軟交換中信令網關的組網

2019-11-03 10:22:43

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供稿：網友

張濤　晏憲華　王黎黎

　　摘要文章介紹了軟交換體系中SS7與ip網的互通方式，并在此基礎上分析了信令網關的三種組網方式的應用及三種組網方式對信令網關的要求。

　　關鍵詞軟交換信令網關 SS7 組網

1 引言

　　異構網絡并存是目前網絡的現狀，多樣異構網絡融合則是大勢所趨。隨著IP網絡的迅速發展, 下一代網絡（NGN）將以IP網為骨干, 在各種網絡相互融合的基礎上，以一種統一的方式靈活地提供業務。下一代網絡從功能上可以分為業務層、控制層、傳輸層和接入層。信令網關（SG）的作用的凸現是隨著軟交換（SoftSwitch）的深入發展而進行的。在軟交換的體系中，通過信令網關系統進行SCN側No.7信令和IP側的SIGTRAN適配層協議的轉換，實現No.7信令在IP網的傳送，從而達到No.7信令網與IP網的互通。SG在No.7信令和IP網絡的互通方面扮演著重要的角色，它主要的功能可以概括為對在SCN（電路交換網）中傳輸的信令進行適配，以便使信令能夠以分組的形式傳送到媒體網關控制器（MGC），反之對來自MGC的信令進行轉換，將以IP分組形式發送到SG的信令進行轉換，以便在SCN中進行傳輸。

2 SS7與IP互通的方式

　　SS7與IP互通主要有兩種方式，相應地SG分別作為信令轉發點和信令代理點使用。

　　（1）窄帶No.7信令網與基于IP的No.7信令網的互通：這種互通方式是把IP網中節點看作 No.7信令網的一個節點，分配No.7信令點編碼，只是No.7信令鏈路層與窄帶No.7信令鏈路層不同，采用的是基于IP的鏈路層。IP網中的節點具有MTP3的功能。此時的信令網關作為一個信令轉發點（STP），其好處在于對于SG的組網方式比較簡單，SG只作為一個鏈路層的中繼（無MTP3）或信令轉接點（有MTP3），對SG在SS7側和IP側的路由尋址能力的要求都不高。但其缺點在于雖然組網方式簡單，且降低了SG功能要求和復雜度，卻是以增加IP網的信令節點的復雜度為代價的。

　　（2）No.7信令與IP信令的互通：此種互通方式是在IP網中傳送信令但不再采用No.7信令網的方式傳遞信令，而是在SG完成MTP3與IP地址的對應關系，由IP和它的適配層完成對高層信令的傳遞。在這種情況下，IP網中的節點不具有MTP3的功能，所以需要用到M3UA協議。在這種互通方式中，IP網中的信令節點可以分配獨立的信令點碼，也可以不必為每個IP網中的信令節點分配信令點編碼，即可以用SG的信令點編碼來代表IP域中的所代理的信令節點，并由SG根據相關的路由關鍵詞來完成對消息的選路。此時的信令網關作為一個信令代理。

　　上面兩種互通方式的根本區別就在于IP網中的節點是否具有MTP3的功能，如果具有MTP3的功能，則此節點就可以看作是No.7信令網中的一個節點。雖然存在著兩種互通方式，但都是通過SG來完成的。

3 信令網關組網方式

　　信令網關的組網是指某種類型的信令網關設備組網時從以下方面表現出來的能力：和IP網節點組網時的適應性；應用這種信令網關組網后，網絡的安全性，比如，是否具備網絡級別的冗余備份；應用這種信令網關組網后，網絡的可管理性；同時，信令網關的組網能力，不僅和信令網關的類型有關系，還和信令網關與IP網節點配合時的配置有關，例如是否一個AS（應用服務器）獨占一個信令點。可以從以下三個角度進行對比：使用代理方式時的信令網關組網能力；使用STP方式時的信令網關組網能力；AS獨占信令點和非獨占信令點方式的組網能力。

3.1 信令點代理的組網應用

　　使用代理方式的信令網關是信令網關中SIGRRAN協議棧適配層采用M3UA時的一種工作方式，信令網關與所連的IP網中的信令點使用相同的信令點，即IP中的信令點是信令網關的高層用戶。這種情況下信令網關的組網能力如下：在和IP網節點組網時的適應性方面IP網節點不需要具備MTP3和其下層的窄帶協議，能夠和較多形式的軟交換對接。在網絡的能力方面這種方式的信令網關通常只能為某個固定的信令點碼的IP網節點服務，如果需要為多個IP網節點服務，需要信令網關支持多信令點功能；采用這種方式的信令網關，由于信令網關和IP網節點采用同一信令點碼，因此不提供經另一信令網關轉接到IP網節點的功能；在網絡的安全性方面由于代理的特性，IP網的一個節點只能通過固定的信令網關和No.7信令網交互，不支持網絡級的備份。在網絡的可管理性方面由于信令網關和IP網節點使用同一個信令點，IP網的節點是信令網關節點的一個高層用戶，因此從信令網關到IP目的地點通路的狀態無法通過合適的 No.7信令消息反饋回No.7信令網。

　　信令點代理的組網應用又分為電路相關的信令應用和電路無關的信令應用。在該方式中，信令網關設備與IP網上的節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網上的節點可以是軟交換機，通常特指TUP/ISUP的呼叫控制部分，還可以是一個基于IP的數據庫節點，通常為IP域的一個業務控制點（IP-SCP）。信令點代理組網方式SG從窄帶No.7信令網或IP網接收到信令消息后，傳遞到MTP3或M3UA，然后SG根據DPC、NIF（節點互通功能）或IP地址、NIF完成信令消息的傳遞。在這種實現方式下，IP網中的節點，如TUP/ISUP的呼叫控制部分，或IP-SCP，與SG共享一個信令點碼。而SG應能通過數據配置對某個DPC/OPC/SLS/CIC取值組合來確定相應的TUP或ISUP消息，或對某個DPC/OPC/SLS/SSN來確定SCCP消息送到正確的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。

3.2 信令轉接點的組網應用

　　在信令網絡采用STP方式工作時，信令網關要單獨占用一個信令點碼，信令網關就具備了消息轉接的功能，這樣從No.7信令網收到的信令消息可以被轉發到多個IP網內的信令點，信令網關的STP方式可以使用兩種協議，一種是M3UA協議的轉接方式，一種是M2PA協議。

　　使用M3UA協議的轉接方式時，在和IP網節點組網的適應性方面IP網節點不需要具備MTP3和其下層的窄帶協議。在網絡的能力方面這種方式的信令網關可以為多個不同信令點的IP網節點服務。盡管信令網關具備了消息轉接的功能，但由于M3UA本身是一種適配協議，因此轉接的消息只能是從信令網關到IP網節點的“一次轉接”，消息必須在IP網節點落地，不可能實現M3UA層的“二次轉接”（但是可以實現SCCP層的二次轉發）。在網絡的安全性方面這種方式的信令網關可以實現類似No.7信令網中STP設備的冗余備份方式，提供良好的網絡安全性。在網絡的可管理性方面由于信令網關和IP網節點使用不同的信令點，從No.7信令網的信令點或信令轉接點到信令網關的鏈路是一條信令鏈路，從信令網關到IP網節點的SCTP偶聯是另兩個信令點間的鏈路，因此SCTP偶聯、IP網節點的狀態變化能夠反饋回No.7信令網。

　　使用M2PA協議時和M3UA協議不同，M2PA協議是一種對等適配協議，即M2PA和SCTP一起實現MTP2的功能。使用M2PA，相當于更換了No.7信令的鏈路層，因此使用M2PA的信令網關的組網方式，類似于No.7信令網中STP設備的方式。在和IP網節點組網的適應性方面IP網節點需要具備MTP3協議。在網絡的能力方面這種方式的信令網關可以為多個不同信令點的IP網節點服務。由于M2PA是對等的適配層，信令網關通過MTP3層進行的信令轉換，因此消息可以在IP網進行多次轉接。在網絡的安全性方面信令網關可以實現類似No.7信令網中STP設備的冗余備份方式，提供良好的網絡安全性。在網絡的可管理性方面由于使用M2PA，相當于更換了No.7信令的鏈路層，因此對信令路由的管理與No.7信令網中的管理一樣。

　　信令轉接點的組網應用如圖2所示。在該方式中，信令網關設備具有自己獨立的信令點碼，提供完整的信令轉接點功能。在信令網關的SS7側能夠支持A/B/C/D/E鏈，能同時與多個信令點/信令轉接點互連，按照傳統SS7信令網的方式選擇路由；在IP側，信令網關至少能夠與一個IP域的節點互連，并有信令路由的冗余配置（至少兩個SCTP偶聯），通過相關路由關鍵詞（DPC/OPC/SIO/SCCP_SSN/CIC范圍等）進行路由選擇。信令轉接點組網方式主要應用M3UA或M2PA協議層，其中SCCP協議層為任選部分。SG具備SCCP功能時，與MTP3或M3UA結合可增強SG的路由尋址能力。SG從窄帶SS7信令網或IP網接收到信令消息后，如果是TUP/ISUP相關的呼叫控制信息則可由MTP3經NIF直接傳給M3UA，或相反，而無需傳遞到SG的SCCP層，其信令傳送過程類似于SG不具備SCCP功能時的實現方式。

3.3 AS獨占和共享信令點碼的情況下信令網關組網能力

　　信令網關使用M3UA協議，會涉及到信令點碼在AS上的使用問題，即存在一個AS獨占一個信令點碼和多個AS共享一個信令點碼兩種情況。

　　多個AS共享一個信令點碼的情況，相當于將一個信令點分布在多個網絡節點上進行處理，因此無法將這種方式下AS的狀態變化準確地反饋到No.7信令網。

　　如果共享一個信令點碼的某一個或某幾個AS故障推出服務，則信令網關不能將這種情況反饋到No.7信令網，以后發給這些AS的消息，信令網關只能簡單地丟棄。

　　當AS獨占信令點碼時，信令網關就和No.7信令網中的STP類似，能夠將信令點碼的狀態、信令路由的狀態準確地反饋到No.7信令網。

4 結束語

　　信令網關設備的組網應用主要分為信令點代理的組網應用和信令轉接點組網應用。其中信令轉接點組網的應用時信令網關不僅需要滿足IP網的組網的應用，而且還需要遵循已定義的STP設備規范的組網應用。利用信令網關使No.7信令與IP網互通有多種組網方式。根據組網方式的不同，信令網關需要加載的協議處理模塊也有所不同。

參考文獻

[1] 趙慧玲，葉華等 . 以軟交換為核心技術的下一代網絡 . 北京：人民郵電出版社，2002.8

[2] 中華人民共和國通信行業標準 . No.7信令與IP信令網關設備技術規范（報批稿）

----《中國數據通信》