CN1725743A

CN1725743A - 为信令网关提供多网络支持的方法和装置

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Publication number: CN1725743A
Application number: CNA2005100895188A
Authority: CN
Inventors: D·德西德里奥; P·布克尔特; F·布雷普森; J·-L·艾瑙德
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2004-07-23
Filing date: 2005-07-22
Publication date: 2006-01-25
Anticipated expiration: 2025-07-22
Also published as: DE602004023384D1; US7496106B2; CN100592719C; ATE444629T1; EP1619845B1; EP1619845A1; US20060023728A1

Abstract

一种用于将至少第一和第二信令网络经由第三网络与应用服务器互连的网关装置，所述装置包括：多个信令网关，至少一个信令网关耦合到各信令网络；以及代理单元，用于经由所述第三网络在所述信令网关与所述应用服务器进程之间传送信令消息。所述第一和第二信令网络可以是不同的7号信令系统(SS7)网络，而所述第三网络是因特网络协议网络。

Description

为信令网关提供多网络支持的方法和装置

技术领域

本发明涉及用于控制和配置例如通信系统中所用的处理实体，以便例如控制信令网络和应用服务器之间的信令业务，从而执行诸如实现短消息服务中心、免费电话号码翻译以及维护例如位置寄存器的方法和相关装置。

背景技术

在两个电话之间建立连接涉及数字消息(随后称为信令)的复杂交互。如今，电话系统实施称为“带外”信令的信令。带外信令意指交换机和网络中其它设备之间所需要的通信在不同于语音或数据所流经的信道的通信信道上进行。通常，带外信令通过数字通信信道来进行。因此，公共交换电话网络(PSTN)通常使用两种类型的信道，即媒体和信令信道。

已为带外信令定义了几种协议。北美、亚洲和欧洲最常用的协议是7号信令系统(SS7)。然而，SS7协议不仅定义了交换机之间通信所用的协议。它还定义了用于促进交换电路网络的呼叫建立、路由、信息交换功能的信令的整个交换网络。SS7协议集具有不同的形式，根据ANSI和ITU分别公布的标准，它们之间稍有区别。ANSISS7用于美国和加拿大，而ITU SS7的各种变型则用于其它国家。

由于目前数据网络上传送的数据量大于PSTN上承载的语音业务量，因此运营商正处于使数据网络和PSTN二者合并的过程中。此外，电信网络日益利用标准计算硬件来减少IT成本。

因此，在电话行业中存在着将采用基于SS7信令网络的电话系统迁移到因特网络协议(IP)网络的趋势。因特网络协议由因特网络工程任务组(IETF)标准化。将媒体和信令信道中任一信道或二者迁移到IP基础设施中涉及采用非常不同的技术，并可独立完成。一个称为Sigtran组的IETF工作组正在定义通过IP网络回传SS7信令消息的协议。概括地讲，在IP网络上传送信令涉及用IP网络协议通信和传输层来代替SS7分层协议的通信和传输层的较低层。

与Sigtran组合作的IETF已率先定义了用于通过IP网络传送SS7的开放标准。利用SIGTRAN技术，如今位于SS7网络之上的电话业务可运行位于IP网络之上的应用服务器(AS)。与SS7网络的互通由SIGTRAN信令网关(SG)来执行。

为提高信令网关的可用性，可将它分布在运行于一个或几个计算机的几个进程上，其中每个进程是信令网关进程(SGP)。属于特定SG的每个SGP具有相同的SS7点代码(或相同的PC列表)，每个SGP通过冗余链路连接到SS7网络。

在IP侧，每个SGP连接到运行服务的应用服务器上。通常可用单个逻辑服务如短消息服务中心(SMSC)标识的每个应用服务器可由一个或多个进程或计算机(称为应用服务器进程)以分布方式实现。为提高可靠性，每个SGP通常通过SCTP关联直接连接到每个ASP上，因此在每个SGP和每个ASP之间存在一个关联。

鉴于因特网络的全球性分布，可能AS有必要处理从不只一种类型的SS7网络回传的业务。本发明的总体目的是使多个信令网络能够连接到单个应用服务器单元。

发明内容

简言之，这是通过将具有应用服务器进程的至少第一和第二信令网络经第三网络互连的网关装置来实现的，该装置包括：多个信令网关，其中至少一个信令网关耦合到各信令网络上；以及代理单元，用于经由第三网络在信令网关和应用服务器进程之间传送信令消息。

所述代理单元最好对每个信令网关表现为单个应用服务器进程，并且该装置安排用于与应用服务器进程一起使用，该应用服务器进程配置成可处理多个逻辑应用服务器的信令业务，其中至少一个逻辑应用服务器对应于各信令网络。每个逻辑应用服务器例如可与在一个相应信令网关中配置的路由上下文对应。

第一和第二信令网络可以是不同的7号信令系统网络(SS7)，而第三网络可以是因特网络协议网络。

从另一方面来看，提供了一种操作交换电路电话网络的方法，它包括：通过第一信令网络将第一电话交换机耦合到第一信令网关上；通过第二信令网络将第二电话交换机耦合到第二信令网关上；其中第一和第二信令网关均从第三网络上的应用服务器进程接收信令消息；以及将代理单元耦合在第一和第二信令网关与应用服务器进程之间，该代理单元适于将应用服务器进程的信令消息分发到所述信令网关。

附图说明

下面将参照附图，以纯示例的方式说明本发明的优选实施例，附图中：

图1显示了信令网关的总体配置；

图2显示了信号端点、信令网关进程和应用服务器进程的分层协议通信方案的不同层的基本配置；

图3显示了其中2个应用服务器进程经由4个SCTP关联连接到2个信令网关进程的布置；

图4显示了其中信令网关互连2个不同的SS7网络和应用服务器的布置；

图5更详细地显示了图4的信令网关；

图6a和6b说明对图4所示信令网关中关联的处理；

图7a和7b说明对图4所示信令网关中的断开关联的处理；

图8a和8b说明对图4所示信令网关中的ASP-UP的处理；

图9说明对图4所示信令网关中的ASP-ACTIVE的处理；

图10说明由图4所示信令网关处理CDLT消息；

图11a和11b说明对图4所示信令网关中的HEARTBEAT(心跳)消息的处理；

图12a和12b说明对图4所示信令网关中的SNM消息的处理；

图13说明由图4所示信令网关处理ASP-INACTIVE消息；

图14说明由图4所示信令网关处理ASP-DOWN消息；

图15显示信号端点、信令网关进程、代理以及应用服务器进程的分层协议通信方案的不同层的基本配置。

优选实施例的详细说明

图1显示了经由IP网络120互连SS7网络110与一系列应用服务器(AS)130的信令网关100的总体配置。图2说明各种组件的分层软件架构。在所示示例中，信令端点(SEP)200(它可以是例如电话交换机)包括MTP1、MTP2、MTP3、SCCP和SCCP用户部分层。为使图简洁，在图2中只显示了一个这种信令端点200；然而，应当明白，可直接或者通过一个或多个信令传送点将许多信令端点耦合到信令网关100上。MTP层包括三级。第一级和第二级用于通过不同的信令链路将SS7消息从一个端点传送到另一端点。第三级用于在单独链路传输要求之外通过SS7网络传送SS7消息。MTP3层主要用于保证输入和输出消息(如认证、分发和路由消息)的交付以及网络重配置(如业务管理、路由管理和链路管理)。

SG 100的信令网关进程(SGP)与AS 130内应用服务器进程(ASP)之间的通信采用由SIGTRAN工作组所定义的、称为SCTP(流控制传输协议)的传输层执行。信令网关100端接MTP1、MTP2、MTP3以及SCCP层，并包括节点互通功能(NIF)以及SUA和SCTP以及IP层。每个AS130包括IP、SCTP、SUA和SCCP用户层。信令网关100因此端接SS7下层，并将它们的净荷数据封装到SCTP消息中，以便将它们发送到应用服务器130。AS端接SCTP层，处理信令消息，并以同样方式应答SG 100。

图3显示了其中将AS 130内的两个ASP经由4个SCTP关联300连接到SG 100内的两个SGP的典型现有技术布置。

这种结构对相关技术领域的技术人员而言是熟知的，可参见IETF定义的SUA规范。

图4显示了其中SG 100互连2个不同的SS7网络110a和110b以及AS130的布置。一般而言，本实施例通过在支持不同信令网络的ASP和SGP之间提供不同的代理单元，允许在一些情形中将多个信令网络连接到单个应用服务器单元，即便在信令网关和应用服务器单元均未设计成支持这种操作的情况下也是如此。所述代理单元对每个SGP表现为单个应用服务器，ASP表现为仿佛它们已配置成处理一个以上逻辑应用服务器的业务。所述代理包括配置成可适当地将消息导向相应信令网络的不同信令网关的功能。

图5以例示拓扑结构更详细地显示了SG 400。应用服务器单元130显示为由两个ASP 130组成，它们可以是例如激活的和待机的实例。在本示例中，SG 400显示为包括两种不同类型的4个SGP。SGP410和411是适用于ITU SS7网络并针对其进行了配置的信令网关实例。SGP 412和413是适用于ANSI SS7网络并针对其进行了配置的信令网关实例。图中每个箭头表示一个SCTP关联。在本例中，提供了代理组件420的两个实例，它们充当与ASP的SCTP关联的前端。

路由选择关键字(routing key)描述了唯一定义要由特定应用服务器处理的信令业务的范围的一组SS7参数和参数值。路由上下文是唯一识别路由选择关键字的值。AS单元130具有例如从网络110a接收的信令业务的第一路由选择关键字和路由上下文RC1以及从网络110b接收的信令业务的第二路由选择关键字和路由上下文RC2。可以理解，应用服务器进程可配置成处理一个以上逻辑应用服务器的业务，在本例中，ASP 310因此分别配置为两个具有不同路由上下文的不同逻辑应用服务器。

在路由上下文参数和SGP 410、412、411以及413之间存在对应关系。在本示例中，假定SGP 410和411处理并对应于第一路由上下文RC1，而SGP 412和413处理并对应于第二路由上下文RC2。这些路由上下文参数可包括在从ASP发送的消息中，并可由代理420用作路由参数，以识别如下所述消息要转发到的对应SGP。

因此，信令网关进程410、411、412、413无需适配成将一个以上应用服务器在运行的情况纳入考虑。此外，应用服务器进程310不必修改成可在代理420存在的情况下运行，并且不需要知道一个以上SGP正在处理信令业务。

现在将描述代理单元420处理SGP和ASP之间交换的各类SIGTRAN信令消息的细节。

如图6a所示，在收到SCTP-CONNECT消息的后，代理420即与各本地SGP建立SCTP关联，例如如图6a所示，与SGP 410和420建立关联。如果由于任何原因该连接无法建立，则如图6b所示在两侧中止关联。在例如图5所示的拓扑结构中，每个代理组件，例如代理420a期望从SGP 410和412接收两个这种消息。由此，将与SGP建立的SCTP关联的SCTP关联ID与与从其收到SCTP-CONNECT消息的对应ASP的SCTP关联相链接。

如图7a所示，当SCTP关联在ASP和代理420之间断开时，代理420中止与它连接到的SGP的所有关联。如图7b所示，当SCTP关联在代理420和SGP之间断开时，在两侧中止该关联。

如图8a所示，在收到ASP-UP后，代理将其转发给与之有关联的每个SGP，在本例中显示为转发给SGP 410和SGP 412。ASP-UP用于指示ASP正常(UP)并在运行。每个SGP将以ASP-UP-ACK消息予以响应。在从SGP收到第一ASP-UP-ACK响应时，代理420配置成向从其接收到ASP-UP的ASP转发ASP-UP-ACK。如图8b所示，如果由于任何原因，SGP未对需要响应的消息(例如ASP-UP、ASP-ACTIVE、INACTIVE或ASP-DOWN)作出响应，则代理420中止所有关联。图8a和8b中还显示了用于自主指示SUA对等实体之间事件的NOTIFY(通知)消息的处理。NOTIFY消息仅转发给代理420知道处于正常状态(UP)的ASP。

图9中显示了ASP-ACTIVE处理。ASP-ACTIVE消息由ASP发送以指示它是ACTIVE(激活的)，并准备好处理特定路由上下文或一组路由上下文的信令业务。在本示例中，SGP1处理第一路由上下文RC1，SGP2处理第二路由上下文RC2。从其中一个ASP发送的ASP-ACTIVE消息同时包含路由上下文参数RC1和RC2。代理420提前在配置时间以有关哪一个路由上下文对应于哪一个SGP的信息作了配置。代理420在如图9所示的对应关联上将不同的ASP-ACTIVE消息与它们的对应路由上下文参数一起转发。

分别从SGP 410和412接收的不同ASP-ACTIVE-ACK消息简单地转发给对应关联上的ASP。

如图10所示，将从ASP接收的CLDT消息转发给与该消息的路由上下文相对应的SGP。在特定关联上，将从SGP接收的CLDT消息转发给对应的ASP。可以理解，从中接收到该消息的关联足以标识对应的ASP。

图11a中显示了对从ASP接收的HEARTBEAT(心跳)消息的处理。代理无需在SGP侧执行任何操作便可直接应答HEARTBEAT。在收到来自SGP的HEARTBEAT消息时，代理配置成向对应的ASP发送带数据参数的HEARTBEAT消息，该数据参数由包含在收到的HEARTBEAT消息中的数据参数和对应于SGP的路由上下文组成。在收到ASP HB应答(即HBACK)时，代理配置成对DATA消息进行解码，删除路由上下文并转发带此新数据参数的HBACK。可以理解，在此情况下，路由上下文参数仅由代理用作供代理将HBACK消息路由到正确SGP的一种便利方式，不过同样可将另一种类型的ID参数用于此目的。

如图12a所示，将从ASP接收到的信令网络管理(SNM)消息，如图12a所示的SCON、DAUD、DAVA消息转发给对应于该消息的路由上下文的SGP。如果路由上下文不存在，则丢弃该消息。如图12b所示，根据路由上下文(如果存在的话)将从SGP接收的SNM消息转发给ASP。

图13中示出了ASP-INACTIVE消息处理。

在图13中显示了ASP-DOWN处理。如图13所示，在收到ASP-DOWN时，代理420会将该消息转发给与它有关联的每个SGP-本例中显示为转发给SGP 410和SGP 412。ASP-DOWN消息用于指示ASP不再正常和运行。每个SGP将以ASP-DOWN-ACK消息予以响应。在收到来自SGP的第一ASP-DOWN-ACK响应时，代理420配置成向从其接收到ASP-DOWN的ASP转发ASP-DOWN-ACK。

在本示例中，在代理启动时通过读取含表1所示信息的文本文件来对代理420进行配置。

--AS定义AS{Id＝1；--内部AS标识符；RC＝1；--AS路由上下文}AS{Id＝2；RC＝2；}--ASP定义ASP{Id＝1；--内部ASP标识符ASLIST＝(1，2)；--此ASP服务2个应用服务器IP_Addr_List＝(10.1.1.1，10.2.2.2)；--ASP与此IP地址相联系Port＝1234；--ASP采用此端口}ASP{Id＝2；ASLIST＝(1，2)；IP_Addr_List＝(10.3.3.3，10.4.4.4)；Port＝1234；}--SGP定义SGP{Id＝1：--内部SGP标识符IP_Addr_List＝(10.8.8.8，10.9.9.9)；--SGP在此IP地址上侦听

Port＝14001；--SGP在此IP地址上侦听RC＝1；--要处理的路由上下文}SGP{Id＝2；IP_Addr_List＝(10.8.8.8，10.9.9.9)；Port＝14002；RC＝2；}--Proxy定义Proxy{IP_Addr_list＝(10.8.8.8，10.9.9.9)；--代理与此IP地址相联系Association{Id＝1；--内部关联标识符ASP＝1；--当一个关联请求来自此ASP时SGP{--将此关联与此SGP链接Sgp_id＝1；--内部SGP标识符Local_port＝1111；--用于关联代理-SGP的本地端口}SGP{--and this SGP...Sgp_id＝2；Local_port＝1112；}}Association{Id＝2；ASP＝2；SGP{Sgp_id＝1；Local_port＝1121；}SGP{Sgp_id＝2；Local_port＝1122；}}}

表1

可以理解，一侧上ASP 310和代理420之间的SCTP关联与另一侧上代理420和SGP 410、411、412、413之间的SCTP关联输入流和输出流而言具有不同的特性。然而，将会确保消息的先后顺序。

图15示出了本实施例中代理组件420的分层软件体系结构。在本实施例中，代理单元420包括通过图15所示NIF功能互连的IP、SCTP和SUA层。

在备选实施例中，SUA层有可能不在SCTP层之上，而是可与另一通信层如TCP层相结合。虽然首选SCTP，TCP作为备选实施例，但理解应用服务器进程充当交换电路电话网络IP部分中负载均衡器功能的本技术领域普通技术人员可容易地设计出许多通信系统和协议，以便利用代理420传送SS7交换信号。此外，可以理解，其它实施例可采用其它SIGTRAN适配层如M3UA、TUA等。此外，以上讨论的每个应用服务器进程当然还可由使用例如插入的代理负载均衡器，如美国公开专利申请20040001517所述代理负载均衡器的几个应用服务器进程来移植。

上述讨论是在本领域普通技术人员具有对SS7网络中的交换信号的特性和格式以及转换SS7信号以便通过IP网络传送的特性和本质的有效理解的前提下进行的。有关通过IP网络进行的SS7网络交换的其它信息，可参见可从IETF网络站www.ietf.org获得的(IETF)工作草案“信令连接控制部分用户适配层(SUA)”和可从该IETF网络站获得的IETF RFC 3332“SS7MTP3-用户适配层(M3UA)”，这些文档通过如同全部复制的引用结合于本文中。应注意，这些IETF文档中的每一个均在进展中，因此容易发生变化。然而，这些文档通过示例说明了为在IP网络场景中实现标准SS7信令系统而必需对其进行的变化。以上引用的SIGTRAN文档不仅定义了信令网关和信令网关进程的功能，还详细规定了要在SGP和ASP之间实现的协议。

关于SIGTRAN协议的更一般的背景信息，可参见国际工程师联盟的文档“SS7 Over IP Signaling Transport and SCTP(IP上的SS7信令传输和SCTP)”，此文档可从IEC网络站www.iec.org获得，其通过如同全部复制的引用结合于本文中。

以上讨论用于说明本发明的原理和各种实施例。一旦充分理解了上述公开内容，本领域技术人员显然明白各种变型和修改。以下权利要求应解释为包含了所有这类变型和修改。

Claims

1.一种用于将至少第一和第二信令网络经由第三网络与应用服务器进程互连的网关装置，所述装置包括：多个信令网关，至少一个信令网关耦合到各信令网络；以及代理单元，用于经由所述第三网络在所述信令网关与所述应用服务器进程之间传送信令消息。

2.如权利要求1所述的网关装置，其特征在于，所述代理单元对每个信令网关表现为单个应用服务器进程。

3.如权利要求1或2所述的网关装置，其特征在于，所述代理单元配置成与至少一个应用服务器进程一起使用，所述应用服务器进程配置成处理多个逻辑应用服务器的信令业务，其中至少一个逻辑应用服务器对应于各信令网络。

4.如权利要求3所述的网关装置，其特征在于，每个逻辑应用服务器对应于在所述信令网关中相应的一个中配置的路由上下文。

5.如前述权利要求中任一项所述的网关装置，其特征在于，所述第一和第二信令网络是不同的7号信令系统(SS7)网络。

6.如前述权利要求中任一项所述的网关装置，其特征在于，所述第三网络是因特网络协议网络。

7.如权利要求6所述的网关装置，其特征在于，所述代理单元包括流控制传输协议(SCTP)传输层和所述SCTP传输层之上的适配层。

8.如权利要求7所述的网关装置，其特征在于，所述代理单元安排用于从单个ASP-ACTIVE消息中提取至少两个路由上下文参数，并生成不同的包括所述提取的路由上下文参数中的多个参数的ASP-ACTIVE消息且将其发送给信令网关进程。

9.一种操作交换电路电话网络的方法包括：通过第一信令网络将第一电话交换机耦合到第一信令网关上；通过第二信令网络将第二电话交换机耦合到第二信令网关上；其中所述第一和第二信令网关均从第三网络上的应用服务器进程接收信令消息；以及将代理单元耦合在所述第一和第二信令网关与所述应用服务器进程之间，所述代理单元适于将来自所述应用服务器进程的信令消息分发到所述信令网关。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于包括：对所述代理单元进行配置，以使其对每个信令网关表现为单个应用服务器进程。

11.如权利要求9或权利要求10所述的方法，其特征在于包括：将所述应用服务器进程配置成处理多个逻辑应用服务器的信令业务，其中至少一个逻辑应用服务器对应于各信令网络。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于包括：将每个逻辑应用服务器配置成对应于在所述信令网关中相应的一个中配置的路由上下文。

13.如权利要求9至12中任何一项所述的方法，其特征在于，所述第一和第二信令网络是不同的7号信令系统(SS7)网络。

14.如权利要求9至13中任何一项所述的方法，所述第三网络是因特网络协议网络。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述代理单元从单个ASP-ACTIVE消息中提取至少两个路由上下文参数，并生成不同的包括所述提取的路由上下文参数中的多个参数的ASP-ACTIVE消息且将其发送给信令网关进程。