现代交换技术-第5章智能交换

第5章智能业务交换•20世纪60年代，随着计算机技术的发展及其在电话网中的应用，程控交换机的灵活性有了很大提高，可以实现更加丰富的业务功能，如呼叫转移、三方通话、呼叫等待、缩位拨号等，可以说这是电话网引入智能的萌芽。•但这还不是智能网中所说的智能，因为新业务的引入还只能由交换机生产厂商来实现，无法由独立的第三方来提供。•为了在电信网中快速、灵活地引入新业务，国际电联ITU-T（InternationalTelecommunicationUnion–Telecommunication）提出了智能网（IntelligentNetwork）的概念。问题：我们知道，呼叫前转（就是一般的呼叫转移）是电信的基本业务。假设你的老师住在离学校20公里外的效县。有一天老师回学校办公，考虑到家里没人，走之前他把电话无条件转移到学校办公室的电话。很明显，这时如果你在学校往他家里打电话，因为已经作了转移，他会在办公室接通你的电话。请你思考一下，此时通话的双方都在学校，但你打的是效县的电话，请问你的话音信号是不是先经过效县的交换机才送到学校的？CallForwarding（呼叫转移、呼叫前转）华工转移LS增城东12逸夫馆LSMS华工交换机增城交换机汇接局交换机用户线中继线智能网概念的诞生华工转移LS增城东12逸夫馆LSSSP华工交换机增城交换机改造后汇接局交换机用户线中继线信令链路业务服务器（SCP）SSPSSPSSPNO.7信令网SCPSCPX.25分组网SCESMS用户汇接局市话端局用户用户智能网基本结构市话端局概述5.1智能网概念模型5.2固定智能网5.3移动智能网5.4Internet与智能网5.5下一代网络与智能网5.65.1概述5.1.1智能网的提出图5-1智能网结构示意图图5-2智能网的应用领域5.1.2智能网的基本概念•CCITT（ITU-T的前身）第11研究组1993年3月公布的Q系列建议草案中对智能网给出了如下的定义：智能网是一种用于生成和提供新业务的体系结构。•这里所谓的体系概念主要指两个方面：一是智能网应能提供独立于业务的功能。•这些功能像“积木”一样可以用来组装各种业务，使新业务易于规定和设计；二是网络实现与业务的提供相独立。•即提供业务时可以利用各种分布式的网络功能，可以跨越若干网络，并且可以独立于这些网络的具体实现。•由于业务独立于网络基础设施，因此，物理网络的演变不影响现有业务，网络中的物理设备可以由不同厂商提供。INserviceexample:800service800-123123800-12312325499-229Non-intelligentNetwork800:IntelligentNetwork800-123123800-123123800-25499-2295.1.3智能网的演进INreleasesINlongtermarchitectureIN:termofITUAIN:termofBellcoreCS1RCS3/4

CS2

CS1CS2CS3/41999CS-419995.2智能网概念模型图5-3智能网概念模型5.2.1业务平面•业务平面（SP，ServicePlane）从业务使用者的角度来描述智能业务。•业务平面只说明了智能业务的属性与特征，不包含网络业务的具体实现。•业务平面定义了一系列的业务和业务特征。•每一种智能业务都具有自己的业务特性，业务的特性是由它所包含的业务特征所决定的。•一种业务由一个或几个必要的业务特征组成。•此外，还可以通过一些任选的业务特征来加强业务的属性，以提供更丰富的能力。•有些业务只需要一个业务特征即可实现，如呼叫前转（CF）、大众呼叫（MAS）等业务；有些业务则需要多个业务特征配合工作才能实现，如被叫集中付费业务（FPH）必须具有单一号码（ONE）、反向计费（REVC）等业务特征；通用个人通信业务必须具有验证（AUTC）、跟我转移（FMD）、个人号码（PN）以及分摊计费（SPLC）四个业务特征。•根据ITU-TQ.1200系列建议，在INCS-1中定义的25种IN业务和38种业务特征如表5-1和表5-2所示。5.2.2全局功能平面•全局功能平面（GFP，GlobalFunctionalPlane）主要面向业务设计者。•在这个平面上，不区分智能网的各个功能实体，而是把它们合并起来作为一个整体来考虑智能网的功能。•全局功能平面定义了一系列的业务独立构件（SIB，ServiceIndependentBuildingBlock），这些SIB都是标准的、可重用的功能块，其功能涵盖了网络中鉴权、算法、号码翻译、用户交互、连接、数据查询和修改、计费等所有基本能力。•利用这些标准的业务独立构件，就可以像搭积木一样配置出不同的业务特征，进而构成不同的业务。图5-4800业务的GSL图5.2.3分布功能平面•在全局功能平面中，智能网被视为一个整体，所定义的每个SIB都完成某种独立的功能，但它并不关心这种功能具体是如何实现的。•分布功能平面（DFP，DistributedFunctionalPlane）对智能网的各种功能进行了划分，从网络设计者的角度对智能网的功能结构进行了描述。•分布功能平面描述了智能网中各功能实体（FE，FunctionalEntity）的划分及实现，说明了每个功能实体FE中可以完成哪些功能实体动作（FEA，FunctionalEntityAction），以及在这些功能实体之间进行信息交互的信息流。•如图5-5所示，分布功能平面定义了下列主要功能实体。图5-5分布功能平面模型（1）业务生成环境功能（SCEF，ServiceCreationEnvironmentFunction）（2）业务管理功能（SMF，ServiceManagementFunction）（3）业务管理接入功能（SMAF，ServiceManagementAgentFunction）（4）业务控制功能（SCF，ServiceControlFunction）（5）业务数据功能（SDF，ServiceDataFunction）（6）业务交换功能（SSF，ServiceSwitchingFunction）（7）呼叫控制功能（CCF，CallControlFunction）（8）呼叫控制接入功能（CCAF，CallControlAgentFunction）（9）专用资源功能（SRF，SpecializedResourceFunction）5.2.4物理平面•分布功能平面定义的功能实体FE、功能实体动作FEA以及信息流都与物理实现无关。•分布功能平面提供的是一个逻辑模型，只说明一个功能实体需要具有什么样的功能，并不涉及实现这些功能的语言或硬件平台。•物理平面（PP，PhysicalPlane）是从网络实施的角度来考虑的，它描述了如何将分布功能平面上定义的功能实体映射到实际的物理设备上，每一个功能实体必须转换到一个物理实体中，但一个物理实体可以包括一个或多个功能实体。•各功能实体间传递的信息流则映射为物理设备之间的信令规程——智能网应用规程（INAP，INApplicationProtocol）。•智能网的物理结构如图5-6所示，下面对主要的物理实体进行描述。图5-6智能网的物理结构IP：IntelligentPeripherals（1）业务生成环境（SCE，ServiceCreationEnvironment）（2）业务管理系统（SMS，ServiceManagementSystem）图5-7新业务的创建与加载（3）业务控制点（SCP，ServiceControlPoint）（4）业务交换点（SSP，ServiceSwitchingPoint）（5）信令转接点（STP，SignalingTransferPoint）（6）智能外设（IP，IntelligentPeripheral）5.3固定智能网•智能网技术首先在固定电话网中得到应用。•我国从1992年开始研究智能网技术，以北京邮电大学、原邮电部传输所等为代表的一些科研院所开始对智能网的体系结构、协议标准、试验系统等展开研究，并迅速完成了一些有价值的研究成果。•在国家“863”计划的支持下，1995年，北京邮电大学率先开发出国内第一个基于INCS-1的智能网系统CIN02，1998年又完成了基于INCS-2的智能网系统CIN03并迅速转入实际应用。•随后的几年，在国家科技部和原信息产业部的支持下，中兴、华为等通信设备生产商相继开发出一系列具有自主知识产权的智能网设备，并在中国电信、中国移动和中国联通等公司运营的网络上大规模使用。•目前，我国自主开发的智能网设备占国内固定智能网市场份额的95%以上，并进入了国际市场。•智能网技术已成为我国电信制造业自主研发与应用最成功的项目之一。5.3.1固定智能网结构•固定智能网的基本结构图如图5-8所示，其框架部分与图5-6所示的智能网物理平面图相同，在此基础上，图5-8添加了SSP与固网交换机、用户终端的连接，以便接收并处理固网用户对智能网业务的呼叫。图5-8固定智能网结构图1．业务交换点SSP•SSP的基本功能如下所述。（1）控制呼叫连接的建立和释放。（2）检测智能业务呼叫。（3）与SCP的信息交互。（4）操作维护管理功能。2．业务控制点SCP•SCP是智能网的核心部件，其中驻留有业务逻辑程序（SLP，ServiceLogicProgram）和用户数据，提供对智能网业务的控制能力。•SCP中通常含有业务控制功能（SCF）和业务数据功能（SDF）两个功能实体。•SCP也可以通过信令网与独立的SDP相连。•独立的SDP可以与SCP处于同一网络，也可以处于不同的网络。图5-9SCF的功能模型•SLEE的功能可以进一步划分为下列模块。（1）业务逻辑执行管理（SLEM，ServiceLogicExecutionManagement）（2）功能程序管理（3）SCF数据接入管理（4）功能实体接入管理（5）业务逻辑管理3．智能网应用规程INAP•智能网是通过在各功能实体之间相互传递消息，协调工作来完成各项任务的。•ITU-T采用高层通信协议的形式对智能网各功能实体间传递的信息流进行了规范，并将其称为智能网应用规程INAP。IntelligentNetworkApplicationProtocol

/Part

•INAP定义了SCF-SSF、SCF-SDF、SCF-SRF等功能实体之间的接口规范。图5-10INAP规程体系图3-27事务处理能力TC的构成•智能网应用规程是由多个操作构成的，它所定义的操作与分布功能平面各功能模块间传送的信息流相对应。•根据发起操作者是否要求接收方返回操作的执行结果，可以将操作分为4类：（1）既报告成功也报告失败；（2）只报告失败；（3）只报告成功；（4）既不报告成功也不报告失败。图5-11SCP与SDP间的接口关系业务交换点SSPPICDPPICDPPICDP呼叫模型通信管理业务控制点SCP呼叫状态信息呼叫控制指令4．BCSM：BasicCallStateModelBCSM模型INCS-1：发端BCSM模型5．INCS-1INCS-1：终端BCSM模型7.T_零和

终端试呼鉴权8.选择设备和存在呼叫129.T_提醒10.T_激活15131416171811.T_例外T_切断T_呼叫中终端_试呼_鉴权T_被叫方忙T_无应答T_应答T_放弃•ITU-T在INCS-1中定义的操作如下：（1）在SCF-SSF间定义了业务激活、信息分析、计费申请、呼叫请求等51种操作。（2）在SCF-SRF间定义了辅助请求指令操作、取消操作、播放通知操作、提示并收集用户信息操作、专用资源报告操作共5种。（3）在SCF-SDF间定义了连接、解除连接、搜索、增加登录项、删除登录项和登录项共6种操作。•下面简要介绍几种主要的操作及其功能。（1）启动检测点（IDP）（2）连接（Connect）（3）请求报告BCSM事件（RRBE，RequestReportBCSMEvent）（4）BCSM事件报告（ERB，EventReportBCSM）

（5）连接到资源（CTR，ConnectToResource）（6）提示并收集用户信息（PCTI，PromptandCollectuserInformation）（7）申请计费（AC，ApplyCharging）（8）申请计费报告（ACR，ApplyChargingReport）（9）释放呼叫（RC，ReleaseCall）6.国家智能网网络组织SCP：北京，上海，广州三个SCP。SSP：各省省会城市S1240长途局。负责汇接省内业务。SMS：北京一个SMSSCE:北京一个SCE

说明：SCE业务生成环境SSP业务交换点SCP业务控制点SMS业务管理系统IP智能网外围设备HSTP高级信令转接点TS长途交换机国家智能网结构图------信令链路——数据链路7.昆明智能网SSP作为业务汇接局，智能业务通过端局、汇接局汇接到SSP进行处理。汇接局2机房汇接局1机房主控机房SCP：ServiceControlPoint业务控制点.SSP：ServiceSwitchingPoint业务交换点.SMP：ServiceManagementPoint业务管理点.SCEP：ServiceCreationEnvironmentPoint业务生成环境.SMAP：ServiceManagementAccessPoint业务管理接入点.SCF：ServiceControlFunction业务控制功能.SSF：ServiceSwitchingFunction业务控制功能昆明智能网业务一期记账卡（ACC）被叫集中付费（FPH）广域Centrex（WAC）虚拟专用网（VPN）个人通信（UPT）电话投票（VOT）大众呼叫（MAS）号码流动（NP）电话广告（AD）等九种智能网业务二期信用卡呼叫（CCC）电话付费（TP）等两种智能网业务。营业系统组网将SMAP（业务管理接入点）设备安装到各个电信营业窗口，当用户来申请智能新业务时，营业人员可当场将数据通过SMAP录入并加载到智能网系统中，用户便可以使用其申请的业务了。结合昆明市本地网营业点的实际情况，对智能网营业系统组网考虑如下：在全市设置10套SMAP设备，其中2套放置在中心机房内，提供统一的业务管理及语音录制；另外8套分别放置在电信业务营业厅。昆明市本地智能网与国家骨干网的关系国家骨干智能网是以国家主干长途网中的长途交换机为SSP构成的，在昆明市长途局有一个国家骨干网的SSP，它承担着昆明市所有国家主干智能网业务的汇接。昆明市本地智能网主要提供本地智能业务，本地的SSP主要承担本地智能网业务的汇接。目前，每一智能业务的呼叫局可以根据不同的智能业务接入码选择连接国家骨干网的SSP，或本地智能网的SSP路由，从而完成各个智能业务的呼叫。随着智能网的发展，本地智能网的SSP点增多，这时便可以实现两个不同等级智能网的SSP同时接入国家网的SCP以及本地网的SCP。SSP可以根据智能业务的不同接入码，以GT为标记来选择不同的SCP，也可以根据业务接入码先指定选择一个SCP，再按照此SCP返回的目的SCP的地址代码选择到相应的SCP。（参照《300业务补充规范》）所以，在昆明市本地智能网建设过程中，国家主干智能网SSP和本地智能网的SSP近期可以互不关联，同期共存，随网络发展，以后可以共享使用5.3.2典型业务1．被叫集中付费业务2．记账卡呼叫业务3．虚拟专用网业务4．通用个人通信业务5．彩铃业务图5-12被叫端局触发的PSTN用户呼叫彩铃用户流程5.4移动智能网5.4.1移动智能网结构•智能网不但可为固定电话网服务，而且还可为移动通信网服务。•多年来，我国在GSM、CDMA等移动网中引入智能网技术向用户提供灵活多样的新业务，产生了很好的市场效益。•移动智能网组网结构如图5-13所示。•从物理实体上看，移动智能网结构与固定智能网类似，仍然包含SCE、SMP、SMAP、SCP、SDP、SSP及IP等组成部分，各实体所完成的功能也基本相同。•但在移动网中，智能网所连接的不再是PSTN/ISDN交换机，而是MSC、HLR等移动网络设备。•相应地，网络实体之间接口协议也发生了变化，如在SCP和SSP、HLR、MSC之间进行信息交互时使用的是CAP和MAP协议，相关协议将在后面作具体的介绍。图5-13移动智能网网络结构图HLR:归属位置寄存器MSC:移动交换中心MAP:移动应用部分CAP:CAMEL应用部分1．CAMEL方案•CAMEL的全称是应用于GSM的“移动网络增强逻辑的客户化应用（CustomizedApplicationforMobileNetworkEnhancedLogic）”，它的目标是解决GSM移动通信网与智能网互连的问题。•CAMEL采用智能网的业务控制功能，使GSM网络能够提供独立于网络的业务。•CAMEL标准是分阶段实施的，包括CAMELl、CAMEL2、CAMEL3和CAMEL4等阶段。•其中CAMEL1、CAMEL2是基于INCS1的，CAMEL3、CAMEL4则是基于INCS2的。•CAMEL1最大的缺陷在于不支持SRF功能，系统与用户之间几乎没有语音交互。•CAMEL2增加了一个功能实体gsmSRF，主要用于支持各种专用资源功能。•另外，通信协议的能力也有所增强。•CAMEL3和CAMEL4阶段还在发展和完善中。•我国的移动智能网主要参考CAMEL2阶段标准。•与GPRS互连是移动智能网引入CAMEL3的重要内容。•通过与GPRS的互连，可以将CAMEL业务的应用范围扩展到数据业务，从而丰富CAMEL的业务能力。•CAMEL4支持电路交换中移动用户之间最佳路由选择，支持在已存在的呼叫中添加新的通话方，具有创建与现存呼叫无关的新呼叫的能力，并添加了对IP多媒体会话的控制能力。•图5-14所示为基于CAMEL2标准的移动智能网功能结构图。图5-14CAMEL的功能结构模型HLR:归属位置寄存器VLR:拜访位置寄存器GMSC:关口移动交换机MS：移动台MSC:移动交换中心MAP:移动应用部分CAP:CAMEL应用部分SRF:专用资源功能归属网络：代表了用户的性质询问网络：主要针对移动用户作为被叫。拜访网络：主要针对移动用户作为主叫•与GSM网络相比，GSM移动智能网需要增加gsmSSF（业务交换功能）、gsmSRF（专用资源功能）、gsmSCF（业务控制功能）。•其中，gsmSCF与gsmSSF、gsmSRF之间采用CAPPhase2协议，CAP是CAMEL的应用部分，它是基于INAP的扩展协议。•CAP协议是用于移动智能网SCF与SSF、SRF实体之间的通信规程，SCF与其他实体的接口采用MAPPhase2+协议。（1）归属位置寄存器（HLR）。（2）网关移动交换中心（GMSC/SSP）。（3）移动交换中心（MSC/SSP）。（4）GSM业务控制功能（gsmSCF）。（5）GSM专用资源功能（gsmSRF）。图5-15No.7信令协议栈2．WIN方案•无线智能网WIN（WirelessIntelligentNetwork）是美国电信工业联盟（TIA）推出的，为CDMA系统制定的移动智能网技术标准。•与CAMEL标准相似，WIN规范也是分阶段制定的，到目前为止已发布了WINPhaseI阶段的IS-771、WIN预付费阶段的IS-826和WINPhaseII阶段的IS-848。•WINPhaseⅢ阶段的IS-843标准正在制定过程中。•WIN第一阶段（WINPhaseI）协议发布于1999年，建立了基本的呼叫模型以及用于支持灵活业务结构的一些操作。•WINPhaseI提供的业务包括来话呼叫筛选（ICS，IncomingCallScreening）、主叫标识显示（CNP，CallingNamePresentation）以及语音控制业务（VCS，Voice-ControlService）等。•WIN第二阶段（WINPhaseII）协议提供一些附加业务功能，以及向3G网络过渡所需的一些网络功能和操作。•WINPhaseII中还定义了智能网预付费业务的MSC触发机制。•WIN第三阶段（WINPhaseIII）协议将提供一些对基于位置服务的业务支持。•WIN基于ITU-T的INCS2，通过在CDMA网络中引入智能网，在移动环境中向用户提供无“缝”的终端移动性、个人移动性和先进的网络业务。•WIN体系结构是在CDMA网络原有模型的基础上，通过引入智能网实体实现的。比CS-1增加了5个功能实体：LRF(位置登记功能)ACF(鉴权控制功能)RACF(无线接入控制功能)RCF(无线控制功能)RTF(无线终端功能)•与原CDMA网络相比，引入WIN后的网络模型增加了如下3个功能实体：（1）业务控制点（SCP）：WIN的核心网络实体，是WIN业务逻辑执行的平台和业务控制中心。（2）智能外设（IP）：主要功能是为WIN业务的执行提供专用资源。（3）业务节点（SN）：•集SCP和IP于一体的网络节点。•SN提供业务控制、业务数据以及特殊资源等功能，主要支持与承载有关的业务。3．CAMEL和WIN的比较（1）标准制定。（2）智能网能力集。（3）业务流程。（4）业务触发方式。1．预付费业务•预付费业务（PPS，PrePaidService）是指用户为要进行的呼叫或要使用的业务预先支付费用的一种业务。•用户通过购买具有固定面值的充值卡等方式，预先在自己的账户中存储一定的资金。•当用户发起呼叫时，系统根据用户账户的状态、余额和有效期等信息决定接受或拒绝呼叫。•在呼叫过程中，系统对用户实时计费并从用户账户中扣除相应的金额。•当用户余额不足时，提示用户，并在账户资金用完时终止呼叫。•预付费业务为运营商提供了一种无风险的经营方式，还可以减少话费欺诈行为，防止呆账、死账；为用户提供了无需信用审查即可开户、无需定期交费、无需押金的服务。•预付费业务是全球范围内应用最为成功的智能网业务之一。•其业务特征包括用户预先缴纳通话费用、用户账户资金不足时禁止用户呼入或呼出、用户可在本地或省内及省间漫游、多种提示方式、账户资金不足时可充值、黑名单功能、灵活的挂失及余额查询等。图5-16预付费用户呼叫PSTN用户流程神州行用户主叫处理A拨号；MSC在VLR中查询A中信息，发现需要触发CAMEL业务，中断呼叫处理，与MSCP联系；MSCP查询A的帐户，如余额足够则继续进行呼叫，否则切断呼叫；MSC将呼叫接续到相应的GMSC;B振铃；B应答，MSC通知MSCP开始计费，双方开始通话。A或B挂机，MSC通知MSCP停止计费；MSCP指示MSC拆除通话链路。神州行用户被叫处理B

的呼叫接续到GMSC；GMSC从A所属的HLR中查询A的信息；HLR将查询结果传给GMSC;GMSC中断呼叫处理，通知MSCP并等待MSCP指示；MSCP查询A的帐户，如果余额足够，指示GMSC继续呼叫接续，否则指示MSC切断呼叫；GMSC将呼叫接续到所在的MSC;MSC向A振铃；B应答，MSC通知MSCP开始计费，双方开始通话。A或B挂机，MSC通知MSCP停止计费；MSCP指示MSC拆除通话链路。2．移动虚拟专用网业务（MVPN）•移动虚拟专用网业务是指用户可以利用移动通信网的现有资源，构成一个能在某个集团用户群内相互通信的逻辑专用网络。•适用于某个企业、团体内部的通信，具有独立的编号方案，可提供网内呼叫、网外呼叫、记账呼叫、呼叫前转和话务员登录等专用网功能。•MVPN业务利用GSM或CDMA的网络资源，为移动用户提供类似固网小交换机的专用网络业务。•网内的移动用户可以形成一个闭合用户群，相互之间可以通过拨短号（比如移动电话的后四位）的方式呼叫网内的其他移动用户。•虚拟网内的呼叫不仅资费更低，而且还可以设置网内呼叫筛选、呼叫类型限制等功能。5.5Internet与智能网•智能网与Internet互通的设想最初是由IETF提出的，并于1997年7月成立了PINT（PSTN/InternetiNTerworking）工作组，专门研究智能网与Internet的互通，研究怎样通过Internet（主要是Web方式）访问、控制和增强PSTN业务。•但PINT只讨论了Internet侧发起的PSTN业务，也就是说PINT并不关心IP电话的实现，它只考虑业务控制信令，而不交换呼叫控制信令，其研究重点是Internet与通向智能网实体的网关之间的接口协议。•PINT工作组也不关心PINT业务的计费问题，而是将这一问题留给智能网去解决。•IETF成立的另一个工作组SPIRITS（ServiceinthePSTN/INRequestingInTernetService）的研究则支持将PSTN侧的事件向Internet域中的实体报告，考虑从PSTN侧触发Internet域的业务。•另外ITU-T于1997年9月在其第11研究组内成立了一个专题研究小组，主要研究如何利用智能网结构来支持IN/Internet互通业务，包括业务、结构、管理和安全等方面的内容，并将这方面的研究纳入了INCS-3及CS-4研究计划中。•在INCS-4标准中，提出了智能网支持Internet的增强型功能结构模型。•该结构模型可以支持目前智能网与Internet网间互通所提出的各种业务，但该模型中某些功能节点的构成和接口协议还需要进一步完善。•在我国，由北京邮电大学于2001年初完成了智能网与Internet互通设备的研制任务，所用技术基于ITU-T的INCS-4建议，并有所增强。•目前Internet