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中继信令网关在软交换中的应用与分析

  NGN是目前通信业内普遍关注的一个热点领域,各个运营商、设备制造厂商和ITU、IETF等国际通信组织以及众多技术论坛都在关注NGN,从不同角度提出对NGN的构想。而下一代的交换网主要的发展方向就是软交换。目前软交换技术是业界公认的网络演进方向,该体系通过IP分组技术使得原来分别组网的PSTN网、数据网及移动网得以真正融合,通过各种终端接入的用户可以享有统一的业务,符合网络演进以及用户需求发展的趋势。在下一代网络的建设过程中,我们必须面临的一个问题就是要与现有的各类网络,如PSTN网、No.7信令网、移动网,实现无缝的互联互通。传统的No.7信令网主要提供三种基本类型的业务,包括PSTN网络中的呼叫控制、智能网业务以及移动网中公众移动通信能力,包括呼叫转移,短消息服务以及位置管理等业务。

  而下一代交换网中的信令网关 SG是No.7信令网与IP网的边缘接收和发送信令消息的信令代理,对信令消息进行中继、翻译或终结处理。其实质就是为了实现PSTN端局与软交换设备之间的No.7信令互通,实现信令承载层电路交换与IP分组的转换功能。信令网关在No.7信令网和IP网的边缘对呼叫信令进行实时转接或协议转换。因此,信令网关可以在呼叫控制、智能网以及移动网中提供多种多样的应用。

  信令网关设备的组网应用主要分为信令点代理的组网应用(包括电路相关及电路无关的信令应用)和信令转接点组网应用。(1)信令点代理的组网应用

  在此种工作方式中,信令网关采用M3UA协议,信令网关与所连的IP网中的节点使用相同的信令点码,即IP网中的节点是信令网关的一个高层用户。IP网节点不需要具备MTP3和其下层的窄带协议,只需具有MTP3以上的协议。

  信令网关设备与IP网上的节点共享一个信令点码,共同提供完整的信令点的功能,如图1所示。IP网上的节点可以是软交换机,通常特指TUP/ISUP的呼叫控制部分;还可以是一个基于IP的数据库节点,通常为IP域的一个业务控制点(IP-SCP)。

  信令点代理组网方式的SG从窄带No.7信令网或IP网接收到信令消息后,传递到MTP3或M3UA,然后SG根据DPC、NIF或IP地址、NIF完成信令消息的传递。

  在这种实现方式下,IP网中的节点,如TUP/ISUP的呼叫控制部分,或IP SCP,是与SG共享一个信令点码。而SG应能通过数据配置对某个DPC/OPC/SLS/CIC取值组合来确定相应的TUP或ISUP消息,或对某个DPC/OPC/SLS/SSN取值组合来确定SCCP消息能正确送到指定的MGC功能实体。其中对这些路由信息参量的识别是由NIF功能完成的。

  为了提高网络的可管理性,这种方式的信令网关如果需要为多个IP网节点服务,就需要信令网关支持多信令点功能,针对不同的IP网节点分配不同的信令点码。

  采用这种方式的信令网关,由于信令网关和IP网节点采用同一信令点码,因此不提供经另一信令网关到IP网节点的功能。由于代理的特性,IP网的一个节点只能通过固定的信令网关和No.7信令网交互,不支持网络级备份。由于信令网关和IP网节点使用同一个信令点,IP网的节点是信令网关节点的一个高层用户,因此从信令网关到IP目的地点通路的状态无法通过合适的No.7信令消息反馈回No.7信令网。

  在该方式中,信令网关设备具有自己独立的信令点码,提供完整的信令转接点功能。在信令网关的No.7侧能够支持A/B/C/D/E链,能同时与多个信令点/信令转接点互连,按照传统No.7信令网的方式选择路由;在IP侧,信令网关至少能够与一个IP域的节点互连,并有信令路由的冗余配置(至少两个SCTP偶联),通过相关路由关键字(DPC/OPC/SIO/SCCP_SSN/CIC范围等)进行路由选择。

  信令转接点组网方式主要应用M3UA或M2PA协议层,其中SCCP协议层为任选部分。SG具备SCCP功能时,与MTP3或M3UA结合可增强SG的路由寻址功能。

  SG从窄带No.7信令网或IP网接收到信令消息后,如果是TUP/ISUP相关的呼叫控制信息则可由MTP3经NIF直接传给M3UA,或相反,而无须传递到SG的SCCP层,其信令传送过程类似于SG不具备SCCP功能时的实现方式。

  信令网关采用STP方式工作时,要单独占用一个信令点码,从No.7信令网收到的信令消息可以被转发到IP网内的多个信令点,使用协议可以是M3UA或M2PA。

  由于M3UA本身是一种适配协议,因此转接的消息只能是从信令网关到IP网节点的“一次转接”,消息必须在IP网节点落地。

  M3UA主要选路方式比MTP3(基于DPC选路)增加了CIC、SSN等方式。MTP3在链路故障和路由故障过程中,有一整套的倒换倒回机制,但M3UA协议基本上没有,因此M3UA的连接故障可能造成消息丢失。

  与M3UA协议不同,M2PA协议是一种对等适配协议,即M2PA和SCTP一起实现MTP2的功能。使用M2PA相当于更换了NO.7信令的链路层,因此使用M2PA的信令网关组网方式,类似于NO.7信令网中STP设备的方式。

  由于M2PA是对等的适配协议,信令网关通过MTP3层进行信令转接,因此消息可以在IP网进行多次转接;

  信令网关可以实现类似No.7信令网中STP设备的冗余备份方式,提供良好的网络安全性;

  网络的可管理性强。由于使用M2PA,相当于更换了No.7信令的链路层,因此对信令路由的管理与No.7信令网中的管理一样。

  由于M2PA协议中规定有信令网管理功能,并且M2PA协议有比较完备的倒换倒回过程,因此M2PA协议相对于M3UA协议,在信令网关做IP网中的STP设备时具有相当的优势,既保证了承载层带宽增加,具有IP特性,同时又可以继承窄带信令网安全可靠的特征。

  FHX 5000系统硬件采用通用的平台。信令网关根据组网方式的不同,需要加载的协议处理模块也有所不同,为此,FHX 5000各协议模块可裁减,即各协议模块分别作为独立任务加载。可以通过灵活的配置实现以上介绍的各种组网方式。

  软交换体系中信令网关的出现,使利用IP承载技术来解决各节点之间信令传送成为可能,是顺应网络演进需求的一种解决方案。(1)与传统PSTN网络互通

  使用 FHX 5000信令网关来提供信令连接,可以在软交换网络中构建一个分布式交换环境。信令网关位于电话网络和IP网络之间,完成传统的No.7信令消息与基于IP的SIGTRAN信令之间消息的相互转换,支持高层用户信令协议的互通(见图3)。

  在下一代网络中智能网功能可以通过多种方式实现:通过软交换访问传统智能网的SCP;传统智能网的SSP访问应用服务器;或是利用第三方提供各种智能网业务。下面仅就第一种方式说明信令网关在下一代网络中实现智能网功能时的应用。

  对现有的智能网来说,软交换以及它所控制的节点构成一个虚拟的SSP,可在INAP/CAP/TCAP/SCCP接口上通过信令网关与现有智能网中的SCP互通,共同提供智能网业务,或者直接和IP SCP进行互通,实现和原有智能网业务的互通(图4)。

  基于IP的实体可以通过FHX5000信令网关查询七号信令数据库,反之亦可。例如,在网络向IP转变时可以设置一个数据库。该数据库可以在任何一种网络中,而由FHX5000信令网关提供无缝的互操作功能。

  在这种方式下,智能业务仍旧由传统智能网的SCP来提供。软交换实现SSF功能,负责智能业务的触发,然后通过信令网关与传统智能网的SCP互通,接受SCP对智能呼叫的控制,完成呼叫接续以及与用户的交互,黄金城娱乐为IAD用户、SIP用户、H.323用户、PSTN等各种用户提供智能网业务。

  随着传统电话的普及率的不断提高,传统电话话务量达到了一个相对饱和的程度。为了推动其进一步增长,电信运营商不断推出各种各样的补充业务和智能业务。减少投资、减少电路交换网络的建设、提高IP网络的利用率是运营商共同的愿望,选用IP来传输SS7是极经济的一条途径。在3GPP 的 R4及R5中规定3G网络采用软交换体系进行组网,各网元之间的媒体及信令都基于IP网进行承载。信令网关的出现使SS7 over IP成为可能,这样做增加了信令带宽,减小了对其它网络资源的压力。

  通过两个FHX 5000信令网关系统,将分布的多条信令链路集中到IP接口,就可以用低成本高带宽的IP链路来进行可靠的七号信令传输,如图5所示。

  信令网关的这种应用可以利用IP侧宽带传输能力,在信令网中业务量较大的节点之间提供高速连接,缓解智能网业务及未来移动业务的发展对信令网造成的压力。

  FHX 5000信令网关在下一代网络和业务平台中是非常关键的设备。除了支持标准的协议和体系结构,该网关还能提高系统的效率,可靠性和可维护性。它的特点和优势有:同时支持多种七号信令—CHINA/ANSI/ITU/ETSI/JAPAN;

  提供丰富的组网应用方式。网关支持多种适配层协议,具有多样的电路交换网和分组网接口,能满足各种方式的组网应用;

  极高的可靠性。系统中的关键部件,包括主控处理机、电源、内部以太交换网都采取1+1备份,使系统成为电信级的高可靠的信令网关设备;

  两个FHX 5000信令网关可配置为共享同一个七号信令点码,实现负荷分担和高可靠性;

  一个FHX 5000信令网关多个信令点码配置,可实现与多个IP网节点相连。

  在语音业务和数据业务融合的过程中,以电路交换为基础的网络和以分组交换为基础的网络之间的互通势必要求信令能够互通,两个全球最大的网络将长期共存,信令互通的潜力将是巨大的。更重要的是下一代的网络是以IP为基础的,无论是软交换体系结构还是第三代移动通信系统都采用基于IP的分组交换网络,因此信令网关是必不可少的。