[科普中国]-关口移动交换中心

简介

随着国家电信体制改革及电信经营模式的变化,中国的公众通信网已经由原来的统一经营管理转变为多家经营相互竞争的局面。为了保证通信网互联的畅通,为用户提供优良的服务以及维护各自企业自身的利益,各运营商网络之间的接口就显得十分的重要。

对于各大运营商,原有各本地网、长途汇接局、关口局与其运营商网络设备之间的联接都是网状结构。采用这样的互联方式,一方面使得网络结构复杂,层次不清晰,造成电路利用率低、网络的维护管理工作量大以及不方便网间结算等诸多问题一方面,随着用户对电信服务的要求不断提高,运营商需要能够在网间互联设备上为用户方便快捷的提供智能增值业务及其管理和计费通过网间互联设备的鉴权功能保护合法网间呼叫、拒绝不合法的网间话务,显然,原有的网间互联设备已无法完全满足需求。因此,各大运营商建立专用的综合关口局,以实现多运营商之间有效地网络分割及经营管理、网间结算和网间业务管理,是十分必要的1。

GMSC的优势关口移动交换中心(GMSC)负责完成的为GSM网络中的交换系统的移动交换中心(MSC)关口功能，在GSM网络中主要起到与其他运营商的网络（PSTN网，或者其它GS网络)进行互联的作用。它的功能也可以由某一移动交换中心(MSC)兼做关口移动交换中心（GSM）完成，但是独立的关口移动交换中心（GMSC）有它特殊的好处：

移动网与其它网间通过设置关口局（GMSC）实现互联互通,采用来去话汇接方式可以使维护网络界面清晰,保障网间结算的准确便捷。GMSC的建设不仅能够使各运营商之间进行网络联通,同时还能使各运营商合理利用其他网络,最大限度地发挥自身的网络优势。

建设独立有利于GMSC网间统计数据采集、话务分析、便于网络优化及网间结算。

GMSC是保护通信网络运营商利益的重要手段。

一方面,通过关口移动交换中心（GMSC）可以完成网间话务转接和业务提供,并实现科学、合理的网间结算,从而使运营商效益得到保证。同时,计费处理系统具有按呼叫类别、主被叫字冠进行计费分拣和计费统计功能,能够实现对各种数字业务和智能增值业务的计费另一方面,GMSC的鉴权功能,可以在保护合法网间话务呼叫的同时,拒绝那些不合法的网间话务,从而防止某些运营商通过不正当的方式利用自身的网络资源进行非法经营1。

GMSC的工作流程GMSC在GMS网络中的基本功能可以通过山东移动本地话务网络结构图进行说明，本地话务网络结构图如下图所示。

网络结构：在济南设TMSC1（独立型一级话务汇接中心）一对，负责全省省际长途话务的汇接；设济南TMSC2（独立型二级话务汇接中心）一对，汇接山东西部12个地市的省内长途话务。各地市的MSC、GMSC分别与设在济南的一对一级话务汇接中心TMSC1相连,由这两个一级汇接中心负荷分担完成其省际业务汇接。同时济南一对TMSC2与济南一对TMSC1相连，作为备用电路。济南各MSC与相应的济南二级汇接中心分别相连,由两个二级汇接中心负荷分担完成其省内长途话务转接。而地市GMSC交换机除接续以上业务外,另与其他各个运营商进行连接,接续网间话务1。

GMSC所完成的功能主要有两类：

1、网间普通话务汇接业务包括移动本地网通过GMSC呼叫他网用户以及他网用户通过GMSC呼叫移动本地用户的接续功能。下面通过一次PSTN公用电话网用户呼叫GSM网络用户的话务事例来详细说明其中关口移动交换中心的作用。对一次移动用户做被叫的呼叫来说，信令流程可以分为三个相对独立的部分：

主叫用户部分

被叫移动用户部分

拆线部分

主叫信令流程

当用户PSTN用户输入被叫号码完毕后，网络将继续进行一系列动作。首先PSTN的交换机向移动GMSC发送一个IAM消息(初始化地址消息)，在此消息中，携带有被叫号码和主叫标识等更为详细的信息。GMSC收到此消息后的处理，首先GMSC收到PSTN发送的IAld消息后，进行被叫分析，根据被叫号码，寻址到HLR，发送路由信息请求消息，HLR收到该消息后，根据被叫IMSI查询得到被叫所在的VLR，向被叫所在的VLR请求漫游号码，被叫所在的VLR在受到请求漫游号码消息后，为对应的MS分配MSRN(移动用户漫游号码)，然后在请求漫游号码响应消息中回送给HLR，HLR得到该MSRN后，向主叫所在MSC发送路由信息响应消息，MSC从该消息中得到被叫的MSRN，根据MSRN进行局间中继选路，并向被叫所在的MSC发送IAI消息。至此主叫信令流程基本结束。

被叫信令流程

对移动用户来说，被叫的过程从MSC向BSC发起对被叫用户的寻呼开始，到主叫和被叫通话为止。一般来说，被叫流程经过几个大的阶段：接入阶段，鉴权加密阶段，TCH(话务信道)指配阶段，通话阶段。

接入阶段主要包括：手机收到BTS的寻呼命令后，信道请求，信道激活，信道激活响应，立即指配，寻呼响应。经过这个阶段，手机和BTS(BSC)建立了暂时固定的关系。

鉴权加密阶段主要包括：鉴权请求，鉴权响应，加密模式命令，加密模式完成，呼叫建立。经过这个阶段，被叫用户的身份已经得到了确认，网络认为被叫用户是一个合法用户。

TCH指配阶段主要包括；指配命令，指配完成。经过这个阶段，被叫用户的话音信道已经确定，被叫振铃，主叫听回铃音。如果这时被叫用户摘机，主被叫用户进入通话状态。

当一个端局MSC收到它局发送的IAM消息后，为了确定被叫用户是否能够接受此次呼叫，MSC会首先通过S.F.I.C消息向相应的VLR查询有关该被叫用户的用户信息，如果VLR通过查询用户信息，发现该用户可以接受此次呼叫(未关机且允许接受呼叫)，会向MSC发送寻呼命令消息，在该消息中，含有用户的位置信息(LAI)，MSC收到此信息后，查询数据，得到控制此位置区的BSC的信令点编码，向相应的BSC下发寻呼命令，BSC通知所控制的BTS在寻呼信道(PCH)下发寻呼消息。手机一直在侦听该信道，当收到寻呼自身的消息后，在随机接入信道(RACH)上报寻呼响应消息，(由于在A接口用到了SCCP的有连接服务，所以寻呼响应同时被视为SCCP的连接建立请求消息，MSC的SCCP层对应的应该回一个连拨皿实消息)，同时MSC向VLR发送处理接入请求消息，VLR首先启动鉴权流程，查看该用户的鉴权参数组，如果VLR中没有该用户的鉴权三参组，VLR会发起向HLR取鉴权参数的过程(详细过程可以参见主叫用户的接入过程中的鉴权过程)，否则VLR会直接向MSC发送启动鉴权消息，在启动鉴权消息中含有该用户的一个鉴权三参组(RAND，KC，SERS)，MSC收到该消息后，会继续通知对应的BSC、BTS下发鉴权命令，收到鉴权请求后，根据SIM卡中的KI，计算出对应的SERS，之后，将SERS在鉴权响应消息中上报MSC，MSC回送至VLR，VLR收到鉴权响应消息后，核对上报的SERS和从HLR得到的三参组中的SERS是否一致，如果一致，向MSC发送接入请求接受消息，通知MSc该用户的此次接入请求被接受。并通过完成呼叫消息向MsC回送被叫的用户信息；如果不一致，此次呼叫将被拒绝MSC收到完成呼叫消息后，向BSS侧发送SETUP消息，提示将建立呼叫。

MSC收到该消息后，回送呼叫证实消息，之后，MSC选择相应的A接口电路，向对应的BSC发送指配请求消息，BSC根据资源情况分配相应的无线资源，并通知MSC占用成功后回送指配完成消息，同时被叫惦开始震铃，向其所在ttSC回震铃消息，该MSC向主叫所在MSC回地址全消息，主叫所在MSC向MS发送被叫震铃消息，此时主机用户可以听到回铃音；被叫用户如果决定接受此次呼叫，按应答按纽，此动作被手机翻译成为CONNECT消息，向MSC发送，MSC收到该消息后，向主叫MSC发送应答消息(ANc)，主叫蝇Sc收到此消息后，向主叫Ms发送连接建立请求消息，主叫MS相应的向主叫所在llSC回连接证实消息，此消息经被叫MSC传送至被叫MS，于是，本此呼叫开始通话，双方进行通话。

拆线部分

拆线部分相对而言是个很独立的过程，不管是主叫先发起还是被叫先发起，流程基本是类似的：拆线、释放、释放完成、清除、清除完成，不同之处仅在于交换局之间的ISUP消息略有不同。

在拆线阶段，若PSTN用户先挂机，挂机的动作被PSTN交换机检测到后转换为拆线消息(REL)，经PSTN向GMSC传送，GMSC收到拆线请求之后，需要向被叫所在的MSC发送前向拆线ISUP消息请求。此后，主叫方和被叫方的拆线过程将分别进行。

主叫PSTN所在交换机在收到用户的拆线消息后，首先向GMSC发送REL消息，同时将PTSN的用户置为闲置状态。GSMC向被叫MSC发送CLF消息，进行拆线。被叫所在MSC收到GSMC的CLF消息后，向主叫所在GMSC会释放保护消息，同时启动本局资源释放流程：MSC向MS发送DTAP消息REALSE命令，Ms去活本次呼叫占用的所有信道，并发送释放完成消息确认，网络侧则会在本端释放所占信道以便可以分配给其它呼叫连接使用；之后，MSC向BSS发送BSSMAP消息CLEARCOMMAND，指示应该释放无线资源，BSS收到CLEAR COMMAND消息后，开始清除无线接口，同时将分配给此次呼叫的地面资源均标示为空闲，向MSC发送CLEAR，COMPLETE MSC收到CLEAR COMPLETE消息后，释放地面资源。上图中的具体信令过程如图4所示。

2、GMSC所完成的功能还有他网用户拨打移动公司智能业务时GMSC/SSP的智能业务触发功能：GMSC可以兼做关口局和业务交换点，因此他网用户的智能业务触发功能可以直接在关口局上实现，减轻本地网的负担，减少网络迂回。GMSC可以实现3种触发方式：号段触发，接入码触发，T_CSI触发。他网用户拨打我公司移动智能签约用户时在GMSCT通过T_CSI触发智能业务；他网用户拨打我公司智能业务接入码时设计为接入码触发方式，可以通过此方式得到被叫号码(即接入码)的SCP物理地址以及业务健，从而实现智能流程的触发。目前采用接入码方式智能业务有智能充值业务13800138000、13800531505以及长途IP17951业务。

GMSC的必要性随着电信业的进一步改革，各运营商必然进一步扩大互联互通的范围。如何保证网间互联互通的可靠性、保证不同网络间良好的通话质量以及话费结算的准确性和可靠性等等，是运行维护部门及相关部门面临的重要问题。通过GMSC进行接续的具体话务流向说明：

GMSC与各运营商之间话务采用。就远出网”的原则进行接续，即：移动关口局只负责接续他网拨打本地GSM用户的话务，各运营商拨打外地移动用户通过各自的长途网送入落地局移动关口局继续接续。

GMSC与网通、联通、电信、铁通等网间关口局采用话路直联方式，实现网间业务与移动网内业务的转接。

GMSC与MsC/VLRI-MSC/VLRn等移动端局采用话路直联方式，实现网问业务与移动网内业务的转接。

GMSC与移动一级汇接中心TMSCI采用话路直联方式，实现他网用户呼叫漫游到省外济南本地GSM移动用户的话务转接。

GMSC与移动二级汇接中心TMSC2采用话路直联方式，实现他网用户呼叫漫游到省内其他地市的济南GSM移动用户的话务转接，通过TMSC2与独立IP的连接实现他网用户呼叫济南GSM彩铃用户时由独立IP进行放音的功能。

他网用户使用移动智能业务时，如移动被叫签约用户、移动智能业务接入码等需要智能触发的业务都可以直接由GMSC进行触发．由此可以看出，保证网间互联互通的可靠性，给用户提供网间通话的优质通话质量等问题都可以通过改善移动网内GMsC交换机的系统性能进行提高，本文即为对GMSC交换机系统性能进行分析与测试，以达到提高GMSC交换机整体性能的目的。