的功能信令结构相对灵活，它允许用户在最大数据长度限制 范围内随意输入参数，而且参数的长度可变。当然，用户输入的功能字符串必须 符合非结构化增值业务的编码方案，同时存在与所输入的功能信令相对应的服务。 u s s d 标准描述了在移动内部网中的各通信实体，以及番实体之间对u s s d 消息进行的操作，其发展经历了3 个阶段： ( 1 ) 最早的u s s dp h a s e l ，即g s m 0 2 9 0 ，首次提出u s s d 的概念，并对u s s d 的数据编码方案进行了说明，此阶段标准只支持一次交互，即只支持移动台发起 的u s s d 请求【2 j 。 ( 2 ) u s s dp h a s e 2 ，帮g s m 0 3 9 0 ，已经形成了e t s i 正式规范，是u s s d 露 前的应用版本，主要特点是支持多次交互，不仅支持移动台发起的u s s d 请求， 还支持网络侧发起的请求和通知，帮在两者之间可以建立一个会话，在会话中可 以发送多个后续的u s s d 操作，适合复杂的业务【3 1 。 ( 3 ) u s s dp h a s e 2 + ，墨前属于草案阶段，是增强型的u s s d ，主要特点是支 持手机与网络之间同时存在多个会话【4 】。 1 1 2u s s d 业务的特点 u s s d 是网络应用与移动平台之间通过归属位置寄存器h l r 传递信息和指令 的一种机制，它与短消息业务s m s ( s h o nm e s s a g es e r v i c e ) 、g p r s 和无线应用协 议w a p ( w i r e l e s sa p p l i c a f i o np r o t o c 0 1 ) 的应用范围相似，但有着自己的特点和优 势。 ( 1 ) 实时交互性 u s s d 属于电路承载型业务，使用信令通道来提供面向连接的数据通道，在会 话过程中一直保持无线连接，提供透明管道，不进行存储转发，因恧可以提供可 靠的，时延较低的数据传送方式，具有高效的实时性。而s m s 在物理承载层没有 会话通道，只是一个存储转发系统，用户完成一次查询需要进行多次会话过程， 这种反复的操作不但增加了用户的费用，也延长了用户的参与时间，影响了用户 的参与度。w a p 虽然与u s s d 类似，交互中保持一个会话过程，但由于w a p 服 务器和i n t e r n e t 速度等因素的影响，其目前的螭应速度比s m s 还慢。 另外从数据传输速率来看，在通话状态下，u s s d 和s m s 使用相同的独立专 焉控铡信道( s d c c h ) ，数据传输速率大约为6 0 0 b i t s s ；在j 通话状惫下，u s s d 使用快速随路控制信令通道( f a c c h ) ，数据传输速率大约为1 0 0 0 b i t s s ，比s m s 传输速率高【h 】。两w a p 则使用的是语音信道，因此只能在非通话状念下进行数据 传输，且需要专门的w a p 手机支持。此外u s s d 对无线端的行销非常小，所以资 费将相对较低，丽且现今市面上的大多数手机都支持u s s d 。 ( 2 ) 灵活方便 u s s d 可以在服务器端对服务内容进行调整，可以使运营商迅速针对市场需求 的变化做出反应，相比s m s 点到点筋通信方式，u s s d 这种端到系统闻的通信无 疑具有更强的灵活性。一凰系统对服务内容做出修改，用户可以及时获得最新的 信息，无需自己特别操作。 发送u s s d 信息像拨打电话一样方便。虽然u s s d 字符串比较难记，但是大 多数手机允许用户用快捷的数字键存储u s s d 字符串，所以发送个u s s d 消息 比创建缀消息更简单。u s s d 在交互式中可以提供直观的菜单搡作，方便用户使用， 在一次信息服务中，只需要拨打服务号码，以后就可以按菜单提示进行下一步操 作。 ( 3 ) 无缝漫游 由于u s s d 的每条命令都要经过归属h l r ，这样用户辈使处于漫游状态，也 能通过漫游网络的信令通道将u s s d 消息发送回归属网络，享受如同处于本地状 态时的服务。 2 总之，u s s d 业务具有像s m s 价格低廉、使用方便的优点，又具有像w a p 缝提供实时交互式业务的优点，因此u s s d 给运营商与业务提供商带来了一个商 机f 1 8 】。 1 1 3u s s d 的应用现状 唇前，u s s d 技术在欧洲、澳渊以及亚洲的许多国家和地区得到了檄好的使用， 而在国内( 除香港地区外) 应用尚不普遍，只是在个别地方刚刚开始试验，但已 经得到了两大国内移动运彗商的关注。u s s d 在香港地区以及霹终都有应用，如： 香港数码通采用s e m a v i s i o n 公司的s m s c 和u s s d 网关实现“s m a r t l n f o ”业务， 用户输入特定豹u s s d 业务代码，继而用短消息方式接收股票交易、外汇交易等 信息；英国v o d a f o n e 使用u s s d 来设置和取消无条件呼叫前转业务；瑞典 s w i s s c o m 目前约有l o 个网络运营商使用其s i m 卡应用平台( s i c a p ) ，这是一种 基于u s s d 的预付值漫游解决方案( g s mc a r de a s yr o a m ) ：正在漫游的用户可将 要呼出的号码通过u s s d 字串“* 1 0 1 * + 4 4 7 0 0 0 3 6 6 3 6 6 # ”发到s i c a p 后，褥由s i c a p 圈羹罐该用户，并把它接通到“4 4 7 1 0 0 0 3 6 6 3 6 6 ”号码上吲。 随着电信改革的发展和国内电信市场的逐步开放，u s s d 技术单独使用或与网 前的短满意技术、g p r s 技术相结合，可为客户提供种类繁多的增值业务，如彩铃 业务、信息服务、移动电话银行、通过移动台访问电子论坛等，加之如今市面上 的大多数手机都已经支持u s s d 服务，市场前景十分广阔。 1 2彩铃业务p r b t 1 2 1彩铃业务简介 个性化回铃音( p e r s o n a lr i n g b a c kt o n e ，p r b t ) 业务是面向移动通信终端用 户的一项电信增僮业务，也被称为个性纯遐铃音替换韭务，属于一种被器唾监务。 业务的内容是当主叫拨打定制了彩铃业务的被叫用户时，听到的不再是“嘟嘟嘟 的单音，丽是被b q 定制的一段铃音。彩铃于2 0 0 2 年诞生于韩国，随后迅速蔓延到 全世界的多个国家，发展极其迅速。考虑到业务推广方面的需要，现在国内将此 项业务统称为彩铃业务。 伴随着我国移动通信市场的高速发震，圜内的电信运营已经由以前的中国移 动独家经营变成了多个运营商同时共存，随着3 g 运营牌照的下发，电信市场的竞 争将会越来越激烈，各个运营商为了提高自身的竞争力，培养更多的用户，也匿 3 积极的投入到各种新的电信业务的开发上来。同时，当今的社会是一个强调个性 化的社会，用户慈是希望任何的服务都能带有自己的特点，这就为各种新的电信 业务的发展提供了土壤。于是，p r b t 业务也就应运而生了。 p r b t 业务的提出和实现适应了市场需求，促进? 移动通信业务的发展。对电 信运营商而言，提高了自身的竞争力，有利于在激烈的竞争中抢占用户市场：同 时对最终用户而富，p r b t 业务体现了当今社会个性化需求的一砸，丰富了用户的 生活。并且围绕着彩铃业务，将会出现一大批制作和提供回铃音资源的网站和公 司，繁荣国内的电信市场【2 0 j 。 1 2 2彩铃业务的应用现状 p r b t 业务是一项新型的电信增值业务。韩国在2 0 0 2 年4 月首次在移动通信 网上开始尝试推出该项增值业务。此业务一经推出詹，就受到广大移动用户的青 睐，用户数量快速增长。 此项业务在韩国的发展引起了全世界的关注，许多运营公司和设备制造公司 到韩国参观了解情况，并且制订了各自对此项韭务的歼发和研究计划。豳内于2 0 0 2 年底开始研究和开发p r b t 业务；2 0 0 3 年4 月，开始在全国多个省移动公司推出 试验局进行现网测试；2 0 0 3 年6 月后，开始了面向全国的正式商用推广。到謦前 为止，基本上全图每个省的中国移动公司、联通公司都建立了自己的p r b t 业务 平台，面向普通用户开通，正式投入商用。时至今翻，彩铃业务已经成为一项重 要的增值业务。 1 3论文完成的主要工作和组织结构 1 3 1论文完成的主要工作 论文完成的主要工作如下： ( 1 ) 研究了u s s d 业务的网络结构、接入方式，以及消息的路由原则，研究 了u s s d 业务应用接口规范，认真分析了u s s d 会话流程，实现了消息的编解码、 消息的封装、消息的拆分以及消息的收发功能，进而实现了u s s d 业务应用协议。 ( 2 ) 针对业务需求，提出了在g s m 网络上，基于u s s d 实现彩铃业务平台 的模块化结构，设计了系统各个程序模块之间的功能接口，并给出了各个模块的 具体实现。 ( 3 ) 编写测试程序，对系统进行了功能测试、压力测试和容错测试，并对测 4 试结果进行了分析。 1 3 2论文的组织结构 论文的组织结构如下： 第一章，绪论，介绍u s s d 和p r b t 业务的概念以及国内外的应用现状，对 论文工作的目的、意义以及论文完成的主要工作进行了阐述。 第二章，介绍了g s m 网络的基本结构和n o 。7 信令网络，同时阐述了u s s d 服务器的总体结构，重点贪绍了u s s d 业务应用协议，深入分析了u s s d 的信令 流程。 第三章，提患了基于u s s d 的彩铃业务平台的模块化结构，给出了各个模块 的实现思想，简单介绍了实现过程中用到的关键技术。 第四章，根据第三章提出的设计思想，给出了各个模块的具体实现过程。 第五章，编写测试程序，模拟实际环境对系统平台分别进行了功能测试、容 错测试和压力测试，并对测试结果进行了分析。 在论文的最矮，对系统的整体运行情况做出必要的检验糯总结，提出系统有 待于进一步解决的问题以及系统发展的方向。 2g s m 移动通信网络和u s s d 业务 g s m ( g 1 曲a ls y s t e mf o rm 曲i l ec o m m u n i c a t i o n ) ，全球移动通信系统，是当前 应用最为广泛的移动电话标准。g s m 系统是欧洲国家为了创造一个统一的、完整 的泛欧蜂窝移动通信系统，联合欧洲二十多个国家的电信运薷部门、研究所和生 产厂家组成的标准化委员会设计的。从1 9 8 2 年标准的提出，到1 9 9 2 年芬兰的o y r a d i o l i n j a a b 成为第一个商业运营的g s m 网络，g s m 从理论上提出到实际的应用 经历了一个很长的过程。g s m 强前由3 g p p 组织负责制定和维护。 g s m 较它之前的标准最大的不同是它的信令和语音通道都是数字式的，因此 g s m 被看做是第二代( 2 g ) 移动电话系统。尽管g s m 发展穰标最初是定位在欧 洲范围的，但由于它的开发性设计，使得各个通信设备制造商生产的g s m 设备具 有良好的相互兼容性，不仅同一运营商的网络可以使用多个厂商的设备共同组网， 遵循g s m 标准的不同运营商的网络也可以互联互通。g s m 系统的这些优点使得 其从1 9 9 0 年起，开始向欧洲以外的其他国家和地区扩展，发展速度十分迅速。并 且g s m 标准的广泛使用使得在移动电话运营商之闻签署“漫游协定 焉，用户的 国际漫游变得很平常。到目前为止，全球有超过1 0 亿人使用g s m 电话，使g s m 成为主导的移动电话系统，占到全球市场的7 0 。 2 1 g s m 移动通信网络 g s m 系统是一种蜂窝小区系统，在此系统中的移动电话要连接到它能搜索到 的最近的蜂窝小区。g s m 系统的主要特点有三个：无线频率复用，越区自动切换， 信道分配和小区分裂。从用户的观点出发，g s m 的主要优势在于提供更高的数字 语音质量和替代呼器避的低成本的新选择( 眈赣短消息) 。麸网络运营商的角度来看， 其优势是能够部署来自不同厂商的设备，因为g s m 作为开放标准，可以提供更容 易的互操作性。藤且标准允许网络运营商提供漫游服务，用户就可以在全球使用 他们的移动电话了【l o j i l 6 】。 g s m 是一个复杂的通信系统，一般分为三个相对独立的部分，即移动终端予 系统( m s ) ，基站子系统( b s s ) 和网络子系统( n s s ) ，其系统结构如图2 1 所示： 6 无线接口u m a 接口 n o 7 信令系统 八 - 4 士r - - ) 7 a b i s u 萤l i le i r | i m sb t s l l h l r l a u c l m sb t s 酗s e p s t n l lu o v l r p l m n i s d n l m sl i 凸t oy p s p d n ll| p 。| li | o m ci iij 8 s s n s s 、 圈2 。1g s m 系统结均图 f i g u r e2 1a r c h i t e c t u r eo ft h eg s m n e t w o r k ( 1 ) 移动终端子系统 移动终端子系统是g s m 网络中的客户设备部分，也是用户和网络连接的唯一 设备。它的主要功能包括：通过无线接入网络，完成各种控制和处理，并提供主 器唾或被羹q 通信业务；具备与使用者之阉敌入枕接口；支持各种基本鲎务和享卜充业 务；语音编码和解码；适配用户数据和无线信道速率以及问断接收和间断呼叫等。 移动终端子系统由两部分组成：移动终端( m s ) 和客户识别卡( s i m ) 。 移动台是一个适配于网络的机器，它可完成话音编码、信道编码、信息加密、 信息的调制和解调、信息发射和接收。 s i m 卡又称“智能卡，其实是一种“身份卡，类似与我们现在使用的i c 卡， 存有认证客户身份所需的所有信息，并能执行一些与安全保密有关的重要信息， 以防止菲法客户进入网路。s i m 卡还存储与网络和客户有关的管理数据，只有插 入s i m 后移动台才能接入进网，但s i m 卡本身不是代金卡。 ( 2 ) 基站子系统 基站子系统是在一定的无线覆盏区域中由m s c 控制，与m s 进行通信的系统 设备。它通过无线接口直接和移动台相连，负责完成无线发送接收和无线资源管 理，与网络子系统( n s s ) 中的移动交换中心( m s c ) 相连，实现移动阁户与n s s 之问的通信。基站子系统的功能实体可分为基站控制器( b s c ) 和基站收发信台 ( b t s ) 。 b s c ：具有对一个或多个b t s 进行控制的功能，它主要负责无线网络资源的 管理、小区配置数据管理、功率控制、定位和切换等，是一个报强的业务控制点。 7 b t s ：无线接口设备，它完全e 1 1b s c 控制，主要负责无线传输，完成无线与 有线的转换、无线分集、无线信道翻密、跳频等功能。 ( 3 ) 交换网络子系统 交换网络子系统( n s s ) 主要完成交换功能和客户数据与移动性管理、安全性 管理所需的数据库功能。n s s 由一系列功能实体所构成，各功能实体介绍如下： m s c ：对位于它所覆盖区域中的移动台进行控制和完成话路交换的功能实体， 是g s m 系统的核心，也是移动通信系统与其它公用通信网之闷的接翻。它可以完 成b s s 、m s c 之间的切换和辅助性的无线资源管理、移动性管理等，同时实现网 络接口、公共信道信令系统和计费等功能。 v l r ：存储m s c 为了处理所管辖区域中m s ( 统称拜访客户) 的来话、去话 呼珏堪所需检索的信息的动态用户数据库，存储的信息包括客户的号码、所处位置 区域的识别、向客户提供的服务等参数。 h l r ：存储覆盖h l r 控制区内的所有移动用户注册信息的相关数据，可以说 是g s m 的中央数据库。每个移动客户都应在其归属位置寄存器( h l r ) 注册登记， 它主要存储两类信息：一是有关客户的参数，二是有关客户目前所处位置的信息， 以便建立至移动螽的呼瑟q 路由，例如m s c 、v l r 地址等。当移动台位：鬻! 改变时， h l r 进行相应更新，并且向m s c 提供移动台当前所在的m s c 地区的信息，使被 嚣唾用户麓够被立躲找到。 a u c ：用于产生为确定移动客户的身份和对呼叫保密所需鉴权、加密的三参 数( 随机号码r a n d ，符合响应s r e s ，密钥k c ) 的功能实体，被认为是g s m 系 统的安全中心。 e i r 存储有关移动台的设备参数的数据库。主要完成对移动设备的识别、监 视、闭锁等功能，以防止非法移动台的使用。 o m c ：主要任务是对g s m 系统进行集中管理和监控。通过它实现对g s m 网 内各种部件功能的监视、状态报告、故障诊断等功能鞋】。 2 2七号信令系统 通讯设备之间任何实际应用信息的传送总是伴随着一些控制信息的传递，它 们按照既定的通讯协议工作，将应用信息安全、可靠、高效地传送到目的地。这 些信息在计算机网络中叫做协议控制信息，而在电信网中叫做信令( s i g n a l ) 。信 令按其焉途分为用户信令和局闻信令两类。前者作用于用户终端设备( 如电话机) 和电话局的交换机之间，后者作用于两个用中继线连接的交换机之间。局问信令 分随路信令( c a s ) 和共路信令( c c s ) 两大类，前者剩焉局闻中继线路传递信令 8 ( 即用户话音和信令在相同的线路上传递) ，后者利用单独的通道或线路传递信 令。七号信令系统( s i g n a l i n gs y s t e mn o 。7 麓称七号信令或s s 7 ) 是一种局闽的数 字共路信令。 ( 1 ) 七号信令网的基本组成 七号信令网由交换和处理节点以及连接这些节点的传输链路组成，可以分为 信令点( s p ：s i g n a lp o i n t ) 、信令转接点( s t p ：s i g n a lt r a n s f e rp o i n t ) 、信令链路 ( s l ：s i g n a ll i n k ) 三个相对独立的部分。 信令点s p 是电信网中使用七号信令方式彼此相连的节点。它们可以是信令消 息的源点，也可以是信令消息的营的点。在电信网串，信令点可以是各种交换局， 如电话交换局、电路交换的数据交换局或i s d n 交换局等，也可以是各种专用的服 务中心，如网络管理中心、操作维护中心、业务控制点等等。 信令转接点s t p 则是完成信令消息的转接，即把从一条信令链路上收到的信 令消息转发到另一条信令链路上的信令点。它既不是源信令点，也不是目的信令 点。在七号信令网中，信令转接点设备分为综合型和单独型两种。和交换局合设 在一起的s t p 称为综合型s t p 设备，不仅具备消息传递部分( m t p ) 、信令连接 控制部分( s c c p ) 、事务处理麓力部分( t c a p ) 和运行维护应用部分( o m a p ) 的功能，还具备用户部分如电话用户部分( t u p ) 、i s d n 用户部分( i s u p ) 的功 能，这种s t p 又称为具备信令点功缝的信令转接点；焉单独予交换局的s t p 设冬 称为单独的信令转接设备，这种设备不具备用户部分的功能。 在七号信令网中，各信令点通过信令链路s l 彼此互连，信令链路是专门用来 在信令点之间转移信令信息的数据通信通路。一条信令链路能够传送多条话路的 信令信息，根据链路的连接方向能够把他们分为不同的链路群。 ( 2 ) 七号信令协议的分层结构 n o 7 信令系统是一个专用的计算机通信系统，用来在通信网中的各种控制设 备之闻传送各种与电路有关或与电路无关的控制信息。实现计算机之阗的相互通 信，要解决很多复杂的问题，所以七号信令系统采用了计算机通信系统设计中常 采用的分层通信体系结构的思想。 n o 7 信令系统从一开始就是按照分层结构的思想设计的，但n o 7 信令系统 在发展初期，主要是考虑在数字电话网和采用电路交换方式的数据通信网中传送 各种控制信息，所以国际电话与电报顾问委员会c c i t t ( c o n s u l t a t i v ec o m m i t t e eo f i n t e r n a t i o n a lt e l e g r a p ha n dt e l e p h o n e ) 在8 0 年代提出的有关n o 7 信令系统技术规 范的黄皮书建议中对n o 。7 信令系统的分层方法没有和o s i 七层模型取得一致，对 n o 7 信令系统只提出了四个功能级的要求。但随着综合业务数字网( i s d n ) 和褶 能网的发展，不仅需要传送与电路接续有关的信息，悉且需要传送与电路无关的 9 端到端的信息，原来的四级结构已不能满足要求。因此在后来的发展之中，c c i t t 傲了大羹的努力，使n o 7 信令系统的分层结构尽量向o s i 的七层模型靠近。针对 移动通信网中不同的应用，国际电信联盟i t u ( i n t e r n a t i o n a lt e l e c o m m u n i c a t i o n u n i o n ) 在七号信令网的不同的层次上，定义了多个协议，共阑组成一个七号信令 协议族。这些协议的层次结构如图2 2 所示l 挣l ： o s i s s 7 协议模型 网络层 数据链籍屡 物理层 甲甲甲 t c a p | s u pt u p o 乙乙r l m t p 第羔级 m t p 第羔级 m t p 第一级 图2 2s s 7 与o s l 对应模型 f i g u r e2 2t h ec o r r e s p o n d i n gm o d e lo fs s 7a n do s i n o 7 信令系统采用分层的模块化的通信协议，其协议结构姨功能上可分为公 用的消息传递部分m t p 和适合不同用户的独立的用户部分，包括信令连接控制部 分s c c p 、事物处理麓力部分t c a p 、i s d n 用户部分i s u p 、魄话用户部分w p 、 移动通信应用部分m a p 、操作维护部分o m a p 和智能网应用部分i n a p 。每一级 的具体功能简单余绍如下： 1 ) 消息传递部分m t p 消息传递部分是n o 7 信令系统的网络核心，它构成了n o 7 信令系统的第一、 第二、第三功能缀。消息传递部分作为一个公共传递系统，在相对应的两个用户 部分之间可靠的传递信令消息，将用户发送的消息传送到用户指定的围的信令点 的指定用户部分，在系统或信令网故障的情况下，采取必要的措施，以恢复信令 消息的正常传送。m t p 分为三个功能级，每一级的具体功能如下： 信令数据链路级m t p i ，对应与o s i 模型的物理层，定义了信令数据链路的物 理、电气和功能特性，确定了数据链路的连接方法，是信令传递的物理介质。 信令链路级m t p 2 ，对应于o s i 模型的数据链路层，其协议类似于h d l c ，它 l o 负责点到点的通信处理，规定了在一条链路上的消息传递，以及与消息传递有关 的功麓和程序，它与第一级共同为两个信令点之闯提供可靠的消息传递的信令链 路。 信令网功能级m t p 3 ，规定了在信令点之间传送消息的功能和程序。其功能包 括信令消息处理能力和信令网管理功能。信令消息处理是将实际需要传送的消息 送至相应的信令链路或用户部分；信令网管理功能是在预先确定的有关信令网状 态和消息的基础上，控制消息路豳和信令网结构，以便在信令网出现故障时，可 以控制信令网重新组合，以维持和恢复消息单元的正常传送能力。 2 ) 信令连接控制部分s c c p s c c p 位于是m t p 第三级之上，为其提供附加功能以弥补m t p 在网络层功能 上的不足。s c c p 提供了较强的路豳和寻址功篷，叠加在m t p 主，与m t p 3 一起 共同完成o s i 中网络层的功能。s c c p 的主要功能有：附加的寻址功能、地址翻译 功能并同时提供无连接和蕊向连接的业务。 3 ) 事物处理能力部分t c a p 事务处理能力( t c ) 是指网络中分散的一系列应用在相互通信时采用的一组 规约和功能，是电信网提供智能掰监务和实现信令网的运行管理和维护等功能的 基础。t c a p 本身是在无连接环境下提供的一种方法，以供智能网应用，移动通信 应用和维护管理应焉在一个节点调用另一个节点的程序，执行并将执行结果返圜 到调用节点。 t c a p 本身又分为嬲个子层：成分子层，完成t c 用户之间对远端操作的请求 及执行结果的返豳；事务予层，用来处理消息交换，为其用户之间提供端到端的 连接。 4 ) 移动应耀部分m 艚 m a p 是t c a p 的用户，它负责产生面向移动应用的消息。在移动网中各功能 实体在配备有m a p 时，都需要与t c a p 、s c c p 的褶互作用，对t c a p 和s c c p 都有一定的要求，并得到他们的支持。目前m a p 仅使用s c c p 的无线连接业务。 5 ) i s d n 用户部分i s u p 和电话用户部分w p i s u p 是在电话用户部分( t u p ) 的基础上扩展而成的。i s u p 提供i s d n 网中 的信令功能，以支持基本的承载业务和附加的承载业务。i s u p 除了能够完成t u p 的全部功能外，还具有其他的功能。i s u p 主要用于髑闻信令配合，国内的局闻信 令部分讴逐渐从t u p 过渡到i s u p ，p r b t 业务系统中的局间信令配合也采用i s u p 实现。 6 ) 操作维护部分o m a p 和智能网应用部分i n a p i n a p 、o 淞p 和m a p 一样是s c c p 之上的用户部分，它们剩耀s c p p 和麓 提供的消息传输系统，在g s m 网络的各个不同的实体之间传递消息，为用户提供 各静数据业务。 2 。3u s s d 业务和u s s d 服务器 非结构化补充业务数据u s s d ( u n s t r u c t u r e ds u p p l e m e n t a r ys e r v i c ed a t a ) 是一 种基于g s m 网络的新型实时交互式数据业务，它是在g s m 的短消息系统技术基 础上推出的一种全新业务。 u s s d 业务是移动运营商为挖掘g s m 网络潜力褥开发的新韭务，弓| 入该业务 对原有的系统结构影响很小，运营商的投入成本不大。从移动终端来看，目前g s m p h a s e2 手机均熊支持u s s d 监务，这瓣u s s d 业务的弓| 入提供了一个很好的应用 环境。一般来说u s s d 业务的使用方式有两种。 ( 1 ) 交互式菜单申请业务方式：用户发送一个u s s d 请求至u s s d 服务器， 例如格式为“* a a a # ( a a a 是运营商分配的服务号码) ，u s s d 服务器收到请求 后，发送一个运蓠商自行定义的服务菜单( 包括服务内容和与之对应的业务号) 给用户，用户可以测览菜单内容并进一步选择所需的服务。服务菜单可设计为多 层，在整个过程中用户不断根据菜单的提示选项进行服务选择，获取所需的信息 和服务。 ( 2 ) 直接申请方式：这是一种更快速的服务申请方式，操作的发起类似与电 话拨号。手机只需发送一个服务请求，例如格式为“* a a a * b b * c c c # ，其中丸讼 为运营商的服务号码，b b 为服务类型号，c c c 为具体的服务编号，这些编号完全 有运营商自行定义。 2 3 1u s s d 业务的接入方式与路由原则 u s s d 业务的信息内容包括：手机支付、股票信息、股评、天气预报、金融咨 询和移动增值业务( 如本文论述的彩铃业务) 等。具体u s s d 监务的信息服务内 容有s p 厂家提供或由运营商自建。u s s d 业务主要有以下几种格式实现用户拨号 接入： ( 1 ) 格式一：首先是1 3 位枣或舞符号，然后为i x ( y ) ，y 为9 ，指示用 户接入的应用服务，后面可携带若干可选字符，通过母与之前的串相连，最后以鼯 结束，再按发送。对x 蔼言，如果x 的僮为： 叫：用于本地公用移动通信网络h p l m n ，当收到拜访用户的一个这样的 u s s d 消息时，表示移动焉户请求使用归瘸网络的u s s d 服务，服务网络将把该 1 2 u s s d 消息直接转发到h p l m n 。若此用户为归属本地的用户，网络将在本地进行 处理或发送到珏濂。 5 。9 ：用于v p l m n ，由拜访网络来决定对u s s d 消息的处理，例如可以为移 动用户提供具有本地特色的数据信息服务。 ( 2 ) 格式二：l 3 位, i c 或稃符号十7 ( y ) + “发送”，其中y 为0 - 9 。由h p l m n 保留使用，当收到拜访用户的这样一个消息时，同样表示移动用户请求使用归属 网络的u s s d 服务，服务网络将把该u s s d 消息直接转发到h p l m n 。若此用户为 归属本地的用户，网络将在本地进行处理或发送到h l r 。 ( 3 ) 格式三：其谴形式的u s s d 监务消息串。姿收到移动雳户发起的u s s d 服务请求时，拜访网络首先检查用户发出的u s s d 消息，若消息格式合法，则对 用户进行接入处理，否则，