基于CompactPCI硬件平臺的七號信令網關應用
2005/11/02
概述
現(xiàn)有的通信網絡可分為傳統(tǒng)的電路交換網和分組交換網。不同的網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。然而，從傳統(tǒng)的電路交換網到分組化網將是一個長期的漸進過渡過程。
電信業(yè)務將會跨網絡發(fā)展。在語音業(yè)務和數(shù)據(jù)業(yè)務融合的過程中，以電路交換為基礎的網絡和以分組交換為基礎的網絡之間的通信勢必要求信令能夠互通，兩個全球最大的網絡將長期共存，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的分組交換網絡，因此信令網關是必不可少的，信令網關就是兩個不同的網之間信令互通設備。
另外在分布廣闊的接入網中，利用普遍存在的IP網絡來傳輸接入信令，如DSS1和V5.2，也有很大的市場需求。
SS7信令網關
信令網關的作用就是完成兩個不同網絡之間用于控制的信息的相互轉換，以實現(xiàn)一個網絡中的控制信息能夠在另一個網絡中延續(xù)傳輸。信令網關是在兩個網絡的邊界接收和發(fā)送信令的代理，是兩個網絡間的信令關口，對信令消息進行翻譯、中繼或終結處理。信令網關可以獨立設置，也可以與其他網關綜合設置，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絡一個是電話交換網絡，其中包括固定電話網和移動電話網，另一個是IP網絡，包括Internet，Intranet和Extranet。
電話交換網絡中，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為固定網使用的信令；DSS1和V5.2為接入網使用的信令。
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網絡上傳輸，確定電話信令的功能和性能要求，實現(xiàn)在IP網絡節(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。
電話網中的一個信令節(jié)點與IP網中的一個信令節(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關（Signaling Gateway，SG）的中間設備來進行。從IP網絡的角度來看，這個信令網關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）。通過信令網關實現(xiàn)兩網信令互通的通用結構如下圖所示：
由于前面所述的原因，一般來講信令網關總是位于電話網絡和IP網絡之間，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。從電話網的角度來看，由于信令網關主要完成SS7信令的處理，所以通常把它叫做七號信令網關。當信令網關與其他網絡設備集成時，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。
應用舉例
在下面的例子是信令網關在WCDMA 3G 移動通信網絡中的應用。它是一種可能的實現(xiàn)方案之一，實際的網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）的結構。本例使用了基于IP的核心網絡，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關（Media & Signalling Gateway）、移動交換中心網關服務器（GMSC Server）、拜訪位置寄存器（VLR）、歸宿位置寄存器（HLR）都集成了信令網關的功能，它們分別起到無線接入網的信令網關和漫游信令網關的作用。獨立設置的信令網關（Signalling
Gateway）完成傳輸信令網關的作用。
產品選型
在信令網關設備中，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。信令網關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-2100,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-4502(4U),cSP-9802(9U)系列
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：
- Interphase 系列產品，如iSPAN 4539、iSPAN 6535、iSPAN 1635等，
- NMS TX-TX3220C 系列
- 東進 (DonJin) D607C/1207C
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)信令網關所處網絡中不同位置，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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