1. 網(wǎng)絡的演進 現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡可分為傳統(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)和移動網(wǎng)，它提供傳統(tǒng)的話音和傳真的業(yè)務。中國的電話用戶發(fā)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(nèi)，傳統(tǒng)電話業(yè)務仍將是電信市場的主業(yè)。穩(wěn)步發(fā)展以電路交換為基礎的電話業(yè)務，尤其是移動電話業(yè)務無疑是中國電信市場發(fā)展的主要任務。 但近來，以IP為基礎的分組數(shù)據(jù)網(wǎng)發(fā)展迅速。隨著經(jīng)濟信息化進程的加速，數(shù)據(jù)通信，特別是IP業(yè)務將會成為電信市場新的增長點。大力發(fā)展以IP技術(shù)和裝備為主導的新的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)是新時期通信網(wǎng)的標志性工作。 不同的網(wǎng)將按各自的最佳方向獨立演進，融合發(fā)展。最終形成一個統(tǒng)一的融合的主要是以IP為基礎的分組化網(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(wǎng)絡將共存。 電信業(yè)務將會跨網(wǎng)絡發(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。互通通過網(wǎng)關(guān)來解決。網(wǎng)關(guān)的OSI模型見下圖。信令網(wǎng)關(guān)就是兩個不同的網(wǎng)之間信令互通設備。 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(yè)務和智能業(yè)務，例如：常用的補充業(yè)務有主叫號碼顯示、呼叫前轉(zhuǎn)、呼叫等待等，智能業(yè)務有預付費、被叫集中付費、VPN、智能公話等。這些業(yè)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(fā)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(yè)務、以及個人業(yè)務環(huán)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(wǎng)絡的建設、提高IP網(wǎng)絡的利用率是他們共同的愿望，選用IP來傳輸SS7是最經(jīng)濟的一條途徑。 在語音業(yè)務和數(shù)據(jù)業(yè)務融合的過程中，以電路交換為基礎的網(wǎng)絡和以分組交換為基礎的網(wǎng)絡之間的通信勢必要求信令能夠互通，兩個全球最大的網(wǎng)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(wǎng)絡是以IP為基礎的，無論是軟交換體系結(jié)構(gòu)還是第三代移動通信系統(tǒng)都采用基于IP的分組交換網(wǎng)絡，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)絡來傳輸接入信令，如DSS1和V5.2，也有很大的市場需求。 信令網(wǎng)關(guān)的作用就是完成兩個不同網(wǎng)絡之間用于控制的信息的相互轉(zhuǎn)換，以實現(xiàn)一個網(wǎng)絡中的控制信息能夠在另一個網(wǎng)絡中延續(xù)傳輸。信令網(wǎng)關(guān)是在兩個網(wǎng)絡的邊界接收和發(fā)送信令的代理，是兩個網(wǎng)絡間的信令關(guān)口，對信令消息進行翻譯、中繼或終結(jié)處理。信令網(wǎng)關(guān)可以獨立設置，也可以與其他網(wǎng)關(guān)綜合設置，來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網(wǎng)絡一個是電話交換網(wǎng)絡，其中包括固定電話網(wǎng)和移動電話網(wǎng)，另一個是IP網(wǎng)絡，包括Internet，Intranet和Extranet。 在電話交換網(wǎng)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(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）的時代發(fā)展潮流中，人們?yōu)橥ㄟ^IP傳輸電話信令開展了大量的研究開發(fā)工作，IETF為此定義了一系列技術(shù)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(wǎng)絡上傳輸，確定電話信令的功能和性能要求，實現(xiàn)在IP網(wǎng)絡節(jié)點之間傳輸如SS7 ISUP，TUP和DSS1之類的信令。 SIGTRAN構(gòu)架是在流控傳輸協(xié)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(xiàn)有的電話用戶/應用提供原來的原語接口（如管理指示，數(shù)據(jù)操作等原語），并把上層特定信令協(xié)議打包在SCTP上傳輸。SCTP基于標準的互聯(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，在它們之上的是對應的電話信令協(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"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(xié)議適配的要求。 電話網(wǎng)中的一個信令節(jié)點與IP網(wǎng)中的一個信令節(jié)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(wǎng)關(guān)（Signalling Gateway，SG）的中間設備來進行。從IP網(wǎng)絡的角度來看，這個信令網(wǎng)關(guān)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(jié)點叫做應用服務器（Application Server, AS）。通過信令網(wǎng)關(guān)實現(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，一般來講信令網(wǎng)關(guān)總是位于電話網(wǎng)絡和IP網(wǎng)絡之間，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信令網(wǎng)關(guān)。當信令網(wǎng)關(guān)與其他網(wǎng)絡設備集成時，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（SEP）設備集成時其左側(cè)的TTSP接口將成為內(nèi)部接口，同樣與ISEP集成時其右側(cè)的IP電話信令接口成為內(nèi)部接口。 3. 應用舉例 在下面的例子中將說明信令網(wǎng)關(guān)有很廣的應用。每個網(wǎng)絡的例子是一種可能的實現(xiàn)方案之一，實際的網(wǎng)絡按不同的具體需有不同的配備。 1) 軟交換固定網(wǎng)絡 在本例子中的設備有：媒體網(wǎng)關(guān)控制器（MGC）、應用服務器（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^IP的信令，完成如一個SIP電話向PSTN網(wǎng)絡發(fā)送信號之類的信令互通，還對打到VoIP網(wǎng)絡的呼叫進行鑒權(quán)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(yè)務邏輯，例如語音郵件。 接入網(wǎng)關(guān)（AG）用于IP網(wǎng)絡與有線或無線接入網(wǎng)絡之間的接口。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(wǎng)關(guān)。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(wǎng)的信令。 2) WCDMA 3G移動通信網(wǎng)絡 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，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(wǎng)關(guān)（Media & Signalling Gateway）、移動交換中心網(wǎng)關(guān)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(wǎng)關(guān)的功能，它們分別起到無線接入網(wǎng)的信令網(wǎng)關(guān)和漫游信令網(wǎng)關(guān)的作用。獨立設置的信令網(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)設備中，需使用包括平臺、接口資源板、CPU主板、以及協(xié)議軟件，通常實現(xiàn)雙機主備配置時，可使用HA軟件。 1) 平臺 根據(jù)信令網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)的不同實現(xiàn)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(xié)議的處理（MTP3以上協(xié)議），以及實現(xiàn)SS7網(wǎng)管。 4) 協(xié)議軟件 可實現(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. 實現(xiàn)案例 :cSP-4501/4U 5 Slot UltraSPARC CompactPCI System 本案例實現(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個系統(tǒng)槽，4個外設槽，2+1個冗余電源(500W+250W)。64bit/6