（通信与信息系统专业论文）gsmr网络中功能寻址的研究与应用.pdf

北京交通大学硕士论文 y 87 8 35 8 中文摘要 摘要 g s m r 作为铁路调度通信的主要方式，已被许多国家采用，并将成 为我国铁路通信发展的方向。功能寻址是实现g s m r 针对铁路特殊业务 所采用的特殊的寻址方式，本论文抓住功能寻址的关键技术，以及结合 我国铁路的实际情况，进行深入的理论研究以及应用方案的探讨，指出 功能寻址在铁路通信中的实现和应用，从而为g s m r 进一步的发展提供 依据。 第一章引言概述了铁路通信发展的历程和现状，以及目前铁路通信 的情况和发展趋势，给出功能寻址的基本概念； 第二章介绍了g s m r 网络，然后描述了功能寻址及其应用，并简要 列举了网络为支持功能寻址所作的改进； 第三章详细分析了功能寻址的实现原理，着重说明其中的关键技 术： 第四章结合中国铁路的具体情况，介绍功能寻址在g s m r 网络中的 应用，并对一些关键问题不唯一车次号、车次号漫游等问题，提出 解决方案； 第五章分析功能寻址对g s m r 网络的影响； 第六章对全文进行总结，提出以后应继续研究的的重点内容。 【关键词】 g s m - r 功能寻址 北京交通大学硕士论文英文摘要 a b s t r a c t t h eg s m _ rh a sb e e na d o p e db ym a n yc o u n t r i e sa st h em a i nw a yo f r a i l w a yc o m m u n i c a t i o na n di tw i ub em ed i r e c t i o no f e v o h n i o n f u n c t i o n a l a d d r e s s i n gi sa 虹n do fe s p e c i a ia n da d v a 工1 c e da d d r c s s i n gm o d et h a t i s a d o p t e di no r d e r t or e a l i z et l l ee s p e c i a is e n r i c e so fr a i l w a yt h ep a p e rc a u g h t 也ek e yt e d h i l 0 1 0 9 yo ff l l i l c t i o n a la d d r e s s 血g ，d e e p l yr e s e a r c h e dt h et h e o r y a n dd i s c u s s e dt h es c h e m eo ft h ea p p l i c a t i o n o nt h eb 黔eo ft h ec o n d i t j o n s ， t h e p a p e rp o i n t e d o u tt h er e a l i z a t i o na n da p p l i c a d o ff u n c t i o n a 】 a d d r e s s i n gi nt h er a i l w a yc o m m u n j c a t i o na n di tw i l lp r o v i d e s u p p o r tt ot h e 血r m e rd e v e l o p m c n to f t l l eg s m r t h e 螽& c h 8 p 敏g i v e sa n o v e i g wo ft h eh i s t o 】f yf o rr a i l w a y c o m m u n i c a t i o n ， p o i n t i n g o u t也en e wd e v e l 叩主i l g扛e n d0 fr a i l w a y c o m m u n i c 撕o na n dt h ec o n c e p t i o no f f u n c t i o n a la d d r e s s i n g i nm es e c o n dc h a p t m ea r c h i t e c t u r ea n ds e n ，i c e so ft h eg s m ra r e i n t r o d u c e d ，p l u sd e s c r i p t i o no ff u n c t i o n a la d d r e s s i n ga n di t sa p p l i c a t i o n ， p l u sm ec h a n g e so fg s m - rn c 帆o r k 血o r d e rt 0s u p p o r t f u n c t i o n a l a d d r e s s i n g t h et 硫dc h 印t e rg i v e sa 也o r o u g ha n a l y s i so ft h ep r i n c i p t e sf o r f u n c t i o n a la d d r e s s i n g ，a n de x p l a i n s 也ek e yt c c h i l 0 1 0 醪 a sf o rn l ef o u n hc h a p t e r ，m ep a p e rj 心o d u c e sm ea p p l i c a t i o no f f l l l l c t i o n a la d d r e s s i n gi ng s m - ra i l dh n g so u tt h es c h e m eo fs o l u t i o nt o 也ek e yp r o b l e ms u c ha s u n i f o n n 拄a i nn o ”a n d r o 枷n go f 订a i nn o ” t h ef i 肋c h a p t e ra i l a 】y z e s 也ee 髓c to ng s m r t h es i x 血c h a p 衙d r a r sac o n c l u s i o na i l dp o i l l t so u t 也ef i e l d sf o r 血r i h e rs t u d y 【k e yw o r d s 】 g s m - r f u n c t i o n a la d d r e s s i n g n 北京交通大学硕士论文 正文 g s m r 的研究与应用在国外尤其是欧洲正是蓬勃发展时期，而我国 对铁路专用移动通信的研究还相对落后。但是欧洲g s m r e t c s 的成功 运用，为我国铁路通信信号技术发展提供了良好的技术借鉴。我国从 1 9 9 4 年就开始对专用移动通信技术跟踪研究，当时的重点是对g s m r 和 t e t r a ( 陆上集群无线电通信) 系统进行比较，由于g s m r 具有更适应 铁路运输特点的功能优势，更成熟的技术优势以及更符合通信信号一体 化技术发展的需要，更重要的是g s m r 支持铁路移动通信的可持续发 展，因此2 0 0 0 年底正式确定将g s m r 作为我国铁路移动通信的发展方 向。 铁 路 应 用 铁路基本业备 要圈匿 语音调度业备脚；、e 画亘 臣亟 夏亟 一- 图1 1g s m r 系统业务模型示意图 g s m r 是专门为铁路通信设计的综合专用数字移动通信系统，它基 于g s m 的基础设施及其提供的语音调度业务( a s c i ) ，其中包含增强的多 优先级预占和强拆( e m l p p ) 、语音组呼( v g c s ) 和语音广播( v b s ) ，并提 3 北京交通大学硕士论文 供铁路特有的调度业务，包括：功能寻址、功能号表示、接入矩阵和基 于位置的寻址，并以此作为信息化平台，使铁路部门用户可以在此信息 平台上开发各种铁路应用。图1 1 为g s m r 系统的业务模型层次结构图， 因此，g s m r 的业务模型可以概括为： g s m r 业务= g s m 业务+ 语音调度业务+ 铁路应用 1 1 3 功能寻址 从g s m r 系统的业务模型层次结构图中，我们可以很明显的看出， 功能寻址是属于铁路基本业务，是在g s m 网络的基础上，根据铁路的需 要增加的基本的业务。 功能寻址是g s m r 的特征，它允许通过功能号来呼叫用户，而不是 通常情况下的按照用户使用的终端设备来进行寻址。功能寻址是通过编 制功能号实现的。这个特性保证了用户功能号码与其用来应答的物理终 端之间的独立性。 功能号是将铁路用户根据其当前行使的职能进行编号，这个号有可 能是非永久的，需要注册和注销。 1 2 本课题研究的意义 功能寻址对于g s m r 网络在铁路上应用而引入的新的先进的寻址方 式，对于铁路调度通信有着重要的作用。而目前，随着g s m r 的蓬勃发 展和在欧洲的广泛应用，我国铁路已经决定使用g s m - r 网络作为中国铁 路移动通信的通信方式。但在引入中国的过程中，由于我国的实际情况， 需要做进一步的研究和应用。 正是在这样的背景之下，功能寻址童接关系到g s m r 的应用前景， 4 j ! 塞銮望茎兰兰堡主堡塞 正文 并且深刻影响我国铁路信息化的发展。本论文深入研究了g s m r 实现功 能寻址的关键技术，并结合我国的情况，针对一些新的问题进行了讨论， 提出了解决的方案，为推动g s m r 的进一步发展提供依据。 1 3本论文的主要工作与贡献 本论文主要研究了实现g s m r 网络中功能寻址的关键技术，着重分 析了它们的功能原理、实现方式，并提出了应用的实施方案。具体工作 包括； 深入分析g s m r 实现功能寻址的原理； 分析了功能寻址在g s m r 网络中的应用： 针对我国铁路的实际情况。提出解决方案； 分析了功能寻址对g s m r 网络的影响。 通过以上问题的讨论分析，本论文主要在以下几个方面对该课题的 发展做出了贡献： 指出功能寻址是g s m r 网络的特征，是适合铁路通信的一种新 的寻址方式： 详细得出g s m - r 网络中功能寻址的原理实现过程； 根据我国铁路的特殊情况，对以下问题进行分析，提出解决方 案： 不唯一车次号 车次号漫游 提出了g s m r 网络在引入功能寻址后，对网络各方面的影响。 5 北京交通大学硕士论文 正文 第二章g s m r 网络与功能寻址 本章介绍了在g s m 通信技术体系下发展起来的g s m r 专用移动通 信网，并简单介绍了功能寻址及其在铁路通信中的应用。最后根据功能 寻址的要求，分析了g s m r 网络对于实现功能寻址的支持，包括电信业 务、网络结构、设各接口及协议、识别码和编号、主要的管理功能以及 s i m 卡等方面。 2 1 g s m r 概述 g s m r 是g s mn ”r 丑i l w a y 的缩写，也就是应用于铁路的移动通信 网，它以g s m 的基本结构和电信业务为基础，针对铁路的应用和特殊功 能需要而设计，为专门为铁路服务的专用通信网。 g s m r 是在g s m 网络的基础上发展起来的铁路通信系统，在适应铁 路高速、高效、信息化的过程中，基本的语音业务是不能满足铁路业务 的需求的，需要不断的增加新的业务。而移动智能网不仅能够向用户提 供诸多的业务，而且能方便、快速、经济地向用户提供新的业务。由于 它业务与交换分离的特点，特别适合于开发和维护新的业务，因此把移 动智能网融入到g s m r 网络中是实现铁路专用通信业务的一个比较好 的解决方案，尤其在功能寻址和位置寻址的实现中，移动智能网提供了 更好的实现方式。 以下从系统组成、业务两个方面对g s m r 网络进行简单介绍。 6 北京交通大学硕士论文 正文 2 1 1 g s m r 系统的组成 g s m r 系统的组成图如图2 1 所示。 本文主要是为了阐述功能寻址的关键技术和实现，本文主要是阐述 通过智能网方式来实现，因此，本文中提到的g s m r 系统是一个广泛的 概念，包括智能网部分。 图2 1g s m _ r 系统组成 b t s 基站收发信机s m s c 短消息中心 m s c移动交换中心 b s c 基站控制器m 且归属位置寄存器p s l n 公众电话交换网 a u c认证中心v l r访问位景寄存器 i s d n 综合业务数字网 s c p 业务控制节点p l m n 公众陆地移动网 g c r组呼寄存嚣 s s p 业务交换节点 g m s c网关移动交换中心m s 移动台 a c 鉴权中心 2 1 1 1 、网络子系统( n s s ) 网络子系统由下列网络成员组成：移动业务交换中心( m s c ) ，访问 位置寄存器( v l r ) ，归属位置寄存器( h l r ) ，认证中心( a u c ) ，和组 7 北京交通大学硕士论文正文 呼寄存器( g c r ) 。 网络子系统提供所有的交换功能，包括专用于移动台的功能，g s m r 网络独立运行时所必需的固定网络功能，以及g s m _ r 网络与固定网络或 另外的无线网络互联互通时所需要的功能。另外，它也能够在其它交换 节点之间，起着信令传送点( s t p ) 的作用。 网络子系统中的组呼寄存器( g c r ) 是g s m r 为了支持语音组呼和 广播通信业务而增加的新数据库，用来与存储语音组呼和广播呼叫相关 的数裾和属性。 2 1 1 2 、基站子系统( b s s ) 基站子系统( b s s ) 提供必要的发送和控制功能，用于服务区域的 电波覆盖。它由基站控制器( b s c ) 、基站收发信机( b t s ) 组成。 2 1 1 3 、移动台( m s ) 移动台是用户使用的设备，在g s m r 系统中，物理设备与移动用户 是相互独立的，也就是说，用户的所有信息都存储在s n v f 卡( 用户识别 卡) 上，系统中的任何一个移动台都可以利用s i m 卡来识别移动用户。 2 1 1 4 、运行与维护子系统( o m s ) 该子系统用于远程和本地管理g s m r 网络的b s s 和n s s ，以及获取 和记录有关g s m r 的系统性能信息。o m s 包括无线网络管理子系统 ( o m c r ) 和交换网络管理子系统( o m c s ) 。 2 1 1 5 、智能网部分 该部分主要是业务交换节点s s p 和业务控制节点s c p ，为一些铁路特 殊业务提供支持。本文所描述的功能寻址就是基于智能网方式实现的。 其中s s p 与交换网络集成在一起，s c p 主要负责业务的逻辑和实现，以及 8 j ! 塞至望丕堂堡主堡塞 堡塞 相关用户数据的存储。 2 1 2 g s m r 系统的业务 从g s m - r 业务模型中，可以看出g s m r 网络除了提供g s m 网络提供 的基本电信业务以外，还增加了语音调度业务、铁路基本业务和铁路的 特殊应用。 功能寻址是属于铁路基本业务范围内的。 2 2功能寻址 2 2 1业务描述 功能寻址是指用户可以由它们当时所担当的功能角色，而不是它们 所使用的终端设备的号码来寻址。功能寻址是g s m r 中非常重要的先进 的寻址功能，是实现集群调度透信的关键技术和必要手段。例如，可以 给列车司机分配一个功能号，网络可以根据用户请求把功能号和真实号 码建立临时的对应关系。当调度员或是车站值班员要呼叫该列车的司机 时，他不必知道该司机的真正号码，只需砰硝功能号就可以建立呼叫。 2 2 2 铁路应用 功能寻址主要应用于功能号呼叫，在铁路静调度通信中，有着广泛 的应用。 在发起呼叫时，往往需要呼叫担当某个身份的人，比如调度员要呼 叫t 5 9 次司机，雨此时，调度根本不知道谁是t 5 9 次司机，也不知道该设 备的号码，调度员就可以通过一个标识着t 5 9 次司机这个身份的功能号 进行呼叫，从而建立连接。因此功能寻址主要应用于功能号呼叫。 9 北京交通大学硕士论文 正文 2 3g s m - r 网络对功能寻址的支持 为了实现功能寻址，需要各网络单元对该功能进行支持。 2 3 1电信业务 在g s m - r 网络中，功能寻址只是一种寻址方式，最后实现的目的是 为了通话，因此，需要网络具有相关的语音呼叫功能。 为了实现功能号的注册、注销、查询等功能，网络还必须具有f o l l o w m e 业务。 另外，为了对方显示功能号，网络还必须有u u s l 业务来传送功能号 信息。 2 3 2网络结构 功能寻址可以在传统的网络中实现，也可以由智能网方式实现。以 智能网方式实现具有方便、灵活、易于维护等诸多优点，因此本文中， 主要论述以智能网方式实现。以智能网方式实现，网络还必须增加智能 网设备节点，业务交换节点s s p 和业务控制节点s c p 。s s p 的功能主要是 检测本次呼叫为智能网呼叫，触发智能网业务，向s c p 查询相应的信息， s c p 来执行相应的业务逻辑，返回相应的结果，完成呼叫。 2 3 3 设备接口 网络引入s s p 和s c p 设备节点后，由于s s p 与m s c 是集成在一起，因 此相应的网络只增加了s s p 与s c p 之间的接口，该接口上使用的协议为 c a p 协议。 l o 北京交通大学硕士论文 正文 2 3 4 编号方案 由于功能寻址主要应用于功能号呼叫，为了支持功能号呼叫，网络 中必须对功能角色按一定规律进行编号，以使得交换机可以对其进行识 别。 2 3 5 管理功能 在s c p 中增加功能号的相关数据，并且存在一个列表来存放功能号 和用户m s i s d n 号的对应关系，并且这个对应关系是可以根据用户的需 要随时改变的。 另外，在s s p 中增加触发点来触发智能网业务，s c p 中应增加相应的 业务逻辑。 2 3 6s i m 卡 在s i m 卡的存储体系中应增加储存已注册功能号的基本文件，该文 件应储存在g s m _ r 目录下。 北京交通大学硕士论文 正文 第三章功能寻址的原理研究 功能寻址是功能号呼叫的寻址过程。在功能号呼叫中，主叫方在发 起呼叫时更多的是使用被叫方所担当的功能角色的编号。由于谁在担当 这个功能角色是在动态变化的，所以该编号与真实的物理号码之间的对 应也是在动态改变的。网络必须提供一套机制，以保证功能寻址能够正 确而有效地进行。该机带4 主要包括以下方面： 功能角色必须按一定规律进行编号，以使得交换机可以对其进 行识别； 必须提供一套有效的注册和注销功能号的方法； 必须保证功能号的相对唯一性； 保证功能号准确有效的传送。 下面主要从这几个方面对功能寻址进行详细的描述； 3 1功能号编号原则 功能号是根据用户身份统一制定的号码，因此必须符合以下原则： 为方便用户拨号，给特定用户分配功能号码，标识用户的职能 身份，每个号码唯一标识一个用户身份； 号码应在全网范围内统一分配，应满足互联互通的要求； 编号方案应保证网络之间的互操作性，有助于用户身份的识别 和权限限制，并保持稳定； 编号方案应具有灵活性和可扩充性，采用不等位编号，并且由0 到9 的数字组成； 1 2 北京交通大学硕士论文 正文 根据中国的国情，应可以用字母，字母在终端被转换成数字串， 字母与数字串的转换关系应在铁道部范围内统一制定。 根据上面的编号原则，功能号可以由下面的结构组成： f n = r a c + r s n = r a c + f u n c t i o n a ln u m b e rt y p e + r o o t + b r a n c h f n ：功能号 r a c ：铁路接入码 r s n ：铁路用户号码 3 2 功能号的储存和对应 定义了相应的功能号之后，要分别在网络和终端上实现功能号的体 现。 在网络侧，需要定义功能号，并且如果该功能号已经被注册， 应该有功能号和已注册该功能号的用户号码的对应关系，具体 在s c p 中实现； 在用户侧，如果用户注册了该功能号，在终端设备上也应该储 存该功能号，具体实现应该在s i m 卡上储存。 3 2 1 s c p 的储存和对应 以智能网方式实现功能寻址，功能号需要在s c p 中定义和储存。s c p 作为智能网的业务控制节点，主要负责处理业务的业务逻辑程序和提供 业务的数据。 功能号定义以后，在使用中可以有四种状态： 未激活、未锁定 1 3 北京交通大学硕士论文 正文 未激活、锁定 激活、未锁定 激活、锁定 激活：表示该功能号的使用状态，激活表示该功能号已经被用户注 册，处于使用状态，未激活表示该功能号还没有被用户注册，处于未使 用状态； 锁定：表示该功能号的修改权限，锁定表示用户不能注册或注销该 功能号，只能由网络操作员来进行，未锁定表示用户可以注册和注销该 功能号。 功能号在s c p 中的状态根据操作员和用户的操作，会不断的发生变 化，相互转移，四种状态的状态转移图如图3 1 所示： 未激活 未锁定 操作员锁定 操作员解锁 操作员锁定 操作员解锁 未激活 锁定 雏 激活i 锁定i 图3 1 状态转换图 功能号在使用过程中需要与实际用户号码的对应起来，并且这个对 应关系需要根据使用情况不断的变化，这个对应关系也在s c p 中可以以 表格的形式储存，以便根据业务逻辑进行实时查询。 北京交通大学硕士论文正文 下面以表3 1 为例进行说明 表3 1 序号功能号对应用户号码状态 12 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 未激活、未锁定 22 2 2 2 2 2 2 2 2 0 1 未辙活、锁定 32 3 3 3 3 3 3 3 3 0 11 5 8 3 3 3 3 3 3 3 3 激活、未锁定 42 4 4 4 4 4 4 4 4 0 11 5 8 4 4 4 4 4 4 4 4激活、锁定 从表中可以看出： 功能号2 1 1 1 1 1 1 1 l o l 还没有被注册，并且可以被用户注册； 功能号2 2 2 2 2 2 2 2 2 0 1 还没有被注册。但不可以被用户注册，需网络操 作员对该功能号进行注册或更改权限，只有更改权限为未锁定后才能由 用户注册； 功能号2 3 3 3 3 3 3 3 3 0 1 已经被用户1 5 8 3 3 3 3 3 3 3 3 注册，并且可以被用户 注销； 功能号2 4 4 4 4 4 4 4 4 0 1 已经被用户1 5 8 4 4 4 4 4 4 4 4 注册，但不可以被用户 注销，需网络操作员进行注销或更改权限，只有更改权限为未锁定后才 能由用户注销。 3 2 2s i m 卡的储存和对应 在s i m 卡上新增加一个基本文件e f f n 来储存已经注册的功能号，包 括临时功能号和永久功能号。 临时功能号除了用户通过应用程序注册和注销外，当以下事件 之一发生时，也能够被注销。 m s 关闭： 北京交通大学硕士论文 正文 经审核无效的功能号： 外部强制注销功能号。 永久功能号只能由系统维护人员注册和注销。 这样，用户注册了哪个功能号，在该用户的终端设备上就储存了该 功能号，实现功能号和用户号码的对应。 基本文件e f f n 的结构及内容如表3 2 所示： 表3 2e f f n 结构及内容 识别符：“6 f f l ”结构；线性定长必选项 文件大小：9 n 字节( n = 8 0 ) 更新频率：高 访问条件： 读属性c h v l 写属性c h v l 失效属性adm 激活属性a d m 字节描述m o 长度 1 8 功能号和类型m8 字节 9 序列号m 1 字节 9 + ( n 1 ) + 1 9 + 功能号和类型o8 字节 ( n 1 ) 十8 9 + n 序列号o1 字节 注：c h v l 和a d m 为修改权限的名称，代表一定的访问级别。 m o 为必选或可选，m 表示必选，0 表示可选。 表3 3 功能号和类型的结构 b 8b 7b 6b 5b 4b 3b 2b 1 数字2数字1字节l 数字4数字3字节2 数字6 数字5 字节3 北京交通大学硕士论文正文 数字8 数字7 字节4 数字1 0数字9字节5 数字1 2数字1 1字节6 数字1 4数字1 3字节7 o ，1o 1 空闲数字】5 字节8 功能号最多为1 5 个数字，按b c d 编码。 如果功能号不足1 5 个数字，空数字对应的字节用“f 表示。 功能号和类型中字节8 的定义如图3 2 所示： 能号的第1 5 位数字 闭比特，全置为l 不表示 仅表示该功能号 临时功能号 永久功能号 图3 2 孚节8 定义 “序列号”按二进制编码，空值为“o ”。 “序列号”由移动台进行自动管理，按照下列规则对功能号进行排 序： 1注册第一个功能号时，序列号为“1 ”； 2 移动台开机时，显示“序列号”中最大值所对应的功能号； 3 当注册功能号时，序列号由移动台自动增加1 ，直到2 5 5 ”； 4当注销功能号时，序列号临时“丢失”，“序列号”设为空值“0 ”； 5当序列号达到最大值“2 5 5 ”且序列号的排序是非连续时，序列号 的列表重新排序。 e f ，。容量可根据实际应用进行扩充。 l 曩 北京交通大学硕士论文正文 3 3 功能号关联的过程 要实现功能号和实际用户号码的对应关系，就必须有一系列的过程 来完成，可以通过u s s d ( 非结构化补充数据业务) 消息来实现，u s s d 机制是移动台用户和p l m n 运营商定义的应用可以进行通信，雨其通信 方式对于m s 和中间网络实体来说是透明。该机制允许运营商开发特定于 自身的补充业务。根据需要功能号的关联可以有以下几种过程： 3 3 1 注册 注册过程在功能号和m s i s d n 号之间建立了临时的关联。用户要为 其终端支持的每个功能进行注册。注册过程如图3 3 所示： 图3 - 3 功能号注册过程 移动台：通过u s s d 发送注册信息( 包括类型标识、业务代码、功 能号等) 给网络。如果成功，功能号会存储在s r m 卡上；不成功，则返 回相应的失败信息。 s c p ：检查是否可以注册，每个功能号仅能分配给一个m s i s d n ， 每个m s i s d n 可注册多个功能号；如果允许注册，在s c p 的数据库中建 l 嚣 北京交通大学硕士论文 正文 立功能号和m s i s d n 号码的对应关系；如果不允许，则返回导致的失败 结果代码。 3 3 2 注销 注销过程是解除功能号和m s i s d n 号之间的关联，取消移动台注册 的功能号所代表的功能。可以使用下列两种方法将先前的注册操作注 销： 用户使用适当的控制过程能够特定地注销先前的注册操作； 所有的信息都将随着补充业务的取消( 管理处理) 而消失。 移动台：通过u s s d 发送注销信息( 包括类型标识、业务代码、功 能号、监督指示符( 用于强制注销) 和要注销的m s i s d n ) 给网络。如 果成功，保存在s i m 卡上的数据将相应地进行更新；不成功，则返回相 应的失败信息。 s c p ：通过u s s d 消息获得功能号码和m s i s d n 号，在数据库中查 询，确定它们之前确实已经存在注册的对应关系。然后，取消它们的对 应关系：给h l r 返回接受请求或拒绝请求u s s d 响应的通知，如果消息 为接收请求，应该确保相关数据的安全存储。 3 3 3 查询 使得移动用户可以获得有关g s m r 中存储的数据信息。如果功能 号已经注册，查询过程的响应中包括了对应的m s i s d n 号。 移动台：通过u s s d 发送查询信息( 包括类型标识、业务代码、功 能号) 给网络，检查是否与保存在s i m 卡上的功能号列表一致。如果需 要，终端应该更新其功能号列表以保持与网络的同步。查询可能得到的 结果： 1 9 北京交通大学硕士论文 正文 返回的m s i s d n 与移动台的m s i s d n 相同，移动台检查s i m 卡上注 册的f n 列表： 如果f n 存在，则移动台与网络同步，不进行任何操作； 如果f n 不存在，则移动台与网络不同步，在s i m 卡上增加该 f n 。 返回的m s i s d n 与移动台的m s i s d n 不同，移动台检查s d 订卡上注册 的f n 列表： 如果f n 存在，则移动台与网络不同步，在s 1 m 卡上删除该 f n ： 如果f n 不存在，移动台不进行任何操作。 如果网络f n 查询返回一个结果代码，这个代码不包括一个已注册的 m s i s d n ： 如果查询的f n 在移动台s i m 卡上注册的f n 列表里： a 对于出现下列结果代码，移动台应该把f n 从它s i m 卡 上注册的f n 列表中删除： 发起用户授权失败 未知的远端实体 f m 不支持 f m 没有注册到远端实体( f n ) b 对于所有其它的结果代码，移动台不进行任何操作。 查询的f n 不在移动台s i m 卡已注册的f n 列表上：移动台不 进行任何操作。 s c p ：通过u s s d 消息中获得的功能号在数据库中查询对应的 m s i s d n ，给移动台返回成功代码或错误的结果。成功代码中包含 m s i s d n 号。 北京交通大学硕士论文 正文 3 3 4 终端通知 在某些特定的情况下，比如强制注销，一个授权用户可以改变另一 个用户在s c p 中的功能号注册。当上述情况发生时，用户终端中存储的 功能号列表就不再与s c p 中存储的功能号列表保持一致。为了克服上述 问题，以确保在网络和终端之间的数据能够正确地保持同步，专门定义 了一个向终端进行通知的过程。网络中的s c p 通过启动u s s d 消息进行通 知。在收到通知后，移动台应该对通知的功能号执行一次功能号查询。 s c p ：收到一个强迫注销的消息，执行注销操作，在注销过程结束 以后，它建立一个u s s d 通知消息，消息中包括刚刚注册的f n ；然后它 给m s i s d n 用户的h l r 发送u s s d 通知消息；等待h l r 的响应。 移动台：收到u s s d 通知后，通过发送一个空响应的f a c i l i t y 消息， 给网络发送一个u s s d 响应消息；从u s s d 通知信息得到f n ，并且在这个 功能号上发起查询。 在一些通知失败，使得网络和终端f n 列表失去同步时，需要强迫注 销通知的附加过程： 1 如果移动台失去覆盖，可能发生接收不到来自网络的一个u s s d 通 知的情况。这时，在移动台在它返回到g s m r 网络的覆盖区后，应执行 下面的行为： 如果是机车台，应用过程应该查询存在s i m 卡上属于同一个 r o o t 下的的 x 北京交通大学硕士论文 正文 3 3 5 强制注销 在某些情况下，例如用户使用完以后忘记注销功能号，而下一个需 要使用该功能号的用户就无法注册，这时，就需要强制注销该功能号。 强制注销过程与注销过程的处理是一样的，只是请求强制注销的用 户所发送的u s s d 消息中包含的信息字段不同。 在上面的过程中，所有的消息在m s c l r 中都是透明传输的。u s s d 消息经过的功能实体与功能号注册时相同，只是携带的消息不同，在各 实体中的处理不同，所以各部分的图不再给出。 3 3 6 在h l r 中的处理 为了支持业务的实现，在h l r 中储存相应的信息，包括签约数据检 验和功能校验。 签约数据检验：检验移动台的签约数据以便允许f o l l o wm e 操作。签 约数据允许移动台执行下面的f m 业务( 注册、注销、查询、强制注销) 。 功能校验：一般来说，一个移动台不可能执行在系统需求规范中定 义的全部功能的注册。这些功能可以被拆分成注册类。表3 4 中定义了注 册类： 表3 4 注册类 注册类 意义 a列车机车台基本功能 b 维护作业人员 c 运营人员 d客运人员 每一个移动台有特定的签约数据指示器，这个指示器能够表明允许 北京交通大学硕士论文正文 的注册类。一个移动台能够签约一个或多个注册类。 图3 4u s s d 消息在h l r 处理的s d l 图 北京交通大学硕士论文 正文 在进行功能号注册、注销、查询、强制注销等操作时，当移动台发 出u s s d 消息后，在h l r 中都要进行相应的处理，处理过程如图3 4 所示。 3 3 7u s s d u s s d ( u n s t r u c t u r e ds u p p l e m e n t a r ys e r v i c ed a t a ) ，非结构化补充数 据业务，是一种基于g s m 网络的新兴交互式数据业务。u s s d 将现有的 g s m 网络作为一个透明的承载实体，提供了移动台和服务平台之间的实 时传送方式，移动运营商可以利用它实现g s m 规范中的补充业务以外的 其他业务。它的标准发展经历了二个阶段：1 只支持一次交互，并且只 支持移动台发起的u s s d 请求，适合简单任务。2 支持多次交互。还支持 网络侧发起的请求，适合复杂任务。 同样是产生特殊功能的数据业务u s s d 比s m s 和w a p 更加适合铁路 的需要，它具有如下的三条优点： 1 ) 实时交互：u s s d 利用公共控制信令信道，建立了移动台与应 用服务平台之间的数据对话，会在通话中一直保持无线连接， 提供透明的管道，不进行存储转发，u s s d 发送消息不需要重 新建立信道，它的相应时间比较短。 2 ) 方便灵活：发送u s s d 消息和拨一般的电话号码操作相同，操 作简单。 3 ) 无缝漫游：由于u s s d 的每条命令都要经过归属位置寄存器的 h l r ，这样即使用户处于异地漫游状态，也能通过漫游信令把 u s s d 消息发送回归属网络。 因此，在g s m - r 网络中，我们利用u s s d 业务来实现各种功能号的 关联过程。下面，我们简单叙述一下在各个过程中，u s s d 消息流的处 理流程。u s s d 消息流主要分为两种： 北京交通大学硕士论文 正文 用户启动的u s s d 消息流； 网络启动的u s s d 消息流。 对于用户启动的u s s d 消息流，主要应用在注册、注销、查询强制 注销过程中。由用户发起u s s d 请求，然后透明的通过m s c 和v l r ，由 h l r 接收，经过上面提到的m 。r 里的处理，重新发起u s s d 请求到s c p ， 消息流程图如图3 5 所示： 叫也到幽到也到 s ( u s s d r e q u e 8 吣 u s s dr e q u e s t u s s d r e q u e 8 k 旦8 s dr c s p o n s e a u s s dr e s p o n s e ae r r o r u s s d r e q u e 8 吣 y 8 s dr c s p o n s e a e n d r 旦8 s d r e s p o n s e a e n d r y 8 s d 弛8 p o n s e a r e s i l l t u s s dr e s p o n s e ar e s u l t y 8 s d r e s p o n s e a r e s u l t r 它s u l t 图3 5 用户启动的u s s d 消息流程图 其中，u s s dr e q u e s 暖和u s s dr e q u e s 出包含相同的字母指示符和语 言指示符，但包含不同的u s s d 串。u s s dr e q u e s t b 由包含在u s s d r e q u e s 认中的信息和存储在h l r 中的用户签约文档信息构建。 在完成请求处理后，网络实体应该对请求进行响应，并且释放事务 北京交通大学硕士论文 正文 处理。从图中，可以看到两种返回，上面的种u s s dr e s p o n s 。ae n 町 表示没有符合签约要求，请求在h l r 中没有被允许，直接返回请求错误， 不再向s c p 请求。下面一种u s s dr e s p o n s 8 ar e s u l t 表示返回正常正常的结 果。所有的消息在m s c 和v l r 中都是透明的传输。 对于网络启动的u s s d 消息流，主要应用在终端通知过程中。消息 流程图如图3 6 所示： imsms cv l rh l rs c p u s s dn o t i 母 ， 、 u s s dn o t i 母 u s s dn o t i u s s dn o t i 、 u s s d r e s p o ”巳 u s s d r e s p o n 8 巳 u s s dr e s p o n 8 巳 u s s dr e s p o n s o 图3 6 用户启动的u s s d 消息流程图 下面给出了在各个过程中发送的u s s d 消息串的格式及举例： ( 1 ) 移动台到s c p 的消息( u s s d 串格式l 如表表3 5 ) 表3 5u s s d 串格式l 参数 值类型注释 编号 操作代码；o c ；注册 10 c 必选 o c = 蝴一注销 o c = + # 查询 北京交通大学硕士论文 正文 2s c 必选业务代码( 此处为f o l l o wm e ) 3 必选分隔符 4 f n 必选功能号 5 必选分隔符 6 监督者指示符必选 对于强制注销，该项为必选项 7 必选分隔符 8m s i s d n 必选 要注销的m s i s d n ，对于强制注销，该项为必需的 9 必选分隔符 1 0 附加信息域可选特定于操作员的使用 1 1 # 必选u s s d 串结束 ( 2 ) s c p 到m s 的消息( 强制注销的u s s d 串格式如表表3 6 ) 。 表3 6 强制注销的u s s d 串格式 参数编 值类型注释 号 l o c必选 操作代码：o c = 槲用于注销 2 s c必选业务代码( 此处为f o l l o wm e ) 3 必选分隔符 4 功能号必选强制注销的号码 5 必选分隔符 6监督者指示符必选此时等于8 8 7必选分隔符 发出强制注销请求的用户m s i s d n 。 8m s i s d n必选若请求由连接到f f n 的管理终端发出，则该域为 空。 2 7 北京交通大学硕士论文 正文 r e l e a s e c o m p l e t e 。在这些消息中，是否携带u u s l 的消息有些是可 选的，并不意味着在这些消息中盛须包含u u s l 的字段。下面举例来说 明被叫用户功能号和主叫用户功能号的传送和承载。 图3 - 7 是一次移动用户功能号呼叫移动用户的部分消息流程，主要列 出了可以携带u u s l 信息，但并不一定携带的消息。下面以图3 7 为例， 对功能号的传送进行介绍。 图3 7 功能号呼叫部分消息流程图 s e t u p 消息：对于功能号呼叫来说，如果用户注册了功能号，并且 j ! 夏至望盔堂巫主笙塞 垂窒 需要功能号显示，则该消息中的u u s l 信息是必选的。主叫用户发起功 能号呼叫，首先在给网络的s e t u p 消息中c a l l e dp a r 哼n u m b e r 字段里发送 被叫用户号码，以供网络进行查询、路由，在u u s l 字段里携带主叫用 户的功能号，把主q 用户功能号码传送给网络。在网络给被叫的s e t u p 消息里，网络把主叫的功能号在u u s l 信息字段中发送给被叫用户，供 被叫用户显示主叫用户的功能号。 a l e r t 消息：该消息里的u u s l 信息是可选的，在功能号呼叫中， 暂且定为不选。 c o n n e c t 消息：该消息中的u u s l 信息也是可选的，可以根据是否 需要主叫用户显示被叫用户的功能号来决定是否传送u u s l 信息。如果 主叫用户需要显示被叫用户功能号，则被叫用户在给网络的c o n 】叮e c t 消息的u u s l 信息字段中发送被叫用户的功能号，然后由网络给主叫的 c o n n e c t 消息中发送给主叫用户。如果不需要显示，则该消息中也可 以不传送u u s l 信息。 d i s c 消息：该消息里的u u s l 信息是可选的，根据目前功能号呼叫 的需求，暂时不需要在该消息中携带信息，可暂且定为不选。 r e l e a s 消息：该消息里的u u s l 信息是可选的，根据目前功能号呼 叫的需求，暂时不需要在该消息中携带信息，可暂且定为不选。 r e l c m p 消息：该消息里的i j i j s l 信息是可选的，根据目前功能号 呼叫的需求，暂时不需要在该消息中携带信息，可暂且定为不选。 上面提到的是移动用户之间呼叫时，功能号的传送和承载，对于固 定用户和移动用户之间、固定用户之间的呼叫，情况大致一样，在此不 在详细叙述。 3 0 北京交通大学硕士论文 正文 3 5 关键问题 3 5 2 号码翻译和接入矩阵对功能号的处理 号码翻译是交换机对进入交换机的号码进行识别、分析数字序列决 定呼叫的类型和目的地，以及需要进行的处理。用户任何操作，只要通 过拨号，在进入交换机后都需要进行号码翻译，根据号码翻译的结果进 行下步处理，功能号同样也是一样。 接入矩阵实际是一项业务，把用户分成若干类，来实现对某些特定 呼叫的限制，使得某些特殊身份的用户群不能随意拨打其他用户，或某 些特殊的用户不能随意接收其他用户的呼叫。 在铁路的应用中，这种呼叫的限制是十分必要的，例如，对于列车 司机，不能允许在运行期间随意收到与运行不相关的呼叫，也不允许拨 打不相关的呼叫，只能与调度辖区的调度员、车站范围的车站值班员、 车长等相关身份的用户联系。这种呼叫的限制对于铁路的安全、有效运 输有着重要的作用，在此，我们可以通过号码翻译和接入矩阵的结合来 实现该功能。 号码翻译是在交换机中实现的，而接入矩阵却有多种实现方式，可 以在交换机中实现，也可以在智能网中实现。在