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七號(hào)信令網(wǎng)關(guān)及凌華解決方案

七號(hào)信令網(wǎng)關(guān)及凌華解決方案

1. 網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn) 現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)可分為傳統(tǒng)的電路交換網(wǎng)和分組數(shù)據(jù)網(wǎng)。電路交換網(wǎng)包括固定電話網(wǎng)和移動(dòng)網(wǎng),它提供傳統(tǒng)的話音和傳真的業(yè)務(wù)。中國(guó)的電話用戶發(fā)展迅速,截至2003年2月,中國(guó)固定電話用戶為2.21億,移動(dòng)電話用戶為2.16億。在今后幾年內(nèi),傳統(tǒng)電話業(yè)務(wù)仍將是電信市場(chǎng)的主業(yè)。穩(wěn)步發(fā)展以電路交換為基礎(chǔ)的電話業(yè)務(wù),尤其是移動(dòng)電話業(yè)務(wù)無(wú)疑是中國(guó)電信市場(chǎng)發(fā)展的主要任務(wù)。 但近來(lái),以IP為基礎(chǔ)的分組數(shù)據(jù)網(wǎng)發(fā)展迅速。隨著經(jīng)濟(jì)信息化進(jìn)程的加速,數(shù)據(jù)通信,特別是IP業(yè)務(wù)將會(huì)成為電信市場(chǎng)新的增長(zhǎng)點(diǎn)。大力發(fā)展以IP技術(shù)和裝備為主導(dǎo)的新的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)是新時(shí)期通信網(wǎng)的標(biāo)志性工作。 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)。如圖1所示。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(guò)渡過(guò)程,因而在今后20年甚至更長(zhǎng)的時(shí)間兩種網(wǎng)絡(luò)將共存。
電信業(yè)務(wù)將會(huì)跨網(wǎng)絡(luò)發(fā)展。因此兩網(wǎng)互通是必須的,而且互通量也很大。其中信令的互通更重要?;ネㄍㄟ^(guò)網(wǎng)關(guān)來(lái)解決。網(wǎng)關(guān)的OSI模型見(jiàn)下圖。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。
2. SS7信令網(wǎng)關(guān) 隨著傳統(tǒng)電話的普及率的不斷提高,傳統(tǒng)電話話務(wù)量達(dá)到了一個(gè)相對(duì)飽和的程度。為了推動(dòng)其進(jìn)一步增長(zhǎng),電信運(yùn)營(yíng)商不斷推出各種各樣的補(bǔ)充業(yè)務(wù)和智能業(yè)務(wù),例如:常用的補(bǔ)充業(yè)務(wù)有主叫號(hào)碼顯示、呼叫前轉(zhuǎn)、呼叫等待等,智能業(yè)務(wù)有預(yù)付費(fèi)、被叫集中付費(fèi)、VPN、智能公話等。這些業(yè)務(wù)都要使用比普通電話更多的SS7,因此目前電話話務(wù)量的略微增長(zhǎng)就會(huì)引起7號(hào)信令的大大增加。移動(dòng)通信的迅速發(fā)展對(duì)SS7的需求要比固定電話更多。它每次呼叫所需的信令量是固定電話的七倍。大量的短消息,多媒體短消息、移動(dòng)智能業(yè)務(wù)、以及個(gè)人業(yè)務(wù)環(huán)境等應(yīng)用又使SS7不斷增長(zhǎng)。運(yùn)營(yíng)商們都希望以最小的成本面對(duì)這樣的增長(zhǎng)。減少投資、減少電路交換網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)、提高IP網(wǎng)絡(luò)的利用率是他們共同的愿望,選用IP來(lái)傳輸SS7是最經(jīng)濟(jì)的一條途徑。 在語(yǔ)音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)融合的過(guò)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。 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(lái)傳輸接入信令,如DSS1和V5.2,也有很大的市場(chǎng)需求。 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(lái)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。 在電話交換網(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"IP為王"(EveryThing Over IP)的時(shí)代發(fā)展潮流中,人們?yōu)橥ㄟ^(guò)IP傳輸電話信令開(kāi)展了大量的研究開(kāi)發(fā)工作,IETF為此定義了一系列技術(shù)建議書(shū),作出了很大的貢獻(xiàn)。 在九十年代末,IETF成立了信令傳輸(SIGTRAN)工作組來(lái)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(lèi)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(lái)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(lái)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)(Signalling Gateway,SG)的中間設(shè)備來(lái)進(jìn)行。從IP網(wǎng)絡(luò)的角度來(lái)看,這個(gè)信令網(wǎng)關(guān)有時(shí)也叫作應(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(guò)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(lái)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(lái)看,由于這信令網(wǎng)關(guān)主要完成SS7信令的處理所以常把它叫做七號(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。 3. 應(yīng)用舉例 在下面的例子中將說(shuō)明信令網(wǎng)關(guān)有很廣的應(yīng)用。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)的例子是一種可能的實(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。 1) 軟交換固定網(wǎng)絡(luò) 在本例子中的設(shè)備有:媒體網(wǎng)關(guān)控制器(MGC)、應(yīng)用服務(wù)器(AS)、中繼網(wǎng)關(guān)(TG)、接入網(wǎng)關(guān)(AG)、信令網(wǎng)關(guān)(SG)和媒體服務(wù)器(MS),如下圖所示。 本例中的媒體網(wǎng)關(guān)控制器(MGC)終結(jié)所有的信令,包括直接傳輸?shù)暮屯ㄟ^(guò)IP的信令,完成如一個(gè)SIP電話向PSTN網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信號(hào)之類(lèi)的信令互通,還對(duì)打到VoIP網(wǎng)絡(luò)的呼叫進(jìn)行鑒權(quán)和選擇路由,并提供計(jì)費(fèi)信息。這個(gè)MGC還通過(guò)SIP/SIP-T,H.323或Q.BICC與其他的MGC通信。 應(yīng)用服務(wù)器(AS)為各種應(yīng)用提供業(yè)務(wù)邏輯,例如語(yǔ)音郵件。 接入網(wǎng)關(guān)(AG)用于IP網(wǎng)絡(luò)與有線或無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)之間的接口。它是媒體網(wǎng)關(guān)和接入信令網(wǎng)關(guān)集成在一起的設(shè)備。它一方面在MGC的控制下完成信號(hào)編碼并通過(guò)IP把它們傳送給中繼網(wǎng)關(guān)。另一方面通過(guò)SIGTRAN向MGC傳送信令,這里SIGTRAN的UAL包括IUA、V5UA和M3UA。前二個(gè)適配模塊分別用于傳輸DSS1和V5.2接入信令,后者用于傳輸無(wú)線接入網(wǎng)的信令。
2) WCDMA 3G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò) 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。 4. 使用的產(chǎn)品 在信令網(wǎng)關(guān)設(shè)備中,需使用包括平臺(tái)、接口資源板、CPU主板、以及協(xié)議軟件,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-1400,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-4501(4U),cSP-9801(9U)系列 2) 接口板 SS7信令板(資源板)。 NMS TX-TX3220C 系列 Interphase iSPAN 4539 東進(jìn) (DonJin) D607C/1207C Intel SIU and Septel cP series. 3) CPU板 可負(fù)責(zé)高層協(xié)議的處理(MTP3以上協(xié)議),以及實(shí)現(xiàn)SS7網(wǎng)管。 4) 協(xié)議軟件 可實(shí)現(xiàn)以下協(xié)議:MTP2、MTP3、SCCP、Q.921、LAPV5、M2UA、M2PA、M3UA、SUA、V5UA、IUA、SCTP、IP等。 5) HA軟件 Sun Solaris OS :Netra HA Suite軟件 Carrier Grade Linux:UpSuite HA 軟件。 5. 實(shí)現(xiàn)案例 :cSP-4501/4U 5 Slot UltraSPARC CompactPCI System
本案例實(shí)現(xiàn)的是3G SGSN信令網(wǎng)關(guān)。 1) 硬件配置 cSP-4501 + cPCI-8602 + iSPAN 4539.。 cSP-4501 -4U高度,19’, 1個(gè)系統(tǒng)槽,4個(gè)外設(shè)槽,2+1個(gè)冗余電源(500W+250W)。64bit/6
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