移动智能网中No.7信令的应用

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摘要　主要介绍了No.7信令在移动智能网（CAMEL）中的应用，并结合移动智能网预付费业务给出了应用实例。最后，对No.7信令系统在移动智能网中应用的发展趋势做出了展望。
　　智能网是通信技术和计算机技术相融合的经典范例，其基本思想是将业务控制职能从交换网络中分离出来，以No.7信令系统为桥梁，使交换网络的控制信息与大容量分布式数据库联系起来，集中控制，以方便新业务的引入和快速适应不断变化的市场需求，不必像过去那样在大范围多机种的交换机上进行繁杂的修改。智能网不但可为公众交换电话网（PSTN）服务，还可以为公众分组交换数据网（PSPDN）、窄带综合业务数字网（N-ISDN）、宽带综合业务数字网（B-ISDN），以及移动网（GSM/CDMA）服务。
　　为了在移动通信系统中引入智能网，欧洲电信标准研究所（ETSI）于1997年在GSM Phase 2+上定义了CAMEL（Customised Applications for Mobile network Enhanced Logic，移动网络增强逻辑的客户化应用协议）。CAMEL协议的特征是为用户提供一种网络无关的业务一致性。即使用户不在其所归属的公共陆地移动网络（HPLMN）中，作为一种手段，CAMEL协议也可以帮助网络运营者向用户提供特定的业务。CAP（CAMEL Application Part）是CAMEL的应用部分，它基于智能网的INAP协议。CAP协议描述了移动智能网中各个功能实体之间的标准通信规程。
一、No.7信令系统结构
　　No.7信令系统由消息传递部分（MTP）和多个不同的用户部分（UP）组成。如图1所示，No.7信令系统按规程可划分为多个功能模块，包括消息传递部分（MTP）、电话用户部分（TUP）、ISDN用户部分（ISUP）、信令连接控制部分（SCCP）、事务处理能力部分（TACP，简称TC）、应用实体（AE）和应用业务单元（ASE）。

图1　No.7信令系统的规程结构图

　　MTP的主要功能是作为一个消息传递系统，为用户部分提供信令信息的可靠传递，它是传递信令消息的公共传递系统。消息传递部分又可分为数据链路功能（第一功能级）、信令链路功能（第二功能级）和信令网功能（第三功能级）。用户功能由TUP、ISUP和SCCP组成，SCCP又具有其用户，包括ISUP和TCAP等。MTP和SCCP是TACP的网络层业务提供者。
　　No.7信令系统的网络主要实体是信令点SP和信令转接点STP，它们同信令链路共同组成交叉重叠的多路由网络结构。
二、移动智能网体系结构
　　移动智能网网络结构图如图2所示。

图2　移动智能网网络结构图

　　移动智能网不是独立存在的网，是叠加在电话交换网上的，依靠No.7信令系统同交换网密切联系在一起。移动智能网是以计算机和数据库为核心的，依靠先进的No.7信令网和大型集中数据库来支持。其主要组成部分有：
　　1.业务交换点（SSP）
　　这是用户进入移动智能网的接入点，与某交换局综合在一起，IP设置于SSP中。它是一个交换机，用来识别用户的呼叫，把用户的请求传送给业务控制点。SSP可最初设在高等级交换局（长途局），逐步在汇接局和端局综合设置。SSP的No.7信令软件应具备MTP、TUP或ISUP、SCCP、TCAP和INAP。
　　2.业务控制点（SCP）
　　它是移动智能网的核心，负责执行业务逻辑所指定的操作，完成业务控制功能（SCF）和业务数据功能（SDF），同时，接受SMS对其的管理。通常是由大、中型计算机和大型数据库组成，完成各种移动智能业务。它接收SSP送来的信息，向数据库查询并向SSP发出处理的信令。硬件和软件容错并存，软件可在线更新，一旦软件系统运行出错时，软件自动隔离错误，不影响系统正常运行，保证在通话状态的呼叫不丢失。新业务可动态下载，由于采用通用的业务逻辑执行环境，新增加的业务完全以数据的形式出现，真正实现SCP软件系统与新增加业务无关。
　　3.业务管理系统（SMS）
　　采用集中控制进行系统资源管理，保证了系统的安全性。特点是业务用户和业务提供者能经常及时地修改业务用户数据，并可通过远程SMS终端来管理。SMAP负责业务用户受理。
　　4.业务生成环境（SCE）
　　为业务运营商提供的业务编辑、验证，以及仿真测试环境，可以方便、快速地开发新业务。一般设在SMS旁边。
　　此外，还有“信令转换点（STP—Signal Transer Point）”等，共同构成一个完整的网络体。与SSP综合设置。目前，可提供双音收号和播放语音功能，今后如需要语音合成、语音识别、语音信箱传真存储转发，以及用户控制的录音通知时，也可考虑设置专门的IP（智能外设）。
　　移动智能网的组网有多种方案，目前倾向的组网方案是通过OVERLAY方式，在不改变现有移动通信网的条件下，通过增加有限的SSP，利用特殊号码段触发智能业务的方式来实现全网开通智能业务的目的。而目标网方式则要求把所有MSC端局都升级成为具有SSF功能的MSC，通过用户登记的业务签单信息来触发智能业务。其目标网的组网图如图3所示。

图3　移动智能网目标网组网图

三、CAP与No.7信令的关系
　　移动智能网应用部分（CAP）是远程操作服务单元（ROSE），ROSE规程包括在TCAP成份子层中，并作为单位数据（UDT）放在SCCP中传送。我国CAP是建立在以TCAP和SCCP为基础的No.7信令网传送的，CAP受限于SSP-SCP、SCP-IP之间的接口规范。
　　同时，CAP寻址可利用SCCP全局码GT和MTP信令点编码或业务码SSN完成，SCCP的地址格式表示如下：子系统的编号为8比特码，国内CAP的子系统编码为146：“10010010”。
　　CAP协议是在7号信令的SCCP/TCAP之上的，即CAP为TCAP的用户（也称TC用户），直接与TCAP的成分子层相连。INAP使用TCAP所提供的TC请求原语将要发送的INAP消息传送至TCAP成分子层，然后，再通过TCAP的事物处理子层、SCCP，以及MTP将消息发到对端，或者使用TCAP所提供的指示原语接收对端发来的INAP消息。INAP与TCAP的关系如图4所示。

图4　CAP与TCAP的配合

　　TCAP有两个重要概念：对话和操作。在网络中一对节点之间使用TCAP进行的所有通信都被结构化为对话。例如，为处理一个智能呼叫而在SSP和SCP之间进行的所有通信可构成一个对话。在对话过程中交换的信息元素称为操作，CAP协议的消息存放在这些信息元素中传输。操作由源TC用户调用，请求目的地TC用户执行该操作指定的动作。
　　如果要发送一个操作的参数或操作的结果，就先构造成分原语（TC-INVOKE或TC-RESULT-L）交给TCAP，TCAP将成分保存在缓冲区中。
　　如果这些成分有必要传到对端，就构造对话原语（根据对话开始，继续还是结束来确定用TC-BEGIN或TC-CONTINUE还是TC-END）交给TCAP。
　　TCAP一旦收到对端请求原语，就将缓冲区中保存的成分合成一个TCAP消息交给SCCP，最后形成一个MSU传到对端。
　　对端的底层收到消息，交给TCAP。TCAP将消息解开，形成一个对话指示原语和几个成分指示原语交给用户。
　　TCAP用户先收到对话指示原语，对话指示原语中有个参数表示这个对话原语是否带有成分。如果有成分，TCAP用户接着接收成分，成分指示原语中有一项参数表示是否为最后一个成分。
四、实例分析
　　目前在移动网中实现的主要移动智能网业务之一就是预付费业务（PPS）。图5以预付费用户查询业务流程来说明CAP与TCAP的关联。

图5　CAP使用TCAP的示意图

　　从分布功能平面观察，每个业务分支对应了一段CAP消息流。预付费用户查询业务流程是移动智能网中比较典型的一个业务，300业务的主要流程是：用户拨接入码，拨语言位，选择流程，报余额，通话结束挂机等。CAP的消息流引起自动机的状态转移从而触发下列消息事件，为简单起见，我们在图例中使用消息的缩写，具体消息缩写如下：
　　
五、结束语
　　通信网的最终目标是实现无论任何人（Whoever）、在任何时间（Whenever）和任何地方（Wherever）、以任何通信方式（Whatever）与世界上的任何人（Whoever）进行通信，即所谓的“5W”，这就是个人通信。个人通信将各类通信业务与人联系起来，通过各种终端设备随时随地为个人提供各种通信服务。而实现个人通信的关键技术之一就是要建立发达的智能网。No.7信令是开放式的模块式结构，它在智能网的交换通信中起着非常重要的作用。No.7信令不仅仅在智能网、移动智能网中得到广泛应用，而且被应用到IP业务、ISDN业务，以及未来的第三代移动通信。要检测和维护好未来的这些通信网络，重要的就是要检测对网络高质量运行起神经控制作用的No.7信令。其关键技术之一就是要开发出适合中国国情的信令测试仪。