信令中继功能在网间号码携带中的应用

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摘要　对3GPP提出的解决号码携带的信令中继功能（SRF）进行了简单的介绍，并结合我国现有的网络情况和技术要求，对在我国采用SRF方案实施网间号码携带时的改造进行了说明。
1、引言
　　号码携带作为消除电信市场竞争壁垒、有效推动新进入者参与市场竞争的一项重要手段已经在世界各国采用，并已经成为国际和国内电信业界关注的热点之一。从规范竞争的角度来看，号码携带政策的实施，能够增强成熟运营商的市场竞争力，有助于抢占更多的市场份额；对于新运营商而言，则可以打破用户转网时的号码壁垒，形成以服务带动发展的局面。号码携带的实施对提高电信行业的服务水平、建立有效竞争的市场环境有着积极的作用，可以在传统运营商和新运营商之间建立有效的竞争环境，避免技术壁垒，为新运营商进入市场创造更好的条件。
　　其中，移动网的号码携带更是得到了各国政府的关注，相关的标准组织也针对移动号码携带开展了技术标准和方案的研究。3GPP作为移动技术的重要标准组织，在其核心网的技术标准中，对移动号码携带所采用的技术方案进行了规定。
　　在3GPP相关技术标准中，给出了利用传统的智能网（IN）查询方式在网络层实现MNP的方案外，还提出了利用信令中继功能（SRF）实现MNP的技术方案。由于SRF方案采用非触发的查询方案，可以在不进行网络大规模扩容的大前提下确保网络性能，并且还能很好地支持呼叫相关和呼叫无关的业务流程，从而得到了国际上多数移动运营企业的认可，已经成为目前实现移动号码携带（MNP）的主流技术方案。
2、信令中继功能的定义
　　在介绍信令中继功能（SRF）是如何实现网间号码携带业务之前，应当对SRF的概念有一个全面的了解。
　　为了便于理解SRF的概念，不妨先从一个与SRF类似的概念入手，即SCCP中继功能。按照ITU-T的描述，SCCP的中继功能就是由具有信令中继功能的节点，根据SCCP层设置的寻址信息，对接收到SCCP消息中的地址进行翻译和转换，并将翻译后的消息根据预设的路由进行选路，这个过程就是通常所说的SCCP中继功能。
　　信令中继功能则是对SCCP中继功能概念的一个扩展和延伸，一方面从消息来源上讲，该功能把可以进行中继的消息范围从传统的网络层扩展到了应用层，不仅包含了SCCP消息，同时还针对多个高层应用及其组合进行了细分；在中继方式上，SRF不仅实现了对应消息的重新选路功能，同时也提供了对符合中继条件的信令消息终结及自动响应功能。此外，我国的企业还结合这种SRF概念，把中继功能扩展到中继节点之外，还创新地实现了链路层上实现对消息的中继传送功能。
　　SRF作为一个功能实体，从理论上讲它可以包含在No.7信令协议的网络层和应用层中，但该功能必须同No.7信令的协议层共同作用，才能最终完成对信令消息的中继。图1给出了SRF功能在No.7信令协议堆栈中的对应位置。

图1　SRF功能在No.7信令协议栈中的位置

　　在图1中，SRF功能并不需要同完整的信令协议栈一起才能正常工作，通常只需要实现对应协议层消息的解码和封装功能即可实现信令消息的中继功能。在号码携带业务中，如何对号码进行翻译和响应主要取决于号码携带数据库中的数据设置。
3、3GPP标准中描述的信令中继功能的实现
　　按照3GPP技术规范的要求，中继节点通过对SCCP和MAP消息中的相关地址的翻译，即可实现对信令消息的中继和自动响应，保证在网络不改变原有业务流程以及不增加额外业务流量的前提下，较好地实现号码携带业务。下面简单介绍一下3GPP标准中利用SRF实现号码携带业务的信令流程。
　　在3GPP的标准中，具备SRF功能实体通常会和信令转接点合设。按照正常的业务流程，所有与呼叫业务相关的信令以及与呼叫业务无关的信令都可以透过信令转接点进行传送。当信令消息通过信令转接点时，通过SRF与NP数据库之间的协同和交换，最终确认如何中继该信令消息。其中需要说明的是，在3GPP的标准中，不同的移动网之间采用了信令网互通，可以保证发端网络中的实体透过信令网访问HLR和SCP。
　　3.1　呼叫相关的业务
　　（1）对未发生携带的情况
　　当呼叫的被叫用户为未发生携带的号码时，主叫用户所在的VMSC将向被叫用户号码所在的HLR发送Send_routing_Info，查询被叫用户所在的位置，并根据HLR反馈的被叫所在VMSC分配的漫游号码建立呼叫连接。对于未发生号码携带的被叫用户，信令消息经过SRF后，将按照原来的方式继续选路到HLR。信令流程如图2所示。

图2　未发生号码携带时的信令流程示意

　　MSCA根据被叫号码查询其所在的HLRA，MSC向HLR发送MAP_SRI消息，消息首先发送到STP，SCCP中的被叫号码为用户的MSISDN（GT）。
　　●STP的SRF功能分析CdPA中的被叫MSIS-DN，发现用户没有发生号码携带，则STP根据GT表进行翻译，翻译出被叫用户所在的HLR的DPC，将SRI消息发送到HLR；
　　●HLR根据记录的被叫用户的位置，向VMSC请求被叫用户的漫游号码；
　　●VMSC B返回被叫用户的漫游号码；
　　●HLR将SRI_ACK发送到主叫的MSCA，如果使用了TCAP的地址优化功能，则可以利用STP的MTP功能进行转发，否则仍需STP进行GT地址翻译；
　　●主叫的MSCA根据SRI_ACK中的漫游号码向对应的VMSC发送IAM消息，建立呼叫。
　　（2）对发生号码携带的情况
　　当被叫用户已经发生携带时，根据被叫用户原签约网络和当前签约网络情况，又可以将呼叫分为号码携入和号码携出两类。
　　●号码携入的情况
　　按照3GPP标准的做法，对于移动号码的呼叫总是执行SRI操作。当一个被叫号码移入到该网络后，在该网络进行查询时，SRF将根据NPDB的数据设置，将SRI消息发送到移入号码对应到HLR上。信令流程如图3所示。

图3　携入号码时SRF方案下的呼叫流程示意

　　——：MSC A首先根据查询HLR A，考虑到：MSC无法根据号码判别HLR所在位置，故：MSC将MAP_SRI消息首先发送到STP，由STP中的SRF通过NPDB进行判别；
　　——STP的SRF功能分析CgPA中的被叫MSIS-DN，SRF通过NPDB查询发现用户为一个携人号码，则根据NPDB返回的HLR地址进行GT翻译，翻译出被叫用户所在的HLR的DPC，将SRI消息发送到HLR；
　　——HLR根据记录的被叫用户的位置，向VMSC请求被叫用户的漫游号码；
　　——VMSC B返回被叫用户的漫游号码；
　　——HLR将SRI_ACK发送到主叫的MSCA，如果使用了TCAP的地址优化功能，则可以利用STP的MTP功能进行发送，否则仍需STP进行GT地址翻译；
　　——主叫的MSCA根据SRI_ACK中的漫游号码向对应的VMSC发送IAM消息，建立呼叫。
　　●号码携出的情况
　　当一个被叫号码移出到该网络后，呼叫在该网络进行查询时，SRF将根据NPDB的数据设置，对SRI消息进行终接，并返回一个包含有路由信息的SRI_ACK消息，指示移动交换机进行接续。其信令流程如图4所示。

图4　号码携出时SRF方案下的呼叫流程示意

　　——MSCA仍旧根据被叫号码要求访问HLR A，MSC不判别被叫号码是否携出，仍旧根据被叫号码的HLR信息去查询HLR，MSC将MAP_SRI消息首先发送到STP，由STP中的SRF通过NPDB进行判别，其中SCCP中的被叫号码为用户的MSISDN（GT）；
　　——STP的SRF对DB进行检索，发现被叫号码的GT是一个携带走的号码，此时SRF终接MAP_SRI消息，并模拟HLR向MSCA发送SRI_ACK消息，该消息中的漫游号码字段的内容为（路由号码）+MSIS-DN；该路由号码可以用于识别出被叫用户被携带至的网络；
　　——MSCA利用路由号码+MSISDN作为被叫号码将呼叫接续至关口局GMSC B；
　　——GMSCB将呼叫接续至被叫用户携入的网络。
　　3.2　呼叫无关的业务
　　在许多国家，不同移动运营企业的短信互通是通过信令网实现的。因此，所有的短信业务都是由主叫用户的短信中心发起查询被叫用户的位置，并直接将短消息发送到被叫用户所在的MSC。因此，在3GPP的标准中，采用SRF方案实现NP业务主要是对SRI_SM的处理实现的。
　　（1）号码未携带的情况
　　图5给出了未发生号码携带时的短信业务流程示意。

图5　未发生号码携带时的短信业务流程示意

　　●MSCA检测出主叫用户发送短信，向SMC发送MO_forward_SM；
　　●当短信中心SMC收到该短信后，则根据被叫号码发送Send_Rut_Info_for_SM，要求获得被叫用户当前所在的VMSC；
　　●STP根据SCCP地址把该消息转发给对应的HLR；
　　●HLR将终结用户所在位置通过Send_Rut_Info_for_SM_ACK发送给STP；
　　●STP再将该消息转发给SMC；
　　●SMC用MT_Forward_SM将短消息发送至MSCB。
　　（2）号码发生携带的情况
　　●号码携入的情况
　　当短信接收方号码为携入号码时，其业务流程与未发生号码携带时的业务流程类似（见图5），STP/SRF在收到Send_Rut_Info_for_SM消息后，发现该接收方号码为移入号码，则根据NPDB的配置，将当前该号码所归属的本网HLR地址提供给STP，由STP最终选路到被叫用户的HLR。
　　●号码携出的情况
　　当短信接收方号码为携出号码时，其业务流程参见图6。

图6　号码携出时SRF方案下的短信业务流程示意

　　——MSCA检测出主叫用户需要发送短信，于是就向SMC发送MO_forward_SM；
　　——短信中心SMC发送SRI_SM到STP；
　　——STP的SRF根据DB进行检索，发现目的地号码的MSISDN是一个携带走的号码，则STP根据NPDB配置的携入网络的HLR地址，将SRI_SM消息发送至对端网络端互通STP；
　　——互通STP将SRI_SM消息发送到本网内对应的HLR；
　　——HLR在返回的SRI_SM_ACK消息中包含该用户当前所在的VMSC地址；
　　——与正常的短信业务流程类似，SMC在收到STP返回的Send-Rut-Info-for_SM_ACK消息后，根据其中包含的VMSC B地址，用MT_For-ward_SM将短消息发送至VMSCB。
4、根据我国网络特点对SRF的完善
　　我国移动网为了便于互联互通，在网间的网络组织和路由方案与3GPP标准中定义的方案有所不同，特别是对传统话音业务的呼叫选路和利用网关实现短信互通的模式与3GPP的标准出人最大，使得3GPP定义的SRF功能不可能在国内照搬。
　　对于传统话音业务而言，目前的移动网络在业务互通时，是由主叫网络的MSC根据被叫用户的网号直接选路到关口交换局，在发端网内并不需要启动查询HLR的过程。
　　对于短信业务而言，当SMSC判别到被叫号码为其它网络的网号时，主叫SMSC直接将短消息透过SMPP协议发送到短信互通网关（IWGW），再由IWGW转发至对端网络的IWGW，最终由被叫用户归属的SMSC发送给用户。
　　由于上述两个差异，使得国内在制定SRF方案和研发SRF产品的过程中，提出来确保在网络设备不进行大的改造与扩容，对SRF进行修改和完善的方案。
　　4.1　呼叫相关的业务
　　针对目前的网间呼叫选路路由设置，为了保证不增加新的业务负荷，也不需要改变现有的业务流程，国内对SRF方案中提出了对IAM/IAI消息进行修改与处理的补充方案。
　　该方案对于正常呼叫和携出号码的情况，网络继续使用3GPP规定的方案实现，但对于从外网携入的号码，有SRF实体对呼叫信令（IAM/IAI消息）进行处理，并由下一跳交换局进行查询HLR，防止在业务上出现“兜圈子”的情况。其业务流程如图7所示。

图7　改进SRF方案后对携入号码的呼叫流程示意

　　●MSCA根据被叫号码初步确定出该号码为一个过网的呼叫，就直接使用用户拨打的MSISDN号码向GMSC B发起呼叫。当呼叫消息IAM中的被叫号码经过SRF实体时，经过对NP DB的检索，发现该号码为一个携带至本网的号码，SRF实体修改IAM消息中的号码为本网路由号码+MSISDN；
　　●GMSC B收到本网路由号码+MSISDN后，根据本网路由号码+MSISDN对应出的归属信息向STP发送SRI消息；
　　●STP检测到该号码已经携带至本网，并通过本网RN+MSISDN与HLR的映射，把SRI消息发送到归属的HLR；
　　●其后的呼叫流程与未携带时的呼叫流程一致。
　　采用这个方案后，交换网络原则上不需要进行任何改造。但该方案当GMSC支持MSC功能时，对于由用户直接从GMSC发起的呼叫，在处理过程上需要进行一个修改，确保用户发起的呼叫信令可以通过外部的SRF，然后进行最终的呼叫选路。
　　4.2　呼叫无关的业务
　　针对与呼叫无关的短信等业务，由于目前移动企业间的信令网并不直接互联，因此3GPP规定的使用SRI_SM消息的方案在国内根本无法使用，加之针对外网的号码，目前移动企业的短信中心也不会发送SRI_SM消息查询HLR，也就无法保证SRI_SM消息通过SRF实体。
　　鉴于此，国内在研究利用SRF方案解决呼叫无关的短信等业务时，也提出了国内自己的见解，认为SRF可以通过对MO_forward_SM的处理来解决呼叫无关的业务。该方案对于正常呼叫和号码携出和携入的情况均适用，并且可以保证在网间不出现短信业务的迂回。其业务流程如图8所示。

图8　改进的SRF方案实现号码携带后的呼叫无关业务

　　主叫用户所在的MSCA检测出主叫用户需要发送短信，就向SMC发送MO_forward_SM，保证该消息可以通过SRF实体，SRF功能通过对NP DB的检索，检出该号码已经携带至本网络或其它网络；SRF实体的终接功能将消息中的接收方号码改为（本网或他网）路由号码+MSISDN并转发给SMC A；随后MSC短信发送程序为正常的MT的短信程序一致，发送方根据路由号码发送短消息，当路由号码指示为本网时，则SMSC发送带有本网路由号码+MSISDN的Send_Rut_Info_for_SM至本网的STP，后续的程序则和正常的网内短信流程相同。对MO_forward_SM中包含的路由号码指示为外网，则短信发送就按照目前的网间短信的业务流程。
5、结束语
　　国外发达国家在号码携带过程中，已经在政策、管理和技术等方面取得了比较丰富的经验。由于号码携带的实施，既涉及到政策层面的因素，也涉及到与网络改造/升级等相关技术问题，因此我国政府管理部门也已开展在固定电话网和移动电话网实施号码携带方面的研究。
　　随着研究的深入，目前国内在号码携带方案的研究中主要是针对我国的网络情况，在技术方案、设备实现等方面进行试验验证。本文第4章提出的对SRF的完善就是结合我国网络特点由企业提出的对SRF的改进方案，并认为是可以在国内实施的可行方案之一。