摘   要： 分析了虛擬移動運營商國際漫游業(yè)務(wù)的實現(xiàn)原理，給出了通過漫游中繼系統(tǒng)實現(xiàn)國際漫游業(yè)務(wù)的解決方案，并討論如何實現(xiàn)信令消息的截獲和轉(zhuǎn)換等功能。
關(guān)鍵詞： 七號信令  MAP  MTP  SCCP

　　隨著電信市場的發(fā)展，一種新的無線通信運營商模式在國外已經(jīng)出現(xiàn)，被稱之為虛擬移動運營商。虛擬移動運營商擁有自己的交換機、移動網(wǎng)絡(luò)號和手機號段，可以向社會開展無線業(yè)務(wù)。但與傳統(tǒng)運營商不同的是，虛擬運營商是通過租用網(wǎng)絡(luò)運營商的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)來開展業(yè)務(wù)，沒有自己的頻譜、接入網(wǎng)以及全國范圍的通信鏈路。這種由網(wǎng)絡(luò)運營商提供網(wǎng)絡(luò)通信功能，而由虛擬運營商來開展具體業(yè)務(wù)的運營模式，被稱為“網(wǎng)業(yè)分離”。這種模式使市場分工更為明確，在國外已經(jīng)被證明是提高無線通信市場競爭水平的有效形式。
　　隨著電信業(yè)務(wù)的國際化，所有運營商都將開展國際漫游業(yè)務(wù)。由于虛擬運營商的設(shè)備水平所限，不能直接與國外運營商直接建立漫游通信鏈路，必須借助于網(wǎng)絡(luò)運營商建立漫游鏈路，因此在實現(xiàn)國際漫游業(yè)務(wù)時，需要在2個運營商之間進行通信信令的轉(zhuǎn)換，漫游中繼系統(tǒng)就是為完成這些工作而提出的。
1  國際漫游業(yè)務(wù)實現(xiàn)的基本原理
　　若某虛擬移動運營商開展國際漫游業(yè)務(wù)，假設(shè)該運營商的移動網(wǎng)號為22，某個用戶的號碼為13211101234，該用戶的國際移動用戶識別碼(IMSI)為460-22-111-6655444（假設(shè)用戶號為6655444）。當該用戶到了國外，由于國外運營商并未與該虛擬運營商簽定漫游協(xié)議，所以該用戶的手機在開機時使用它的IMSI注冊當?shù)鼐W(wǎng)絡(luò)時，當?shù)亟粨Q機不能識別該IMSI，注冊將失敗。
　　解決這個問題的一種方案是對用戶識別(SIM)卡進行一點改進。改進后的SIM卡將存儲2個IMSI，一個是虛擬運營商的IMSI，假設(shè)為460-22-111-6655444，另一個是國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)運營商為其分配的可以被國外運營商識別的IMSI，假設(shè)為460-20-111-9988777。裝有這種SIM卡的手機開機后，將使用2個IMSI輪流進行注冊。同時在其歸屬位置寄存器（Host Location Register，HLR）和其所依附的網(wǎng)絡(luò)運營商的國際漫游入口交換機（GMSC）之間增加一個移動通信應(yīng)用部分消息轉(zhuǎn)換節(jié)點，即漫游中繼系統(tǒng)。由漫游中繼系統(tǒng)截獲與國際漫游相關(guān)的移動通信應(yīng)用部分（Mobile Application Part，MAP）消息并對一些內(nèi)容進行轉(zhuǎn)換。這樣虛擬運營商的用戶在國外開機時，用460-20-111-9988777注冊網(wǎng)絡(luò)，能夠被當?shù)鼐W(wǎng)絡(luò)識別為國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)運營商的用戶，從而將包含國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)運營商IMSI的“更新位置”消息發(fā)送到國際漫游接口交換機。國際漫游接口交換機對該IMSI進行分析，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)分配給了虛擬運營商，于是該消息就被轉(zhuǎn)發(fā)給位于虛擬運營商的漫游中繼系統(tǒng)。該系統(tǒng)將根據(jù)460-20-111-9988777這個IMSI查詢數(shù)據(jù)庫，找到與之匹配的虛擬運營商的IMSI(這里應(yīng)該是460-22-111-6655444)，然后替換消息中原來的IMSI，將轉(zhuǎn)換后的消息發(fā)送到虛擬運營商的交換機，這時該消息就可以像用戶在國內(nèi)時那樣進行處理了。通過該系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換作用，在國外的運營商與國內(nèi)的虛擬運營商之間建立了信令交互的鏈路，虛擬運營商就能夠據(jù)此實現(xiàn)國際漫游業(yè)務(wù)。
　　在此方案中漫游中繼系統(tǒng)采用的環(huán)境是：PC服務(wù)器＋Dialogic信令卡＋七號信令協(xié)議棧。七號信令協(xié)議棧附帶在Dialogic信令卡中，其中MAP協(xié)議模塊實現(xiàn)得很不完全，許多關(guān)鍵性的MAP業(yè)務(wù)(如前面曾經(jīng)討論過的位置更新業(yè)務(wù))在這個MAP協(xié)議模塊中根本沒有實現(xiàn)。因此需要設(shè)立MAP消息處理模塊取代MAP協(xié)議模塊來接收上傳的消息。那些原來由MAP協(xié)議模塊完成的解析MAP業(yè)務(wù)消息的工作，將由現(xiàn)在的MAP消息處理模塊來完成。
　　在協(xié)議棧中應(yīng)包含消息傳遞部分(Massage Transfer Part，MTP)、信令連接控制部分(Signaling Connection Control Part，SCCP)和事物處理能力部分（Transaction Capabilities Application Part，TCAP）協(xié)議。MAP消息處理模塊作為TCAP的一個用戶模塊代替MAP協(xié)議來處理MAP消息。
國際漫游業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。實現(xiàn)漫游中繼系統(tǒng)主要解決2個問題。

　　(1)實現(xiàn)虛擬移動運營商用戶的國際漫游，需要將虛擬移動運營商HLR 或網(wǎng)絡(luò)運營商漫游GMSC發(fā)過來的信令消息由漫游中繼系統(tǒng)從信令鏈路上截獲，經(jīng)過MTP、SCCP和TCAP三層協(xié)議解包之后形成TCAP消息送到MAP消息處理模塊。
　　(2)在漫游中繼系統(tǒng)中需要轉(zhuǎn)換IMSI等MAP消息字段以及屬于SCCP層的主/被叫地址。
2  漫游中繼系統(tǒng)中信令消息的中繼
　　實現(xiàn)漫游中繼系統(tǒng)的關(guān)鍵之一在于對信令消息的截獲、解包以及處理后的繼續(xù)發(fā)送。在圖1所示的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，漫游中繼系統(tǒng)要完成對MAP業(yè)務(wù)消息的截獲和解析，還要將處理過的MAP業(yè)務(wù)消息重新發(fā)送出去。要使虛擬移動運營商的HLR和網(wǎng)絡(luò)運營商漫游GMSC發(fā)出的所有信令消息都能夠到達漫游中繼系統(tǒng)并且能夠上傳到MAP消息處理模塊，要求對MTP協(xié)議和SCCP協(xié)議的路由功能配置進行特殊的處理。
2.1 MTP功能配置
2.1.1 MTP的路由原理
　　七號信令網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)路由功能是由MTP和SCCP二層協(xié)議共同完成的，且這二層具有各自的地址信息，編址和路由的范圍也不相同。MTP層能夠提供MTP消息在同一個信令網(wǎng)內(nèi)信令點之間的網(wǎng)絡(luò)路由功能。MTP層的地址信息是信令點編碼（SPC）。SPC作為地址信息，同時也是MTP層路由的依據(jù)，在MTP消息的頭部，包括了目標信令點編碼(DPC)和起源信令點編碼(OPC)，分別表示MTP消息的終點和起點。
　　七號信令網(wǎng)中擔負路由功能的信令轉(zhuǎn)接點是多條信令鏈路的匯接點，其內(nèi)部的MTP協(xié)議就是根據(jù)DPC在各條鏈路之間轉(zhuǎn)發(fā)MTP消息。正是由于信令轉(zhuǎn)接點的存在，使得同一信令網(wǎng)內(nèi)沒有直達鏈路的信令點之間也可以使用MTP協(xié)議互相通信。
　　MTP協(xié)議是根據(jù)MTP消息中的DPC與當前信令點的編碼是否相同來判斷該消息是否已經(jīng)到達目的地。如果相同，MTP消息中的用戶數(shù)據(jù)將向上一層協(xié)議(這里是SCCP)傳送；否則查詢MTP層的路由表進一步轉(zhuǎn)發(fā)，而不會傳到上層協(xié)議。
2.1.2 MTP信令消息的截獲
　　在圖1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中涉及到的信令點包括HLR、漫游中繼系統(tǒng)和GMSC。GMSC與HLR不能直接通信，它們之間的消息都要經(jīng)過漫游中繼系統(tǒng)處理后轉(zhuǎn)發(fā)。在這個過程中漫游中繼系統(tǒng)所起的作用與信令轉(zhuǎn)接點相似，但是GMSC和HLR卻不能通過在MTP消息中指定DPC為對方的信令點編碼來相互通信。否則，漫游中繼系統(tǒng)中的高層協(xié)議以及MAP消息處理模塊將接收不到任何信息。所以虛擬移動運營商的HLR和網(wǎng)絡(luò)運營商漫游GMSC在互相通信時，都將MTP消息中的DPC指定為漫游中繼系統(tǒng)的信令點編碼。這樣MTP消息到達漫游中繼系統(tǒng)后，由于已經(jīng)是MTP路由的目的地，所以消息中的用戶信息將被上傳到SCCP協(xié)議，而不會直接從另一條鏈路轉(zhuǎn)發(fā)出去。
　　經(jīng)過上面的對MTP協(xié)議的配置，就可以保證MTP消息中的用戶數(shù)據(jù)(即SCCP消息)上傳到漫游中繼系統(tǒng)的SCCP協(xié)議層。
2.2 SCCP功能配置
2.2.1 SCCP的地址結(jié)構(gòu)
　　SCCP協(xié)議在MTP協(xié)議基礎(chǔ)上提供了增強的尋址路由功能。它的尋址路由功能不限制在同一信令網(wǎng)內(nèi)，可以實現(xiàn)跨越國家間的信令網(wǎng)傳送端到端的信令。正是因為有了SCCP協(xié)議的路由功能，才使得能在移動通信網(wǎng)中GMSC、訪問位置寄存器（簡稱VLR）及HLR之間傳送與國際漫游有關(guān)的各種控制信息。
SCCP協(xié)議定義了自己的地址。SCCP消息記錄了表示消息的起止端點的主叫地址和被叫地址。SCCP地址結(jié)構(gòu)如圖2所示。可以看出，與MTP的地址SPC相比較，SCCP的地址更為復(fù)雜，它由信令點編碼(SPC)、子系統(tǒng)號碼(SSN)和全局碼（GT）三部分組成。

　　SCCP地址結(jié)構(gòu)中：①地址表示語用于指示后面的3個字段是否存在。②SPC在主/被叫地址中分別與承載該SCCP消息的MTP消息中的OPC和DPC相同，不過當SCCP消息承載的是MAP消息時，該字段可選。③SSN是SCCP使用的本地尋址信息，用于識別一個節(jié)點內(nèi)的各個SCCP用戶。SCCP已經(jīng)為移動通信網(wǎng)中的實體定義了子系統(tǒng)號，HLR是6，VLR是7，MSC是8。④GT是某種編號計劃的號碼，對于MAP，使用的是電信業(yè)務(wù)的編號計劃。使用這種編號計劃的GT實際上是帶國際長途區(qū)號的電話號碼，可以標識世界上任意一個信令點和子系統(tǒng)，這就使得SCCP協(xié)議可以跨越單個國家或者地區(qū)的信令網(wǎng)，在全球范圍內(nèi)進行尋址。SCCP消息承載MAP消息時，SSN和GT字段都是不可缺少的。
2.2.2 SCCP的路由原理
　　與MTP層不同，SCCP層的地址是不能直接用于路由運算的。為此SCCP協(xié)議中用一個專門的功能模塊對被叫地址進行GT翻譯。翻譯的結(jié)果中包括信令點編碼，通過比較這個信令點編碼是否與本地信令點編碼相同來決定該SCCP消息的下一步去向。具體說，GT翻譯模塊能夠?qū)T翻譯成SPC＋SSN＋新的GT，SCCP將根據(jù)被叫地址的GT翻譯結(jié)果來決定SCCP消息的去向。如果被叫地址的翻譯結(jié)果中的SPC等于本地信令點編碼，則說明SCCP消息已經(jīng)到達目的地且將被上傳到TCAP層；如果翻譯結(jié)果中的SPC不是本地信令點編碼，則將此SCCP消息封裝為MTP消息，封裝時使用翻譯結(jié)果中的DPC填充MTP消息的目標信令點字段，然后將該MTP消息交給MTP協(xié)議進行路由轉(zhuǎn)發(fā)。
2.3 SCCP消息的GT翻譯配置
　　根據(jù)上面的分析，要保證SCCP消息都能夠傳到上層的關(guān)鍵是：當SCCP消息的被叫地址進行GT翻譯時，翻譯結(jié)果中的SPC一定要與漫游中繼系統(tǒng)的信令點編碼相同。由于國際漫游會涉及到位于全世界各地的VLR，因此GT的內(nèi)容將是多種多樣的。如果試圖為被叫地址中每一個可能出現(xiàn)的GT地址都配置一條GT翻譯，顯然是不現(xiàn)實的。
　　Dialogic信令卡為GT翻譯提供了非常靈活的配置方法，用戶可以使用一串叫做GT掩碼的數(shù)字，為長度相同的一組GT配置翻譯。GT的內(nèi)容變化范圍非常大，但是長度變化的范圍卻是有限的。實際的配置是，使用長度為6～15的10個GT掩碼，分別對長度為6～15的GT配置翻譯。每一條的翻譯結(jié)果中都包含了漫游中繼系統(tǒng)的信令點編碼。這樣，僅配置了10條GT翻譯，就可以保證所有SCCP消息的用戶數(shù)據(jù)都能夠被TCAP層接收到。
3  MAP消息處理
　　當消息通過TCAP層解包之后就形成TCAP消息，到達MAP消息處理模塊后，需要對包括屬于SCCP層的主被叫地址以及MAP的IMSI消息字段作相應(yīng)處理。
　　在七號信令的協(xié)議族中，SCCP層的主被叫地址是跨協(xié)議傳送的控制數(shù)據(jù)。它不僅以協(xié)議參數(shù)的形式上傳到了TCAP層，而且TCAP層也原封不動地將這2個參數(shù)上傳到MAP層。MAP消息處理模塊可以接收到這2個SCCP層的協(xié)議控制數(shù)據(jù)進行處理。對于SCCP的主/被叫地址，應(yīng)該根據(jù)規(guī)定替換相應(yīng)字段。
　　由于HLR、VLR和MSC的SSN分別定義為6、7、8，所以對于由VLR發(fā)往HLR的消息，主叫地址中的SSN為7，被叫地址中的SSN為6；反之HLR發(fā)往VLR的消息中，主叫地址中SSN為6，而被叫地址中的SSN則為7。這樣MAP消息處理模塊要確定HLR和VLR之間的消息流向，只要讀取主叫或者被叫地址中的SSN就可以做出判斷。如果是從國外VLR發(fā)來的消息，則應(yīng)該將被叫地址轉(zhuǎn)換為虛擬移動運營商的HLR地址號碼，主叫地址號碼不變；如果消息從虛擬移動運營商HLR發(fā)出，則將主叫地址轉(zhuǎn)換為漫游中繼系統(tǒng)號碼，而被叫地址不變。
　　此外，當MAP消息處理模塊處理過的消息到達SCCP層時，還會產(chǎn)生另一個問題：為了截獲所有上行的消息，SCCP中的GT翻譯模塊被配置的工作模式是：無論被叫地址中的GT是什么，翻譯結(jié)果中都要包含漫游中繼系統(tǒng)的信令點編碼。如果下行的SCCP消息也要經(jīng)過GT翻譯，則這些消息結(jié)果被重新返回到TCAP層。幸好SCCP協(xié)議為下行消息選取路由做了與上行消息不相同的規(guī)定：如果下行消息的被叫地址中包含DPC，而且DPC不是本節(jié)點的信令點編碼，則將消息直接交給MTP進行發(fā)送，而且發(fā)送時MTP消息的DPC字段就是該SCCP消息被叫地址中的DPC；當下行消息的被叫地址中不包含DPC時才進行GT翻譯，并根據(jù)翻譯結(jié)果決定消息的去向。根據(jù)以上的分析，MAP消息處理模塊只要在被叫地址中填入信令點編碼，就可以保證消息在下行時順利避開SCCP的GT翻譯。至于填入什么樣的信令點編碼，則由消息的流向決定。如果消息是從HLR發(fā)出的，此時應(yīng)該填入GMSC信令點編碼；反之則填入HLR的信令點編碼。同時MAP消息處理模塊還要對MAP的IMSI消息字段作相應(yīng)處理。當向位于國外的VLR發(fā)出請求時，應(yīng)將虛擬運營商的IMSI替換為網(wǎng)絡(luò)運營商對應(yīng)的IMSI；反之，則將網(wǎng)絡(luò)運營商對應(yīng)的IMSI替換為虛擬運營商的IMSI。
4  結(jié)束語
　　通過以上探討和研究可知，在圖1所示的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，漫游中繼系統(tǒng)能夠從信令鏈路上截獲虛擬移動運營商HLR或網(wǎng)絡(luò)運營商漫游GMSC發(fā)過來的信令消息，經(jīng)過MTP、SCCP和TCAP協(xié)議解包之后形成TCAP消息，并送到MAP消息處理模塊，由MAP消息處理模塊轉(zhuǎn)換IMSI等MAP消息字段以及屬于SCCP層的主被叫地址。完成轉(zhuǎn)換后，繼續(xù)向目標發(fā)送，實現(xiàn)國際漫游業(yè)務(wù)。本文討論的漫游中繼系統(tǒng)是對虛擬移動運營商開展國際漫游業(yè)務(wù)的一種新途徑，它以一種新的形式實踐了“網(wǎng)業(yè)分離”的移動通信運營思想。
參考文獻
1   中華人民共和國信息產(chǎn)業(yè)部.900/1800MHz TDMA 數(shù)字蜂 窩移動通信網(wǎng)移動通信移動應(yīng)用部分（Phase 2+）技術(shù)規(guī)范.  北京：人民郵電出版社，2001
2   桂海源，駱亞國.NO.7信令系統(tǒng).北京：北京郵電大學(xué)出版 社，1993
3   楊晉儒，吳立貞.NO.7信令系統(tǒng)技術(shù)手冊(修訂本).北京：人民郵電出版社，2001
4   DataKinetics Ltd.DataKinetics System7 TCAP Programmer′s   Manual Issue 6.2001
5   DataKinetics Ltd.DataKinetics System7 SCCP Programmer′s Manual Issue 6.2000