移動通信信令協議及信令采集系統培訓

WAuCGGSNInternetPSTNOtherPLMNSGSNGGSNNodeBNodeBIu-CSRNCIu-PSGbAGsGrGnGcCDGpIubBTSBTSBSCAbisUmUuRNCIurCS域PS域NodeBIubNbNcMGWGMSCServerMcMSCServer/VLRMcHHLRMGWGiWCDMA與2G融合網絡結構UTRAN2G軟交換協議H.248協議1SIGTRAN協議棧2BICC協議34AAL2協議MEGACO/H.248體系結構SignallingbasicsintheLayeredArchitectureCNCallControl=BICCSignallingTransport=MTP,MTP3borM3UA/SCTPMGWMGWMSCServerMSCServerTDM,ATMorIPGCP(H.248)Signallingtransport=MTP3borM3UA/SCTPBearerControl=ISUP,Q.AAL2,QorIPBCPSignallingTransport=MTP,MTP3borM3UA/SCTPGCP(H.248)Signallingtransport=MTP3borM3UA/SCTPH.248協議MSCServer（或GMSCServer），是核心網控制面設備，處于分離網關體系的控制地位（即作MGC）。H.248協議應用于MSCServer與媒體網關（MGW）之間的接口上。NcMSCServerMcMcH.248H.248GMSCServerNcMSCServerMcMcMGWMGWH.248H.248GMSCServerH.248協議棧結構H.248協議應用于Mc接口，該協議傳輸可以基于IP（圖中a），也可基于ATM（圖中b）。目前武漢聯通愛立信軟交換采用基于IP的傳輸方式。

H.248SCTPIPMACL1(G)MSCServerMcMGW(a)基于IPMc(b)基于ATMH.248SCTPIPMACL1H.248SCTPIPMACL1(G)MSCServerMcMGW(a)基于IPMc(b)基于ATMH.248SCTPIPMACL1(G)MSCServerH.248SSCFAAL5MTP-3bATMPLSTCATMSSCOP(G)MSCServerH.248SSCFAAL5MTP-3bATMPLSTCATMSSCOPH.248消息結構H.248協議的消息機制Message消息TransactionI事務TransactionIDnContextID1關聯ContextIDnCMD1命令CMDnDes-nDes-1描述符......事務（Transaction）事務包括請求和響應兩種類型，而響應也有兩種：TransactionReply和TransactionPending。TransactionRequest每個TransactionRequest請求激發(fā)一個事務。一個事務包含一個到多個動作，每個動作包含與同一個關聯（Context）相關的一個到多個命令。TransactionRequest結構如下：TransactionReply是事務接收者對TransactionRequest的一種響應，表明接收者完成該TransactionRequest命令執(zhí)行，對每個事務都應有一個Reply響應。TransactionPending由接收者發(fā)送，指示事務正在處理，但仍然沒有完成。當命令處理時間較長時，可以防止發(fā)送者重發(fā)事務請求。關聯及終端協議的連接模型主要描述媒體網關中的邏輯實體，這些邏輯實體由媒體網關控制器控制。這個連接模型中的主要的抽象概念是終端（Termination）和關聯（Context）關聯描述一個終端集之間的關聯關系，當一個關聯涉及多個終端時，關聯將描述這些終端所組成的拓撲結構以及媒體混合交換的參數。它可以通過Add命令進行創(chuàng)建，通過Subtract進行刪除。一個關聯中必須包含終端。終端是位于媒體網關中的一個邏輯實體，可以發(fā)送/接收媒體和（或）控制流。例如表示一個時隙、一個IP端口(IP地址+端口號)、或一個ATM端口(VPI/VCI)。命令H.248協議定義了八個命令，其中“Notify”是由MG發(fā)給MGC，“ServiceChange”可由MG或MGC發(fā)送，其它命令都是由MGC發(fā)給MG。ADD:增加一個Termination到一個Context中，當不指定ContextID時(或第一次增加一個Termination)，將生成一個Context，然后加入Termination。MODIFY:修改一個Termination的屬性、事件和信號參數。如：修改終端的編碼類型、通知終端檢測摘機/掛機事件、修改終端的拓撲結構(雙向/單向/隔離等)。SUBSTRACT:從一個Context中刪除一個Termination，同時返回Termination的統計狀態(tài)。如果Context中再沒有其它的Termination，將刪除此Context。MOVE:將一個Termination從一個Context轉移到另一個Context中。AUDITVALUE:返回Termination的當前的Properties、Events、Signals、Statistics。AUDITCAPABILITIES:

返回MG中Termination特性的能力集。NOTIFY:允許MG將檢測到的事件通知給MGC。例如：MGW將檢測到的摘機事件上報給MGC。SERVICECHANGE:允許MG向MGC通知一個或者多個終端將要脫離或者加入業(yè)務。用來MG向MGC進行注冊、重啟通知。MGC可以使用ServieceChange對MG進行重啟。MGC可以使用ServiceChange通知MG注銷一個或一部分的Termination。八個命令MGMGCAddMGC→MG，把一個終端加入到一個關聯域中,如果contextID沒有指定就新建一個關聯域八個命令MGCAddModifyMGC→MG，修改終端屬性，事件或者信號屬性MG八個命令MGCAddModifysubtractMGC→MG，從一個關聯域中移出一個終端。如果關聯域中沒有任何終端則刪除關聯域MG八個命令MGCAddModifysubtractMoveMGC→MG，將一個終端從一個關聯域中移到另一個關聯域中MG八個命令MGCAddModifysubtractMoveAuditValueMGC→MG，獲得終端的當前信息，事件，信號信息以及統計信息MG八個命令MGCAddModifysubtractMoveAuditValueAuditCapabilityMGC→MG，獲取一個媒體網關的容量性能指標MG八個命令MGCAddModifysubtractMoveAuditValueAuditCapabilityNotifyMG→MGC，媒體網關通過此命令通知媒體網關控制器在其內部發(fā)生的事件（比如用戶提機）。,MG八個命令MGCAddModifysubtractMoveAuditValueAuditCapabilityNotifyServiceChangeMGC?MGMGC→MG啟動服務退出服務MG→MGC啟動服務退出服務注冊MG描述符描述符Descriptors一個命令的參數被定義為描述符。Descriptor是由Name和item組成(item可以攜帶Value)。一些命令可以共享一個或幾個描述符。Descriptor可以作為一個Command的輸出返回值。在大多數情況下Descriptor作為返回值，只有Name沒有其它item。通常，描述符的形式如下：

DescriptorName=<someID>{parm=value,parm=value......}MSCServer向MGW呼叫發(fā)起

MEGACO/1[]:2944

Transaction=10006{

Context=${

Add=A16,

Add=${

Events=2223{nt/netfail,nt/qualert},

Media{

Stream=1{

LocalControl{

Mode=ReceiveOnly

},

Local{

v=0

c=INIP4$

m=audio$

RTP/AVP8

}}}}}

}AddAdd_ReplyMSCServerMGWMSCServer通過Add命令向MGW發(fā)起呼叫，其中包含的參數有：相應終端應該監(jiān)聽的事件、請求RTP終端IP地址端口、傳輸模式MSCServer向MGW呼叫發(fā)起對應ADD命令中包含的部分描述苻的解釋：事件描述苻：請求事件ID（RequestIdentifier）媒體流ID（缺省值為0）MG中某個終端需要監(jiān)聽和上報給MGC的事件(通過包來描述)流描述苻本端控制描述苻傳輸模式（Mode）（資源）組預留（ReserveGroup）（資源）值預留（ReserveValue）本端媒體描述苻(使用SDP協議，RFC2327)v=0c=INIP4$m=audio$RTP/AVP8......對端媒體描述苻(使用SDP協議，RFC2327)MSCServer向MGW呼叫發(fā)起MEGACO/1[]:2945Reply=10006{

Context=2000{

Add=A16,

Add=A32{

Media{

Stream=1{

Local{

v=0

c=INIP46

m=audio2222

RTP/AVP8}}}}}

}AddAdd_ReplyMSCServerMGW通過AddReply把選擇的上下文和本端RTP終端ID及其IP地址、端口號告訴給MSCServerMSCServer向MGW呼叫發(fā)起ModifyModify_ReplyMSCServerMGWMSCServer通過Modify命令向MGW來修改終端的屬性（放回鈴音），并且把對端MGW的RTP終端IP地址及端口號告訴給主叫MGW。MEGACO/1[]:2944

Transaction=10007{

Context=2000{

Modify=A16{

Signals

{

cg/rt

}},

Modify=A32{

Media{

Stream=1{

Remote

{

v=0

c=INIP42

m=audio1111RTP/AVP8

}}}}}

}MSCServer向MGW呼叫發(fā)起

信號描述苻對應Modify命令中包含的部分描述苻的解釋：信號描述苻：媒體流ID（缺省值為0）MGW中某個終端需要播放的某個信號(信號都定義在包中)播放時間（duration：hundredthsofasecond）信號參數（在包中有定義）信號類型on/off(一直播放直到被關掉,duration忽略)timeout（duration超時）brief(短暫的信號)MSCServer向MGW呼叫發(fā)起MEGACO/1[]:2944

Transaction=10008{

Context=2000{

Modify=A16{

Signals

{},

Modify=A32{

Media{

Stream=1{

LocalControl{

Mode=SendReceive

}

}}}}

}ModifyModify_ReplyMSCServerMGWMSCServer通過Modify命令向MGW來修改終端的屬性（停回鈴音），并且把終端傳輸模式改為收發(fā)MSCServer向MGW呼叫發(fā)起

MEGACO/1[]:2945

Reply=10008{

Context=2000{

Modify=A16,

Modify=A32}

}ModifyModify_ReplyMSCServerMGWMGW通過ModifyReply來響應MSCServer的請求，不帶錯誤碼表示該命令執(zhí)行成功。MSCServer向MGW呼叫釋放MEGACO/1[]:2944

Transaction=10009{

Context=2000{

Subtract=A16

Subtract=A32

}

}SubtractSubtract_ReplyMSCServerMGWMSCServer通過Subtract命令向MGW發(fā)起拆除呼叫請求，一般會要求MGW釋放呼叫資源的同時上報一些統計信息。MSCServer向MGW呼叫釋放MEGACO/1[]:2945

Reply=10009{

Context=2000{

Subtract=A16

Subtract=A32

}

}SubtractSubtract_ReplyMSCServerMGWMGW釋放呼叫資源,在響應MSCServer的同時上報一些統計信息。SS7-H.248–SS7信令過程SoftswitchTGTGSGSGDatabaseApplicationServerZTELS1ZTELS23.Analysis&Routing1.IAM2.IAM4.Add5.ReplyofAdd6.Add7.ReplyofAdd8.IAM11.ACM9.IAM10.ACM14.ACM13.ACM12.Modify(Notify)17.Modify16.ANM19.ANM18.ANM15.ANMSIGTRAN協議棧

SIGTRAN協議是IETF的信令傳送工作組SIGTRAN所建立的一套在IP網絡上傳送PSTN信令的傳輸控制協議。SIGTRAN定義了一個比較完善的SIGTRAN協議堆棧，分為IP協議、信令傳輸、信令傳輸適配和信令應用等四層。每層所含內容如下：IP協議層：IP信令傳輸層：SCTP信令傳輸適配層：SUA；M3UA；M2UA/M2PA；IUA信令應用層：TCAP；TUP；ISUP；SCCP；MTP3；Q931/QSIG

不同的信令應用層需要不同的信令傳輸適配層，但IP協議層和信令傳輸層是共享的和相同的。信令傳輸適配層與信令應用層的對應關系如下：SUA對應TCAPM3UA對應TUP；ISUP；SCCP、TCAPM2UA/M2PA對應MTP3、ISUPIUA對應Q931/QSIG、ISUP

（1）SCTP協議

SCTP由IETF提出，是一個面向連接的傳輸層協議，采用了類似TCP的流量控制和擁塞控制算法，通過自身的證實與重發(fā)機制來保證用戶數據在兩個SCTP端點間可靠傳送。相對于TCP等其他傳輸協議，SCTP傳輸時延小，可避免某些大數據對其他數據的阻塞，具有更高的可靠性和安全性。

（2）M3UA協議

M3UA是MTP第三級用戶適配層協議，提供信令點編碼和IP地址的轉換。用于在軟交換與信令網關之間實現七號信令協議的傳送，支持在IP網上傳送MTP第三級的用戶消息，包括ISUP、TUP和SCCP消息，TCAP消息作為SCCP的凈荷可由M3UA透明傳送。

（3）M2UA/M2PA協議

M2UA/M2PA是MTP第二級用戶對等層間的適配層協議。

（4）IUA協議

IUA是ISDNQ.931用戶適配層協議。

（5）SUA協議

SUA是SCCP用戶適配層協議。SUA與M3UA不同，它直接實現了TCAPoverIP功能。

SIGTRAN支持PSTN信令應用的標準原語接口，利用標準的IP傳送協議作為低層傳送信令，是NGN中重要的傳輸控制協議之一。

SIGTRAN協議棧結構通用的信令傳送協議IPSCTPIUAM2UA/M2PAM3UASUAQ931/QSIGMTP3TUPISUP信令適配子層標準的IP傳送層SCCPTCAPTCAP信令應用層以M2UA為例什么是SCTP流控制傳輸協議（StreamControlTransmissionProtocol），是為在IP網上傳輸PSTN信令消息而設計的一種面向連接的可靠傳輸協議，SCTP對TCP的缺陷進行了一些完善，SCTP的設計包括適當的擁塞控制、防止泛濫和偽裝攻擊、更優(yōu)的實時性能和多歸屬性支持。處于傳輸層，在網絡模型中與TCP,UDP處于同層位置與TCP相比，SCTP的優(yōu)點SCTP的連接可以是多地址連接，而TCP則一般是單地址連接的。TCP是基于比特流，SCTP則是基于用戶消息流。一個TCP則只能支持一個流，一個SCTP連接同時可以支持多個流(stream)。SCTP增加了防止攻擊的措施(Tag,Cookie,MAC…)。SCTP相關術語解釋SCTP端點（EndPoint）：每個端點由IP地址和端口號唯一標識，與TCP傳輸地址類似。偶聯（Association）：在一對SCTP端點間通過四次握手建立的邏輯聯系或通道。偶聯的建立是采用C/S模式。流（Stream）：一個偶聯包含多個流，“流”就是一條SCTP偶聯中，從一個端點到另一個端點的單向邏輯通道。SCTP術語SCTP數據傳遞流程EndpointAEndpointB123123123DATA123456789SACKTSNACK=6,GAPBLOCK=1START=2END=3SCTP數據傳遞流程EndpointAEndpointBSACKTSNACK=13,GAPBLOCK=0DATA4357

10111213

44SCTP數據交換方式的好處在兩個SCTP主機間的正常數據交換。SCTP主機發(fā)送SACK塊，用來確認每一個收到的SCTP包。因為SACK能完整地描述接收端的狀態(tài)，因此,依據SACK,發(fā)送端能做出重傳判決。SCTP支持類似于TCP中的快速重傳和time-out重傳算法。

對于數據包丟失發(fā)現，SCTP和TCP采用截然不同的機制：當TCP發(fā)現接收序號有缺口時，會等到該缺口被填上后，才發(fā)送序列號高于丟失數據包的數據。然而，SCTP即使發(fā)現接收序號有缺口或順序錯亂，仍會發(fā)送后面的數據。SCTP啟動流程EndpointA(Client)EndpointB(server)INITINITACKCOOKIEECHOCOOKIEACK一次SCTP四路握手中，INIT消息的接收端不必保存任何狀態(tài)信息或者分配任何資源，這樣就可防范SYNFlooding等DoS攻擊。它在發(fā)送INIT-ACK消息時，采用了一種機制——“狀態(tài)Cookie”，該Cookie具有發(fā)送端要建立自己狀態(tài)所需的全部信息。M2UA華為設備采用使用M2UA的信令網關不具備MTP-3功能的信令網關，不屬于七號信令網結點，只完成窄帶七號信令鏈路與IP七號信令鏈路的轉換。（相當于一個交叉連接設備）上圖是使用M2UA(MTP2-TUserAdaptatationlayer,MTP2用戶適配層協議)信令網關傳送信令消息到MGCP/IPSCP的示意圖，其中傳送的消息包括與電路相關的呼叫連接控制的信令消息和與電路無關的信令消息M3UA中興、愛立信設備采用使用M3UA的信令網關信令網關從窄帶信令網或IP網接收到信令消息后，傳遞到MTP-3或M3UA（MTP3UserAdaptationlayer，MTP3用戶適配層協議），然后，信令網關根據DPC或IP地址等，由節(jié)點互通功能（NIF）完成信令消息的傳遞。SUA使用SUA的信令網關信令網關從窄帶七號信令網接收到信令消息后，傳遞到(SCCP)，SCCP分析地址后，通過NIF把消息傳遞到SUA(SCCPUserAdaptaion,SCCP用戶適配協議)，然后信令網關中的SUA根據GT翻譯或地址解析表解析出目的地的IP地址，并把相應的信息封裝在SCTP幀中發(fā)送到SCTP偶聯上。當信令網關收到IP網絡側發(fā)來的消息后，SUA把用戶數據從SCTP中提取出來，并通過NIF把數據傳遞到信令網關的SCCP再由信令網關的SCTP進行對應的GT翻譯和DPC映射。七號信令網與IP網在應用層的互通(信令網關使用SUA)。BICC協議BICC（BearerIndependentCallControl）協議與承載無關的呼叫控制協議是基于ISUP的信令協議，在不影響現有網絡的接口和端到端業(yè)務的情況下，在寬帶網絡上支持窄帶ISDN的全套業(yè)務。BICC協議解決呼叫控制和承載控制分離的問題，使呼叫控制信令可以在各種網絡上承載MSCSGMSCSMGWMGWNcBICC協議概述

BICC在網絡中的應用概述STConMTP協議棧STConSCTP協議棧IPSSCOPMSEMTP3MTP2BICCSTConMTP3andMTP3bAAL5MTP3bSSCF-NNISSCOPIPv4BICCSTConSCTPIPv6SCTPM3UA概述

BICC協議棧概述BICC協議模型BICC協議中的基本概念

CSF&BCFCSF：呼叫業(yè)務功能BCF：承載控制功能

BICC節(jié)點模型BICC協議介紹BICC消息流程介紹BICC協議流程的幾個重要概念承載建立方向承載建立的隧道方式Codec協商BICC消息流程介紹CSFCSFBCFBCFIAM準備承載APM（承載信息）建立承載承載建立承載建立指示BICC消息流程介紹前向承載建立:承載建立方向與呼叫方向一致BICC消息流程介紹CSFCSFBCFBCFIAM（承載信息）準備承載建立承載承載建立承載建立指示BICC消息流程介紹后向承載建立:承載建立方向與呼叫方向相反BICC消息流程介紹BICC消息流程介紹BICC協議流程的幾個重要概念（二）

－－承載建立的隧道方式BICC消息流程介紹BICC消息流程介紹BICC協議流程的幾個重要概念（三）

－－Codec協商——在IAM消息中攜帶出局測所支持的Codec能力集合，在入局測將這個集合與本端的Codec能力取交集，并選定一Codec，通過APM返回?！ㄟ^Codec協商，使得在主被叫Codec能力集合有交集時，各中間Nb端點得的Codec選取與主被叫一致，從而免去插入帶內編碼器TC，這就是TrFo功能。BICC消息流程介紹BICC消息流程介紹TFO/TrFO技術TFO與TrFO的區(qū)別TFO通過帶內信令協商速率，仍需要編解碼器單元繼續(xù)工作。TrFO通過帶外信令，建立免編解碼器的連接，建立后完全不需要編解碼器。提供TFO和TrFO的優(yōu)勢改善語音質量節(jié)省網絡設備功率BICC消息流程介紹

TrFo的過程A終端支持AMR集：12.2K/7.9K

MSCServer-O

MSCServer-T

AMR

AMR

AMROverIP

MGW-O

MGW-TB終端支持AMR集：12.2K/7.9K/4.75K

A

B

1

IuRTPIPL2/L1AAL2ATMIuUPNbUPAMR編解碼RTPIPL2/L1AAL2ATMNbUPAMR編解碼IuUP

Nb

Iu

2

RNC-O

RNC-T

TrFo的過程BICC消息流程介紹BICC與ISUP的聯系與區(qū)別－－消息和參數的變化BICC和ISUP的對比

信令監(jiān)測系統開發(fā)背景

網絡優(yōu)化可以提高運營商的設備利用率和優(yōu)化網絡運行質量。通過優(yōu)化改善接通率、掉話率等直接影響用戶主觀感受的關鍵指標，為用戶提供更加可靠、穩(wěn)定和優(yōu)質的網絡服務。其中運維優(yōu)化主要是為了提高網絡質量以及有效利用網絡資源而開展的日常優(yōu)化工作，其工作重點是改善客戶的感知度。通過網絡性能、網絡故障、用戶投訴等信息的統計，進行問題分析、定位和處理。隨著網絡的不斷發(fā)展和用戶對使用質量要求的不斷提高，用戶不再僅只在意業(yè)務接入的快捷，同時還更多的關注整個業(yè)務的使用質量。同時隨著網絡智能化、IP化工作及3G網絡建設、2G3G網絡互通工作的深化，網絡優(yōu)化工作也已經不僅需要通過無線網絡部分的分析而且還需要同時進行核心網部分的分析，即全程全網的分析才能夠更好的達到優(yōu)化網絡及業(yè)務的目標。通過信令監(jiān)測系統可以做到采集監(jiān)測移動網主要接口的信令，包括MAP、CAP、BSSAP、TUP、ISUP等信令消息，同時對于各類協議IP化后基于IP封裝的協議消息也可以采集分析。這些和移動網運行相關的消息中包含著大量的信息，從中能獲取大量的網絡信息、呼叫信息及用戶信息。對于移動網絡的各類協議信息，在采集處理完成后，通過對其的統計分析，可以滿足網絡維護的需要。同時通過更細粒度的深入分析，和對呼叫全程的各段協議的流程關聯，完成端到端的呼叫分析，更是網絡優(yōu)化的重要工具。通過對呼叫全程全網的分析能夠使網絡優(yōu)化工作不僅停留在無線網絡部分和問題表相上，更能夠深挖到全網各個環(huán)節(jié)，對問題的徹底解決起到更直接的支持保障作用。

功能結構圖

系統結構武漢業(yè)務區(qū)話務網組織結構圖武漢業(yè)務區(qū)信令網組織結構圖CS域的采集接口分析：A接口：由于試點采用軟交換，所以采集Mc接口就能夠實現A接口信令的分析Abis接口：采用主設備MR上報的方式，本期不用采集Mc/Nc接口：Mc接口需要采集，由于是FE接口，現網流量很小