IP信令网的引入思路分析

摘　要　文章以当前TDM承载的No.7信令网为背景，结合信令IP化的发展趋势，对IP信令网组网的关键技术进行了阐述，提出TDM信令网向IP信令网演进的具体方案，并对IP信令网的要点问题进行了讨论和分析。

关键词　IP信令网　IPSTP　Sigtran　M3UA　M2PA

1　引言

随着3G时代的临近，2G网络如何为3G网络建设打好基础，如何与3G网络融合成为倍受关注的问题。随着软交换网络的引入，IP信令点（MSC Server等）和新的信令协议（H.248、BICC等）将随之出现，但信令网承载的信令业务种类并没有变化（ISUP、MAP、CAP等）；即使将来引入了IMS域，CS域仍将长期存在，因此信令网也会长期存在，而不会因为IMS域的引入而立即消失。

由于从2G向3G演进、从TDM向IP演进是一个逐步的过程，2G和3G网络将长期共存，是否需要引入、如何引入IP信令网成为非常重要的问题。由于IP信令网与TDM信令网存在本质差异，因此由TDM信令网向IP信令网演进的过程中也会涉及多方面的问题。

2　IP信令网的定义及网络结构

IP信令网是指利用IP作为承载技术来传送No.7信令消息的网络，与TDM信令网的本质差异在于底层承载方式的不同，而承载的信令业务种类以及信令消息的寻址、选路方式没有变化。

IP信令网仍然采用分级结构，由IPSTP和IPSP组成。IPSTP为MAP/CAP信令（与呼叫控制无关的信令）提供GT翻译和信令转接功能。由于IPSTP的容量远大于TDM STP，IP信令网不需要再沿用TDM网络分级方案解决链路容量受限问题，因此IPSTP不需要再分级。

需要接入信令网的设备包括核心网设备以及大量的业务平台，而网络中所有设备均支持IP接口将是一个较长的过程，因此IPSTP需要具备TDM端口，便于接入不支持Sigtran协议的设备。

IP信令网的结构示意图如图1所示。

3　IP信令网的引入方式

在网络逐渐向3G网络演进的过程中，软交换设备（MSC Server）之间的信令消息将使用BICC消息，在网络进行语音IP化改造的过程中已经实现了IP承载；而软交换设备与TDM设备之间的ISUP信令消息如果采用直联方式将无法实现IP，只能随着设备逐渐的IP化而逐渐实现TDM向IP的演进。信令网的演进主要体现在IPSTP的引入方式以及相应的网络组织方式的调整。

运营商在引入IPSTP设备时可以考虑以下两种方案。

方案一：分阶段使用IPSTP设备替换现有信令网中使用年限较长的HSTP设备，逐步将HSTP设备全部替换成为IPSTP设备，实现信令网的IP化，具体步骤如下：

步骤1：假设某运营商A省的HSTP设备使用年限较短，B省的HSTP设备使用年限较长。在B省新建IPSTP设备替换现有的HSTP设备，新建的IPSTP需具备TDM端口，向下兼容。

实现步骤1以后，IPSTP之间通过IP承载网进行承载，传统HSTP与IPSTP之间通过TDM电路进行承载。沿用HSTP的省份（A省）信令网组织方式不变；新建IPSTP替换HSTP设备的省（B省），IPSP与IPSTP之间通过IP承载网疏通信令消息，IPSTP同时需要综合SG的功能转接软交换网元与TDM网元之间的信令消息。

步骤2：逐步将全网HSTP设备全部替换成为IPSTP设备，实现信令网的IP化。

方案二：建设IPSTP组成的新的信令网平面，与现有HSTP设备的两个平面分担现网业务（形成双网四平面结构），随着3G设备的逐渐增多逐步将信令业务转移到IPSTP平面，最终实现信令网的IP化。具体步骤如下：

步骤1：新建IPSTP组成的新的信令网平面，与现有HSTP设备的两个平面分担现网业务（形成双网四平面结构）。

实现步骤1以后，IPSTP与HSTP设置直达中继电路。信令网分为TDM域与IP域，IP域的信令点通过IPSTP转接信令消息，TDM域的信令点根据需求与IPSTP设置直达信令链路转接信令消息。

步骤2：随着3G设备的逐渐增多逐步将信令业务转移到IPSTP平面，最终实现信令网的IP化。

方案一的网络组织清晰，网络结构较为简单；数据管理配置较为简单，整体的信令网的数据可以继续沿用现有的HSTP的配置方案，基本上是对TDM HSTP上数据的移植，SP方面没有任何数据变化。但由于新建的IPSTP要替换掉HSTP，IPSTP需要配置大量的TDM链路，对建设初期新引进的IPSTP性能要求较高，投资较大，而这些投资会随着向IP方向的演进带来一些浪费。

方案二涉及业务在四个平面之间的分担、故障情况下业务的倒换方式等问题且路由数据配置较为复杂。但方案二不需要对现有的TDM信令网络进行任何改造，只需要SP需要增加与IPSTP之间的信令链路，对现有网络调整较方案一小。另外，方案二能够实现IPSTP平面与HSTP平面之间的业务备份，网络安全性可以得到保障；不需要对现有的TDM信令网络进行任何改造，从而保护现有投资。

4　Sigtran协议的选择

根据Sigtran协议的选择不同，IP信令网有以下几种组网方案。

方案一：接入层和骨干层全部采用M3UA。即在IPSTP的接入侧采用M3UA协议，在IPSTP之间也使用M3UA协议。

从M3UA的定义和原理上看，严格意义上说M3UA本身是一种用户层适配协议，因此转接的消息只能是从IPSTP到IP网节点的"一次转接"，消息必须在IP网节点落地。M3UA经扩充可实现"二次转接"，但目前各厂商做法不一致。另外，M3UA的大部分管理消息都没有指出消息需要到达的目的信令点，因此无法支持下一跳的操作，如果需要解决这个问题就必须对M3UA协议做适当扩展，在管理消息中增加目的信令点域。传统No.7信令网MTP3在链路故障和路由故障过程中，有一整套的倒换倒回机制，但M3UA协议基本上没有，因此M3UA的连接故障可能造成消息丢失。

方案二：接入层和骨干层全部采用M2PA。即在IPSTP的接入侧采用M2PA协议，在IPSTP之间也使用M2PA协议。

由于M2PA仅仅是链路层的对等适配协议，所以使用M2PA在组网和寻址方面仍可以沿用传统的基于TDM的SS7的建网思路。在网络内部使用M2PA可以沿用成熟的SS7建网原则，风险小，可靠性高。

对于信令网骨干层（IPSTP之间），方案一已经分析过，M3UA协议还等待增强和完善，而采用M2PA可以利用MTP3的完整信令网管理的功能，具有一定优势，能够满足组网的功能需求。

对于信令网接入层，M2PA和M3UA协议都各有特点，都能满足组网的功能需求。在这个方案中，骨干层与接入层都采用了M2PA协议，从而使网络得到了一定简化。同时我们也可以把这种组网方式理解为传统No.7信令网实现IP承载化的一个方案，现有的No.7信令设备增加IP接口和支持M2PA即可形成IP信令网。但目前M2PA只有少数厂商的IPSP设备支持，因此在设备选型上会受到一定的限制。

方案三：接入层采用M3UA，骨干层采用M2PA。即在IPSTP的接入侧采用M3UA协议，在IPSTP之间使用M2PA协议，透传MTP-3消息。

在这个方案中，骨干层与方案二一样采用了M2PA协议，但是接入层采用的是M3UA协议。由于M3UA是3GPP的在R4中规定的信令传输协议，IPSP设备在目前和未来趋势是采用的M3UA协议，在端点设备上使用M2PA协议不为大多数IPSP设备厂商所倡导。从发展的眼光看，信令网的变化不应引起边缘节点的升级，而目前所有厂商的IPSP设备都支持M3UA协议，因此从设备选型范围考虑M3UA更适合。而且在网络边缘使用M3UA可以利用M3UA的补充选路机制，如OPC+DPC+CIC等，使得MSC Server/HLR/SCP配置更灵活，提供冗余备份能力。

根据对各个方案特点的具体描述，其分析比较如表1所示。

M3UA是3GPP定义用来支持IPSP（如MSC Server、IP HLR、IP SCP）间交互的协议，且在同2G网和PSTN互通时，M3UA协议也是主流协议，在信令网边缘应用比较成熟。但从以上分析可以看出，M3UA对传送段上的路由管理功能相对较差，因此在IPSTP间应用M3UA时，如何保证路由的有效管理是目前M3UA协议还不能解决的。目前世界上也没有使用M3UA组建大型网络的经验，因此采用骨干层M3UA组建IP信令网存在一定风险。而信令网核心层面信令设备IPSTP之间使用M2PA协议基本达成业界共识，并在国外有成熟商用案例。

比较而言，虽然方案三"M3UA+M2PA"对IPSTP设备的协议栈和功能要求较高，维护管理也相对其他方案复杂一些，但此方案是目前可以实现快速布网的最为可行的方案。

5　结束语

运营商应该根据自身的特点选择合理的IP信令网建设方案。对于传统的GSM网络运营商，在存在大量运行多年的HSTP的情况下，可分阶段使用IPSTP设备替换现有信令网中使用年限较长的HSTP设备，逐步将HSTP设备全部替换成为IPSTP设备，实现信令网的IP化；对于网内HSTP存在年限较短的运营商，可考虑建设IPSTP组成的新的信令网平面，与现有HSTP设备的两个平面分担现网业务（形成双网四平面结构），随着3G设备的逐渐增多逐步将信令业务转移到IPSTP平面，最终实现信令网的IP化；当然，对于新兴的移动运营商，建议采用直接引入IPSTP的方式，向下兼容TDM设备。在Sigtran协议的选择上，建议采用"M3UA+M2PA"的方式，即在接入层采用M3UA，骨干层采用M2PA。

由于2G网络将在相当长的时间段内继续存在，因此无论IP信令网的具体引入方式和组网方式如何，都必须与2G信令网之间具备良好的兼容性和互通性，新增的IP信令网应尽可能的不影响原有2G网络的建设和维护。

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