1. 網絡的演進 現有的通信網絡可分為傳統的電路交換網和分組數據網。電路交換網包括固定電話網和移動網，它提供傳統的話音和傳真的業務。中國的電話用戶發展迅速，截至2003年2月，中國固定電話用戶為2.21億，移動電話用戶為2.16億。在今后幾年內，傳統電話業務仍將是電信市場的主業。穩步發展以電路交換為基礎的電話業務，尤其是移動電話業務無疑是中國電信市場發展的主要任務。 但近來，以IP為基礎的分組數據網發展迅速。隨著經濟信息化進程的加速，數據通信，特別是IP業務將會成為電信市場新的增長點。大力發展以IP技術和裝備為主導的新的數據通信網是新時期通信網的標志性工作。 不同的網將按各自的最佳方向獨立演進，融合發展。最終形成一個統一的融合的主要是以IP為基礎的分組化網。如圖1所示。然而，從傳統的電路交換網到分組化網將是一個長期的漸進過渡過程，因而在今后20年甚至更長的時間兩種網絡將共存。 電信業務將會跨網絡發展。因此兩網互通是必須的，而且互通量也很大。其中信令的互通更重要。互通通過網關來解決。網關的OSI模型見下圖。信令網關就是兩個不同的網之間信令互通設備。 2. SS7信令網關 隨著傳統電話的普及率的不斷提高，傳統電話話務量達到了一個相對飽和的程度。為了推動其進一步增長，電信運營商不斷推出各種各樣的補充業務和智能業務，例如：常用的補充業務有主叫號碼顯示、呼叫前轉、呼叫等待等，智能業務有預付費、被叫集中付費、VPN、智能公話等。這些業務都要使用比普通電話更多的SS7，因此目前電話話務量的略微增長就會引起7號信令的大大增加。移動通信的迅速發展對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、移動智能業務、以及個人業務環境等應用又使SS7不斷增長。運營商們都希望以最小的成本面對這樣的增長。減少投資、減少電路交換網絡的建設、提高IP網絡的利用率是他們共同的愿望，選用IP來傳輸SS7是最經濟的一條途徑。 在語音業務和數據業務融合的過程中，以電路交換為基礎的網絡和以分組交換為基礎的網絡之間的通信勢必要求信令能夠互通，兩個全球最大的網絡將長期共存，信令互通的潛力將是巨大的。更重要的是下一代的網絡是以IP為基礎的，無論是軟交換體系結構還是第三代移動通信系統都采用基于IP的分組交換網絡，因此信令網關是必不可少的。 另外在分布廣闊的接入網中，利用普遍存在的IP網絡來傳輸接入信令，如DSS1和V5.2，也有很大的市場需求。 信令網關的作用就是完成兩個不同網絡之間用于控制的信息的相互轉換，以實現一個網絡中的控制信息能夠在另一個網絡中延續傳輸。信令網關是在兩個網絡的邊界接收和發送信令的代理，是兩個網絡間的信令關口，對信令消息進行翻譯、中繼或終結處理。信令網關可以獨立設置，也可以與其他網關綜合設置，來處理與接入線路或中繼線路有關的信令。 目前使用最廣泛的兩個網絡一個是電話交換網絡，其中包括固定電話網和移動電話網，另一個是IP網絡，包括Internet，Intranet和Extranet。 在電話交換網絡中，常用的信令如下圖所示： 圖中MAP，CAP，RANAP，BSSAP為移動通信系統使用的信令；ISUP，TUP，INAP為固定網使用的信令；DSS1和V5.2為接入網使用的信令。 在"IP為王"（EveryThing Over IP）的時代發展潮流中，人們為通過IP傳輸電話信令開展了大量的研究開發工作，IETF為此定義了一系列技術建議書，作出了很大的貢獻。 在九十年代末，IETF成立了信令傳輸（SIGTRAN）工作組來解決分組形式的電話信令在IP網絡上傳輸，確定電話信令的功能和性能要求，實現在IP網絡節點之間傳輸如SS7 ISUP，TUP和DSS1之類的信令。 SIGTRAN構架是在流控傳輸協議（SCTP）上加一個用戶適配層（UAL）。用戶適配層是由多個適配模塊所組成。它們分別為上層現有的電話用戶/應用提供原來的原語接口（如管理指示，數據操作等原語），并把上層特定信令協議打包在SCTP上傳輸。SCTP基于標準的互聯網協議（IPv4，IPv6）之上。SIGTRAN構架如下圖所示： 圖中粉紅色部分為SIGTRAN的協議棧，在它們之上的是對應的電話信令協議。SIGTRAN的協議棧分為2層：一層是SCTP，它提供多個流的，可靠的數據傳輸，用戶數據的捆綁和分段，阻塞和流量控制，防止"拒絕服務"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五個適配模塊所組成，它們分別來滿足各種電話信令協議適配的要求。 電話網中的一個信令節點與IP網中的一個信令節點不能直接相連，它們之間的相互通信需要依靠一個叫做信令網關（Signalling Gateway，SG）的中間設備來進行。從IP網絡的角度來看，這個信令網關有時也叫作應用服務器通信設備，因為在UAL中常把上述的IP信令節點叫做應用服務器（Application Server, AS）。通過信令網關實現兩網信令互通的通用結構如下圖所示： 由于前面所述的原因，一般來講信令網關總是位于電話網絡和IP網絡之間，完成以SS7為主的傳統電話信令與SIGTRAN的IP電話信令之間消息的相互轉換，支持高層信令協議（SigProt）的互通。從電話網的角度來看，由于這信令網關主要完成SS7信令的處理所以常把它叫做七號信令網關。當信令網關與其他網絡設備集成時，其中有一側的接口將成為內部接口。例如在上圖中，如果信令網關與左邊的信令端點（SEP）設備集成時其左側的TTSP接口將成為內部接口，同樣與ISEP集成時其右側的IP電話信令接口成為內部接口。 3. 應用舉例 在下面的例子中將說明信令網關有很廣的應用。每個網絡的例子是一種可能的實現方案之一，實際的網絡按不同的具體需有不同的配備。 1) 軟交換固定網絡 在本例子中的設備有：媒體網關控制器（MGC）、應用服務器（AS）、中繼網關(TG)、接入網關（AG）、信令網關（SG）和媒體服務器（MS），如下圖所示。 本例中的媒體網關控制器（MGC）終結所有的信令，包括直接傳輸的和通過IP的信令，完成如一個SIP電話向PSTN網絡發送信號之類的信令互通，還對打到VoIP網絡的呼叫進行鑒權和選擇路由，并提供計費信息。這個MGC還通過SIP/SIP-T，H.323或Q.BICC與其他的MGC通信。 應用服務器（AS）為各種應用提供業務邏輯，例如語音郵件。 接入網關（AG）用于IP網絡與有線或無線接入網絡之間的接口。它是媒體網關和接入信令網關集成在一起的設備。它一方面在MGC的控制下完成信號編碼并通過IP把它們傳送給中繼網關。另一方面通過SIGTRAN向MGC傳送信令，這里SIGTRAN的UAL包括IUA、V5UA和M3UA。前二個適配模塊分別用于傳輸DSS1和V5.2接入信令，后者用于傳輸無線接入網的信令。 2) WCDMA 3G移動通信網絡 下圖的例子表示了WCDMA電路交換域（CS）的結構。本例使用了基于IP的核心網絡，并在圖中加上了媒體服務器（Media Server）。媒體服務器在MSC-Server的控制下可以提供簡單的通知服務，在應用服務器的控制下可以提供增殖服務，如語音短信、會議電話等。 在這個例子中媒體和信令網關（Media & Signalling Gateway）、移動交換中心網關服務器（GMSC Server）、拜訪位置寄存器（VLR）、歸宿位置寄存器（HLR）都集成了信令網關的功能，它們分別起到無線接入網的信令網關和漫游信令網關的作用。獨立設置的信令網關（Signalling Gateway）完成傳輸信令網關的作用。 4. 使用的產品 在信令網關設備中，需使用包括平臺、接口資源板、CPU主板、以及協議軟件，通常實現雙機主備配置時，可使用HA軟件。 1) 平臺 根據信令網關系統的不同實現方式，采用不同的平臺。 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 (DonJin) D607C/1207C Intel SIU and Septel cP series. 3) CPU板 可負責高層協議的處理（MTP3以上協議），以及實現SS7網管。 4) 協議軟件 可實現以下協議：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. 實現案例 :cSP-4501/4U 5 Slot UltraSPARC CompactPCI System 本案例實現的是3G SGSN信令網關。 1) 硬件配置 cSP-4501 + cPCI-8602 + iSPAN 4539.。 cSP-4501 -4U高度，19’, 1個系統槽，4個外設槽，2+1個冗余電源(500W+250W)。64bit/6