CN1139265C - 电信系统中的信令 - Google Patents

Abstract

一种在公用陆地移动网络(PLMN)的一对对等应用部分之间传送信令消息的方法。适配层置于SS7网络的SCCP和TCP/IP部分之间以便允许信令数据通过基于IP的网络传送到SCCP并从SCCP传出。适配层提供目的地指向代码(DPCs)和/或充当SS7网络地址的全局标题和用于IP网络的IP地址/端口号之间的翻译。适配层还提供适合于TCP/IP层处理的SCCP消息格式，和相反方向的信令信息流的格式。

Description

电信系统中的信令

技术领域

本发明涉及电信系统中的信令，尤其(虽然不必需)涉及在公用陆地移动网络中的信令数据传送。

背景技术

在电信系统中，需要使用信令设备和信令信道来进行系统单元间或节点间的信息交换。尤其，在所谓的“电路交换”连接中，当电话或数据呼叫要被建立或释放的时候，这种节点间信令会通知节点要完成什么任务。信令还经常用于传送关于系统和各个单独用户状态的信息。

现代电信系统当前大量使用共路信道信令(CCS)，其中信令信息在一个或多个专用的信令信道上传送，独立于用于传送实际用户信息的信道(例如：语音或数据)。CCS的一个重要特征在于相同的信令系统可以支持现有各种电信网络的业务，例如公用交换电话网(PSTN)、综合业务数字网(ISDN)、和公用陆地移动网络(PLMN)，以及被提议的未来的协议，例如B-ISDN，从而大幅度地增强了支持不同协议的网络的互用性。

当前，已知的主要CCS是7号信令系统(SS7)，它在以Q.700开始的ITU-T(国际电信联合会-技术)建议中定义。SS7是一个分组交换系统，它占用时分复用接入(TDMA)E.1或T.1传送格式的每帧中的一个时隙(其他时隙用于传送用户语音或数据信息)。各个单独的信令消息分组(称为消息信令单元或MSUs)与各自单独的电话呼叫相关。因为只有相对少量的信令信息与一个单独的电话呼叫相关，一个单独的SS7信道能够处理在两个网络节点间(称为“信令点”)数千个呼叫的所有信令。注意，在SS7网络中，MSU选择的路由可以与其所相关的电话呼叫建立的路由相同，也可以不同。

我们已经注意到，SS7(与其他CCS系统)能够支持大量不同电信网络(例如PSTN、ISDN、PLMN)。在信令处理期间，SS7包含一个消息传送部分(MTP)，它处理通过信令网的信令信息的物理传送(MTP层1)、消息格式化、错误检测和纠正等等(MTP层2)、和消息选择路由(MTP层3)。SS7还包含用户部分和应用部分，它们能够允许若干“用户”(也就是说，ISDN用户部分、电话用户部分、移动应用部分、等)在同一信令网络发送信令。

图1说明一个拥有网关移动交换中心(GMSC)1的PLMN(GSM)，该网关移动交换中心1提供一个PLMN到“外部”网络(如ISDNs，PSTNs，和其他PLMNs)的接口。一个登记到PLMN的范例移动站(MS)可以通过参考数字2来指明。PLMN内的大量范例节点也被显示，其中包括：GMSC 1；移动交换中心(MSC)3；基站控制器(BSC)4；基本收发站(BTS)5；智能网络节点(IN)6；访问者位置寄存器(VLR)7；原籍位置寄存器(HLR)8；鉴权中心(AUC)9；设备身份寄存器(EIR)10。PLMN更全面的描述和电信网络的其他特征在“了解电信”卷1和2，Studentlitteratur，Lund，Sweden(ISBN 91-44-00214-9)中给出。

图1指出上面具体描述的各网络节点之间的用于信令传送的各种信令接口。这些接口包括：GMSC1和外部网络间的ISUP/TUP接口；MSC3和智能网(IN)节点间使用的INAP接口；MSC/GMSC1，3和PLMN专用节点(VLR，HLR，AUC，EIR)6-10之间使用的MAP接口；MSC3和BSC4间使用的BSSMAP接口；BSC4和BTS5之间的Abis接口。传统上，所有这些接口都作为SS7网络的用户部分和应用部分，位于MTP层之上。通过这样而最后得到的协议栈将在图2中说明。

为了给INAP和MAP(和某些其他应用部分，例如，OMAP，它也依赖于信令网的无连接通信)提供某些功能和协议以及应用部分和网络信令业务之间的标准普通接口，在这些应用部分和MTP之间放入一个事务处理性能应用部分(TCAP或TC)。而且，可在用于控制信令连接的TCAP和MTP之间放入信令连接和控制部分(SCCP)。SCCP还可被某些其他应用部分(称为SCCP用户，例如，BSSMAP)使用，这些应用部分不使用TCAP业务并且依赖于信令网的面向连接的和/或无连接的通信。

SS7使用称为目的地指向码(DPC)的地址来为信令数据选择路由通过电信网络的“可见域”，可见域典型地是网络本身以及网络与其他操作者控制的“外部”网络间的接口。DPC放置在MSU的头部，由网络信令点(SP)接到MSU后进行检验，以确定MSU到其目的地的途中的下一跳。SS7使用所谓的子系统号(SSNs)来引导数据到特定的应用部分(参见下面)，并且子系统号(SSNs)也被包含在MSUs中。

参考图2，可以注意到在SCCP层上各种应用部分间的路由通过使用所谓的“全局标题”来实现。全局标题包含(除了其他之外)在PLMN中拨叫的号码或漫游移动站的号码(参考图1具体示例)。SCCP包含用于分析全局标题需要的所有网络和路由信息并将它翻译成DPC，并且也(可选地包含)SS7网络中用于识别下一信令点或最终信令点的子系统号(SSN)。

在SS7网络中，在可见域内任何DPC分配的改变都要求操作者更新存在于网络的每个SP中DPC数据库(或路由表)。可是，这样就大幅增加了网络的维护开销。SS7的专用特性通常使其安装和维护(涉及硬件和软件)都很昂贵，尤其对未来新的电信运营者来说，更是一个重大的障碍。而且，由于SS7网络占用E1/T1传输协议的TDMA帧的带宽(每时帧1个时隙)，实际用户呼叫数据所用的带宽就受到限制。传统信令结构的另一个缺点是因为MTP物理层的专用特性使SS7网络的互用性也受到限制。

发明内容

本发明的目的就是克服或者至少减轻现有电信信令系统的上述缺点。

根据本发明第一方面，提供一种在电信网络的一对应用部分之间传送信令信息的方法，该方法包括：

在第一所述应用部分产生所述信令信息，其中包括关于第二应用部分的地址信息；

如果需要，将信令信息传送到负责分割信令信息的信令连接控制部分(SCCP)，并且将信息封装成一个或多个SCCP消息；

将封装后的信令信息从SCCP传送到负责确定与所述地址信息相关的IP地址和端口号的适配层；

将信令信息和所述的IP地址、端口号传送到互连网协议(IP)部分并且通过IP网将信令信息以一个或多个IP数据报的形式发送到所述IP地址；

在与IP地址相关的目的地和由所述端口号确定的适配层将所述信令信息解除封装；并且

将已解除封装的信令信息选择路由发送到第二用户部分。

使用基于IP的网络传送信令信息可以减少对传统信令基础结构的需要(虽然部分地仍在使用)。基于IP的网络提供了增强的灵活性(例如网络路由器有自动更新路由表)并且与传统的电信信令网络相比，减少了操作、维护和设计费用。

本发明的方法尤其可用于公用陆地移动网络(PLMN)，其中所述的一对应用部分可以是例如在PLMN不同信令节点提供的对等移动应用部分(MAPs)或智能网络应用部分(INAPs)。

在本发明的某些具体实施方案中，SCCP完成所述寻址信息(例如，全局标题)和相关的目的地指向代码(DPC)和可任选的子系统号(SSN)之间的翻译工作。在这种情况下，IP地址和端口号在适配层通过DPC来确定，而不是直接由全局标题获得。但是在其他实施方案中，IP地址和端口号在适配层通过全局标题直接获得。

优选地，适配层负责通过基于IP的网络监视信令连接的状态并将这个情况报告给SCCP。

优选地，信令信息通过UDP或TCP封装层从适配层发送到IP部分。更优选地，适配层负责将信令和寻址信息封装成适合UCP或TCP层进一步处理的形式。

产生于第一应用部分的信令信息可通过事务处理性能应用部分传送到SCCP。或者，应用部分直接将信息传送到SCCP。注意，SCCP除了其路由、封装功能外，其他的功能就是简化信令信道上的无连接和面向连接通信。

根据本发明的第二方面，提供了用于在电信网络中的一对应用部分之间发送信令信息的装置，该装置包括：

用于在第一所述应用部分产生所述信令信息的产生装置，所述信令信息包括与第二应用部分相关的寻址信息；

一个信令连接控制部分(SCCP)，它负责接收所述信令信息和在需要时分割信令信息，并且将信息封装成一个或多个SCCP消息；

一个适配层，它负责接收封装的信令信息并且确定与所述寻址信息相关的IP地址和端口；

一个互连网协议(IP)部分，用于接收信令信息和所述IP地址和端口号，并且用于在IP网上将信令信息用一个或多个IP数据报的形式发送到所述的目的地IP地址；

与IP地址相关的目的地适配层，它由所述端口号来进行识别，用于将所述信令信息解除封装；和

用于将信令信息选择路由发送到第二用户部分的路由装置。

根据本发明的第三方面，提供了一个用于将信令信息从电信系统的公共信道信令(CCS)网络连接到基于互连网协议(IP)的网络的网关节点。该网关节点包括：

一个消息传送部分(MTP)，负责通过CCS网络接收信令信息；

一个信令连接控制部分(SCCP)，负责从MTP接收所述的信令信息，同时控制CCS网络的信令连接；

一个适配层，负责从SCCP以一个或多个SCCP消息的形式接收所述的信令信息，以便确定与被包含在SCCP消息中的全局标题或目的地端口号(DPC)相关的IP地址和端口号，并控制基于IP的网络的连接；

一个IP层，用于接收从适配层来的信令信息、IP地址和端口号并且用于负责以IP数据报形式在基于IP的网络上传送信令信息。

本发明提供了一种在电信网络的第一应用部分(F-11，F-21)和第二应用部分(F-22，F-12)之间传送信令信息的方法，该方法包括步骤：

在第一所述应用部分(F-11，F-21)中产生所述信令信息，其中包括关于第二应用部分的寻址信息；

将信令信息从第一应用部分(F-11，F-21)传送到负责在需要时分割信令信息并将信息封装成一个或多个SCCP消息的信令连接控制部分(SCCP)(F-31)；

将封装后的信令信息从SCCP(F-31)传送到负责确定与所述寻址信息相关的IP地址和端口号的第一适配层(F-41)；

将信令信息和所述的IP地址、端口号传送到互连网协议(IP)部分(F-51)并且通过IP网(F-50)将信令信息以一个或多个IP数据报的形式发送到所述目的地IP地址(F-53)；

在与IP地址相关的目的地(F-53)的由所述端口号识别的第二适配层(F-43)将所述信令信息解除封装；并且

将已解除封装的信令信息选择路由发送到第二应用部分(F-12)。

本发明提供了用于在电信网络中的第一(F-11，F-21)和第二(F-12，F-22)应用部分之间传送信令信息的装置，该装置包括：

用于在该第一应用部分(F-11，F-21)中产生所述信令信息的产生装置，所述信令信息包括与第二应用部分(F-12，F-22)相关的寻址信息；

一个信令连接控制部分(SCCP)(F-31)，它负责接收所述信令信息，还负责在需要时分割信令信息，还负责将信息封装成一个或多个SCCP消息；

一个第一适配层(F-41)，它负责从SCCP(F-31)接收封装的信令信息，并且确定与所述寻址信息相关的IP地址和端口号；

一个互连网协议(IP)(F-51)部分，用于接收信令信息和所述IP地址和端口号并且用于通过IP网络(F-50)将信令信息通过一个或多个IP数据报的形式发送到所述的目的地IP地址(F-53)；

与IP地址(F-53)相关的目的地的第二适配层(F-43)，它由所述端口号来进行识别，用于将所述信令信息解除封装；和

用于将信令信息选择路由发送到第二应用部分(F-12)的路由装置(F-33；F-33，F-63，F-60)。

本发明提供了用于将信令信息从电信系统的公共信道信令(CCS)网络(11；节点3)连接到基于互连网协议(IP)的网络(12；节点1)的网关节点(13；节点2)，该网关节点包括：

消息传送部分(MTP)(F-63)，负责通过公共信道信令(CCS)网络(F-60)接收信令信息；

信令连接控制部分(SCCP)(F-33)，负责从消息传送部分(MTP)(F-63)接收所述的信令信息，同时控制通过公共信道信令(CCS)网络(F-60)的信令连接；

一个适配层(F-43)，负责从信令连接控制部分(SCCP)(F-33)以一个或多个SCCP消息的形式接收所述的信令信息，还负责确定与包含在SCCP消息中的全局标题或目的地端口号(DPC)相关的IP地址和端口号，还负责控制通过IP网络(F-50)的连接；和

一个IP层(F-53)，用于接收从适配层(F-43)来的信令信息、IP地址和端口号并且用于负责以IP数据报形式通过基于IP的网络(F-50)传送信令信息。

附图说明：

为了更好理解本发明并且展示如何实现本发明，现在将通过示例来参考附图，其中：

图1图解说明一个GSM网络与其中所使用的信令协议；

图2图解说明图1网络中SS7协议的信令处理层；

图3图解说明使用TCP/IP网络在电信网络中传送信令信息；而

图4说明图3所示的电信网络节点中的信令协议层。

具体实施方式

GSM PLMN信令节点和信令接口的通用结构已经参考图1和图2在上面进行了描述。图3显示GSM PLMN采用的各种节点，为了便于讨论，假设每个节点包含一个具有传统组成的应用部分(例如，MAP，INAP)，以便能够被SS7支持，从而将信令信息传送到其他节点的对等应用部分。特别考虑MSCs 3a，3b，和GMSC1，这些节点连接到传统的SS7网络11以便传送信令信息。

智能网和移动网络特定的节点(其中包括IN节点6，VLR7，HLR8，AUC9和EIR10)中的每个节点都有用于通过SS7进行对等通信的类似结构应用部分(其体的是MAP和INAP)。但是，这些节点每个都包含一个附加的接口，使这些节点能够通过IP网络12传送信令信息。为了能够使SS7的连接节点和IP网的连接节点能够交互工作，两个信令网络11，12通过网关13连接起来。

图4图解显示了连接到IP网络12的节点(节点1)、网关节点13(节点2)、和连接到SS7网络11的节点(节点3)的协议层。在所示的层中，INAP/MAP，TCAP，SCCP，TCP/UDP，IP，物理层和MTP实际上是传统结构，因此就不再具体描述。但是，读者应该参考文献包括“了解电信”，卷1和2，Studentlitteratur，Lund，Sweden(ISBN91-44-00214-9)，和ITU-T(国际电信联合会-技术)以Q.700开始的建议，该建议定义了7号信令系统(SS7)。本讨论主要涉及能够允许TCP/IP和物理层去代替MTP的适配层，从而使对等SCCPs能通过IP网络12进行通信。

在上面讨论过，MSUs使用附在每个MSUs上的目的地指向代码(DPCs)来在SS7网络中选择路由而到达信令点。在信令点中，消息也根据同样附在MSUs上的子系统号(SSN)来指向一个特定的应用(例如，HLR，VLR，等)。另一方面，IP网内的数据报根据IP地址被选择路由发送到目的地设备，并根据IP端口号发送到运行在特定设备的应用上。因此适配层的一个主要功能就是将DPCs翻译成IP地址和端口号，这是由使用与DPCs和IP地址/端口号相关的数据库来实现的处理过程。注意，相反方向的翻译，(也就是说，从IP地址/端口号到DPCs)通常不是必须的，因为MSU无论何时都包含DPC(或能决定DPC的全局标题)。

在节点1，因为信令数据要被传送到节点3，适配层确定与被包含在从SCCP层接收的消息“原语”中DPC/SSN相关的IP地址和端口号(此原语称为SCCP消息)。适配层则在将消息传送到TCP(或UDP)层前，将原语封装成TCP(或UDP层)能够接受的格式。适配层的其他功能还有监视两个通信对等应用部分之间的连接状态。例如，如果应用部分之间的通信终断并不能重新建立连接，那么适配层将把此情况报告给SCCP。我们可以看到适配层与SCCP的通信方式和与MTP的通信方式是相同的。

在由TCP(或UDP)层处理后，消息被传送到IP层，后者的主要功能是管理数据报通过IP网络的路由。

通过IP网12传送的消息有如下结构：

物理报头

IP报头

DDP/TCP报头

SIO

SCCP报头

TCAP报头

INAP/MAP数据

其中SIO是业务信息八位组(在某些环境下可被省略)。

在网关节点13(图4中的节点2)，适配层插在TCP-UDP/IP层和SCCP层之间。该适配层再次提供DPCs和IP地址/端口号之间的翻译。这样，对于通过IP网络12接收的信令数据报，适配层解除消息封装并将其传送到SCCP做进一步处理。

对于在SS7网络11上的传输，SCCP以一种已知方式将原语传送到用于处理传输的MTP上。相似的，接收节点(节点3)的协议层对应于传统的SS7结构。

本领域的熟练的技术人员可以在不脱离本发明的范围的前提下对上述具体实施方案做各种修改。例如，图3中显示的网络节点的连接可以变化，这样，某个IN/PLMN特定节点可被连接到SS7网络，同时MSCs和/或GMSC可被连到IP网络。还可以有将一些节点同时连接到SS7网络和IP网络上的情况，这样，一个网络可以为其他网络提供备份。还可能是将所有节点都连接到两个或多个SS7网络上，而这些网络通过基于IP的网络和若干SS7/IP网关节点连接在一起。

在上述具体实施方案的进一步修改中，TCAP可以从处理环节中省略，例如，在用户应用不要求TCAP业务的地方。这种情况下，IP网传送的消息有以下结构：

物理报头

IP报头

UDP/TCP报头

SIO

SCCP报头

SCCP用户数据

Claims (8)

1.一种在电信网络的第一应用部分(F-11，F-21)和第二应用部分(F-22，F-12)之间传送信令信息的方法，该方法包括步骤：

在第一所述应用部分(F-11，F-21)中产生所述信令信息，其中包括关于第二应用部分的寻址信息；

将信令信息从第一应用部分(F-11，F-21)传送到负责在需要时分割信令信息并将信息封装成一个或多个SCCP消息的信令连接控制部分(SCCP)(F-31)；

将封装后的信令信息从SCCP(F-31)传送到负责确定与所述寻址信息相关的IP地址和端口号的第一适配层(F-41)；

将信令信息和所述的IP地址、端口号传送到互连网协议(IP)部分(F-51)并且通过IP网(F-50)将信令信息以一个或多个IP数据报的形式发送到所述目的地IP地址(F-53)；

在与IP地址相关的目的地(F-53)的由所述端口号识别的第二适配层(F-43)将所述信令信息解除封装；并且

将已解除封装的信令信息选择路由发送到第二应用部分(F-12)。

2.根据权利要求1说明的方法，其中所述的第一和第二应用部分(F-11；F12)是在公用陆地移动网络的不同信令节点中出现的对等移动应用部分(MAP)或智能网应用部分(INAP)。

3.根据权利要求1或2说明的方法，还包括在第一适配层(F-41)根据被包含在所述寻址信息中的目的地指向代码(DPC)来确定IP地址和端口号的步骤。

4.根据权利要求1或2说明的方法，还包括在第一适配层(F-41)直接从被包含在所述寻址信息内的全局标题中来获得IP地址和端口号的步骤。

5.根据前面所述的任一权利要求说明的方法，还包括在所述第一和第二适配层(F-41；F-43)中的至少一个上监视通过基于IP网络(F-50)的信令连接状态并且向SCCP(F-31)报告此状态的步骤。

6.根据前面所述的任一权利要求说明的方法，还包括在第一适配层(F-41)将信令和寻址信息封装成一种适合于由插在一个适配层(F-41；F-43)和一个IP部分(F-51；F-53)之间的UDP/TCP层(F-71；F-73)进一步处理的形式的步骤。

7.用于在电信网络中的第一(F-11，F-21)和第二(F-12，F-22)应用部分之间传送信令信息的装置，该装置包括：

用于在该第一应用部分(F-11，F-21)中产生所述信令信息的产生装置，所述信令信息包括与第二应用部分(F-12，F-22)相关的寻址信息；

一个信令连接控制部分(SCCP)(F-31)，它负责接收所述信令信息，还负责在需要时分割信令信息，还负责将信息封装成一个或多个SCCP消息；

一个第一适配层(F-41)，它负责从SCCP(F-31)接收封装的信令信息，并且确定与所述寻址信息相关的IP地址和端口号；

一个互连网协议(IP)(F-51)部分，用于接收信令信息和所述IP地址和端口号并且用于通过IP网络(F-50)将信令信息通过一个或多个IP数据报的形式发送到所述的目的地IP地址(F-53)；

与IP地址(F-53)相关的目的地的第二适配层(F-43)，它由所述端口号来进行识别，用于将所述信令信息解除封装；和

用于将信令信息选择路由发送到第二应用部分(F-12)的路由装置(F-33；F-33，F-63，F-60)。

8.用于将信令信息从电信系统的公共信道信令(CCS)网络(11；节点3)连接到基于互连网协议(IP)的网络(12；节点1)的网关节点(13；节点2)，该网关节点包括：

消息传送部分(MTP)(F-63)，负责通过公共信道信令(CCS)网络(F-60)接收信令信息；

信令连接控制部分(SCCP)(F-33)，负责从消息传送部分(MTP)(F-63)接收所述的信令信息，同时控制通过公共信道信令(CCS)网络(F-60)的信令连接；

一个适配层(F-43)，负责从信令连接控制部分(SCCP)(F-33)以一个或多个SCCP消息的形式接收所述的信令信息，还负责确定与包含在SCCP消息中的全局标题或目的地端口号(DPC)相关的IP地址和端口号，还负责控制通过IP网络(F-50)的连接；和

一个IP层(F-53)，用于接收从适配层(F-43)来的信令信息、IP地址和端口号并且用于负责以IP数据报形式通过基于IP的网络(F-50)传送信令信息。

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