（计算机应用技术专业论文）map协议在phs网络互通中的应用.pdf

武汉理二| i 大学硕士学位论文 摘要 p h s 是无线市话的简称( 俗称小灵通) ，它是一种依附现有固定电话网络采 用微蜂窝技术实现无线覆盖的个人接入系统。因为小灵通在移动通信中具有价 格低廉，绿色环保的优点，自发展以来，迅速的占领了市场，并不断地进行扩 大和发展。但是由于小灵通发展时间比较短，各个厂商没有统一的规范，而在 同一个城市存在并网需求，因此实现小灵通网络的互联互通是十分必要的。 市场上生产小灵通的厂商很多，各自采用的接入技术、网络交换、接口参 数等互不相同，要实现p h s 的互通具有一定的技术难度。由于p h s 技术是“嫁 接”在固定电话网上的，而固定电话网采用七号信令进行消息的传递，那么在 p h s 核心网上采用共同的标准来实现p h s 的互联互通是比较可行的办法。m a p 协议位于七号信令网中的应用层，是专门为移动用户设计的。它规定了公用陆 地移动通信网p l m n 不同功能部件之间以及不同p l m n 之间进行控制和数据信 息交换的过程和方式。而且m a p 协议在第二代移动通信g s m 网络的漫游互通 中已经得到了广泛的应用。因此中国电信规定采用m a p 协议实现不同类型的 p h s 网络的互联互通是十分可行的。 本文分析了m a p 协议的结构、消息、业务以及移动通信网中m a p 协议在 各个接口传递的消息内容。同时也详细分析了以i p 为核心的软交换p h s 网络的 体系结构。在此基础上，提出了异构p h s 核心网的互联互通方案，并对该方案 实现的语音互通、短消息互通和丢话通知互通进行了详细的阐述。该方案通过 在p h s 软交换网络中增加适配器归属位置寄存器h l ra d 印t e r 和访问位置寄存 器v l ra d a p t e r ，实现了s n s p 协议和m a p 协议的转换，有效地解决了不同厂 商p h s 核心网络中的用户位置信息的交换问题。本文还对移动通信的m a p 协 议中的漫游互通模块进行改进，设计了移动管理模块、操作管理模块和呼叫处 理模块中主要函数的消息流程、s d l 图和实现的代码。通过系统测试的方法， 采用批量用户对归属位置寄存器和访问位置寄存器进行了测试，证实了p h s 网 络漫游互通的实现。 最后对本论文工作进行总结，并提出该课题领域有待进一步研究的问题。 关键词：m a p ，p h s ，h l r ，v l r ，s g 武汉理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t p h s ( p e r s o n a lh a n d y p h o n es y s t e m ) i st h ee a s yn a m eo ft h ew i r e l e s s t e l e p h o n e i ti sah n do fp e r s o n a la c c e s ss y s t e ma 吐a c h e dt ot h es e t t l e dt e l e p h o n e w h i c hc o u l dr c a l i z ew i r e l e s sc o v e r i n gb ym i c r 0c o m bt e c h n o l o g y b e c a u s ep h sh a s t l l ea d v a n t a g e ss u c ha s ：t h el o wp r i c e ，g r e e n ，l o wr a d i a t i o n ，i tc o n q u e r st h em a r k e t q u i c k l ye v e rs i n c ei t sd e v e l o p m e n t i tg o e so ne x p a n d i n ga n dd e v e l o p i n g b u tm e t i m ef o rt h ed e v e l o d m e n to fp h si sv e r vs h o r t ，d i 矗色r e mm 锄u f h c n l r e sd on o th a v e t 1 1 es 锄es t a n d a r d a n dt h ed i 矗e r e mn e t w o r k se x i s t e di n 也es a m ec i t va r en e e d e d s o i ti sv e r vn e c e s s a r v 也a tt h er l e t w o r l ( so fp h sc o u i dc o m m u i l i c a t ew i t he a c ho t h e l t h e r ea r em a n vp h sm a n u f a c t u r e si nt h em a r k e tw h ou s ed i f f e r e ma c c e s s e s t e c h n o l o g y 、n c t 、v o r ke x c h a r 培e 、1 i n kp a r a m e t e r s i t sv e r yd i 伍c u ht om a k ep h s i n t e r - c o 舳u n i c a t ci nt h ct e c h n 0 1 0 9 yf i e l d p h st e c h n 0 1 0 9 yi s “f a 衔n g ”o nn l e s e n l e dt e l e p h o n en e t w d r k ，b u tt h et e l e p h o n en e t w o r kc o u l dc o r l v e yt h ei n f o m l a t i o n b vs s 7 ，s oi ti sp o s s i b l em a tt h em u t u a lc o m m u n i c a t i o no fp h sc o u l db e i m p l e m e m e db yu s i n gt h es 锄ep l a ni nt h ep h sc o r cn e t w o r k m a pp r o t o c o l l i e si n t h ea p p l i c a t i o nl a y e ro fs s 7n e t w o r k ，m i c hi ss p e c i a l l yd e s i g n e df o rt h em o b i l e s u b s c r i b e r s ，nr e g u l a t e st h ep m c e d u r e sa n dm o d e so fc o n t r o la n dm ed a t a i n f b m l a t i o ne x c h a i l g eb e t w e e nt h ed i 旋r e mf u n c t i o np a r t si nt h ep l m no f 血e d i 疏r e mp l m n s oi ti sv e r yp o s s i b l et h a tc h i n at c l e c o mu t i l i z e sm a pp r o t o c 0 1 t o m a k ep h sn e t w o r ko f d i 疵r e n tt y p e si n t e r w o r k t h i sp a p e ra i l a l y s e st h es 蚋l c t u r e 、m e s s a g e 、b u s i n e s so f m a pp r o t o c o la n dt l l e c o n t e l no fm ec o n v e v e dm e s s a g e 疳o md i f f e r e ml i n k so fm a pp r o t o c o li nt h em o b i l e c o m m u n i c a t i o nn e t w o r k s a tt h es a m et i m e ，t h ep a p e rd e s c r i b e r sd e t a i l e d l yt h e s y s t e mf r a m eo fi p c o r e ds o f t s w i t c hp h sn e t 、v o r k as o l u t i o no fi n t e r w o k i n go f d i f f e r e n tp h sc o r en e t w o r ki s g i v e d ，a n dt h ep a p e rd e s c r i b e r sd e t a i l e d l yt h e r e a l i z a t i o na b o u tv o i c e 、s h o ni n f b n n a t i o na n dt h em i s s e dc a l ln o t i f i c a t i o nb vt l l i s 、v a y t h i ss o l u t i o na d d sh l ra d a p t e ra i l dv l ra d a p t e ri nt l l es o f t s w i t c hn e “v o r ko f p h s ，w h i c hc o m dr e a l i z et h ee x c h a n g eo fs n s pa 1 1 dm a pa n ds o l v e se f f i c i e n t i ym e e x c h a n g ep r o b l e m so ft l e i n f o m l a t i o na b o u ts u b s c r i b e r s p o s i t i o ni nd i 圩e r e m n e t 、v o r k s t h ep a p e ra l s om o d i f l e st h em o d u l e sa b o u tr o a m i n 2a n dm u t u a l i i 武汉理1 ：大学硕士学位论文 c o m m u r i i c a t i o ni nm em a p p r o t o c o lo f m em o b i l ec o m m u l l i c a t i o n ，d e s i g n sm e s s a g e n o wo ft h em a i nf u n c t i o n 、s d lc h a na n d c o d e si nt h em o d u l e sa b o u tm e m a i l a g e m e n to fm o b i i i t y 、t h em o d u i e sa b o u tm em a n a g e m e n to fo p e r a t i o n 、t h e m o d u l e sa b o u tt h em a n a g e m e n to fc a l l i n g t h ea u t h o r 把s t st 王l eh l ra l l dv l r b v m a n ys u b s c r i b e r s a n ds y s t e mt e s t i n g ，w h i c hm a k e st h em u t u a lc o m m u n i c a t i o n a n dr o 锄i n go fm a pn e t w o r kc o m et m e i nt h ee n d ，t h ew o r ka b o u tt h i sp 印e ri s s u m m a r i z e d ，a 1 1 ds o m ed m b l e m s w h i c hw i l ln e e df u t l l r er e s e a r c hi nt h i sn e l da r e 空i v e n k e y w o r d s ：m a p ，p h s ，h l r ，v l r ，s g i i i 武汉理工大学硕士学位论文 1 1 引言 第1 章绪论 个人便携式系统p h s ( p e r s o n a lh a n d y p h o n es y s t e m ) 自发展以来，受到 的争议颇多。因为它采用微蜂窝技术，嫁接在固定电话网上，作为固网的延伸 和补充【l 】。p h s 在技术上显然不如采用大区制，宏蜂窝的全球移动通信系统 g s m ( g 1 0 b a ls v s t e mf o rm o b i l ec o 衄u m c a t i o n s ) 技术和码分多址接入c d m a ( c o d ed i v i s i o nm u l t i d l ea c c e s s ) 技术，但移动的高资费及双向收费不能解决 本地通信量大、电话次数多、只要求在本地移动的用户，这就形成了空缺的用 户市场，而p h s 正是填补了这个欠缺。p h s 正是凭着“固话的价格，无线的 享受”这个特点在市场上扎根下来，并取得了迅猛的发展。为了巩固市场，p h s 在技术上也在不断改进和发展。譬如无缝切换技术减少了因为p h s 基站发射功 率低、网络覆盖范围小引起的掉话现象；改用5 0 0 m w 大功率基站较好地解决 了无线市话小灵通的覆盖和切换等问题，大大提高了移动通话效果和数据通信 性能，可以达到8 0 公里，j 、时时速下的通信切换；核心网采用先进的软交换技 术，依托固网资源，核心基于开放的i p 网络，采用分布式的结构，利用i p 协 议处理内部信令，实现了业务与控制相分离，为用户提供了更多的增值业务； 不断对网络进行优化，有效地减少了覆盖盲区，提高了网络接通率，降低了通 话掉话率、从而大大地提高了网络的使用效率。 1 2p h s 网络的概述 1 2 1 p h s 网络相关技术特点 p h s 系统是基于无绳电话概念发展而来的，是f ；j 本提出的个人便携电话 系统。p h s 最初是由日本无线电研发中心r c r ( r e s e a r c h & d e v e l o p m e n t c e n t e ro f r a d i os y s t e m ) 制定的一种无线通信标准，于1 9 9 3 年通过，称为r c r s t d 一2 8 【2 1 ，主要应用于专网的无线接入和厂矿企业的区域。p h s 系统具有双 武汉理工大学硕士学位论文 向呼叫、越区切换和漫游的功能并支持综合业务数字网i s d n ( i n t e g r a t e d s e r v i c ed i g i t a ln e t w o r k ) 业务。p h s 的主要技术指标为：往用频带1 8 9 5 1 9 1 8 m h z ，共2 3 1m i z 带宽，载波间隔3 0 0 k h z ，共有7 7 个载波，每载波 4 个时隙。接入方式为时分多址接入t d m a ( t i m ed i v i s i o nm u l t i p i ea c c e s s ) 时分双工t d d ( t i m ed i v i s i o nd u p l e x ) 。调制方式为移相9 0 度四相相移键控 q p s k ( q u a d r a t u r cp h a s es h mk e y i n g ) 。传输速率为3 8 4 k b p s 。编码方式为 3 2 k b p s 自适应差分脉码调制a d p c m ( a d a p t i v cd i 虢r e n t i a lp c m ) 编码技术叽 ( 1 ) 频道分配：p h s 采用动态分配信道技术。它根据电波当前使用情况， 两维随机分配频率及时隙。 ( 2 ) 发射功率：手机的平均功率为1 0 m w ，基站5 0 0 m w ，系统内部干扰较 小，可提高频率使用率。另外，发射功率小有利于增加手机一次充电后的待机 或通话时间。目前p h s 手机最长的待机时间己达到2 0 天以上。 ( 3 ) 编码方式：p h s 采用传输速率为3 2 k b p s 的a d p c m 【4 j 编码技术。它比 蜂窝电话的速率约高3 倍，具有与有线电话相同的音质。 ( 4 ) 基站的设置：基站分室内型和室外型，1 0 m w 、2 0 m w 、3 0 0 m w 、5 0 0 m w 等，区域内的所有基站由一个基站控制器控制，由于频率管理方面的灵活性， 基站的设置十分简单，通常只需考虑电波的传输特性即可，不必预先作频率分 配，在高话务区，可采用捆绑技术有效提高小区承载话务量。 1 2 2 p h s 网络应用及发展 p h s 有三种应用方式，即公众网、专用网及家用无绳电话。 ( 1 ) 公众网：日本已建立了大量的p h s 公众网，己覆盖主要的人口密集区 域。在这些区域，用户在使用时其方便性与蜂窝电话差不多，只是由于蜂窝小， 越区切换频繁，因此移动速度不能太快。这一组网方式中，基站间与i s d n 网 络相连，因此呼叫与切换速度很快。由于基站成本低，并可利用现有的i s d n 网，其成本可以低于蜂窝系统。 ( 2 ) 专用网或无线本地环路w l l ( w i r e l e s sl o c a ll o o p ) 【5 】：在大学、机关、 大商店、机场、医院等，p h s 可以作局域无线接入系统使用。它提供了一个有 线网的无线接入手段。而w l l 为本地有线网无法工作的地区提供了接入公众 交换网的途径，它可使具有安装迅速、投资小、开通业务快的特点。 2 武汉理工大学硕士学位论文 ( 3 ) 家用无绳电话：用以代替现有的模拟制无绳电话，其保密性很好。 p h s 网络技术的发展可以从如下两个方面探讨。 ( 1 ) 组网技术：作为无线接入的一种技术，p h s 正在努力扩大它与其他网 络的互联能力。去年6 月，日本公布了p h s 国际互联网接入标准p i a f s ( p h s i n t e m e ta c c e s sf o r u ms t a n d a r d ) ，其最高传送速度为2 9 2 k b p s 。这为多媒体服 务提供了统一的标准。从今年4 月开始，日本的n t t p e r s o n a l 公司准备开始它 的3 2 k b p s 的数据通信业务。为了与蜂窝网兼容，除了双模手机外，与g s m 蜂 窝网的互联也是它的重要开发方向，其中包括信令、计费等。p h s 网与有线电 视网的结合也正在研究之中【6 】。 ( 2 ) 终端技术：终端技术是p h s 发展最快的领域，各种小型、长待机时间、 多功能的终端不断出现。目前最小的手机只有1 0 0 克重，手表型小型手机、p h s 双模手机、带p h s 的笔记本电脑、带p h s 的电子记事本等陆续出现。 1 2 3 p h s 组网发展及核，b 网络的演进 p h s 系统的话务量由本地交换机所承载，从这个角度来看，p h s 系统核心 网络的演进与固定电话核心网络的发展是一致的。主要体现在两个方面：一是 骨干传输系统的发展，二是核心交换网络的演迸。对于前者，目前和将来主要 采用大容量的光纤网络来承载，随着技术的成熟和设备制造业的发展，正逐渐 向智能全光网络的方向演进。对于后者，这是目前国际和国内运营和设备制造 商讨论和关注较多的话题，一致认为未来的这种网络应该具有呼叫控制和业务 提供分离，传输媒体和呼叫接入分离的功能，并由此引入了软交换的概斜7 1 。 通过建立以软交换为核心的下一代网络不仅可以完成语音，数据、无线通信和 多媒体业务的综合服务，而且可以实现p h s 系统，3 g 和现有有线网络的融合， 实现有线与无线通信的有效结合，最终实现个人通信的目标。 基于软交换技术的p h s 网络的结构如图1 1 所示。通过提供中继网关t g ( t n l n kg a t e w a y ) 、信令网关s g ( s i g n a l i n gg a t e 、v a y ) 、接入网关a g ( a c c e s s g a t e w a y ) 、综合接入设备i a d ( i n t e g r a t e da c c e s sd e v i c e ) 和多媒体服务接入网 关m s a g ( m u j t i m e d i as e r v i c ea c e s sg a t e w a y ) 等各种接入，与现有的固定、 移动、多媒体终端进行互通；对改善p h s 用户的接入和提供新的增值业务提供 了一个有效的平台，从而可以有效争取现有和潜在的网络用户【7 】。 3 武汉理工大学硕士学位论文 照势变簿琢凌 图1 1 基于软交换技术的p h s 网络结构 各层分别实现如下功能：业务层：该层是软交换体系最高层，提供传统 交换机的业务及其它增值业务。该层主要包括业务管理服务器、应用服务器和 业务生成服务器，它们互相配合，对业务提供完全的生命周期支持和管理支持。 控制层：它是软交换体系的呼叫控制核心：实现呼叫控制，连接管理，资源 管理和路由交换等功能，控制各种媒体网关、完成计费、数据采集和网间互联 等。传送层：采用分组技术，提供高可靠、端到端的服务质量q o s ( q u a l i t y o f s e r v i c e ) 保证的综合传送平台。目前核心传输网为i p a t m( a s y n c h r o n o u s t r a n s f e f m o d e ) 网。接入层：提供丰富的接入手段，将各种用户终端、用户 驻地网和传统通信网连接到分组网络，并将信息格式转换成能在分组网络上传 送的信息格式。 1 3m a p 协议和不同厂商的p h s 网络互通 g s m 移动通信网广泛使用七号信令应用层中移动应用部分m a p ( m o b i l e a p p l i c a t i o np a n ) 协议作为移动网各个实体之间通信的协议。这些实体主要包 括：归属位置寄存器h l r ( h o m el o c a t i o nr e g i s t e r ) ，是移动用户所属运营商 的数据库，存储了用户的签约数据和位置信息；访问位置寄存器v l r ( s i t i n g 4 武汉理工大学硕士学位论文 l o c a t i o nr e 画s t e r ) ，是移动用户当前所在运营商的数据库，登记了处理用户建 立、接收呼叫所需的信息；移动业务交换中心m s c ( m o b i l es e r v i c e ss 、v i t c h i n g c e n t e r ) ，是程控交换机，除了完成交换功能，还负责分配无线资源、信道切换 等任务。这几个实体互相配合，就可以实现移动用户的自动漫游功能1 8 j 。 目前市场上p h s 生产厂商主要为u t 、中兴和朗讯，国内三种p h s 网络的 内部结构和机制均不一样，而在同一个城市p h s 网络由不同厂家承建，因此必 须要解决不同厂商p h s 网络的互通和漫游问题。根据实际实施的经验，在不同 类型网络的融合中，有几个问题极其关键：p h s 网络的定位问题；融合协 议的选择问题；p h s 特色补充业务的继承问题i 对p h s 智能业务的继承 问题；对p h s 短信业务的继承问题；p h s 厂商的配合问题；与3 g 的融 合方式问题。而目前提出的可实现p h s 网络融合的方案主要有：全话务汇接 方式；采用m a p + 协议进行叠加式融合；采用m a p 协议进行互通漫游式 融合三种一j 。根据实施情况，采用m a p 实现p h s 网融合的优势不需要p h s 厂 商进行新协议的研发支持，不改变p h s 的网络结构和路由方式，保持p h s 网 络的独立性，还充分考虑到了小灵通的特色业务( 如丢话、漫游等) 、短信业 务和智能业务的继承和发展。由于融合的同时保持各专业网独立性，并采用移 动网普遍采用的m a p 协议，未来可以通过同样的方式实现和g s m 3 g 网络实 现用户管理层面和业务层面的进一步融合和统一。 不同厂商p h s 网络互通后，不仅可以提供优质的漫游通话业务，还可以提 供来电显示、呼叫转移、短消息、无线上网等增值业务，给经常来往于市区和 郊县的客户带来了巨大的方便，增进了不同区域用户的交流，增强了用户对 p h s 网络的信心。随着市场的发展，彩铃、短信漫游、一号通等业务也必将实 现互通，将会为小灵通业务带来更加丰富多彩的业务。 1 4 本课题来源及研究意义 目前的市场上，主要的p h s 设备厂家是朗讯、中兴和u t 斯达康三家，由 于历史原因，p h s 在初期发展过程中基本是无序状态，小灵通网络没有统一的 规范，各厂家网络结构不一、接口和信令协议一致性较差。但是由于在同一个 城市、同一个地区，存在p h s 并网的需求，要求实现相同厂家或不同厂家的 p h s 网络互联。 武汉理工大学硕士学位论文 由于历史的原因，国内的p h s 无线市话基本沿着以下的道路发展： 第一阶段：无线接入，采用v 5 x 协议，网络覆盖范围小，小区应用； 第二阶段：采用专有协议在各p h s 接入网之间交换信息，网络互连，可支 持中小城市级的覆盖； 第三阶段：采用交换机技术，或借用移动交换机的技术，支持大中城市级 的覆盖并通过本交换机提供丰富的补充业务及增值业务，不同城市之问同一设 备供货商的p h s 系统可采用专有协议实现有限的互通、漫游。 目前，为满足客户的需求，各p h s 系统供货商采用了专有协议实现不同城 市之间同一供货商的p h s 系统内有限的互通、漫游。这些专有协议之间各不兼 容，无法互联互通。为解决这些问题，中国电信集团北京研究院根据电信集团 的规定，针对市场要求以及相关供货商的系统特点和实际运行情况，在与多个 设备供货商进行技术交流和充分了解各省电信公司p h s 业务发展与网络建设 的基础上，编制了p h s 无线市话通信系统省内联网技术规范以及无线市 话系统( p h s ) 兼容性测试规范【l o j 。 由中国电信集团主持起草的p h s 省内联网规范采用基于m a p c a p ( c a m e la p p l i c a t i o np a n ) 协议的信令传输协议，将其应用于不同供货商的 p h s 无线市话系统互联互通，以支持跨网络移动终端的登记、鉴权和呼叫等。 采用m a p c a p 协议作为p h s 无线市话的互联互通协议，主要基于以下两点： ( 1 ) 基于七号信令网络，利用电信现有的固定电话网，不需要另建信令传 输网： ( 2 ) m a p c a p 已成为工业标准，为众多制造商及运营商所接受( 如在g s m 系统中的广泛应用) 。 c a p 协议是g s m 移动智能网的移动增强逻辑的特定用户应用c a m e l ( c u s t o m i z e d a p p l i c a t i o n f o r m o b i l ee n h a n c e dl o g i c ) 系统标准的应用部分，主 要实现计费、漫游和补充业务等，在p h s 系统中用于预付费业务，由于本文主 要讨论的是p h s 网络的漫游互通，不对此协议进行研究。 互通是为了让用户体验不到网络不同的差异即实现不同网络下用户的无 缝漫游，当用户在使用各种新业务功能时不受网络技术实现不同的影响。p h s 系统网间互连互通的实现，将进一步增强p h s 对用户的吸引力，从而增强其 市场竞争力。 1 5 研究工作和本文的贡献 6 武汉理工大学硕士学位论文 本人自2 0 0 5 年三月以来开始研究小灵通的技术和业务发展，通过一年多 的学习和研究，同时参与了u t 斯达康公司的通过m a p 协议实现不同厂商p h s 网络互联互通项目实现和集成测试工作。论文从事的主要研究工作如下： ( 1 ) 查阅大量资料，对国内外p h s 技术的发展进行研究和分析，对国内p h s 的核心网进行了分析和总结。 ( 2 ) 对国内外软交换技术进行研究。在此基础上对u t 斯达康公司的软交换 网络应用于p h s 网络进行了深入的研究，并对网元用户位置寄存器s l r ( s u b s c r i b e rl o c a t i o nr e g i s t e r ) 、h l r 、v l r 、s g 进行分析和总结应用于p h s 网络的互联互通中。 ( 3 ) 对国内七号信令进行深入的研究，将信令连接控制部分s c c p ( s i g n a l i n g c o n n e c t i o nc o n t r o lp a n ) 、事务处理能力应用部分t c a p ( t r a l l s a c t i o nc a d a b i l i t i e s a p p l i c a c i o np a r t ) 层原理运用到m a p 协议中。 ( 4 ) 对g s m 中的m a p 协议进行深入的研究，将其改进后用于软交换p h s 网络与采用标准m a p 协议的漫游互通中。 本文的主要研究成果如下： ( 1 ) 在软交换p h s 网络中增加h l r a d a p t 胃模块，使s l r 与该模块一起构 成七号信令网中的h l r ，将软交换侧的简单网络信令协议s n s p ( s i m p l e n e t w o r ks i g n a l i n gp r o t o c 0 1 ) 消息转换为m a p 消息，与采用标准m a p 协议的 第三方p h s 网络的v l r 实现漫游互通。 ( 2 ) 在软交换p h s 网络中增加v l ra d a p t e r 模块，使s l r 与该模块一起构 成七号信令网中的v l r ，将软交换侧的s n s p 消息转换为m a p 消息，与采用 标准m a p 协议的第三方p h s 网络的h l r 实现漫游互通。 3 ) 对传统的g s mm a p 协议进行改进，设计并实现了移动管理模块、运 行管理模块和呼叫处理模块，使它适用于p h s 软交换网络和标准七号信令网络 的漫游互通。 7 武汉理工大学硕士学位论文 第2 章m a p 协议的研究 m a p 协议是七号信令中t c a p 层的应用协议，它提供了公用陆地移动通信网 各功能实体和网络之间互连互通的方式和方法，在第二代移动通信网中得到了 广泛的应用。 本章通过对m a p 协议的分析和研究，并对第二代移动通信网的m a p 协议加 以改进，使其应用于不同结构的p h s 网络。 2 1m a p 协议与s c c p 、t c a p 的关系 由于m a p 传送的是电路无关消息，因此除了消息传递部分m t p ( m e s s a g e t r a n s f e rp a n ) 外，它还需要s c c p 和t c a p 的支持。其中，应用业务元素a s e ( a p p l i c a t i o ns e r v i c ee l e m e n t ) 是m a p 的通信接口，负责生成和解释与远端功能 部件交换的移动通信操作、参数和协议控制消息。m a p 的功能主要体现为a s e 过程的分析、描述和实现。在每个网络功能部件中，t c a p 和其用户a s e 组成了 移动应用实体a e ( a p p l i c a t i o ne l e m e n t ) 。 2 1 1 七号信令网络结构 m a p 协议是七号信令t c a p 层的一个应用，其中七号信令方式的m t p 和 s c c p 是t c a p 的网络层业务的提供者【l 】。关于七号信令的系统结构如图2 1 所示。 七号信令系统从功能上可以分为公用的消息传递部分和适合不同用户的 独立的用户部分。 消息传递部分的功能是作为一个公共传递系统，在相对应的两个用户部分 之间可靠地传递信令消息。 8 武汉理工大学硕士学位论文 h u 乇v l r 图2 1 七号信令的系统结构 用户部分则是使用消息传递部分传送能力的功能实体。目前c c i t t 建议使 用的用户部分主要有：电话用户部分t u p ( t e l e p h o n eu s e rp a r t ) 、数据用户部分 d u p ( d a t au s e rp a n ) 、综合业务数字网用户部分i s u p ( i s d nu s e rp a n ) 、信令 连接控制部分、移动应用部分、事务处理能力应用部分、操作维护应用部分 o m a p ( o p e r a t i o nm a i n t e n a n c ea p p l i c a t i o np a n ) 及智能网应用部分i n a p ( i n t e l l i g e mn e t 、v o r ka p p l i c a t i o np a n ) 。 每个用户部分都包含其特有的用户功能或与其有关的功能。在采用多个用 户部分的系统中，消息传递部分为各个用户部分所公用。因此，在组织一个信 令系统时，消息传递部分是必不可少的，而用户部分则可根据实际需要选择。 七号信令方式按照所实现的功能，划分为四个功能级1 2 】，即：信令数据链 路级；信令链路控制级；信令网络功能级；用户部分。 其中第一、二、三级属于m t p 部分，如图2 1 所示。 第一级规定了信令数据链路的物理、电气和功能特性。确定与数据链路连 接的方法。 第二功能级规定了在一条信令链路上，消息传递和与传递有关的功能和程 序。第二级和第一级的信令数据链路一起，为在两点间进行信令消息的可靠传 递提供信令链路。 9 武汉理工大学硕士学位论文 第三功能级原则上定义了传送消息所使用的消息识别、分配、路由选择及 在正常或异常情况下信令网管理调度的功能和程序。第三级进一步分为信令消 息处理和信令网管理两个部分。消息处理部分的功能是在一条信令消息实际传 递时，引导它到达指定的信令链路或用户部分。信令网管理功能是以信令网中 信令路由组织数据和其状态信息为基础，控制消息的路由和信令网设备的重新 组合，并在状态发生变化时，提供维持或恢复正常消息传递能力。 第四功能级规定了各用户部分使用的消息格式、编码及控制功能和程序。 2 1 2 信令连接控制部分的使用 s c c p 是为增强m t p 的功能，提高七号信令方式的应用性能而设置的功能 块，是用户部分之一。 s c c p 为m t p 提供附加的功能，以便通过七号信令网，在电信网中的交换 局和专用中心之间传递电路相关和非电路相关的信令信息和其它类型的信息， 建立无连接和面向连接的网络业务( 例如，用于管理和维护目的) 。 s c c p 的功能和过程由位于消息传递部分之上的功能块完成。m t p 和s c c p 的结合构成“网络业务部分n s p 州吨v o r ks e r v i c ep 耐) ”。 2 1 3s c c p 级 s c c p 的业务可分为如下4 类f 1 3 j ：0 类，基本无连接类：l 类，有序的无连 接类；2 类，基本面向连接类：3 类，流量控制面向连接类。 o ，1 两类为无连接的业务，2 和3 类为面向连接的业务。 无连接业务是用户事先不建立信令连接就可通过信令网传递信令信息。 s c c p 的无连接业务相当于数据网数据业务，0 类业务不保证消息的顺序传递， 1 类业务依靠信令链路选择s l s ( s i g n a l i n gl i i l ks e l e c t i o n ) 可以保证消息按顺序 传送到目的地。 面向连接业务是用户在传递数据之前，在s c c p 之间交换控制信息，达成 一种协议，这个协议包括传递数据的路由、传送业务的类别( 是基本面向连接 类，还是流量控制面向连接类) ，还有可能包括传送数据的数量等。 信令的面向连接又可分为暂时信令连接和永久信令连接两种。 1 0 武汉理工大学硕士学位论文 业务用户控制暂时信令连接的建立，暂时信令连接类似拨号电话连接。 永久信令连接由本端( 或远端) 运行和维护功能，或者由节点的管理功能 建立和控制，它们为用户提供半永久连接，类似租用电话线路。这里所谈的面 向连接指暂时信令连接。 m a p 仅用s c c p 无连接0 或l 级。 2 1 4 子系统号码 s c c p 的地址是全局码g t ( g l o b a lt i t l e ) 、目的信令点码d p c ( d e s t i n a t i o n p o i n tc o d e ) 和子系统号s s n ( s u bs y s t e m n u m b e r ) 的组合。g t 类似于用户拨号， 用户使用g t 可以访问网中任何用户，甚至越界访问。在七号信令网中，每 个信令点都由一个信令点码来唯一地确定。d p c 表示消息要发送目的地信号点 的编码。s s n 是一个信令点中子系统的编号，由它可以定义s c c p 的应用用户， 它的格式长度为8 比特，这样s s n 就可以定义2 8 个子系统l l ”。 m a p 的应用实体是由若干应用服务实体组成，分别以子系统号码编址。 m a p 的s s n 为：0 0 0 0 0 1 l o h l r ：0 0 0 0 0 1 1 1 v l r ；0 0 0 0 1 0 0 0 网关g w ( g a t e w a y ) ； l 。0 1 0 0 1 1 业务控制点s c p ( s e r v i c ec o n t r o lp o i n t ) ；0 0 0 0 1 0 1 0 分配给将来扩展 时使用( 可能鉴权中心) 。 2 1 5s c c p 寻址 2 1 5 1s c c p 地址编码格式 s c c p 地址结构如图2 2 所示。 图2 2 地址结构 地址指示指出地址所包含的地址类型，如图2 3 所示。 武汉理工人学硕士学位论文 7 6 5 4 3 2l0 臣旦匿l竺竺三! 翟! 鍪l 图2 3 地址指示 比特0 是“1 ”指示地址包含信令点编码 “o ”指示地址未包含信令点编码 比特1 是“1 ”指示地址包含子系统号 “0 ”指示地址未包含子系统号 比特5 2 包括全局码的指示，编码如下： 比特5 2 0 0 0 0 不包括全局码 0 0 0 1 全局码只包括地址指示的性质 0 0 i o 全局码只包括翻译类型、编码计划、编码设计 0 1 0 0 全局码包括翻译类型、编号设计、编码设计、地址指示的性质 0 1 0 1 至0 1 1 1国内备用 - 1 0 0 0 至1 1 1 0国内备用 1 1 1 l 扩充备用 比特6 是“0 ”，指示选取路由应根据地址中的全局码 “l ”，指示选取路由应根据m t p 路由标记中的d p c 和被叫地 址中的子系统号( d p c + s s n ) 比特7 国内备用 2 1 5 。2m a p 对应的s c c p 寻址 在p h s 系统中，两个实体之间通信需通过m a p 实现，而完成这个功能还 需要使用t c 和s c c p 。下面描述的是实体的寻址，根据c c i t tq 7 1 3 【1 6 编码如 下： ( 1 ) 同一公用陆地移动通信网p l m n ( p u b l i cl a n dm o b i l en e t 、v o r k ) 寻址 s s n 表示语= l ( 总是包括s s n ) 犯) 不同p l m n 间寻址 目的地址 1 2 武汉理一r 大学硕士学位论文 s s n 表示语= l ( 总是包括s s n ) ； 全局名表示语= 叭0 0 ( 全局名包括翻译类型、编号计划、编码方案和地址 表示语性质) ； 翻译类型字段编码为“o o o o o o o o ”( 不用) ； 路由表示语= 0 ( 路由基于全局码) 。 源地址 s s n 表示语= 1 ( 总是包括s s n ) ； 信号点编码表示语= o ； 全局名表示语= 0 1 0 0 ( 全局码包括翻译类型、编号计划、编码方案和地址 表示语性质) ； 翻译类型字段编码为“0 0 0 0 0 0 0 0 ”( 不用) ； 路由表示语= 0 ( 路由基于全局码) 。 2 1 6 事务处理能力应用部分的使用 事务处理能力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。是电信网提供智能网业务和信令网的运行管理和维护等功能的基 础。 消息传递部分加上s c c p 是t c a p 的网络层业务提供者。对于t c a p 的每 一应用业务称之为一个应用业务元素。各应用元素利用t c a p 的功能完成各业 务所要求的操作。把一个t c a p 和一个或多个利用t c a p 的应用元素组合在一 起称应用实体 】。 m a p ，o m a p ，i n a p 等是t c a p 的用户，这些应用的共同特点：交换机 ( 中心局) 需要与网络中的数据库联系。t c a p 为它们之间提供信息请求，响 应的对话能力。 2 2m a p 协议概述 2 2 1m a p 系统结构 g s m 系统通过m a p 协议将网络侧的各实体连接起来，各种不同实体之间 1 3 武汉理工大学硕士学位论文 的m a p 信令接口由一个不同字母来表示，其信令网络的框架如图2 4 所示。 曰回；。 图2 4g s m 系统中接口模型 图中：m s 移动台h l r 归属位置登记器 b s c 基站v l r 访问者位置登记器 m s c 移动交换机e i r 设备号登记器 如图2 ，4 所示，m a p 信令将在g s m 网络中的b 、c 、d 、e 、f 、g 接口传 递。各接口说明如下： a 接口：网络子系统与基站子系统之间的通信接口。从系统功能