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一种基于七号信令的局间话单采集系统研究与应用
摘要：鉴于目前网间结算的话单采集存在着实时性差、采集点分散、过分依赖交换机提供的接口以及结算欠准确等特点，介绍了一种基于七号信令系统的新式局间话单采集系统。该系统采用高阻跨接在信令链路上，实时采集链路上的消息，经过分析处理后提供给计费系统结算。具有技术先进、实时性高、容量大、可靠性高、运行稳定等特点，有效地解决了局部话单采集问题。关键词：七号信令 话单采集 信号链路 局间
目前，电信部门与需要进行结算的通信企业通过优化网络结构、设置网关局的方式进行对等数据采集并进行结算。这种传统的数据采集方式主要依靠交换机本身数据端口，通过磁带方式或X.25口，采用CMIS/FTAM协议的模式进行话单数据采集。这种方式有一定的优势，但同时也存在着一些缺点：如实时性差、采集点分散、可靠性差等，同时在实际的互连互通实现方式中，各电信运营商通常会在话务量大的局间增设一定量的直联备份电路，以起到提高安全性和话务分流的目的。由于这部分直联电路是不经过网关局汇接的，如果只从网关局上取话单，将把这部分话单漏掉，从而造成结算的不准确。
目前网关互联互通，最常用也是最标准的信令方式就是中国七号信令方式，交换局间所有呼叫的控制信息均可通过七号信令的方式传输。因为七号信令消息中包含了生成详细话单所需的全部信息，只须从七号信令网上提取出信令消息，经过合理的筛选和配对，便可得到交换局间通信的所有详细话单。
1 基于七号信令网关采集模式
七号信令网是电话网、智能网以及各种新业务的神经和支撑网，是通信网建设维护的重要部分。根据我国七号信令技术体制要求，我国七号信令网最终采用三级准直联结构方式。SS7是公共信道信令协议，主要用于电话网内的呼叫处理，它使用电话网的基本数据通信协议，完成呼叫建立、呼叫选路并提供各种业务，由于SS7网是独立于话音/媒体流电路网的数据网，可以做到完全的冗余备份。因此，SS7对电话网络的管理比以前的技术更快、更可靠和更先进。
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本系统直接从SS7信令链路上获取话务信令并匹配成相对应的呼叫记录（CDR）。CDR匹配完成后将被传关室本地的采集比对服务器指定目录，从交换机联机方式或者脱机方式采集来的数据也被传送到本地的采集服务器。在采集服务器中，两个源数据将进行比对，产生比对的报表，生成比对结果供维护管理人员维护交换机。同时，从信令链路上采集的数据将作为一种数据源备份留在本地，在这种模式下，由于系统是一个备用系统，整个采集过程不考虑完全备份模式。本地的采集服务器运行比对软件，主要进行数据核查、过滤、预处理等任务。在与交换机采集的数据进行比对校验并生成校验报告后，交换机采集的数据送往结算中心。在此模式下，比对服务器中将保存2个月以上的信令话单，以备今后需要。
2 七号信令话单采集系统结构设计
七号信令话单采集系统为模块化结构的分布式系统。整个系统可公分为：E1电路的高阻跨接、数字交叉连接设备、七号信令分析系统和详细话单生成软件四部分。
其中E1电路的高阻跨接、数字交叉连接设备通常分布在各个交换或传输机房中，以方便接入各七号信令链路，而七号信令分析系统和详细话单生成软件则放在中心机房，它们接收并处理各地传来的七号信令消息，生成详细话单。其各部分的连接示意图如图1所示。
图1中七号信令话音采集系统首先通过E1传输系统的高阻跨接，侦听GSM和网关局之间传输七号信令消息的E1电路。此时侦听回路中的阻抗应远远大于75Ω，只有这样才不会影响E1电话收发双方的信号，以保证局间信令系统的正常工作。
由于侦听回路中的阻抗较大（>>75Ω）,所截获E1信号的强度十分微弱，因此必须将其信号放大。放大后的E1信号进入一台数字交叉连接设备，将所有包含七号信令链路数据的E1时隙交换到两条E1中进入七号信令分析系统。在这里之所以要使用数字交叉连接设备是基于以下理由：
（1）由于目前的七号信令运营网中每个E1通常只有一个或几个时隙包含有七号信令链路数据，因此必须通过数字交叉连接设备将所有这些包含有七号信令链路数据的时隙收敛到两个E1中，以方便后面的七号信令分析系统处理。
（2）考虑到高阻跨接侦听点可能分布在各地，而大容量的七号信令分析系统则放置于中心机房，所以在将七号信令链路数据传回中心前先经过数字交叉连接设备，会大大减少了传输所需要的E1数量，节约传输成本。
七号信令分析系统主要完成对31条七号信令链路消息的采集。详细话单生成软件收到从以太网传来的七号信令消息后，根据七号信令的各个用户部分（UP）的协议规则，对获得的七号信令消息做关联处理，从而产生出详细话单，并将话单格
式化为用户要求的格式。最后七号信令分析系统和详细话单生成软件提供了完善的监视和控制接口，可以便捷、有效地实现对大地域范围内系统运行状况的远程监控。所有这些功能都可以直接在原有的计算机网络上的实现，而不需要增加额外的监视信息通路，大大节省了网络系统投资成本。
2.1 E1电路的高阻跨接
由于监视七号信令系统必须在不影响局间工作的前提下进行，因此必须对包含有七号信令链路的E1予以高阻跨接侦听，这样才不会影响E1电路收发双方的信号。
七号信令话单采集系统的高阻跨接器件要求性能稳定，高阻跨接口相对于E1电路的阻抗都大于1000Ω。在正常工作时，跨接后对原E1信号的影响小于0.3dB，从而有效地确保了交换局工作的安全性。高阻跨接器件与后面的信号放大器件配合，使得流经高阻跨接器件的弱E1信号可以在经过30～50m传输后，依然不产生任何额外的误码。本系统的高阻跨接器件还提供双跨接的形式，即可以在一个跨接点上获得两份高阻E1信号，同时供给其后的两套热备份系统使用。
图3
2.2 数字交换连接设备
E1电路经高阻跨接侦听后，其信号强度已经大大减弱，为使信号可以被正常接收，就必须将信号放大，七号信令话单采集系统的数字交叉连接设备将上述两种功能整合在一起，其主要的信号流程如图2所示。
数字交叉连接设备所处理的功能详述如下：
（1）软件配置的E1信号放大比例：提供0～20dB的信号放大能力，使其能够与大到3500Ω的高阻跨接器件的配合，并且放大的比例可以由配置软件修改。
（2）软件配置的E1阻抗匹配：该设备可以通过配置软件，按需要选择75Ω或120Ω的阻抗，与接入的E1相匹配。
（3）低延时的无阻塞交换网络：数字交换连接设备可以实现256×256的无阻塞交换，即能将8条输入E1的任何一个时隙小于12μs，在最坏的情况下也小于125μs。数字交换连接设备中时隙的连接方式可以由软件配置。
（4）主时钟的选择：通过软件配置，该设备可在8个E1中选择其中的一个作为主时钟。当用户选择的主时钟E1失效时，系统会自动选择另一个有效的E1作为设备的主时钟源，而一旦用户选择的主时钟E1恢复时系统将把主时钟源切换回来。时钟源的切换时延小于1ms。
七号信令链路的跨接点可能分布在各个机房，而每个机房中只有少量的几条七号信令链路，因此通常在每个机房中只会使用到较小容量的交换网络。大的机房可能有很多条七号信令链路，这时只需简单地将多台数字交叉连接设备组成一个二级的交换网络即能满足要求。例如图3中用5台数字交叉连接设备组成的二级交换网络，将分布在36根E1中的18条七号信令链路收敛到两条E1中。
2.3 七号信令分析系统
七号信令分析系统主要完成31条七号信令链路消息的采集功能。
它根据用户定义的筛选条件过滤掉与计费无关的七号信令消息，并为每一条满足过滤条件的七号信令消息打上时标，最后将这些消息打成TCP/IP包，通过10M以太网传给详细话音生成软件。该系统在硬件上分为：七号信令分析设备和GPS授时系统。限于篇幅的原因，这里不详细介绍其技术实现。其主要的信号流程如图4所示。
3 系统性能测试
系统在信息产业部电信传输研究所RTNET实验室测试中，利用一台七号信令大话务量呼叫模拟器A模拟一个发端交换局，连接到中兴程控交换机，再汇接到另一台一号信令大话务量呼叫模拟量呼叫模拟器B模拟一个收端交换局。发端局和汇接局间有4对E1中继，每对E1中有30条话路，第一对E1中有1条七号信令链路，因此两个局之间共有1条七号信令链路和120条话路。大话务量模拟器A作为发话方，在每个话路上按所设时长产生一次呼叫，并记录成功的呼叫次数。被测试系统高阻跨接在发端局和汇接局之间的第一条E1上，经过数字交叉连接设备的输出接口采集七号信令消息，以TCP/IP数据包的形式，通过10M以太网传送到详细话单生成服务器生成详细话单，与呼叫模拟器统计的话单进行比对，检查被测系统生成话单的准确性。
为了衡量其处理31条七号信令链路能力，检查“七号”信令分析系统”在单位时间内可以处理的七号信令消息的数量，并保证系统在高信令负荷下不会遗漏七号信令消息。需要在七号信令消息分析模块上接入31条七号信令链路，并逐步增加这些七号信令链路上的负荷，达到呼叫模拟器最大呼叫数量。该项测试采用了如下等效的方法，利用“数字交叉连接设备”将一个输入时隙同时交换到多个不同的输出时隙的功能，可以将上述的1条七号信令链路的消息复制31份，从而在31条链路上产生朵的信令负荷，输入到七号信令消息分析模块进行消息处理。
由于七号信令话单采集系统采用监测七号信令链路的工作方式，必须保证不影响局间信令链路的前提下跨接，因此要对高阻跨接设备的物理特性进行测试，检查其是否对原链路引入误码，同时是否对本身引入误码。
随着电信行业的进一步改革以及中国加入WTO，电信行业间的网间结算成为各电信企业倍加重视的问题。该系统鉴于目前网间结算的话单采集存在着实时性差、采集点分散、过分依赖于交换机提供的接口、可靠性差以及结算欠准确等
不足，设计的一套大容量话单采集系统——七号信令话单采集系统（GSS07）。采用一种崭新的话单采集方式，具有技术先进、实时性高、容量大、安全性好、运行稳定等特点，实验证明其有效地解决了局间话单采集问题，非常适合电信企业的需要，可以被广泛应用于网间结算、长途结算、话务分析以及核帐对单系统。
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