GSM-R網(wǎng)絡(luò)中GT號(hào)碼分析研究

■ 鄭偉 李雷 劉婧

當(dāng)前，我國(guó)鐵路GSM-R網(wǎng)絡(luò)已實(shí)現(xiàn)以北京、武漢M SC/STP為雙核心平面、HLR/SCP為共用核心設(shè)備、地理冗余備份的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并實(shí)現(xiàn)濟(jì)南、廣州等已有GSM-R網(wǎng)絡(luò)的鐵路局雙上行接入兩核心平面節(jié)點(diǎn)的互聯(lián)。我國(guó)鐵路GSM-R網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)見圖1。

1 GSM-R網(wǎng)絡(luò)中MSC設(shè)備的分類

1.1 信令節(jié)點(diǎn)（SP）類

從圖1可以看出，除北京、武漢兩地M SC外，其他所有MSC設(shè)備如濟(jì)南、廣州MSC等，均具備如下特點(diǎn)：

（1）均采用雙上行至北京、武漢兩地M SC的方式，與北京、武漢兩地M SC有電路直連，除此之外，不與其他任何節(jié)點(diǎn)有電路直連。

（2）通過北京、武漢M SC實(shí)現(xiàn)對(duì)共用類GSM-R網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵功能設(shè)備歸屬位置寄存器（HLR）、智能網(wǎng)業(yè)務(wù)控制點(diǎn)（SCP）的訪問，實(shí)現(xiàn)GSM-R的基本業(yè)務(wù)。訪問這些設(shè)備需要通過北京、武漢M SC轉(zhuǎn)接。

圖1 GSM-R網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖

（3）與北京、武漢M SC為信令直連關(guān)系，與共用設(shè)備和其他任何節(jié)點(diǎn)均為無直達(dá)電路，但能夠?qū)崿F(xiàn)信令互通的準(zhǔn)直連關(guān)系。

因此，符合此類業(yè)務(wù)的M SC節(jié)點(diǎn)、SGSN節(jié)點(diǎn)定義為SP類節(jié)點(diǎn)，一般包括除北京、武漢M SC以外的所有M SC節(jié)點(diǎn)和SGSN節(jié)點(diǎn)。

1.2 信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)（STP）類

從圖1可以看出，北京、武漢兩地M SC相對(duì)特殊，具體體現(xiàn)為：

（1）兩M SC與任何其他M SC節(jié)點(diǎn)、SGSN節(jié)點(diǎn)均有電路連接，即全連接方式。

（2）兩M SC與全路共用設(shè)備HLR/SCP間有直連電路。

因此，北京、武漢兩地MSC設(shè)備定義為STP節(jié)點(diǎn)。

2 GT號(hào)碼分析

移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中，由于涉及信令連接控制部分（SCCP）層的信令處理，因此涉及該層的全球碼（GT）數(shù)據(jù)分析成為移動(dòng)網(wǎng)中與信令鏈路、被叫號(hào)碼分析同樣重要的路由分析內(nèi)容。

2.1 GT號(hào)碼分析的作用

（1）網(wǎng)元間傳遞各種七號(hào)信令消息時(shí)，不同網(wǎng)元通過網(wǎng)元ID號(hào)碼的GT分析，將信令消息通過GT路由表找到下一跳路由，即GT尋址；

（2）通過判斷網(wǎng)元ID和GT標(biāo)識(shí)位，確定該信令消息是否應(yīng)由本網(wǎng)元進(jìn)行進(jìn)一步處理；

（3）在被叫號(hào)碼為網(wǎng)內(nèi)移動(dòng)用戶時(shí)，通過M SISDN手機(jī)號(hào)碼的GT分析數(shù)據(jù)，找到該用戶歸屬的HLR網(wǎng)元，向該HLR請(qǐng)求MSRN漫游號(hào)碼以便接續(xù)呼叫；

（4）位置更新或路由區(qū)更新時(shí)，M SC或SGSN根據(jù)終端上報(bào)的IM SI信息通過用戶IM SI的GT分析數(shù)據(jù)，確定用戶歸屬的HLR，以便進(jìn)行位置更新操作等。

2.2 GT分析的類型

針對(duì)上述主要用途說明，GT路由分析主要包括三種類型：IM SI號(hào)碼GT分析、網(wǎng)元ID GT分析、M SISDN號(hào)碼GT分析。

（1）IMSI號(hào)碼（E.212/E.214碼）。根據(jù)移動(dòng)網(wǎng)業(yè)務(wù)的特性，為實(shí)現(xiàn)用戶位置更新，需在M SC和SGSN中制作用戶的IMSI號(hào)段GT數(shù)據(jù)。

由于IM SI為E.212格式，且IM S I=M CC（移動(dòng)國(guó)家碼）+M NC（移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)碼）+M S IN（移動(dòng)用戶識(shí)別號(hào)），而一般的位置更新或S G S N附著時(shí)，更習(xí)慣于使用E.214格式的編碼方式（即H y b r id=CC國(guó)家代碼+NDC網(wǎng)絡(luò)目的碼+M S IN），因此需制作46020（M CC460+M NC20）（稱為E.212碼，如46020821xxxxxxx），以及86149（CC86+NDC149）＋M SIN兩個(gè)大字冠，指向該用戶的歸屬HLR。

（2）M SISDN手機(jī)號(hào)碼（E.164碼）。為實(shí)現(xiàn)移動(dòng)用戶作被叫，一般需在M SC中制作用戶的M SISDN號(hào)段GT數(shù)據(jù)（稱為E.164碼，如86149821xxxxx），指向用戶的歸屬HLR局向，用于向?qū)?yīng)的HLR請(qǐng)求漫游號(hào)碼數(shù)據(jù)流程。

（3）網(wǎng)元ID類號(hào)碼。為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)各網(wǎng)元間的消息傳遞和識(shí)別，需在各網(wǎng)元中制作網(wǎng)元ID類GT號(hào)碼分析數(shù)據(jù)，根據(jù)GSM-R網(wǎng)絡(luò)號(hào)碼規(guī)劃，所有網(wǎng)元的識(shí)別碼（網(wǎng)元ID）應(yīng)為8614900xxx形式。

3 GT號(hào)碼分析在不同網(wǎng)元中的最優(yōu)制作方案

通過以上網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析可以看出，SP類節(jié)點(diǎn)和STP類節(jié)點(diǎn)的情況完全不同：一是SP類節(jié)點(diǎn)除與STP互聯(lián)外，不與其他任何節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)信令直連，即SP類節(jié)點(diǎn)與除STP節(jié)點(diǎn)外其他節(jié)點(diǎn)間實(shí)現(xiàn)信令互通只能通過STP節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)接進(jìn)行，SP節(jié)點(diǎn)與其他網(wǎng)元間的信令消息只能交由STP進(jìn)行處理；二是STP節(jié)點(diǎn)與全網(wǎng)所有SP節(jié)點(diǎn)、全路共用設(shè)備節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)全連接，則其GT號(hào)碼分析應(yīng)該是最全、最細(xì)的，這樣才能做到首選直達(dá)鏈路。

根據(jù)上述分析，GT號(hào)碼分析在不同網(wǎng)元中的制作方案應(yīng)為一下兩種。

3.1 SP類節(jié)點(diǎn)

3.1.1 SP需求分析

SP類節(jié)點(diǎn)的主要功能是提供網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力和無線網(wǎng)絡(luò)匯接、實(shí)現(xiàn)對(duì)共用設(shè)備的訪問及與其他SP節(jié)點(diǎn)下用戶間的通信等。由于SP節(jié)點(diǎn)只與STP節(jié)點(diǎn)直連，因此其數(shù)據(jù)制作可以相對(duì)簡(jiǎn)單，GT號(hào)碼分析選路的結(jié)果應(yīng)該只有以STP節(jié)點(diǎn)為目的地，在網(wǎng)絡(luò)編號(hào)方案統(tǒng)一的情況下，SP節(jié)點(diǎn)的號(hào)碼分析可以相對(duì)較粗。

3.1.2 SP節(jié)點(diǎn)的GT分析數(shù)據(jù)制作方案

根據(jù)上述分析結(jié)果，SP節(jié)點(diǎn)應(yīng)具備如下3種GT分析數(shù)據(jù)。

（1）E.212/E.214碼分析數(shù)據(jù)。在SP節(jié)點(diǎn)中，E.212/E.214碼主要用于用戶位置更新使用，SP節(jié)點(diǎn)根據(jù)分析結(jié)果找到相應(yīng)HLR。GSM-R網(wǎng)絡(luò)編號(hào)計(jì)劃中，IM SI（E.212格式）為“M CC460＋M NC20+M SIN”形式，對(duì)應(yīng)E.214格式的編碼為“CC86＋NDC149＋M SIN”形式。由于SP節(jié)點(diǎn)只能通過STP節(jié)點(diǎn)訪問HLR，因此其分析結(jié)果只能為兩STP節(jié)點(diǎn)之一；并且由于全路只有一個(gè)共用HLR設(shè)備，不存在多個(gè)HLR的情況，SP節(jié)點(diǎn)的此類數(shù)據(jù)相對(duì)簡(jiǎn)單。因此在SP節(jié)點(diǎn)中，只需添加“46020”和“86149”兩個(gè)GT分析數(shù)據(jù)，指向STP轉(zhuǎn)接即可。

（2）M SISDN（E.164）碼分析數(shù)據(jù)。根據(jù)GSM-R網(wǎng)絡(luò)的編號(hào)方案，M SISDN號(hào)碼應(yīng)符合861498xxxxxxx的形式。由于SP節(jié)點(diǎn)必須通過SP節(jié)點(diǎn)訪問HLR，因此其分析結(jié)果也只能是通過兩STP節(jié)點(diǎn)訪問HLR。因此在SP節(jié)點(diǎn)中，只需添加“861498”的GT號(hào)碼分析數(shù)據(jù)，指向STP進(jìn)行轉(zhuǎn)接即可。

（3）網(wǎng)元ID類GT碼分析數(shù)據(jù)。根據(jù)GSM-R編號(hào)方案，網(wǎng)內(nèi)任意網(wǎng)元ID應(yīng)為8614900xxx的形式。因此在SP節(jié)點(diǎn)中，只需添加“8614900”的GT號(hào)碼分析數(shù)據(jù)，指向STP進(jìn)行轉(zhuǎn)接即可。

3.1.3 SP類節(jié)點(diǎn)GT號(hào)碼分析的優(yōu)化

根據(jù)上述號(hào)碼數(shù)據(jù)制作內(nèi)容的分析可以看出，SP節(jié)點(diǎn)中實(shí)際上有“46020”、“86149”、“861498”、“8614900”共4條GT數(shù)據(jù)。根據(jù)交換機(jī)通用的“最長(zhǎng)匹配”原則，“861498”和“8614900”實(shí)際上均被“86149”覆蓋。

因此，在部分具備條件的交換機(jī)中，可只制作“86149”大號(hào)段，指向兩STP，這樣可以實(shí)現(xiàn)GT數(shù)據(jù)分析的最大簡(jiǎn)化，GT數(shù)據(jù)一般不超過2條。所謂具備條件的交換機(jī)，指在GT尋址中共享分析樹的情形，對(duì)于只區(qū)分尋址方式進(jìn)行路由組織的交換機(jī)尤其適合。

3.2 STP類節(jié)點(diǎn)

3.2.1 STP類節(jié)點(diǎn)需求分析

STP類節(jié)點(diǎn)實(shí)際上只有北京、武漢MSC兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，其主要功能除了提供網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力和無線網(wǎng)絡(luò)匯接、實(shí)現(xiàn)對(duì)共用設(shè)備的直連訪問、與其他SP節(jié)點(diǎn)下用戶間實(shí)現(xiàn)通信等功能外，還擔(dān)負(fù)共用設(shè)備與其它任意SP節(jié)點(diǎn)間信令轉(zhuǎn)接的重要功能。通過圖1可以看出，STP節(jié)點(diǎn)實(shí)際上實(shí)現(xiàn)了與網(wǎng)內(nèi)所有網(wǎng)元間的全直聯(lián)。因此其號(hào)碼分析遠(yuǎn)比SP類節(jié)點(diǎn)復(fù)雜。根據(jù)路由組織規(guī)范，STP類節(jié)點(diǎn)對(duì)其他網(wǎng)元的GT號(hào)碼分析選路的組織原則是，優(yōu)選直達(dá)路由、次選自另一STP迂回路由。

3.2.2 STP類節(jié)點(diǎn)的GT分析數(shù)據(jù)制作方案

根據(jù)上述分析結(jié)果，STP節(jié)點(diǎn)應(yīng)具備如下3種GT分析數(shù)據(jù)。

（1）E.212/E.214碼分析數(shù)據(jù)。在STP節(jié)點(diǎn)中，E.212/E.214碼主要用于本網(wǎng)下和其他網(wǎng)元發(fā)送過來的用戶位置更新轉(zhuǎn)接信令請(qǐng)求，STP節(jié)點(diǎn)根據(jù)分析結(jié)果應(yīng)直接尋址到相應(yīng)HLR。在STP節(jié)點(diǎn)中，應(yīng)制作“46020”和“86149”兩個(gè)GT分析數(shù)據(jù)，直接指向HLR接口。從這個(gè)角度看，STP節(jié)點(diǎn)和SP節(jié)點(diǎn)并無不同，也同時(shí)能夠說明STP節(jié)點(diǎn)實(shí)際上也具備SP類節(jié)點(diǎn)的功能。

（2）M SISDN（E.164）碼分析數(shù)據(jù)。根據(jù)GSM-R網(wǎng)絡(luò)的編號(hào)方案，M SISDN號(hào)碼應(yīng)符合861498xxxxxxx的形式。根據(jù)對(duì)上一分析，S T P節(jié)點(diǎn)的制作方法與E.212/E.214碼分析結(jié)果相同，直接指向HLR節(jié)點(diǎn)，需添加“861498”的GT號(hào)碼分析數(shù)據(jù)，指向STP進(jìn)行轉(zhuǎn)接即可。應(yīng)該說明的是，之所以STP類節(jié)點(diǎn)在E.212/E.214/E.164碼的號(hào)碼分析完全與SP節(jié)點(diǎn)一樣，是由網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)決定的。因?yàn)榫W(wǎng)內(nèi)只有唯一一個(gè)HLR設(shè)備局向，因此STP節(jié)點(diǎn)在制作上述分析時(shí)與SP相同。但如果網(wǎng)內(nèi)有其他HLR存在，例如太原在互聯(lián)時(shí)仍保留了自己的HLR（保留了149829號(hào)段用戶），那么對(duì)于SP類節(jié)點(diǎn)，其GT分析數(shù)據(jù)不變，但對(duì)于STP類節(jié)點(diǎn)，則必須制作更細(xì)的號(hào)碼分析數(shù)據(jù)指向?qū)?yīng)網(wǎng)元，其原因就在于STP節(jié)點(diǎn)與其它HLR有直連，而SP節(jié)點(diǎn)只與STP有直連，其對(duì)HLR的訪問完全受STP控制，而STP的分析結(jié)果必須與實(shí)際用戶號(hào)段在不同HLR的的分布一致。

（3）網(wǎng)元ID類GT碼分析數(shù)據(jù)。根據(jù)GSM-R編號(hào)方案，網(wǎng)內(nèi)任意網(wǎng)元ID應(yīng)為8614900xxx的形式。由于STP與所有網(wǎng)元的全連接關(guān)系，STP節(jié)點(diǎn)中必須制作與其直連的所有網(wǎng)元ID的精確GT號(hào)碼分析結(jié)果，而不能只簡(jiǎn)單添加“8614900”的GT號(hào)碼分析數(shù)據(jù)，交由其他網(wǎng)元非STP類網(wǎng)元轉(zhuǎn)接，否則將引起路由上的死循環(huán)。從數(shù)量上看，除STP節(jié)點(diǎn)本身外，如果有N個(gè)網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)，那么就需要至少N條對(duì)應(yīng)于網(wǎng)元ID的精確GT號(hào)碼分析數(shù)據(jù)，才能保證STP類節(jié)點(diǎn)本身和其他任意SP節(jié)點(diǎn)間的互通性。

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