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基于CompactPCI硬件平台的七号信令网关应用

2005/11/02

概述

　　现有的通信网络可分为传统的电路交换网和分组交换网。不同的网将按各自的最佳方向独立演进，融合发展。最终形成一个统一的融合的主要是以IP为基础的分组化网。然而，从传统的电路交换网到分组化网将是一个长期的渐进过渡过程。

　　电信业务将会跨网络发展。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通信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，信令网关就是两个不同的网之间信令互通设备。

　　另外在分布广阔的接入网中，利用普遍存在的IP网络来传输接入信令，如DSS1和V5.2，也有很大的市场需求。

SS7信令网关

　　信令网关的作用就是完成两个不同网络之间用于控制的信息的相互转换，以实现一个网络中的控制信息能够在另一个网络中延续传输。信令网关是在两个网络的边界接收和发送信令的代理，是两个网络间的信令关口，对信令消息进行翻译、中继或终结处理。信令网关可以独立设置，也可以与其他网关综合设置，来处理与接入线路或中继线路有关的信令。

　　目前使用最广泛的两个网络一个是电话交换网络，其中包括固定电话网和移动电话网，另一个是IP网络，包括Internet，Intranet和Extranet。

电话交换网络中，常用的信令如下图所示：

　　图中MAP，CAP，RANAP，BSSAP为移动通信系统使用的信令；ISUP，TUP，INAP为固定网使用的信令；DSS1和V5.2为接入网使用的信令。

　　在九十年代末，IETF成立了信令传输（SIGTRAN）工作组来解决分组形式的电话信令在IP网络上传输，确定电话信令的功能和性能要求，实现在IP网络节点之间传输如SS7 ISUP，TUP和DSS1之类的信令。

　　SIGTRAN构架是在流控传输协议（SCTP）上加一个用户适配层（UAL）。用户适配层是由多个适配模块所组成。它们分别为上层现有的电话用户/应用提供原来的原语接口（如管理指示，数据操作等原语），并把上层特定信令协议打包在SCTP上传输。SCTP基于标准的互联网协议（IPv4，IPv6）之上。SIGTRAN构架如下图所示：

　　图中粉红色部分为SIGTRAN的协议栈，在它们之上的是对应的电话信令协议。SIGTRAN的协议栈分为2层：一层是SCTP，它提供多个流的，可靠的数据传输，用户数据的捆绑和分段，阻塞和流量控制，防止"拒绝服务"和"伪装"的攻击等功能。另一层是用户适配层，图中由SUA、M3UA、M2UA、M2PA、IUA和V5UA五个适配模块所组成，它们分别来满足各种电话信令协议适配的要求。

　　电话网中的一个信令节点与IP网中的一个信令节点不能直接相连，它们之间的相互通信需要依靠一个叫做信令网关（Signaling Gateway，SG）的中间设备来进行。从IP网络的角度来看，这个信令网关有时也叫做应用服务器通信设备，因为在UAL中常把上述的IP信令节点叫做应用服务器（Application Server, AS）。通过信令网关实现两网信令互通的通用结构如下图所示：

　　由于前面所述的原因，一般来讲信令网关总是位于电话网络和IP网络之间，完成以SS7为主的传统电话信令与SIGTRAN的IP电话信令之间消息的相互转换，支持高层信令协议（SigProt）的互通。从电话网的角度来看，由于信令网关主要完成SS7信令的处理，所以通常把它叫做七号信令网关。当信令网关与其他网络设备集成时，其中有一侧的接口将成为内部接口。例如在上图中，如果信令网关与左边的信令端点（SEP）设备集成时其左侧的TTSP接口将成为内部接口，同样与ISEP集成时其右侧的IP电话信令接口成为内部接口。

应用举例

　　在下面的例子是信令网关在WCDMA 3G 移动通信网络中的应用。它是一种可能的实现方案之一，实际的网络按不同的具体需有不同的配备。

　　下图的例子表示了WCDMA电路交换域（CS）的结构。本例使用了基于IP的核心网络，并在图中加上了媒体服务器（Media Server）。媒体服务器在MSC-Server的控制下可以提供简单的通知服务，在应用服务器的控制下可以提供增殖服务，如语音短信、会议电话等。

　　在这个例子中媒体和信令网关（Media & Signalling Gateway）、移动交换中心网关服务器（GMSC Server）、拜访位置寄存器（VLR）、归宿位置寄存器（HLR）都集成了信令网关的功能，它们分别起到无线接入网的信令网关和漫游信令网关的作用。独立设置的信令网关（Signalling Gateway）完成传输信令网关的作用。

产品选型

　　在信令网关设备中，需使用包括系统平台、接口资源板、信令板、处理器板、以及协议软件等。信令网关有很高的可靠性要求，通过冗余设计，避免单点故障。通常实现双机主备配置时，可使用HA软件。

1)平台
　　根据信令网关系统的不同实现方式，采用不同的平台。

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
　　根据要求实现的信令链路不同，以及信令处理能力的不同，可选用多种信令板，板上实现MTP1、MTP2，如：

Interphase 系列产品，如iSPAN 4539、iSPAN 6535、iSPAN 1635等，

NMS TX-TX3220C 系列

东进 (DonJin) D607C/1207C

3)CPU板

　　负责高层协议的处理（MTP3以上层协议），以及实现SS7网管。
　　可采用ADLINK多款高性能处理器板，如cPCI-6840 1.6GHz Pentium? M 处理器板、cPCI-6810 Intel LV Tualatin处理器板、cPCI-6860 双Xeon 2.4GHz处理器等。

4)协议软件
　　根据信令网关所处网络中不同位置，需选择实现以下多层协议：MTP3、SCCP、Q.921、LAPV5、M2UA、M2PA、M3UA、SUA、V5UA、IUA、SCTP、IP等。

　　可选择如Trillium、Hughes等协议软件商提供的协议软件。

凌华科技公司供稿 CTI论坛编辑

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