中繼信令網(wǎng)關(guān)在軟交換中的應(yīng)用與分析

韓靜 2007/05/09

　　本文關(guān)鍵字: NGN3, 運營商3, ITU2, 軟交換13, 網(wǎng)絡(luò)25, IP55, PSTN7, 融合2, 下一代網(wǎng)絡(luò)4, 信令126, 智能網(wǎng)17, 移動通信2, 網(wǎng)關(guān)54, 電路交換4, 交換機1, 網(wǎng)絡(luò)安全1, 電話網(wǎng)1, 服務(wù)器1, SIP1, H.3231, 電信2, 3GPP1, 3G1, 寬帶1, ETSI1, IP電話1, 分組交換2

　　1. 引言

　　NGN是目前通信業(yè)內(nèi)普遍關(guān)注的一個熱點領(lǐng)域，各個運營商、設(shè)備制造廠商和ITU、IETF等國際通信組織以及眾多技術(shù)論壇都在關(guān)注NGN，從不同角度提出對NGN的構(gòu)想。而下一代的交換網(wǎng)主要的發(fā)展方向就是軟交換。目前軟交換技術(shù)是業(yè)界公認的網(wǎng)絡(luò)演進方向，該體系通過IP分組技術(shù)使得原來分別組網(wǎng)的PSTN網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)及移動網(wǎng)得以真正融合，通過各種終端接入的用戶可以享有統(tǒng)一的業(yè)務(wù)，符合網(wǎng)絡(luò)演進以及用戶需求發(fā)展的趨勢。在下一代網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)過程中，我們必須面臨的一個問題就是要與現(xiàn)有的各類網(wǎng)絡(luò)，如PSTN網(wǎng)、No.7信令網(wǎng)、移動網(wǎng)，實現(xiàn)無縫的互聯(lián)互通。

　　傳統(tǒng)的No.7信令網(wǎng)主要提供三種基本類型的業(yè)務(wù)，包括PSTN網(wǎng)絡(luò)中的呼叫控制、智能網(wǎng)業(yè)務(wù)以及移動網(wǎng)中公眾移動通信能力，包括呼叫轉(zhuǎn)移，短消息服務(wù)以及位置管理等業(yè)務(wù)。

　　而下一代交換網(wǎng)中的信令網(wǎng)關(guān) SG是No.7信令網(wǎng)與IP網(wǎng)的邊緣接收和發(fā)送信令消息的信令代理，對信令消息進行中繼、翻譯或終結(jié)處理。其實質(zhì)就是為了實現(xiàn)PSTN端局與軟交換設(shè)備之間的No.7信令互通，實現(xiàn)信令承載層電路交換與IP分組的轉(zhuǎn)換功能。信令網(wǎng)關(guān)在No.7信令網(wǎng)和IP網(wǎng)的邊緣對呼叫信令進行實時轉(zhuǎn)接或協(xié)議轉(zhuǎn)換。因此，信令網(wǎng)關(guān)可以在呼叫控制、智能網(wǎng)以及移動網(wǎng)中提供多種多樣的應(yīng)用。

　　2．信令網(wǎng)關(guān)的工作方式

　　信令網(wǎng)關(guān)設(shè)備的組網(wǎng)應(yīng)用主要分為信令點代理的組網(wǎng)應(yīng)用（包括電路相關(guān)及電路無關(guān)的信令應(yīng)用）和信令轉(zhuǎn)接點組網(wǎng)應(yīng)用。

　�。�1）信令點代理的組網(wǎng)應(yīng)用

　　在此種工作方式中，信令網(wǎng)關(guān)采用M3UA協(xié)議，信令網(wǎng)關(guān)與所連的IP網(wǎng)中的節(jié)點使用相同的信令點碼，即IP網(wǎng)中的節(jié)點是信令網(wǎng)關(guān)的一個高層用戶。IP網(wǎng)節(jié)點不需要具備MTP3和其下層的窄帶協(xié)議，只需具有MTP3以上的協(xié)議。

　　信令網(wǎng)關(guān)設(shè)備與IP網(wǎng)上的節(jié)點共享一個信令點碼，共同提供完整的信令點的功能，如圖1所示。IP網(wǎng)上的節(jié)點可以是軟交換機，通常特指TUP/ISUP的呼叫控制部分；還可以是一個基于IP的數(shù)據(jù)庫節(jié)點，通常為IP域的一個業(yè)務(wù)控制點（IP-SCP）。

　　信令點代理組網(wǎng)方式的SG從窄帶No.7信令網(wǎng)或IP網(wǎng)接收到信令消息后，傳遞到MTP3或M3UA，然后SG根據(jù)DPC、NIF或IP地址、NIF完成信令消息的傳遞。

　　在這種實現(xiàn)方式下，IP網(wǎng)中的節(jié)點，如TUP/ISUP的呼叫控制部分，或IP SCP，是與SG共享一個信令點碼。而SG應(yīng)能通過數(shù)據(jù)配置對某個DPC/OPC/SLS/CIC取值組合來確定相應(yīng)的TUP或ISUP消息，或?qū)δ硞€DPC/OPC/SLS/SSN取值組合來確定SCCP消息能正確送到指定的MGC功能實體。其中對這些路由信息參量的識別是由NIF功能完成的。

　　為了提高網(wǎng)絡(luò)的可管理性，這種方式的信令網(wǎng)關(guān)如果需要為多個IP網(wǎng)節(jié)點服務(wù)，就需要信令網(wǎng)關(guān)支持多信令點功能，針對不同的IP網(wǎng)節(jié)點分配不同的信令點碼。

　　采用這種方式的信令網(wǎng)關(guān)，由于信令網(wǎng)關(guān)和IP網(wǎng)節(jié)點采用同一信令點碼，因此不提供經(jīng)另一信令網(wǎng)關(guān)到IP網(wǎng)節(jié)點的功能。由于代理的特性，IP網(wǎng)的一個節(jié)點只能通過固定的信令網(wǎng)關(guān)和No.7信令網(wǎng)交互，不支持網(wǎng)絡(luò)級備份。由于信令網(wǎng)關(guān)和IP網(wǎng)節(jié)點使用同一個信令點，IP網(wǎng)的節(jié)點是信令網(wǎng)關(guān)節(jié)點的一個高層用戶，因此從信令網(wǎng)關(guān)到IP目的地點通路的狀態(tài)無法通過合適的No.7信令消息反饋回No.7信令網(wǎng)。

　�。�2）信令轉(zhuǎn)接點的組網(wǎng)應(yīng)用

　　信令轉(zhuǎn)接點的組網(wǎng)應(yīng)用如圖2所示。

　　在該方式中，信令網(wǎng)關(guān)設(shè)備具有自己獨立的信令點碼，提供完整的信令轉(zhuǎn)接點功能。在信令網(wǎng)關(guān)的No.7側(cè)能夠支持A/B/C/D/E鏈，能同時與多個信令點/信令轉(zhuǎn)接點互連，按照傳統(tǒng)No.7信令網(wǎng)的方式選擇路由；在IP側(cè)，信令網(wǎng)關(guān)至少能夠與一個IP域的節(jié)點互連，并有信令路由的冗余配置(至少兩個SCTP偶聯(lián))，通過相關(guān)路由關(guān)鍵字(DPC/OPC/SIO/SCCP_SSN/CIC范圍等)進行路由選擇。

　　信令轉(zhuǎn)接點組網(wǎng)方式主要應(yīng)用M3UA或M2PA協(xié)議層，其中SCCP協(xié)議層為任選部分。SG具備SCCP功能時，與MTP3或M3UA結(jié)合可增強SG的路由尋址功能。

　　SG從窄帶No.7信令網(wǎng)或IP網(wǎng)接收到信令消息后，如果是TUP/ISUP相關(guān)的呼叫控制信息則可由MTP3經(jīng)NIF直接傳給M3UA，或相反，而無須傳遞到SG的SCCP層，其信令傳送過程類似于SG不具備SCCP功能時的實現(xiàn)方式。

　　信令網(wǎng)關(guān)采用STP方式工作時，要單獨占用一個信令點碼，從No.7信令網(wǎng)收到的信令消息可以被轉(zhuǎn)發(fā)到IP網(wǎng)內(nèi)的多個信令點，使用協(xié)議可以是M3UA或M2PA。

　　使用M3UA協(xié)議的轉(zhuǎn)接方式時，信令網(wǎng)關(guān)有如下特點：

　　IP網(wǎng)信令點不需要具備MTP3和其下層的窄帶協(xié)議；

　　信令網(wǎng)關(guān)可以為多個具有不同信令點編碼的IP網(wǎng)節(jié)點服務(wù)；

　　由于M3UA本身是一種適配協(xié)議，因此轉(zhuǎn)接的消息只能是從信令網(wǎng)關(guān)到IP網(wǎng)節(jié)點的“一次轉(zhuǎn)接”，消息必須在IP網(wǎng)節(jié)點落地。

　　M3UA主要選路方式比MTP3（基于DPC選路）增加了CIC、SSN等方式。MTP3在鏈路故障和路由故障過程中，有一整套的倒換倒回機制，但M3UA協(xié)議基本上沒有，因此M3UA的連接故障可能造成消息丟失。

　　與M3UA協(xié)議不同，M2PA協(xié)議是一種對等適配協(xié)議，即M2PA和SCTP一起實現(xiàn)MTP2的功能。使用M2PA相當(dāng)于更換了NO.7信令的鏈路層，因此使用M2PA的信令網(wǎng)關(guān)組網(wǎng)方式，類似于NO.7信令網(wǎng)中STP設(shè)備的方式。

　　使用M2PA協(xié)議的轉(zhuǎn)接方式時，信令網(wǎng)關(guān)有如下特點：

　　IP網(wǎng)節(jié)點需要具備MTP3協(xié)議；

　　這種方式的信令網(wǎng)關(guān)可以為多個具有不同信令點編碼的IP網(wǎng)節(jié)點服務(wù)；

　　由于M2PA是對等的適配協(xié)議，信令網(wǎng)關(guān)通過MTP3層進行信令轉(zhuǎn)接，因此消息可以在IP網(wǎng)進行多次轉(zhuǎn)接；
　　信令網(wǎng)關(guān)可以實現(xiàn)類似No.7信令網(wǎng)中STP設(shè)備的冗余備份方式，提供良好的網(wǎng)絡(luò)安全性；

　　網(wǎng)絡(luò)的可管理性強。由于使用M2PA，相當(dāng)于更換了No.7信令的鏈路層，因此對信令路由的管理與No.7信令網(wǎng)中的管理一樣。

　　由于M2PA協(xié)議中規(guī)定有信令網(wǎng)管理功能，并且M2PA協(xié)議有比較完備的倒換倒回過程，因此M2PA協(xié)議相對于M3UA協(xié)議，在信令網(wǎng)關(guān)做IP網(wǎng)中的STP設(shè)備時具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢，既保證了承載層帶寬增加，具有IP特性，同時又可以繼承窄帶信令網(wǎng)安全可靠的特征。

　　FHX 5000系統(tǒng)硬件采用通用的平臺。信令網(wǎng)關(guān)根據(jù)組網(wǎng)方式的不同，需要加載的協(xié)議處理模塊也有所不同，為此，F(xiàn)HX 5000各協(xié)議模塊可裁減，即各協(xié)議模塊分別作為獨立任務(wù)加載。可以通過靈活的配置實現(xiàn)以上介紹的各種組網(wǎng)方式。

　　3. FHX 5000信令網(wǎng)關(guān)應(yīng)用方式

　　軟交換體系中信令網(wǎng)關(guān)的出現(xiàn)，使利用IP承載技術(shù)來解決各節(jié)點之間信令傳送成為可能，是順應(yīng)網(wǎng)絡(luò)演進需求的一種解決方案。

　　（1)與傳統(tǒng)PSTN網(wǎng)絡(luò)互通

　　使用 FHX 5000信令網(wǎng)關(guān)來提供信令連接，可以在軟交換網(wǎng)絡(luò)中構(gòu)建一個分布式交換環(huán)境。信令網(wǎng)關(guān)位于電話網(wǎng)絡(luò)和IP網(wǎng)絡(luò)之間，完成傳統(tǒng)的No.7信令消息與基于IP的SIGTRAN信令之間消息的相互轉(zhuǎn)換，支持高層用戶信令協(xié)議的互通（見圖3）。

　　
　　（2)智能網(wǎng)業(yè)務(wù)控制點(SCP)

　　在下一代網(wǎng)絡(luò)中智能網(wǎng)功能可以通過多種方式實現(xiàn)：通過軟交換訪問傳統(tǒng)智能網(wǎng)的SCP；傳統(tǒng)智能網(wǎng)的SSP訪問應(yīng)用服務(wù)器；或是利用第三方提供各種智能網(wǎng)業(yè)務(wù)。下面僅就第一種方式說明信令網(wǎng)關(guān)在下一代網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)智能網(wǎng)功能時的應(yīng)用。

　　對現(xiàn)有的智能網(wǎng)來說，軟交換以及它所控制的節(jié)點構(gòu)成一個虛擬的SSP，可在INAP/CAP/TCAP/SCCP接口上通過信令網(wǎng)關(guān)與現(xiàn)有智能網(wǎng)中的SCP互通，共同提供智能網(wǎng)業(yè)務(wù)，或者直接和IP SCP進行互通，實現(xiàn)和原有智能網(wǎng)業(yè)務(wù)的互通（圖4）。

　　基于IP的實體可以通過FHX5000信令網(wǎng)關(guān)查詢七號信令數(shù)據(jù)庫，反之亦可。例如，在網(wǎng)絡(luò)向IP轉(zhuǎn)變時可以設(shè)置一個數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫可以在任何一種網(wǎng)絡(luò)中，而由FHX5000信令網(wǎng)關(guān)提供無縫的互操作功能。

　　在這種方式下，智能業(yè)務(wù)仍舊由傳統(tǒng)智能網(wǎng)的SCP來提供。軟交換實現(xiàn)SSF功能，負責(zé)智能業(yè)務(wù)的觸發(fā)，然后通過信令網(wǎng)關(guān)與傳統(tǒng)智能網(wǎng)的SCP互通，接受SCP對智能呼叫的控制，完成呼叫接續(xù)以及與用戶的交互，為IAD用戶、SIP用戶、H.323用戶、PSTN等各種用戶提供智能網(wǎng)業(yè)務(wù)。

　�。�3)SS7 over IP

　　隨著傳統(tǒng)電話的普及率的不斷提高，傳統(tǒng)電話話務(wù)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(wù)和智能業(yè)務(wù)。減少投資、減少電路交換網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)、提高IP網(wǎng)絡(luò)的利用率是運營商共同的愿望，選用IP來傳輸SS7是極經(jīng)濟的一條途徑。在3GPP 的 R4及R5中規(guī)定3G網(wǎng)絡(luò)采用軟交換體系進行組網(wǎng)，各網(wǎng)元之間的媒體及信令都基于IP網(wǎng)進行承載。信令網(wǎng)關(guān)的出現(xiàn)使SS7 over IP成為可能，這樣做增加了信令帶寬，減小了對其它網(wǎng)絡(luò)資源的壓力。

　　通過兩個FHX 5000信令網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)，將分布的多條信令鏈路集中到IP接口，就可以用低成本高帶寬的IP鏈路來進行可靠的七號信令傳輸，如圖5所示。

　　信令網(wǎng)關(guān)的這種應(yīng)用可以利用IP側(cè)寬帶傳輸能力，在信令網(wǎng)中業(yè)務(wù)量較大的節(jié)點之間提供高速連接，緩解智能網(wǎng)業(yè)務(wù)及未來移動業(yè)務(wù)的發(fā)展對信令網(wǎng)造成的壓力。

　　4. FHX 5000信令網(wǎng)關(guān)設(shè)備的特點和優(yōu)勢

　　FHX 5000信令網(wǎng)關(guān)在下一代網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)平臺中是非常關(guān)鍵的設(shè)備。除了支持標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議和體系結(jié)構(gòu)，該網(wǎng)關(guān)還能提高系統(tǒng)的效率，可靠性和可維護性。它的特點和優(yōu)勢有：

　　同時支持多種七號信令—CHINA/ANSI/ITU/ETSI/JAPAN；

　　提供豐富的組網(wǎng)應(yīng)用方式。網(wǎng)關(guān)支持多種適配層協(xié)議，具有多樣的電路交換網(wǎng)和分組網(wǎng)接口，能滿足各種方式的組網(wǎng)應(yīng)用；

　　極高的可靠性。系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，包括主控處理機、電源、內(nèi)部以太交換網(wǎng)都采取1+1備份，使系統(tǒng)成為電信級的高可靠的信令網(wǎng)關(guān)設(shè)備；

　　兩個FHX 5000信令網(wǎng)關(guān)可配置為共享同一個七號信令點碼，實現(xiàn)負荷分擔(dān)和高可靠性；

　　一個FHX 5000信令網(wǎng)關(guān)多個信令點碼配置，可實現(xiàn)與多個IP網(wǎng)節(jié)點相連。

　　FHX 5000信令網(wǎng)關(guān)可以用于各種應(yīng)用環(huán)境中，例如：

　　軟交換設(shè)備與PSTN網(wǎng)的互通

　　軟交換與智能網(wǎng)的互通

　　移動短消息業(yè)務(wù)與位置服務(wù)

　　IP電話網(wǎng)關(guān)

　　No.7信令鏈路的集中傳輸

　　SS7 over IP

　　5. 結(jié)束語

　　在語音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)融合的過程中，以電路交換為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)和以分組交換為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)之間的互通勢必要求信令能夠互通，兩個全球最大的網(wǎng)絡(luò)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(luò)是以IP為基礎(chǔ)的，無論是軟交換體系結(jié)構(gòu)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(luò)，因此信令網(wǎng)關(guān)是必不可少的。

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