2.5 信令网关

2.5.1 信令网关概述

网关的作用就是完成两个网络之间信息（媒体信息和用于控制的信令信息）的相互转换，以便一个网络中的信息能够在另一个网络中传输。而信令网关是No．7信令网与IP网的边缘接收和发送信令消息的信令代理，信令网关的功能用在No．7信令网与IP网的关口，对信令消息进行中继、翻译或终结处理。信令网关功能也可以与媒体网关功能集成为一个物理实体，来处理由MG控制的与线路或中继终端有关的信令。

信令网关用来实现SCN网络与IP网络的信令互通，提供No．7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。

图2-24是信令网关在应用中的通用功能模型，图中的信令网关功能（SGF）、媒体网关控制功能（MGCF）/软交换和媒体网关功能（MGF）是功能实体，它们可以采用分离的设备实现这些功能，也可以集成到一个设备中实现。如果功能实体位于不同的物理设备之上，信令传送（SIGTRAN）应当能够支持在实体之间对交换电路网（SCN）信令的传送，并满足预定的功能和性能要求。

信令网关提供No．7信令网络和分组语音网络之间的接口，能将No7信令协议转换为IP协议传送到软交换中。信令网关的典型部署有No．7信令网关和IP信令网关。

No．7信令网关中继No．7信令协议的高层（如ISUP、SCCP、TCAP）跨越IP网络。No．7信令网关终接来自一个或更多PSTN网络的No．7信令消息传输协议，并通过基于IP的信令传输协议（如SCTP）中继No．7高层协议，到一个或更多的基于IP的网络组件（如软交换机）。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机或特殊协议设备（如H．323关守或SIP代理）提供。

IP信令网关在两种情况下提供IP到IP的信令转化。首先，出于安全考虑，不暴露在信令消息内服务商的互联网IP地址，IP信令网关可以看做部署在分组网络间的ALG。在这种情况下，应用层特指协议堆栈的应用层协议（如SIP或者H．323）。IP信令网关也提供NAT能力，当数据包穿过网络边界时，在传输层把公共IP地址（如SCTP）转化为私有地址。

其次，需要在不具有完全信令能力的分组网络之间，通过在网络边界上设置协议转换器来实现较小程度的网间互通情况。例如，一个基于H．323的网络能通过一个IP信令网关和一个基于SIP的网络互通。然而，更加可能的情况是由软交换来提供信令协议转换能力。

2.5.2 信令网关协议

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。

SIGTRAN协议栈最上层是由M3UA、M2UA和M2PA等组成的适配层，用于终结一定层次的PSTN信令（如MTP2、MTP3）。信令网关采用不同的适配协议时，由于被终结的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。图2-25～图2-27分别示出了互通示例。

图2-25是信令网关使用M3UA实现No．7信令网节点与IP网的MGC（软交换）的互通，信令网关接收到来自No．7信令网的消息后，信令网关对消息中的No．7信令地址（如DPC、OPC等）和信令网关所设置的选路关键字进行比较，确定IP网中的应用服务器（AS）和应用服务器进程（ASP），从而找到目的地的用户。

图2-26是信令网关使用M2PA实现No．7信令网节点与IP网数据库节点的互通，从图2-26可以看出，信令网关的SCCP可以具有SCCP的功能，也可以没有SCCP的功能。如果No．7信令消息的选路是根据信令点进行选路，则信令网关没有SCCP的功能，SG进行选路时消息在MTP3层进行选路选择出局链路，如果出局链路是IP网的链路，则在链路层对No．7信令地址和IP网地址进行匹配；如果No．7信令消息的选路是根据全局码（Globe Title）进行选路，则信令网关就需要SCCP的功能，消息传送到信令网关的SCCP层之后，由SCCP对全局码翻译得到新的目的地信令点之后再进行选路。图中SG完成的功能与传统信令网中信令转接点的功能基本相同，只是在IP侧采用的不是传统的TDM式的链路，而是基于IP的链路。

图2-27是信令网关使用ISDN Q．921用户适配层（IUA）实现ISDN端点接入IP网的MGC（软交换），其中Q．931信令透明地经SG传送到MGC（软交换）进行呼叫处理。

2.5.3 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三种方式。

软交换设备与信令网关合设如图2-28所示，它的特点是SS7信令通过电路交换网直接传至软交换设备，中间不经过IP网，所以无需用到SIGTRAN协议，优点是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2-29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，由于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。

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，如图2-30所示。

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。图2-31为了基于代理模式的组网示意图。

在代理方式的组网应用中，特点如下：

① 由于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。

② 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。

③ 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，信令网关类似于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。图2-32所示为基于信令转接点模式的组网示意图。

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。基于M3UA的信令转接点组网方式具有以下特点。

① 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。

② 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。

③ 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（如连通、阻断、禁止、拥塞）均可通过信令网关准确地映射到PSTN信令网。

引入信令网关的根本原因是市场发展的需要。随着信息源的高速增长和信息获取技术的大力发展，通信网络用户特别是移动网用户数迅速增加，同时每个用户的呼叫次数也在不断增加，新的增值业务不断出现，因此需要更多的网络智能及相应的控制信令。此外，网络优化后层次精简，节点容量普遍加大，电信市场开放必然使运营网络日益增多，网络互通业务将大量上升，这些都要求在信令网中装备大容量、可扩展、功能增强的STP和信令网关。

图2-33给出了一个由信令网关构成的全域No．7重叠网络结构，其中，信令网关作为信令网高层的大容量STP，以准直连方式和传送网中的信令点相连。传送网包括传统的电路交换网和基于分组技术的下一代网络，信令端点包括固定网和移动网交换机、软交换和业务控制点。