CDMA综合关口局信令组网方案的应用

2012年第09期，第45卷 通 信 技 术 Vol.45，No.09,2012 总第249期 Communications Technology No.249,Totally

CDMA综合关口局信令组网方案的应用﹡

范波勇， 张治元

(长沙通信职业技术学院，湖南 长沙 410015)

【摘 要】随着现阶段码分多址（CDMA2000）网络业务的大力发展，传统的公众电话交换网（PSTN）关口局已经不能满足大业务量的要求，取而代之的是软交换架构的综合关口局。根据CDMA综合关口局进行系统组网的工程实践，介绍了综合关口局的信令点代理模式（SEP）组网和信令点转接模式（STP）组网，分析了两种信令组网的优劣势，提出了两种信令组网的应用场景。研究结果为CDMA综合关口局组网提供了参考依据。

【关键词】CDMA核心网；综合关口局；信令组网

【中图分类号】TN929.53【文献标识码】A 【文章编号】1002-0802(2012)09-0067-03 Application of Signal Networking Scheme in CDMA Integrated Gateway

FAN Bo-yong， ZHANG Zhi-yuan

(Changsha Vocational College of Telecommunications and Technology, Changsha Hunan 410015, China)

【Abstract】With rapid increasing of CDMA network traffic, the traditional PSTN gateway station could not meet the capacity requirement of large traffic, and the substitute of this gateway station should be the softswitch integrated gateway. Based on with the project practice of network planning for CDMA integrated gateway, the SEP signal networking mode and STP signal networking mode are described, their advantages and shortcomings analysed, and their different application situations given in this paper. All this could provide a valuable reference for the research of CDMA integrated gateway network planning.

【Key words】CDMA core network; integrated gateway; signal networking

0 引言

随着中国电信CDMA2000[1]网络业务的大力发展，传统的PSTN关口局已经不能满足大业务量的要求，取而代之的是软交换架构的综合关口局。综合关口局集成了CDMA网络的移动交换中心（MSC）和服务交换点（SSP）功能，负责完成CDMA 网络寻址功能以及智能业务触发等操作，以及对PSTN的话务汇接，实现网间接续、网间结算和呼叫汇接，能够减少CDMA的寻址节点，缩短呼叫路由。CDMA综合关口局使用控制和承载分离的软交换架构，其中移动交换中心仿真（MSCe）负责信令处理、路由和业务，媒体网关（MGW）负责媒体流处理[2]。综合关口局使用的MSCe一般叫网关MSCe （GMSCe），使用的MGW一般叫网关MGW （GMGW），负责疏通电信CDMA网、PSTN网与移动、联通等其它运营商的互联互通话务。

文献[3]对软交换MSC的信令组网中的MTP3用户适配层协议（M3UA）和MTP2对等适配层协议（M2PA）两种协议进行了比较，认为M2PA具有信令组网的优势，这种情况只存在于骨干信令网的组网。文献[4]提出一个MSCe在逻辑上划分成多个MSCe，通过配置多个虚拟MSC号码和多个信令点来标识多个地区，来组成大本地网，大本地网的关口局也是通过这种方式实现，本文不加以论述。软交换综合关口局具备CDMA网络寻址和智能业务触发等功能，所以组网方面比传统的关口局更加复

收稿日期：2012-05-16。

﹡基金项目: 湖南省教育厅科学研究项目：基于3G 技术

的移动学习系统构建与应用研究（No.

10C0043）。

作者简介：范波勇（1974-），男，高级工程师，主要研究

方向为3G移动通信；张治元（1970-），男，副

教授，主要研究方向为信息通信和计算机控制

系统。

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杂。如何在综合关口局上打造安全、稳定、可靠、高效的互联互通网络，成为综合关口局建设的首要问题。其中，容灾组网、信令组网、会话层呼叫协议（SIP）组网、后台组网都是需要特别考虑的问题，本文着重对信令组网方面进行阐述。

1 关口局的信令组网方式

1.1 SIGTRAN协议

在软交换架构关口局GMSCe和GMGW之间是通过IP传输的，而这里IP传输采用的是信令传输（SIGTRAN）协议[5]。SIGTRAN构架是在流控传输协议（SCTP）上加一个用户适配层，并把上层特定信令协议打包在SCTP上传输，实现在IP网络节点之间传输ISDN用户部分协议（ISUP）、电话用户部分协议（TUP）之类的信令。

SIGTRAN协议的底层为传输层SCTP协议[6]，为七号信令在标准IP网上传送提供可靠的连接。七号信令系统中的消息传送部分（MTP）分为MTP1、MTP2和MTP3等三个层次。SIGTRAN协议的高层为适配层协议，根据功能和组网应用的不同主要分为M2PA、MTP2用户适配层协议（M2UA）和M3UA 等3种。

M2PA协议是MTP2对等适配层协议，可以使两个七号信令点通过IP网就能传送MTP2的消息。M2PA使用低层的SCTP协议提供的可靠传输服务来为上层MTP2服务[7]。M2PA具备较为强大的IP 信令网组网能力，适用于利用IP网组建与传统七号信令网功能基本相同的信令网情况。但是这种组网方式的网络中的节点要支持复杂的MTP3协议，可能会出现协议转换兼容的问题，给未来的运营维护带来困难，而且M2PA和SCTP的功能重叠，带来协议栈的臃肿和效率降低，也不能发挥出SCTP的多流的优势。所以这种组网方式在综合关口局中不予以采用。

M2UA协议是MTP2用户适配层协议，MGW 没有自己的信令点编码，用于支持在IP网上传送MTP2的用户消息。它适用于ISUP等接入信令利用SIGTRAN进行转发，可以提高组网的灵活性，并降低信令的传输成本，现网在BSC双挂到两个MGW 端局的信令组网中已有应用。M2UA协议降低了对SG处理能力的要求，能够实现一个MGW到两个MSCe的信令负荷分担，但同时增加了对MSCe处理能力的要求，适用于软交换机MSCe通过信令网关SG直接与PSTN交换机设置直联信令链路的组网模式[8]，在现网关口局中很少使用。

综上所述，CDMA综合关口局一般只采用两种信令组网模式：M3UA代理模式和M3UA转接模式。1.2 M3UA协议

如图1所示，M3UA协议是目前第三代移动通信合作伙伴计划（3GPP）建议采用的SIGTRAN协议，是MTP3用户适配层协议，支持在IP上承载所有的NO.7信令MTP3用户部分的消息传送（ISUP、TUP等）。M3UA支持分布式的基于IP的信令节点，支持SCTP传输连接的管理，支持MTP3用户协议对等层的无缝操作，支持MTP3的网络管理功能，支持协议层重要数据实时观察功能[9]。

对于M3UA，它的优点是协议栈简单，使得信令连接控制部分（SCCP）协议绕过七号信令系统中复杂的MTP协议而直接承载在IP层之上，完成了应用协议在底层上从时分复用技术（TDM）向IP技术的平滑过渡。但是M3UA并没有涉及IP 信令节点到IP信令节点的应用场景，它的很多信令网管理消息并不能应用于IP 信令节点之间，正是M3UA 这种缺点，造成了以M3UA组成的信令网在路由上的不可靠性。

图1 M3UA信令结构

在M3UA方式下，软交换关口局可以采用信令点代理模式和信令点转接模式。

（1）信令点代理（SEP）模式

信令网关（SG）在信令网络中位于网络的边缘，主要解决电路交换的No.7 信令与基于IP 承载网信令的无缝对接问题。在软交换结构综合关口局中，一般SG设置在GMGW上。

如图2所示，在SEP组网模式下，SG不需要有独立的信令点码， SG与GMSCe共享一个信令点码，共同提供完整的信令点的功能，不提供七号信令经另一信令网关转接到GMSCe的功能。IP网中的节点GMSCe与SG共享一个信令点码。这种方式下的SG通常只能为某个固定信令点码的GMSCe 服务。SEP组网方式下，SG从窄带No.7信令网或IP网接收到信令消息后，根据目的信令点码DPC或IP地址完成信令消息的传递，通过M3UA传递信令消息到GMSCe。

在SEP模式下， GMSCe通过SG与对端信令点采用准直联链路相连，这种组网模式存在一定的缺陷，对现有的七号信令的网络管理有一定影响。因为SEP组网方式下，信令网关SG和GMSCe使

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用同一信令点编码，从对端信令点（如移动关口局）到GMSCe 之间信令链路的管理是“两段式”的管理，这样就存在以下问题：如GMSCe 到GMGW 的SCTP 偶联上出现拥塞状态或者故障状态，这种状态无法通过合适的窄带消息经GMGW 反馈至对端信令点，因此对端信令点会一直向有故障偶联的

图2 信令点代理（SEP）模式

图3 信令点转接（STP）模式

（2）信令点转接（STP ）模式

如图3所示，CDMA 综合关口局在信令点转接模式下，信令网关SG （设置在GMGW 上）需要有自己独立的信令点码，其功能类似于传统的STP 。信令网关SG 单独占用一个信令点码，信令网关就具备了信令消息转接的功能，这样SG 从七号信令网收到的信令消息可以被转发到多个GMSCe 。

在信令网络的可管理性方面由于信令网关和IP 网节点GMSCe 使用不同的信令点，从对端信令点（如移动关口局）到SG 的链路是一条信令链路，从SG 到GMSCe 的SCTP 偶联又是另外两个信令点之间的信令链路，因此SCTP 偶联和GMSCe 信令点的状态变化能够反馈回No.7信令网。这样，当SCTP 偶联故障或者GMSCe 系统故障时，对端关口局可以收到反馈的故障信息，就不会产生对端信令点经SG 一直向GMSCe 发送信令消息而造成信息丢失的现象。

1.3 两种信令组网模式的优劣比较及选用

根据上面的分析，表1对这两种信令组网模式进行了优劣势的对比。

表1 SEP 与STP 信令组网的比较

信令组网 模式

优势

劣势

GMSCe 和GMGW 只用一个信令点，可以节省信令点，对外屏蔽内部处理，仅暴露一个信令点。 当SCTP 或GMSCe 故障时，对端信令点不能收到反馈回的故障信息。

对端局只维护一个局向。

不能实现信令从一个GMGW 负荷分担到两个GMSCe 上。

信令代理模式（SEP ）

如果对接BSC ，并且MGW 作为SGW ，则必须采用SEP 方式，因为BSC 只能看到一个信令点。

当SCTP 或GMSCe 故障时，对端信令点能够收到反馈回的故障信息。

GMSCe 和GMGW 要用两个信令点，浪费信令点

码资源。

信令转接模

式（STP ） 可以实现信令从一个GMGW 负荷分担到两个GMSCe 上。

对端局要维护两个局向，

配置比较复杂。

对于SEP 模式，主要适用于2种情况：①该综合关口局兼作CDMA 端局情况下；②信令点码资源比较紧张的综合关口局情况下。

对于STP 模式，主要适用于3种情况：①信令点码资源不受限制；②GMGW 的信令负荷分担到两个GMSCe ；③对端局需要实时接收到SCTP 和GMSCe 的故障状态信息。

2 结语

综上所述，综合关口局的信令组网模式的选择是进行系统组网的基础工作，只有信令组网模式确定下来了，才能够确定其他组网方案。而综合关口局的信令组网模式的选择，在信令点码资源不受限制的情况下，综合考虑信令组网对实现系统安全的要求，推荐选用STP 模式。只有正确选用了信令组网模式，才为建设安全、稳定、可靠、高效的互联互通网络打下良好的基础。本文对CDMA 综合关口局的建设提供了选用信令组网方案的指引。

参考文献

[1] 3GPP2. C.S0033-A v2.0.Recommended Minimum

Performance Standards for cdma2000 High Rate Packed Data Access Terminal[S].美国:美国国家标准学会,2007.

[2] 左年刚,赵涛.WCDMA 核心网容灾技术探讨[J].移动通信,

2011(07):28-31.

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