网络信令范文

网络信令范文（精选11篇）

网络信令 第1篇

关键词：WCDMA网络,信令集中监测,分布式处理,模块化设计,性能分析

0 引言

在2010年9月底的中国联通沃3G业务正式商用第一年总结会上获悉,中国联通已建成全球最大的WCDMA网络,3G用户突破千万户。由于WCDMA网络本身的复杂性和业务多样化,使得网络大规模化后可靠性面临挑战。同时,随着用户对联通3G网络期望值的提高,WCDMA网络QoS保障要求也更高。传统的测试仪表已经远远不能满足要求,急需要一种全面了解网络运行数据,掌握网络运行状态,对网络长期维护的解决方案[1]。

WCDMA信令集中监测系统是专门为中国联通3G网络设计的一套网络监测系统,提出全程全网全业务测试的方法,对全网的故障定位和运维提供技术支持。

1 WCDMA网络及监测

WCDMA信令集中监测系统采用分布式、分层、模块化、可伸缩、可组合的体系架构,针对不同用户进行个性化部署,保证系统稳定、可靠、高效运行。监测系统从基础网络,业务,用户3个层面衡量网络,针对每个层面的性能分析提供丰富的KPI。

1.1 WCDMA网络组成

WCDMA网络分接入网和核心域。接入网由无线网络控制器RNC和NodeB组成。主要完成关联无线资源,负责通信连接建立、释放、切换、分集合并,传递信号和用户信息等。本系统监测RNC和NodeB之间的Iub接口,接入网和核心域的接口,IUCS口和IUPS口[2]。核心域分由MSC Server,MGW,HLR,VLR,EIR,SGSN,GGSN和OMC等组成。交换子系统是移动通信系统的控制交换中心,能与有线通信网接口,负责每个覆盖区的系统管理,拥有每个移动用户的相关信息,管理用户的越区切换通信,完成所有的网络管理功能等[3,4]。本系统设计满足对网络所有接口协议的监测,可根据实际需要选择监测。如图1所示,可实现对接入网Iub口和IUCS口、IUPS口的监测,对核心网CS域Mc口Nc口的监测,PS域Gn口和Gi口的监测。各监测仪表通过网络把数据统一到集中监测器。

1.2 WCDMA网络监测

WCDMA网络的监测是对关注的功能实体间的接口采集数据,对接口协议进行分析,实现信令流程仿真以及数据分析。针对WCDMA网络全方位的全监测解决方案,在协议、网络、业务等深层次分析和实时监测方面具备强大的功能,是网络集中维护和关联,服务指令监测以及分析,业务模型分析,故障快速定位和网络优化的有效支撑手段。在水平平面,系统能够提供端到端的性能分析。在垂直平面,系统能够针对某监测点就某特殊问题进行深度钻取分析。

通过对信令的分析,为运营商提供基本运维指标的情况准确定位并排除故障,同时把握用户的行为特征。通过对网络节点的监测,通过一次业务呼叫对该呼叫的信令流程仿真,为运营商实现网络间互联互通提供准确客观的依据和建议。

2 系统体系结构设计

为满足高性能,高流量,高准确率的WCDMA网络监测,本系统采用数据的分布式处理,软件的模块化设计。分布处理的基本思想是多台仪表在不同采集点下分别采集和处理数据,各仪表把处理后的信息上报集中监测中心分析,中心分析全网数据,实现对网络实时监测。模块化设计体现在各功能模块化和协议层次之间的模块化设计。图2所示是系统体系结构图。

系统分为采集部分和软件处理部分,监测现场各接口的公共机设备包含采集硬件软件和本接口软件实现协议分析功能。采集部分由多台采集机构成,每台采集机在一个或多个接口采集数据,采集机根据需要,配置不同数目、不同功能的板卡。采集机采集大流量的现网原始数据,原始数据被板卡驱动处理后在本地缓存供后续使用。

软件处理部分由协议分析模块和集中监测器组成。系统的协议分析模块由多个协议分析器组成,在整个系统中,协议分析器为并行运行,实现分布数据处理。协议分析器是基本的信令处理单元,主要完成对特定协议和接口数据的处理,完成粗解码CDR合成以及统计分析等功能。协议分析器的合成结果通过网络集中到磁盘阵列供集中监测器处理[5]。集中监测器的多协议关联模块实现多协议的关联,仿真业务呼叫完整信令流程。CDR合成和多协议关联实现信令流程仿真是系统重要组成部分,其结果为运维数据分析提供最直接的数据和仿真结果。图3反映了协议分析器和集中监测器的关系。

3 数据处理流程

系统实时监测数据来自采集卡,数据处理在本地缓存中,备份保存在本地磁盘和磁盘阵列。下面详细阐述实时监测模式下的数据处理流程。采集卡对成帧数据预处理后交给上层软件,数据预处理对成帧数据进行初步的分类和处理,预处理获得消息ID号、消息时间、包长度和链路类型等标签,然后以特定格式保存在缓存中。PS域数据还要进行消息的数据内容预处理,其在原始数据帧中提取关注的信息同时去掉非关注数据。这是对PS域网络流量过大,提高软件处理速度的解决方法。

预处理后的数据通过缓存被粗解码模块处理,粗解码过程对消息分类和消息处理,并提取数据单元在缓存中的位置、长度、协议栈以及各层PDU位置指针和长度等重要信息[6]。这些信息通过索引与缓存中的消息一一对应。消息处理是粗解模块完成对关注字段的解码提取,保存在内存中或者以文件的形式保存在本地磁盘被后续使用。CDR合成和其他高级功能等软件处理的数据通过索引完成数据读取,索引数据是整个协议处理分析的来源。

协议分析器的CDR合成结果上传给集中监测中心处理,集中监测中心的多协议关联模块进行多协议关联。多协议关联根据某次业务提取关键字作为唯一标志,关联基于用户、基于某次业务的多种协议的CDR,得到最终统计分析和信令流程结果。数据基本处理流程如图4所示。

4 软件模块设计

4.1 仪表的软件体系设计

本系统软件开发采用软件模块设计思想。各个功能模块,各个协议分析模块分别独立开发,软件整体实现插件化,各个仪表在统一平台下选择需要的插件。根据WCDMA网络的复杂性和该监测系统的实际,采用模块化设计可满足软件系统的良好性能需求。各台仪表可根据自身需要定义和定制相应的协议模块,软件对数据消息的分析通过分协议层次的软件解析,不同协议的CDR合成也分协议。

该方法增强了协议的独立性,消除了不同协议之间不必要的耦合。有助于软件整体的插件化。其次,是软件整体结构清晰,各个协议权责比较明确,协议模块化和协议栈本身的分层结构也达成一致。层次协议的动态链接库DLL方式使得软件工作效率高,耦合度小,性能更加优化[7,8]。图5所示系统仪表模块组成中,本文选择性介绍几个重要模块。

4.2 主控模块

根据各台仪表在各地采集数据的不同和要求,可以对子模块进行选择和修改,设计适合本地的仪表。各仪表都是在统一平台下操作,主控模块是软件的核心,负责所有模块的调度,通过程序接口调用各个子模块完成相关功能。主控模块调度前期准备模块准备工作,调用初始化模块检查硬件采集卡以及驱动程序。启动配置模块对采集卡配置,完成准备工作后,接口模块是软件和采集卡的通信通道,能够实现把不同采集卡的采集数据统一通信。网络监测系统运行,对大量数据进行处理和分析,会有复杂的数据转移过程。设计数据读写模块,直接从接口模块获取数据,为数据提供分析所用。根据供给的数据软件实现具体数据分析,所有模块都在主控模块统一调度下协调工作[8] 。

4.3 解码模块

粗解码模块读取缓冲区中的预处理消息,对消息逐个进行简单解码过程。粗解码主要是提取不同协议层次的关注字段,为后续分析使用。粗解码生成一个消息数据的索引,包含测试数据的协议类别、协议栈结构、各层协议PDU位置等,后续的数据分析将直接面向此索引进行。同时,索引也包括预处理传给的信息,如消息ID号、采集时间、通道类型等。粗解码的结果可以被送到消息列表窗口显示,并且可以根据协议和协议关键字过滤分析。结果字段按照协议类别被CDR合成和统计分析。缓存数据被使用后以文件形式备份到本地磁盘,数据从缓冲区到硬盘备份后,索引也会随之改变。

4.4 CDR合成模块

CDR合成完成某个采集点的信令流程重现,同时也为多协议关联提供条件,为后续全网信令关联提供直接条件。CDR合成是在具体单个仪表工作,实现单个协议或者接口的信令流程仿真。一次合成就是对该CDR的消息关联处理,首先判断消息是否属于该协议,根据消息粗解码的某个字段值作为关键字确定为该次呼叫,不同协议确定的关键值根据自身情况而定,关联同一次CDR的消息并修改关注的字段值。合成模块在显示界面显示单个协议各条CDR的合成结果,包括关注字段的提取、统计和CDR流程图显示。

4.5 多协议关联模块

多协议关联根据业务需求驱动,实现对运营商关注的具体呼叫完整信令流程的仿真。多协议关联根据字段唯一标识某次业务,关联业务相关协议消息,对CDR二次合成实现某个业务信令流程再现。多协议关联是多个协议CDR流程图的顺序组成,关联结果提取字段实现出表。出表是一种运营商根据某呼叫或业务提出字段的提取和统计需求表。根据结果字段也可实现集中监测器的高级功能,如实现业务流程实时追踪,数据统计分析等功能。比如某个呼叫的全流程,把呼叫用户的ISDN作为关键字,通过ISDN关联IUCS口MAP,CAP协议实现关联,实现了对该呼叫完整信令流程的仿真。

4.6 高级功能模块

高级功能模块主要包括追踪过滤、统计分析和出表。追踪是在实时监测条件下根据给定的呼叫标识,对特定呼叫的追踪。过滤是非实时下的条件过滤,可以根据消息类型、协议类别或者协议字段值过滤,字段在整个协议栈不同层次都可以作为条件过滤。统计分析提供网络上层协议类别和消息分类统计,完成统计结果分析功能,提供数据。统计分析用户可以对呼叫或会话的特性进行统计,比如呼叫成功率、通话时长、呼损、业务量、呼叫频率等。出表是根据业务的统计分析,根据多协议关联的结果字段得到。

高级功能是根据运营商需求,在信令流程合成完成的基础上对数据的统计分析,能对网络优化,故障定位排查提供最直接更全面的信息。

5 验证和测试结果

在现网监测中采集到大量的数据,各个协议模块分别对各自的消息处理分析。多协议关联根据业务对CDR的关联,实现多协议关联就实现信令流程的仿真,提供高级功能模块数据源头,是监测系统的核心。

这里以一次典型的主叫发起对被叫寻呼过程的呼叫建立和路由寻址过程信令流程仿真,证明本设计方案的有效性。如图6所示IUCS口的呼叫发起CDR与MAP的路由寻址CDR多协议关联。图示描述在19∶00∶51.020时,UE首先发起CM_SERVICE_REQUEST请求消息,发起呼叫建立,CN网络回复CC消息确认呼叫请求,然后进行鉴权过程,完成信令联络建立。在19∶00∶51.360时,UE发送SETUP消息给移动台而发起呼叫的建立过程,发起业务信道指配过程。MSC1发出路由消息后,MSC1对RNC消息CALL_PROCEEDING。MSC1和MSC2之间通过MAP路由寻址被叫,MSC1通过MAP_SEND_ROUTING_INFO消息发起寻址过程,MAP_SEND_ROUTING_INFO_ACK消息指示结束寻址。寻址结束后,MSC2对当前交换中心下的被叫UE发起寻呼。通过分析该呼叫发起和路由寻址过程完全正确,可见该信令集中监测系统设计方法正确有效[9]。

6 小结

通过对WCDMA网络信令集中监测系统设计和数据处理流程研究,笔者提出一种监测系统的设计。该设计符合移动通信网测试规范要求和联通网络优化及业务分析指标体系标准。目前已经成功应用到重庆邮电大学通信网与测试技术重点实验室开发的WCDMA网络信令集中监测系统中,该系统已正式商用,运行稳定,效果良好。该监测系统能够主动监测网络,不同于传统网络故障被动测试仪表,可以更好为网络做性能分析,网络优化,故障定位,日常运维等提供支持。

同时,该设计技术也可应用于其他3G网络和NGN网络,达到了完善移动通信网络测试技术,建立一套相应的网络监测和网络优化技术体系的目的。

参考文献

[1]中国联通OSS-GSMWCDMA网络优化及业务分析指标体系[EB/OL].[2011-05-05].http://wenku.baidu.com/view/0907c80d844769eae009edd3.html.

[2]3GPP TS 23.01U,General UMTS architecture[S].1998.

[3]3GPP TS 24.008,Mobile radio interface layer 3 specification;core net-work protocols-stage 3[S].2010.

[4]3GPP TS29.060,General packet radio service(GPRS);GPRS tunnel-ling protocol(GTP)across the Gn and Gp interface[S].2002.

[5]谢金凤,程方.一种新型未来无线网络监测平台建设方法[C]//2009年全国无线电应用与管理学术会议论文集.[S.l.]:中国通信学会,2009:37-41.

[6]蒋宏荣,张德民,张治中.基于PCI总线技术的NO.7信令采集卡研制[J].今日电子,2008(10):87-88,91.

[7]曾彬,张大方,黎文伟,等.面向网络行为特征分析的网络监测系统设计及实现[J].计算机科学,2009,36(1):86-91.

[8]杜西亚,张治中,左书川,等.TD-SCDMA网络的Iu-CS接口监测方法研究[J].电视技术,2010,34(1):91-95.

自信令我成功作文 第2篇

"人生的旅行中处处充满了坎坷，处处长满了荆棘，鼓起勇气，大步向前，请相信我路是人走出来的，别说不行，自信让你成功,谁一生下来便会写字，便会走路呢？知识靠积累，勇气靠磨炼；天才靠勤奋。请以后别再红着脸，腼腆的说：“我不行。”

课堂上有问题和不懂的`地方，只管站起来发言，不必紧张，不必害怕，勇敢发表自己的见解，是每个同学都应该做到的，即使不正确，也没有人会讥笑你，即使说的结结巴巴，投向你的只会是敬佩的目光，同学们只会在心里暗暗的为你鼓掌，支持你，鼓励你。请记住别说：“不行！”只要有信心就一定会成功。

运动场上请迈开步伐去拼搏奋斗吧！别因身体衰弱而退缩，禁不起波浪的鱼儿永远不能跃出水面，只会一生呆在那枯燥乏味的世界里。以后的道路还很长，不必害怕跌倒，它只会使你的脚步更塌实矫健，不必担心失败，失败乃成功之母。漫漫的人生路，我只迈出了很小的几步，就让我充满信心迈向未来吧！

网络信令 第3篇

【關键词】信令监测；TD网络监测

【中图分类号】TN929.5 【文献标识码】A 【文章编号】1672—5158（2012）08—0091-02

随着中国移动网络规模的不断扩大以及各种通信业务的迅速增长，作为现代网络通信的神经枢纽，信令网在移动通信中发挥的作用越来越大，对信令网的管理和维护的要求也非常高，而且信令协议承载着业务网络运行的所有信息，是非常宝贵的信息资源。信令监测系统不同于信令网管系统，网管系统是针对STP的管理，实现信令网的性能管理、告警及故障管理、配置管理等，着重宏观的管理，而信令监测系统平台在协议、网络、业务等的深层次的分析和实时性监视方面具有更强大的功能，是信令网集中维护和管理、话务网网管、网络优化、网间服务质量监视分析和网间结算核查、业务话务模型分析、网络规划、故障快速定位和排除等的有效的支撑手段之一。

为了能将中国移动TD-SCDMA网络尽快调整为高质量网络，保障网络高质量运行、为客户提供满意服务，需要借助信令监测系统来发现、分析网络中的不同设备商之间信令不兼容、信令消息不规范、参数设置不正确、局数据错误等问题，重点辅助业务开通测试、网络故障排查、客户投诉处理等项工作。

此外TD-SCDMA网络支持业务种类丰富、业务质量机制复杂，通过信令监测系统可实现精细化的网络和业务分析，更详细掌握业务实际运行质量、业务分布和发展趋势，从而合理规划、调配网络资源。在与2G网络长期共存的复杂环境下，信令监测系统将是保障网络高质量运行、快速响应用户投诉的有力支撑。

信令监测系统是通信网络运行维护的重要支撑系统之一。信令监测系统以不影响网络运行的高阻跨接、端口镜像、能量分配等方式采集各类信令和协议数据，进行信令协议解码，合成CDR，再现业务接续全过程，进行网络和业务各类指标统计，从而帮助网络维护和分析人员掌握分析网络与业务运行情况。

信令监测系统是在全网部署、全天候监测的“大仪表”，其最基本、最核心功能是协议分析、呼叫跟踪，此外提供网络告警和预警，精细化的网络分析、业务分析和用户分析等功能，并可为新业务实施提供一定支撑。信令监测系统重点考虑对网内薄弱环节以及与外网互联互通环节的监测，是新业务开通测试、处理用户投诉时诊断网络故障的有力工具，是网络和业务运行质量精细化分析的有力工具，同时也是获得网络和业务KPI指标的数据源之一。

GoS是3G测试的关键。软交换的核心思想就是把媒体和承载相分离。首先，在3G核心网采用的接口为百兆或者千兆以太网口，为信令监测同时带来了有利和不利的双重影响，有利因素表现在，现在通过以太网交换机很容易做端口镜像或TAP复制，容易对软交换的信令进行统一监测，使得用于监测的探针的投入数量减少，节约资源。不利因素表现在由于协议数据的流量会非常大，在实际监测中，信令任务聚合起来以后将达到几十兆甚至上百兆的流量，捕获大容量的信令流将是个难点。

TD-SCDMA作为中国自主研发的3G标准，经过几年的发展日趋成熟，目前正在为大规模商用作最后的准备和验证工作。虽然TD-SCDMA技术和产品正在不断成熟，但是一方面，由于TD—SCDMA相对传统的GSM，网络接口和协议更加复杂、在物理层和网络层运用了多项有特色的技术，比如联合检测、低码片速率，切换技术和动态信道分配DCA技术等等，这些新技术的应用必然会给网络建设和运营带来新的挑战；正是由于这些复杂性，3G业务走向市场还面临着许多问题，最根本的问题是如何达到3G标准所设定的服务质量目标。

我们知道，经过10多年的不断完善，2G的GSM网络的服务质量才达到了较完美的状态。当3G网络建设完成以后、面对3G终端用户的时候，服务质量问题的解决就变得特别具有挑战性。如何尽快地缩短这两者之间的差距，并在网络运营成本和服务质量之间寻求有效的平衡是所有3G运营商都需要面对的课题。解决这些问题的一个关键因素就是如何完善3G测试技术，并建立一套相应的故障检测和网络优化技术体系。

和传统的GSM移动通信网相比，TD-SCDMA通信网有如下不同：

1、接口类型不同。

2、接口流量不同。我们知道，传统的E1传输流量是2Mbit/s，但是FE/GE的流量一般也有几十Mbit/s，STM-1/STM-4则会有上百Mbit/s。

3、接口协议不同。

由于以上接口的复杂性，给网络测试带来了巨大的困难。如果使用测试仪表或者不同类型的信令监测系统对网络进行测试，实际上只能对局部或者部分网络和业务进行测试，达不到全城全网全业务测试的目的，非常不利于全网的故障定位和运营水平的提高。因此提供一种能够针对不同接口、不同协议（业务）的综合测试平台，是解决3G网络运行问题的关键。

中心站负责CDR记录数据的收集、储存、统计、应用等，提供web界面。数据储存部分，即数据库服务器和磁阵之间，用2台光纤交换机组成SAN，保证了数据的有效性和稳定性。中心站一般是维护和应用的中心，利用储存的各种形式CDR/TDR数据，组成统一的数据平台，支持各种业务的统计分析和应用。同时中心站还可以利用远端站储存的原始信令，对各种业务进行全程全网的实时关联分析，解决网络故障，提高运营水平。

针对TD-SCDMA接口复杂的问题，监测系统遇到最大的问题是如何统一远端站信令采集设备，如果使用单独的信令监测系统（如GSM信令监测系统、GPRS信令监测系统、软交换信令监测系统、UMTS信令监测系统等）的设备，那么就很难做到全程全网的实时关联，同时各种监测系统的采集设备不同，给系统维护和系统稳定性都带来了很大的问题。需专门研发信令采集统一平台，结合分布式部署的信令处理机，组成统一的信令处理平台，从而提供了一套完整的统一解决方案。

网络信令 第4篇

GSM-R系统是应用在铁路上的专用移动通信系统,对其可靠性的要求非常高。我国正处于大规模建设GSM-R网络的前期,在这个阶段GSM-R网络的通信质量和可靠性将对全国的GSM-R网络的建设产生重大影响。

Abis接口是基站控制器BSC和基站收发信机BTS之间的通信接口,从MS发送到网络以及从网络下发的大部分信令都会通过该接口。对该接口信令中所携带信元的分析和解码是了解通信用户状况和网络通信质量的有效手段。对于网络通信状况的监测将有利于发现并定位初建网络中存在的问题,为网络优化做出可靠的参考。下面将对GSM-R网络中Abis接口上信令的结构进行分析,介绍信令的解码过程,并简单阐述其在实际中的应用。

1 Abis接口上信令的结构

Abis接口上的信令都有固有的结构,可以分为3层,分别为物理层、LAPD层和包含网络状况和管理应用等重要信息的第3层。

1.1物理层

Abis接口的物理层是CCITT的G.705规范中32*64 kbit/s时隙结构的2M数字链路,或者64kbit/s的数字链路,其物理和电气特征符合G.703建议。在进行解码时,重点是从二层的帧数据开始着手,物理层上的比特流同步和帧数据的提取在本文中不予详细讨论。

1.2LAPD层

GSM-R网络系统的Abis接口在这一层采用LAPD协议。这一层主要是解决数据的封装问题。不同功能的信令所用的封装格式不同,可以分为3种帧类型:I帧、S帧和U帧。

I帧:又称信息帧,功能是通过数据链路连接有序地传送包含信息字段的编号帧。通常信息帧在点到点数据链路连接的多帧操作中使用。

S帧:又称监督帧,用于实施数据链路监督控制功能,例如:确认I帧、请求I帧的重传及请求一个临时的I帧的监督。监视帧包括RR(接收准备好)帧、RNR(接收未准备好)帧和REJ(拒绝)帧。

U帧:又称无编号帧,用于提供附加数据链路控制功能,及对非确认信息传输的无编号信息传送。U帧没有顺序编号,共有6种:SABME帧、DISC帧、DM帧、UA帧、FRMR帧、UI帧。

所有的数据链路层实体间的信息交换符合图1中的格式[1]:其中信息域为可选项。具体来说,S帧不包含信息域,I帧包含信息域,而U帧的格式要看具体命令类型。

LAPD帧格式如表1所示,其中各字节意义如下:

① 标志序列(Flag)。所有的帧起始和结束于01111110。在地址域之前的标志称为开始标志,帧校验序列(FCS)域之后的标志称为结束标志。在某些应用场合,结束标志也用作下一个帧的开始标志。

② 地址域(Address)。地址域应该包含2个字节,单独字节的地址域保留用于LAPB(Link Access Procedure - Balanced)操作。地址域中包含了关键字段SAPI。

③ 控制域(Control)。控制域应该包含1个或2个字节。控制域识别了帧的类型、命令或者响应。I帧、S帧、U帧的控制域格式如表2所示。

表2中,N(S)为发送序列号,M为修改者功能比特,N(R)为接收序列号,P/F为命令/响应标志位,S为监督功能比特,X为保留,置0。

④ 帧校验序列域(FCS)。FCS域是一个16 bit的序列,用于比特传输差错的检验。

1.3第3层:L3层

Abis接口3层消息分为4类:无线链路层管理消息、专用信道管理消息、公共信道管理消息、TRX管理消息。消息的鉴别可以通过3层头结构中的MD信元予以区别。3层的结构都是由不同的信元所组成。消息不同,包含的信元也不同。下面以DataRequest信令为例来说明第3层的信元结构。DataRequest信令属于无线链路管理层消息,无线链路管理层消息的通用格式[2]如表3所示。

① Message discriminator。

MD是消息识别,该信元的尾比特用于区别透明和非透明消息,其余7个bit用于区别消息群组,其取值所代表的消息群组如下:

0 0 0 0 0 0 0 保留

0 0 0 0 0 0 1 无线链路层管理消息

0 0 0 0 1 0 0 专用信道管理消息

0 0 0 0 1 1 0 公共信道管理消息

0 0 0 1 0 0 0 TRX管理消息

0 0 1 0 0 0 0 本地业务消息

其他值预留。

② Message type。

群组中具体消息类型,譬如DataIndication信令,其Message discriminator的二进制值是00000001,表明它属于无线链路层管理消息,它的Message type的二进制值是00000010,表明它是无线链路管理群组消息中DataIndication这条信令。

③ Channel number。

信道号,指出在哪个物理信道或子信道上传送信息,包含了信道类型和时隙号元素。

④ Link Identifier。

链路标识,用来识别信令信道和无线数据链路的SAPI。

以上4个信元是无线链路管理层消息的通用信元,而再往下的信元则根据信令不同,其组成信元也不相同,例如DataRequest信令的下一个信元是L3 Information,这个信元包含了从空口过来的信令内容。而ReleaseRequest信令的下一信元是Release Mode,指示的是释放模式。提取这些信元中的信息,正是进行解码的一个重要目的。

2 解码流程

获得原始数据之后,数据经转换存储即可进行信令解码。在了解了信令结构之后,对信令进行解码其实就变得很简单了,只需根据信令结构对各层各结构单元进行指针的移位和取值,然后参照3GPP协议将其所代表的含义表达出来或加以应用。

2.1LAPD层解码

首先进行地址域的解码,地址域的字段可以按顺序解码,依次为SAPI、C/R和扩展字节中的TEI。SAPI值可以指示相关的3层信息实体类别,是呼叫控制、分组通信规程还是2层管理规程。C/R值指示该帧是命令还是响应。

解完地址域之后,在控制域上需要首先判别帧类型。在第3字节取出帧类型判断字段(第3字节的后4位)进行判别。若第3字节的最低位为0,则为信息帧;最低2位为01,则为S帧;最低2位为11,则为U帧。

若判断为S帧,根据这个字节的第3、4 bit来进一步判断S帧的具体类型。例如第3、4 bit 为00,表示是RR帧,已准备好接收;为01,表示是RNR帧,指示忙状态;为11,表示是REJ帧,表示请求重发编号从N(R)开始的I帧。

若判断为U帧,则根据这个字节的第8、7、6位和第4、3位一起进行进一步的命令类型判别。

U帧和S帧的解码比较简单,需要注意的是I帧和U帧中的UI帧、XID帧的解码,因为它们含有信息域。解含有信息域的帧时,可以在判断LAPD帧的类型时设1个标志变量。根据控制域的特征比特判断为含有信息域时,便将标志变量置为真,继续进行3层信息域的解码。否则将标志变量置为FALSE,说明非信息帧,不需进行3层解码。

2.2L3层解码

3层信息的前3个字段都是一样的,分别是群组类别(Message discriminator)、消息类型(Message type)、信道号(Channel number)。对这3个信元的解码可以写在一个函数当中。解Message type信元,判断出消息类型之后,就可以调用具体的消息解码函数。比如DataRequest消息,在解完3层信元头(即Message discriminator、Message type、Channel number 3个信元)之后,可以知道这个消息的类型,于是可以调用相应的消息类型函数进行解码。在这3个信元之后的是L3 Information信元,包含的是空口信令的内容,空口信令详细帧格式可参看3GPP TS 0408协议。

2.3相关代码

下面是解码过程函数定义部分的代码。从这里的函数调用就可以看出整个信令解码的流程。首先是参数的初始化,mbitPosition、mbytePosition分别用来保存指针取值时所指的字节位置和比特位置。然后进行LAPD层的解码,CDDAddressField()函数是地址域的解码函数,CDDControlField()是控制域的解码函数。mbBitCheck是帧差错监测标志变量,当帧有错时,置该变量为真,指示丢弃该帧。最后是信息域,mbInforField是信息域标志变量,用来判断是否存在信息域,若mbInforField为真,则调用CDDInformation Field()函数进行信息域的解码。

3 实际应用概述

通过对Abis接口信令的解码,可以从信令中提取出GSM-R网络的大量关键的信息,对这些信息进行整理和应用,可以满足进行各种网络监测的需求。下面概要介绍解码的几个方面的应用。

(1) 覆盖分析

当网络和移动台进行通信时,会对通信链路状态进行测量,形成Measurement Result信令发给BSC。对该信令进行解码,可以从中提取出正在通信的移动台的链路上下行电平、上下行质量,TA值,邻小区的电平和质量,基站的功率控制等比较关键的参数。从而可分析小区的实际覆盖情况并做出相应的评估[3]。用户可以指定某个小区观测其覆盖范围,然后根据小区的场强大小做出覆盖评估。

(2) 干扰监测

在空闲状态下,基站本身会测量各子信道的干扰状况,通过Abis接口发送RF RESOURCE INDICATION信令到BSC,对这条信令进行解码,可以了解当前BTS的干扰等级。

(3) 切换分析

移动台进行切换时,在Abis口上会发送从HANDOVER COMMAND到HANDOVER COMPLETE的一系列信令[4]。从这些信令中可实时分析切换情况,找出切换成功、切换失败、乒乓切换的地点和原因,能够分析切换前后网络参数的改善情况以及切换的原小区和目标小区的距离,用户由此可以判断切换是否正常。

(4) 邻小区分析

邻小区参数定义是确保GSM-R网的小区间能有效切换。GSM-R网的邻小区参数定义应与设计参数吻合或更优化。Abis信令解码可从下行无线测量中发现邻小区的现状,漏做的邻小区或做错的参数等均可反映出来。

4 结束语

通过在大秦线、青藏线的工程实践证明,解码所得数据正确,可以对GSM-R网络进行实时有效的监测,并可通过对所得信息的存储查询,分析GSM-R网络和列控用户通信中存在的问题,为解决问题提供有力参考。

参考文献

[1]3GPP TS0856,BSC-BTS Layer2Specification[S].

[2]3GPP0858,Base Station Controler-Base Transceiver Station(BCS-BTS)Interface Layer3Specification[S].

[3]钟章队,李旭,蒋文怡,等.铁路综合数字移动通信系统(GSM-R)[M].北京:中国铁道出版社,2003.

2信令网监测系统的建设(审核后) 第5篇

信令监测系统的建设

无线3G勘察设计院 王菊英

摘要：随着电信行业数据业务的不断发展，信令网作为电信支撑网的重要组成部分，其基础地位不容忽视。本文主要介绍信令网系统及信令监测系统的作用、信令监测系统的体系架构、信令监测系统数据采集方式分析，另外对软交换网络信令监测系统与电路交换网络监测系统进行比较，分析其信令监测系统的不同之处，并对信令监测系统实际部署的一些问题进行探讨。

关键词：七号信令、SIGTRAN信令、信令监测 1.引言

信令网是通信网的神经中枢，在电话网、移动网、智能网等通信网中已成为不可缺少的一部分。随着通信技术的发展，其应用越来越广泛，信令网已成为现代通信网的重要支撑网。因此，通过对信令这一通信网的“神经元”的监测分析，就能判定电信网运行质量的高低。

“信令集中监测系统”是通过采集信令链路数据，对采集的信令协议数据进行综合分析、处理，从而判断信令网的运行状态、运行性能以及信令网支撑的电信业务的运行质量、跟踪呼叫信令的过程等，及时发现信令网和电信业务网（如电话网、智能网、移动网等）的故障隐患，查找故障点，为故障的解决提供有利的工具。在网络资源、网络质量、通信业务等各类统计分析方面，信令监测系统作为专业网管系统和经营分析系统的补充，统计网络运行的详细指标，对故障进行定位分析，实现全网的实时呼叫跟踪，监测运营商QoS（服务质量）、网间SQA（服务质量协议）等。

信令监测系统主要是对No.7信令系统和软交换信令系统的监测。2.信令系统特点

2.1 NO.7信令系统的特点

No.7信令是一种局间信令系统，一般不负责用户终端和端局之间用户线上面 信令网监测系统的建设

信令的传输和处理，只负责交换机之间、局交换机和其他电信设备之间的信令传输和处理。需要注意的是，和其他信令系统一样，No.7信令系统不负责进行具体语音信号的传输，但是它负责协调各种电信设备，使各种电信设备能够准确地建立语音链路，为用户提供服务。

从信令的传输方式来看，NO.7信令采用的是共路信令方式。共路信令方式是指信令的传输不像随路信令方式一样占据话路进行传输，而是把所有的信令信号都集中到一条专用信道进行传输。

从软件层次区分，NO.7信令系统可以分成包含三个功能级消息传递部份（MTP）和作为第四个功能级的业务分系统。三个功能级分别对应了开放系统互联参考模型的物理层、链路层和网络层。作为第四个功能级的业务分系统建立在网络功能级消息传递部份的基础上面，实现了各种和业务有关的协议和功能，包括电话用户部份（TUP）、ISDN用户部份ISUP）、信令连接控制部份（SCCP）、事务处理应用部份（TCAP）、移动应用部份（MAP）和操作维护应用部份（OMAP）等，这些协议和功能对应了开放系统互联参考模型的传输层、会话层、表示层和应用层，还有网络层的一部份（比如信令连接控制部份就属于网络层）。

No.7信令系统的设备主要可以分为三种：负责将交换机的查询信号转换成No.7信令的业务交换点（SSP）、负责转发信令的信令传输点（STP）、负责业务逻辑的业务控制点（SCP）。到目前为止，中国电信，中国移动等运营商已经建成了由高级信令转接点(HSTP)、低级信令转接点(LSTP)和信令点(SP)组成的3级No．7信令网。

No.7信令系统不仅可以用来传送电话网和综合业务数字网中电路接续所需的局间信令，而且能在移动通信网中的移动交换中心(MSC)、访问位置登记器(VLR)、归属位置登记器(HLR)之间传送与用户漫游有关的各种位置信息；在智能网中的业务交换点(SSP)、业务控制点(SCP)和智能外设(IP)之间传送各种信息，支持完成各种智能业务；还可以在No．7信令网中传送各种操作、维护和管理消息。2.2 软交换信令系统的特点

软交换网络与传统的电路交换网络相比，具有以下特点：首先软交换网络将 信令网监测系统的建设

呼叫控制功能与语音媒体流传送功能分开，由不同的网元实现。而不是像传统电话网中均由交换机实现：其次软交换网络内部信令消息及媒体消息均承载在分组网络中传送。

软交换网络中的信令系统与传统交换网络不同。软交换网络内部的信令不再承载在传统的No.7信令系统中，而是采用IP数据网络传送；其次软交换信令系统中引入了很多新的协议，软交换系统中信令系统及协议如图1所示。

图1 软交换网络信令系统

从图1中可以看出，软交换网络中软交换设备（soft switch，SS）负责呼叫控制及处理所有的呼控协议，是软交换网络的核心设备。软交换设备将ISUP（ISDN用户部分）信令打包在SIGTRAN（信令传输）协议中，通过信令网关（signaling gateway，SG）与传统PSTN实现信令互通。软交换设备间采用SIP-I 进行交互；软交换设备与媒体网关（media gateway，GW）间采用H.248协议进行交互，实现软交换设备对媒体网关的控制；SIP智能终端与软交换设备间采用SIP信令进行呼控。传统 PSTN网元与SG间采用ISUP协议，可以采用传统的No.7信令监测系统对其进行监测。SIGTRAN、SIP-I、H.248、SIP（会话初始协议）承载在IP数据网中，这些协议在可传统的No.7信令监测系统上引入软交换信令监测系统实现监测功能。

3.信令监测系统的建设

3.1 信令监测系统的功能

软交换网络和传统电路交换网No.7信令监测系统的基本功能如下：  实时告警功能：可以对涉及信令的网络网元发生故障进行实时告警。信令网监测系统的建设

 实时监测功能：可以对网络运行质量进行分析及为故障定位提供实时监测工具，包括呼叫跟踪、在线协议测试、实时接通率查询等。

 网络性能分析功能：可以提供对网络质量、业务流量流向的综合统计分析。 用户行为分析功能：通过对主被叫用户号段的细化分析，可以了解各类用户的具体通话情况，并可根据通话方的分布情况及话务量的变化，对用户离网倾向、大客户业务倾向等指标做出分析及预测。

 互联互通监测功能：对于关口局，可借助信令监测系统对互联互通的通信质量做实时监控，以便及时发现问题、准确定位产生问题的原因。

软交换网络的信令监测系统除了继承传统电路交换网信令监测系统的功能外，还有其特有的功能：

 语音质量分析：软交换网络的语音媒体流承载在IP数据网中，软交换网络信令监测系统应实时监控分组数据网是否可以实现电信级语音质量。 IP承载网质量分析：软交换系统的IP数据承载网与传统的电路交换网络相比较在数据传送过程中会出现丢包、时延、抖动等问题。信令监测系统应可以进行实时监控，并快速定位、分析产生问题的原因。

 IP承载网安全监控：IP数据承载网在一定程度上更容易受到恶意攻击。信令监测系统应可以对软交换网络中的信令进行全程跟踪及分析，为分析恶意的网络攻击提供数据。3.2 信令监测系统的体系架构

No.7信令监测系统与软交换网络信令监测系统的体系架构是一致的，如图2所示，分为接入层、采集层、处理层、存储层及呈现层。信令网监测系统的建设

图2 信令监测系统体系结构

接入和采集层的功能主要是在不影响信令传输的前提下，依据所采集信号的特点，采用不同的方式将所监测的信令接入信令监测系统。

处理层主要设备为前端机，实现的主要功能包括实现监测告警判断，信令链路负荷统计信令解析、合成，信令数据存储，即对原始数据进行分析，去掉所采集信令消息中的填充单元等无效数据，进行CDR/TDR合成处理。由网络通信模块将合成好的CDR/TDR记录数据传送到其他服务器处理设备中。

存储层一般被称作中心站，中心站由数据库服务器、图形工作站等组成，设备之间组成局域网，实现对前端机输出的基本数据的综合分析与处理、存储、维护功能以及按照业务、协议、数据类型进行各种统计、分析和合理组织，实现系统的各种应用。

呈现层主要是指客户终端或者反牵终端。为客户提供友好的用户界面，便于用户进行在线监测、告警分析、生成各种报表或者进行网络性能分析等，提供强大的分析应用。

在信令监测系统网络组织中，接入采集层及前端机一般设置在各本地网，而中心站通常集中设置。

3.3 软交换网络与电路交换网络信令监测系统的比较

从以上分析可以看出，软交换网络的信令监测系统与电路交换网络信令监测 信令网监测系统的建设

系统相比较，其系统架构基本相同，都分为信息接入采集层、处理层及存储层等。但由于软交换网络不同于电路交换网络，其信令承载在IP数据网络中，所以其信令监测系统有自身的一些特点。

（1）监测的信令范围

传统电路交换网的信令监测系统只监测ISUP、TUP、MAP、INAP等信令，一般对E1端口进行信号采集，而软交换网络中除了需要监控传统电路交换网络中的信令外，还需要监控SIP、H.248、SIGTRAN、SCTP、RTP等信令，信号采集端口包括E1、FE及GE。软交换网络信令端口及协议的复杂性为软交换信令监测系统的实现带来新的挑战。

（2）信令采集方式

软交换信令监测系统与传统No.7信令监测系统相比较，不同之处主要是信令信息的采集方式不同。传统No.7信令监测系统一般采用高阻跨接的方式采集信令，而软交换网络中不同设备、不同类型的端口所采用的信令采集方式不同。

★ 传统交换网络NO.7信令的采集方式

对于传统交换网络，即基于NO.7信令网络主要通过对STP(信令转接点)、SP(信令点)信令链路所在的E1系统的监测来实现的。数据采集模块通过测试线连接到DDF配线架，以高阻不可逆隔离方式接入到信令链路，保证系统在采集数据的同时，不会将信号回送给信令链路。实时采集信令信息．通过和应用系统之间的连接把信息实时传递给应用系统。同时，支持时隙自动配置和物理状态测试功能。★ 软交换网络信令监测系统数据采集方式

在软交换网络中，采集信令的方式依据所采集信令接口不同，分为交换机镜像、以太网分路器（TAP）或者分光（光纤分路器）等多种接入方式。

软交换网络中信令系统包括PSTN侧信令及软交换网络内部信令。从图1中可以看到，软交换网络通过SG设备与PSTN实现信令互通，SG设备PSTN侧为E1端口，与传统No.7信令监测系统相同，可以采用高阻跨接的方式进行信令采集。

软交换内部信令包括SS、SG、TG、AG、IAD间承载在IP数据网络中的信 信令网监测系统的建设

令，其接口类型为FE接口或者GE接口。对于FE接口，有两种信令采集方式，即TAP及交换机镜像的方式；对于GE接口，一般采用分光（光纤分路器）接入的方式进行信令采集。

以下主要介绍软交换网络数据采集中特有的TAP方式及交换机镜像方式。（1）TAP方式

如图3所示，软交换设备与媒体网关（TG）等设备间信令串连接入TAP设备。经过TAP设备后，信令分两个方向，一个分支接入网关设备，另一分支接入前端机进行信令的初步分析。将TAP设备串连入网络后，不影响信令的联通性。在将TAP设备接入系统时，采用TAP方式进行数据采集，需要短时间中断业务。

图3 TAP采集方式

（2）交换机镜像方式

软交换网络中另一种信令监测的数据采集方式是通过在信令经过的以太网交换机上配置数据镜像对信令进行监测。这种方式没有其他设备的介入，对信令系统影响最小，操作实现比较简单，不需要中断软交换网络的业务，但是在以太网交换机上做数据镜像对以太网交换机的性能有所要求，当被镜像的端口流量较高，对于低端交换机，端口流量超过30 Mbit/s，对于高端交换机，端口流量超过50 Mbit/s时，不太适合采用这种方式。

软交换网络由于有多种信令端口，其信令监测系统的数据采集方式与传统的电路信令监测系统相比较，增加了TAP数据采集方式及以太网交换机数据镜像的方式。

传统电路交换网络中，高阻跨接的信令采集方式比较成熟，可以保证对信令 信令网监测系统的建设

系统不产生影响。软交换信令监测系统中TAP采集方式及数据镜像的方式各有优势及缺点，还需要完善，以保障在信令监测中对现网不造成影响，尽量不中断业务。

（3）信令监测系统的功能

软交换信令监测系统除了完成传统电路交换网信令监测系统的功能外，还可以进行软交换网络语音质量分析，进行IP承载质量分析，并对IP承载网进行安全监测。

3.4 信令监测系统的实际部署情况

目前各运营商对传统电路域的NO.7信令监测系统的建设都比较完善，随着软交换网络的部署，软交换网络信令监测系统开始商用。但鉴于软交换网络部署处于起步阶段，关于软交换信令监测系统标准的制订工作相对比较滞后。只是软交换网络部署较早的运营商制订了适合本企业的企业标准，如中国移动通信公司制订的《软交换网络维护用测试仪表技术要求》等。

虽然软交换网络信令监测的标准制订工作还需要加强，但主流的测试仪表厂家已经能够提供软交换网络分析仪，对软交换网络的信令进行监测。

目前国内主流厂商，如中兴公司的软交换监测系统解决方案建立在原有No.7信令监测系统的基础上。软交换网络监测系统只有数据采集和前端机有所不同，其他如中心集中处理系统、数据存储系统等都可以与原No.7信令监测系统共用。

比较几种商用系统，各有独到之处。采用监测仪表，信令监测设备部署灵活，而建立在No.7信令监测系统基础之上的软交换信令信令监测系统更便于管理。不同的需求可以考虑采用不同的软交换网络监测方案。

在实际部署过程中主要有以下几个问题需要重点考虑。

首先需要确定软交换网络中信令采集方式，目前串联信号采集设备的方式需要暂时中断软交换网络中被监测的信令或者媒体流通路，会暂时中断业务。数据镜像的方式虽然不需要中断业务，但会加重以太网交换机的处理负荷，不适合监测大量数据的场景。建议在监测数据量较小的情况下，采用数据镜像的方式，而监测数据量较大时采用串联采集设备的方式，并选择业务量较小的时段实施。信令网监测系统的建设

在实际部署中另一个需要解决的问题是软交换网络监测系统与原No.7信令监测系统是否需要统一建设的问题。在很长的一段时间内，TDM电路交换网与软交换网络将并存。如果需要全程监控呼叫，需要中心处理层可以同时处理软交换网络及电路交换网络采集的信息并进行综合分析。

在部署中还需要注意的问题是软交换监测系统对软交换网络协议的支持程度。一般厂家对软交换网络协议的支持都是分期、分步骤的，所以部署软交换网络监测系统选型时需要结合网络需要、厂家协议的支持能力及时间表进行确定。

总的来说，软交换网络的监测仪表或者平台在技术层面已经相对比较成熟，已经可以进行实际部署及商用。

6、结束语

网络信令 第6篇

【关键词】永久在线；智能终端；信令风暴

1.研究背景

随着智能终端的快速普及，以及无线通信技术的快速发展，使得移动互联网随之快速兴起，据Gartner 公司的数据，2011年全球智能手机终端用户销量达到4.72亿部，在所有移动设备销量中占比为31%，同比增长58%。然而跟随终端出现的大量移动应用对网络的信令处理能力产生了巨大挑战。

根据SRG2011 年数据，信令流量目前已经超过数据流量的30% 到50%，而信令流量逐年的增速在70% 远大于数据流量逐年增速的20%[1]，这意味着移动网络运营商在提供相同的数据接入能力时，需要付出更多的信令网络资源，而信令资源的消耗并不能为移动网络运营商带来收益。心跳包对信令资源的大量占用已经威胁到了网络的安全稳定运行。

心跳包对网络资源的占用主要包括无线接入承载（RAB）、用户承载上下文（PDP），以及长期占用公网IP 地址等。主要由于以下两方面的原因加剧了信令资源的大量占用和浪费。

1.1大量永久在线应用

永久在线应用（Long-term online application， LOA）是指那些长时在线，并通过心跳包来维持连接的应用。这些应用有非常长的连接时间，但是平均流量非常少。

1.2终端快速休眠

当移动网络数据进行传输时，手机终端的电量会大量被消耗，而LOA每隔较短时间会向服务器发送“心跳包”以维护在线状态，目前大多移动智能终端为了提供更长时间的待机时间，智能终端在短时间内没有数据传输时释放连接，当后续再次有数据发送时再次建立连接。[2]这种“心跳包机制”和“快速休眠机制”导致无线连接反复建立释放，占用了大量移动网络信令资源，产生信令风暴。

本文将基于识别LOA技术，发现网络中的LOA和其心跳包，从而为解决信令风暴提供有效的数据依据。

2.解决方案

对LOA的探测面临着许多困难，首先，LOA长时间在线，意味着对于其状态的监测也需要维持较长时间，在当前核心网络设备中网络流数目爆炸式增长的背景下，长时间维护流状态是系统不可接受的负载；其次，使用抽样方法难以评估LOA的状态，由于LOA流量很小，甚至很长一段时间内没有流量产生，使用抽样方法无法确认该流的状态，从而也无法探测到LOA；最后，使用统计方法进行流量统计也会有较大的误差问题。由于LOA也有突发流量，统计方法给出的探测结果会受突发流量的影响而造成错判。这些特点给LOA的探测带来了巨大的挑战。

我们使用DPI深度包检测技术进行心跳包的检测。深度包检测（Deep Packet Inspection，DPI）一直是网络测量中非常重要的技术手段，之前，DPI 技术较多的应用在入侵检测系统（Intrusion Detection System，IDS）中，近年来，随着网络服务提供商逐渐从“销售带宽”转向“销售服务”，DPI 技术越来越多的被应用在控制识别用户行为中，从而实现网络服务提供商差异化服务的依据。DPI 深度包检测技术需要维护一个应用特征数据库，当有数据包到来时，需要解包之后将包信息与后台特征数据库来进行对比从而确定应用的类型，因此需要根据新协议与新应用的产生而不断更新维护后台特征数据库。

2.1数据包采集

在对现有智能终端数据包采集文献的调研中，发现大多数文献中分析采用的智能终端数据包通过两种方法得到。第一种是通过在电脑端模拟智能终端客户端，然后使用Wireshark 等数据包截取软件获得虚拟终端的数据包。第二种是使用计算机网卡建立无线网络链接，将智能终端连接到计算机网卡架设的无线网络上，再使用Wireshark在计算机上直接截取计算机与智能终端的通信数据包。这两种方法采集到的数据包均混杂有智能终端与计算机之间通信的数据，并且在模拟条件下智能终端行为与实际智能终端应用数据行为有偏差。因此，本文采用直接在智能终端上采集数据包的方法来避免上述偏差的产生。

2.2对心跳包进行初步分析

在使用Wireshark 对LOA数据包进行分析的时候，我们发现，永久在线发送的心跳包一般会在比较固定的时间间隔内发送数据。正如之前我们看到的那样，Android 下QQ 约每隔300s 向服务器发送一次心跳包，MSN 大约150s 向服务器发送一次心跳包，摩托罗拉系统应用大约每隔240s 向服务器发送一次心跳包。

因此我们可以简单的通过对数据包到来时间间隔的统计来判定智能终端是否开启了LOA。在判断之前，我们首先需要得到数据到来的特征时间间隔。

我们通过算法，让程序自动探测数据包中存在的特征时间间隔。并将以特征时间间隔到来的数据包进行统计，以此判定LOA的状态。我们将每一条流中的前两次数据包到来的时间间隔作为第一个特征时间间隔。并以此来判定之后的数据包是否按照此时间间隔到来。若不按照此时间间隔，那么我们继续通过一定算法擴充时间间隔数据库。特征时间间隔法适用于LOA以固定时间间隔发送心跳包数据的情况。

在随后的实验中我们对两种方法进行了测试，对LOA的心跳包与非LOA的数据包到来的时间间隔进行了统计分析。在对msn，qq 等LOA进行分析之后，我们发现在类似的LOA中固定的时间间隔十分明显，因此我们采用特征时间间隔的方法来对LOA进行探测是可行的。

3.系统验证与结论

对包含心跳包的LOA探测程序的输入为离线数据包，输出为此数据包中包含心跳包的流信息（包括数据包时间间隔，以及特征时间间隔，特征时间间隔到达次数，流中是否为心跳包流），和对数据包中是否存在包含心跳包的LOA的判别。输出结果储存在与离线数据包同名的txt 文件中。

我们使用对采集到的共285MB，617 种不同应用的不同行为数据包进行分析，LOA探测程序的探测结果进行分析。由于测试环境为Linux，使用了Shell 编程对617 种数据包进行一次性处理。

结果表明该系统可准确的判定包含心跳包的LOA，通过特征时间间间隔法，对每条流的时间间隔进行统计识别，最后达到了对包含心跳包的LOA的识别目的。测试的结果显示了高识别率和高正确率。 [科]

【参考文献】

[1]The Impact of Smartphones on 3G Network Performance[Z/OL].Signals Research Group，2010.

网络信令 第7篇

随着GPRS网络的建设和业务的开通, 用户需要性能越来越高的无线接入服务, 迫使运营商将更多的精力和资金投入到网络运行性能的监测和维护上, GPRS网络的问题也逐渐暴露出来。因此, 使用有效的方法和工具监测GPRS网络, 采集各功能实体间传递的信令消息, 及时地获取反应网络运行状况的数据, 将显得越来越重要。

在目前的GPRS标准协议中, Gb接口采用的是帧中继作为底层的传输协议, SGSN同BSS之间可以采用帧中继网进行通信, 也可以采用点到点的帧中继连接进行通信, 与电路域的A接口相比, Gb接口允许多用户复用同样的物理资源, 只在发送和接收数据时占用资源, 并且可对资源进行立即再分配, 而不是在整个通话期间一直占用一个专门的物理信道[1]。另外, 在GPRS中信令和用户数据的发送时在同一个传输平台, 不需为信令专门分配物理资源, 用户接入速率不受限制, 可以从0bit/s到最大可用宽带[2]。Gb接口作为GPRS网络中信息最完整的一个接口, 可以进行不同用户吞吐量测试以及对网络运行状态的监视、诊断, 适用于GPRS运营商对网络进行长期的监测[3,4]。本文将对GPRS网络中Gb接口上信令的结构进行分析, 介绍其信令的解码流程及CDR合成技术。并将其在实际工程当中得到了有效的应用。

2 Gb接口协议模块

与网络中各重要接口相同, Gb接口也是采用分层协议, 封装解封装的工作方式, 只要对各层PDU中消息头含义进行分析, 就可知道Gb接口的工作状态, Gb接口的物理结构是点到点的专用线路或是帧中继网络, 目前GPRS网络当中都是采用的帧中继网络, 以下重点介绍各协议层次的功能及特点, 其协议栈如图1[5]:

第一层 (帧中继层) :FR子层属于数据链路层, 它为Gb接口的上层提供公用的传送通路, 在Gb接口中FR子层使用统计复用方式传送上层数据和信令。

第二层:网络服务层 (NS) 承载BSSGP PDUs, 它在物理上基于BSS和SGSN中间的帧中继连接实现, 并且多个用户的数据复用都是在BSS与SGSN之间建立的虚电路上实现的。

第三层:BSSGP的主要功能是提供与无线相关的数据、Qo S和选路信息及对数据传输实现流量控制, 以满足在BSS和SGSN之间传输用户数据时的需要。

第四层:LLC层协议基于HDLC (高级数据链路控制规程) 协议, 是MS与SGSN之间的链路层协议实现的载体。同时也为层三用户 (GMM/SNDCP/SMS) 提供逻辑链路。

第五层 (GMM/SM层) :GPRS移动性管理 (GPRS Mobility Management) 主要功能是支持用户终端的移动性, 如将用户当前的位置通知网络以及提供用户标识的机密性。会话管理 (Session Management) 是指GPRS移动台连接到外部数据网络的处理过程, 其主要功能是支持用户终端对PDP移动场景的处理, 涉及的主要程序有PDP上下文的激活、解除、修改等。

3 Gb接口协议的消息格式

G P R S网络中G b接口各协议消息的格式大同小异, 现主要介绍其G M M层的消息元素格式, 根据3GPPTS24.008[5]中定义的第3层协议中, 每一个消息是一个标准的L3消息[20]3GPP TS24.007中定义。这意味着该层消息格式如图2:

(1) Skip Indicator (跳过指示) :长度为4bit即GMM消息的第一个八位位组的5至8位, 如果一个协议实体发送移动性管理消息或GPRS移动性管理消息其编码应为0000, 跳过指示不同于0000的消息将被忽略。

(2) Protocol Discriminator (协议鉴别器) :长度为4bit即GMM消息的第一个八位位组的1至4位, 用于鉴别该条消息的协议类型。

(3) Message type (消息类型) :长度占一个字节, 用于指明该条消息是GMM的哪种具体消息。

(4) Other information elements as required (其他需要的信息元素) :长度为不定长, 分为M (必备) 、0 (可选) 、C (条件性) 参数, 有V、LV、T、TV、TLV 5种不同的格式。其中, T指信息单元指示;L指信息元素值域部分的长度;V指信息单元的值域部分[6]。

4 Gb接口信令监测系统设计

4.1 Gb接口信令监测总体设计方案

在GPRS网络中, Gb接口信令监测系统的研究与开发, 采用模块化设计思想。通过将各功能模块封装成不同的DLL (Dynamic Link Library) 实现各功能模块的耦合。根据相关测试规范要求, Gb接口的信令监测系统主要包括数据采集、数据存储、Gb接口协议栈解码、各信令流程CDR合成等功能[7,8]。根据Gb接口软件处理信令消息数据包的工作流程, 以及各功能模块间关系, 提出了Gb接口信令监测系统的总体设计方案如图3。

在实时的监测模式下, 采集卡首先从网络中捕获到不同链路的实时网络数据包, 并对原始消息数据按照时间进行排序、加消息ID等预处理后, 按一定的格式保存在消息缓冲区中;解码器从消息缓存中取出消息后对其进行深度的信令分析, 按照Gb接口协议栈逐条逐层次进行消息解码, 获得每条消息的呼叫相关信息;协议分析器按照协议类别对解码器提供的呼叫信息进行呼叫的合成, 采用hash技术, 通过Key值将一次呼叫过程中相互关联的消息组合到一起, 形成一个完整的CDR流程, 得到当前协议相关的一次呼叫过程结果;统计分析模块结合合成结果进行统计出表, 以文件的形式保存在磁盘中, 便于上层应用处理;最后用户可根据需要触发原始数据、解码和CDR合成的结果。

4.2 Gb接口协议详细解码的设计及实现

详细解码是基础解码模块的基本功能, 其目的是对网络收到的原始数据包进行逐字节、逐比特的完全解码, 向用户提供的信息主要包括解码结果、对应的原始数据以及备注说明。详细解码结果经封装后在GPRS网络监测系统界面上以树形图展现, 方便用户快速理解消息数据代表的信息, 而且本监测系统的详细解码采用中英文双语形式, 适用于更多的用户。在GPRS网络监测系统中对Gb接口协议的详细解码做了一套完整的实现方案, 由于Gb接口协议栈的层次较多, 各层的解码流程大同小异, 现以GMM层为例作详细介绍。图4为GMM协议详细解码流程。

G M M协议解码是G b合成的基础, 它是由BSSGP, LLC承载的, 通过提取由LLC层获取上来的SDU信息, 从消息头开始逐字节逐比特开始解码。GMM消息格式相对统一, 但对参数的扩展比较灵活。所有的GMM消息均由跳跃指示、协议鉴别器 (PD) 、消息类型和消息元素几部分构成。

GMM协议消息类型较多, 每条消息包含的信息元素重复率高, 因此本设计采用函数封装的方法, 将每个信息元素具体解码过程封装成一个函数, 提供公共的函数入口, 任何消息解码其包含的信息元素, 调用该封装函数即可, 从而方便快捷。这样减小了代码冗余度、提高网络的监测效率。

4.3 Gb接口协议简单解码的分析与界面实现

简单解码主要是根据该协议规范提取本层数据单元的关键信息, 经封装后用于在监测系统界面上进行消息列表显示和过滤, 经合成解码封装后则用于消息的CDR (呼叫详细记录) 合成。当一条Gb接口来的消息从GMM PUD传入到GMM解码器后, 由接口函数得到数据的头指针和数据的大小。在SDecode () 函数中调用基类CPdu函数Get Bit Length () 获得本消息的长度nlen;函数Get Head Pointer () 获得GMM PDU头指针, 记录在指针变量p Head中;然后用这个指针指向输出的头部, 对它进行解码;通过指针的移动, 找出需要的数据。另外通过调用解码结果Ist Result链表函数Get Head Position () 获得该链表的头结点记录在变量pos中。然后通过遍历结点pos, 获取BSSGP层中BSSGP Msg Type类型 (上行或是下行) 。再通过调用相应的GMM基础解码库获取基础解码结果存放到基础解码结构体中;由于监测系统要求实时、准确、高效、独立地对网络进行监控, 所以GPRS网络中Gb接口信令监测系统的解码器部分采用注册字段的方式进行数据传输, 这样既降低了与合成模块的耦合度, 又减小了对内存的消耗。所有的解码结果字段注册在内存注册表p Sheet中。GMM消息列表的简单解码结果在GPRS监测系统中的界面显示如图5

4.4 Gb接口呼叫合成功能的设计与实现

呼叫合成监测主要是提取一次完整的呼叫过程, 本文采用CDR (Call Detail Record, 呼叫详细记录) 来表示。CDR合成是实现通信结果信息统计监测和网络性能测试的基础, 通过对现网数据中的消息按归属不同的呼叫流程进行归类, 并利用哈希算法的索引方式把这些属于同一个呼叫的消息关联到一起, 以便将完整的通信流程呈现出来, 能完成诸如呼叫跟踪和呼叫呼损统计等各项高级功能以及更方便地检测网络异常情况。详细设计方案如图6。

GMM一般分为附着、分离、路由更新、鉴权四个流程。每个GMM通信流程主要是由这四个过程的请求消息、接收消息、拒绝消息、组成。每条消息所携带的信息参数、消息时间戳等都可以说明每个GMM过程的某个动作, 对一个呼叫记录产生影响。因此, 对合成的处理就可以转化为对这些消息的分类处理。通过哈希关键字Key找到以上消息所属的CDR, 当一条消息到来后进行相应的添加、修改呼叫合成等相关记录, 存入磁盘, 完成GMM协议监测的CDR合成。

5 实时数据结果分析

此方案已经应用于重庆移动Gb+Iu PS接口优化项目中, 并已通过现网数据测试, 图7为在现网测试中采集到的一条Gb口对应的GMM数据的详细解码结果。

由图7可看出GMM是承载于LLC之上的, 其此条数据还包括FR、NS、BSSGP、LLC等协议的数据信息, 从原始数据 (如图9所示) 可以看出GMM数据信息是起始于0802 01 49, 通过执行详细解码结果可知, 08代表的跳跃指示取值为0, 协议识别器取值为8即为GMM协议, 02表示该消息类型为附着接受消息。通过解析该消息, 从中可以提取TLLI、DLCI等重要参数。与其他消息对应参数的查找比较, 可以合成与该消息相关的GMM附着CDR流程, 结果如图8。

从图8结果中可以看出该CDR合成为GMM附着请求接受的一次过程, 当SGSN收到来自MS终端的附着请求消息后, 需要对移动台进行鉴权和加密, 于是发起了一个鉴权加密请求消息, MS终端收到消息后回复给网络鉴权响应消息, 在该消息中提供相关的加密信息供网络进行认证。随后得到一个附着接受消息, 然后MS终端回送一个附着完成消息, 接下来SGSN发送具体的GMM信息消息, 证明此次GMM附着接受流程完成。

以上详细解码结果及CDR合成流程均与3Gpp协议规范《3GPP TS 24.008 V4.16.0》中描述一致。因此原始数据和协议规范的对比分析验证了该监测系统的准确性, 达到了预期效果。

6 结束语

本文通过介绍了Gb接口在GPRS网络中的重要性, 以及分析了其协议栈结构, 在此基础上提出了一套基于Gb接口的信令监测方案, 重点介绍了GMM协议的解码流程与CDR合成流程, 解决了GMM协议测试过程中的一些技术难题, 配合Gb接口的其他协议测试可以实现各协议功能的全面监测。本方案已应用到重庆移动Gb+Iu PS接口优化项目中, 并通过了现网海量数据测试, 运行稳定, 监测效率较高, 提高了网络质量, 具有良好的应用推广价值。

参考文献

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[2]彭文英.GPRS核心网结构和信令优化方法的研究与实现[D].湖南, 湖南大学, 2011

[3]邹朝晖.GPRS中Gb接口的信令监测技术研究[D].重庆, 重庆大学, 2004

[4] 2006-8-31_gprs-gsm-08.18_BSS+GPRS+Protocol+ (BSSGP) [S], 2006

[5] 3GPP TS 24.008 V4.16.0[S].2008

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[7]杨蕴宇, 张治中, 范广.下一代网络集中监测系统MGCP解码模块的研究[J].压电与声光, 2009, 31 (4) :601-604

网络信令 第8篇

一、信令分析概述

信令是指通信设备之间任何实际应用信息的传送过程中伴随着的一些控制信息, 它不是我们直接需要的而是专门用来控制电路的。严格意义上讲, 信令是一个允许程控交换、网络数据库、网络其他节点交换信息, 能够呼叫、建立、监控、拆除应用程序所需信息, 管理网络信息的系统。任何网络的优化都是不可避免的, 尤其是在网络运营初期, 会采用各种方法包括数据测试、分析, 参数分析等, 找出网络中存在的问题, 然后对其数据进行重新取样或将参数进行修改, 以期达到高覆盖、高容量和高品质的网络系统。信令通过检测采集网络的相关接口, 获取充分的样品、准确的数据为网络优化奠定基础, 而TD-LTE网络远比3G系统更加简化, 利用信令分析来优化网络更具有明显的优势。信令流程, 顾名思义主要是从整体上体现这个通信过程, 通过发现问题出现的位置来找原因。而测量报告主要包括测量同频、异频、系统间、业务量及内部测量, 虽然着眼点在很细小的方面, 但把这些细节整合起来同样可以全面反映网络问题。

二、信令采集端口的选择

若要使用信令分析法解决TD-LTE的网络问题, 就必须先监控传递信令的各个端口, 然后选取能够反映网络问题的重要端口进行数据采集。而与之前的3G系统相比较, TDLTE系统更加简化了, 包括核心网EPC (MME/S-GW) 、接入网E-UTRAN (多是e Node B) 和UE三个部分, (如图1) 其中接入网与核心网通过S1接口进行连接, e Node B之间通过X2进行连接, 而UE和e Node B则通过Uu连接。LTE对e Node B进行了加强, 尤其是加入了3G系统中的RNC节点的无线资源管理功能, 这个功能包括资源管理、接入控制、承载控制、对移动性管理的接入等, 同时RRC, PDCP, PLC, MAC等协议也跟着移动而来, 其中Uu接口传输了大量的RRC协议;而e Node B和MME之间的控制平面功能则是由S1提供, X2接口则与S1接口一致, 主要支持ECM-Connected状态下UE在LTE接入系统内的移动性。所以根据能解决网络问题的信令分析, 在通信网络中可以得到TD-LTE最佳信令采集接口是Uu, S1, X2接口。

三、KPI的计算方法

利用信令分析进行网络优化时需要注意网络中的各种指标, KPI就是反映网络状况的重要指标。KPI指标体系是衡量网络性能的主要方法, 也是为网络优化提供明确方向的具体体系。通过对数据的统计可以计算出相关KPI值。根据上文中的图1可以发现, e Node B对UE的接纳能力通过RRC连接来验证。而RRC连接建立的公式如下所示:

在式 (1) 中, PRRC为RRC建立成功率。n RRC为RRC连接建立成功的次数, m RRC连接建立尝试的次数。根据上式可知, RRC在连接时分为连接成功和连接失败两种模式, 两种信令流程分别如图2、3所示。

四、LTE网络问题通过信令分析的解决方案

4.1网络覆盖问题

覆盖问题是网络优化无论如何都必须面对的关键性问题, 它直接影响着网络服务的质量、网络用户的多少、网络收益等一系列问题。在TD-LTE建网之初, 因为网络系统不够成熟、工作人员技术和经验相对缺乏, 经常会出现网络覆盖不足的问题。通过信令统计分析, 准确得出RRC连接成功率等标准, 对出现的覆盖问题进行补救。

4.2网络干扰问题

网络的内部问题和外部因素都可能引起网络干扰。内部问题主要是设备出现故障, 而外部因素则比较复杂可能包括阻塞干扰、互调干扰和杂散干扰。通过信令分析法, 结合信令流程和测量参数, 准确地检测出问题所在, 对内解决设备故障、对外查找干扰源和干扰信号的特征, 进行有效的规避。

4.3解决频率规划问题

与以前的通信系统相比, TD-LTE的频率资源分配更加灵活, 在采用了OFDM技术后, 道带宽可以从1.4MHz变化到20MHz, 可以实现的组网方式有室内外完全同频组网, 室内外异频组网, 室内占用大量带宽异频组网, 室外和室内相邻地区局域异频组网等。为了找到适合自己的组网方式, 有很多因素需要考虑进去, 如追求传输速率、稳定性以及覆盖面积, 相对而言异频组网比较有优势;若追求利用率、节约资源、减少资源支出费用则同频组网更有优势。而关于两种组网方式的优劣分析, 就需要利用信令分析, 通过UE测量报告中的参数Carrier RSSI对终端小区中的干扰情况进行测评, 为频率规划指明道路。

4.4时段间隙规划问题

用户在使用TD-LTE网络业务时, RRC协议消息自动分配控制信道和业务信道, 要得到某一时间内检测小区的时隙分配情况, 了解其拥塞率、使用率、上下行时隙负载情况的信息, 也必然要利用信令分析手段, 从Uu接口获取的RRC消息进行统计和分析, 得出TDLTE系统时隙分配比例后, 再结合Uu接口测量出的干扰情况, 便可以较好的解决因时隙配置不当而产生的干扰问题, 作出更好的时隙配置选择。

五、结论

综上所述, 目前TD-LTE网络技术还处于初步发展阶段, 因此其自身还具有较大的发展空间。如果要准确、全面的分析网络性能, 需要对出现的网络问题进行优化, 通过精确的数据采集, 信令分析以达到网络优化的目的。同时, 我们还需要充分理解TD-LTE的运行机制, 熟悉其协议标准, 不仅在出现问题后进行修复, 以防患于未然, 并做好网络分析, 提高网络的质量和安全。

参考文献

[1]栾林林.支持高速切换的TD-LTE信令的设计及其优化的研究[D].北京:北京邮电大学, 2013.

智能光网络信令技术 第9篇

与现有的光网络相比,智能光网络中增加了一个控制平面。控制平面由资源发现、状态信息传播、信道选择和信道管理等功能模块和传送信令信息和其它控制信息的信令网络组成。控制平面的核心任务在于取代管理平面对来自客户端的各种呼叫和连接请求进行动态的处理,因此在控制平面的诸多功能中,信令功能无疑是非常关键的。通过自动的信令控制,光网络能够实时、快速地处理用户的请求,进行动态的光路配置,从而自动地完成多种类型的连接。

2. PNNI信令

PNNI是ATM Forum基于ITU-T Q.2931数字用户信令协议和ATM Forum的UNI规范制订的私有的网络-网络接口信令协议。为了将原用于交换机的PNNI用到传送网ASON的DCM中,需要引入新的连接识别符信息元格式和流量描述符信息元格式,以适应ASON中与子网点(SNP)和子网点池(SNPP)概念有关的新连接类型和业务属性。例如将DCM识别属性中的A和Z端用户名分别映射为PNNI的主叫号和被叫号、将连接名和呼叫名分别映射为连接识别符(Id)和网络呼叫相关Id,将SNP和SNPP的Id及方向性等业务属性均映射为连接Id(其中SNPP的Id还需与链路连接池相对应),策略属性中服务等级(GOS)及其分类(COS)映射为流量描述符和扩展的Qo S参数。

PNNI信令协议每一消息均包含协议标志、呼叫参考、消息类型和各种可变长度的信息元。特定的协议标志(00001011)用于DCM,叫参考识别呼叫/连接的目的地,呼叫消息分为呼叫建立(呼叫进行、连接和建立)、呼叫清除(释放、释放完成、重启和重启确认)和其它消息(通知、状态、状态询问、连接可用性、改进确认、改进拒绝、改进请求、路径连接和路径连接确认)。可变长度信息元包括主、被叫号、连接Id、流量描述符、网络呼叫相关Id、传送地址、重启动指示符、宽带运载能力、宽带低层和高层信息、宽带重复指示符、宽带报告类型、指定路径表、中间网选择、呼叫状态、扩展Qo S参数、重选路等。其中宽带低层信息指示所要求的比特率、复用结构、映射方式、扰码及CRC长度等。需要指出在ASON中使用PNNI并不限制承载方式,可以在ATM信元上也可在IPv4或IPv6包上承载。

3. RSVP-TE信令

RSVP是IETF为IP流建立网络资源所规定的协议,RSVP-TE是MPLS网络当承受选路约束条件时在流量工程方面对RSVP的扩展,GMPLS将MPLS的交换应用类型扩展到时分交换、端口交换和波分交换等。

GMPLS RSVP-TE与RSVP有相同的信令消息格式,其头部包括版本、帧标志、消息类型、RSVP校验和、RSVP长度等。消息类型包括Path(映射到DCM中呼叫或连接的建立请求、询问请求和释放请求)、Resv(映射到DCM中呼叫或连接的建立指示和询问指示)、PathErr(映射到DCM中呼叫或连接的建立指示、释放指示和通知)、PathTear(映射到DCM中呼叫或连接释放指示)、ResvConf(映射到DCM中呼叫或连接建立确认)、Ack(提供对发送消息的确认)、Srefresh(无需传送Path和Resv消息便可刷新RSVPTE状态)、Hello(保证RSVP会晤的建立和发起重启程序)和Notify(向连接控制器发出连接错误通知)。

4. CR-LDP信令

CR-LDP(路由约束的标签分配协议)是MPLS框架内的信令协议,也作为IP over ATM的一种传送方法,GMPLS CR-LDP指的是适用于GMPLS框架的CR-LDP。

原来用于没有呼叫概念的数据网中的CR-LDP只包含四类消息(发现、会晤、广告和通知),现用在DCM中需要增加呼叫控制消息。所有的CR-LDP消息都采用TLV(类型、长度和值)编码的公共结构。CR-LDP节点的自动发现是利用UDP协议交换Hello消息实现的,其它的消息则使用TCP协议。CR-LDP会晤的初始化是通过互换初始化消息(指示与节点能力有关的信息)来进行的。在呼叫建立与连接建立不关联的情况下,主叫方通过发出呼叫建立消息(含主、被叫地址和呼叫Id的TLV)来启动呼叫建立,被叫方利用LDP通知消息向主叫方表示呼叫接受或拒绝(包括原因)。在呼叫建立与连接建立关联的情况下,标签请求消息(含源、目的地、连接、呼叫各种Id的TLV和通用标签请求TLV)请求为所建连接的通道沿线的节点分配代表SNP的标签,即请求新连接、新呼叫或更改已有呼叫,被叫方利用标签映射消息(含连接、呼叫、标签请求消息各种Id的TLV和通用标签TLV)回送主叫方确认呼叫和连接建立的成功,从主叫方向被叫方送通知消息表示连接就绪。呼叫释放消息(含主、被叫地址)可由任一方发出,呼叫释放消息还将引发标签撤消消息或标签释放消息,从而删除与此呼叫关联的连接,当呼叫释放的发起方收到通知消息时就表示连接释放已完成。需要指出ASON的连接是双向的,标签请求消息中包含上游标签,当两侧同时分配同样的标签时将产生标签碰撞,这时节点Id较高的节点将成功并发出带有“路由问题/标签分配故障”指示的通知消息,另一个节点尝试分配不同的上游标签。

CR-LDP信令是IETF专门针对MPLS开发的信令协议,与RSVP-TE相比,它具有更良好的可扩展性。

CR-LDP是对LDP的一系列的扩展,主要设计用于方便LSP基于约束的路由。如LDP一样,它在LSR对等对之间使用TCP会话并通过会话收发标签发布协议。这可以保证可靠的控制信息的传递。

使用CR-LDP建立LSP的基本的信令过程如图1所示:

(1)入口LSR,LSR A需要向LSR C发起一条新的LSP。网络中该会话的流量工程参数或管理策略使得A为该条新的LSP选择经过LSR B的路径,这条路径可能与以逐跳方式计算得到的从LSR A到LSR C的路径不同。LSR A发起一条标签请求消息(LABEL_REQUEST),消息中携带有显示路由(B,C)和对于新的LSP所要求的流量工程参数。LSR A预留了为该LSP所需要的资源,然后通过TCP连接将标签请求消息发送给LSR B。

(2)LSR B接收到标签请求消息,判断它并不是该LSP的出口节点,会按照消息里的显式路由转发该消息。它预留该LSP所需的资源,然后修改标签请求消息中的显式路由,并将该消息转发给LSR C。如果请求消息中的一些流量属性被标识为可协商,那么在必要的情况下,LSR B可以减少它为该LSP所预留的资源。

(3)LSR C判断它是这条新LSP的出口节点,它为该LSP预留资源、分配标签,并通过标签映射消息(LABEL_MAP-PING)将标签通告给LSR B,标签映射消息将包含为该LSP最终预留的流量参数。

(4)LSR B接收到标签映射消息,并通过LSP ID将它和初始的请求消息进行匹配映射。LSR B最终确定预留的资源,分配标签,建立转发表目并通过标签映射消息将本地分配的标签通告给LSR A。

(5)LSR A的处理过程也是类似的,但它不需要再分配入口标签并向上游LSR转发了。LSR A建立转发表目,此时,一条LSP建立成功,可以开始业务的传送了。

CR-LDP与LDP的最重要区别示,CR-LDP使用了显式路由,LSP的路径是由源节点确定的,通过基于约束的路由功能,实现流量工程。

5. 结论

根据G.8080路由结构和G.7713的一些建议,可选的信令协议有:PNNI、RSVP-TE、CR-LDP。PNNI起源于传统的电信信令协议,但它的缺点在于灵活性不够,且无法与GM-PLS协议互通,目前仅支持软永久连接。RSVP-TE和CR-LDP都属于GMPLS,RSVP-TE较为成熟,CR-LDP在性能方面具有一定的优势。

摘要：信令技术是智能光网路控制平面最关键的技术之一。本文分析比较了三种具体的信令技术,包括PNNI、RSVP-TE、CR-LDP,并且重点分析了CR-LDP建立LSP的基本的信令过程。

关键词：智能光网络,信令,PNNI,RSVP-TE,CR-LDP

参考文献

[1]ITU-T Recommendation G.807/Y.1302,Requirements for Au-tomatic Switched Transport Networks(ASTN),Int Telecommun Union[S].

[2]ITU-T Recommendation G.8080/Y.1304,Architecture for the Automatically Switched Optical Network(ASON).Int Telecommun U-nion[S].

[3]ITU-T Recommendation G.7713/Y.1704,Distributed Call and Connection Management(DCM)[S].

[4]Private network-network interface specification version1.0(PN-NI).The ATM Forum technical committee[S].

[5]IETF RFC3209,RSVP-TE:Extensions to RSVP for LSP Tunnels[S].

浅析Diameter信令网 第10篇

Diameter协议是是IETF开发的新一代AAA协议,Diameter协议的最初提出是作为Radius协议的改进或者替代,它的引入是作为支持基于IP技术的AAA框架的AAA协议。随着IMS、EPC的引入,原有基于电路交换的核心网正越来越快地向基于IP包交换的网络演进,底层基于IP的信令越来越多,其中Diameter协议被广泛应用在IMS/PCC/EPC架构中,诸如HSS、CSCF、PCRF、OCS等大量网元之间都采用Diameter信令进行交互,使其成为现阶段电信网中分布最广,也最重要的几个信令之一。

二、Diameter信令的网络应用

2.1 Diameter在IMS网络中的应用

IMS网络中的Diameter信令通过对“网元标识”或“用户标识”的解析进行寻址。IMS域内用户通话与注册均接续回归属网络内进行,Diameter信令不存在跨省网的用户信息查询,同一省份网络内网元数量相对有限,一省网络内IMS网元的增减不会造成全网络的数据调整,因此IMS网络的Diameter信令不需要设置信令转接点,采用平面组网方式。

IMS网络中使用Diameter信令的接口包括:Cx接口、Dx接口、Sh接口、Dh接口。

2.2 Diameter在EPC网络中的应用

EPC系统主要由移动性管理设备(MME),服务网关(S-GW),PDN网关(P-GW),服务GPRS支持节点(SGSN)以及用于存储用户签约信息的HSS等组成。

EPC架构中,其中涉及到和用户的鉴权、数据、策略、计费管理相关的网元间都将采用基于IP的Diameter协议,其中包括S6a、S6d、S9、Gx、Rx、Gy等接口。

由于LTE引入Diameter信令,因此存在Diameter信令寻址需求。由于EPC网络中,Diameter主要是基于SCTP承载的,需要静态配置信令连接。而在漫游场景下,全网大量网元之间则会存在信令全连接关系,网元数据维护管理复杂,且对网元SCTP连接容量需求大。需建设DRA设备来转接Diameter信令,组建Diameter信令转接网。

三、DRA组网模式

DRA组网有2种方式:双平面组网、网状组网。

在网络安全性方面,DRA间B链路故障发生倒换情况下方式二可以比方式一少转接一次。在局数据复杂度方面,方式二DRA长途方向路由数据比方案一增加一倍。在大规模组网情况下容易发生配置错误。在资源占用方面,方式二省际方向占用SCTP链路数和端口数较多,在大规模组网的情况下资源占用量更大。

综上所述,DRA组网宜采用双平面组网模式。

四、Diameter信令网与NO.7信令网

Diameter信令网与N0.7信令网之间建设有2种方式:新建DRA、DRA与STP合设。

Diameter信令网与目前的STP信令网络承担的业务内容完全不同,仅在硬件上可以共用部分处理能力。而现网已有的STP大多在硬件上就不支持DRA功能。

STP是CS域传统语音承载的控制信令成熟网络,而DRA承载的业务都是IMS业务或是PS业务相对不成熟不稳定的新技术网络,如果合设,将会对STP承载语音的控制信令网元产生不必要的风险和影响。

理论上STP可以实现转接Diameter信令。但在EPC网络建设初期,Diameter信令的稳定性、DRA设备的成熟性均需验证,为避免对现有N0.7信令网的影响,初期Diameter信令网与七号信令网最好相对独立。

因此,DRA节点作为Diameter信令的转接点,不建议和STP合设,应单独设置。

五、结束语

Diameter协议被广泛应用于移动IP网络中鉴别、授权、和计费的服务,是未来通信网中的主要通信协议。但是,Diameter信令在移动通信网络中应用时间较短,其信令协议栈及消息特性与传统七号信令有较大差异,因此Diameter信令网络组织可靠性、路由方案的有效性还需在实际应用中验证。

参考文献

[1]3GPP TS 23.272 Circuit Switched(CS)fallback in Evolved Packet System(EPS);Stage 2[S/OL].[2012-02-20].http://www.quintillion.co.jp/3GPP/Specs/23272-a50.pdf.

软交换系统七号信令设计 第11篇

关键词：软交换,七号信令,网关,SIGTRAN

0 引言

由于在电路交换网络中,多种通信信令同时并存,所以软交换系统必须支持目前得到大规模应用的主流信令,并实现各种信令的互联互通。在目前公众交换电话网/公众陆地移动电话网(PSTN/PLMN)网络中,七号信令是应用最广泛的信令,所以,软交换系统必须具备支持七号信令的能力。

1 软交换系统

软交换是下一代网络的控制功能实体,为下一代网络(NGN)有实时性要求的业务提供呼叫控制和连接控制功能,是下一代网络呼叫与控制的核心。软交换至少应具备以下3个基本特点:

① 集成分组网世界和电路交换网世界;

② 具备汇接局和端局能力;

③ 呼叫控制与媒体层和业务层分离。

软交换实现了传统程控交换机的呼叫控制功能,但传统的呼叫控制功能是和业务结合在一起的,不同业务所需要的呼叫控制功能不同,这要求软交换提供的呼叫控制功能是各种业务的基本呼叫控制。软交换的设计思想是:呼叫和承载分离,业务和呼叫分离。

1.1 软交换体系结构

软交换技术将电话交换机的业务接入模块独立成为一个物理实体,称为媒体网关,媒体网关完成数据格式和协议的转换,将接入的所有媒体信息流均转换为采用互联网协议(IP)的数据包在软交换网络中传送。根据媒体网关接入的用户及业务不同,媒体网关可以细分为中继媒体网关、信令网关和接入网关。软交换系统的体系结构如图1所示。

中继媒体网关(TG):位于下一代网络(NGN)的边缘接入层,连接PSTN和NGN网络,实现IP包转时分复用模式(TDM)的功能。

信令网关(SG):用于完成与PSTN/PLMN电话交换机的信令连接,将电话交换机采用的基于TDM电路的七号信令信息转换为IP包。

TG和SG共同完成了软交换网与采用TDM电路交换的PSTN/PLMN电话网的连接,将PSTN/PLMN网中的普通电话用户及其业务接入到了软交换网中。

接入网关(AG):用于直接将普通电话用户接入到软交换网中。

1.2 信令网关

在软交换系统中,通过信令网关实现和PSTN/PLMN的七号信令(SS7)接入。信令网关的作用就是完成2个不同网络之间用于控制信息的相互转换,以实现一个网络中的控制信息能够在另一个网络中延续传输。信令网关是2个网络间的信令关口,对信令消息进行翻译、中继或终结处理。信令网关可以独立设置,也可以与其他网关综合设置,来处理与接入线路或中继线路有关的信令。

信令网关采用SIGTRAN协议簇来解决分组形式的电话信令在IP网络上传输,实现在IP网络节点之间传输如七号信令系统/综合业务用户部分(SS7/ISUP),电话用户部分(TUP)和数字一号信令系统(DSS1)之类的信令。SIGTRAN构架是在流控传输协议(SCTP)上加一个用户适配层(UAL)。用户适配层是由多个适配模块所组成。它们分别为上层现有的电话用户/应用提供原来的原语接口(如管理指示、数据操作等原语),并把上层特定信令协议打包在SCTP上传输。SCTP基于标准的互联网协议(IPv4、IPv6)之上。

SIGTRAN的协议栈分为2层:一层是SCTP,它提供多个流的、可靠的数据传输;另一层是用户适配层,适配层协议包括:信令连接控制部分(SCCP)用户的适配层协议(SUA)、消息传递部分(MTP)第3级用户的适配层协议(M3UA)、MTP第2级用户的适配层协议(M2UA)、MTP第2级用户的对等适配层协议(M2PA)、综合业务数字网络(ISDN) Q.931用户适配层协议(IUA)和V5.2用户适配层协议(V5UA),它们分别来满足各种电话信令协议适配的要求。

在软交换系统中,使用M3UA/SCTP和信令网关互联,从而将PSTN/PLMN中的七号信令接入到软交换系统。

1.3 SIP-I

1.3.1 IETF的SIP-T协议

SIP-T(SIP for Telephones)由IETFMMUSIC工作组的RFC3372所定义,整个协议族包括RFC3372、RFC2976、RFC3204及RFC3398等。它采用端到端的研究方法建立了SIP与ISUP互通时的3种互通模型,即:呼叫由PSTN用户发起,经SIP网络由PSTN用户终结;呼叫由SIP用户发起,由PSTN用户终结;呼叫由PSTN用户发起,由SIP用户终结。

SIP-T为SIP与ISUP的互通提出了2种方法,即封装和映射,分别由RFC3204和RFC3398所定义。但SIP-T只关注于基本呼叫的互通,对补充业务则基本上没有涉及。

1.3.2 ITU-T的SIP-I协议

SIP-I(SIP with Encapsulated ISUP)协议族包括ITU-TSG11工作组的TRQ.2815和Q.1912.5。前者定义了SIP与与承载无关的呼叫控制协议(BICC)和ISUP互通时的技术需求,包括互通接口模型、互通单元IWU所应支持的协议能力集及互通接口的安全模型等。后者根据IWU在SIP侧的网络和网络接口(NNI)上所需支持的不同协议能力配置集,详细定义了第3代合作伙伴项目(3GPP) SIP与BICC/ISUP的互通、一般情况下SIP与BICC/ISUP的互通及SIP带有ISUP消息封装时与BICC/ISUP的互通等。

SIP-I协议族重用了许多IETF的标准和草案,内容不仅涵盖了基本呼叫的互通,还包括了BICC/ISUP补充业务的互通。

1.3.3 SIP-T与SIP-I的比较

SIP-T和SIP-I的区别如表1所示。

通过表1的对比分析,显然SIP-I协议族的内容远远比SIP-T的内容要丰富。尤为重要的是,SIP-I协议族具有ITU-T标准固有的清晰准确和详细具体,可操作性非常强;并且3GPP已经采用Q.61912.5作为IP多媒体系统(IMS)与PSTN/PLMN互通的最终标准。所以,软交换SIP域与PSTN的互通应该遵循ITU-T的SIP-I协议族。

2 软交换七号信令

基于软交换体系的分层结构、TG/SG的功能,软交换系统实现七号信令必须采用互联互通结构。

2.1 互联互通结构

由软交换体系结构可以得到以下结论:软交换七号信令的互联互通不仅包括软交换与PSTN/PLMN的互通,还包括软交换网络之间的互通。七号信令互联互通如图2所示。

2.2 软交换设备七号信令软件结构

软交换设备支持SIGTRAN协议簇及七号信令应用层协议(ISUP、CTUP和SCCP等)。除此之外,软交换设备必须支持SIP-I协议,实现软交换设备之间七号信令在IP网络的传输。软交换设备七号信令软交换结构如图3所示。

软交换设备收到从IP网络上传送的七号信令协议后,通过SIGTRAN协议簇将应用层数据(ISUP、TUP等)提取出来,并上报到SS7应用层协议模块进行解析和处理。解析完成后,通过协议转换模块将七号信令格式的数据转换成SIP协议应用层识别的数据格式,并通过SIP协议栈进行SIP协议数据的编码和封装,经过IP网络层传送到另一台软交换设备,从而实现软交换设备内部及设备之间的七号信令处理和传输。

协议转换层在进行七号信令到SIP信令的数据格式转换时,必须采用SIP-I协议,将七号信令应用层数据进行封装和透传,才能保证协议翻译的完整性。

协议转换层和SS7协议应用层、SIP协议应用层之间必须提供统一消息接口结构,以保证协议之间的互联互通。同时,协议转换层必须具备呼叫控制和处理功能,判断呼叫是本地呼叫还是出局呼叫。当呼叫为出局呼叫时,还必须进行路由分析及是否支持SIP-I的判断,以决定是否透传七号信令消息体。

2.3 信令网关软件结构

信令网关在电路侧使用E1方式实现电路的七号信令,在IP侧使用SIGTRAN协议簇实现IP网络的七号信令。信令网关软件结构如图4所示。

由上图可知,信令网关只实现对MTP3的信令适配,对于MTP3之上的应用层协议,则进行透明传输。

2.4 呼叫流程实现

依据图3和图4的软件结构,典型呼叫流程如图5、图6所示。

3 结束语

基于以上分析,通过与信令网关采用SCTP/M3UA互联、与软交换系统采用SIP-I信令互联,圆满实现了和PSTN/PLMN的七号信令的互联互通。

按照以上方案设计并实现的软交换交换平台和信令网关在工信部电信研究院泰尔实验室进行了七号信令的相关测试,并全部通过了包括SCTP、M3UA和ISUP共180项的测试内容。

在实际应用中,软交换通信系统和主流软交换设备通过SIP-I信令进行互联互通,并且和电路交换机采用中国ISUP进行局间互联, 运行稳定、 工作可靠,取得了良好的效果。

参考文献

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[4]YD 1127-2001-I,No.7信令与IP互通的技术要求[S].

[5]YD 1192-2002-I,No.7信令与IP互通适配层技术规范——消息传递部分(MTP)第三级用户适配层(M3UA)[S].