七號信令網(wǎng)關及凌華解決方案_電信_信令

七號信令網(wǎng)關及凌華解決方案

2003/06/16

1. 網(wǎng)絡的演進

　　現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡可分為傳統(tǒng)的電路交換網(wǎng)和分組數(shù)據(jù)網(wǎng)。電路交換網(wǎng)包括固定電話網(wǎng)和移動網(wǎng)，它提供傳統(tǒng)的話音和傳真的業(yè)務。中國的電話用戶發(fā)展迅速，截至2003年2月，中國固定電話用戶為2.21億，移動電話用戶為2.16億。在今后幾年內，傳統(tǒng)電話業(yè)務仍將是電信市場的主業(yè)。穩(wěn)步發(fā)展以電路交換為基礎的電話業(yè)務，尤其是移動電話業(yè)務無疑是中國電信市場發(fā)展的主要任務。

　　但近來，以IP為基礎的分組數(shù)據(jù)網(wǎng)發(fā)展迅速。隨著經(jīng)濟信息化進程的加速，數(shù)據(jù)通信，特別是IP業(yè)務將會成為電信市場新的增長點。大力發(fā)展以IP技術和裝備為主導的新的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)是新時期通信網(wǎng)的標志性工作。

　　不同的網(wǎng)將按各自的最佳方向獨立演進，融合發(fā)展。最終形成一個統(tǒng)一的融合的主要是以IP為基礎的分組化網(wǎng)。如圖1所示。然而，從傳統(tǒng)的電路交換網(wǎng)到分組化網(wǎng)將是一個長期的漸進過渡過程，因而在今后20年甚至更長的時間兩種網(wǎng)絡將共存。

　　電信業(yè)務將會跨網(wǎng)絡發(fā)展。因此兩網(wǎng)互通是必須的，而且互通量也很大。其中信令的互通更重要。互通通過網(wǎng)關來解決。網(wǎng)關的OSI模型見下圖。信令網(wǎng)關就是兩個不同的網(wǎng)之間信令互通設備。

2. SS7信令網(wǎng)關

　　隨著傳統(tǒng)電話的普及率的不斷提高，傳統(tǒng)電話話務量達到了一個相對飽和的程度。為了推動其進一步增長，電信運營商不斷推出各種各樣的補充業(yè)務和智能業(yè)務，例如：常用的補充業(yè)務有主叫號碼顯示、呼叫前轉、呼叫等待等，智能業(yè)務有預付費、被叫集中付費、VPN、智能公話等。這些業(yè)務都要使用比普通電話更多的SS7，因此目前電話話務量的略微增長就會引起7號信令的大大增加。移動通信的迅速發(fā)展對SS7的需求要比固定電話更多。它每次呼叫所需的信令量是固定電話的七倍。大量的短消息，多媒體短消息、移動智能業(yè)務、以及個人業(yè)務環(huán)境等應用又使SS7不斷增長。運營商們都希望以最小的成本面對這樣的增長。減少投資、減少電路交換網(wǎng)絡的建設、提高IP網(wǎng)絡的利用率是他們共同的愿望，選用IP來傳輸SS7是最經(jīng)濟的一條途徑。

　　在語音業(yè)務和數(shù)據(jù)業(yè)務融合的過程中，以電路交換為基礎的網(wǎng)絡和以分組交換為基礎的網(wǎng)絡之間的通信勢必要求信令能夠互通，兩個全球最大的網(wǎng)絡將長期共存，信令互通的潛力將是巨大的。更重要的是下一代的網(wǎng)絡是以IP為基礎的，無論是軟交換體系結構還是第三代移動通信系統(tǒng)都采用基于IP的分組交換網(wǎng)絡，因此信令網(wǎng)關是必不可少的。

　　另外在分布廣闊的接入網(wǎng)中，利用普遍存在的IP網(wǎng)絡來傳輸接入信令，如DSS1和V5.2，也有很大的市場需求。

　　信令網(wǎng)關的作用就是完成兩個不同網(wǎng)絡之間用于控制的信息的相互轉換，以實現(xiàn)一個網(wǎng)絡中的控制信息能夠在另一個網(wǎng)絡中延續(xù)傳輸。信令網(wǎng)關是在兩個網(wǎng)絡的邊界接收和發(fā)送信令的代理，是兩個網(wǎng)絡間的信令關口，對信令消息進行翻譯、中繼或終結處理。信令網(wǎng)關可以獨立設置，也可以與其他網(wǎng)關綜合設置，來處理與接入線路或中繼線路有關的信令。

　　目前使用最廣泛的兩個網(wǎng)絡一個是電話交換網(wǎng)絡，其中包括固定電話網(wǎng)和移動電話網(wǎng)，另一個是IP網(wǎng)絡，包括Internet，Intranet和Extranet。

在電話交換網(wǎng)絡中，常用的信令如下圖所示：

　　圖中MAP，CAP，RANAP，BSSAP為移動通信系統(tǒng)使用的信令；ISUP，TUP，INAP為固定網(wǎng)使用的信令；DSS1和V5.2為接入網(wǎng)使用的信令。

　　在"IP為王"（EveryThing Over IP）的時代發(fā)展潮流中，人們?yōu)橥ㄟ^IP傳輸電話信令開展了大量的研究開發(fā)工作，IETF為此定義了一系列技術建議書，作出了很大的貢獻。
在九十年代末，IETF成立了信令傳輸（SIGTRAN）工作組來解決分組形式的電話信令在IP網(wǎng)絡上傳輸，確定電話信令的功能和性能要求，實現(xiàn)在IP網(wǎng)絡節(jié)點之間傳輸如SS7 ISUP，TUP和DSS1之類的信令。

　　SIGTRAN構架是在流控傳輸協(xié)議（SCTP）上加一個用戶適配層（UAL）。用戶適配層是由多個適配模塊所組成。它們分別為上層現(xiàn)有的電話用戶/應用提供原來的原語接口（如管理指示，數(shù)據(jù)操作等原語），并把上層特定信令協(xié)議打包在SCTP上傳輸。SCTP基于標準的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IPv4，IPv6）之上。SIGTRAN構架如下圖所示：

　　圖中粉紅色部分為SIGTRAN的協(xié)議棧，在它們之上的是對應的電話信令協(xié)議。SIGTRAN的協(xié)議棧分為2層：一層是SCTP，它提供多個流的，可靠的數(shù)據(jù)傳輸，用戶數(shù)據(jù)的捆綁和分段，阻塞和流量控制，防止"拒絕服務"和"偽裝"的攻擊等功能。另一層是用戶適配層，圖中由SUA、M3UA、M2UA、M2PA、IUA和V5UA五個適配模塊所組成，它們分別來滿足各種電話信令協(xié)議適配的要求。

　　電話網(wǎng)中的一個信令節(jié)點與IP網(wǎng)中的一個信令節(jié)點不能直接相連，它們之間的相互通信需要依靠一個叫做信令網(wǎng)關（Signalling Gateway，SG）的中間設備來進行。從IP網(wǎng)絡的角度來看，這個信令網(wǎng)關有時也叫作應用服務器通信設備，因為在UAL中常把上述的IP信令節(jié)點叫做應用服務器（Application Server, AS）。通過信令網(wǎng)關實現(xiàn)兩網(wǎng)信令互通的通用結構如下圖所示：

　　由于前面所述的原因，一般來講信令網(wǎng)關總是位于電話網(wǎng)絡和IP網(wǎng)絡之間，完成以SS7為主的傳統(tǒng)電話信令與SIGTRAN的IP電話信令之間消息的相互轉換，支持高層信令協(xié)議（SigProt）的互通。從電話網(wǎng)的角度來看，由于這信令網(wǎng)關主要完成SS7信令的處理所以常把它叫做七號信令網(wǎng)關。當信令網(wǎng)關與其他網(wǎng)絡設備集成時，其中有一側的接口將成為內部接口。例如在上圖中，如果信令網(wǎng)關與左邊的信令端點（SEP）設備集成時其左側的TTSP接口將成為內部接口，同樣與ISEP集成時其右側的IP電話信令接口成為內部接口。

3. 應用舉例

　　在下面的例子中將說明信令網(wǎng)關有很廣的應用。每個網(wǎng)絡的例子是一種可能的實現(xiàn)方案之一，實際的網(wǎng)絡按不同的具體需有不同的配備。

1) 軟交換固定網(wǎng)絡
　　在本例子中的設備有：媒體網(wǎng)關控制器（MGC）、應用服務器（AS）、中繼網(wǎng)關(TG)、接入網(wǎng)關（AG）、信令網(wǎng)關（SG）和媒體服務器（MS），如下圖所示。

　　本例中的媒體網(wǎng)關控制器（MGC）終結所有的信令，包括直接傳輸?shù)暮屯ㄟ^IP的信令，完成如一個SIP電話向PSTN網(wǎng)絡發(fā)送信號之類的信令互通，還對打到VoIP網(wǎng)絡的呼叫進行鑒權和選擇路由，并提供計費信息。這個MGC還通過SIP/SIP-T，H.323或Q.BICC與其他的MGC通信。

　　應用服務器（AS）為各種應用提供業(yè)務邏輯，例如語音郵件。

　　接入網(wǎng)關（AG）用于IP網(wǎng)絡與有線或無線接入網(wǎng)絡之間的接口。它是媒體網(wǎng)關和接入信令網(wǎng)關集成在一起的設備。它一方面在MGC的控制下完成信號編碼并通過IP把它們傳送給中繼網(wǎng)關。另一方面通過SIGTRAN向MGC傳送信令，這里SIGTRAN的UAL包括IUA、V5UA和M3UA。前二個適配模塊分別用于傳輸DSS1和V5.2接入信令，后者用于傳輸無線接入網(wǎng)的信令。

2) WCDMA 3G移動通信網(wǎng)絡

　　下圖的例子表示了WCDMA電路交換域（CS）的結構。本例使用了基于IP的核心網(wǎng)絡，并在圖中加上了媒體服務器（Media Server）。媒體服務器在MSC-Server的控制下可以提供簡單的通知服務，在應用服務器的控制下可以提供增殖服務，如語音短信、會議電話等。

　　在這個例子中媒體和信令網(wǎng)關（Media & Signalling Gateway）、移動交換中心網(wǎng)關服務器（GMSC Server）、拜訪位置寄存器（VLR）、歸宿位置寄存器（HLR）都集成了信令網(wǎng)關的功能，它們分別起到無線接入網(wǎng)的信令網(wǎng)關和漫游信令網(wǎng)關的作用。獨立設置的信令網(wǎng)關（Signalling Gateway）完成傳輸信令網(wǎng)關的作用。

4. 使用的產(chǎn)品

　　在信令網(wǎng)關設備中，需使用包括平臺、接口資源板、CPU主板、以及協(xié)議軟件，通常實現(xiàn)雙機主備配置時，可使用HA軟件。

1) 平臺
根據(jù)信令網(wǎng)關系統(tǒng)的不同實現(xiàn)方式，采用不同的平臺。
· PICMG 2.16 Blade System
例如:ADLINK cPSB-1400,cPSB-800,cPSB-880 系列
· CompactPCI with H.110 System
Intel x86 base:ADLINK cPCIS-6400(4U),cPCIS-3330(9U)系列
Sun UltraSPARC base:ADLINK cSP-4501(4U),cSP-9801(9U)系列

2) 接口板
· SS7信令板（資源板）。
NMS TX-TX3220C 系列
Interphase iSPAN 4539
東進 (DonJin) D607C/1207C
Intel SIU and Septel cP series.

3) CPU板
　　可負責高層協(xié)議的處理（MTP3以上協(xié)議），以及實現(xiàn)SS7網(wǎng)管。

4) 協(xié)議軟件
　　可實現(xiàn)以下協(xié)議：MTP2、MTP3、SCCP、Q.921、LAPV5、M2UA、M2PA、M3UA、SUA、V5UA、IUA、SCTP、IP等。

5) HA軟件
Sun Solaris OS :Netra HA Suite軟件
Carrier Grade Linux:UpSuite HA 軟件。

5. 實現(xiàn)案例 :cSP-4501/4U 5 Slot UltraSPARC CompactPCI System

本案例實現(xiàn)的是3G SGSN信令網(wǎng)關。

1) 硬件配置
cSP-4501 + cPCI-8602 + iSPAN 4539.。
· cSP-4501
-4U高度，19'', 1個系統(tǒng)槽，4個外設槽，2+1個冗余電源(500W+250W)。64bit/66MHz CompactPCI總線。支持H.110 CT總線。
-Sun UltraSPARC CPU:64-bit UltraSPARC IIi 440Mhz RISC CPU with 2MB L2 cache雙 LAN,10/100MB 自適應。單槽。
· cPCI-8602
6U cPCI 雙64-bit PMC承載板。
· iSPAN 4539 PMC T1/E1/J1通訊控制器
Motorola PowerQUICC II（MPC8260）CPU, 32bit/33MHz(最高到66M) cPCI bridge,最高支持4個E1/T1/J1。

2) 軟件配置
· OS
Sun SPARC Solaris
· 協(xié)議軟件
InterPhase：MTP2
Trillium：MTP3、SCTP、M3UA

6. 帶給客戶的好處

　　采用凌華科技 cSP-4501 UltraSPARC CompactPCI平臺,搭配Interphase iSPAN 4539通訊控制卡,不但可享受高可靠度廣為通訊業(yè)界采用Sun Solaris操作系統(tǒng)的高穩(wěn)定性,同時Interphase提供多樣化協(xié)議軟件開發(fā)包支持,可加快研發(fā)速度快速上市.在凌華電信及高可靠度的cSP-4501平臺開發(fā)更可搭配 Sun Netra HA軟件使得七號信令網(wǎng)關可以輕易實現(xiàn)系統(tǒng)冗余(HA).輕易將信令網(wǎng)關及成為高可靠度實現(xiàn)在新一代電信網(wǎng)絡如3G SGSN快速建置需求.

凌華科技公司供稿 CTI論壇編輯

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