（计算机科学与技术专业论文）ip化彩铃呼叫处理系统的研究与实现.pdf

中文摘要 摘要：目前，随着m 技术的发展和成熟，越来越多的电信业务都转而在口网上实 现，未来的网络是以i p 为核心传送网的下一代网络n g n ( n e x tg e r e n r a t i o n n e t w o r k ) 。当前，i p 承载方式的彩铃业务系统在我国得到了大力发展。彩铃业务 系统作为整个彩铃平台的核心，主要包括两个部分：彩铃呼叫处理系统和彩铃业 务辅助系统。彩铃呼叫处理系统主要完成用户彩铃呼叫的控制，向用户播放彩铃 音。业务辅助系统主要完成用户信息管理、计费管理、群组管理等。 本文主要介绍彩铃呼叫处理系统的实现过程。以河南移动彩铃i p 化项目为依 托，设计了基于i p 承载方式的彩铃呼叫处理系统，主要包括以下几个方面： 一、介绍了彩铃业务系统目前在我国的发展现状，提出了发展基于i p 承载方 式彩铃业务系统的现实性。 二、对彩铃呼叫处理系统进行了介绍和分析，包括对其功能的分析、业务呼 叫流程的分析和处理、所涉及到的信令媒体协议的介绍和分析以及彩铃业务媒体 格式的介绍。 三、基于分析提出了彩铃呼叫处理系统的总体设计思想j 各模块的功能定义， 基于总体设计思想提出了整个呼叫处理系统的整体架构；同时重点分析了消息控 制转发、信令呼叫流程、业务呼叫处理等关键技术。 四、基于总体和各部分的设计方案，对各模块进行具体的实现。整个彩铃呼 叫处理系统包括信令处理模块、消息控制转发模块、彩铃呼叫业务处理模块以及 数据库代理模块。其中彩铃呼叫业务处理模块在整个系统中主要负责完成彩铃呼 叫的逻辑控制功能。作者主要负责该模块的设计和实现。 彩铃呼叫处理系统目前已在河南移动试验网投入试运行。 关键词：p 化承载、呼叫处理系统、信令呼叫、前向延迟、后向延迟、前向快速 分类号：t n 9 2 9 5 3 a bs t r a c t a b s t r a c t ：a tp r e s e n t , w i t ht h ed e v e l o p m e n to fi pt e c h n o l o g y , a n i n c r e a s i n gn u m b e r o ft e l e c o m m u n i c a t i o ns e x v i e e sa r er u n n i n gi nt h ei pn e t w o r k i nt h ef u t u r e ，n e x t g e n e r a t i o nn e t w o r k ( n g n ) w i l lb eb a s e do ni p n o w , p r b tb u s i n e s ss y s t e mb a s e do n i pi nc h i n ah a sb e e na c t i v e l yd e v e l o p e d p r b tb u s i n e s ss y s t e ma st h ec o r eo ft h e p r b tp l a t f o r m ，i n c l u d e st w op a r t s ：p r b tc a l lp r o c e s s i n gs y s t e ma n dp r b ta u x i l i a r y s y s t e m c a l lp r o c e s s i n gs y s t e mm a i n l yc o n t r o lt h ep r o c e s so fu s e r sc a l l ，a n dh e l pt o p l a y a u d i ot o u s e r s a u x i l i a r ys y s t e m sm a i n l yc o m p l e t et h e u s e ri n f o r m a t i o n m a n a g e m e n t ，a c c o u n t i n gm a n a g e m e n t ，g r o u pm a n a g e m e n ta n ds oo n i nt h i sp a p e r , w et a l k e da b o u tt h ei m p l e m e n to fp r b tc a l lp r o c e s s i n gs y s t e m a u t h o rd e s i g n e dt h ec a l lp r o c e s s i n gs y s t e mb a s e do ni pf o rh e n a nm o b i l el t d t h e p a p e ri n c l u d e st h ef o l l o w i n g ： f i r s t , t h ep a p e rd e s c r i b e st h ei m p o r t a n c eo fd e v e l o p i n gt h ep r b tc a l lp r o c e s s i n g s y s t e mi ni p b a s e dn e t w o r k s e c o n d ，a n a l y z i n gt h ef u n c t i o n so fp r b tc a l lp r o c e s s i n gs y s t e m ，t h ec a l lp r o c e s s a n ds i g n a lp r o c e s s i na d d i t i o n , w ea l s od i s c u s sa b o u th o wt op l a yt h er i n gs o u n dt o u s e r s t h i r d , t h ep a p e rd e s c r i b e st h ef u n c t i o n so fp r b tc a l lp r o c e s s i n gs y s t e m ，a n a l y z e s t h ed e s i g np a t t e r n ，d e f i n i t i o no fa n df u n c t i o n so fe a c hm o d u l e ，s t r u c t u r eo ft h ep r b t c a l lp r o c e s s i n gs y s t e m i na d d i t i o n , w ea l s oa n a l y z et h ek e yt e c h n o l o g i e s ，i n c l u d i n g m e s s a g et r a n s p o r t a t i o n ，s i g n a lp r o c e s s i n ga n dc a l lp r o c e s s i n g f o u r t h , d e s c r i b i n gt h ed e s i g na n di m p l e m e n to fp r b tc a l lp r o c e s s i n gs y s t e mi n i p - b a s e dn e t w o r k ，i n c l u d i n gt h ev a r i o u sp a r t so ft h em o d u l e st oa c h i e v es p e c i f i c t h e w h o l ep r b ts y s t e m ，i n c l u d e sc a l lp r o c e s s i n gm o d u l e ，s i g n a l i n gp r o c e s s i n gm o d u l e ， m e s s a g et r a n s p o r t a t i o nc o n t r o lm o d u l e ，a n dd a t a b a s ea g e n tm o d u l e c a l lp r o c e s s i n g m o d u l ei sr e s p o n s i b l ef o rt h ec o m p l e t i o no ft h el o g i cc o n t r o lo fp r b tc a l lf u n c t i o n s t h ea u t h o ri sm a i n l yr e s p o n s i b l ef o rt h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no ft h i sm o d u l e p r b tc a l lp r o c e s s i n gs y s t e mi nt h ep r b tb u s i n e s ss y s t e mp l a y sac e n t r a lr o l e i t i su s e f u la n dr e a l i s t i ct os t u d yt h es i g n i f i c a n c ea n dt h ei m p l e m e n to fi t k e y w o r d s ：i p - b a s e dn e t w o r k ，c a l l p r o c e s s i n gs y s t e m ，s i g n a lp r o c e s s i n g , f o r w a r d d e l a y e d ，b a c k w a r d d e l a y e d ，f o r w a r d - f a s t c l a s s n o ：t n 9 2 9 5 3 索引 图2 1g s m 网络与其它网络间的关系。4 图2 23 g 协议演进过程6 图2 3t d m 承载和p 承载方式的比较8 图2 - 4 我国n o 7 信令网络1 0 图3 1 彩铃系统的组网结构1 l 图3 2 信令传输协议栈1 4 图3 - 3 媒体传输协议栈l5 图3 4 普通彩铃用户呼叫信令过程l8 图4 1 彩铃呼叫处理系统总体设计结构2 1 图4 - 2m s gi a m 的u m l 图2 5 图4 3c m s g的图2 6 图4 4 apm的umlmsga c mu m l 图。2 7 图4 - 5c m s g的 图27rel u m l 图4 - 6c m s gr l c 的u m l 图2 8 图4 7 三个状态的有限状态自动机3 5 图4 8 前向延迟方式业务呼叫流程3 7 图4 9 前向快速方式业务呼叫流程3 9 图4 1 0 后向延迟方式业务呼叫流程4 0 图4 1 l 数据库代理模快在系统中的位置4 2 图5 1 连接到消息控制转发模块的客户端任务实例表4 4 图5 - 2 通道路由信息表4 5 图5 3 信令处理模块流程图4 6 图5 4 信令处理模块结构4 9 图5 5 前向延迟方式呼叫业务处理模块状态迁移图5 l 图5 - 6o c i 程序结构5 6 5 9 独创性声明 本人声明所呈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，论文中不包含其他人已经发表或 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 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作 了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名 滚惦 签字同期w 7 年，月7 日 6 1 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、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， 提供阅览服务，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。 同意学校向国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： 汔哟o 导师签名： 琉克弘 签字同期：矽。，7 年6 月i7 日 签字日期：_ 川7 年莎月少日 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，范辉副教授严 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 范辉老师对我的关心和指导。 范辉副教授悉心指导我们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，在此向范辉老师表示衷心的谢意。 范辉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。同时感谢北京凯华网联技术有限公司的李观华工程师、李立伟工程师和 刘志军老师给予我的帮助。 在实验室工作及撰写论文期间，刘炼、武颖、李海雁等同学对我论文中的信 令处理和媒体服务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。 1 1彩铃业务的发展现状 1 引言 p r b t ( p e r s o n a lr i n gb a c k t o n es e r v i c e ) 彩铃业务，又称炫铃业务或回铃 音业务。是通过被叫用户设定，在该被叫用户接通摘机前，对主叫用户播放一段 音乐、广告或留言，而不是常规的单调铃声的一项业务【i j 。由于“回铃音”的内容可 由被叫用户在系统中任意设定，因而具有鲜明的个性化特色。 传统的彩铃业务系统采用t d m 方式进行承载，而随着m 技术的发展和成熟， 越来越多的业务将转为在i p 网上实现，未来网络是以口为核心传送网的下一代网 络n g n ( n e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k ) 。目前，国内三大电信运营商对i p 承载网建设 的不断完善，电信传统业务逐渐i p 化的趋势尽显，全网i p 化使得对电信业务以及 目标群的区分更加多样化，这无疑给进入瓶颈期的传统电信网注入了新的活力， 也让各设备及内容提供商看到了更广阔的市场空间。 基于以上理由，各大电信运营商纷纷转而开发基于p 承载方式的彩铃业务平 台，替代原有的基于t d m ( t i m ed i v i s i o nm u l t i p l e xa n dm u l t i p l e x e r ) 承载方式的 彩铃业务平台。与原有的t d m 承载方式相比，i p 承载方式具有很多的优势： 一、突破了原有t d m 承载方式的带宽瓶颈。随着用户数量以及新业务的增加， 传统t d m 承载方式必然会面临带宽瓶颈，同时受物理资源的限制，点到点连接占 用大量中继资源，这也使现有信令网扩容相对困难。而在采用i p 技术承载后，可 以方便灵活地扩展信令节点间带宽，可以降低传输资源管理的复杂程度，并可能 打破t d m 链路组支持链路数量的限制。 二、与传统的t d m 承载方式相比，降低了建网成本，通过一套布线系统即可 完成媒体数据传输和信令数据的传输。同时也降低了后期的维护成本。 本项目依托于河南移动彩铃i p 化项目，开发支持i p 化承载方式的彩铃业务系 统。作为整个i p 化彩铃平台的核心部分，彩铃业务系统在整个i p 化彩铃平台中具 有十分重要的作用。它负责提供给用户彩铃呼叫服务和用户信息管理，主要包括 彩铃音播放、用户开销户、彩铃信息维护、群组管理、计费管理等。 1 2 主要研究工作 彩铃业务系统主要包括两个部分：彩铃呼叫处理系统和业务辅助系统。前者 负责完成彩铃业务呼叫过程的控制，向用户提供彩铃音的播放控制；后者即业务 辅助系统主要负责完成一些业务辅助功能，包括用户开销户、用户彩铃信息维护、 群组管理、计费管理等。本文主要介绍前一部分的内容，即彩铃呼叫处理系统。 彩铃呼叫处理系统作为彩铃业务系统的重要组成部分，在p 化承载方式下的 实现与原有的t d m 方式极大不同之处，实现起来具有一定难度，作者的主要研究 工作集中于彩铃呼叫处理系统中呼叫业务处理模块的实现。这部分作为整个呼叫 处理系统的重要部分，为彩铃呼叫过程的完成发挥着重要作用。 彩铃呼叫处理系统包含四个主要模块，分别是：呼叫业务处理模块、信令处 理模块、消息控制转发模块以及数据库代理模快。 一、呼叫业务处理模块。此部分主要完成整个业务呼叫流程的控制，负责完 成三种方式的业务呼叫流程控制，即前向延迟方式、前向快速方式以及 后向延迟方式。此部分为作者的主要工作所在。 二、信令处理模块。此模块主要负责完成与下层信令接口的信令交互，并负 责将对端的信令消息通过消息控制转发模块向其他业务模块进行转发。 三、消息控制转发模块。此模块的作用相当于消息网关，各个业务模块与其 相连，进行各种消息转发和控制。 四、数据库代理模快。该模块主要负责完成与彩铃用户数据库之间的数据查 询服务。采用数据库代理模式，可以避免采用直接访问数据库所带来的 混乱状态，将业务逻辑部分与基础数据库相分隔开来。 此外，论文最后还介绍了彩铃呼叫处理系统目前存在的不足之处以及下一步 改进工作的重点方向。 1 3 论文组织结构 本论文的主要结构如下： 第一章：主要介绍项目背景，作者的主要工作和本论文的结构。 第二章：主要介绍口化彩铃平台的相关理论，包括i p 化彩铃业务与t d m 承 载方式的不同之处等。 第三章：主要对i p 化彩铃呼叫处理系统进行介绍，主要包括呼叫处理系统的 主要功能、信令流程和业务呼叫过程。 第四章：主要对彩铃呼叫处理系统的总体设计进行介绍，主要包括系统的设 计原则、系统结构、各组成部分的功能及实现机理等。 第五章：主要对彩铃呼叫处理系统的整体实现过程、各系统模块的具体实现 进行详细介绍。 2 第六章：对主要工作以及论文进行总结，提出下一步的工作计划和安排。 3 2i p 化彩铃相关背景介绍 彩铃业务最初在g s m ( g l o b a ls y s t e mf o rm o b i l ec o m m u n i c a t i o n s ) 网络中进 行商业应用，目前，随着移动网络技术的不断发展，3 g ( t h e3 r dg e n e r a t i o n ) 技 术的相关应用在国内正不断得到发展，3 g 网络下的彩铃业务正得到全面的发展。 下面对弹化彩铃业务所涉及到的一些背景进行简单介绍。 2 1我国g s m 和3 g 移动通信网简介 g s m 系统是欧洲国家为了创造一个统的、完整的泛欧蜂窝移动通信系统， 联合了欧洲二十多个国家的电信运营部门、研究所和生产厂家组成的标准化委员 会设计的。它从理论上的提出到实际的应用经历了一个很长的过程，从1 9 8 2 年开 始提出，到1 9 9 2 年欧洲各大g s m 运营商开始商业服务。整整经历了十年时间。 我国g s m 数字移动通信网是采用独立网号方式来组网的。它与p s t n 、i s d n 以及模拟p l m n 之间的关系见图2 1 所示。 圈2 一lg s m 网络与其它网络间的 爻系 f i g u r e2 - ig s mn e t w o r ka n do t h e rn e t w o r k 在g s m 网络中设有g m s c ，它负责完成与其它的网络之间的网络接口，当 g s m 刚络与其它网络产生关系时，统一出g m s c 进行处理。 4 2 1 1全国g s m 移动通信网的网络结构 全国g s m 移动电话网按大区设立一级汇接中心、省内设立二级汇接中心、移 动业务本地网设立端局构成三级网络结构，组成了一个完全独立的数字移动通信 网路。而模拟移动通信网络结构是与p s t n 网混合方式来组建的，它在省内建立 二级汇接中心，在移动业务本地网内建端局，无一级汇接中心，省际间的通信是 借助于p s t n 网的长途电话网来实现，当然为实现省际间的自动漫游，模拟移动 电话网必须建立自己的全国信令网。另外，模拟移动通信网是采用p s t n 网的端 局号方式接入，可以说模拟移动通信网是p s t n 网的一部分，而g s m 数字移动通 信网与p s t n 网相重叠。当然，公用电话网还有它的国际出口局，而g s m 数字移 动通信网却无国际出口局，国际间的通信仍然还需借助于公用电话网的国际局。 2 1 2移动业务本地网的网络结构 全国可划分为若干个移动业务本地网，划分的原则是长途区号为2 位或3 位 的地区为个移动业务本地网。每个移动业务本地网中应设立一个h l r ( h o m e l o c a t i o nr e g i s t e r ) 和一个或若干个移动业务交换中一l , ( m s c ) ，还可以几个移动业务 本地网共用一个m s c ( m o b i l es w i t c h i n gc e n t e r ) 。 在移动业务本地网中，每个m s c 与局所在地的长途局相连，并与局所在地的 市话汇接局相连。在长途多局制地区，m s c 应与该地区的高级长途局相连。在没 有市话汇接局或话务量足够大的情况下，m s c 亦可与本地市话端局相连。当一个 m s c 覆盖几个长途编号区时，该m s c 亦可和这几个长途编号区的市话汇接局和 长途局相连。 每个m s c 均为数字移动通信网的入口局，入口局具有为移动终端的呼叫询问 呼叫路由的功能和为呼叫选路至它们终端的目的地被叫移动台的功能。 2 1 33 g 通信系统及其发展 3 g ( 3 r dg e n e r a t i o n ) 是指第三代移动通信技术，它经历了第一代模拟系统， 第二代数字系统，正在进入第三代多媒体系统。第三代通信系统是国际电信联盟 ( i t u ) 在1 9 8 5 年提出的，与目前的第二代移动通信系统相比，其主要特点可以 概括为： l 、全球普及和全球无缝漫游。 2 、具有支持多媒体的能力，特别是支持i n t e r n e t 的能力 5 3 、便于过渡和演进。 4 、能够传送高质量图像。 3 g 可以提供丰富多彩的移动多媒体业务。目前国际电联接受的3 g 标准主要 有以下三种：w c d m a 、c d m a 2 0 0 0 和t d s c d m a 。3 g p p ( 第三代合作伙伴计 划，主要是为制定第三代通信系统技术标准的国际化组织) 协议版本经历了 r 9 鲫m 瓜5 瓜6 瓜7 等多个阶段，r 9 9 协议与r 4 协议分别在2 0 0 0 年和2 0 0 1 年冻结 功能，r 5 、r 6 、r 7 已经冻结，r 9 9 和r 4 在目前均已成熟商用，r 5 、r 6 、r 7 协 议还在进一步的完善中。3 g 协议的演进过程如图2 2 所示： 2 0 ( 1 0 3 2 0 0 b 0 3 2 x 1 2 e 0 32 0 0 4 1 2 2 饼 7 玎坼 图2 - 23 g 协议演进过程 f i g u r e2 - 2d e v e l o p i n gp r o c e d u r eo f3 gp r o t o c o l 3 g 业务的市场定位在于移动多媒体业务。主要提供如下业务： 1 宽带上网 宽带上网是3 g 手机的一项很重要的功能，手机用户可以在在手机上收发语音 邮件、写博客、聊天、搜索、下载图铃等，随着3 g 时代的到来，手机变成小 电脑就再也不是梦想了。 2 视频通话 3 g 时代，传统的语音通话已经是个很弱的功能了，到时候视频通话和语音信箱 等新业务才是主流，传统的语音通话资费会降低，而视觉冲击力强，快速直接的视 频通话会更加普及和飞速发展。今后，依靠3 g 网络的高速数据传输，3 g 手机用 6 户也可以“面谈”了。当手机用户用3 g 手机拨打视频电话时，会在手机屏幕上看到 对方影像，自己也会被录制下来并传送给对方。 3 手机电视 从运营商层面来说，3 g 牌照的发放解决了一个很大的技术障碍，t d 和c m m b 等标准的建设也推动了整个行业的发展。手机流媒体软件会成为3 g 时代最多使 用的手机电视软件，在视频影像的流畅和画面质量上不断提升，突破技术瓶颈， 真正大规模被应用。 4 无线搜索 对用户来说，这是比较实用型的移动网络服务，也能让人快速接受。随时随地用 手机搜索将会变成更多手机用户一种平常的生活习惯。 2 2i p 化承载方式下的彩铃业务特点 2 2 1信令网的i p 化承载的引入驱动力 ( 1 ) 分组化要求 分组化是网络发展的必然趋势。暨核心网p 化后，n o 7 信令网也采用i p 承 载，统一网络的承载方式，有利于简化网络结构和协议种类。 ( 2 ) 带宽要求 传统的七号信令网带宽有限，两个信令点之间最大带宽是1 6 x 2 m = 3 2 m 。随着 用户数量的增加，以及新业务的发展，传统的t d m 链路最终会出现带宽瓶颈。同 时受物理资源的限制，点到点连接占用大量中继资源，这也使现有信令网扩容相 对困难。而在采用口技术承载后，可以方便灵活地扩展信令节点间带宽，可以降 低传输资源管理的复杂程度，并可能打破t d m 链路组支持链路数量的限制 2 2 2i p 承载方式与t d m 承载的优点 i p 化承载方式与传统的t d m 时分复用承载方式下的彩铃业务系统相比，它简 化了初期系统投资成本，节省了t d m 布线投资，通过一套布线系统即可完成媒体 数据、信令业务流量的畅通，从而增加企业经济收入；其次一套布线也有利于减 轻维护部门的运作成本。 i p 化彩铃业务系统最大的优势在于可以和企业的各个业务系统( 如：e r p 、 c r m 、o a 、m i s 、e m a i l 等) 进行结合，实现企业业务流程的整合，从而保证企 业高效运作，提高企业的核心竞争力。i p 承载方式与t d m 方式的不同如图2 3 所 示： 7 l组甄绍惦 话路力屡逗网 诸路扁平化巫瓯 采嗣多种编码方式 和i f 羧计笺幂能 资源翻用率蜃定的6 4 k 泖b力节省耢宪( 如 2 a m r l 2 蕊鬻宽足 。露毒5 2 k b l ! i s ) 烹要满足窄蒂安射鼹务予宽警耪实对 业务绕力 3 业务和非安时业务 至少古用蕊次鳊解可翻用鳓节省 语音编码资源 4 码资穗溺膏缤码资源 不能摩j 詹续叁i s c理予痿；怎续t ，主s c 可持续发展缝力 5 k 灏孤憋渡进 取儿移z 轰i s 攘避 图2 3t d m 承载和i p 承载方式的比较 f i g u r e2 3d i f f e r e n c e sb e t w e e nt d m a n di p 建立任何一个通信网的目的是为用户传递包括话音信息和非话音信息在内的 各种信息。为了做到这一点，就必须使通信网中的各种设备协调动作，因此，各 设备之间必须相互交流各设备状态的监视和控制信息，以说明各自的运行情况， 提出对相关设备的接续要求，从而使各设备协调运行。在交换设备之间相互交换 的“信息 必须遵守一定的协议和规约，这些协议和规约称为信令。 在移动通信网的网络结构中，互相连接各个实体的网络链路可以分为两种： 一种是连接各个m s c ，用来承载用户通话时话音的链路，这些链路与m s c 一起 构成一个基于电路交换的网络，称为话务网；另外一些链路则是连接m s c 、h l r 和v l r ( v i s i t o rl o c a t i o nr e g i s t e r ) 等实体，在这些实体之问传送与用户业务相关 的控制信息( 即信令) ，这些链路也与其所连接的实体构成了一个网络，这个网络 就是七号信令网，以下将对七号信令网做一个基本的介绍。 2 3 1信令系统的发展和特点 最初的信令是采用信令和话音在同一条话路中传送的方式进行的，这种方式 称为随路信令，我国采用的随路信令系统被称为中国l 号信令系统。但是由于随 路信令系统传送速度慢，信息容量小，在通话期间即不能传送信令，也不能满足 现代通信网对信令系统的要求，于是随着程控交换技术的发展，出现了公共信道 信令技术。公共信道信令技术的基本特征是将通话信道与信令信道分离，以时分 方式在一条单独的高速数据链路上以信令消息单元的形式集中传送若干话路的信 令信息，通常用于局间。这些信令消息实质上是通信网中控制处理机之间通信的 数据分组。 最早的公共信道信令系统是c c i t t 于1 9 6 8 年提出的n o 6 信令系统，主要用 于模拟电话网。1 9 8 0 年c c i t t 通过了n o 7 信令系统技术规程( 1 9 8 0 年黄皮书建 议) ，提出了n o 7 信令系统的总体结构及消息传递部分( m t p ) 、电话用户部分 ( t u p ) 及数据用户部分( d u p ) 的相关建议。1 9 8 4 年通过了n o 7 信令系统的红 皮书建议，提出了信令连接控制部分( s c c p ) 、综合业务数字网用户部分( i s u p ) 的相关建议。1 9 8 8 年形成了n o 7 信令系统蓝皮书建议，提出了事务处理能力应 用部分( t c a p ) 和n o 7 信令系统测试规范。我国从8 0 年到开始研究和应用n o 7 信令系统。从1 9 8 0 年到1 9 9 5 年之间，经过1 0 多年的研究与探索，发布了一系列 的符合中国国情的技术规范。这些技术规范的提出，为我国的n o 7 信令系统的开 发和建设奠定了基础。 n o 7 信令系统是一种国际性的标准化的通用公共信道信令系统，其基本特点 是： 最适合由数字程控交换机和数字传输设备所组成的综合数字网。 能满足现在和将来传送呼叫控制、遥控、维护管理信令以及处理机之间事务 处理信息的要求。 提供了使信令按正确的顺序传送又不致丢失或重复的可靠方法。 2 3 2 信令网的基本组成部件 n o 7 信令网的基本组成部件有信令点( 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 ) 和信令链路( s l ：s i g n a ll i n k ) 。 信令点是处理信令消息的节点，产生消息的信令点为该消息的起源点，消息 到达的信令点为该消息的目的地节点。任意两个信令点，如果他们的对应用户部 分之间由直接通信的可能性，就成这两个信令点之间存在信令关系。 具有信令转发功能，能将信令消息从一条信令链路转送到另一条信令链路的 信令节点称为信令转接点。 信令转接点分为综合型和独立型两种。综合性s t p 是除了具有消息传递部分 ( m t p ) 和信令连接控制部分( s c c p ) 的功能外，还具有用户部分( 如t u p 、i s u p 、 i n a p 等) 功能的信令转接点设备，独立型s t p 是只具有m t p 和s c c p 功能的信 令转接点设备。 9 在两个信令点之间传送信令消息的链路称为信令链路。直接连接两个信令点 的一束信令链路构成一个信令链路组。由一个信令链路组直接连接的两个信令点 称为邻近信令点。 2 3 3我国n o 7 信令网络 我国的n o 7 信令网由高级信令转接点( h s t p ) 、低级信令转接点( l s t p ) 和信令点( s p ) 三级组成。采用备份冗余度的措施来保证整个信令网的高度可靠 性。第一级h s t p 采用a ，b 两个平面，平面内各个h s t p 网状相连，在a 和b 平 面间成对的h s t p 相连。第二级l s t p 至少要分别连至a ，b 平面内成对的h s t p , 每个s p 至少连至两个s t p ( h s t p 或l s t p ) 。我国三级信令网的结构如图2 - 4 所 示： 图2 4 我国n o 7 信令网络 f i g u r e2 - 4n o 7s i g n a ln e t w o r ki nc h i n a 在每一个省、直辖市、自治区分别设主信令区，在主信令区中设置一对h s t p ， 在一个地区或一个地级市设置一个分信令区，设置一对l s t p 。第一级h s t p 负责 转接它所汇接的第二级l s t p 和第三级s p 的信令消息。h s t p 采用独立方式的信 令转接点设备。第二级l s t p 负责转接它所汇接的第三级s p 的信令消息。第三级 s p 是信令网中传送各种信令消息的源点或目的地点，他们负责进行各种信令消息 的实际处理。 l o 3 口化彩铃呼叫处理系统的介绍 3 1彩铃呼叫处理系统功能 为了在电信网络上基于口网络向用户提供彩铃业务我们需在电信网络中引 入了一个新的系统，即i p 化彩铃业务系统。i p 化彩铃业务系统主要是完成两个方 面功能，包括业务提供功能和辅助功能，业务提供功能是在对开通个性化回铃音 替换业务的移动被叫用户的呼叫过程中，配合网络中的原有网元，把普通的“嘟 嘟嘟”的普通回铃音信号替换成移动用户事先定制的丰富多彩的、充满个性 化的音乐、录音等信号；辅助功能是辅助用户完成该业务的申请开通、回铃音替 换方案的定制、回铃音信号资源的下载和录制、用户和漫游的管理、计费管理、 统计分析和维护管理等。在本论文中，我们将主要讨论业务提供功能，也就是彩 铃呼叫处理系统。图3 1 所示为碑化彩铃系统的组网结构： 削3 - 1 彩铃系统的组网结构 f i g u r e3 - in e t w o r ks t r u c t u r e o f p r b ts y s t 啪 圄一 园圃 采用终端交换机改造方式由终端交换机搭接i p 化彩铃业务系统提供彩铃业务 时，口化彩铃呼叫处理系统的主要功能是根据终端交换机发来的呼叫请求以及与 该呼叫有关的主被叫号码信息，配合终端交换机，完成本次接续，同时根据主被 叫信息播放由被叫用户为主叫用户定制的个性化回铃音。同时，当被叫用户接听 电话时，被叫终端局交换机需要拆除到彩铃业务系统的本次呼叫时，能够配合交 换机完成此次呼叫拆除工作，同时回收系统为此次播放个性化回铃音所分配的一 切资源。 采用跨接方式提供彩铃业务时，彩铃呼叫处理系统将参与本次主叫与被叫的 一切通信过程，彩铃呼叫处理系统需要配合两端的交换机完成此次呼叫接续，正 确的在两边的交换机之间传递信令信息，分配到两边交换局的话音通路。同时， 需要采集主叫和被叫的用户m s i s d n ( t h em o b i l es t a t i o ni s d nn u m b e r ) 号码，判 断在需要的时候抑制由被叫端局交换机发送的普通的“嘟嘟嘟 的回铃音， 同时根据主被叫号码在后向通路上播放被叫用户为主叫用户定制的个性化回铃 音。然后，当被叫用户接听电话时，停止此次的播音过程，将主被叫的通话通路 搭通，使主被叫能够正常的进行通话，当用户挂断电话时，配合两端交换机完成 此次呼叫的拆线流程，回收为本次呼叫所分配的一切资源。这是彩铃呼叫处理系 统最主要的功能，也是论文讨论的重点。 当然，彩铃业务系统除了需要能够根据需要替换用户的回铃音之外，还需要 提供一系列的手段供用户选择所使用的个性化的回铃音，能够提供一系列的播放 方案供用户选择。 总的说来，彩铃业务系统所需要提供的功能主要包括如下几种： ( 1 ) 配合网络相关网元完成呼叫的信令流程，同时根据呼叫的主被叫号 码，呼叫时间等因素，实现呼叫回铃音替换操作。 ( 2 ) 配合局端b o s s ( 业务支撑系统) 完成用户业务的开通与取消。 ( 3 ) 配合局端相关系统完成用户计费操作。 ( 4 ) 提供c p 接口，使各个铃音提供商能够提供各种各样丰富多彩的个性 化回铃音音乐供用户选择。完成各个铃音提供商的铃音销售情况统计 以及完成各个铃音提供商的费用计算。 ( 5 ) 提供w e b 方式，使用户能够以w e b 登陆的方式完成对铃音的选择， 试听，购买等操作，使用户能够通过w e b 方式定制自己的回铃音播 放方案。 ( 6 ) 提供i v r ( 交互式语音应答) 方式，使用户能够通过拨打一个特殊的号 码( i v r 特服号码) ，通过话机听取各种个性化回铃音，对各种铃音 进行选择、购买。对自己的个人信息进行修改， 1 2 ( 7 ) 提供短信( s m s ) 方式，使用户可以通过短信方式操作个人信息，定 制铃音，对个人信息进行修改。 在以上的中多功能中，第一个功能实现具体的业务提供，实际完成用户呼叫 的个性化回铃音替换操作，我们把彩铃业务系统中实现这一功能的部分称为彩铃 呼叫处理系统。论文将主要讨论彩铃呼叫处理系统的设计与实现。 3 1 1信令处理 信令处理功能主要完成与对端之间的信令交互，接收下层信令模块的信令消 息。当用户请求彩铃业务时，信令处理部分接收来自对端的呼叫信令，并通过消 息控制转发模块( 消息网关) ，将信令消息转发至呼叫业务处理模块进行呼叫业务 的逻辑控制，并负责将彩铃呼叫处理系统各任务模块的信令消息转发至对端，完 成整个的业务呼叫过程。 信令处理必须按照规定的呼叫流程来进行，信令处理是整个彩铃呼叫处理系 统的原动力，任何一个呼叫都必须通过彩铃呼叫处理系统信令处理模块接入彩铃 呼叫处理系统，由信令处理模块对呼叫进行分析，判断提供什么类型的业务，然 后驱动彩铃呼叫处理系统的各个不同的部分完成实际业务的提供。 3 1 2业务呼叫流程控制 业务呼叫流程控制主要完成对对端m s cs e r v e r 的彩铃呼叫信令的处理，完成 呼叫过程的逻辑控制，按照设定的呼叫流程，通过与媒体服务器、彩铃业务数据 库的信令和消息交换，控制整个彩铃业务呼叫过程的完成。内容包括彩铃呼叫实 例的建立、媒体业务协商、彩铃服务的启动、放音以及彩铃呼叫线路的拆除，恢 复线路等功能。是整个彩铃呼叫处理系统的核心之所在，发挥着核心控制的作用。 在彩铃呼叫处理系统中，要实现三种不同方式的彩铃业务呼叫流程控制，即 前向延迟方式、前向快速方式和后向延迟方式。这三种方式的呼叫流程建立过程 不尽相同，主要是在媒体协商阶段有所不同。采用前向延迟方式时，对端的编码 列表信息和地址信息分两次传递给呼叫处理系统；采用前向快速方式时，对端的 编码列表信息和地址信息会一次传递给呼叫处理系统，加速了彩铃呼叫建立的过 程；采用后向延迟方式时，媒体协商的过程与前向延迟方式相同，只是由呼叫处 理系统发起，而非是由对端首先发起。 3 2i p 化彩铃的协议栈 1 3 3 2 1信令传输协议栈 采用口化承载方式的彩铃呼叫处理系统采用了有别于t d m 承载方式的协议 栈，用以实现电信级的业务品质。其协议栈如图3 2 所示， b l c c m 3 u a s c t p i p 图3 - 2 信令传输协议栈 f i g u r e3 - 2p r o t o c o ls t a c ko fs i g n a l b i c c ( b e a r e ri n d e p e n d e n tc a l lc o n t r o lp r o t o c 0 1 ) 协议由1 1 r u ts g ll 研究组完 成标准化，由i s u p ( i s d nu s e r p a r t ) 协议演进而来，是一种在骨干网中实现使用 与业务承载无关的呼叫的控制协议。b i c c 定义了信令传送转换器( s t c ) 、应用传 送机制( a p m ) 、承载控制隧道协议( b c t p ) 和i p 承载控制协议( i p b c p ) 。通过 点编码建立信令联系，信令链路通过静态s c t p 连接，b i c c 节点中采用正常呼叫 的选路原则选定路由，为呼叫的信令建立通路。信令信息利用信令传送转换器转 换之后，采用a p m 传送b i c c 特定的控制信息。 b i c c 协议把支持b i c c 信令的节点分为服务节点( s n ) 和呼叫协调节点 ( c m n ) ，s n 具有承载控制功能( b c f ) ，c m n 不具有承载控制功能。对于s n ， 呼叫功能和承载控制功能在物理上既可以分开，也可以不分开。如果分开，那么 呼叫功能和承载控制功能实体需要用呼叫承载控制( c b c ) 信令来发送消息。s n 和c m n 都使用“半呼叫”模型，每个完整的呼叫分为“入局”和“出局”呼叫，所允许 的连接类型有3 1 k h z 音频、6 4k b i t s 、2 x 6 4k b i t s 、3 8 4k b i t s 、1 5 3 6k b i t s 、1 9 2 0k b i t s 、 等。b i c c 信令消息包括初始地址消息( 认m ) 、地址全消息( a c m ) 、应答消息 ( a n m ) 、c i c 系列消息等等。 b i c c 从真正意义上解决了呼叫控制和承载控制相分离的问题，可以用于任何 承载网络，如a t m 、i p 、s t m 。 最底层使用i p 协议来进行承载，传输层使用流控制传输协议( s c t p ) 。 3 2 2媒体传输协议栈 i p 化彩铃业务系统在彩铃媒体平面采用了