（计算机科学与技术专业论文）移动软交换的呼叫控制技术研究与实现.pdf

西北工业大学硕士学位论文摘要 摘要 w c d m a 核心网从r 4 版本开始引入了软交换技术，在r 9 9 版本的基础上对 电路域进行了彻底地改造。r 4 网络将控制面与承载面分离，使原来的交换机概 念从逻辑上划分成m g w 和m s c 服务器。其中移动交换机m s c 位于核心网的 控制层，是核心网的控制功能实体，为基本呼叫的建立、维持和释放提供控制功 能。 本文研究的对象是w c d m a 系统中m s c 呼叫控制部分的软件系统。 文章从移动软交换的概念与w c d m a 核心网体系结构、呼叫控制功能分析、 呼叫控制模块分析与实现三个方面展开了深入的研究。首先，研究了移动软交换 的概念和w c d m a 核心网体系结构及其主要功能实体。其次，在对协议功能层 次进行分析后，引入呼叫控制模块，并介绍了呼叫控制模块的主要功能。最后， 详细论述了呼叫控制模块的软件实现方法。 本文对呼叫控制的号码分析的功能进行了详细地分析、设计与实现。文中使 用辅助主叫号码传递手段，解决了实践中某些国家不支持局间主叫号码传递的问 题。在呼叫限制技术的实现中，引入虚拟属性的概念，从而能对不同呼叫限制手 段进行统一的处理。文章还讨论了呼叫控制中承载控制的实现，分析了呼叫控制 的承载建立方法和流程。文章通过引入中间承载操作层，屏蔽了物理网络结构的 复杂性对呼叫控制中承载的影响，解决了呼叫控制中业务与承载相关的复杂操作 问题。 关键词：w c d m a ，呼叫控制，号码分析，m s c 西北工业大学硕士学位论文 a b s t r a c t f r o mr 4s t a n d a r dt h ec o r en e t w o r ko fw c d m a b e g i n st ou s es o f ts w i t c h t e c h n o l o g yt of u n d a m e n t a l l yr e b u i l dt h ec s ( c i r c u i ts w i t c h e d ) d o m a i nb a s e do nr 9 9 s t a n d a r d c o n t r o lp l a n ea n db e a r e rp l a n ea r es e p a r a t e di nr 4n e t w o r k ，s ot h em s c s e w e ri sd i v i d e di n t om s ca n dm g wi nr 4s t a n d a r d ，a m o n gw h i c hm s ci sl o c a t e d i nt h ec o n t r o l l i n gl a y e ro fc o r en e t w o r ka n di st h ec a l lc o n t r o le n t i t yo fc o r en e t w o r k ， p r o v i d i n gc o n t r o lf u n c t i o no fe s t a b l i s h m e n t ，m a i n t e n a n c ea n dr e a l i z a t i o nf o rb a s i cc a l l f l o w t h i st h e s i sr e s e a r c h e st h ec a l lc o n t r o ls o f t w a r es y s t e mi nt h em s co fw c d 【a n e t w o r k 1 n h ec o n c e p t i o no fm o b i l es o f ts w i t c ha n dt h r e em a i np a r t s ：w c d m ac o r e n e t w o r ks y s t e ma r c h i t e c t u r e ，c a l lc o n t r o lm o d u l ef u n c t i o n a n a l y s i s ，c a l l c o n t r o l m o d u l ea n a l y s i sa n dr e a l i z a t i o na r ci n t e n s i v e l yr e s e a r c h e di nt h i sp a p e r f i r s t l y , t h e c o n c e p t i o no fs o f ts w i t c hi si n t r o d u c e d ，t h ea r c h i t e c t u r eo fw c d m a c o r en e t w o r k s y s t e ma n di t sf u n c t i o n a le n t i t ya r ci n t e n s i v e l ys t u d i e d ；s e c o n d l y , b a s e do nt h e f u n c t i o na n a l y z i n go ft h ec o n n e c t i o nm a n a g e m e n tl a y e ri nr 4s t a n d a r d ，t h ec a l l c o n t r o lm o d u l ei sp r e s e n t e da n dm a i nf u n c t i o n so fc a l lc o n t r o lm o d u l ea r ea l s o d i s c u s s e dh e r e f i n a l l y , t h ep a p e rd i s c u s s e st h ei m p l e m e n t a t i o no fc a l lc o n t r o lm o d u l e i nd e t a i l t h i sp a p e rd e s c r i b e st h ea n a l y s i s ，d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no ft h en u m b e r a n a l y s i sf u n c t i o n i tu s e st h em e t h o do fa d d i t i o n a lc a l l i n gn u m b e rt r a n s f e rt os o l v e t h ep r o b l e mt h a tc a l l i n gn u m b e rc a n n o tb eo b t a i n e dw i t hi s u ps i g n a li ns o m ec o u n t r y i nt h ei m p l e m e n t a t i o no fc a l lr e s t r i c t i o n ，t h ep a p e ri n t r o d u c e st h ec o n c e p to fv i r t u a l a t t r i b u t e ，t h a tc o m b i n e sd i f f e r e n tm e a n so fc a l lr e s t r i c t i o n a n dt h et h e s i sa n a l y s e st h e i m p l e m e n t a t i o no fb e a r e ro p e r a t i o ni nc a l lc o n t r o lm o d u l e i tu s e sam i d d l eb e a r e r c o n t r o ll a y e rw h i c hs h i e l d st h eb e a r e rc o n t r o li nt h ec a l lc o n t r o lm o d u l ef r o mt h e i n f l u e n c e si n c i t e db yt h ec o m p l e x i t yo fp h y s i c a ln e t w o r ks t r u c t u r e b yt h i sm e a n s ，t h e c o m p l e x i t yo p e r a t i o np r o b l e m sb e t w e e nt h es e r v i c e sa n dp h y s i c a lb e a r e ri nt h ec a l l c o n t r o li sr e s o l v e d k e y w o r d s ：w c d m a ，c a l lc o n t r o l ，n u m b e ra n a l y s i s ，m s c 西北工业大学硕士学位论文 目录 图目录 图2 - 1u m t s 的系统结构6 圈2 - 2r 9 9 核心网屯路域结构7 图2 - 3 r 4 核心网电路域结构7 图2 43 g p pr 4 移动软交换系统逻辑结构8 图3 - 1 砰叫控制有限状态机”，1 6 图3 - 2 移动始发呼u q 消息流程。1 7 图4 - 1 系统模块间关系2 1 图4 - 2 a s n 1 定义宇段构成图2 4 图4 _ 3 数据配置处理结构图一2 6 图4 4 路由分析过程2 6 囤4 - 5 辅助主叫号码传递过程 图禾6 始发局主叫号码处理流程3 5 图4 7 落地局主叫号码显示处理流程3 6 图牟8 虚拟属性映射关系4 0 图4 - 9 单m o w 呼叫网络模型4 3 图4 1 0 单m g w 呼叫承载建立模型4 4 图4 1 1 单m g w 内呼叫承载建立信令流程图，4 5 图4 1 2 两个m g w 上的呼叫网络模型4 6 图4 - 1 3 两个m g w 呼叫承载建立模型 图4 1 4 两个m g w 呼叫承载建立信令流程图 4 7 4 8 图4 1 5 多个m g w 间呼叫承载建立模型 图4 1 6 多个m g w 间呼叫建立的统一豫载模型4 9 图4 - 1 7 多个m g w 间切换操作的统一承载模型5 0 图4 1 8 中间串的管理5 1 图4 1 9 多个m g w 间切换操作的统一承载模型5 2 表目录 表1 缩略语5 9 西北工业大学硕士学位论文第一章绪论 第一章绪论 1 1本文的研究意义 在电路交换网中，呼叫控制( c a l lc o n t r o l ，c c ) 、业务提供以及交换矩阵均 集中在一个交换系统中。软交换的主要设计思想是业务腔制与传送接入分离， 各实体之间通过标准的协议进行连接和通信。软交换设备是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【1 2 1 。 传统的电路交换网络的呼叫控制的路由功能建立在电路选择之上。在第三代 移动通信网络中引入软交换技术，使用分组技术进行传输，其中m g w ( m e d i a g a t e w a y ，媒体网关) 完成承载的建立和传输，m s c ( m o b i l es w i t c h i n gc e n t e r ， 移动交换中心) s e r v e r 进行呼叫控制，管理连接于其上的m g w 。 呼叫控制的研究是软交换研究的一个重要内容，呼叫控制技术也是软交换设 备开发中的核心技术。软交换技术引入后，3 g ( 3 “g e n e r a t i o n ) 核心网网络结构 发生了变化，这对于网络中的呼叫控制技术也提出了新的要求。 1 2移动软交换技术发展现状 软交换技术的产生至今有8 年多的时间，而且软交换技术仍在快速发展中。 国际上，i e t f ( i n t e r n e te n g i n e e r i n gt a s kf o r c e ，因特网工程任务组) 、r r u ( i n t e m a t i o n a lt e l e c o m m u n i c a t i o n su n i o n ，国际电信同盟) 、i s c ( i n t e r n a t i o n a ls o f t s w i t c hc o n s o r t i u m ，国际软交换联盟) 、3 g p p ( 3 “g e n e r a t i o np a r t n e rp r o j e e t ，第 三代伙伴关系计划) 等组织对软交换及协议的研究工作一直起着积极的主导作 用。在软交换的研究进展方面，我国处于世界同步水平。信息产业部“网络与交 换标准研究组( 现已改名为网络与交换技术工作委员会) ”在1 9 9 9 年下半年就启 动r 软交换项目的研究，目前已完成了我国有关软交换体系的总体技术要求框 西北丁业大学硕士学位论文第一章绪论 架。我国“8 6 3 ”计划已经列项有关软交换系统在移动通信和多媒体应用的研究， 该课题以软交换技术为核心，重点研究能够支持多媒体业务和应用于无线系统的 软交换体系，采用开放式a p i ( a p p l i c a t i o np r o g r a m m i n gi n t e r f a c e ，应用编程接 口) 的业务和应用支撑环境以及软交换系统的组网技术【1 2 i 。 移动通信系统现在主要提供的服务仍然是语音服务以及低速率数据服务，目 前已经发展到第三代。3 g 的标准化工作实际上是由3 g p p 和3 g p p 2 ( 3 一 g e n e r a t i o np a r t n e rp r o j e e t2 ，第三代伙伴关系计划2 ) 两个标准化组织来推动和 实旌的。3 g p p 成立于1 9 9 8 年1 2 月，由欧洲的e t s i 、日本的a r i b 、韩国的t r a 和美国的t 1 等组成。采用欧洲和日本的w c d m a ( w i d e b a n dc o d ed i v i s i o n m u l t i p l ea c c e s s ，宽带码分多址) 技术，构筑新的无线接入网络，核心交换则在 现有的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 ，全球移动通信系统) 移 动交换网络基础上平滑演进，提供更加多样化的业务。1 9 9 9 年的1 月，3 g p p 2 也正式成立，由美国的t i a 、日本a r i b 、韩国 i r a 等组成。无线接入技术采用 c d m a 2 0 0 0 和u w c 1 3 6 为标准，核心网采用a n s i h s 4 1 。t d s c d m a 标准由 中国无线通信标准组织c w t s 提出，目前已经融合到了3 g p p 关于w c d m a - t d d 的相关规范中。 3 g p p 网络协议发展由3 g p pr 9 9 1 到3 g p pr 4 2 , 3 g p pr 5 ，以后还会推出3 g p pr 6 版本【1 l 】。 r 9 9 ：新的无线技术的引入，对于2 5 g 的g p r s 核心网络无根本性 改变。 一r 4 ：核心网络电路域移动交换中心传统的m s c 被拆分为负责呼叫控 制的m s c 和负责承载建立的m g w 两部分组成。 - r 5 ：支持端到端的v o i p ( v o i c eo v e ri p ，在i p 协议上传送语音) ， 核心网络引入了大量新的功能实体，改变了原有的呼叫流程。 目前，已经有一些基于协议3 g p pr 9 9 和r 4 移动通信产品投入商业测试和运 1 r 表示r e l e a s e 23 g p p 在9 8 年底9 9 年初开始制定3 g 规范。r 9 9 鲧计划1 9 9 9 年底完成，最后2 0 0 0 年3 月完成。后来意 识到按年命名会给实现带来困难，因为年度版本不能保持一个相对稳定的规范集，闻此决定r 9 9 后小再拄 年来命名版本，同时把r 2 0 0 0 的功能r 为两个阶段来实施：r 4 和r 5 ：以后升级将按r 6 ，r 7 方式命名版 本 西北工业大学硕士学位论文第一章绪论 营，使得软交换设备规模从企业级应用迈向了运营级应用。 1 3 论文主要内容 本文研究的对象是w c d m a 系统中m s c 的呼叫控制部分的软件系统。作者 对于新的3 g 移动网络软交换系统的呼叫控制技术应用，通过对采用3 g p pr 4 协 议的第三代移动通信m s cs e r v e r 产品研发，进行充分的研究。 论文的章节安排如下： 第一章是本文的绪论部分，主要介绍本文研究意义，相关的国内外研究现状 以及论文研究内容和结构安排。 第二章主要对移动软交换，w c d m a 核心网概念，w c d m a 核心网体系结 构，核心网的演进和核心网主要功能实体进行介绍。 第三章是呼叫控制功能的分析和呼叫控制模块的引入。首先介绍了软件分层 的概念，然后引入呼叫控制模块，随后对呼叫控制模块状态机和呼叫处理流程进 行了分析，最后提出第四章呼叫控制模块实现中的主要工作。 第四章是呼叫控制模块分析与实现。对于呼叫控制模块的软件实现方法和呼 叫控制模块中具体功能的实现方法进行了分析，并对所遇到的问题提出了解决方 法。 第五章对测试工作进行了简要的介绍后，总结了文章完成的工作并对 w c d m a 移动软交换研究进行了展望。 西北工业_ = 学硕士学位论文第二章移动软交换概述 2 1软交换概念 2 1 1 软交换定义 第二章移动软交换概述 软交换的概念是由美国贝尔实验室首先提出来的。软交换是一个软件实体， 用于提供呼叫控制功能。软交换的基本定义为：软交换是一种支持开放标准的软 件，能够基于开放的计算平台完成分布式的通信控制功能，并且具有传统的t d m ( t i m ed i v i s i o nm u l t i p l e x i n g ，时分多址) 电路交换机的业务功能。软交换技术 用于解决现代通信中不同网络、不同设备、不同技术的互通问题，是下一代分组 网中语音业务、数据业务、和视频业务中呼叫控制和业务提供的核心技术，也是 电路交换电信网向分组交换网演进的重要技术 1 2 1 。 从广义来讲，软交换是以软交换设备为控制核心的下一代网络( n e x t g e n e r a t i o nn e t w o r k ，n g n ) ，包括4 个功能层面：接入层、传送层、控制层及 应用层【1 7 】。从狭义来讲，软交换特指位于控制层的软交换设备。我国信息产业部 软交换设备总体技术要求中对软交换设备的定义如下：“软交换设备是电路 交换网向分组网演进的核心设备，也是n g n 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”。 2 1 2 软交换设备 软交换设备，曾被称为呼叫服务器( c a l ls e w e r ) 、呼叫代理( c a ua g e n t ) 或媒 体网关控制器( m e d i ag a t e w a yc o n t r o l l e r ，m g c ) ，是v o i p ( v o i c eo v e ri p ，在 l p 协议上传送语音) 体系中把呼叫控制功能从媒体网关中分离出来，通过服务 器上的软件实现基本呼叫控制功能的产物；1 9 9 9 年后被称为软交换设备，该名 词出现后为业界普遍认可，成为最后的通用概念；随着对之认识加深，传统电路 西北工业大学硕士学位论文第二章移动软交换概述 交换设备制造商也加入到软交换的研发队伍中来，使得该设备在能力、规模及可 靠性等方面逐步完善，达到提供运营级服务的标准。随着设备制造商的纷纷转型， 处于信息产业链中另一环的电信运营商也在先后了解软交换技术并进行试验，考 虑如何采用该体系进行网络的战略转型。 软交换设备定位于n g n 的控制层，是n g n 的核心控制功能实体，为n g n 实时业务提供呼叫控制和连接功能。通过对各种媒体网关的控制，实现了p s t n ( p u b l i cs w i t c h e dt e l e p h o n en e t w o r k ，公共交换电话网) i s d n ( i n t e g r a t e d s e r v i c e sd i g i t a ln e t w o r k ，综合业务数字网) 、p j 订n ( p u b l i cl a n dm o b i l en e t ， 公众陆地移动网) 、i n ( i n t e l l i g e n t n e t w o r k ，智能网络) 、c p 3 v ( c a b l e t v ，有 线电视) 和i n t e r a c t ( 因特网) 等业务网络之间业务层面的互通。使分组交换网 能继承原有电路交换网中丰富的业务功能，并可以提供各种新业务；又能将p s t n 逐步向分组化网络演进，适应网络的发展方向。在w c d m a 核心网中，软交换 设备就是基于r 4 、r 5 和r 6 标准的m s c 设备。 2 2 移动软交换与w c d m a 核心网 在移动通信系统核心网中引入软交换体系就是移动软交换。2 0 0 0 年前后， 3 g p p 在制订3 g p pr 4 阶段的规范时，首次把的软交换概念引入到移动核心网领 域。 2 2 1 接入网与核心网 u m t s t 6 1 ( u n i v e r s a lm o b i l e t e l e c o m m u n i c a t i o n ss y s t e m ，通用移动通信系统) 是采用w c d m a 空中接口技术的第三代移动通信系统，通常也把u m t s 系统称 为w c d m a 通信系统。u m t s 系统包括无线接入网( r a d i oa c c e s sn e t w o r k ， i 乙a n ) 和核心网( c o r en e t w o r k ， c n ) 1 1 。u t r a n ( u n i v e r s a lt e r r e s t r i a lr a d i o a c c e s sn e t w o r k ，通用陆地无线接入网) 、c n 和u e ( u s e re q u i p m e n t ，用户设各) 一起构成了整个通信系统。 i u 接口是c n 和u t r a n 之问的接口【”，u u 接口是u t r a n 和u e 之间的接口。 西北工业大学硕士学位论文 第二章移动软交换概述 无线接入网与核心网在功能和实体上都是分开的，通过标准的信令协议进行通 信，其中无线接入网用于处理所有与无线连接有关的功能，核心网处理u m t s 系 统内部所有的话音与数据业务的交换和路由以及外部网络的互联互通。 接入嘲核心网 囝2 - 1u m i s i 拘系统结构 核心网是由一系列完成用户位置管理、网络功能和业务控制等功能的物理实 体组成，包括( g ) m s c v l r ( v i s i t o r l o c a t i o n r e g i s t e r ，访问位置寄存器) 、i - i l r ( h o m el o c a t i o nr e g i s t e r ，归属位置寄存器) 、s m c 、s g s n 等。 2 2 23 g p p 版本的演进 3 g 的标准化工作是由3 g p p 和3 g p p 2 两个标准化组织来推动和实施的。 w c d m a 目前分为3 g p pr 9 9 、r 4 、r 5 r 6 几个阶段与版本。 r 9 9 在g s m g p r s 网络的基础上，对接入网部分进行了革命性的变革，但 是核心网没有大的改变。 w c d m a 从r 4 版本开始引入了软交换技术，在r 9 9 的基础上对电路域进 行了彻底地改造，将控制与承载面分离，信令与话路都引入了分组技术。r 9 9 与 r 4 网络的主要区别在于核心网络的电路域，r 4 核心网的分组域与r 9 9 协议相 比变化不大，主要是增加了部分与q o s ( q u a l i t yo fs e r v i c e ，服务质量) 相关的 协议标准。 r 5 r 6 在原有r 4 分组域的基础上叠加了一个i p ( i n t e m e tp r o t o c o l ，因特网 协议) 多媒体域，提供了一个统一的基于分组的核心网，为将来的各种业务融合 提供了平台。r 5 r 6 更多地侧重设计于多媒体业务的应用，与r 4 不是对立而是 一 步 一 一 i!1 西北工业大学硕士学位论文第二章移动软交换概述 相辅相成的关系。r 4 的分组语音技术得到充分应用，必将为r 5 瓜6 的应用提供 坚实的基础，而且r 4 网络中的承载网在r 5 r 6 仍然可以继续使用。 2 2 31 1 9 9 核心网和r 4 核心网的比较 r 9 9 在网络结构上继承了g s m 网络的特点，而r 4 则采用承载与控制分离 的软交换架构；r 9 9 的网络实体间采用t d m 组网。r 4 的网络实体间可以采用 t d m a t m ( a s y n c h r o n o u st r a n s f e rm o d e ，异步传输模式) ，i p 技术组网；r 9 9 网 络实体问采用窄带s s 7 ( s i g n a l i n gs y s t e mn o ，7 ，7 号信令系统) 信令，r 4 网络 则可以选用口或t d m 组建信令网；r 9 9 的网络架构为分级组网；r 4 如果采用 i p 组网，可以组建结构更为简化的信令网，以及平面化的承载网。 u t r a n 鞲l 。敝 n o d e b u t r a n ”- r 、c 图2 - 21 ：1 9 9 核心网电路域结构 、1 s c s e r v r i 。l 鼍 豳 i p ，艚m 司 警飘n 。0 p s t n 图2 3i q 4 核心网电路域结构 在承载与控制分离的架构下，m s cs e r v e r 一般与m g w 采用不同的硬件平 | | 攀浔 一芦 - 蛐 一络 饕重熏一嗍 豳一畔 一 一 一 。、 撇嚣 _ 啉翱 _ ；。势辫：； j 鼍。豢 i j”忡群 ，蜒“。； 。i曩黪 疆蕊辫 蔫。警 西北工业人学硕士学位论文第二章移动软交换概述 台，m s cs e r v e r 主要进行信令处理，一般基于具有高计算能力的硬件平台，m g w 主要进行承载面处理，一般基于具有大容量交换能力的硬件平台。 2 3w c d m a 核心网体系结构 2 3 1 电路域与分组域 w c d m a 核心网从逻辑上分为电路交换( c i r c u i ts w i t c h ，c s ) 域和分组交换 ( p a c k e ts w i t c h ，p s ) 域两个部分“1 。c s 域是指那些可以为用户通信提供电路交 换类型连接的c n 实体，在连接建立的时候分配专用的资源，在连接释放的时候 释放该资源，c s 域的专用实体有：( g ) m s c n l r 等。p s 域是指那些能够为用户 通信提供p s 类型连接的c n 实体，使用包来传输用户信息，每一个包的路由独 立于前一个包。 c s 域主要负责与电路型业务相关的呼叫控制和移动性管理等功能，在呼叫 控制采用t u p ，i s u p 等标准i s d n 信令，移动性管理上采用了进一步演迸的m a p ( m o b i l e a p p l i c a t i o np a r t ，移动应用部分) 协议。p s 域主要负责与分组型业务相 关的会话控制和移动性管理等功能。本文内容仅限于c s 域。 2 3 21 1 4 电路域核心网逻辑结构及接口 如图2 4 所示r 4 电路域逻辑结构，各个实体问通过不同接口通信。 图2 43 g p pr 4 移动软交换系统逻辑结构 西北工业大学硕_ 上学位论文第二章移动软交换概述 1 n c 接口 n c 接口为m s c 问的接口，该接口遵循3 g p p t s2 9 2 0 5 ，应用层协议为b i c c 协议( 必选) s i p t ，为u m t s g s m 的窄带电路域业务提供独立于用户面承载技术 及控制面信令传输技术的局间呼叫控制能力。 2 m c 接口 m s c 与m g w 之间为m c 口，该接口遵从3 g p p t s2 9 2 3 2 。m c 接口的应用 层协议主要基于由r r u t 及i e t f 联合制定的h 2 4 8 协议定义及其扩展q 1 9 5 0 。 此外，3 g p p 对h 2 4 8 进行扩展，以实现移动环境的特有应用。m c 接口可以基 于a t m 或i p 。基于i p 连接时，协议栈为h 2 4 8 s c t p i p ，也可将m 3 u a 加在 s c t p之上：基于a t m连接时，协议栈为 h 2 4 踟t p 3 b s s c f s s c o p a a l s a t m 。混合a 、i p 连接时，协议栈为 h 2 4 8 m 3 u a s c t p i p 3 n b 接口 m g w 问的n b 接口包括用户平面( u s e rp a n e l ，u _ p ) 和传输层协议，用于承 载用户业务流，并以承载控制信令管理业务流连接的建立、释放与维护。n b 接 口可选择采用a t m 、i p 或t d m 作为物理承载方式。对于a t m 承载，传输网络 用户面业务流的协议栈为a a i2s a r s s c s 0 3 6 6 1 ) 、a a l 2 ( i 3 6 3 2 ) 、a t m 承 载控制信令的协议栈为q a a l 2 ( o 2 6 3 0 。2 ) ，s t c ( q 2 1 5 0 1 ) ，m t p 3 b ，s s c f - n n i ， s s c o p ，a a l 5 ，a t m 。对于口承载，传输网络用户面业务流的协议栈为r t p ， u d p ，i p ，承载控制信令的协议栈为q 1 9 7 0 ，s c t p ，i p ，或通过m e 接口及n c 接口以q 1 9 9 0 ，b c t p 协议在m g w 间实现承载控制信令的隧传。n bu p 协议在 承载面m g w 间提供业务数据流的组帧、差错校验、速率匹配及定时控制等功能， 与i uu p 基本相同，支持压缩语音、数据流的传输。 4 其他接口 1 ) 移动交换网络与七号信令网及其他网络互通的接1 2 1 ，该接口遵循3 g p p t s2 9 2 0 2 及相关标准，支持t u p i s u p 、m a p 、c a p 信令，支持与 p s t n 1 s d n 互通，与其他p l m n 以t u p l s u p 或m a p 互通，与智能网 ( i n ) 互通。 2 1i u 接口，是核心网与3 g 接入网u t i = 沮n 的接f i 。实体上是m s c 与r n c 间接口，该接口的控制面与用户面分离，其应用层协议为r a n a p ( r a d i o 西北工业大学硕士学位论文 第二章移动软交换概述 a c c e s sn e t w o r ka p p l i c a t i o np a r t ，无线接入网络应用部分) ，基于a t i v l 方式。 3 ) a 接e l 是核心网与2 g 接入网g e r a n 的接e l 。实体上是m s c 与b s c 间接口，应用层协议为b s s a p ( b a s es t a b o ns u b s y s t e ma p p l i c a t i o n p a r t ，基站子系统应用部分) ，基于m t p 方式。 4 ) c 接口。h e r 与g m s c 问的接口为c 接口，应用层协议为 m a p t c a p s c c p 。 5 ) d 接口。h l r 与v l r 问的接口为d 接口，应用层协议为 m a p i c a p s c c p 。 6 ) e 接口。m s c 间的接口为e 接口，应用层协议为m a p t c a p s c c p 。 7 ) g 接口。v l r 间的接口为g 接口，应用层协议为m a p t c a p s c c p 。 8 ) c a p ( c a m e la p p l i c a t i o np a r t ，c a m e l 应用部分) 接口。g s m s s f 与 g s m s c f 接口为c a p 接口，应用层协议为c a p t c a p s c c p 。 2 4 主要的核心网功能实体 2 4 1m s c 移动交换机m s c 位于核心网的控制层，是核心网的核心控制功能实体，可 以为基本呼叫的建立、维持和释放提供控制功能，包括呼叫处理、连接控制、智 能呼叫触发和资源控制等。 m s c 是多种逻辑功能实体的集合，提供业务的呼叫控制、连接以及部分业务 提供功能，是第三代移动通信中语音数据视频业务呼叫、控制、业务提供的核 心设各，也是目前电路交换网向分组网演进的主要设备之一。 本文研究的内容就是m s c 上的呼叫控制技术。 2 4 2v l r v l r 是个l 临时存放用户相关数据的实体，一般与m s c 为同一设备。v l r 中只存储当前活动在m s c v l r 区域中的移动用户数据，存储的内容包括： 西北工业大学硕士学位论文 第二章移动软交换概述 1 用户信息，包括i m s i 、m s i s d n 、类别、用户状态。 2 基本业务信息，包括承载业务序列、电信业务序列。 3 补充业务信息，包括前转信息、呼叫闭锁信息、c u g 信息 4 漫游限制信息 5 c a m e l ( c u s t o m i z e da p p l i c a t i o n sf o rm o b i l en e t w o r ke n h a n c e dl o g i c ， 移动网络增强客户应用逻辑) 签约信息 v l r 在呼口q 建立时，根据m s c 的请求可以根据i m s i 、t m s i 、m s i s d n 等 号码向m s c 提供用户的信息。当用户到新的位置时，v l r 可以完成位置登记， 当收到m s c 的用户去活消息时可以进行标记。v l r 可以向h i r a u c 或者前一 个v l r 索取并存储鉴权参数，并通过m s c 要求移动台进行鉴权。v l r 在u e m s ( m o b i l es t a t i o n ，移动台) 被叫时，分配m s r n 。当发生切换时v l r 能够提供 切换号码。为对移动用户的识别进行保密，v l r 能为移动用户分配t m s i 。 2 4 3h l r h l r 用来存放的是用户信息，包括用户所在位置，用户身份识别信息，签 约业务等。v l r 中与h l r 随时进行着交互，以更新用户信息。h l r 是移动通信 系统中的关键设备，其存放的用户位置信息使得网络能够实时的找到用户位置。 呼叫发起和建立都需要h l r 的参与。用户的业务信息也保存在h l r 中。 在m s c 和h l r 、v l r 之间的通信是通过m a p ( m o b i l ea p p l i c a t i o np a r t ，移 动应用部分) 协议进行的口”。 2 5 小结 w c d m a 从r 4 版本开始引入了软交换技术，在r 9 9 的基础上对电路域进行 了彻底的改造，将控制与承载面分离，信令与话路都引入了分组技术。移动交换 机m s c 位于核心网的控制层，是核一心网核心控制功能实体，为网络实时业务提 供呼叫控制和连接功能。 m s c 是多种逻辑功能实体的集合，提供业务的呼叫控制、连接以及部分业 务提供功能，是第三代移动通信中语音数据视频业务呼叫、控制、业务提供的 西北工业大学硕士学位论文第二章移动软交换概述 核心设备，也是目前电路交换网向分组网演进的主要设备之一。本文研究的对象 就是m s c 上的呼叫控制功能。后面章节将对呼叫控制的设计与实现进行深入的 讨论。 西北工业太学硕士学位论文 第三章呼叫控制模块分析 第三章呼叫控制功能实现分析 3 1呼叫控制功能实体分析 3 1 1 协议功能层次 交换机软件的核心是信令处理部分，负责用户通信前建立连接过程以及呼叫 释放过程的信令处理。在3 g p p 的协议中，只定义了c m ( c o n n e c t i o n m a n a g e m e n t ，连接管理) ，m m ( m o b i l i t ym a n a g e m e n t ，移动性管理) 和r a n a p 层眇1 。 其中m m 为c m 提供服务，并且实现移动性管理，鉴权，加密以及位置管理等 各种功能。r a n a p 负责i u 接口上的信令处理。c m 需要完成呼叫处理，路由， 以及号码分析等功能。 连接管理的功能是在用户之间建立连接，并能维持和释放这些呼叫。c m 层 完成整个呼叫的流程，包括移动起始呼叫，移动终止呼叫以及呼叫前转业务等。 作者的工作属于交换机c m 层的内容。 软交换设备的根据不同功能实体的划分m s c 主机软件分为不同模块，模块 之间相互独立模块之间通过消息进行通信。在大的模块下还分有小的模块，模块 的划分依据功能单一，彼此关联较小的原则。对应交换机软件分层，主机模块有 r a n a p 模块，m m 模块，c m 模块。 3 i 2 呼叫控制功能 m s c 是提供呼叫控制功能的设备，是用户完成一次呼叫的主要控制设备。呼 叫控制功能就是，根据主被叫号码进行分析进行选路，完成从用户号码和用户服 务的匹配、根据号码和服务进行选路、路由交换等移动交换机的核心处理功能。 由于u m t s 主要是接入式网络，大部分工作是由外部网络来做，对移动起 始呼叫，m s c 必须分析被呼号码及所需要的业务，以便选择呼叫所要路由到的 外部网络。按照所选择的外部网络的接入规则，必须保留一条通向该网络及传送 西北工业大学硕士学位论文 第三章呼叫控制模块分析 相关信令的合适链路。然后，m s c c 及u m t s 用户) 只能按照呼叫进展的可用信令 信息来等待及应答。 对移动起始呼叫，m s c 必须分析被呼号码及所需要的业务，以便选择呼叫 路由。对于固定用户来讲，呼叫方给出的号码指定了一根电话线，因此经过号码 分析之后可以很容易的找到目的地。但对于移动用户而言，呼叫方所给出的号码 并不指定一根电话线或一个地址，而是指向某一h l r 中的一个记录。移动用户 号码的前几个数字足以指明该号码是一个移动用户的号码，并可指定预约的运营 者，保存用户记录的h l r 可以由对此号码前几个数字的分析确定。h l r 记录中 包含找到呼叫的最终目的地，即移动用户当前访问的m s c 所需的信息，因此最 终的路由只有在询问h l r 后才能进行。路由的前一部分工作只处理从被呼叫号 码( m s i s d n ) 获得的信息即号码分析的过程。与任何i s d n 号码一样，路由是 采用每个中介交换机内的表格完成的，路由表的存在使得可以快速找到连到该 h l r 的交换机，从而找到该h l r ，获得该h l r 中记录移动用户的数据。路由的 另外一个工作是根据h l r 中记录的当前移动用户的位置找到用户，从而可以建 立起呼叫。 3 1 3 呼叫控制模块的引入 将c m 层的号码分析，路由选择，呼叫连接控制功能独立作为一个模块就是 呼叫控制( c a l lc o n t r o l ，c c ) 模块。呼叫控制模块功能就是根据用户号码进行 号码分析然后进行路由选择和呼叫建立，并对呼叫过程中的异常情况进行处理。 呼叫处理的模块是和用户业务最为接近的一个模块，直接提供用户呼叫控制的功 能，相当于网络协议中的应用层。则用户的呼叫接入的处理模块关系如下： r a n a p - - m m c m - - ) c c