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n g n 相关技术及在中小本地网的发展 摘要 n g n ( 下一代网络) 是一个分组网络，它提供包括电信业务在内的多种业 务，能够利用多种带宽和具有q o s 能力的传送技术，实现业务功能与底层传送 技术的分离；它提供用户对不同业务提供不同网络的自由接入，并支持通过移 动性实现用户对业务使用的一致性和统一性。 本文从“软交换”、“s h l r ”( 智能用户数据库) 等基本概念入手，详细的介 绍了n g n 的相关组网和网络协议，通过对n g n 网络与窄带网络互通信令的比 较，较明白的阐述业务呼叫流程，通过对“端局+ 汇接局”代理访问、t d m ( 时 分复用) 汇接局访问、及软交换方式访问进行理论上分析比较，确定软交换方 式在安徽省应用的决定性地位。 在对本市中小型本地网网络结构进行详细分析和研究的基础上，综合考虑 项目投资和业务发展的需求，通过科学翔实的经济分析，提出中小型本地网 n g n 改造思路，对p s t n ( 公共交换电话网) 网络中涉及到的长途局、关口局、 市话汇接局的改造起参考作用。同时，本文还结合作者多年的维护经验，整理 归纳出多方面测试及验收标准，具有指导作用。 最后通过对本市业务经济分析及业务发展预测，确立适合中小型网络的多 种业务，并对业务流程做详细分析，供中国电信决策层参考。 关键词：n g n 、软交换、s h l r s o m en g n t e c h n i q u e sa n dt h e i ra p p l i c a t i o ni n s m a l l m ：i d d l el o c a ln e t w o r k s a b s t r a c t n g ni sak i n do fg r o u p i n gn e t w o r k i th a sm a n ya p p l i c a t i o n si n c l u d i n gi n t h ef i e l do ft e l e g r a p h y f o re x a m p l e ，b yu s eo fv a r i o u sk i n d so fb a n d w i d t h sa n d t r a n s m i s s i o ns c h e m e sw i t hc a p a b i l i t yo fq o s ，i tc a nr e a l i z et h es e p a r a t i o n b e t w e e n o p e r a t i n g f u n c t i o n sa n dt r a n s m i s s i o ns c h e m e si nt h eb o t t o m f u r t h e r m o r e 。i ta l l o w su s e r st oc o n n e c tw i t hd i f f e r e n tn e t w o r k sf r e e l y a c c o r d i n gt od i f f e r e n to p e r a t i o n s ，a n dp r o v i d e sc o n s i s t e n c ya n du n i t yf o ru s e r s t h r o u g hi t sm o b i l ec h a r a c t e r i s t i c s i nt h i sp a p e r ，s o m et e r m s ，l i k e “s o f t s w i t c h ”，“s h l r ”a r ei n t r o d u c e df i r s t ， a n dt h e nt h eg r o u p i n gn e t w o r k sa n dn e t w o r kp r o t o c o l sa s s o c i a t e dw i t ht h en g n n e t w o r ka r ef u l l yd i s c u s s e d b yc o m p a r i s o nw i t hn a r r o w b a n dn e t w o r k s ，t h e c a l l i n gp r o c e s si sc l e a r l yd e m o n s t r a t e d m o r e o v e r ，t h ed o m i n a n ta p p l i c a t i o n p o s i t i o no fs o f l s w i t c hi na n h u ip r o v i n c e ，i sd e t e r m i n e dt h r o u g ht h o r o u g h l y i n v e s t i g a t i o na m o n g “e n d p o i n t + m e e t b u r e a u ”a g e n ta c c e s s t d mm e e t - b u r e a ua c c e s sa n ds o f t s w i t c ha c c e s s b a s e do np a r t i c u l a ra n a l y s i sa n dr e s e a r c ho ns m a l l m i d d l el o c a ln e t w o r k s i nt h e c i t y ，t h er e q u i r e m e n t s f o r i n v e s t i n gp r o j e c t s a n dd e v e l o p m e n to f o p e r a t i o n s a r ec o n s i d e r e d c o m p r e h e n s i v e l y b y r e a s o n a b l ea n dd e t a i l e d e c o n o m ya n a l y s i s ，a ni d e ao fr e c o n s t r u c t i n gs m a l l m i d d l el o c a ln e t w o r k si s s u g g e s t e d t h i ss u g g e s t i o n i s a g a i nv e r yh e l p f u l f o r r e c o n s t r u c t i n g l o n g d i s t a n c eb u r e a u p a s sb u r e a ua n dc i t y c a l lm e e tb u r e a ui np s t nn e t w o r k s f u r t h e r m o r e 。b a s e do nt h ea u t h o r sm a i n t e n a n c ee x p e r i e n c ef o ry e a r s ，a s t a n d a r df o rt e s t i n ga n dc h e c k i n gi nm a n yr e s p e c t si sc o n c l u d e d t h i si sv e r y u s e f u lf o ri n s t r u c t i o n s a tl a s t ，b ye c o n o m ya n a l y s i sa n da n t i c i p a t i o no fo p e r a t i o n si nt h ec i t y ， m a n yp r o p e ro p e r a t i o n s a r ed e t e r m i n e df o rs m a l l m i d d l en e t w o r k s ，a n d o p e r a t i o np r o c e s si sp a r t i c u l a r l ya n a l y z e d ，w h i c hp r o v i d e sag o o dr e f e r e n c ef o r t h ed e c i s i o n m a k i n gi nc h i n at e l e c o m m u n i c a t i o n k e y w o r d s ： n g n 、s o f t s w i t c h 、s h l r 插图清单 图2 1 全网智能业务触发基本流程 图2 3m 3 u a 协议栈模型 图2 4m 3 u a 协议的s t p 组网方式示意图 图2 5 基于m 3 u a 的s o 支持组网结构示意图 图2 6m 2 u a 协议栈结构示意图 图2 7 基于m 2 u a 的m g 支持组网结构示意图 图4 1 安徽电信n g n 组网方式 图5 1 经济分析总体思路流程 图7 1v p n 呼叫流程示意图 图7 2i c a 一独立s s p 方式 图7 - 3 彩铃业务组网示意图 图7 4 多媒体彩铃信令交互实现 5 1 0 1 1 1 l 1 2 1 3 2 0 2 2 2 9 3 1 3 4 3 7 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在胡社教导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经 发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得盒魍王业盍堂 或其他教育机构的学位或 证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了 明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签字签字日期：( 菇年7 月l 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解盒罂三些太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授 权盒胆王些盔堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索可以采 用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名 签字日期：。 s p e e c h - - t e x t ：支持文本到语音双向转换。 基本定位业务：主要用在手机上，提供实际的地理位置 个人路由策略：根据不同的时间，系统对照用户的r o u t i n gp r o f i l e 有选 择的把入呼叫转移到不同的话机上。 v o d ：视频点播业务，用户可以根据需要订阅不同的视频流服务。 增强型的呼叫功能：因为呼叫类型的增加，参与呼叫用户类型的增加， 从而相应的呼叫会话的转移等业务也得到了相应的加强。同时还增加 了会话合并功能，即两个出呼叫或入呼叫可以整合成一个三方会话。 1 2 软交换的基本概念 软交换概念是2 0 世纪9 0 年代后期在i p 电话的基础上逐步发展起来的。为 增强v o i p 网关功能的灵活性、可扩展性和高效性，提出了分解网关功能的思路， 即将v o i p 网关分解为媒体网关( m g ) 、信令网关( s g ) 、媒体网关控制器( m g c ) 等几部分，各部分之间采用标准化接口。后来在i e t f 相关文档中，又提出了 功能类似于m g c 的呼叫代理( c a l l a g e n t ) 和呼叫服务器( c a l l s e r v e r ) 等概念。 朗讯公司贝尔试验室更进一步提出了软交换( s o f l s w i t c h ) 概念，并研制出了第 一台软交换原型机。1 9 9 9 年国际软交换论坛( i s c ) 成立，提出了基于软交换 的下一代分组通信参考结构，i s c 后改名为i p c c “。 对于软交换可以从多个角度去理解，可以将软交换理解为一种分层、开放 的n g n 体系结构；也可以将软交换理解为m g c 或呼叫代理功能的进一步扩展， 即除了提供呼叫控制功能外，还提供计费、认证、路由、协议处理、资源管理 和分配等其它功能；还可以将软交换理解为处于n g n 控制层的物理设备【5 1 。 软交换概念出现后，我国通信标准化组织非常及时地将该术语引入国内， 积极地开展了软交换的标准化和研究试验等工作，并制定了软交换设备规范， 使“软交换”在我国成为了相当流行的技术名词。尽管软交换这一术语目前在国 际标准化机构中已较少使用，但在我国依然会继续流行。在许多场合，软交换 成为了n g n 的同名词。但严格说，n g n 包含着更为广泛的内容，软交换只是 n g n 核心控制层技术之一。软交换实际上是“控制”，而非“交换”，“软交换是 下一代交换”的提法实际上是用p s t n 老观点和老习惯来看新事物，因为“交换” 更多体现在承载层，“软交换网是下一代话音网或下一代分组通信网”的说法可 能更贴切。 1 3 固网智能话出现的背景 一、固网智能化出现的外部背景 随着移动业务和宽带业务迅猛的发展，传统的语音业务已不能满足客户多 元化需求，而移动运营上凭借良好的网络构架快速、全网推广业务；p s t n 网 络相对移动网络在新业务开放和提供能力方面表现出先天不足。在2 0 0 3 年1 0 月，移动用户首次超过固定用户，移动话务分流的加剧，使固网传统的语音业 务出现较大幅度的下滑。同时，新兴的运营商以全网统一全新的设各快速提供 全国统一业务，中国电信传统的语音业务面临极大的外部威胁i6 。 二、固网智能化出现的内部背景 相对于复杂的外部环境，中国电信传统的t d m 方式的网络也出现很多的 困扰，如：语音业务支撑能力较弱，不能满足个性化语音需要；部分接近年限 的交换机仍在运行，部分交换机厂商退出交换机领域：p s t n 网络过于复杂， 网络层次不明显；智能方面s s p ( j 务交换点) 层面比较高，触发方式不灵活， 新业务不便全网开展；从经济角度来看，固话业务在很长时间内仍然是中国电 信收入和利润的主要来源，力保存量是当前电话网建设的重要任务之一。 三、固网智能化的重要意义和发展思路 综合内部外部环境的需要，安徽电信在2 0 0 6 年提出了网络转型的需要，固 网智能化工作的基本思路“现实性、效能性、渐进性、前瞻性”，结合现有业务 网络进行，着眼于现在和未来，来提高固网智能化水平。固网智能化是挖掘现 有电话网潜力的重要措施，在提升网络功能，强化网络发展对业务和服务的支 撑方面起到很好的推动作用 7 1 。 1 4 本文的主要工作 本文作者从事p s t n 网络维护多年，对本地p s t n 网络有深刻的了解和认 识。本文主要工作是： 第一章绪论 主要阐述n g n ，软交换的相关概念和n g n 出现的时代背景 第二章n g n 网络相关技术 通过对s h l r 介绍和n g n 网络与窄带信令互联的分析，详细的描述了n g n 网络中的业务流程，为后续介绍提供理论依据。 第三章宣城市中小型本地网网络结构 此章介绍本市本地网现状，综合固网智能化改造项目，确定本地p s t n 网 改造和优化思路。 第四章p s t n 接入n g n 网络的访问方式 比较三种接入方式利弊，采用软交换方式改造本地p s t n 网络，并就本地 改造项目做较简单的介绍。 第五章网络智能化解决方案的经济分析 本章引入经济分析概念，对改造工程和改造思路提出科学的预算，对网络 改造和业务导向有一定参考作用 第六章s h l r 性能测试 s h l r 是n g n 网络中面向业务的重要组成部分，对s h l r 的多项目测试一 定程度上决定了n g n 网络业务层面的稳定性和准确性，此章对网络的验收有 一定参考作用。 第七章基于n g n 网络的业务介绍 综合考虑本地业务发展需要，推出适合本地发展的六项业务方案 第八章结束语 第二章n g n 网络相关技术 2 1 固网h l r 技术 2 1 1 固网h l r 简介 固网h l r 是以本地网为单位的固网用户属性数据库，是独立于交换设备的 网元。固网h l r 是借鉴移动网用户归属位置寄存器概念引入的网元，记录了用 户对应的逻辑号码和物理号码，并提供两者之间的转换，此外还记录用户智能 业务签约属性等信息。h l r 基本功能：可实现用户号码与地理位置相分离可有 效解决了用户智能业务属性触发的技术瓶颈实现了本地网内固网用户数据集 中。 实现多业务触发 中国电信网上的s s p 大多仅支持基于号码分析的触发方式( 即业务触发需 要接入码) ，对主、被叫属性类触发业务还没有较完善的解决方案，这导致目前 被叫类触发的业务迟迟不能开放。因此要实现业务的智能化，网络必须实现多 种业务触发方式( 用户属性触发、接入码触发) 。 实现用户数据集中管理 目前电信交换网络中的用户数据是处于分散放置状态的，交换机各自存放 和管理本局的用户数据，在这种方式下，用户属性管理分散、用户数据不能共 享，业务对交换机的依赖程度高，新业务开放时也考虑多种交换机配合的问题。 实现用户数据集中管理后，这些问题可得到比较好的解决。从发展的角度看， 用户数据的集中可向下屏蔽不同的网络，向用户提供统一的业务。 i a m ( 主叫物理，被叫逻辑) 。 a c m ( 主叫逻辑) 7 r e l ( 接入码) r l c l a m ( 主叫逻辑，接入码+ 瘟叫逻辑1 a c m 图2 1全网智能业务触发基本流程 智能触发是指h l r 作为用户属性数据库，保存主被用户叫智能业务的签 约信息，本地网所有呼叫先发送到h l r ，由h l r 查询完用户的签约信息后将 智能业务的接入码返回，交换机根据h l r 返回的智能业务接入码接续到s s p ， 实现智能业务的触发。 h l r 数据集中本地网所有用户数据，天然解决各类主被叫类业务的触发， 如彩铃、预付费等，摆脱依靠接入码触发业务的局限。 2 1 2h l r 实施过程中问题探讨 一、混合编号方案的选择 1 ) 逻辑号码与物理号码的混合编号 该方案逻辑号码、物理号码的号段混合，各自拥有一套独立的号码体系， 两者的号段无区别，可以重叠。物理号码的字冠指示了所在交换机的位置信息 或归属网络信息。现网交换机可以根据物理号码的字冠确定目的交换机的位置。 因此对物理号码的管理完全可以参照交换机现有的号段管理方式进行1 8 。由于 号码在现网上既可能是逻辑号码，又可能是物理号码，信令中没有相应的标识 出号码属性，因此号码属性依照事先的约定或相应的数据设置进行识别。一般 来说，对于本地网发端局，初始的主叫号码是物理号码，初始的被叫号码是逻 辑号码。对于落地局，主叫号码是逻辑号码，被叫号码是物理号码。 2 ) 改号后的物理号码，采用前缀+ 内部号码的编号方式 物理号码的构成为p r e f i x ( 前缀) + t n ( 内部编号) ：p r e f i x 为号段或者一 个具体的号码，t n 为交换机内部的编号。具体实现方案：每个本地网交换机 选取一个局号或者一个用户号码作为p r e f i x ，同时本地网统一规定一未用的号 段比如6 9 2 x x x x x 作为t n ( 交换机内部的号段) ，各个交换机的t n 号段可以 一致。对现网的号码资源占用较少，t n 的号段在整个本地网的交换机可以共 用同一个号段，且不同局间t n 的编号可以重叠，这样每个局t n 的编号容量 可以达到1 0 万及以上。该方案的优点是用户逻辑号码和物理号码有明确的区 分，号码在网络上传递以及支撑系统使用时，能根据号码清晰地区别出是物理 号码还是逻辑号码，编号方案的容错性较好1 8 。 二、对支撑系统的影响 1 ) 对9 7 业务管理系统的影响 受理业务时电子工单系统要视需要进行用户逻辑号码和物理号码的转换， 再对交换机进行操作。对于端局用户操作需采用物理号码。 2 1 对1 0 0 0 0 系统的影响 “4 系统只提供d n 号码( 逻辑号码) 的查询。混合放号对1 0 0 0 0 系统无 直接影响。 3 ) 对1 1 2 测试系统的影响 1 1 2 系统原有的电话障碍处理流程维持不变，但涉及通过交换机对用户测 试时，需要将d n 号码转换成l r n 号码。 4 ) 对计费与采集系统的影响 在混合放号中，汇接局交换机详单中的计费号码都为逻辑号码，送给帐务 系统的都是透明的逻辑号码，对帐务系统、计费采集系统无特殊要求。 图2 2s h l r 对支撑系统的影响 三、对组网的安全性影响 h l r 设备两两配对，互为备份，并同时处于正常工作状态。正常情况下互 为备份的两台h l r 共同承担本地网范围内用户数据的存储和控制管理，各自负 责处理5 0 的用户数据。一旦某台h l r 出现故障，与之互为备份的另一台h l r 可以立即为共同管辖范围内的所有用户提供服务。 独立汇接局交换机的i s u p ( 信令方式) 交互方式下通过配置指向备用h l r 的备用路由实现业务切换，3 gm a p + 交互方式下则通过对主用h l r 设置s c c p 备选路由实现业务切换；在主用h l r 路由故障情况下使用备选路由将业务切换 到容灾h l r ；h l r 在接到信令后能够立刻处理原主用h l r 全部业务，做到“0 秒接管【9 1 。 如果h l r 出现处理机正常运行，而状态机全部忙或吊死、数据库吊死或崩 溃时，h l r 应能够主动闭塞所有与独立汇接局交换局连接的中继电路。以便交 换局按正常的路由选路，实现正常倒换。 2 1 3 芜湖市试点情况介绍 随着电信业务竞争愈演愈烈，作为电信运营商，不再是简单地关注产品本 身，而是更多地关注客户的需求、关注业务的赢利。芜湖市电信在2 0 0 5 完成“以 两个独立汇接局为核心”的本地网网络优化和市话详单工程后，独立汇接局成为 全网的交换中心、话务控制中心、全网市话计费控制中心。如何在独立汇接局 的基础上全面提升固网业务能力? 在此基础上芜湖市开始了汇接层面引入 h l r 的试验。 一、性能评估 交换机s p c ( 业务处理模块：负责处理各种中继业务信令资源) 的c p u 占 用率分析：从统计结果来看，c p u 占用率变化不明显，c p u 占用率在2 0 以 内；短时间( 几秒中内) 主机c p u 占用率可能达到3 0 ，例如后台向前台进行数 据设置；随着对用户开放智能业务，c p u 占用率会有所增加，但不会过载。( c p u 占用率到达9 0 后才会过载) 对h l r 选路做了以下处理；在1 6 个模块上配置了到h l r 的自环中继；程 序优化，使本模块的呼叫优先在本模块选路到h l r ，不到c d b 上选路；c d b 的c p u 占用率增加较少h l r 设备的运行情况h l r 设备现在开通了3 多个固 网用户的彩铃业务( 共开通了l5 万彩铃用户，其中1 2 万小灵通用户) ，负荷比 较小，c p u 占用率仅仅3 。 二、信令评估 芜湖市现有1 2 0 万固定用户，4 0 万小灵通用户，通过计算需要增加的链路 数为5 6 条。两个汇接局负荷分担，各需要增加2 8 条。由于芜湖市汇接局的6 4 k 信令链路资源十分紧张，因此，本次项目采用2 m 信令链路，为保证每个方向 都有双路由保护，两个汇接局共采用了8 条2 m 信令链路。对m s 与h l r 之间 的m t p 消息交互量进行统计和计算，每条2 m 链路在高峰时段的话务量只有 0 0 1 e r l 。汇接局与h l r 间采用直联信令链路，对信令网无影响。 三、安全性评估 汇接局本身采用互备份方式，对端局的话务负荷分担。同时，汇接局对h l r 采用双归属的组网，即汇接局可负荷分担方式选择两个h l r 来处理业务。当一 个h l r 故障后，将通知汇接局h l r 信令点不可达，将业务自动倒到另一h l r 上进行业务处理，不影响网络业务的处理。两个h l r 同时故障，汇接局无法 向h l r 发送i a m 消息。汇接局根据被叫逻辑号码向落地局发送i a m 消息，其 中主叫号码是物理号码，被叫号码是逻辑号码；落地局根据被叫逻辑号码寻址 到被叫，落地局接通被叫。在这种情况下，不能触发智能业务，也影响混合放 号业务。s c p 瘫痪、s c p 和s a u 之间的t c p i p 连接中断以及s a u 和s s p 之 间的7 号链路中断。在由于以上三种原因导致智能网不能提供服务时，通过失 败处理进行重新分析，可按普通呼叫接续。紧急情况下的应急措施：通过软件 参数关闭交换机h l r 功能，呼叫能够正常接通。 四、功能评估 芜湖本地网在引入h l r 网元后，顺利开通、测试成功了彩铃、固网预付费、 移机不改号业务。实现全网智能化这个角度来说，本地网引入h l r 网可以比较 方便、快捷地在全网范围内提供智能业务，并且智能业务不再需要接入码触发， 有利于业务的发展。 2 1 4h l r 下一步应用 h l r 实现混合放号及智能业务触发外，如何充分发挥本地网用户数集中的 优势，进一步挖掘h l r 优势，减少对端局功能的依赖，我们提出了h l r 用户 属性管理： 随着市场竞争的日渐激烈，细分市场是增强竞争力的重要手段，利用h l r 的管理粒度细至每一用户的特点，实现对每一用户的鉴权和呼叫限制功能，以 减轻对端局交换机的依赖，简化端局维护量。具体功能如下： 特定主叫用户限制拨打某类业务( 如其他运营商i p ) 特定主叫用户允许拨打某类业务( 如电信长途优惠业务) 特定主叫只允许拨打某类业务( 如校园电话仅能使用电信卡业务) 特定主叫用户限制拨打某类业务，允许拨打某类业务【l 0 2 2n g n 网络与传统网络信令互通技术 随着n o n 网络的建设，必然涉及到现有网络和n g n 网络互通的需求。 并且，由于现有p s t n ，p l m n 等网络的极度成熟，这种互通需求是长时间、 广地域的。因此在分析各种互通方案时需要同时考虑方案的实用性和发展性。 现有网络和n g n 网络互通可以分为两个层面上的互通： 1 ) 媒体流( 如语音，数据，图像) 的互通 2 ) 信令的互通。 媒体流的互通要求是同样的媒体内容能够在现有网络和n g n 网络两种性 质的网络中进行传输。 信令互通要求则要求，第一，n g n 网络和现有网络，必须使用相同的应用 层信令协议( 如t u p ，i s u p 等) ，否则双方无法进行正确的交互；第二，这些 信令消息能够在现有网络和n g n 网络两种性质网络中无缝的传输。第一个需 求由软交换设备实现，第二个需求则有多种实现思路： 从网络结构上看，软交换与互通的窄带网络设备通过s t p ，或者s g 准直 连的方案。 从协议接口上看：由同时支持标准窄带信令协议和接口以及标准s i g t r a n 协议和i p 网络接口的网关设备，如支持m 3 u a 协议的信令网关，和支持m 2 u a 协议的媒体网关来联通窄带设备和软交换。 下面首先分析各种不同协议接口的方案对直连，准直连网络结构的支持情 况，得出不同网络结构下，能够选用什么样的方案，然后在分析在同一网络结 果下，各种方案的对比。 2 2 1 不同协议接口方案应用分析 一、使用m 3 u a 协议的独立信令网关实现信令互通的方案 m 3 u a 协议是s i g t r a n 协议栈中的m t p 3 用户适配层协议，它的设计用 途是将m t p 3 和其用户层协议( 如t u p ，i s u p ，s c c p 等) 之间的接口原语使 用标准的m 3 u a 协议在信令网关和软交换之间传输，从而可以将m t p 3 协议终 结在信令网关设备上，而软交换就无需支持m t p 3 协议和具备窄带接口，直接 使用m 3 u a 协议和信令网关相连。在使用m 3 u a 协议进行性能互通的时候， 各个网络节点的信令协议栈结构如下图2 3 所示： m 3 u a 协议由于是m t p 3 的适配层，因而具备和m t p 3 类似的消息选路能 力( 并可以支持比m t p 3 更加丰富的选路功能，如不仅支持d p c ，还支持 d p c + o p c + c i c 等选路) 和信令网络管理能力( 能够将信令点的可达性在宽带 和窄带互通) 。m 3 u a 的发展趋势也是逐步和m t p 3 接近，最终可能形成一个 i p 网络中的m t p 3 协议。 图2 3 m 3 u a 协议栈模型 m 3 u a 协议支持两种组网方式，一种是代理信令点码的组网方式，即信令 网关和其所代理的软交换设备使用同一个信令点码。一种是s t p 方式的组网方 式，即信令网关和其相连的软交换设备具备不同的信令点码，信令网关在消息 路由时执行和s t p 设备类似的功能。 代理信令点码的方式组网简单，信令网关不占用信令点码，但是一个软交 换只能由一个信令网关代理，存在网络单点故障，因此并不适用于组建较大规 模的网络。s t p 方式由于信令网关可以进行和s t p 设备一样的双平面组网，因 此适用于组建较大规模的网络。其示意图如下： 图2 4m 3 u a 协议的s t p 组网方式示意图 从这个图中可以看出，在s t p 组网方式下的信令网关的位置和工作方式和 s t p 设备非常相似，具备网络级路由( 如基于g t 翻译的路由) 能力。同时两 个s g 成对组网，在p s t n p l m n 网络和n g n 网络信令通路具备网络级备份的 能力【】。对应的s g 的组网结构如下图所示： 图2 5 基于m 3 u a 的s g 支持组网结构示意图 小结支持m 3 u a 的信令网关方案由于和s t p 组网形式相同，因此特别 适用于准直连的组网方式( 如移动网络中的网络侧信令接口之间的信令互通) 。 不支持直连方式组网。 二、基于m 2 u a 的嵌入式信令网关方案分析 m 2 u a 协议是m t p 2 的用户适配层协议。它的设计用途是将m t p 2 和m t p 3 问的层间原语通过标准的m 2 u a 协议在信令网关和软交换间传输。从而在信令 网关上终结m t p 2 。而软交换就无需支持m t p 2 协议和具备窄带接口，直接使 用m 2 u a 协议和信令网关相连【1 2 】。信令网关和软交换的协议栈组成如下图所 不： 图2 6m 2 u a 协议栈结构示意图 m 2 u a 协议终结m t p 2 的设计目的，主要是出于解决和话路中继一起连接 到媒体网关的信令的处理。因为媒体网关在组网中本身没有具备信令点码的需 要，因而媒体网关上不适合使用m t p 3 和m 3 u a 协议解决这个问题。而在媒体 网关上将m t p 2 终结，通过m 2 u a 将m t p 2 ，3 层间的原语送到软交换上的m t p 3 ， 可以一方面用i p 中继代替窄带中继，节省中继成本；一方面也无需媒体网关占 用信令点码，和支持复杂的网络层协议( m t p 3 ) 。正是因为m 2 u a 是面向这个 特殊用途设计的，支持m 2 u a 的信令网关功能往往就嵌入在媒体网关之中。 使用m 2 u a 协议的时候，由于m t p 3 层在软交换上，因此在m t p 3 层看来， 窄带交换机是和软交换“直连”的，链路是窄带交换机到媒体网关，和媒体网关 到软交换这一段。 相应的，在移动网络应用中，这种方案特别适用于解决a 接口的信令互通。 因为在p l m n 网络中，a 接口信令本身就是采用的b s c 和m s c 直连的模式， a 接口信令不会出现在基于s t p 的信令网络中。在n g n 网络建设中，媒体网 关和b s c 相连，a 接口信令自然的和媒体流一起被送到媒体网关上。这时，媒 体网关就可以使用基于m 2 u a 协议的内置信令网关功能将a 接口信令通过i p 传送到软交换设备上 1 3 1 。组网结构如下图所示： 小结基于m 2 u a 的嵌入式信令网关方案由于m 2 u a 协议本身的特点，适 用于直连方式( 如a 接口信令的互通) 下的信令互通，不能支持准直连方式。 b s c 、 融窑u 图2 7 基于m 2 u a 的m g 支持组网结构示意图 2 2 2 不同组网方式比较 一、准直连组网方式 准直连方案就是软交换设备和与之有信令关系的窄带设备之间通过s t p 或 者s g 设备相连。准直连方式的组网和现在的基于s t p 的7 号信令网的组网结 构类似。因而非常适用于网络侧设备的信令互通。如上文所述，n g n 和窄带网 络在准直连模式下的信令互通可以采用如下方式： 1 ) 软交换直接出窄带接口和现网的s t p 设备相连。 2 ) 采用信令网关设备，信令网关一端用窄带接口接窄带网络侧设备，一端 用m 3 u a 接软交换。 3 ) 采用信令网关设备，信令网关一端用窄带接口接现网s t p ，一端用m 3 u a 接软交换。 采用准直连的互通方式，具备如下特点： 一准直连网络，利用s t p 或者s g 设备的信令汇聚功能，节省软交换信令接 口数量。 一准直连结构，利用s t p 或者s g 设备的双平面组网能力，能够提供网络级 的冗余备份，相对于直连模式信令通路更加可靠。 _ 准直连结构，利用s t p 或者s g 设备的网络级选路能力，如s c c pg t 翻译。 能够大幅度优化网络的路由功能，提高网络效能。 一准直连结构，网络信令在s t p 或者s g 设备上汇聚，利用s t p 或者s g 设备 提供的集中信令监测能力，能够非常好的支持信令检测网建设，大幅度提高信 令监测效率。 具体的，采用软交换直接出窄带信令接口的方案和采用信令网关的方案对 比如下： 软交换直接出窄带信令接口的方案，采用成熟的接口和协议，没有新技 术应用风险。但是在建设下一代信令网络过程中，需要进行技术改造。不利于 投资保护。 一采用基于m 3 u a 的信令网关方案，则有如下特点： 专用的信令网关设备可以作为现有信令网络在n g n 中的延伸，将现有7 号信令网络中的网络级可靠性，g t 翻译路由，信令网可维护性等优势无缝延伸 到n g n 网络中，在信令层面成为一个发展性非常理想的网络。由于信令网关设 备功能上是s t p 设备的超集，因此不仅可以作为现有s t p 设备的补充，而且有利 于7 号信令网络向下一代i p 信令网络演进。在向下一代信令网演进的过程中，s g 设备，软交换均无需改动。并且能够提前验证下一代信令网络技术。 软交换和s g 间使用的m 3 u a 协议基于i p 网络，相对于m t p 3 协议，能够 支持更大的信令吞吐量。 软交换和s g 间使用的m 3 u a 协议的下层是s c t p 协议，s c t p 协议支持多 个i p 地址，这样一条s c t p 偶联能够使用多个i p 网络接口，并在i p 网络接口故障 时自动切换，因而相对于窄带链路具备更高的可靠性。 软交换和s g 间使用的m 3 u a 协议基于i p 网络，软交换只需要支持i p 网络 物理接口即可和s g 对接，无需采用窄带物理接口，利于简化软交换设备的维护。 软交换和s g 间使用的m 3 u a 协议相对于m t p 协议引入了一些增强的特性，如 多个a s p 为一个a s n 务的特性，能够很好的支持n g n 网络双归属特性。如能够针对一 个目的信令点内根据消息的不同的c i c ，s i ，n i ，o p c ，s s n 等进行选路，提高了组 网的灵活性。使网络具备更大的发展潜力i i ”。 二、直连组网方式 直连方案就是将和软交换有信令关系的窄带交换机和软交换之间通过直达 信令链路直连起来。直连的互通方案比较适合于解决原有网络中本身就适合直 连的信令的互通，如原有的b s c 和m s c 之间的a 接口信令，在引入软交换后， b s c 和软交换之间的信令就适合仍然用直连的方式解决。相对于准直连的方式， 直连方式有以下缺点，特别是如果将直连方式应用在网络侧接口的时候。 直连方式下，每个窄带设备都必须和软交换具备直达链路( 无论是窄带 链路还是m 2 u a 链路) ，导致链路数目很多，不利于维护。链路利用率也较低。 - 直连方式下，没有准直连中的g t 翻译设备，如果将直连应用到网络侧 接口，则无法应用网络级路由能力，将造成网络路由效能差，数据配置复杂。 一直连方式下，直达链路中断后，窄带设备和软交换将无法交互。因而缺 乏没有网络级备份，信令通路可靠性下降。 直连方式下，由于链路分散，数量众多，进行信令监测困难，难以建设 高效率的信令监测网络。 因此，直连的互通方案不适合解决网络侧信令接口之间的信令互通，女f l m s c 和软交换，h l r 和软交换之间互通等，不可能用于建设下一代信令网络。但是 直连的互通方案用于解决诸如a 接口等直连信令互通的时候确非常合适，这时， 基于软交换直接出窄带接口的方案和使用基于m 2 u a 的嵌入式信令网关的方案 比较如下： 一软交换直接出窄带接口的方案，技术成熟，无新技术风险。但是当窄带 设备和软交换不在同一个地点时，需要增设长途中继，成本不够理想。( 当然， 对于拥有完善7 号信令网络的运营商，可以通过s t p 设备的半永久连接特性，将 这些链路开设在7 号信令网络中继的空闲时隙中，从而节省成本) 而采用基于 m 2 u a 的嵌入式信令网关方案时，长途中继使用i p 网络，成本更优。 基于m 2 u a 的嵌入式信令网关方案由于在m g 和软交换之间采用基于 s c t p 协议和i p 网络。一方面，s c t p 支持i p 地址多归属，安全性较窄带链路 为高，一方面，软交换只需要支持i p 网络接口，相对于窄带链路接口，可维护 性有改善。 第三章宣城市中小本地网网络结构 3 1 本市p s t n 网络现状 宣城市本地网辖一区一市五县，人口2 7 5 余万人。拥有固定电话6 0 余万门， 小灵通4 万余门，交换机型为s 1 2 4 0 交换机和华为c & c 0 8 交换机。本地网传 输设备主要依靠烽火2 5 g s d h 环和e c l 6 2 2 m s d h ，农话传输主要依靠华为s d h 及8 m 光端机完成。本地网设备主要特点：设备单一，资源集中。 本地网主要设备清单： 长途局：负责本地电话长途汇接 l s t p l ( 低级信令转接点) ，l s t p 2 ：负责本地网内信令业务转接。l s t p l 与l s t p 2 不在同一通信楼内，采用全覆盖方式与本地网各交换网点开通信令路 由，采取负荷分担的方式均衡信令链路。传输通道对等的开在鳌峰的烽火环和 凤凰桥局的华为环上。l s t p l - l s t p 2 之间开有c 链路四条，l s t p l ，l s t p 2 一合 肥一对h s t p ( 高级信令转接点) 之间各开有d 链路共四条，由于传输通道仅 由鳌峰局s d h 环出局，存在安全隐患。 3 0 6 关口局，3 0 7 关口局：负责本地电话互联互通汇接。3 0 6 关口局与3 0 7 关口局不在同一通信楼内，与本地网各交换机也只是采取部分覆盖的方式与各 市县s 1 2 4 0 交换机开有直达路由，同时，由于互联互同业务的需要，3 0 6 局只 汇接移动、联通业务，3 0 7 关口局对移动、联通、网通、铁通进行全业务覆盖。 本地电话呼叫手机用户采取负荷分担方式。传输通道则采取就近接入的原则， 由鳌峰局和凤凰桥局共同承担。 鳌峰3 0 2 局，鳌峰3 0 3 局，凤凰桥2 8 2 局：负责本地网电话汇接。无论是 3 0 2 局还是3 0 3 局和2 8 2 局对本地网各交换网点均是采取分业务或者分机型汇 接，由于没有一个汇接局能对全网全覆盖汇接，因此紧急情况下，没有一个汇 接能成为独立汇接局。传输通道采取就近接入的原则，由烽火和e c i 设备共同 承载。 各市县市话端局：全区共有市话端局1 5 个，各县局分别有s 1 2 4 0 和c & c 0 8 交换机各一套，s 1 2 4 0 主要负责城区用户放号，c & c 0 8 主要负责农村用户放号。 s 1 2 4 0 与c & c 0 8 间有直达路由，除负责转接本地电路外，还负责承担某些字冠 的迂回路由，如；长途字冠、互联互通字冠。 宣城市智能网：主要由华为s s p 和d e l l 服务器构造，负责本地2 0 1 电话 卡业务和本地智能公话业务，通过鳌峰传输与其他市县交换局有直达路由。 综上所述，对本地网现状总结如下几点优缺点 优点： 1 1 设备类型简单，有利有集中网管和集中局数据的制作，方便灵活的组网 为客户提供个性化服务成为可能，同时方便备品备件的管理。 2 ) 鳌峰局与凤凰桥局物理位置独立，一对l s t p 和一对关口局全覆盖全汇 接，增强了本地网对灾难事件的免疫力，同时，本地长途传输电路分鳌峰局和 风凰桥局的承载方式，为打造安全高效的网络提供可能。 3 ) 交换机的良好性能以及独立的智能网，为提供多种增值业务开拓电信新 市场，增强产品竞争力铺设了道路。 4 ) 密集波分设备的应用，极大利用了宝贵的光缆资源，降低了网络运行成 本。 5 ) 集中网管的实现为分析判断故障，网络质量分析，合理分配调度资源提 供了保障。 缺点： 1 ) 网络层次不清晰，汇接局汇接功能不明显，由于没有独立的汇接局对全 网全业务实现全覆盖，全汇接，对灾难事故的抵御能力较差，不能形成有效的 二级目标网形式，话务的不均衡造成网络转接过多，在严重的影响了网络资源 利用率的同时也摧残了网络运行质量指标。 2 ) 长途传输资源集中在鳌峰局唯一的机房内，对本地网长途电路产生较大 的影响，由于风凰桥局没有独立的长途光缆，使的宣城市长途局在出现紧急情 况下，启用凤凰桥应急长途局还必须受整峰局传输设备的制约，存在一定的安 全隐患，同样影响的还有l s t p 与h s t p 的传输通道。 3 ) 3 0 2 汇接局与2 8 2 汇接局都只是汇接各市县s 1 2 4 0 电路，在目前农话用 户超过市话用户四倍多的情况下，3 0 3 汇接局成了汇接各市县华为用户的