[doc] 信令网关在软交换中的应用

[doc] 信令网关在软交换中的应用 信令网关在软交换中的应用 2005年第9期 信令网关在软交换中的应用 陈福文’,张婧婧,李章明 (1.广东古电信规划院,广东省广州市510630;2.重庆邮电学院,重庆市400065) 摘要软交换技术是下一代网络(NGN)的核心技术,其中信令网关(SG)是软交换中的 重要组成部分.文章主要研究了软交换中SG的应用.首先介绍了软交换技术以及软交换 在NGN中的应用,接着从SG的介绍和SG的应用两方面,对SG技术作了全面的阐述, 着重讲述了如何通过不同的信令适配层协议实现SG与软交换的互通 关键词软交换,信令网关,七号信令 AbstractThesofiswitchisthekeytechnologyofnextgenerationnetwork,inw hich signalinggateway(SG)isanimportantcomponentpart.Thispaperresearches the applicationsofSGinsoflswitchnetwork.Firstly,itintroducessoftswitchtech nology anditsapplicationsinNGN.Secondly,itintroducescomprehensivelytheSG technologyfromtheintroductionandapplicationsofSG,Finally,itemphasize showto achieveinterworkingbetweenSGandsoftswitchthroughdifferentsignaling adaptation layerprotocols. Keywordssoflswitch,signalinggateway,No.7signaling 为r能够住同?个网络上实现话音,数据,多媒 体通信业务的融合,产生了软交换技术近年米,以 软交换为核心的卜一代网络(NGN)成为电信产业 的聚焦点,全球范围内已有多家电信运营商积极开 展r软交换方面的实验和商用部署:软交换产品 也逐步趋于成熟,化工作正稳步推进,软交换技 术正走向市场: NGN是融合话音,数据,多媒体和移动业务的 网络,具有将业务提供与呼叫控制分开,将呼叫控削 j承载连接分开的基本特点,NGN将以IP为骨 ,各种网络相互融合的基础,以一种统一的 方式活地提供,I务.NGN从功能上可以分为业务 层,控制层,传输层和接人层.其中软交换位于NGN 的控制层面,是NGN的核心没备之一其核心思想 是硬件软件化,通过软件来实现原来交换饥的控制 接续和业务处理等功能,各实体间通过标准化协议 进行连接和通信,便于在NGN中更快地实观各类 复杂的协议,更方便地提供业务 换设备位十控制层面,控制各种呼叫和业务的提供. 软交换通过信令网关(SG)与七号信令网实现互通, 软交换控制的各种用户终端通过中继网关(TG)与 公众陆地移动通信网络(PLMN)/公用交换电话网 (PSTN)互通.软交换控制下的各种用户终端呼叫 时,信令流是通过软交换进行呼叫的建立.呼叫建立 完成后,媒体流直接在用户终端之间交互,即终端的 话音打包成实时传输协议(RTP)包,利用承载网的 传送能力直接传送到对方,而与传送的内容无关.同 时为完成网络的功能与软交换相配合和连接的功能 实体还包括各种接人部分,计费与账务系统,业务应 训费和账务系统II操作维护和管理c1智能嘲/应用服务器 向向 V51/xDSL等接入l】无线接入网l,1MGCP终端 AAA:认证,授权,记账:MGCP:媒体叫关控制协议; xDS[:任何数用户线;IAD:综合接入设备:AG:接入嘲关 基于软交换的网络结构如图1所示.其中,软交图1基于软交换的网 络结构 毫信穗箍豸耋 I络通信 软 交 换 一— ———————————————————————————— ————————————— ———————————————————————————— ————————— ———————一 _20—— 一 ?二二_.,————,疆{《g鏊棼g#?ggggg囊目gS目8l 用部分,操作和维护管理部分,信令部分等. SG是七号信令网与IP网的边缘接收和发送信 令消息的信令代理,SG的功能用在七号信令网与 IP网的关Lj对信令消息进行中继,翻译或终结处 理.它位于七号信令网和软交换问(见图2),解决软 交换与传统七号信令网的互通.SG的作用是随着 软交换的深入发展而进行的. 七号信令嘲卜_——SG卜_——软交换 图2SG在网络中的地位 SG对于七号信令网与IP网的互通所采用的协 议是信令传送协议(SIGTRAN).SIGTRAN是在IP 网络中传递电路交换网(SCN)中信令协议的堆栈. 在软交换的体系中,通过SG系统进行SCN侧匕号 信令和IP侧的SIGTRAN适配层协议的转换,实现 七号信令在IP网的传送,从而达到sIGTRAN芰持 的标准原语接口,不需要对现有的SCN信令应用进 行任何修改,从而保证已有的SCN信令应用可以不 必修改而直接使用. 1)七号信令适配层:支持特定的原语(如管理指 示).这些原语是特定的SCN信令协议所必需的. SG根据其实现的功能,七号信令适配子层可以采 用七号信令消息传递部分(MTP)第二级用f1适配 层(M2UA),消息传递部分第二级对等适配层 (M2PA),消自,传递部分第二级用户适层 (M3UA),信令连接控制部分用户适配层(SUA)等. 2)公共的信令传送协议:它采用流控制传送协 议(SCTP)提供这些功能. 为了实现软交换与现有的七号信令网呼叫连接 控制的连接互通,SG首先需要终接七号信令链路, 然后利用SIGTRAN协议将七号信令的呼叫连接控 制消息的内容传递给软交换进行处理由于软交换 与SG的通信主要靠的是七号信令适配层协议,包 括有M2UA,M2PA,M3UA等协议,下面对这些协 议做详细的介绍,并且对其T作方式进行了分析: 3.1M2UA协议 M2UA用米提供在SG与软交换或IP信令点 (IPSP)问传递SCN信令协议的传送机制=这种传送 机制必须满足以下原则:1)支持MTP第2层/MTP 第3层间的边界接口;2)支持SG和软交换中层管 理模块间的通信;3)支持对SG和软交换问活动的 偶联的管理. M2UA工作于客户机/服务器模式,当应用在 SG与媒体网关控制器(MGC)/软交换之问时,协议 结构如图3所示,它用于SG上的信令链路功能级 MTP2实例和软交换上的信令网功能级MTP3实例 之问.软交换上的MTP3实例通过M2UA调用SG 上MTP2实例提供的服务,所以软交换为客户机 端,SG为服务器端,此时SG上的MTP2和软交换 上的MTP3并不知道彼此被IP网络拉远. 七号信令用 MTP3 MTP2 MTPl l七号信令应用 望.r于 MTP2sm MTPI厂]一)一广— 图3基于M2UA协议SG与MGC/软交换的互通 在M2UA方式下,软交换包含MTP3功能,所 以需占用信令点编码,而SG则无须占用信令点编 码,如果信令链路少且分散,那么通过M2UA可将 这些分散的信令链路的MTP3以上部分集中到一 个软交换上进行处理,实现信令点编码的合并,可提 高信令点编码利用率,因此M2UA非常适用于七号 信令系统链路少且分散的场合. 3.2M2PA协议 M2PA协议的信令传送机制允许在任何两个七 号信令点间在IP网络上处理MTP3的消息和提供 MTP信令网网管功能.使用M2PA传送机制必须满 足以下原则:1)支持与MTP.3协议在IP网连接上 的无缝操作;2)支持MTP2和MTP3的接口边界; 3)支持对流控制传输协议(SCTP)偶联和业务量的 管理;4)支持向管理异步报告状态变化. 使用M2PA的信令传送结构仍旧使用IP传送 协议和流控制传输协议作为信令传送的低层协议, M2PA协议主要是用来传送七号信令中的MTP3消 息,它使用M2PA把MTP3的消息适配到SCTP层 上,M2PA支持所有的MTP3和MTP2之间的原语. 在M2PA的SG中应当包含MTP3协议,至于是否 需要信令连接控制部分(SCCP)协议则是任选的. 当M2PA应用在SG与维护控制中心(MCC)/ 软交换之间时,其协议结构如图4所示,此时SG和 软交换均包含MTP3功能,所以均需占用信令点编 33 2005年第9期 码,SG相当于一个信令转接点,凶此可采用信令转 接点对应的组网方式米防止SG的单点故障,月_ 信令『xxJ关可为多个软交换服务: 『_—旦二_r———]!厂 L信令ffH MTP3 MTP2 MTPl 图4基于M2PA协议SG与MGC/软交换的互通 M2PA非常类似M2UA,不过它不_[作在客户 机/服务器模式,而足对等模式,其两端的用户均为 MTP3,这LjM2UA小同,M2UA一端的用户为 MTP3,另一端的用户为络互通功能(NIF),M2PA 并不将MTP2实例和MTP3实例通过IP网拉远,而 是用IP链路替代MTP2链路,即相当于更换了信令 的承载层,因此对信令通路的管理可沿用传统的窄 带链路的管理,对现有七号信令网管的影响较小同 样,信令消息离开SG后还可在MTP3层继续转发, 昕以基丁M2PA的信令网关类似现有的信令转接 点(STP)设备,可用来替换现有的STP,实现在IP 网络上构造L号信令平台. . ,l,协议 M3UA适合传送ISDN用户部分(ISUP)和信令 连接控制部分(SCCP)或电话用户部分(TUP)消息 的MTP3用户适配模块.对于TCAP消息是作为 SCCP的净荷由M3UA透明传送,他们叮以看做是 SCCP的用户协议,M3UA使用SCTP协议作为低 层可靠的信令传送协议.在SG中,L号信令的 MTP3用户信令希望在PSTN传送和接收消息,使 用标准的七号信令网络接口,并用MTP3与信令转 接点(STP)或信令端点(SEP)提供对MTP3用户信 令消息的叮靠传送.SG则提供同IP传送的通功 能,为了能够传送MTP3用户信令消启,到应用业务 提供者(ASP),则需要存在M3UA. M3UA工作于客户机/服务器模式,当应用在 SG与MGC/软交换之间时,协议结构如5所示 用于SG的MTP3实例和软交换上的ISUP/TUP 实例之问,软交换上的ISUP/TUP实例通过M3UA 调用SG上的MTP3实例提供的服务,昕以软交换 为客户机端,SG为服务器端,此时SG_J:的MTP3 和软交换上的TUP/ISUP并不知道彼此被IP络 拉远.在M3UA方式下,SG由于包含MTP3功能, 所以需占用信令点编码,信令点编码可以相同,也可 不同,两者分别对应M3UA的两种组网模式:代理 信令点组网模式和信令转接点组网模式. t信令 心用 MTP3 MTP2 MTPl P 七号信令 NFJ用 MTP3M3UAM3UA MTP2SCTP >s,GTRA<SCTP MTp11P_<lP 图5基于M3UA协议SG与MGC/软交换的互通 SG是使用M3UA还是M2PA,应该从其特点 和将要应用的业务考虑.如果SG是提供SCN和IP 网的电话互通,采用M3UA比较适宜,因为使用 M3UA就不需要IP网的节点提供MTP3,避免了提 供IP网业务节点的厂家开发复杂而繁琐的七号信 令路由管理功能;同时使用M3UA的SG在组织网 络时,可以根据网络的具体情况决定是使用它的信 令点代理功能或信令转接功能,以便省七号信令 『xx】的信令点码资源.而M2PA的SG适用于需要在 IP网提供七号信令网,采用这种SG作为IP网中七 号信令网的信令转接点(即IPSTP)IPSTP使用 M2PA和SCTP一起实现了MTP2的功能.MTP3 与传统七号信令网的MTP3相同,相当于仅更换了 信令的承载层,完全类似于STP设备的能力. 随着NGN的不断演进,软交换技术将进入实 用化阶段,作为软交换系统的重要组成部分的SG 设备,支持传统电信网向以IP为核心的分组网的平 滑演进,对现有网络与NGN的无缝融合和现有网 络向NGN平滑演进起着关键作用,对SG技术的研 究有着重要的现实意义. 参考文献 1龚瑾,刘多.下一代电信网的父键技术.北京:国防 业板}I,2003(10):34-35 2t彦敏,孙纪敏.软交换系统信令网天的关键技术研究 设汁.凡线电通信技术,2003,29(2) 3赵慧玲,叶华,等.以软交换为核心的下一代网络技 l术.J匕京:人民邮电出版社,2002(8):73,75 陈福文(1978一),男,硕士研究生,主要从事通 信网络的规划设计工作. 收稿曰期:2005—05—08 —li信快报 络通估