SS7将语音网和数据网融合的方案
如何解决由访问INTERNET引起的PSTN
网络拥塞
一个利用SS7将语音网和数据网融合的方案
1999.5
将访问Internet的呼叫从PSTN卸载到数据网
一、 概 述
众 所 周 知，Internet 的 用 户 在 用 电 话 线 拨 号 访 问 网 络 时， 通 常 都 要 使 用20～40 分 钟。 这 样 长 时 间 的 占 用 公 共 交 换 网 的 资 源， 造 成 网 络 交 换 产 生 拥 塞， 设 备 繁 忙， 其 它 电 话 用 户 就 无 法 打 通 电 话。 为 了 解 决 这 一 问 题， 一 种 方 法 是 电 信 运 营 商 对 交 换 机 扩 容， 包 括 端 局、 局 间 中 继 线、 汇 接 局 等 都 要 升 档。 这 样 做 不 但 投 资 大， 而 且 效 果 不 显 著， 因 为 交 换 机 是 专 为 普 通 电 话 通 话 而 设 计 的， 针 对 话 路 交 换 和 短 时 间 的 电 话 通 话。 另 外 一 种 解 决 方 案 是 采 用SS7 网 关 技 术， 将 计 算 机 和 七 号 信 令 引 入 到 网 络 中， 由 网 关 指 示 端 局 和 网
络 接 入 设 备（ASCEND MAX TNT） 将 用 户 连 接 到ISP， 无 需 经 过 局 间 中 继 线、 汇 接 局， 从 而 进 行 业 务 分 流， 减 轻 了 交 换 网 络 的 负 荷。 利 用 网 关 技 术 的 方 案 要 比 前 一 种 方 案 更 经 济， 就 美 国 市 场 分 析， 网 关 技 术 的 方 案 可 以 节 省 一 半 的 资 金。 本 建 议 书 就 用 户 访 问Internet 所 造 成 的PSTN 拥 塞 进 行 分 析， 提 出 了 针 对 电 信 运 营 商 的 解 决 方 案。
二、Internet 业 务 的 现 状 和 发 展
   
    电 信 资 费 的 调 整 进 一 步 加 快 了 Internet 网 络 在 中 国 的 发 展，Internet 已 经 进 入 了 千 家 万 户，到 目 前 为 止，我 国 Internet 接 入 用 户 已 超 过 200 万。
目 前 在 我 国 具 有 全 国 性 Internet 骨 干 网 的 商 业 性 网 络 主 要 有 中 国 公 用 计 算 机 互 联 网 (CHINANET,即 163 网 )、 中 国 公 众 多 媒 体 信 息 网 ( 即 169 网 ) 和 国 家 公 用 经 济 信 息 通 信 网 (CHINAGBN, 即 金 桥 网 )， 但 无 论 从 规 模 、技 术 实 力 还 是 从 市 场 占 有 率 来 说 ， 由 中 国 电 信 经 营 的 “163” 和 “169”网 都 占 有 了 国 内 Int
ernet 市 场 的 绝 大 多 数 份 额，并 且 有 进 一 步 扩 大 的 趋 势。 近 期 内，又 将 有 多 个 省 的 拨 号 服 务 器 端 口 突 破 一 万 线 ，相 当 于 每 个 省 将 有 300 多 条 E1 中 继 线 用 于 拨 号 接 入，迫 使 各 省 电 信 部 门 开 始 考 虑 必 须 采 用 七 号 信 令，才 能 满 足 如 此 大 量 的 信 令 接 续 和 资 源 的 有 效 利 用。
目 前 Ascend 公 司 已 经 为 各 省 的 电 信 部 门 提 供 将 近 80000 线 的 拨 号 服 务 器，占 全 国 的 拨 号 服 务 器 市 场 的 55% 以 上。对 于 如 此 大 量 的 拨 号 服 务 器，Ascend 公 司 也 积 极 建 议 采 用 七 号 信 令 作 为 Internet 电 话 拨 号 接 入 的 信 令 接 续，并 适 时 地 推 出 其 电 信 级 的 具 有 容 错 功 能 的 七 号 信 令 网 关 系 统 (Ascend SS7 Gateway)，用 于 Internet 的 电 话 拨 号 接 入，提 高 其 原 有 的 和 新 增 的 拨 号 接 入 服 务 器 的 接 入 性 能，进 一 步 提 高 Internet 电 话 拨 号 的 接 入 质 量。
三、 由 访 问INTERNET 引 起 的 网 络 拥 塞 和 呼 叫 量 的 分 析
    在 目 前 国 内 的163/169 网 络 大 都 是 按 图1 所 示 的 方 式 实 现 的。 当 用 户 利 用 电 话 拨 号 上 网 时， 该 用 户 所 联 接 的CO 交 换 机（C5 局） 则 将 通 过 局 间 中 继 线（Inter Machine Trunks） 到 汇 接 局（Tandem）（C4 局）， 然 后 由 汇 接 局 转 到
另 一 个 出 口 端 局， 该 出 口 端 局（C5 局） 经 过 数 字 中 继 线（MuHi-Line Hunt Group） 或ISDN PRI  接 到 网 络 接 入 服 务 器（NAS－Network Access Server）。 如 果 入 口 端 局 和 联 接ISP 的 出 口 端 局 之 间 建 有 中 继 线（Inter office Trunk）， 则不换号转运营商 拨 号 访 问Internet 也 要 经 过 这 两 个 端 局 的 交 换 机， 只 是 不 需 要 经 过 汇 接 局。 总 而 言 之， 一 个 拨 号 访 问Internet 的 呼 叫 建 立 的 电 路 要 经 过 两 个 以 上 的 端 局（C5） 交 换 机 和 局 间 的 中 继 线。
    公 共 电 话 网（PSTN） 主 要 是 为 话 音 交 换 而 设 计 的， 它 基 于 平 均 通 话 时 间 为2～3 分 钟 的 情 况。 而Internet 用 户 通 过 拨 号 访 问 上 网 的 时 间， 由 统 计 资 料 表 明，大 约 为20 至40 分 钟。 由 于 通 过 电 话 上 网 访 问Internet 的 人 数 大 量 增 加， 占 用 了 大 量 的 交 换 机 的 资 源 和 中 继 线 资 源， 使 电 话 网 络 出 现 拥 塞 的 现 象， 令 许 多 普 通 电 话 用 户 无 法 打 通 电 话， 出 现“ 忙 音”。 为 了 克 服 由 此 所 造 成 的 网 络 拥 塞， 电 信 部 门 就 要 对 端 局 的 交 换 机、 汇 接 局 和 局 间 中 继 线 进 行 扩 容。 根 据 估 算， 在 美 国 一 个 大 的 本 地 电 话 公 司， 仅 仅 为 了 改 善 由Internet 访 问 引 起 的 网 络 拥 塞， 每 年 要 花 费3 千 万 美 圆 的 资 金。
   
    下 面 就 一 个 具 体 的 例 子 来 说 明 交 换 机 的 容 量 配 置：
    以 一 个 连 接1 万 个 电 话 用 户 的 端 局 来 说， 假 设 它 的 所 有 呼 叫 都 是 呼 出（outbound）， 每 个 用 户 在 晚7 点 至8 点 内 平 均 打 三 个 电 话， 则 忙 时 呼 为10，000 * 3＝30，000BHCA。
    如 果 平 均 呼 叫 时 长 为3 分 钟， 根 据Erlang 的 计 算 公 式 并 假 定 阻 塞 概 率 为0.1％， 则 该 交 换 机 需 要1585（Erlang B） 至1623（Erlang C） 呼 出 端 口。
    当 电 话 用 户 是 拨 号 访 问Internet， 在 晚7 点 至8 点 每 个 用 户 上 一 次 网， 且 上 网 的 时 间 为30 分 钟， 忙 时 呼 为10，000BHCA。 同 样 按0.1％ 的 阻 塞 率 计 算， 该 交 换 机 则 需 要5133（Erlang B） 至5223（Erlang C） 呼 出 端 口。
通 过 比 较 便 知， 相 同 数 量 的 电 话 用 户， 交 换 机 为 了 满 足 用 户 拨 号 上 网， 它 需 要 增 加3 倍 以 上 的 呼 出 端 口， 这 笔 资 金 便 十 分 庞 大。
    另 外， 与ISP 联 接 的 交 换 机（C5 局）， 其 呼 出 端 更 是 十 分 繁 忙。 因 为 所 有 拨 号 上 网 的 呼 叫 均 接 续 到 该 交 换 机， 它 所 要 扩 容 的 端 口 数 量 将 更 多。
图2 说 明 了 在 电 信 网 中 拨 号 上 网 所 造 成 的 拥 塞 程 度。
四、 解 决 方 案
    Ascend Communications  提 供 一 个 采 用 七 号 信 令 技 术 解 决 访 问Internet 业 务
分 流 的 方 案， 使PSTN 的 数 据 呼 叫 卸 载 到 数 据 网（Offload the data Call from PSTN to Data Network）， 该 产 品 称 作 七 号 信 令 网 关（Ascend SS7 Gateway）， 简 称ASG。ASG 将Internet  上 网 的 呼 叫 由 入 口 端 局 直 接 接 到NAS（ 网 络 接 入 服 务 器）， 绕 过 了 汇 接 局， 局 间 中 继 线（IMT，IOT） 和 出 口 端 局。 如 图3 所 示。
    当 用 户 拨 号 上 网 时， 他 所 连 接 的 交 换 机 根 据163/169 作 为 被 叫 号 码 向ASG 发 送 一 个ISUP 的 消 息， 由ASG 将 该 消 息 进 行 处 理， 利 用TCP/IP 协 议 向NAS 送 一 个ISDN 的 消 息 通 知NAS 建 立 呼 叫 电 路， 使 用 户 的 呼 叫 接 续 到NAS， 而NAS 则 与163/169 的 网 络 联 接。 上 网 结 束 时， 交 换 机 将 通 知ASG，ASG 则 会 通 知NAS 拆 除 电 路。 整 个 接 续 过 程 则 由ASG 利 用 七 号 信 令 来 控 制， 交 换 机 与NAS 之 间 的 连 接， 无 需 经 过 汇 接 局 和 出 口 端 局。 大 大 减 轻 了PSTN 由 访 问Internet 所 造 成 的 拥 塞。
   
   
ASG 的 方 案， 允 许NAS 分 布 式 地 放 在 每 一 个 交 换 机 机 房 或 者 集 中 放 在 一 处，NAS 通 过E1 接 至 交 换 机， 每 一 台NAS 可 达 到480 端 口， 例 如Ascend MAX TNT；NAS 通 过Ethernet 或 帧 中 继，ATM 与ISP 的 服 务 器 联 接。 一 台ASG 可 以 管 理1 万～10 万 个 端 口，ASG 允 许 在 线 升 档。 每 一 个ASG 只 占 用 一 个 七 号 信 令
点 码（Point Code）， 它 可 以 管 理 几 十 个 入 口 端 局（ 远 程 点 码 最 多 可 达128 个）。
五、 建 议 方 案
    ASG 的 容 量 分 别 支 持 1 万，5 万 和 10 万 个 端 口 的 配 置。初 期 使 用 时， 电 信 局 可 以 采 用 1 万 个 端 口 的 配 置 的 ASG 当 NAS 的 端 口 数 超 过 1 万 时， 可 对 ASG 进 行 升 档， 为 5 万 个 端 口 或 10 万 个 端 口。 这 样 就 能 通 过 七 号 信 令 来 控 制Internet 用 户 上 网 的 接 续， 在 美 国 许 多ISP 就 是 通 过 这 种 方 法 来 管 理 分 布 在 各 个 州 的NAS。

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