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如何实现PSTN网络与NGN网络的互通


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目前的各种电信网络基本上是按业务种类加以区分的,如:PSTN网(主要用于提供语音业务),数据网(主要提供数据业务,包括各种数据接入)等等。随着承载网向分组网的演化,下一代网络NGN,应该是一个基于分组且业务综合的网络(可以兼容目前所有的电信业务)。

但是,NGN的实现肯定是一个演进的过程,中间必然存在和PSTN网之间的共存阶段,如何实现这两种网络(主要是两种网络的话路网和信令网)的融合,在什么地方找到这两种网络的最佳结合点是向NGN演进过程中一个很重要的课题,本文试图从这个角度来进行说明。

一、PSTN网络

1.目前PSTN话路网的现状

目前各个运营商的PSTN话路网一般都是采用分级的结构,如目前中国电信的PSTN话路网采用三级结构,第一级是本地网、第二级是省中心、第三级是大区中心,分别用来汇接来去的本地话务,国内长途话务、国际长途话务。承载网一般采用2Mbit/s的PCM30电路。

2. 目前PSTN信令网的现状

作为指导PSTN话路网工作的No.7信令网,是一个逻辑上和PSTN话路网独立的分组网。它不仅可以用来传送电话网和综合业务数字网中电路接续所需的局间信令、而且能在移动通信网中的移动交换中心(MSC)、访问位置登记器(VLR)、归属位置登记器(HLR)之间传送与用户漫游有关的各种位置信息;在智能网中的业务交换(SSP)、业务控制点(SCP)和智能外设(IP)之间传送各种信息;支持完成各种智能业务;还可以在No.7信令网中传送各种操作、维护和管理信息。

No.7信令网一般由信令点(SP)、信令转接点(STP)、信令链路三部分组成,采用直连(两个局间的信令不经过STP)和准直连工作方式(两个局间的信令经过STP)。目前的PSTN信令网也为分级结构,大部分运营商的信令网采用三级结构,分别为:SP(信令点)、LSTP(低级信令转接点)、HSTP(高级信令转接点),分别用来处理和分析No.7信令、汇接本地话务信令、汇接长途话务信令。其中,HSTP采用A、B平面的分布方式,每个平面的HSTP采用网状相连,每个LSTP和A、B平面的成对HSTP相连。SP和一对LSTP相连。

No.7信令网和PSTN话路网之间,有一定的对应关系,具体要根据各个运营商的情况而定。

其中C1为上面介绍的大区中心,C2为上面介绍的省中心,C3为上面介绍的地区中心,C4为本地网端局,信令的工作方式为准直连,LSTP为低级信令转接点用来汇接本地网的来去话务的信令,HSTP为高级信令转接点,用来汇接长途来去话务的信令。

3. No.7信令网的协议体系结构

No.7信令系统协议分为两个部分:用户部分(UP)、消息传输部分(MTP)。其中,消息传输部分又可划分为:MTP-1信令数据链路级(signaling data link level)、MTP-2信令链路级(signaling link level)、MTP-3信令网功能级(signaling network level)。

用户部分:是用来分析和处理信令消息单元,根据不同的应用场合,可分为TUP(电话用户部分),ISUP(综合业务数字网用户部分)。分别用来处理电话网中和ISDN中的呼叫控制信令消息。

MTP-1信令数据链路级,该层为No.7的物理层,主要定义了链路的物理电气特性及接入方法,为No.7信令提供双向的数字传输通道,一般为64kbit/s的数字电路。

MTP-2 信令链路功能级,该层主要是把MTP-1传输的比特流分为不同长度的信令单元(帧),并通过差错检验及重发保证信令单元的正确性。  MTP-3 信令网功能级。主要完成信令消息的选路及信令网管理功能。信令网功能根据消息单元的地址信息,将消息传送至指定的信令点。信令网管理功能对每个信令路由和信令链路的工作进行监视。

由于MTP-3选路功能很难传送与呼叫及电路无关的信令消息,而随着电信业务的发展,越来越多的业务需要传送与电路和呼叫无关的信令消息,如:SSP和SCP之间的各种控制信息,MSC与VLR和HLR之间传送终端的各种漫游信息、移动短消息的发送和接收等等。为此,引入了SCCP这个位于MTP-3之上的功能级,和MTP-3一起完网络层的功能。

二、NGN网络

1.NGN网络的引入

目前的PSTN网络和数据网络的发展已经趋于稳定和成熟,人们开始在考虑下一代网络是什么样子。伴随着承载网向分组网的演进,人们提出了一种以IP网为承载网的NGN网络,它的核心技术就是软交换,主要思想就是进行业务的融合,把以前PSTN网的接入部分和控制部分分离,同时提供应用开发接口,以便可以开发各种灵活的业务满足电信市场的需求,一般分为三个平面:业务应用平面、控制平面、接入平面。由于NGN的发展是一个演进的过程,所以必然存在和PSTN共存,并且逐步替代PSTN网络的过程。和PSTN的互通涉及到NGN的三个功能实体:中继网关(TG)、信令网关(SG)、媒体网关控制器(MGC)。

(1) 中继网关:实现NGN网络和PSTN网络媒体流的互通,主要是将PSTN过来的媒体数据打包后,把分组传递到IP网;同时将IP网收到的分组还原成到PSTN网上。

(2) 信令网关:信令网关作为七号信令网和NGN网络的一个信令接口,主要是对信令消息进行中继、翻译和终结处理,其主要目的是实现在IP网络中传送七号信令消息。一般SG包括No.7信令网接口、IP网络接口、协议处理单元三个功能实体。

(3)媒体网关控制器:负责对与媒体网关中的媒体通道的连接、对相关的呼叫状态进行控制。

2. NGN和PSTN网互通的网络框架

在PSTN向NGN的演进过程中,网络的替换和互通点可以处在长途交换网、也可以处在本地交换网,下面以这两个典型的替换为例,进行说明。



(1) 当用软交换网来替换C2长途网时,就存在和C3本地网的互通。

PSTN的C3本地网通过和软交换的中继网关及信令网关协同工作,完成互通工作,由软交换完成对C2长途来去话务的汇接,具体互通结构视不同运营商的具体情况而定。

由中继网关完成和C3汇接局话路网的互通,信令的互通由LSTP和信令网关共同完成。

(2) 用软交换网来替换本地网中端局、汇接局时,就存在和PSTN C2长途网的互通。

互通结构,具体连接结构视各运营商的具体情况而定。其中软交换的用户网关用来完成各种用户的接入,替代原来C4端局功能,中继网关用来和长途汇接进行话路对接,完成原先的C3汇接局的功能,信令的互通则是通过信令网关和LSTP共同完成。

3. NGN和PSTN互通的协议分析

NGN和PSTN的互通包括话路网和信令网的互通,而话路网的互通,只涉及到在中继网关上进行2Mbit/s电路的对接,由中继网关完成2Mbit/s电路到IP分组的转换,或者相反方向完成IP分组到2Mbit/s电路的转换,相关的协议很少(一般涉及到MGCP、H.248等协议)。而信令互通则不同,涉及的协议和解决的方法较多,下面对NGN网和PSTN的No.7信令网的互通进行详细的协议分析。

SIGTRAN(Signaling transport)是下一代网络中一个重要的协议堆栈,用来实现在IP网中传递电路交换网的No.7信令,完成NGN和No.7信令网的协议互通。

SINGTRAN利用标准IP传送协议作为底层传输,通过增加自身功能来满足信令传送的要求。SINGTRAN由以下三个部分组成。

(1)信令适配层:用于支持特定的原语和通用的信令传输协议,信令网关根据其实现的功能,No.7信令适配层可以采用消息传递部分第二级(MTP-2)用户适配层(M2UA)、消息传递部分第二(MTP-2)对等适配层(M2PA)、消息传递部分第三级(MTP-3)用户适配层(M3UA)、信令连接控制部分(SCCP)用户适配层(SUA)、事务处理能力应用部分(TCAP)用户适配层(TUA)。

(2)信令传输层:一种保证信令信息在IP网可靠传输的运输层协议,目前采用流控制传送协议(SCTP),由SCTP提供的偶连来保证在无连接的IP网传送可靠的PSTN信令消息。

(3)IP协议层:标准IP网络层协议。

No.7信令点与NGN中的接点(IP网中的接点)通过SG进行互通主要有两种方式:

No.7信令网与基于IP的No.7信令网的互通,和No.7信令网与IP信令网的互通。第一种互通方式是把IP网中节点看作No.7信令网的一个节点,分配No.7信令点编码,只是No.7信令链路层与窄带No.7信令链路层不同,采用的是基于IP的链路层,这里的SG充当了STP及媒体转换功能;第二种互通方式是在IP网中传送信令不再采用No.7信令网的方式传递信令,而是在SG完成MTP-3与IP地址的对应关系,由IP和它的适配层完成对高层信令的传递,这里的SG充当了信令代理的功能。

下面以No.7信令网的节点通过SG和NGN网中的MGC的互通为例,结合上面谈到的几种信令适配层和互通方式来进行说明。

当使用M3UA进行信令适配时,此时的SG作为一个信令代理点,SG把接收到信令消息的地址信息与选路关键字进行比较,以便确定远端IP网上的MGC,这里的MGC已不具有MTP-3的功能,不需要分配一个No.7信令点编码。这种相当于上面说的第二种方式。当使用M2PA进行信令适配时,此时的SG作为一个No.7信令网的一个信令转接点,具有MTP3功能,只是两侧的信令链路不一样,一侧是64Kbit/s的电路,另一侧是IP的信令链路。这时的MGC需要一个No.7信令点编码。这种相当于上面说的第一种方式。

当使用M2UA进行信令适配时,此时的SG仅相当于一个媒体交叉设备,把一边的64kbit/s的信令信息转换成IP网上的信令信息,MGC保留七号信令系统MTP3/MTP2间的接口,所以MGC仍需一个No.7信令点编码。这种相当于上面说的第一种方式。

以上的三种信令互通协议体系结构均适合于NGN网络与本地网以及NGN网络与长途网的信令互通,但是相比较而言M2PA比M2UA具有更多的智能性(M2PA具有MTP-3层);但均不如M3UA灵活,因为使用M3UA,NGN中的节点不再需要分配No.7信令点的编码,同时NGN网中的节点也不需具有MTP3的功能,这样对NGN网中的节点协议栈不必进行太大的改动,减少了NGN节点的功能模块,PSTN和NGN相互独立,便于各自的管理。

三、NGN发展的展望

作为技术发展趋势的NGN技术,目前正处在不断研究和迅速发展之中。它的优越性正在慢慢地展现出来,可以预计,未来 PSTN网络会慢慢变成NGN网络的一个窄带接入网。相信,随着NGN技术的不断发展,NGN网络一定能给我们带来更多灵活、方便、低廉的电信业务,让我们期盼着这一天的早点到来。
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