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一種基于七號信令的局間話單采集系統(tǒng)研究與應用
摘要：鑒于目前網(wǎng)間結算的話單采集存在著實時性差、采集點分散、過分依賴交換機提供的接口以及結算欠準確等特點，介紹了一種基于七號信令系統(tǒng)的新式局間話單采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用高阻跨接在信令鏈路上，實時采集鏈路上的消息，經(jīng)過分析處理后提供給計費系統(tǒng)結算。具有技術先進、實時性高、容量大、可靠性高、運行穩(wěn)定等特點，有效地解決了局部話單采集問題。關鍵詞：七號信令 話單采集 信號鏈路 局間
目前，電信部門與需要進行結算的通信企業(yè)通過優(yōu)化網(wǎng)絡結構、設置網(wǎng)關局的方式進行對等數(shù)據(jù)采集并進行結算。這種傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方式主要依靠交換機本身數(shù)據(jù)端口，通過磁帶方式或X.25口，采用CMIS/FTAM協(xié)議的模式進行話單數(shù)據(jù)采集。這種方式有一定的優(yōu)勢，但同時也存在著一些缺點：如實時性差、采集點分散、可靠性差等，同時在實際的互連互通實現(xiàn)方式中，各電信運營商通常會在話務量大的局間增設一定量的直聯(lián)備份電路，以起到提高安全性和話務分流的目的。由于這部分直聯(lián)電路是不經(jīng)過網(wǎng)關局匯接的，如果只從網(wǎng)關局上取話單，將把這部分話單漏掉，從而造成結算的不準確。
目前網(wǎng)關互聯(lián)互通，最常用也是最標準的信令方式就是中國七號信令方式，交換局間所有呼叫的控制信息均可通過七號信令的方式傳輸。因為七號信令消息中包含了生成詳細話單所需的全部信息，只須從七號信令網(wǎng)上提取出信令消息，經(jīng)過合理的篩選和配對，便可得到交換局間通信的所有詳細話單。
1 基于七號信令網(wǎng)關采集模式
七號信令網(wǎng)是電話網(wǎng)、智能網(wǎng)以及各種新業(yè)務的神經(jīng)和支撐網(wǎng)，是通信網(wǎng)建設維護的重要部分。根據(jù)我國七號信令技術體制要求，我國七號信令網(wǎng)最終采用三級準直聯(lián)結構方式。SS7是公共信道信令協(xié)議，主要用于電話網(wǎng)內(nèi)的呼叫處理，它使用電話網(wǎng)的基本數(shù)據(jù)通信協(xié)議，完成呼叫建立、呼叫選路并提供各種業(yè)務，由于SS7網(wǎng)是獨立于話音/媒體流電路網(wǎng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)，可以做到完全的冗余備份。因此，SS7對電話網(wǎng)絡的管理比以前的技術更快、更可靠和更先進。
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本系統(tǒng)直接從SS7信令鏈路上獲取話務信令并匹配成相對應的呼叫記錄（CDR）。CDR匹配完成后將被傳關室本地的采集比對服務器指定目錄，從交換機聯(lián)機方式或者脫機方式采集來的數(shù)據(jù)也被傳送到本地的采集服務器。在采集服務器中，兩個源數(shù)據(jù)將進行比對，產(chǎn)生比對的報表，生成比對結果供維護管理人員維護交換機。同時，從信令鏈路上采集的數(shù)據(jù)將作為一種數(shù)據(jù)源備份留在本地，在這種模式下，由于系統(tǒng)是一個備用系統(tǒng)，整個采集過程不考慮完全備份模式。本地的采集服務器運行比對軟件，主要進行數(shù)據(jù)核查、過濾、預處理等任務。在與交換機采集的數(shù)據(jù)進行比對校驗并生成校驗報告后，交換機采集的數(shù)據(jù)送往結算中心。在此模式下，比對服務器中將保存2個月以上的信令話單，以備今后需要。
2 七號信令話單采集系統(tǒng)結構設計
七號信令話單采集系統(tǒng)為模塊化結構的分布式系統(tǒng)。整個系統(tǒng)可公分為：E1電路的高阻跨接、數(shù)字交叉連接設備、七號信令分析系統(tǒng)和詳細話單生成軟件四部分。
其中E1電路的高阻跨接、數(shù)字交叉連接設備通常分布在各個交換或傳輸機房中，以方便接入各七號信令鏈路，而七號信令分析系統(tǒng)和詳細話單生成軟件則放在中心機房，它們接收并處理各地傳來的七號信令消息，生成詳細話單。其各部分的連接示意圖如圖1所示。
圖1中七號信令話音采集系統(tǒng)首先通過E1傳輸系統(tǒng)的高阻跨接，偵聽GSM和網(wǎng)關局之間傳輸七號信令消息的E1電路。此時偵聽回路中的阻抗應遠遠大于75Ω，只有這樣才不會影響E1電話收發(fā)雙方的信號，以保證局間信令系統(tǒng)的正常工作。
由于偵聽回路中的阻抗較大（>>75Ω）,所截獲E1信號的強度十分微弱，因此必須將其信號放大。放大后的E1信號進入一臺數(shù)字交叉連接設備，將所有包含七號信令鏈路數(shù)據(jù)的E1時隙交換到兩條E1中進入七號信令分析系統(tǒng)。在這里之所以要使用數(shù)字交叉連接設備是基于以下理由：
（1）由于目前的七號信令運營網(wǎng)中每個E1通常只有一個或幾個時隙包含有七號信令鏈路數(shù)據(jù)，因此必須通過數(shù)字交叉連接設備將所有這些包含有七號信令鏈路數(shù)據(jù)的時隙收斂到兩個E1中，以方便后面的七號信令分析系統(tǒng)處理。
（2）考慮到高阻跨接偵聽點可能分布在各地，而大容量的七號信令分析系統(tǒng)則放置于中心機房，所以在將七號信令鏈路數(shù)據(jù)傳回中心前先經(jīng)過數(shù)字交叉連接設備，會大大減少了傳輸所需要的E1數(shù)量，節(jié)約傳輸成本。
七號信令分析系統(tǒng)主要完成對31條七號信令鏈路消息的采集。詳細話單生成軟件收到從以太網(wǎng)傳來的七號信令消息后，根據(jù)七號信令的各個用戶部分（UP）的協(xié)議規(guī)則，對獲得的七號信令消息做關聯(lián)處理，從而產(chǎn)生出詳細話單，并將話單格
式化為用戶要求的格式。最后七號信令分析系統(tǒng)和詳細話單生成軟件提供了完善的監(jiān)視和控制接口，可以便捷、有效地實現(xiàn)對大地域范圍內(nèi)系統(tǒng)運行狀況的遠程監(jiān)控。所有這些功能都可以直接在原有的計算機網(wǎng)絡上的實現(xiàn)，而不需要增加額外的監(jiān)視信息通路，大大節(jié)省了網(wǎng)絡系統(tǒng)投資成本。
2.1 E1電路的高阻跨接
由于監(jiān)視七號信令系統(tǒng)必須在不影響局間工作的前提下進行，因此必須對包含有七號信令鏈路的E1予以高阻跨接偵聽，這樣才不會影響E1電路收發(fā)雙方的信號。
七號信令話單采集系統(tǒng)的高阻跨接器件要求性能穩(wěn)定，高阻跨接口相對于E1電路的阻抗都大于1000Ω。在正常工作時，跨接后對原E1信號的影響小于0.3dB，從而有效地確保了交換局工作的安全性。高阻跨接器件與后面的信號放大器件配合，使得流經(jīng)高阻跨接器件的弱E1信號可以在經(jīng)過30～50m傳輸后，依然不產(chǎn)生任何額外的誤碼。本系統(tǒng)的高阻跨接器件還提供雙跨接的形式，即可以在一個跨接點上獲得兩份高阻E1信號，同時供給其后的兩套熱備份系統(tǒng)使用。
圖3
2.2 數(shù)字交換連接設備
E1電路經(jīng)高阻跨接偵聽后，其信號強度已經(jīng)大大減弱，為使信號可以被正常接收，就必須將信號放大，七號信令話單采集系統(tǒng)的數(shù)字交叉連接設備將上述兩種功能整合在一起，其主要的信號流程如圖2所示。
數(shù)字交叉連接設備所處理的功能詳述如下：
（1）軟件配置的E1信號放大比例：提供0～20dB的信號放大能力，使其能夠與大到3500Ω的高阻跨接器件的配合，并且放大的比例可以由配置軟件修改。
（2）軟件配置的E1阻抗匹配：該設備可以通過配置軟件，按需要選擇75Ω或120Ω的阻抗，與接入的E1相匹配。
（3）低延時的無阻塞交換網(wǎng)絡：數(shù)字交換連接設備可以實現(xiàn)256×256的無阻塞交換，即能將8條輸入E1的任何一個時隙小于12μs，在最壞的情況下也小于125μs。數(shù)字交換連接設備中時隙的連接方式可以由軟件配置。
（4）主時鐘的選擇：通過軟件配置，該設備可在8個E1中選擇其中的一個作為主時鐘。當用戶選擇的主時鐘E1失效時，系統(tǒng)會自動選擇另一個有效的E1作為設備的主時鐘源，而一旦用戶選擇的主時鐘E1恢復時系統(tǒng)將把主時鐘源切換回來。時鐘源的切換時延小于1ms。
七號信令鏈路的跨接點可能分布在各個機房，而每個機房中只有少量的幾條七號信令鏈路，因此通常在每個機房中只會使用到較小容量的交換網(wǎng)絡。大的機房可能有很多條七號信令鏈路，這時只需簡單地將多臺數(shù)字交叉連接設備組成一個二級的交換網(wǎng)絡即能滿足要求。例如圖3中用5臺數(shù)字交叉連接設備組成的二級交換網(wǎng)絡，將分布在36根E1中的18條七號信令鏈路收斂到兩條E1中。
2.3 七號信令分析系統(tǒng)
七號信令分析系統(tǒng)主要完成31條七號信令鏈路消息的采集功能。
它根據(jù)用戶定義的篩選條件過濾掉與計費無關的七號信令消息，并為每一條滿足過濾條件的七號信令消息打上時標，最后將這些消息打成TCP/IP包，通過10M以太網(wǎng)傳給詳細話音生成軟件。該系統(tǒng)在硬件上分為：七號信令分析設備和GPS授時系統(tǒng)。限于篇幅的原因，這里不詳細介紹其技術實現(xiàn)。其主要的信號流程如圖4所示。
3 系統(tǒng)性能測試
系統(tǒng)在信息產(chǎn)業(yè)部電信傳輸研究所RTNET實驗室測試中，利用一臺七號信令大話務量呼叫模擬器A模擬一個發(fā)端交換局，連接到中興程控交換機，再匯接到另一臺一號信令大話務量呼叫模擬量呼叫模擬器B模擬一個收端交換局。發(fā)端局和匯接局間有4對E1中繼，每對E1中有30條話路，第一對E1中有1條七號信令鏈路，因此兩個局之間共有1條七號信令鏈路和120條話路。大話務量模擬器A作為發(fā)話方，在每個話路上按所設時長產(chǎn)生一次呼叫，并記錄成功的呼叫次數(shù)。被測試系統(tǒng)高阻跨接在發(fā)端局和匯接局之間的第一條E1上，經(jīng)過數(shù)字交叉連接設備的輸出接口采集七號信令消息，以TCP/IP數(shù)據(jù)包的形式，通過10M以太網(wǎng)傳送到詳細話單生成服務器生成詳細話單，與呼叫模擬器統(tǒng)計的話單進行比對，檢查被測系統(tǒng)生成話單的準確性。
為了衡量其處理31條七號信令鏈路能力，檢查“七號”信令分析系統(tǒng)”在單位時間內(nèi)可以處理的七號信令消息的數(shù)量，并保證系統(tǒng)在高信令負荷下不會遺漏七號信令消息。需要在七號信令消息分析模塊上接入31條七號信令鏈路，并逐步增加這些七號信令鏈路上的負荷，達到呼叫模擬器最大呼叫數(shù)量。該項測試采用了如下等效的方法，利用“數(shù)字交叉連接設備”將一個輸入時隙同時交換到多個不同的輸出時隙的功能，可以將上述的1條七號信令鏈路的消息復制31份，從而在31條鏈路上產(chǎn)生朵的信令負荷，輸入到七號信令消息分析模塊進行消息處理。
由于七號信令話單采集系統(tǒng)采用監(jiān)測七號信令鏈路的工作方式，必須保證不影響局間信令鏈路的前提下跨接，因此要對高阻跨接設備的物理特性進行測試，檢查其是否對原鏈路引入誤碼，同時是否對本身引入誤碼。
隨著電信行業(yè)的進一步改革以及中國加入WTO，電信行業(yè)間的網(wǎng)間結算成為各電信企業(yè)倍加重視的問題。該系統(tǒng)鑒于目前網(wǎng)間結算的話單采集存在著實時性差、采集點分散、過分依賴于交換機提供的接口、可靠性差以及結算欠準確等
不足，設計的一套大容量話單采集系統(tǒng)——七號信令話單采集系統(tǒng)（GSS07）。采用一種嶄新的話單采集方式，具有技術先進、實時性高、容量大、安全性好、運行穩(wěn)定等特點，實驗證明其有效地解決了局間話單采集問題，非常適合電信企業(yè)的需要，可以被廣泛應用于網(wǎng)間結算、長途結算、話務分析以及核帳對單系統(tǒng)。
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