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软交换端局A口信令提取方案及应用研究

作者:时间:2017-06-12来源:网络收藏
本文首先介绍了目前常用的提取技术,分析了跨接和串接技术的特点,重点提出了以为基础的信令检测方案,并对其在端局中的应用进行分析,最后介绍了提取的业务案例。

GSM网A接口是指BSC(基站控制器)和MSC(移动业务交换中心)之间的接口,由于其是无线、核心网的交界,因而非常重要。目前对GSM网端局的分析越来越普遍,很多业务系统、网络质量分析系统正是基于此展开,如目前普遍开展的小区短信业务。本文分析了传统的A口信令提取技术,跨接和串接,重点提出了镜像的信令检测技术,并且针对局,分析其原理及实现方案。

1A口信令提取现状

A接口信令检测的目的是获得用户的位置信息、业务类型信息等,进而提供增值业务服务。

1.1A口信令协议结构

根据3GPP48.008规范,A口的协议结构如下图:

本文引用地址:http://www.amcfsurvey.com/article/201706/353628.htm
图一、GSM网A口信令模型

A口协议结构为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透传DTAP消息;BSSMAP是BSS和MSC之间交换的信令消息。一般情况下,用户信息在DTAP中,小区信息在BSSMAP中。对A口信令检测主要是检测这两类消息,其信令过程主要有:开机过程(locationUpdating)、周期性位置更新过程(PeriodicLU)、主被叫(MO/MTCALL)、短信收发(MO/MTSMS)、切换(HandOver)等。

1.2传统A口信令提取技术

目前在GSM网信令检测领域,主要应用的措施有跨接技术、串接技术两种。其图示如下:


图二、传统A口信令提取技术

跨接技术是将信令检测探头,以高阻叠加(并联)的方式,跨接在BSC和MSC之间的电口DDF架上,进而探测出A口信令。跨接技术是目前最常用、也是目前我省小区短信业务采用的方案。这种方案要求BSC到MSC之间必须为电口。

串接技术是将信令检测探头,以信号打散(串联)的方式,串接在BSC和MSC之间的DDF/ODF架上。这种方式下,BSC到MSC之间接口类型为电口、光口均可,一般为光口。其信号强度采用一定的比例(如90%:10%)进行打散。这种方式因为在A口串接设备,增加故障点,因此应用不很广泛。

1.3传统信令探测技术存在的问题

随着GSM扩容规模的加大,各地市端局数量越来越多,A口和A口信令链也成倍增加,使得A口信令检测系统投资增大。因此传统A口探测技术难以大面积铺开,进而影响到各类增值业务的开展。

2基于局A口信令检测方

目前软交换设备成为GSM建设的主流,软交换设备除了支持传统的探测技术外,也支持新型的镜像探测技术。

2.1软交换端局的A口信令路由分析

目前软交换MSC和MGW分离组网的模式下,A口信令分成两段,如下图:


图三:软交换端局的A口信令网逻辑图

A口信令的第一段为MGW到BSC之间,是传统的TDM方式,可以为高速链或低速链,物理承载类型为电口、光口均可,此时可以采用传统的信令检测方式。第二段为MSC到MGW之间的IP接口(sigtran接口),采用FE的底层传输方式,其信令带宽一般为100M,此时必须采用IP接口的采集方式(即)。从以上看出,由于目前的软交换分离架构,镜像采集点有两个,可以是MGW侧,也可以是MSC侧。

2.2镜像技术

镜像技术是针对数通设备,尤其是二层交换机而言,其原理是将特定业务端口、或特定VLAN的流量进行复制,然后送到检测端口。目前移动业务软交换端局,都采用CE设备(CustomerEdge)接入IP承载网,其中CE设备为二层、或三层数据通信设备,如对于目前广东业务,主要有爱立信(Alpine3804、M10i)、华为(NE40e)。不管是何种设备,对镜像的配置顺序基本一致,为先配置检测端口,然后配置流量业务端口。如以爱立信CE为例(检测点为二层交换机Alpine3804上),配置如下:

SZ-SEC4-LS1:1#enablemirroring to port 3:16 untaggged //配置3:16为检测端口

SZ-SEC4-LS1:1#configureaddvlan SS7_VOIP_1 //配置SS7_VOIP_1为业务VLAN。

以上指令的含义是将SS7_VOIP_1(包括A口信令、SIGTRAN信令、MC口信令)的VLAN流量,都镜像到3:16端口。

当配置完成后,将检测探头接入到检测端口即可。因为镜像技术是一种IP化的开放技术,因此检测探头为通用的RJ45接头及普通的以太网卡;检测软件也为通用软件,如UNIX/LINUX平台下的tcpdump,WINDOWS下的winpcap等,都很容易提取镜像接口信令。



2.3关键信令提取案例

在深圳某新建局上进行测试,对CE设备将SS7_VOIP_1进行镜像到3:16端口,用普通个人电脑(装Wireshark软件,Ethernel和sniffer软件也可以)探测3:16端口,然后进行解析。针对小区短信的关键信令进行检测,如下:


图四:镜像方式获取的A口信令(LU过程)

以上是一个用户开机的信令过程,在BSSMAP消息层中,可以获取CGI=0X0457-2222;在DTAP消息层中,可以获得获得本次消息类型为LocationUpdatingREQ,同时用户标识为TMSI=0X8c000093,通过对对之前或之后(签权、IDREQ/RSP)等信令的关联,可以获得用户IMSI、MSISDN和CGI的对应关系。其它信令过程,如周期性位置更新、短信收发、主被叫等,和以上分析过程类似。

2.4镜像技术对网络的影响

因为镜像技术是将二层数据流的简单复制、转发,无须到三层进行IP数据报文分析和路由表查询,因此对交换机本身的负荷影响不大。目前这种技术,在数据网,如数据网中应用比较广泛,在GSM中应用很少。

3软交换网中的应用对比

3.1应用分析

以深圳目前网络规模为例,软交换MSC有14个,分布在4个核心机房,每个机房配置2个CE设备;软交换局的BSC有56个,分布在5个核心机房,每个BSC均开高速信令链2条。

如果采用传统(跨接或串接),探测点在BSC侧,共需要112个SS7检测探头。

如果采用镜像探测技术,探测点选择在MSC侧的CE设备,则只需要8个IP检测探头。

通过以上应用分析,可以看出镜像探测技术优势比较明显,而且集中化程度越高,这种优势越明显。此外因为IP检测探头一般为开放技术,用工控机或小型机即可,单探头费用比SS7专用探头便宜。

3.2三种方案对比

信令检测的方案主有三种:跨接技术、串接技术、镜像技术,这三种方案各有特点,从组网、接口、对现网影响等方面进行对比如下:


表一:A口信令提取技术方案对比

从以上对比可以看出,镜像技术因其成本低、收敛性好,适合规模推广和全网覆盖,尤其适合目前大规模进行的软交换建设和改造。

4A口信令监测技术的应用

A口信令检测的应用非常广泛,如网络质量分析系统、小区短信、小区彩信、垃圾短信拦截等。这些正成为通信运营商的业务增长点。其业务应用组网图如下:


图五、A口信令检测应用原理


通过和短信中心相连,构成小区短信系统。小区短信是近年来非常流行的增值业务系统。此应用原理是通过A口信令检测,实时获得用户的位置信息,及时向进入热点区域或目标小区的用户发送短信等,小区短信的应用可以是面向大众客户,如向某危险区域的游客实时发送天气、交通等信息;或面向集团客户,发送商业信息等。

通过和彩信中心相连,构成小区彩信系统。对特定用户发送彩信信息。

通过和BOSS系统或直接联移动MSC控制中心相连,构成垃圾短信拦截系统。对某区域A口短信内容提取分析(短信的发送走信令承载),分析出垃圾短信用户,通过这些接口,进而拦截垃圾短信。

此外,除了提供丰富多彩增值业务外,还可将A口信令进行存储、关联,进而分析网络运营性能,如主叫起呼、被叫寻呼、呼叫接通率等,可以发现网络隐蔽问题,提高网络质量。

5结论

A口信令提取技术主要有三种:跨接、串接、镜像,前两种是比较传统的探测技术,目前在GSM网中应用广泛。镜像技术目前在数据网应用较多,但在GSM网中的应用还刚起步。随着通信网向3G的演进,全IP化成为一种趋势,同时也加大了GSM网、数据网、传输网等相互的融合。此时以镜像技术为基础的A口(或3G中的Iu-CS口)探测成为增值业务的关键,规模化对A口进行信令采集,获取用户实时的位置、业务信息,进而提供有针对性的增值服务,成为新的运营增长点。



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