軟交換端局A口信令提取方案及應用研究
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GSM網(wǎng)A接口是指BSC（基站控制器）和MSC（移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心）之間的接口，由于其是無(wú)線(xiàn)、核心網(wǎng)的交界，因而非常重要。目前對GSM網(wǎng)端局A口信令的分析越來(lái)越普遍，很多業(yè)務(wù)系統、網(wǎng)絡(luò )質(zhì)量分析系統正是基于此展開(kāi)，如目前普遍開(kāi)展的小區短信業(yè)務(wù)。本文分析了傳統的A口信令提取技術(shù)，跨接和串接，重點(diǎn)提出了鏡像的信令檢測技術(shù)，并且針對軟交換局，分析其原理及實(shí)現方案。
1A口信令提取現狀
A接口信令檢測的目的是獲得用戶(hù)的位置信息、業(yè)務(wù)類(lèi)型信息等，進(jìn)而提供增值業(yè)務(wù)服務(wù)。
1．1A口信令協(xié)議結構
根據3GPP48.008規范，A口的協(xié)議結構如下圖：
圖一、GSM網(wǎng)A口信令模型
A口協(xié)議結構為BSSAP，主要包括BSSMAP、DTAP，其中DTAP主要是完成MM、呼叫等管理等功能，BSS透傳DTAP消息；BSSMAP是BSS和MSC之間交換的信令消息。一般情況下，用戶(hù)信息在DTAP中，小區信息在BSSMAP中。對A口信令檢測主要是檢測這兩類(lèi)消息，其信令過(guò)程主要有：開(kāi)機過(guò)程（locationUpdating）、周期性位置更新過(guò)程（PeriodicLU）、主被叫（MO/MTCALL）、短信收發(fā)（MO/MTSMS）、切換（HandOver）等。
1．2傳統A口信令提取技術(shù)
目前在GSM網(wǎng)信令檢測領(lǐng)域，主要應用的措施有跨接技術(shù)、串接技術(shù)兩種。其圖示如下：
圖二、傳統A口信令提取技術(shù)
跨接技術(shù)是將信令檢測探頭，以高阻疊加（并聯(lián)）的方式，跨接在BSC和MSC之間的電口DDF架上，進(jìn)而探測出A口信令?？缃蛹夹g(shù)是目前最常用、也是目前我省小區短信業(yè)務(wù)采用的方案。這種方案要求BSC到MSC之間必須為電口。
串接技術(shù)是將信令檢測探頭，以信號打散（串聯(lián)）的方式，串接在BSC和MSC之間的DDF/ODF架上。這種方式下，BSC到MSC之間接口類(lèi)型為電口、光口均可，一般為光口。其信號強度采用一定的比例（如90%：10%）進(jìn)行打散。這種方式因為在A(yíng)口串接設備，增加故障點(diǎn)，因此應用不很廣泛。
1．3傳統信令探測技術(shù)存在的問(wèn)題
隨著(zhù)GSM擴容規模的加大，各地市端局數量越來(lái)越多，A口和A口信令鏈也成倍增加，使得A口信令檢測系統投資增大。因此傳統A口探測技術(shù)難以大面積鋪開(kāi)，進(jìn)而影響到各類(lèi)增值業(yè)務(wù)的開(kāi)展。
2基于鏡像技術(shù)的軟交換局A口信令檢測方案
目前軟交換設備成為GSM建設的主流，軟交換設備除了支持傳統的探測技術(shù)外，也支持新型的鏡像探測技術(shù)。
2．1軟交換端局的A口信令路由分析
目前軟交換MSC和MGW分離組網(wǎng)的模式下，A口信令分成兩段，如下圖：
圖三：軟交換端局的A口信令網(wǎng)邏輯圖
A口信令的第一段為MGW到BSC之間，是傳統的TDM方式，可以為高速鏈或低速鏈，物理承載類(lèi)型為電口、光口均可，此時(shí)可以采用傳統的信令檢測方式。第二段為MSC到MGW之間的IP接口（sigtran接口），采用FE的底層傳輸方式，其信令帶寬一般為100M，此時(shí)必須采用IP接口的采集方式（即鏡像技術(shù)）。從以上看出，由于目前的軟交換分離架構，鏡像采集點(diǎn)有兩個(gè)，可以是MGW側，也可以是MSC側。
2．2鏡像技術(shù)
鏡像技術(shù)是針對數通設備，尤其是二層交換機而言，其原理是將特定業(yè)務(wù)端口、或特定VLAN的流量進(jìn)行復制，然后送到檢測端口。目前移動(dòng)業(yè)務(wù)軟交換端局，都采用CE設備（CustomerEdge）接入IP承載網(wǎng)，其中CE設備為二層、或三層數據通信設備，如對于目前廣東業(yè)務(wù)，主要有愛(ài)立信（Alpine3804、M10i）、華為（NE40e）。不管是何種設備，對鏡像的配置順序基本一致，為先配置檢測端口，然后配置流量業(yè)務(wù)端口。如以愛(ài)立信CE為例（檢測點(diǎn)為二層交換機Alpine3804上），配置如下：
SZ-SEC4-LS1:1#enablemirroring to port 3:16 untaggged //配置3:16為檢測端口
SZ-SEC4-LS1:1#configureaddvlan SS7_VOIP_1 //配置SS7_VOIP_1為業(yè)務(wù)VLAN。
以上指令的含義是將SS7_VOIP_1（包括A口信令、SIGTRAN信令、MC口信令）的VLAN流量，都鏡像到3:16端口。
當配置完成后，將檢測探頭接入到檢測端口即可。因為鏡像技術(shù)是一種IP化的開(kāi)放技術(shù)，因此檢測探頭為通用的RJ45接頭及普通的以太網(wǎng)卡；檢測軟件也為通用軟件，如UNIX/LINUX平臺下的tcpdump，WINDOWS下的winpcap等，都很容易提取鏡像接口信令。
2．3關(guān)鍵信令提取案例
在深圳某新建局上進(jìn)行測試，對CE設備將SS7_VOIP_1進(jìn)行鏡像到3:16端口，用普通個(gè)人電腦(裝Wireshark軟件，Ethernel和sniffer軟件也可以)探測3:16端口，然后進(jìn)行解析。針對小區短信的關(guān)鍵信令進(jìn)行檢測，如下：
圖四：鏡像方式獲取的A口信令（LU過(guò)程）
以上是一個(gè)用戶(hù)開(kāi)機的信令過(guò)程，在BSSMAP消息層中，可以獲取CGI=0X0457-2222；在DTAP消息層中，可以獲得獲得本次消息類(lèi)型為L(cháng)ocationUpdatingREQ，同時(shí)用戶(hù)標識為T(mén)MSI=0X8c000093，通過(guò)對對之前或之后（簽權、IDREQ/RSP）等信令的關(guān)聯(lián)，可以獲得用戶(hù)IMSI、MSISDN和CGI的對應關(guān)系。其它信令過(guò)程，如周期性位置更新、短信收發(fā)、主被叫等，和以上分析過(guò)程類(lèi)似。
2．4鏡像技術(shù)對網(wǎng)絡(luò )的影響
因為鏡像技術(shù)是將二層數據流的簡(jiǎn)單復制、轉發(fā)，無(wú)須到三層進(jìn)行IP數據報文分析和路由表查詢(xún)，因此對交換機本身的負荷影響不大。目前這種技術(shù)，在數據網(wǎng)，如數據網(wǎng)中應用比較廣泛，在GSM中應用很少。
3軟交換網(wǎng)中的應用對比
3．1應用分析
以深圳目前網(wǎng)絡(luò )規模為例，軟交換MSC有14個(gè)，分布在4個(gè)核心機房，每個(gè)機房配置2個(gè)CE設備；軟交換局的BSC有56個(gè)，分布在5個(gè)核心機房，每個(gè)BSC均開(kāi)高速信令鏈2條。
如果采用傳統（跨接或串接），探測點(diǎn)在BSC側，共需要112個(gè)SS7檢測探頭。
如果采用鏡像探測技術(shù)，探測點(diǎn)選擇在MSC側的CE設備，則只需要8個(gè)IP檢測探頭。
通過(guò)以上應用分析，可以看出鏡像探測技術(shù)優(yōu)勢比較明顯，而且集中化程度越高，這種優(yōu)勢越明顯。此外因為IP檢測探頭一般為開(kāi)放技術(shù)，用工控機或小型機即可，單探頭費用比SS7專(zhuān)用探頭便宜。
3.2三種方案對比
信令檢測的方案主有三種：跨接技術(shù)、串接技術(shù)、鏡像技術(shù)，這三種方案各有特點(diǎn)，從組網(wǎng)、接口、對現網(wǎng)影響等方面進(jìn)行對比如下：
表一：A口信令提取技術(shù)方案對比
從以上對比可以看出，鏡像技術(shù)因其成本低、收斂性好，適合規模推廣和全網(wǎng)覆蓋，尤其適合目前大規模進(jìn)行的軟交換建設和改造。
4A口信令監測技術(shù)的應用
A口信令檢測的應用非常廣泛，如網(wǎng)絡(luò )質(zhì)量分析系統、小區短信、小區彩信、垃圾短信攔截等。這些正成為通信運營(yíng)商的業(yè)務(wù)增長(cháng)點(diǎn)。其業(yè)務(wù)應用組網(wǎng)圖如下：
圖五、A口信令檢測應用原理
通過(guò)和短信中心相連，構成小區短信系統。小區短信是近年來(lái)非常流行的增值業(yè)務(wù)系統。此應用原理是通過(guò)A口信令檢測，實(shí)時(shí)獲得用戶(hù)的位置信息，及時(shí)向進(jìn)入熱點(diǎn)區域或目標小區的用戶(hù)發(fā)送短信等，小區短信的應用可以是面向大眾客戶(hù)，如向某危險區域的游客實(shí)時(shí)發(fā)送天氣、交通等信息；或面向集團客戶(hù)，發(fā)送商業(yè)信息等。
通過(guò)和彩信中心相連，構成小區彩信系統。對特定用戶(hù)發(fā)送彩信信息。
通過(guò)和BOSS系統或直接聯(lián)移動(dòng)MSC控制中心相連，構成垃圾短信攔截系統。對某區域A口短信內容提取分析（短信的發(fā)送走信令承載），分析出垃圾短信用戶(hù)，通過(guò)這些接口，進(jìn)而攔截垃圾短信。
此外，除了提供豐富多彩增值業(yè)務(wù)外，還可將A口信令進(jìn)行存儲、關(guān)聯(lián)，進(jìn)而分析網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)性能，如主叫起呼、被叫尋呼、呼叫接通率等，可以發(fā)現網(wǎng)絡(luò )隱蔽問(wèn)題，提高網(wǎng)絡(luò )質(zhì)量。
5結論
A口信令提取技術(shù)主要有三種：跨接、串接、鏡像，前兩種是比較傳統的探測技術(shù)，目前在GSM網(wǎng)中應用廣泛。鏡像技術(shù)目前在數據網(wǎng)應用較多，但在GSM網(wǎng)中的應用還剛起步。隨著(zhù)通信網(wǎng)向3G的演進(jìn)，全IP化成為一種趨勢，同時(shí)也加大了GSM網(wǎng)、數據網(wǎng)、傳輸網(wǎng)等相互的融合。此時(shí)以鏡像技術(shù)為基礎的A口（或3G中的Iu-CS口）探測成為增值業(yè)務(wù)的關(guān)鍵，規?；瘜口進(jìn)行信令采集，獲取用戶(hù)實(shí)時(shí)的位置、業(yè)務(wù)信息，進(jìn)而提供有針對性的增值服務(wù)，成為新的運營(yíng)增長(cháng)點(diǎn)。
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