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信令网关的功能与作用

        信令网关的主要作用是在IP协议上封装和传输PSTN信令协议。根据应用模型的不同,信令网关的作用也有所不同。在典型的应用模式中,信令网关的作用仅仅是将PSTN信令以隧道的方式传送到软交换设备中,由后者进行信令的转换。通常,No.7信令网关只提供有限的路由能力,完整的路由能力由软交换设备或特殊协议设备(如H.323关守或SIP代理)提供。
1. 信令网关的功能
信令网关用来实现SCN网络与IP网络的信令互通,提供SS7信令点和IP网内呼叫控制实体(软交换设备/媒体网关控制器)之间双向的信令接口,实现SCN信令信息的中继、转换或终结处理。信令网关对No.7信令网传输的SS7信令消息重新打包,形成IP网能识别的格式,从而使得在IP网络边缘发送和接收原始的SS7信令成为可能。同时,信令网关也是在融合网络之上实现传统智能网业务和下一代新型网络业务的关键设备。信令网关的协议包含两部分:SCN侧信令协议和IP网络侧协议。在SCN信令侧,信令网关必须发送、接收标准的SCN信令消息,如标准的No.7信令协议,这可以根据相关SCN信令的标准规定实现。IP网络侧目前总的趋势是采用IETF的SIGTRAN协议,完成No.7信令在IP网络层的封装,解决No.7信令网与IP网实体相互跨界访问的需要。
        在前面介绍过,SIGTRAN协议栈最上层是由M3UA、MZUA和MZPA等组成的适配层,用千终结一定层次的PSTN信令(如MTP2、MTP3)。信令网关采用不同的适配协议时,由千被终结的MTP协议层次不同,其具有的功能也不尽相同(如MTP2等同于数据链路层,MTP3则类似于网络层),相应地会造成信令网关、PSTN网络和软交换组网形式的差异,特别是能力的差异。从目前的发展趋势来看,信令网关采用M3UA的实施方式已成为主流方向,因此本小节主要介绍基千M3UA的信令网关。
图4.2描述了在SG中使用M3UA进行协议适配的情况。SG中有两个协议栈:No.7协议栈和SIGTRAN协议栈。No.7协议栈终结SCN网中的信令,SIGTRAN协议栈实现SCN网信令在IP网中的"透传"。图4.2中,NIF(NodalInterworkingFunction,节点互通功能)用于MTP3和M3UA之间的接口,SP(SignalingPoint)表示信令点,AS(ApplicationServer)表示应用服务器。需要注意的是,这里的AS并不是指软交换业务层的应用服务器,而是SIGTRAN协议中的术语,对千M3UA来说,AS是为信令网关上所终结的SS7链路提供ISUP处理以及呼叫处理的逻辑实体(如软交换设备或媒体网关控制器等),一个AS可包含多个应用服务器进程(ASP),这些ASP可分布在不同的网络设备上,并且可按多种方式配合工作。
信令网关和软交换设备使用M3UA互通结构图
信令网关和软交换设备使用M3UA互通结构图
        从上图可以看出,信令网关功能必须实现MTP1,MTP2、MTP3层,终结MTP3协议,将MTP3和MTP3用户(如TUP、SCCP、ISUP)间的原语封装成M3UA消息,在信令网关功能和软交换设备之间传递。信令网关在M3UA方式下既可充当信令代理(信令网关和软交换共享信令点码),也可以信令转接点(STP)方式转接信令(信令网关拥有自己独立的信令点码)。信令网关必须能提供No.7信令网要求的高可靠性以及IP网的动态性和灵活性。
二. 信令网关组网方式
        信令网关的具体物理设备形态可以有多种灵活的选择,主要包括软交换设备与信令网关合设、信令网关与媒体网关合设以及信令网关单独设置等3种方式。软交换设备与信令网关合设的特点是SS7信令通过电路交换网直接传至软交换,中间不经过IP网,所以无需用到SIGTRAN协议,优点是由千信令经电路交换网直接传至软交换设备,可以保证信令传送的安全、可靠和高质量。但此方案有较大的应用局限性,它更适用于信令"准直联“场合,以及SS7链路集中的地区。
        而在信令网关与媒体网关合设方式下,则由媒体网关通过SIGTRAN协议将ISUP传递给软交换设备,如图4.3所示。这种方式适合于直联信令链路,即使用话路的一个时隙传递SS7信令的情况,由千信令与话路在物理链路上合在一起,所以信令必须通过媒体网关传给软交换设备。这种方式没有体现出网关分解的优势,适用于PSTN与软交换的小规模的互通,对网络结构改变最小,并节省建设独立信令网关的成本。
嵌入在媒体网关中的SG
嵌入在媒体网关中的SG
        从长远看来,信令网关单独设置是未来的主流实现方式,因为其拥有节省信令点资源和组网灵活性的优势,下面重点描述这种形态的信令网关组网方式。单独设置的信令网关设备可以支持两种组网方式的应用:代理方式和信令转接点方式。不同组网方式下的应用特点有所不同。
(1)代理方式
在代理方式应用中,信令网关包含MTP3部分,所以需分配信令点编码,并且和分组网上的软交换设备共享一个信令点编码,共同提供完整的信令点功能。下图显示了基千代理模式的组网示意图。
代理方式信令网关组网示意图
代理方式的组网应用中,特点如下:
由千信令网关具备信令点码,信令网关如果要为多个不同信令点码的软交换设备做代理,必须具备多信令点功能;
由于MTP3层无法区分两个具备相同信令点码的网络设备,因此使用M3UA协议时,软交换设备有且只有一个信令网关做其代理(对一个特定的信令点),存在着明显的网络单点故障,一旦代理信令网关故障,则软交换设备和PSTN信令中断;
由于软交换设备没有MTP3层,不必配置MTP3相关的数据,维护相对简单。
(2)信令转接点方式
信令转接点组网方式下,软交换设备和信令网关使用不同的信令点编码,信令网关类似千SS7网的STP,单独提供完整的信令点功能,可以为多个软交换设备服务。下图显示了基千信令转接点模式的组网示意图。
转接点方式信令网关组网示意图
转接点方式信令网关组网示意图
        信令转接点方式下,信令网关包括两种实现方式:M2PA和M3UA。M2PA方式下,软交换设备和信令网关均包含MTP3功能,所以信令消息经过信令网关转发后还可继续转发。而M3UA方式下,对TUP、ISUP等电路相关应用部分的转发只能实现从信令网关到软交换设备的“一步转发“,消息必须在软交换设备落地,这是与M2PA不同的地方。基千M3UA的信令转接点组网方式具有以下特点。
软交换设备可通过两个应用M3UA信令转接点方式的信令网关和PSTN网络信令互通,这两个信令网关可以和成对使用的STP设备一样,进行相互备份,从而提高了网络的可靠性;
信令网关可以为多个具备不同信令点的软交换设备服务,而不需要具备多信令点功能;
信令网关和软交换设备之间的信令通路可以像PSTN链路一样进行管理,各种状态(连通、阻断、禁止、拥塞)均可通过信令网关准确地映射到PSTN信令网。