摘 要： 分析了虚拟移动运营商国际漫游业务的实现原理，给出了通过漫游中继系统实现国际漫游业务的解决方案，并讨论如何实现信令消息的截获和转换等功能。
关键词： 七号信令 MAP MTP SCCP
随着电信市场的发展，一种新的无线通信运营商模式在国外已经出现，被称之为虚拟移动运营商。虚拟移动运营商拥有自己的交换机、移动网络号和手机号段，可以向社会开展无线业务。但与传统运营商不同的是，虚拟运营商是通过租用网络运营商的基础网络来开展业务，没有自己的频谱、接入网以及全国范围的通信链路。这种由网络运营商提供网络通信功能，而由虚拟运营商来开展具体业务的运营模式，被称为“网业分离”。这种模式使市场分工更为明确，在国外已经被证明是提高无线通信市场竞争水平的有效形式。
随着电信业务的国际化，所有运营商都将开展国际漫游业务。由于虚拟运营商的设备水平所限，不能直接与国外运营商直接建立漫游通信链路，必须借助于网络运营商建立漫游链路，因此在实现国际漫游业务时，需要在2个运营商之间进行通信信令的转换，漫游中继系统就是为完成这些工作而提出的。
1 国际漫游业务实现的基本原理
若某虚拟移动运营商开展国际漫游业务，假设该运营商的移动网号为22，某个用户的号码为13211101234，该用户的国际移动用户识别码(IMSI)为460-22-111-6655444（假设用户号为6655444）。当该用户到了国外，由于国外运营商并未与该虚拟运营商签定漫游协议，所以该用户的手机在开机时使用它的IMSI注册当地网络时，当地交换机不能识别该IMSI，注册将失败。
解决这个问题的一种方案是对用户识别(SIM)卡进行一点改进。改进后的SIM卡将存储2个IMSI，一个是虚拟运营商的IMSI，假设为460-22-111-6655444，另一个是国内网络运营商为其分配的可以被国外运营商识别的IMSI，假设为460-20-111-9988777。装有这种SIM卡的手机开机后，将使用2个IMSI轮流进行注册。同时在其归属位置寄存器（Host Location Register，HLR）和其所依附的网络运营商的国际漫游入口交换机（GMSC）之间增加一个移动通信应用部分消息转换节点，即漫游中继系统。由漫游中继系统截获与国际漫游相关的移动通信应用部分（Mobile Application Part，MAP）消息并对一些内容进行转换。这样虚拟运营商的用户在国外开机时，用460-20-111-9988777注册网络，能够被当地网络识别为国内网络运营商的用户，从而将包含国内网络运营商IMSI的“更新位置”消息发送到国际漫游接口交换机。国际漫游接口交换机对该IMSI进行分析，发现已经分配给了虚拟运营商，于是该消息就被转发给位于虚拟运营商的漫游中继系统。该系统将根据460-20-111-9988777这个IMSI查询数据库，找到与之匹配的虚拟运营商的IMSI(这里应该是460-22-111-6655444)，然后替换消息中原来的IMSI，将转换后的消息发送到虚拟运营商的交换机，这时该消息就可以像用户在国内时那样进行处理了。通过该系统的转换作用，在国外的运营商与国内的虚拟运营商之间建立了信令交互的链路，虚拟运营商就能够据此实现国际漫游业务。
在此方案中漫游中继系统采用的环境是：PC服务器＋Dialogic信令卡＋七号信令协议栈。七号信令协议栈附带在Dialogic信令卡中，其中MAP协议模块实现得很不完全，许多关键性的MAP业务(如前面曾经讨论过的位置更新业务)在这个MAP协议模块中根本没有实现。因此需要设立MAP消息处理模块取代MAP协议模块来接收上传的消息。那些原来由MAP协议模块完成的解析MAP业务消息的工作，将由现在的MAP消息处理模块来完成。
在协议栈中应包含消息传递部分(Massage Transfer Part，MTP)、信令连接控制部分(Signaling Connection Control Part，SCCP)和事物处理能力部分（Transaction Capabilities Application Part，TCAP）协议。MAP消息处理模块作为TCAP的一个用户模块代替MAP协议来处理MAP消息。
国际漫游业务的网络结构如图1所示。实现漫游中继系统主要解决2个问题。
(1)实现虚拟移动运营商用户的国际漫游，需要将虚拟移动运营商HLR 或网络运营商漫游GMSC发过来的信令消息由漫游中继系统从信令链路上截获，经过MTP、SCCP和TCAP三层协议解包之后形成TCAP消息送到MAP消息处理模块。
(2)在漫游中继系统中需要转换IMSI等MAP消息字段以及属于SCCP层的主/被叫地址。
2 漫游中继系统中信令消息的中继
实现漫游中继系统的关键之一在于对信令消息的截获、解包以及处理后的继续发送。在图1所示的网络结构中，漫游中继系统要完成对MAP业务消息的截获和解析，还要将处理过的MAP业务消息重新发送出去。要使虚拟移动运营商的HLR和网络运营商漫游GMSC发出的所有信令消息都能够到达漫游中继系统并且能够上传到MAP消息处理模块，要求对MTP协议和SCCP协议的路由功能配置进行特殊的处理。
2.1 MTP功能配置
2.1.1 MTP的路由原理
七号信令网的网络路由功能是由MTP和SCCP二层协议共同完成的，且这二层具有各自的地址信息，编址和路由的范围也不相同。MTP层能够提供MTP消息在同一个信令网内信令点之间的网络路由功能。MTP层的地址信息是信令点编码（SPC）。SPC作为地址信息，同时也是MTP层路由的依据，在MTP消息的头部，包括了目标信令点编码(DPC)和起源信令点编码(OPC)，分别表示MTP消息的终点和起点。
七号信令网中担负路由功能的信令转接点是多条信令链路的汇接点，其内部的MTP协议就是根据DPC在各条链路之间转发MTP消息。正是由于信令转接点的存在，使得同一信令网内没有直达链路的信令点之间也可以使用MTP协议互相通信。
MTP协议是根据MTP消息中的DPC与当前信令点的编码是否相同来判断该消息是否已经到达目的地。如果相同，MTP消息中的用户数据将向上一层协议(这里是SCCP)传送；否则查询MTP层的路由表进一步转发，而不会传到上层协议。
2.1.2 MTP信令消息的截获
在图1网络结构中涉及到的信令点包括HLR、漫游中继系统和GMSC。GMSC与HLR不能直接通信，它们之间的消息都要经过漫游中继系统处理后转发。在这个过程中漫游中继系统所起的作用与信令转接点相似，但是GMSC和HLR却不能通过在MTP消息中指定DPC为对方的信令点编码来相互通信。否则，漫游中继系统中的高层协议以及MAP消息处理模块将接收不到任何信息。所以虚拟移动运营商的HLR和网络运营商漫游GMSC在互相通信时，都将MTP消息中的DPC指定为漫游中继系统的信令点编码。这样MTP消息到达漫游中继系统后，由于已经是MTP路由的目的地，所以消息中的用户信息将被上传到SCCP协议，而不会直接从另一条链路转发出去。
经过上面的对MTP协议的配置，就可以保证MTP消息中的用户数据(即SCCP消息)上传到漫游中继系统的SCCP协议层。
2.2 SCCP功能配置
2.2.1 SCCP的地址结构
SCCP协议在MTP协议基础上提供了增强的寻址路由功能。它的寻址路由功能不限制在同一信令网内，可以实现跨越国家间的信令网传送端到端的信令。正是因为有了SCCP协议的路由功能，才使得能在移动通信网中GMSC、访问位置寄存器（简称VLR）及HLR之间传送与国际漫游有关的各种控制信息。
SCCP协议定义了自己的地址。SCCP消息记录了表示消息的起止端点的主叫地址和被叫地址。SCCP地址结构如图2所示。可以看出，与MTP的地址SPC相比较，SCCP的地址更为复杂，它由信令点编码(SPC)、子系统号码(SSN)和全局码（GT）三部分组成。
SCCP地址结构中：①地址表示语用于指示后面的3个字段是否存在。②SPC在主/被叫地址中分别与承载该SCCP消息的MTP消息中的OPC和DPC相同，不过当SCCP消息承载的是MAP消息时，该字段可选。③SSN是SCCP使用的本地寻址信息，用于识别一个节点内的各个SCCP用户。SCCP已经为移动通信网中的实体定义了子系统号，HLR是6，VLR是7，MSC是8。④GT是某种编号计划的号码，对于MAP，使用的是电信业务的编号计划。使用这种编号计划的GT实际上是带国际长途区号的电话号码，可以标识世界上任意一个信令点和子系统，这就使得SCCP协议可以跨越单个国家或者地区的信令网，在全球范围内进行寻址。SCCP消息承载MAP消息时，SSN和GT字段都是不可缺少的。
2.2.2 SCCP的路由原理
与MTP层不同，SCCP层的地址是不能直接用于路由运算的。为此SCCP协议中用一个专门的功能模块对被叫地址进行GT翻译。翻译的结果中包括信令点编码，通过比较这个信令点编码是否与本地信令点编码相同来决定该SCCP消息的下一步去向。具体说，GT翻译模块能够将GT翻译成SPC＋SSN＋新的GT，SCCP将根据被叫地址的GT翻译结果来决定SCCP消息的去向。如果被叫地址的翻译结果中的SPC等于本地信令点编码，则说明SCCP消息已经到达目的地且将被上传到TCAP层；如果翻译结果中的SPC不是本地信令点编码，则将此SCCP消息封装为MTP消息，封装时使用翻译结果中的DPC填充MTP消息的目标信令点字段，然后将该MTP消息交给MTP协议进行路由转发。
2.3 SCCP消息的GT翻译配置
根据上面的分析，要保证SCCP消息都能够传到上层的关键是：当SCCP消息的被叫地址进行GT翻译时，翻译结果中的SPC一定要与漫游中继系统的信令点编码相同。由于国际漫游会涉及到位于全世界各地的VLR，因此GT的内容将是多种多样的。如果试图为被叫地址中每一个可能出现的GT地址都配置一条GT翻译，显然是不现实的。
Dialogic信令卡为GT翻译提供了非常灵活的配置方法，用户可以使用一串叫做GT掩码的数字，为长度相同的一组GT配置翻译。GT的内容变化范围非常大，但是长度变化的范围却是有限的。实际的配置是，使用长度为6～15的10个GT掩码，分别对长度为6～15的GT配置翻译。每一条的翻译结果中都包含了漫游中继系统的信令点编码。这样，仅配置了10条GT翻译，就可以保证所有SCCP消息的用户数据都能够被TCAP层接收到。
3 MAP消息处理
当消息通过TCAP层解包之后就形成TCAP消息，到达MAP消息处理模块后，需要对包括属于SCCP层的主被叫地址以及MAP的IMSI消息字段作相应处理。
在七号信令的协议族中，SCCP层的主被叫地址是跨协议传送的控制数据。它不仅以协议参数的形式上传到了TCAP层，而且TCAP层也原封不动地将这2个参数上传到MAP层。MAP消息处理模块可以接收到这2个SCCP层的协议控制数据进行处理。对于SCCP的主/被叫地址，应该根据规定替换相应字段。
由于HLR、VLR和MSC的SSN分别定义为6、7、8，所以对于由VLR发往HLR的消息，主叫地址中的SSN为7，被叫地址中的SSN为6；反之HLR发往VLR的消息中，主叫地址中SSN为6，而被叫地址中的SSN则为7。这样MAP消息处理模块要确定HLR和VLR之间的消息流向，只要读取主叫或者被叫地址中的SSN就可以做出判断。如果是从国外VLR发来的消息，则应该将被叫地址转换为虚拟移动运营商的HLR地址号码，主叫地址号码不变；如果消息从虚拟移动运营商HLR发出，则将主叫地址转换为漫游中继系统号码，而被叫地址不变。
此外，当MAP消息处理模块处理过的消息到达SCCP层时，还会产生另一个问题：为了截获所有上行的消息，SCCP中的GT翻译模块被配置的工作模式是：无论被叫地址中的GT是什么，翻译结果中都要包含漫游中继系统的信令点编码。如果下行的SCCP消息也要经过GT翻译，则这些消息结果被重新返回到TCAP层。幸好SCCP协议为下行消息选取路由做了与上行消息不相同的规定：如果下行消息的被叫地址中包含DPC，而且DPC不是本节点的信令点编码，则将消息直接交给MTP进行发送，而且发送时MTP消息的DPC字段就是该SCCP消息被叫地址中的DPC；当下行消息的被叫地址中不包含DPC时才进行GT翻译，并根据翻译结果决定消息的去向。根据以上的分析，MAP消息处理模块只要在被叫地址中填入信令点编码，就可以保证消息在下行时顺利避开SCCP的GT翻译。至于填入什么样的信令点编码，则由消息的流向决定。如果消息是从HLR发出的，此时应该填入GMSC信令点编码；反之则填入HLR的信令点编码。同时MAP消息处理模块还要对MAP的IMSI消息字段作相应处理。当向位于国外的VLR发出请求时，应将虚拟运营商的IMSI替换为网络运营商对应的IMSI；反之，则将网络运营商对应的IMSI替换为虚拟运营商的IMSI。
4 结束语
通过以上探讨和研究可知，在图1所示的网络结构中，漫游中继系统能够从信令链路上截获虚拟移动运营商HLR或网络运营商漫游GMSC发过来的信令消息，经过MTP、SCCP和TCAP协议解包之后形成TCAP消息，并送到MAP消息处理模块，由MAP消息处理模块转换IMSI等MAP消息字段以及属于SCCP层的主被叫地址。完成转换后，继续向目标发送，实现国际漫游业务。本文讨论的漫游中继系统是对虚拟移动运营商开展国际漫游业务的一种新途径，它以一种新的形式实践了“网业分离”的移动通信运营思想。
参考文献
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4 DataKinetics Ltd.DataKinetics System7 TCAP Programmer′s Manual Issue 6.2001
5 DataKinetics Ltd.DataKinetics System7 SCCP Programmer′s Manual Issue 6.2000