7號信令承載IP化組網方案探討

孫媛

（中國移動通信集團設計院有限公司 北京 100080）

1 背景

近年來移動網絡向“全IP化”發展的趨勢越來越清晰。從中國移動網絡演進情況來看，目前仍主要處于軟交換階段，近兩年正在引入IMS域，但由于CS域的消亡、HLR向HSS的演進都將是一個長期的過程，7號信令和IP信令還將長期處于共存階段。新引入和即將引入的IP信令均在IP承載網上直接進行疏通，采用扁平化方式組網。傳統的7號信令仍在現有的分級組網的信令網中疏通，其承載方式的IP化是本文的研究重點。

2 STP、SP設備支持IP化情況

2.1 STP設備支持IP化情況

中國移動現網老版本的STP設備（華為C&C08 v7/v8版本、貝爾S1240 EC72/B2+版本）均不支持IP化改造。現網新型的STP設備（華為SPS、貝爾5020SG）目前作為TDM STP使用，改造支持IP信令承載時，除了加載相應的軟件License以外，還需要進行處理板、接口板等硬件改造。

2.2 SP設備支持IP化情況

SP設備主要包括MSC、HLR、SGSN等核心網網元和SCP、SMSC等種類繁多的業務平臺。

由于近年來中國移動對軟交換和IP技術的大力應用，信令點可IP化的程度較高。在所有信令點中，以MSC Server設備數量為最多，且MSC Server已有部分信令（BICC、H.248）完成了IP承載的改造；SGSN為分組域設備，對其進行信令承載IP化改造較電路域設備更為容易，因此建議信令點的IP化可以從MSC Server和SGSN入手，逐步過渡到其他信令點設備。

3 信令網IP化承載組網方案

3.1 信令網IP化的階段性建議

考慮到信令點SP的數量遠遠多于STP，信令承載IP化的工作將大量集中在信令點IP化上，并將持續較長時間；此外，如果STP先于SP進行IP化改造，IP STP還將不得不配置較多TDM接口，造成投資浪費。因此，本文建議在省內HSTP和LSTP的IP化之前，提前對信令點進行IP化改造，一方面可以在本地小范圍內更好的驗證IP承載信令的可靠性和安全性；另一方面，提前實施信令點的IP化后，一旦STP設備具備IP承載信令的能力，網內信令點至STP之間的A鏈路也可以迅速、平滑的進行IP化，便于加快全網信令IP化進程。信令網IP化分階段工作如下：

第一階段：引入IP STP設備。初期IP STP設備較少，STP之間尚不能大規模進行IP化組網，且信令點尚不能提供IP方式承載信令，IP STP仍只配置TDM端口和鏈路。

第二階段：信令點IP化。新建網元應采用支持IP承載信令的設備，配置一定量的IP接口，在本地的新建網元之間優先使用IP方式承載信令；之后陸續改造現有可支持IP承載信令的網元，將TDM接口改造為IP接口，將本地網原TDM方式下的直聯信令改為IP方式承載，在本地網內首先實現信令承載IP化。

第三階段IP STP設備IP化。在信令點設備IP化逐步推進后，IP STP設備可以適時進行IP化工作，減少TDM接口的配置，增加IP接口的配置。

3.2 本地信令網的IP化及組網

一般地市的本地網內的信令點主要為MSC、GMSC和HLR。省會等大中城市還會集中設置有SGSN、SCP、SMSC等信令點，負責全省業務。

3.2.1 IP化信令點之間的組網

部分SP點設備實現IP化后，本地信令網內已IP化的信令點之間可以開設直聯IP信令鏈路，相關接口信令協議棧如表1所示。

3.2.2 TDM信令點和IP化信令點之間的組網

原來具有直聯關系的兩個TDM信令點之間，當有一個信令點改造支持IP后，未能實現IP化改造的TDM信令點和IP信令點之間的互通有以下3種方式。

方式一：當省內LSTP仍為TDM STP時，TDM的信令點和IP信令點之間仍可以保持原來的直聯信令關系不變，通過TDM信令鏈路進行互通，此時要求IP信令點兼有SG功能。

方式二：當省內LSTP已經為IP STP時，原具有直聯關系的TDM信令點和IP信令點改為通過LSTP準直聯轉接，LSTP需要配置TDM和IP兩種信令接口，并具有SG功能。

表1 信令點各相關接口信令協議棧

方式三：當省內LSTP已經為IP STP時，TDM信令點和IP信令點之間仍可以保持原來的直聯信令關系，通過TDM信令鏈路進行互通，此時IP信令點需要配置TDM和IP兩種信令接口，并具有SG功能。

3.3 省內長途信令網的IP化及組網

3.3.1 省內長途信令網A鏈路組網方案

省內長途信令網IP化需要本省引入新型的IP STP設備，當IP STP設備做省內LSTP使用時，有如下幾種情況：場景一：省內原無LSTP設備，直接新建1對IP LSTP設備；場景二：省內已有TDM平臺的LSTP設備，在此基礎上又引入了1對IP LSTP設備；場景三：省內已有TDM平臺的LSTP設備，采用1對新建的IP LSTP設備對原有LSTP進行替換。

上述3種場景中，由于各省的LSTP設備均為近年陸續建設，暫時無退網需求，基于設備利用率和投資效率考慮，省內無特殊原因一般不會采用新型IP STP替換老設備（即場景三），因此以下僅對場景一、二的組網方案進行討論。

（1）場景一：省內新建1對IP LSTP，在純TDM配置情況下，其組網原則同現網TDM的STP組網原則一致，可以選擇采用二級、三級和二三級混合組網結構。以下對新建IP LSTP的各種可能情況進行分析。

*情況一：IP LSTP引入后，采用TDM配置、二級組網結構，當后續IP LSTP和省內部分信令點開始IP化后，此種情況下存在兩種組網方式，如圖1所示。

方式一：TDM信令點和IP化的信令點均仍采用二級組網結構不變，只將IP化信令點至IP LSTP的A鏈路改為IP方式承載，局數據均不用修改，但是需要IP化的信令點仍配置有TDM接口資源，對于新建的IP化信令點來說不合理。

方式二：TDM信令點仍采用二級組網結構不變，IP化信令點改為純三級組網結構IP化的信令點無需再保留TDM接口資源，但需要IP LSTP與HSTP之間開設D鏈路，且IP LSTP需要根據信令點類型修改信令路由表，數據制作較方案一復雜。但隨著TDM信令點的逐步減少，信令點將逐步改由IP LSTP接入，最終實現純三級結構，網絡較為清晰。因此從網絡發展角度考慮，選擇方式二較好。

*情況二：IP LSTP引入后，采用TDM配置、三級組網結構。

當省內信令點逐步開始IP化后，純三級的組網結構仍不變，不對TDM信令點和IP信令點進行區分，只將IP化后信令點至IP LSTP的A鏈路改為IP方式承載。

*情況三：IP LSTP引入時，即主要采用IP配置（混合配置有少量TDM接口），此時建議選擇二、三級組網結構。

此種場景為已經開始規模應用IP鏈路的情況，應盡量避免或減少IP LSTP的TDM接口配置。省內所有信令點原本全部接入原有的1對H/LSTP設備，當新建的1對IP LSTP設備入網時，只需將IP化后的信令點接入IP LSTP設備，原有的TDM信令點組網結構保持不變，此時IP LSTP可以最大限度的減少TDM接口配置，僅需要配置D鏈路所必須的TDM接口即可，需要進行數據修改的信令點也僅限于IP化的信令點。缺點在于，每個信令點IP化時，不僅需要修改自身數據，LSTP也需要進行數據修改，后續持續性的工作量較大。隨著TDM信令點的逐步減少，信令點將逐步改由IP LSTP接入，最終實現純三級結構，網絡較為清晰。

圖1 省內長途信令網引入IP LSTP后A鏈路組網場景一

由于場景一中的情況二、情況三組網結構比較簡單，此處不再進行圖示。

（2）場景二：省內已有TDM平臺的LSTP設備，在此基礎上又引入了1對IP LSTP設備。

方案一：重新劃分省內信令匯接區，新建IP LSTP設備與現有TDM平臺的LSTP設備采用分區匯接方式，分別負責省內不同本地網信令業務，屬于不同信令匯接區的信令點需要通過兩對LSTP之間的B鏈路進行互通,如圖2所示。

當TDM LSTP負責的信令匯接區（圖中匯接區A）中某個本地網的所有信令點均支持IP承載信令時，可以對這些信令點進行改造，并將該本地網從信令匯接區A調整到信令匯接區B，使這些網元至IP LSTP的A鏈路改為IP鏈路。通過這種方法逐步減輕原有TDM LSTP上的業務量，直至其最終退網，完成省內長途信令匯接網的承載IP化。

方案二：新引入1對IP LSTP，不改變省內現有LSTP的分區匯接情況，新建IP LSTP采用“全覆蓋”方式組網。即：若省內原有1對TDM LSTP覆蓋全省，新建IP LSTP后不進行分區，同樣覆蓋全省，TDM的信令點接入原有TDM LSTP，IP化的信令點通過IP鏈路接入IP LSTP。TDM信令點和IP化信令點之間的信令消息通過TDM LSTP和IP LSTP之間的B鏈路互通,如圖3所示。

圖2 省內長途信令網引入IP LSTP后A鏈路組網場景二

若省內原有多對TDM LSTP，已采用分區匯接方式對省內信令業務進行轉接，新建IP LSTP后不破壞原有分區，只將全省IP化的信令點改為接入IP LSTP。省內TDM和IP化的信令點之間的信令要通過TDM LSTP和IP LSTP的兩次轉接進行疏通,如圖4所示。

隨著省內IP化信令點的逐步增多，接入TDM LSTP設備的信令點減少，接入IP LSTP設備的信令點增加，省內有可能建有多對IP LSTP，此時可以考慮對IP LSTP設備負責的本地網進行分區，建議盡量能與原TDM LSTP的分區情況一致，以減輕數據制作的復雜度、延續維護習慣。此時，同一信令匯接區內可能存在2對LSTP（1對TDM LSTP和1對IP LSTP），各信令點需要按是否支持IP化選擇接入哪對LSTP。負責不同匯接區IP LSTP設備之間的B鏈路可以使用IP鏈路，協議棧使用M2PA/SCTP/IP。

圖3 省內長途信令網引入IP LSTP后A鏈路組網場景二（方案二，全覆蓋）

圖4 省內長途信令網引入IP LSTP后A鏈路組網場景二（方案二，分區匯接）

隨著TDM信令點的進一步減少，IP LSTP設備將在各匯接區中占主導地位，可以考慮部分TDM LSTP的退網，僅保留1對TDM LSTP設備采用全省全覆蓋的方式負責TDM信令點的接入，并通過IP LSTP與IP信令點進行互通。

3.3.2 省內長途信令網D鏈路組網方案

對于二級組網結構，不存在D鏈路。

對于三級組網的情況下，省內LSTP和HSTP的之間的D鏈路有如下幾種場景：

（1） 場景一：LSTP和 HSTP 全部為 IP STP。在LSTP和HSTP均支持IP信令接口的情況下，D鏈路可以采用IP鏈路，其組網方式同現網一致。

（2）場景二：成對LSTP為IP STP設備；HSTP一個為IP STP，一個為TDM STP。

省內在建設LSTP時均為成對建設，在設備選型時，1對LSTP均選用同一廠家的IP STP設備。而省際層面HSTP采用替換方式引入IP STP，根據各省具體情況，可能不會成對進行替換，則會出現該種情況。在這種情況下，又有以下兩種可能的鏈路配置方式。

方式一：在IP化的LSTP和HSTP之間的D鏈路使用了IP鏈路，在TDM和IPSTP之間使用TDM鏈路。這種方式下，對于入省信令，同一個HSTP在同一種類型的鏈路上做負荷分擔（如HSTP1在2個TDM鏈路組上做負荷分擔，HSTP2在2個IP鏈路組上做負荷分擔）；而對于出省信令，同一個LSTP卻需要在不同類型的2個鏈路組上做負荷分擔（如LSTP1和LSTP2均需要在TDM和IP兩種鏈路上做負荷分擔），理論上設備可以支持基于SCCP的靜態負荷分擔和基于SLS的動態負荷分擔機制。由于同一信令流程中的來去信令可能會選擇不同路由，在這種組網方式下，可能出現出入省信令一個走TDM鏈路一個走IP鏈路的情況，由于目前并不清楚在大業務量時，TDM和IP不同承載情況下的時延和QoS對信令流程有何程度的影響，因此建議該種組網方案在應用前應先進行試驗。

方式二：在所有D鏈路上均使用TDM鏈路，組網同現網一致。

（3）場景三：成對LSTP（或HSTP）為IP STP設備，成對HSTP（或LSTP）為TDM STP設備。

各省的信令網發展過程中，省內LSTP和省際HSTP設備的演進速度可能不一致，則會產生此種情況，此時D鏈路只能選擇TDM鏈路。

3.3.3 省內長途信令網的B鏈路和C鏈路

當省內存在2對或2對以上LSTP時，省內長途信令網存在B鏈路。目前現網上典型的大省（如廣東、江蘇、浙江等）省內多對LSTP的組網參照省際HSTP的組網原則，采用分平面的方式組網，即LSTP1、3、5……為一個平面，LSTP2、4、6……為一個平面，同一平面內網狀組網，兩個平面間通過成對的LSTP的C鏈路互通。

由于省內建設LSTP時均為成對建設，因此成對的LSTP只有全部為IP STP和全部為TDM LSTP兩種，以圖5中某省有A、B、C三個匯接區為例。

兩對IP STP之間（如圖中A、C匯接區LSTP）B鏈路SCCP層仍遵循TDM的分平面組網原則，MTP層路由可以采用網狀組網結構（直達路由為主用，通過目的LSTP對之間C鏈路轉接的為備用路由）。

兩個匯接區為一對TDM LSTP和一對IP LSTP時（如圖6中A、B匯接區），它們之間的B鏈路不能開設IP鏈路，仍使用TDM方式組網，組網原則同現網不變。

C鏈路使用何種類型主要取決于A鏈路、B鏈路和D鏈路的類型，當成對LSTP均為IP STP且A、B、D鏈路類型不同時，C鏈路可以使用IP鏈路；若A、B、D鏈路均為TDM鏈路時（即IP LSTP仍配置為TDM LSTP使用），此時C鏈路也沒有必要使用IP鏈路。

3.4 省際長途信令網的IP化及組網

目前中國移動省際長途7號信令網由31各省各1對HSTP組成，B鏈路采用分A、B平面的組網方式。由于近期工程已經陸續采用替換方式在現網部分省份引入了支持IP的新型HSTP設備，因此當HSTP設備層面開始承載IP化時，B鏈路將呈現為TDM、IP混合組網方式。

3.4.1 場景一：兩省成對的HSTP均為IP HSTP設備

如圖6所示，A、C兩省成對HSTP均被替換為IP STP。如果兩省IP HSTP之間采用IP鏈路組網，根據中國移動研究院《IP信令網體制（V1.0.0）》,在整網TDM、IP HSTP混合組網的情況下，具有成對IP HSTP的兩省之間B鏈路SCCP層仍遵循TDM的分平面組網原則，MTP層路由采用網狀組網結構（直達路由為主用，通過目的省C鏈路轉接的為備用路由）。

3.4.2 另一個平面有TDM HSTP和IP HSTP兩種設備（或另一個平面均為TDM HSTP設備）

如圖6所示，A省為1對IP HSTP，B省只有B平面設備為IP STP（如浙江）。如果兩省IP HSTP之間采用IP鏈路組網，兩省間只有HSTP1間的B鏈路可以使用IP鏈路，HSTP2之間B鏈路仍使用TDM鏈路，組網原則遵循現網原則。

3.4.3 場景三：一省為IP HSTP，另一省仍為TDM HSTP

如圖6所示，在該種情況下，A、D兩省之間的B鏈路不能開設IP鏈路，仍使用TDM方式組網，組網原則同現網不變。

圖5 省內長途信令網引入IP LSTP后B鏈路、C鏈路組網示意圖

圖6 省際長途信令網IP化組網示意圖

C鏈路使用何種類型主要取決于A鏈路、B鏈路和D鏈路的類型，當成對HSTP均為IP STP且A、B、D鏈路類型不同時，C鏈路可以使用IP鏈路；當成對HSTP一個為IP STP一個為TDM STP時，C鏈路使用TDM鏈路。