移动通信信令协议及信令采集系统培训

WAuCGGSNInternetPSTNOtherPLMNSGSNGGSNNodeBNodeBIu-CSRNCIu-PSGbAGsGrGnGcCDGpIubBTSBTSBSCAbisUmUuRNCIurCS域PS域NodeBIubNbNcMGWGMSCServerMcMSCServer/VLRMcHHLRMGWGiWCDMA与2G融合网络结构UTRAN2G软交换协议H.248协议1SIGTRAN协议栈2BICC协议34AAL2协议MEGACO/H.248体系结构SignallingbasicsintheLayeredArchitectureCNCallControl=BICCSignallingTransport=MTP,MTP3borM3UA/SCTPMGWMGWMSCServerMSCServerTDM,ATMorIPGCP(H.248)Signallingtransport=MTP3borM3UA/SCTPBearerControl=ISUP,Q.AAL2,QorIPBCPSignallingTransport=MTP,MTP3borM3UA/SCTPGCP(H.248)Signallingtransport=MTP3borM3UA/SCTPH.248协议MSCServer（或GMSCServer），是核心网控制面设备，处于分离网关体系的控制地位（即作MGC）。H.248协议应用于MSCServer与媒体网关（MGW）之间的接口上。NcMSCServerMcMcH.248H.248GMSCServerNcMSCServerMcMcMGWMGWH.248H.248GMSCServerH.248协议栈结构H.248协议应用于Mc接口，该协议传输可以基于IP（图中a），也可基于ATM（图中b）。目前武汉联通爱立信软交换采用基于IP的传输方式。

H.248SCTPIPMACL1(G)MSCServerMcMGW(a)基于IPMc(b)基于ATMH.248SCTPIPMACL1H.248SCTPIPMACL1(G)MSCServerMcMGW(a)基于IPMc(b)基于ATMH.248SCTPIPMACL1(G)MSCServerH.248SSCFAAL5MTP-3bATMPLSTCATMSSCOP(G)MSCServerH.248SSCFAAL5MTP-3bATMPLSTCATMSSCOPH.248消息结构H.248协议的消息机制Message消息TransactionI事务TransactionIDnContextID1关联ContextIDnCMD1命令CMDnDes-nDes-1描述符......事务（Transaction）事务包括请求和响应两种类型，而响应也有两种：TransactionReply和TransactionPending。TransactionRequest每个TransactionRequest请求激发一个事务。一个事务包含一个到多个动作，每个动作包含与同一个关联（Context）相关的一个到多个命令。TransactionRequest结构如下：TransactionReply是事务接收者对TransactionRequest的一种响应，表明接收者完成该TransactionRequest命令执行，对每个事务都应有一个Reply响应。TransactionPending由接收者发送，指示事务正在处理，但仍然没有完成。当命令处理时间较长时，可以防止发送者重发事务请求。关联及终端协议的连接模型主要描述媒体网关中的逻辑实体，这些逻辑实体由媒体网关控制器控制。这个连接模型中的主要的抽象概念是终端（Termination）和关联（Context）关联描述一个终端集之间的关联关系，当一个关联涉及多个终端时，关联将描述这些终端所组成的拓扑结构以及媒体混合交换的参数。它可以通过Add命令进行创建，通过Subtract进行删除。一个关联中必须包含终端。终端是位于媒体网关中的一个逻辑实体，可以发送/接收媒体和（或）控制流。例如表示一个时隙、一个IP端口(IP地址+端口号)、或一个ATM端口(VPI/VCI)。命令H.248协议定义了八个命令，其中“Notify”是由MG发给MGC，“ServiceChange”可由MG或MGC发送，其它命令都是由MGC发给MG。ADD:增加一个Termination到一个Context中，当不指定ContextID时(或第一次增加一个Termination)，将生成一个Context，然后加入Termination。MODIFY:修改一个Termination的属性、事件和信号参数。如：修改终端的编码类型、通知终端检测摘机/挂机事件、修改终端的拓扑结构(双向/单向/隔离等)。SUBSTRACT:从一个Context中删除一个Termination，同时返回Termination的统计状态。如果Context中再没有其它的Termination，将删除此Context。MOVE:将一个Termination从一个Context转移到另一个Context中。AUDITVALUE:返回Termination的当前的Properties、Events、Signals、Statistics。AUDITCAPABILITIES:

返回MG中Termination特性的能力集。NOTIFY:允许MG将检测到的事件通知给MGC。例如：MGW将检测到的摘机事件上报给MGC。SERVICECHANGE:允许MG向MGC通知一个或者多个终端将要脱离或者加入业务。用来MG向MGC进行注册、重启通知。MGC可以使用ServieceChange对MG进行重启。MGC可以使用ServiceChange通知MG注销一个或一部分的Termination。八个命令MGMGCAddMGC→MG，把一个终端加入到一个关联域中,如果contextID没有指定就新建一个关联域八个命令MGCAddModifyMGC→MG，修改终端属性，事件或者信号属性MG八个命令MGCAddModifysubtractMGC→MG，从一个关联域中移出一个终端。如果关联域中没有任何终端则删除关联域MG八个命令MGCAddModifysubtractMoveMGC→MG，将一个终端从一个关联域中移到另一个关联域中MG八个命令MGCAddModifysubtractMoveAuditValueMGC→MG，获得终端的当前信息，事件，信号信息以及统计信息MG八个命令MGCAddModifysubtractMoveAuditValueAuditCapabilityMGC→MG，获取一个媒体网关的容量性能指标MG八个命令MGCAddModifysubtractMoveAuditValueAuditCapabilityNotifyMG→MGC，媒体网关通过此命令通知媒体网关控制器在其内部发生的事件（比如用户提机）。,MG八个命令MGCAddModifysubtractMoveAuditValueAuditCapabilityNotifyServiceChangeMGC↔MGMGC→MG启动服务退出服务MG→MGC启动服务退出服务注册MG描述符描述符Descriptors一个命令的参数被定义为描述符。Descriptor是由Name和item组成(item可以携带Value)。一些命令可以共享一个或几个描述符。Descriptor可以作为一个Command的输出返回值。在大多数情况下Descriptor作为返回值，只有Name没有其它item。通常，描述符的形式如下：

DescriptorName=<someID>{parm=value,parm=value......}MSCServer向MGW呼叫发起

MEGACO/1[]:2944

Transaction=10006{

Context=${

Add=A16,

Add=${

Events=2223{nt/netfail,nt/qualert},

Media{

Stream=1{

LocalControl{

Mode=ReceiveOnly

},

Local{

v=0

c=INIP4$

m=audio$

RTP/AVP8

}}}}}

}AddAdd_ReplyMSCServerMGWMSCServer通过Add命令向MGW发起呼叫，其中包含的参数有：相应终端应该监听的事件、请求RTP终端IP地址端口、传输模式MSCServer向MGW呼叫发起对应ADD命令中包含的部分描述苻的解释：事件描述苻：请求事件ID（RequestIdentifier）媒体流ID（缺省值为0）MG中某个终端需要监听和上报给MGC的事件(通过包来描述)流描述苻本端控制描述苻传输模式（Mode）（资源）组预留（ReserveGroup）（资源）值预留（ReserveValue）本端媒体描述苻(使用SDP协议，RFC2327)v=0c=INIP4$m=audio$RTP/AVP8......对端媒体描述苻(使用SDP协议，RFC2327)MSCServer向MGW呼叫发起MEGACO/1[]:2945Reply=10006{

Context=2000{

Add=A16,

Add=A32{

Media{

Stream=1{

Local{

v=0

c=INIP46

m=audio2222

RTP/AVP8}}}}}

}AddAdd_ReplyMSCServerMGW通过AddReply把选择的上下文和本端RTP终端ID及其IP地址、端口号告诉给MSCServerMSCServer向MGW呼叫发起ModifyModify_ReplyMSCServerMGWMSCServer通过Modify命令向MGW来修改终端的属性（放回铃音），并且把对端MGW的RTP终端IP地址及端口号告诉给主叫MGW。MEGACO/1[]:2944

Transaction=10007{

Context=2000{

Modify=A16{

Signals

{

cg/rt

}},

Modify=A32{

Media{

Stream=1{

Remote

{

v=0

c=INIP42

m=audio1111RTP/AVP8

}}}}}

}MSCServer向MGW呼叫发起

信号描述苻对应Modify命令中包含的部分描述苻的解释：信号描述苻：媒体流ID（缺省值为0）MGW中某个终端需要播放的某个信号(信号都定义在包中)播放时间（duration：hundredthsofasecond）信号参数（在包中有定义）信号类型on/off(一直播放直到被关掉,duration忽略)timeout（duration超时）brief(短暂的信号)MSCServer向MGW呼叫发起MEGACO/1[]:2944

Transaction=10008{

Context=2000{

Modify=A16{

Signals

{},

Modify=A32{

Media{

Stream=1{

LocalControl{

Mode=SendReceive

}

}}}}

}ModifyModify_ReplyMSCServerMGWMSCServer通过Modify命令向MGW来修改终端的属性（停回铃音），并且把终端传输模式改为收发MSCServer向MGW呼叫发起

MEGACO/1[]:2945

Reply=10008{

Context=2000{

Modify=A16,

Modify=A32}

}ModifyModify_ReplyMSCServerMGWMGW通过ModifyReply来响应MSCServer的请求，不带错误码表示该命令执行成功。MSCServer向MGW呼叫释放MEGACO/1[]:2944

Transaction=10009{

Context=2000{

Subtract=A16

Subtract=A32

}

}SubtractSubtract_ReplyMSCServerMGWMSCServer通过Subtract命令向MGW发起拆除呼叫请求，一般会要求MGW释放呼叫资源的同时上报一些统计信息。MSCServer向MGW呼叫释放MEGACO/1[]:2945

Reply=10009{

Context=2000{

Subtract=A16

Subtract=A32

}

}SubtractSubtract_ReplyMSCServerMGWMGW释放呼叫资源,在响应MSCServer的同时上报一些统计信息。SS7-H.248–SS7信令过程SoftswitchTGTGSGSGDatabaseApplicationServerZTELS1ZTELS23.Analysis&Routing1.IAM2.IAM4.Add5.ReplyofAdd6.Add7.ReplyofAdd8.IAM11.ACM9.IAM10.ACM14.ACM13.ACM12.Modify(Notify)17.Modify16.ANM19.ANM18.ANM15.ANMSIGTRAN协议栈

SIGTRAN协议是IETF的信令传送工作组SIGTRAN所建立的一套在IP网络上传送PSTN信令的传输控制协议。SIGTRAN定义了一个比较完善的SIGTRAN协议堆栈，分为IP协议、信令传输、信令传输适配和信令应用等四层。每层所含内容如下：IP协议层：IP信令传输层：SCTP信令传输适配层：SUA；M3UA；M2UA/M2PA；IUA信令应用层：TCAP；TUP；ISUP；SCCP；MTP3；Q931/QSIG

不同的信令应用层需要不同的信令传输适配层，但IP协议层和信令传输层是共享的和相同的。信令传输适配层与信令应用层的对应关系如下：SUA对应TCAPM3UA对应TUP；ISUP；SCCP、TCAPM2UA/M2PA对应MTP3、ISUPIUA对应Q931/QSIG、ISUP

（1）SCTP协议

SCTP由IETF提出，是一个面向连接的传输层协议，采用了类似TCP的流量控制和拥塞控制算法，通过自身的证实与重发机制来保证用户数据在两个SCTP端点间可靠传送。相对于TCP等其他传输协议，SCTP传输时延小，可避免某些大数据对其他数据的阻塞，具有更高的可靠性和安全性。

（2）M3UA协议

M3UA是MTP第三级用户适配层协议，提供信令点编码和IP地址的转换。用于在软交换与信令网关之间实现七号信令协议的传送，支持在IP网上传送MTP第三级的用户消息，包括ISUP、TUP和SCCP消息，TCAP消息作为SCCP的净荷可由M3UA透明传送。

（3）M2UA/M2PA协议

M2UA/M2PA是MTP第二级用户对等层间的适配层协议。

（4）IUA协议

IUA是ISDNQ.931用户适配层协议。

（5）SUA协议

SUA是SCCP用户适配层协议。SUA与M3UA不同，它直接实现了TCAPoverIP功能。

SIGTRAN支持PSTN信令应用的标准原语接口，利用标准的IP传送协议作为低层传送信令，是NGN中重要的传输控制协议之一。

SIGTRAN协议栈结构通用的信令传送协议IPSCTPIUAM2UA/M2PAM3UASUAQ931/QSIGMTP3TUPISUP信令适配子层标准的IP传送层SCCPTCAPTCAP信令应用层以M2UA为例什么是SCTP流控制传输协议（StreamControlTransmissionProtocol），是为在IP网上传输PSTN信令消息而设计的一种面向连接的可靠传输协议，SCTP对TCP的缺陷进行了一些完善，SCTP的设计包括适当的拥塞控制、防止泛滥和伪装攻击、更优的实时性能和多归属性支持。处于传输层，在网络模型中与TCP,UDP处于同层位置与TCP相比，SCTP的优点SCTP的连接可以是多地址连接，而TCP则一般是单地址连接的。TCP是基于比特流，SCTP则是基于用户消息流。一个TCP则只能支持一个流，一个SCTP连接同时可以支持多个流(stream)。SCTP增加了防止攻击的措施(Tag,Cookie,MAC…)。SCTP相关术语解释SCTP端点（EndPoint）：每个端点由IP地址和端口号唯一标识，与TCP传输地址类似。偶联（Association）：在一对SCTP端点间通过四次握手建立的逻辑联系或通道。偶联的建立是采用C/S模式。流（Stream）：一个偶联包含多个流，“流”就是一条SCTP偶联中，从一个端点到另一个端点的单向逻辑通道。SCTP术语SCTP数据传递流程EndpointAEndpointB123123123DATA123456789SACKTSNACK=6,GAPBLOCK=1START=2END=3SCTP数据传递流程EndpointAEndpointBSACKTSNACK=13,GAPBLOCK=0DATA4357

10111213

44SCTP数据交换方式的好处在两个SCTP主机间的正常数据交换。SCTP主机发送SACK块，用来确认每一个收到的SCTP包。因为SACK能完整地描述接收端的状态，因此,依据SACK,发送端能做出重传判决。SCTP支持类似于TCP中的快速重传和time-out重传算法。

对于数据包丢失发现，SCTP和TCP采用截然不同的机制：当TCP发现接收序号有缺口时，会等到该缺口被填上后，才发送序列号高于丢失数据包的数据。然而，SCTP即使发现接收序号有缺口或顺序错乱，仍会发送后面的数据。SCTP启动流程EndpointA(Client)EndpointB(server)INITINITACKCOOKIEECHOCOOKIEACK一次SCTP四路握手中，INIT消息的接收端不必保存任何状态信息或者分配任何资源，这样就可防范SYNFlooding等DoS攻击。它在发送INIT-ACK消息时，采用了一种机制——“状态Cookie”，该Cookie具有发送端要建立自己状态所需的全部信息。M2UA华为设备采用使用M2UA的信令网关不具备MTP-3功能的信令网关，不属于七号信令网结点，只完成窄带七号信令链路与IP七号信令链路的转换。（相当于一个交叉连接设备）上图是使用M2UA(MTP2-TUserAdaptatationlayer,MTP2用户适配层协议)信令网关传送信令消息到MGCP/IPSCP的示意图，其中传送的消息包括与电路相关的呼叫连接控制的信令消息和与电路无关的信令消息M3UA中兴、爱立信设备采用使用M3UA的信令网关信令网关从窄带信令网或IP网接收到信令消息后，传递到MTP-3或M3UA（MTP3UserAdaptationlayer，MTP3用户适配层协议），然后，信令网关根据DPC或IP地址等，由节点互通功能（NIF）完成信令消息的传递。SUA使用SUA的信令网关信令网关从窄带七号信令网接收到信令消息后，传递到(SCCP)，SCCP分析地址后，通过NIF把消息传递到SUA(SCCPUserAdaptaion,SCCP用户适配协议)，然后信令网关中的SUA根据GT翻译或地址解析表解析出目的地的IP地址，并把相应的信息封装在SCTP帧中发送到SCTP偶联上。当信令网关收到IP网络侧发来的消息后，SUA把用户数据从SCTP中提取出来，并通过NIF把数据传递到信令网关的SCCP再由信令网关的SCTP进行对应的GT翻译和DPC映射。七号信令网与IP网在应用层的互通(信令网关使用SUA)。BICC协议BICC（BearerIndependentCallControl）协议与承载无关的呼叫控制协议是基于ISUP的信令协议，在不影响现有网络的接口和端到端业务的情况下，在宽带网络上支持窄带ISDN的全套业务。BICC协议解决呼叫控制和承载控制分离的问题，使呼叫控制信令可以在各种网络上承载MSCSGMSCSMGWMGWNcBICC协议概述

BICC在网络中的应用概述STConMTP协议栈STConSCTP协议栈IPSSCOPMSEMTP3MTP2BICCSTConMTP3andMTP3bAAL5MTP3bSSCF-NNISSCOPIPv4BICCSTConSCTPIPv6SCTPM3UA概述

BICC协议栈概述BICC协议模型BICC协议中的基本概念

CSF&BCFCSF：呼叫业务功能BCF：承载控制功能

BICC节点模型BICC协议介绍BICC消息流程介绍BICC协议流程的几个重要概念承载建立方向承载建立的隧道方式Codec协商BICC消息流程介绍CSFCSFBCFBCFIAM准备承载APM（承载信息）建立承载承载建立承载建立指示BICC消息流程介绍前向承载建立:承载建立方向与呼叫方向一致BICC消息流程介绍CSFCSFBCFBCFIAM（承载信息）准备承载建立承载承载建立承载建立指示BICC消息流程介绍后向承载建立:承载建立方向与呼叫方向相反BICC消息流程介绍BICC消息流程介绍BICC协议流程的几个重要概念（二）

－－承载建立的隧道方式BICC消息流程介绍BICC消息流程介绍BICC协议流程的几个重要概念（三）

－－Codec协商——在IAM消息中携带出局测所支持的Codec能力集合，在入局测将这个集合与本端的Codec能力取交集，并选定一Codec，通过APM返回。——通过Codec协商，使得在主被叫Codec能力集合有交集时，各中间Nb端点得的Codec选取与主被叫一致，从而免去插入带内编码器TC，这就是TrFo功能。BICC消息流程介绍BICC消息流程介绍TFO/TrFO技术TFO与TrFO的区别TFO通过带内信令协商速率，仍需要编解码器单元继续工作。TrFO通过带外信令，建立免编解码器的连接，建立后完全不需要编解码器。提供TFO和TrFO的优势改善语音质量节省网络设备功率BICC消息流程介绍

TrFo的过程A终端支持AMR集：12.2K/7.9K

MSCServer-O

MSCServer-T

AMR

AMR

AMROverIP

MGW-O

MGW-TB终端支持AMR集：12.2K/7.9K/4.75K

A

B

1

IuRTPIPL2/L1AAL2ATMIuUPNbUPAMR编解码RTPIPL2/L1AAL2ATMNbUPAMR编解码IuUP

Nb

Iu

2

RNC-O

RNC-T

TrFo的过程BICC消息流程介绍BICC与ISUP的联系与区别－－消息和参数的变化BICC和ISUP的对比

信令监测系统开发背景

网络优化可以提高运营商的设备利用率和优化网络运行质量。通过优化改善接通率、掉话率等直接影响用户主观感受的关键指标，为用户提供更加可靠、稳定和优质的网络服务。其中运维优化主要是为了提高网络质量以及有效利用网络资源而开展的日常优化工作，其工作重点是改善客户的感知度。通过网络性能、网络故障、用户投诉等信息的统计，进行问题分析、定位和处理。随着网络的不断发展和用户对使用质量要求的不断提高，用户不再仅只在意业务接入的快捷，同时还更多的关注整个业务的使用质量。同时随着网络智能化、IP化工作及3G网络建设、2G3G网络互通工作的深化，网络优化工作也已经不仅需要通过无线网络部分的分析而且还需要同时进行核心网部分的分析，即全程全网的分析才能够更好的达到优化网络及业务的目标。通过信令监测系统可以做到采集监测移动网主要接口的信令，包括MAP、CAP、BSSAP、TUP、ISUP等信令消息，同时对于各类协议IP化后基于IP封装的协议消息也可以采集分析。这些和移动网运行相关的消息中包含着大量的信息，从中能获取大量的网络信息、呼叫信息及用户信息。对于移动网络的各类协议信息，在采集处理完成后，通过对其的统计分析，可以满足网络维护的需要。同时通过更细粒度的深入分析，和对呼叫全程的各段协议的流程关联，完成端到端的呼叫分析，更是网络优化的重要工具。通过对呼叫全程全网的分析能够使网络优化工作不仅停留在无线网络部分和问题表相上，更能够深挖到全网各个环节，对问题的彻底解决起到更直接的支持保障作用。

功能结构图

系统结构武汉业务区话务网组织结构图武汉业务区信令网组织结构图CS域的采集接口分析：A接口：由于试点采用软交换，所以采集Mc接口就能够实现A接口信令的分析Abis接口：采用主设备MR上报的方式，本期不用采集Mc/Nc接口：Mc接口需要采集，由于是FE接口，现网流量很小