软交换中信令网关的组网方案设计

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　　1 引言
　　异构网络并存是目前网络的现状，多样异构网络融合则是大势所趋。随着IP网络的迅速发展, 下一代网络（NGN）将以IP网为骨干, 在各种网络相互融合的基础上，以一种统一的方式灵活地提供业务。下一代网络从功能上可以分为业务层、控制层、传输层和接入层。信令网关（SG）的作用的凸现是随着软交换（SoftSwitch）的深入发展而进行的。在软交换的体系中，通过信令网关系统进行SCN侧No.7信令和IP侧的SIGTRAN适配层协议的转换，实现No.7信令在IP网的传送，从而达到No.7信令网与IP网的互通。SG在No.7信令和IP网络的互通方面扮演着重要的角色，它主要的功能可以概括为对在SCN（电路交换网）中传输的信令进行适配，以便使信令能够以分组的形式传送到媒体网关控制器（MGC），反之对来自MGC的信令进行转换，将以IP分组形式发送到SG的信令进行转换，以便在SCN中进行传输。
　　
　　2 SS7与IP互通的方式
　　SS7与IP互通主要有两种方式，相应地SG分别作为信令转发点和信令代理点使用。
　　
　　（1）窄带No.7信令网与基于IP的No.7信令网的互通：这种互通方式是把IP网中节点看作 No.7信令网的一个节点，分配No.7信令点编码，只是No.7信令链路层与窄带No.7信令链路层不同，采用的是基于IP的链路层。IP网中的节点具有MTP3的功能。此时的信令网关作为一个信令转发点（STP），其好处在于对于SG的组网方式比较简单，SG只作为一个链路层的中继（无MTP3）或信令转接点（有MTP3），对SG在SS7侧和IP侧的路由寻址能力的要求都不高。但其缺点在于虽然组网方式简单，且降低了SG功能要求和复杂度，却是以增加IP网的信令节点的复杂度为代价的。
　　
　　（2）No.7信令与IP信令的互通：此种互通方式是在IP网中传送信令但不再采用No.7信令网的方式传递信令，而是在SG完成MTP3与IP地址的对应关系，由IP和它的适配层完成对高层信令的传递。在这种情况下，IP网中的节点不具有MTP3的功能，所以需要用到M3UA协议。在这种互通方式中，IP网中的信令节点可以分配独立的信令点码，也可以不必为每个IP网中的信令节点分配信令点编码，即可以用SG的信令点编码来代表IP域中的所代理的信令节点，并由SG根据相关的路由关键词来完成对消息的选路。此时的信令网关作为一个信令代理。
　　
　　上面两种互通方式的根本区别就在于IP网中的节点是否具有MTP3的功能，如果具有MTP3的功能，则此节点就可以看作是No.7信令网中的一个节点。虽然存在着两种互通方式，但都是通过SG来完成的。
　　
　　3 信令网关组网方式
　　信令网关的组网是指某种类型的信令网关设备组网时从以下方面表现出来的能力：和IP网节点组网时的适应性；应用这种信令网关组网后，网络的安全性，比如，是否具备网络级别的冗余备份；应用这种信令网关组网后，网络的可管理性；同时，信令网关的组网能力，不仅和信令网关的类型有关系，还和信令网关与IP网节点配合时的配置有关，例如是否一个AS（应用服务器）独占一个信令点。可以从以下三个角度进行对比：使用代理方式时的信令网关组网能力；使用STP方式时的信令网关组网能力；AS独占信令点和非独占信令点方式的组网能力。
　　
　　3.1 信令点代理的组网应用
　　
　　使用代理方式的信令网关是信令网关中SIGRRAN协议栈适配层采用M3UA时的一种工作方式，信令网关与所连的IP网中的信令点使用相同的信令点，即IP中的信令点是信令网关的高层用户。这种情况下信令网关的组网能力如下：在和IP网节点组网时的适应性方面IP网节点不需要具备MTP3和其下层的窄带协议，能够和较多形式的软交换对接。在网络的能力方面这种方式的信令网关通常只能为某个固定的信令点码的IP网节点服务，如果需要为多个IP网节点服务，需要信令网关支持多信令点功能；采用这种方式的信令网关，由于信令网关和IP网节点采用同一信令点码，因此不提供经另一信令网关转接到IP网节点的功能；在网络的安全性方面由于代理的特性，IP网的一个节点只能通过固定的信令网关和No.7信令网交互，不支持网络级的备份。在网络的可管理性方面由于信令网关和IP网节点使用同一个信令点，IP网的节点是信令网关节点的一个高层用户，因此从信令网关到IP目的地点通路的状态无法通过合适的 No.7信令消息反馈回No.7信令网。
　　
　　信令点代理的组网应用又分为电路相关的信令应用和电路无关的信令应用。在该方式中，信令网关设备与IP网上的节点共享一个信令点码，共同提供完整的信令点的功能，如图1所示。IP网上的节点可以是软交换机，通常特指TUP/ISUP的呼叫控制部分，还可以是一个基于IP的数据库节点，通常为IP域的一个业务控制点（IP-SCP）。信令点代理组网方式SG从窄带No.7信令网或IP网接收到信令消息后，传递到MTP3或M3UA，然后SG根据DPC、NIF（节点互通功能）或IP地址、NIF完成信令消息的传递。在这种实现方式下，IP网中的节点，如TUP/ISUP的呼叫控制部分，或IP-SCP，与SG共享一个信令点码。而SG应能通过数据配置对某个DPC/OPC/SLS/CIC取值组合来确定相应的TUP或ISUP消息，或对某个DPC/OPC/SLS/SSN来确定SCCP消息送到正确的MGC功能实体。其中对这些路由信息参量的识别是由NIF功能完成的。
　　
　　3.2 信令转接点的组网应用
　　
　　在信令网络采用STP方式工作时，信令网关要单独占用一个信令点码，信令网关就具备了消息转接的功能，这样从No.7信令网收到的信令消息可以被转发到多个IP网内的信令点，信令网关的STP方式可以使用两种协议，一种是M3UA协议的转接方式，一种是M2PA协议。
　　
　　使用M3UA协议的转接方式时，在和IP网节点组网的适应性方面IP网节点不需要具备MTP3和其下层的窄带协议。在网络的能力方面这种方式的信令网关可以为多个不同信令点的IP网节点服务。尽管信令网关具备了消息转接的功能，但由于M3UA本身是一种适配协议，因此转接的消息只能是从信令网关到IP网节点的“一次转接”，消息必须在IP网节点落地，不可能实现M3UA层的“二次转接”（但是可以实现SCCP层的二次转发）。在网络的安全性方面这种方式的信令网关可以实现类似No.7信令网中STP设备的冗余备份方式，提供良好的网络安全性。在网络的可管理性方面由于信令网关和IP网节点使用不同的信令点，从No.7信令网的信令点或信令转接点到信令网关的链路是一条信令链路，从信令网关到IP网节点的SCTP偶联是另两个信令点间的链路，因此SCTP偶联、IP网节点的状态变化能够反馈回No.7信令网。
　　
　　使用M2PA协议时和M3UA协议不同，M2PA协议是一种对等适配协议，即M2PA和SCTP一起实现MTP2的功能。使用M2PA，相当于更换了No.7信令的链路层，因此使用M2PA的信令网关的组网方式，类似于No.7信令网中STP设备的方式。在和IP网节点组网的适应性方面IP网节点需要具备MTP3协议。在网络的能力方面这种方式的信令网关可以为多个不同信令点的IP网节点服务。由于M2PA是对等的适配层，信令网关通过MTP3层进行的信令转换，因此消息可以在IP网进行多次转接。在网络的安全性方面信令网关可以实现类似No.7信令网中STP设备的冗余备份方式，提供良好的网络安全性。在网络的可管理性方面由于使用M2PA，相当于更换了No.7信令的链路层，因此对信令路由的管理与No.7信令网中的管理一样。
　　
　　信令转接点的组网应用如图2所示。在该方式中，信令网关设备具有自己独立的信令点码，提供完整的信令转接点功能。在信令网关的SS7侧能够支持A/B/C/D/E链，能同时与多个信令点/信令转接点互连，按照传统SS7信令网的方式选择路由；在IP侧，信令网关至少能够与一个IP域的节点互连，并有信令路由的冗余配置（至少两个SCTP偶联），通过相关路由关键词（DPC/OPC/SIO/SCCP_ SSN/CIC范围等）进行路由选择。信令转接点组网方式主要应用M3UA或M2PA协议层，其中SCCP协议层为任选部分。SG具备SCCP功能时，与MTP3或M3UA结合可增强SG的路由寻址能力。SG从窄带SS7信令网或IP网接收到信令消息后，如果是TUP/ISUP相关的呼叫控制信息则可由MTP3经NIF直接传给M3UA，或相反，而无需传递到SG的SCCP层，其信令传送过程类似于SG不具备SCCP功能时的实现方式。
　　
　　3.3 AS独占和共享信令点码的情况下信令网关组网能力
　　
　　信令网关使用M3UA协议，会涉及到信令点码在AS上的使用问题，即存在一个AS独占一个信令点码和多个AS共享一个信令点码两种情况。
　　
　　多个AS共享一个信令点码的情况，相当于将一个信令点分布在多个网络节点上进行处理，因此无法将这种方式下AS的状态变化准确地反馈到No.7信令网。
　　
　　如果共享一个信令点码的某一个或某几个AS故障推出服务，则信令网关不能将这种情况反馈到No.7信令网，以后发给这些AS的消息，信令网关只能简单地丢弃。
　　
　　当AS独占信令点码时，信令网关就和No.7信令网中的STP类似，能够将信令点码的状态、信令路由的状态准确地反馈到No.7信令网。
　　
　　4 结束语
　　信令网关设备的组网应用主要分为信令点代理的组网应用和信令转接点组网应用。其中信令转接点组网的应用时信令网关不仅需要满足IP网的组网的应用，而且还需要遵循已定义的STP设备规范的组网应用。利用信令网关使No.7信令与IP网互通有多种组网方式。根据组网方式的不同，信令网关需要加载的协议处理模块也有所不同。