GSM系统中的MAP信令

GSM系统中的MAP 信令一前言在移动机房日常维护和 GSM 网络优化中，七号信令的分析和跟 踪是一种重要的手段。对收集到的信令消息进行有效的分析并采取针 对性的措施，可以提高网络运行质量和效率。我们经常分析的信令消息包括TUP （电话用户部分）、MAP （移 动应用部分）以及智能网的 CAP（CAMEL 应用部分）。其中的 MAP 信令已成为 MSC、HLR、VLR 等实体之间标准通信协议。借助 MAP 协议，可以传递与移动呼叫控制有关的信息，从而实现全球范围内的 移动通信。MAP协议是随着GSM的两个阶段而逐步发展和完善的。GSM的 第一阶段（phase 1）定义了GSM系统的基础，其中包括GSM的基本 服务和功能；第二阶段（ phase 2）则对第一阶段中的服务加以改进 并增加新功能，例如呼叫保持（CH ）、呼叫等待（CW ）等等；从93 年起开始GSM phase 2+工程，主要针对phase 2中的功能加以补充， 并加入了许多商业导向功能，例如虚拟网络等等。同样，欧洲电信标 准协会（ETSI ）则陆续推出了相应的不同版本MAP规范 GSM 09.02: Digital cellular telecommunications system ; Mobile Application Part （MAP） specification。二MAP信令原理1. MAP应用接口MAP信令在GSM实体之间传递，其中包括HLR与MSC之间的 C接口、HLR与VLR之间的D接口、MSC与MSC之间的E接口、 MSC与EIR之间的F接口、VLR与VLR之间的G接口、HLR与 gsmSCF之间的J接口。2. MAP结构模型MAP结构模型见图1。MAP向其用户提供一系列专用服务，因此 可以被MAP业务用户看成一个代表MAP业务提供者的抽象协议机。 在业务接口上， MAP 业务用户通过接收和发送 MAP 业务原语与 MAP 业务提供者进行通信。 MAP 对话是指为进行一个应用而在两个 MAP用户之间的信息交换。图1 MAP结构模型3. MAP原语类似SCCP至MTP和TCAP的原语，MAP业务原语的专用名分 为：请求、指示、响应、确认。从map业务用户的角度来划分，MAP原语可分为两类：MAP 常规业务原语和MAP专用业务原语。其中，MAP常规业务原语适用 于所有的MAP业务用户，而MAP专用业务原语仅针对一个或几个 MAP业务用户，并非所有的MAP业务用户。MAP常规业务原语实现基本的应用层（OSI七层模型中的第七 层）功能，定义如下：-MAP-OPEN原语，在两个MAP用户之间建立MAP对话；MAP-CLOSE原语，释放一个已经建立的MAP对话；-MAP-DELIMITER原语，用于请求MAP协议数据单元（PDU）至对端实体的传送；MAP-U-ABORT原语，用于MAP业务用户请求放弃一个MAP对话；MAP-P-ABORT原语，用于MAP业务提供者请求放弃一个MAP对话；MAP-NOTICE原语，通知MAP用户有关MAP对话的协议故障，并不影响协议机的状态。MAP 专用业务原语实现 GSM 系统的具体业务，大致可分为：移 动性业务原语、操作和维护业务原语 、呼叫处理业务原语、补充业务 相关的业务原语、短消息业务管理的业务原语。4. MAP消息的寻址MAP消息经过MAP/TCAP的层间接口，以原语形式连同具体协 议参数发往TCAP，通过TCAP的组织和管理送至SCCP层，转化为 SCCP消息中的用户数据项，从而实现MAP消息在七号信令网中的传 递。由于当前TCAP是基于无连接类型的SCCP之上，MAP仅使用 SCCP的无连接类型（类型0或1）。当然，这是符合GSM系统信令 消息数据业务量较小和实时性很强特性要求的。在我国的 GSM 网络 中，MAP消息利用SCCP的基本无连接类型（类型0）来传递，也就 是SCCP的“UDT”消息。其寻址方式是根据实际情况，采用GT寻 址方式或PC寻址方式。5. MAP的过载保护机制对于所有的MAP实体（特别是HLR），由于存在信令网的异常 高峰和多重故障情况，MAP须采用过载保护机制。当MAP实体发现 过载时，响应端将根据应用内容（Application Context ）的优先级 别，由MAP业务提供者忽略某些特定的操作请求。在ETSI规范中， 定义了其推荐的应用内容优先级标准。例如，当VLR是发起端，HLR 是响应端时，位置更新应用内容的优先级高于发送鉴权信息应用内 容。6. MAP的兼容性MAP信令在GSM实体之间传递，由于各实体支持的最高协议版 本不同，存在一个协议兼容性问题，因而 ETSI 采用了相应的版本协商 机制。当一个信令过程开始时，MAP业务用户会提供MAP业务提供者 应用内容名称 ACN（ Application-Context-Name）。如果对 端响应实体支持该ACN，对话继续；否则对话被拒绝，发起端用户重 新发起一个包含新的低版本的ACN的对话。当信令过程支持多个版本的ACN时，MAP用户需要进行选择。大 致有两种选择方法：简单的方法就是始终选择最高版本；复杂一些可 以采用查表法。三MAP信令在TC上的实现由于MAP消息都是与电路接续无关的移动呼叫控制信息，因此 须得到TCAP层的支持。MAP可以看成TCAP的一个用户，或者是 TCAP的一个应用业务元（ASE）。TCAP由组元子层和事务子层构成。TC在七号信令系统中的结构 见图2。组元子层管理为实现业务而进行的具体操作，也就是向对端 提出操作请求或作出回应。事务子层负责建立和管理起逻辑连接作用 的对话。图2 TC在七号信令系统中的结构MAP业务原语与TCAP的组元子层原语有相应的映射关系；TC 原语至MAP业务原语也有类似的映射关系。从TCAP的角度来看，MAP消息通过MAP（ASE）/TCAP的层间 接口，转化为TCAP对话的组元，TCAP则负责对话的组织、收发和 管理。TCAP消息的基本构件称为“信息元”。包含了 MAP原语信息的 TCAP消息可分为三部分：事务部分、对话部分和组元部分。其中， 组元部分包含了单个操作和响应的信息；事务部分包括了事务子层的 协议控制信息；对话部分则含有应用内容和用户信息。四一个MAP信令消息的实例例1的MAP消息实例是当手机作被叫，被叫手机所属的HLR向 当前被叫手机登记的VLR查询手机动态漫游号码（MSRN ）时发送的MAP消息。E-GSM 09.02 (MAP) Version 4.9.0 (_490)Begin1 Origination Transaction ID * Orig Trans ID 0x4C03032 Dialogue Portion2.1 Dialogue External2.1.1 Dialogue Object ID00000000 AuthorityCCITTRecommendation00010001 Name Formq10000110 Rec Number700000101 Rec Number731Dialogue PDU100000001 AS00000001 Dialog-AS00000001 Version2.1.2 Dialogue single ASN12.1.2.1 Dialogue Request2.1.2.1.1 Protocol Version00000111 UnusedBits 7Yes1 Version 1-0000000 Filler2.1.2.1.2 Application Context Name2.1.2.1.2.1 ACN Object ID0000 ObjIdCCITT0100 OrganizationIdentifiedrganization00000000 ETSIMobile DomainGSM-NetworkAC-IDRoaming No EnquiryVersion200000000 Domain00000001 Mobile Subdomain00000000 Common Component ID00000011 Application Context00000010 Version3 Component Portion3.1 Invoke3.1.1 Invoke ID00000001 Invoke ID value 13.1.2 Local Operation00000100 Operation Code Provide Roaming Number3.1.3 Parameter Sequence4600054990024433.1.3.1 IMSI* MCC + MNC + MSIN1111 FILLER3.1.3.2 MSC NumberNo ExtensionInternational numberISDN Telephony No86139005201 Extension Indicator-001 Nature of Address0001 Numbering Plan Indicatorplan (E.164)* MSC Address Signals3.1.3.3 LMSI*LMSIB2 24 01 0C例1 MAP信令消息的实例该TCAP消息可分为三个部分：1、事务部分由于是TC-BEGIN消息，源端事务标识号为必备参数，用以区分 源端不同的事务进程。2、对话部分MAP 协议利用 Abstract Syntax Notation One (ASN.1)， 用抽象语法(Abstract Syntax )定义和描述。该TCAP消息采用 了 CCITT的Q.773规范中定义的抽象语法。对话部分中的“应用内容名称” ACN(Application- Context-Name )对应一个或多个操作。应用内容名称“漫游号码 询问” Roaming No Enquiry 对应的操作为 “Provide Roaming Number”。3、组元部分组元 类型为 Invoke，Invoke Id 用于唯一标识一个操作调 用。操作码为“提供用户漫游号码”，操作参数为用户的 IMSI 以 及被叫手机登记的 MSC/VLR 号码， MSC/VLR 的编号计划为 ISDN电话编号计划E.164。本地移动用户标识LMSI为条件参 数，是被叫手机在位置更新时发往HLR的，用来加速在VLR中的搜 索速度。江苏省移动通信公司南京分公司孙海东 牛正荣