軟交換端局A口信令提取方案及應(yīng)用研究

本文首先介紹了目前常用的A口信令提取技術(shù)，分析了跨接和串接技術(shù)的特點(diǎn)，重點(diǎn)提出了以鏡像技術(shù)為基礎(chǔ)的信令檢測(cè)方案，并對(duì)其在軟交換端局中的應(yīng)用進(jìn)行分析，最后介紹了A口信令提取的業(yè)務(wù)案例。

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(duì)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(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量分析系統(tǒng)正是基于此展開(kāi)，如目前普遍開(kāi)展的小區(qū)短信業(yè)務(wù)。本文分析了傳統(tǒng)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(cè)技術(shù)，并且針對(duì)軟交換局，分析其原理及實(shí)現(xiàn)方案。

1A口信令提取現(xiàn)狀

A接口信令檢測(cè)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(jié)構(gòu)

根據(jù)3GPP48.008規(guī)范，A口的協(xié)議結(jié)構(gòu)如下圖：

本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/201706/353628.htm
圖一、GSM網(wǎng)A口信令模型

A口協(xié)議結(jié)構(gòu)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?jìng)鱀TAP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(qū)信息在BSSMAP中。對(duì)A口信令檢測(cè)主要是檢測(cè)這兩類(lèi)消息，其信令過(guò)程主要有：開(kāi)機(jī)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(tǒng)A口信令提取技術(shù)

目前在GSM網(wǎng)信令檢測(cè)領(lǐng)域，主要應(yīng)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(tǒng)A口信令提取技術(shù)

跨接技術(shù)是將信令檢測(cè)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(cè)出A口信令?？缃蛹夹g(shù)是目前最常用、也是目前我省小區(qū)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(cè)探頭，以信號(hào)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(hào)強(qiáng)度采用一定的比例（如90%：10%）進(jìn)行打散。這種方式因?yàn)樵贏口串接設(shè)備，增加故障點(diǎn)，因此應(yīng)用不很廣泛。

1．3傳統(tǒng)信令探測(cè)技術(shù)存在的問(wèn)題

隨著GSM擴(kuò)容規(guī)模的加大，各地市端局?jǐn)?shù)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(cè)系統(tǒng)投資增大。因此傳統(tǒng)A口探測(cè)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(cè)方案

目前軟交換設(shè)備成為GSM建設(shè)的主流，軟交換設(shè)備除了支持傳統(tǒng)的探測(cè)技術(shù)外，也支持新型的鏡像探測(cè)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(tǒng)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(tǒng)的信令檢測(cè)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(gòu)，鏡像采集點(diǎn)有兩個(gè)，可以是MGW側(cè)，也可以是MSC側(cè)。

2．2鏡像技術(shù)

鏡像技術(shù)是針對(duì)數(shù)通設(shè)備，尤其是二層交換機(jī)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(fù)制，然后送到檢測(cè)端口。目前移動(dòng)業(yè)務(wù)軟交換端局，都采用CE設(shè)備（CustomerEdge）接入IP承載網(wǎng)，其中CE設(shè)備為二層、或三層數(shù)據(jù)通信設(shè)備，如對(duì)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(shè)備，對(duì)鏡像的配置順序基本一致，為先配置檢測(cè)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(cè)點(diǎn)為二層交換機(jī)Alpine3804上），配置如下：

SZ-SEC4-LS1:1#enablemirroring to port 3:16 untaggged //配置3:16為檢測(cè)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(dāng)配置完成后，將檢測(cè)探頭接入到檢測(cè)端口即可。因?yàn)殓R像技術(shù)是一種IP化的開(kāi)放技術(shù)，因此檢測(cè)探頭為通用的RJ45接頭及普通的以太網(wǎng)卡；檢測(cè)軟件也為通用軟件，如UNIX/LINUX平臺(tái)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(cè)試，對(duì)CE設(shè)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(cè)3:16端口，然后進(jìn)行解析。針對(duì)小區(qū)短信的關(guān)鍵信令進(jìn)行檢測(cè)，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(jī)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(zhǎng)ocationUpdatingREQ，同時(shí)用戶(hù)標(biāo)識(shí)為T(mén)MSI=0X8c000093，通過(guò)對(duì)對(duì)之前或之后（簽權(quán)、IDREQ/RSP）等信令的關(guān)聯(lián)，可以獲得用戶(hù)IMSI、MSISDN和CGI的對(duì)應(yīng)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(duì)網(wǎng)絡(luò)的影響

因?yàn)殓R像技術(shù)是將二層數(shù)據(jù)流的簡(jiǎn)單復(fù)制、轉(zhuǎn)發(fā)，無(wú)須到三層進(jìn)行IP數(shù)據(jù)報(bào)文分析和路由表查詢(xún)，因此對(duì)交換機(jī)本身的負(fù)荷影響不大。目前這種技術(shù)，在數(shù)據(jù)網(wǎng)，如數(shù)據(jù)網(wǎng)中應(yīng)用比較廣泛，在GSM中應(yīng)用很少。

3軟交換網(wǎng)中的應(yīng)用對(duì)比

3．1應(yīng)用分析

以深圳目前網(wǎng)絡(luò)規(guī)模為例，軟交換MSC有14個(gè)，分布在4個(gè)核心機(jī)房，每個(gè)機(jī)房配置2個(gè)CE設(shè)備；軟交換局的BSC有56個(gè)，分布在5個(gè)核心機(jī)房，每個(gè)BSC均開(kāi)高速信令鏈2條。

如果采用傳統(tǒng)（跨接或串接），探測(cè)點(diǎn)在BSC側(cè)，共需要112個(gè)SS7檢測(cè)探頭。

如果采用鏡像探測(cè)技術(shù)，探測(cè)點(diǎn)選擇在MSC側(cè)的CE設(shè)備，則只需要8個(gè)IP檢測(cè)探頭。

通過(guò)以上應(yīng)用分析，可以看出鏡像探測(cè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)比較明顯，而且集中化程度越高，這種優(yōu)勢(shì)越明顯。此外因?yàn)镮P檢測(cè)探頭一般為開(kāi)放技術(shù)，用工控機(jī)或小型機(jī)即可，單探頭費(fèi)用比SS7專(zhuān)用探頭便宜。

3.2三種方案對(duì)比

信令檢測(cè)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(duì)現(xiàn)網(wǎng)影響等方面進(jìn)行對(duì)比如下：

表一：A口信令提取技術(shù)方案對(duì)比

從以上對(duì)比可以看出，鏡像技術(shù)因其成本低、收斂性好，適合規(guī)模推廣和全網(wǎng)覆蓋，尤其適合目前大規(guī)模進(jìn)行的軟交換建設(shè)和改造。

4A口信令監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

A口信令檢測(cè)的應(yīng)用非常廣泛，如網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量分析系統(tǒng)、小區(qū)短信、小區(qū)彩信、垃圾短信攔截等。這些正成為通信運(yùn)營(yíng)商的業(yè)務(wù)增長(zhǎng)點(diǎn)。其業(yè)務(wù)應(yīng)用組網(wǎng)圖如下：

圖五、A口信令檢測(cè)應(yīng)用原理

通過(guò)和短信中心相連，構(gòu)成小區(qū)短信系統(tǒng)。小區(qū)短信是近年來(lái)非常流行的增值業(yè)務(wù)系統(tǒng)。此應(yīng)用原理是通過(guò)A口信令檢測(cè)，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(qū)域或目標(biāo)小區(qū)的用戶(hù)發(fā)送短信等，小區(qū)短信的應(yīng)用可以是面向大眾客戶(hù)，如向某危險(xiǎn)區(qū)域的游客實(shí)時(shí)發(fā)送天氣、交通等信息；或面向集團(tuán)客戶(hù)，發(fā)送商業(yè)信息等。

通過(guò)和彩信中心相連，構(gòu)成小區(qū)彩信系統(tǒng)。對(duì)特定用戶(hù)發(fā)送彩信信息。

通過(guò)和BOSS系統(tǒng)或直接聯(lián)移動(dòng)MSC控制中心相連，構(gòu)成垃圾短信攔截系統(tǒng)。對(duì)某區(qū)域A口短信內(nèi)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(chǔ)、關(guān)聯(lián)，進(jìn)而分析網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)性能，如主叫起呼、被叫尋呼、呼叫接通率等，可以發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)隱蔽問(wèn)題，提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。

5結(jié)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(tǒng)的探測(cè)技術(shù)，目前在GSM網(wǎng)中應(yīng)用廣泛。鏡像技術(shù)目前在數(shù)據(jù)網(wǎng)應(yīng)用較多，但在GSM網(wǎng)中的應(yīng)用還剛起步。隨著通信網(wǎng)向3G的演進(jìn)，全I(xiàn)P化成為一種趨勢(shì)，同時(shí)也加大了GSM網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、傳輸網(wǎng)等相互的融合。此時(shí)以鏡像技術(shù)為基礎(chǔ)的A口（或3G中的Iu-CS口）探測(cè)成為增值業(yè)務(wù)的關(guān)鍵，規(guī)?；瘜?duì)A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(duì)性的增值服務(wù)，成為新的運(yùn)營(yíng)增長(zhǎng)點(diǎn)。