在网络设备之间传输大容量信令消息的方法及其设备 【技术领域】
本发明涉及电信和互联网领域，尤其是涉及在网络设备之间传输大容量信令消息的方法及其设备，这些信令消息包括国际电信联盟(ITU)的No.7信令，承载无关呼叫控制协议(BICC)等可能运用于IP网络上的网络设备控制信令协议。背景技术
信令系统是现代通信网络的关键技术，电信设备对信令消息的可靠传输是保证高可用电信网络的关键。在传统电信网络中已经有一系列规范与技术来保证信令系统的可靠性，如目前已经很成熟的窄带No.7信令系统。随着IP分组网络技术的逐步成熟，IP分组网络可以用于承载语音、数据、多媒体等业务，传统的电路交换网络与分组网络处于融合阶段，不仅要在传统的窄带电路交换网络中提供电话业务、智能网业务，而且也需要在IP网络中提供这些业务。为实现传统电路交换网络与IP分组网络的互通，出现了在IP网络上传输No.7信令等电路交换信令协议的需求，为此，因特网工程工作组(IETF)成立了一个专门的信令传输小组，他们所制定的信令传输(SIGTRAN)协议集将用于传统电路交换信令协议在IP网络上的传输。如图1所示，在IETF的信令传输标准中，信令传输协议栈(SIG)由以下三部分组成：(1)标准的IP传输协议；(2)简单控制传输协议(SCTP)，是一个用于IP网络的通用信令传输协议，它保证了信令消息的可靠、保序传输；(3)信令适配子层，是对所承载的特定高层窄带信令进行适配的层次，它向上提供了原有窄带信令地特定接口使得高层窄带信令可以保持不变透明地传输在信令传输协议栈上。
随着IP网络上语音、多媒体等业务的应用，各网络设备之间也需要在IP网络上相互传输控制信令，如BICC、SIP、H.248协议等。由于SCTP是针对信令传输需求进行设计，具有不少适于传输控制信令的特性，因此可以应用SCTP来传输这些应用于IP网络上的新型控制信令。
现有的信令传输协议栈给出了两个主机之间传输信令的协议栈结构，保证两个主机之间信令的可靠传输。但是电信设备上仅有一个主机的系统结构是无法满足可靠性要求的，当唯一的这个主机发生故障之后就会导致信令传输的中断，而且在大容量的电信网络中，两个网络设备之间的控制信令流量可能比较大，单个主机无法满足高带宽的信令处理要求。发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足之处，在应用SCTP协议的基础上，提出一种在网络设备之间传输大容量信令消息的方法及其设备，该方法及其设备可以支持网络设备之间大容量信令消息的可靠传输并可以避免网络设备上信令处理单元单点故障。
本发明的目的是这样实现的，一种在网络设备之间进行大容量信令传输的方法，所述传输方法是以IETF的SCTP传输协议为基础，在所述SCTP协议之上增加一个信令传输管理(STM)子层，用以实现对底层SCTP信令连接的管理，所述STM支持一对信令实体之间的多条SCTP连接，所述STM之上是所要传输的高层信令消息；所述信令传输方法包括以下步骤：
(1)所述STM根据网络设备上的配置信息发控制命令，在网络设备之间建立多于一条的SCTP连接；
(2)所述STM根据所传输的信令消息中的负荷分担信息或高层协议给出的分担指示信息将传输负荷分配到多于一条的SCTP连接上进行传输；
(3)所述STM对各个SCTP连接的状态进行监测，如果发现某条SCTP连接有故障，则根据网络设备上的配置信息将有故障的SCTP连接所承担的业务切换到其备份SCTP连接上进行传输。
本发明还提供可以实现本发明方法的网络设备，所述网络设备是分布式多主机系统结构；在所述网络设备上，由多于一个的信令处理单元来实现SCTP以下的信令传输功能，每个信令处理单元为独立的主机系统，由信令处理单元以外的其他主机系统来实现STM以及高层协议功能。
实施本发明的在网络设备之间进行大容量信令传输的方法及其设备，在一对信令端点之间引入多条SCTP信令连接，便于网络设备上引入多个独立信令处理单元，可以方便支持大容量的信令流量，同时多个独立信令处理单元可以相互备份增加了网络设备上信令处理的可靠性，避免了信令传输在网络设备上的单点故障。附图说明
图1是现有技术的信令传输体系协议栈结构图；
图2是本发明方法的一个实施例中信令传输体系协议栈结构图；
图3是本发明方法的一个实施例中网络设备之间多条SCTP连接与连接管理示意图。具体实施方式
在本发明的一个实施例中，网络设备是分布式多主机系统结构。在网络设备上设置有多个的信令处理单元以实现在网络设备之间的多个SCTP连接，每个信令处理单元为独立的主机系统，所述信令处理单元可以是网关(SG)、业务控制点(SCP)、呼叫服务器(call server)等设备。
如图2所示，在网络设备之间传输信令消息是以SCTP协议为基础，并且在SCTP协议之上增加一个信令传输管理子层，用以实现对底层SCTP信令连接的管理。STM之上是所要传输的高层信令消息，可以是IETF信令传输小组所制定的SCN信令适配层如M3UA等，也可以是支持BICC的信令传输转换层(STC)或H.248等协议。STM协议功能也可以在信令适配层或STC中实现，这样可以避免单独设置一层STM来完成多条SCTP信令链路的管理功能，减少协议层次接口。STM以及高层协议功能是由信令处理单元以外的其他主机系统来实现的。
STM层的主要SCTP信令连接管理功能包括：1、根据定义的SCTP连接间的备份原则，当某一条SCTP连接中断之后，把这条连接上的业务切换到备份连接上。对于某一条SCTP连接可以定义多条备份连接，每条备份连接定义一个备份优先级，切换时根据备份优先级顺序来选择备份链路。2、根据定义的负荷分担原则，把一对信令实体之间的业务在多条SCTP信令连接上进行负荷分担。对于No.7信令可以延用根据SLS域进行负荷分担的方法，对于其它的信令可以根据信令消息高层某个域的信息进行分担。
STM子层支持一对信令实体之间的多条SCTP连接，而一对信令实体之间仅有一条SCTP连接是STM功能中的一个特例，所以网络设备增加STM子层之后并不妨碍与没有STM子层功能的网络设备进行协议的互通。
因此，在本发明的实施例中，信令传输方法包括以下步骤：
(1)所述STM根据网络设备上的配置信息发控制命令，在网络设备之间建立多于一条的SCTP连接；
(2)所述STM根据所传输的信令消息中的负荷分担信息或高层协议给出的分担指示信息将传输负荷分配到多于一条的SCTP连接上进行传输；
(3)所述STM对各个SCTP连接的状态进行监测，如果发现某条SCTP连接有故障，则根据网络设备上的配置信息将有故障的SCTP连接所承担的业务切换到其备份SCTP连接上进行传输。
根据本发明的信令传输方法，在两个信令端点之间存在着多条信令路径而且信令消息在这些路径之间进行负荷分担，这样容易造成需要保序传输的高层信令消息出现失序的情况，导致高层信令无法利用这种传输机制，但庆幸的是信令协议一般是面向会话的协议，只要保证同一个会话的信令报文不出现失序的情况即可，通过选择合适的负荷分担原则可以保证同一个会话的控制信令都从两个信令端点之间的同一条路径进行传输，保证同一个会话的信令报文不会出现失序的情况，如对窄带ISUP消息根据CIC值进行负荷分担时可以保证同属于一个CIC的信令报文会从同一条信令传输路径进行传输，保证信令消息的保序传输。
图3给出了一对网络设备之间共存在四条SCTP连接以及这些连接如何分布的示意图。在网络设备上设置独立的信令处理单元处理SCTP信令连接，把多条信令连接分布在多个独立的信令处理单元上，由STM层集中对这些SCTP信令连接进行管理。同一台网络设备上的各个信令处理单元相互独立，如当信令处理单元1故障之后仅影响1号和2号SCTP连接，3号和4号SCTP连接不会受影响。假设网络设备1的信令处理单元1的IP地址为IP1、信令处理单元2的IP地址为IP2，同样网络设备2的对外IP地址为IP3、IP4。在网络设备1上STM层根据配置的数据发控制命令给信令处理单元1要求它与IP3和IP4建立1号和2号SCTP连接，用同样方式要求信令处理单元2也与IP3和IP4建立3号和4号SCTP连接。这样在STM信令传输管理层看来到网络设备2共存在1号到4号SCTP连接。
STM管理层可以根据定义的多条SCTP连接之间的负荷分担和备份原则进行多条SCTP信令连接的管理，负荷分担与备份的原则可以根据连接的分布等原则进行定义，下面给出一个例子：在网络设备1侧定义到网络设备2的信令业务流量在1到4号SCTP信令连接上均匀地进行负荷分担，1号SCTP连接的备份连接根据备份优先级从高到低分别为2号、3号、4号SCTP连接。假设高层所传输的信令为窄带No.7信令，负荷分担时使用信令消息中的SLS的低两位来进行负荷分担。STM发送数据时根据所发送信令消息的SLS值，当SLS＝XX00时选择1号SCTP连接进行发送，同理SLS＝XX01选择2号，SLS＝XX10选择3号，SLS＝XX11选择4号，通过这种负荷分担方式可以把所要传输的高层协议数据均匀分布在4条SCTP连接上。
STM层对多条SCTP连接的倒换功能是当某一正常工作的SCTP连接因为某种原因变为不可使用时，STM根据预先定义的连接备份优先级选择另外一条SCTP连接来传输不可用SCTP连接所承担的信令业务。如STM层检测到1号SCTP连接故障之后，可以根据定义的备份连接优先级优先选用2号SCTP连接来替换1号SCTP连接，承担原来1号SCTP所承担的业务，如果2号连接也有故障再依据定义的备份优先级次序选用其它SCTP连接。