基于CompactPCI硬件平臺的七號信令網(wǎng)關(guān)應用

2005/11/02

概述

  現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡可分為傳統(tǒng)的電路交換網(wǎng)和分組交換網(wǎng)。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(chǔ)的分組化網(wǎng)。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。

  電信業(yè)務將會跨網(wǎng)絡發(fā)展。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(chǔ)的網(wǎng)絡和以分組交換為基礎(chǔ)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(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,因此信令網(wǎng)關(guān)是必不可少的,信令網(wǎng)關(guān)就是兩個不同的網(wǎng)之間信令互通設備。

  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。

SS7信令網(wǎng)關(guān)

  信令網(wǎng)關(guān)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(zhuǎn)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(guān)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(guān)口,對信令消息進行翻譯、中繼或終結(jié)處理。信令網(wǎng)關(guān)可以獨立設置,也可以與其他網(wǎng)關(guān)綜合設置,來處理與接入線路或中繼線路有關(guān)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。

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(gòu)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(gòu)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(guān)(Signaling 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(guān)有時也叫做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(guān)實現(xiàn)兩網(wǎng)信令互通的通用結(jié)構(gòu)如下圖所示:


  由于前面所述的原因,一般來講信令網(wǎng)關(guān)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(zhuǎn)換,支持高層信令協(xié)議(SigProt)的互通。從電話網(wǎng)的角度來看,由于信令網(wǎng)關(guān)主要完成SS7信令的處理,所以通常把它叫做七號信令網(wǎng)關(guān)。當信令網(wǎng)關(guān)與其他網(wǎng)絡設備集成時,其中有一側(cè)的接口將成為內(nèi)部接口。例如在上圖中,如果信令網(wǎng)關(guān)與左邊的信令端點(SEP)設備集成時其左側(cè)的TTSP接口將成為內(nèi)部接口,同樣與ISEP集成時其右側(cè)的IP電話信令接口成為內(nèi)部接口。

應用舉例

  在下面的例子是信令網(wǎng)關(guān)在WCDMA 3G 移動通信網(wǎng)絡中的應用。它是一種可能的實現(xiàn)方案之一,實際的網(wǎng)絡按不同的具體需有不同的配備。

  下圖的例子表示了WCDMA電路交換域(CS)的結(jié)構(gòu)。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(guān)(Media & Signalling Gateway)、移動交換中心網(wǎng)關(guān)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(guān)的功能,它們分別起到無線接入網(wǎng)的信令網(wǎng)關(guān)和漫游信令網(wǎng)關(guān)的作用。獨立設置的信令網(wǎng)關(guān)(Signalling Gateway)完成傳輸信令網(wǎng)關(guān)的作用。

產(chǎn)品選型

  在信令網(wǎng)關(guān)設備中,需使用包括系統(tǒng)平臺、接口資源板、信令板、處理器板、以及協(xié)議軟件等。信令網(wǎng)關(guān)有很高的可靠性要求,通過冗余設計,避免單點故障。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(guān)系統(tǒng)的不同實現(xiàn)方式,采用不同的平臺。
2)信令接口板
  根據(jù)要求實現(xiàn)的信令鏈路不同,以及信令處理能力的不同,可選用多種信令板,板上實現(xiàn)MTP1、MTP2,如:
3)CPU板

  負責高層協(xié)議的處理(MTP3以上層協(xié)議),以及實現(xiàn)SS7網(wǎng)管。
  可采用ADLINK多款高性能處理器板,如cPCI-6840 1.6GHz Pentium? M 處理器板、cPCI-6810 Intel LV Tualatin處理器板、cPCI-6860 雙Xeon 2.4GHz處理器等。

4)協(xié)議軟件
  根據(jù)信令網(wǎng)關(guān)所處網(wǎng)絡中不同位置,需選擇實現(xiàn)以下多層協(xié)議:MTP3、SCCP、Q.921、LAPV5、M2UA、M2PA、M3UA、SUA、V5UA、IUA、SCTP、IP等。

  可選擇如Trillium、Hughes等協(xié)議軟件商提供的協(xié)議軟件。

凌華科技公司供稿 CTI論壇編輯



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