基于CompactPCI硬件平臺(tái)的七號(hào)信令網(wǎng)關(guān)應(yīng)用
2005/11/02
概述
現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)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(dú)立演進(jìn)，融合發(fā)展。最終形成一個(gè)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(gè)長(zhǎng)期的漸進(jìn)過渡過程。
電信業(yè)務(wù)將會(huì)跨網(wǎng)絡(luò)發(fā)展。在語(yǔ)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)之間的通信勢(shì)必要求信令能夠互通，兩個(gè)全球最大的網(wǎng)絡(luò)將長(zhǎng)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(wú)論是軟交換體系結(jié)構(gòu)還是第三代移動(dòng)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，信令網(wǎng)關(guān)就是兩個(gè)不同的網(wǎng)之間信令互通設(shè)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(luò)來傳輸接入信令，如DSS1和V5.2，也有很大的市場(chǎng)需求。
SS7信令網(wǎng)關(guān)
信令網(wǎng)關(guān)的作用就是完成兩個(gè)不同網(wǎng)絡(luò)之間用于控制的信息的相互轉(zhuǎn)換，以實(shí)現(xiàn)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的控制信息能夠在另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中延續(xù)傳輸。信令網(wǎng)關(guān)是在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的邊界接收和發(fā)送信令的代理，是兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)間的信令關(guān)口，對(duì)信令消息進(jìn)行翻譯、中繼或終結(jié)處理。信令網(wǎng)關(guān)可以獨(dú)立設(shè)置，也可以與其他網(wǎng)關(guān)綜合設(shè)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(gè)網(wǎng)絡(luò)一個(gè)是電話交換網(wǎng)絡(luò)，其中包括固定電話網(wǎng)和移動(dòng)電話網(wǎng)，另一個(gè)是IP網(wǎng)絡(luò)，包括Internet，Intranet和Extranet。
電話交換網(wǎng)絡(luò)中，常用的信令如下圖所示：
圖中MAP，CAP，RANAP，BSSAP為移動(dòng)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(luò)上傳輸，確定電話信令的功能和性能要求，實(shí)現(xiàn)在IP網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)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(gè)用戶適配層（UAL）。用戶適配層是由多個(gè)適配模塊所組成。它們分別為上層現(xiàn)有的電話用戶/應(yīng)用提供原來的原語(yǔ)接口（如管理指示，數(shù)據(jù)操作等原語(yǔ)），并把上層特定信令協(xié)議打包在SCTP上傳輸。SCTP基于標(biāo)準(zhǔn)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(duì)應(yīng)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(gè)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(wù)"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(gè)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(gè)信令節(jié)點(diǎn)與IP網(wǎng)中的一個(gè)信令節(jié)點(diǎn)不能直接相連，它們之間的相互通信需要依靠一個(gè)叫做信令網(wǎng)關(guān)（Signaling Gateway，SG）的中間設(shè)備來進(jìn)行。從IP網(wǎng)絡(luò)的角度來看，這個(gè)信令網(wǎng)關(guān)有時(shí)也叫做應(yīng)用服務(wù)器通信設(shè)備，因?yàn)樵赨AL中常把上述的IP信令節(jié)點(diǎn)叫做應(yīng)用服務(wù)器（Application
Server, AS）。通過信令網(wǎng)關(guān)實(shí)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(luò)和IP網(wǎng)絡(luò)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(hào)信令網(wǎng)關(guān)。當(dāng)信令網(wǎng)關(guān)與其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備集成時(shí)，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(diǎn)（SEP）設(shè)備集成時(shí)其左側(cè)的TTSP接口將成為內(nèi)部接口，同樣與ISEP集成時(shí)其右側(cè)的IP電話信令接口成為內(nèi)部接口。
應(yīng)用舉例
在下面的例子是信令網(wǎng)關(guān)在WCDMA 3G 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。它是一種可能的實(shí)現(xiàn)方案之一，實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)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(luò)，并在圖中加上了媒體服務(wù)器（Media Server）。媒體服務(wù)器在MSC-Server的控制下可以提供簡(jiǎn)單的通知服務(wù)，在應(yīng)用服務(wù)器的控制下可以提供增殖服務(wù)，如語(yǔ)音短信、會(huì)議電話等。
在這個(gè)例子中媒體和信令網(wǎng)關(guān)（Media & Signalling Gateway）、移動(dòng)交換中心網(wǎng)關(guān)服務(wù)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(wú)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(dú)立設(shè)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(shè)備中，需使用包括系統(tǒng)平臺(tái)、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(shè)計(jì)，避免單點(diǎn)故障。通常實(shí)現(xiàn)雙機(jī)主備配置時(shí)，可使用HA軟件。
1)平臺(tái)
根據(jù)信令網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)的不同實(shí)現(xiàn)方式，采用不同的平臺(tái)。
- 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(shí)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(shí)現(xiàn)MTP1、MTP2，如：
- Interphase 系列產(chǎn)品，如iSPAN 4539、iSPAN 6535、iSPAN 1635等，
- NMS TX-TX3220C 系列
- 東進(jìn) (DonJin) D607C/1207C
3)CPU板
負(fù)責(zé)高層協(xié)議的處理（MTP3以上層協(xié)議），以及實(shí)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(luò)中不同位置，需選擇實(shí)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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