现代交换原理与技术第4章信令系统

第四章 信令系统,1,引言,本章中学习“信令系统”这个将通信网络中各个部分有机地连接起来，并且是通信网络中不可或缺的必备的组成部分。,2,4.1 信令系统概述4.1.1信令的基本概念,3,信令系统是通信网的重要组成部分 建立通信网的目的是为通信用户传递包括话音信息和非话音信息在内的各种信息，为了达到这一目的，就必须使通信网中的各种设备协调工作，因此各设备之间必须彼此交流传递大量的“控制信息”，用以说明各自的运行处理情况，提出对相关设备的接续要求，从而使各设备之间能够协调运行，最终配合完成用户信息的传递任务。 这些控制信息就是信令，也称为协议。可以形象地把信令或者协议理解为通信网中各个设备之间彼此沟通所采用的通信语言。,4,信令系统,信令系统则是在通信网中的各个节点上配置的，用来在通信网的节点之间传送控制信息，即信令或者协议的所有部件的总称。,5,几种目前通信网络中典型的信令应用案例,6,市话网中两个各自属于不同的分局的用户进行电话接续时的完整信令配合流程,7,为了使不同厂家生产的交换机能够协调一致地配合工作，在不同交换机之间传送的信令必须遵循统一的协议规范，遵循不同协议规范的信令就构成了不同的信令系统。,8,4.1.2 信令的分类,在通信网中有各种各样的信令，可以按照多种方式进行分类。常用的分类有以下几种：,9,1. 按照信令的传送区域分类,按照信令的传送区域划分，可将信令分为： 用户线信令 局间信令。,10,（1）用户线信令：是用户终端设备和交换机之间传送的信号。也称其为接入网络信令,在有线电话网络中，用户话机与市话端局之间的用户线路上传输的双音多频（DTMF）拨号信号、振铃信号、回铃音信号、忙音信号等； 在移动通信网络中，用户的移动终端与移动业务交换中心（MSC）之间所传输的大量控制信息也于此类信令。,11,在有线电话网络的端局之间、端局与本地汇接局之间以及各长途汇接局之间所传输的控制信息； 在移动通信网络中，移动业务交换中心（MSC）之间，或者MSC与移动用户的归属位置寄存器（HLR）数据库之间传递的控制信息。 目前通信网络中广泛使用的局间信令方式No.7信令系统。,（2）局间信令：是在交换机之间，或交换机与网管中心、数据库之间传送的信令。,12,13,CCITT建议的信令系统有 CCITT No.1：用于国际人工业务 CCITT No.2：用于国际半自动业务 CCITT No.3：用于单音频系统 CCITT No.4：双音频组合脉冲方式，想用于卫星通信。 CCITT No.5：用于国际通信 CCITT No.5bis：CCITT No.5的变形，几乎未得到应用。 CCITT No.6：模拟型公共信道系统 CCITT No.7：数字型公共信道系统 CCITT No.3：用于单音频系统 CCITT R1、CCITT R2.,2. 按照信令信道与传递用户信息的信道之间的关系分类 按照信令信道与传递用户信息（例如：语音信息，数据信息等）的信道之间的关系来划分，信令可分为随路信令和公共信道信令两大类。（1）随路信令：是指用传送用户信息的通路来传送与该通路有关的各种信令，或者传送信令的通路与相应的话路之间有固定的对应关系,14,随路信令方式示意图,15,（2）公共信道信令：是指传送信令的通道和传送话音的通道在逻辑上和物理上均完全分开的，有单独用来传送信令的通道，在一条双向的信令通道上，可为上千条话音电路传送信令消息。,16,No.7信令是目前最广泛采用于各种电话通信网的局间公共信道信令方式。它的传送速度快，信号容量大，可靠性高，既可以传送与电路接续有关的信号，也可以传送各种与电路接续无关的信令消息。特别适合用于程控数字交换机组成的通信网中。目前在我国电话网的信令系统中随路信令方式已几乎全部被No.7信令方式所取代。,17,3. 按照信令的功能分类按照信令的功能来分，随路信令又可分为线路信令和记发器信令两大类。（1）线路信令：又称为监视信令，用来检测或改变中继线的呼叫状态和条件，从而控制接续的进行。由于中继线的占用和释放等又是随机发生的，因此在整个呼叫接续期间都要对随路信令进行处理。（2）记发器信令：又称为选择信令，主要用来传送被叫（或主叫）的电话号码，供交换机选择路由、选择被叫用户。由于记发器信令仅在通话前传送，可利用话音通道来传送记发器信令,18,4. 按照信令的传送方向分类根据信号的传送方向，可将信令分为前向信令和后向信令。（1）前向信令：指信令沿着从主叫到被叫的方向传送。（2）后向信令，指信令沿着从被叫到主叫的方向传送。,19,图4.5中概括了信令的典型分类及其在不同类型的通信网中的使用情况。,20,4.1.3 信令方式,由于通信网络通常由多个厂家的设备共同组成，这就要求各个产家的设备之间传递的信令遵守统一的规则和约定，这就是特定的信令方式。通常信令方式包括：信令的编码方式、信令在多段链路上的传送与控制方式等。信令方式的选择对于通信网的服务质量以及业务的实现影响很大，通常由通信行业主管部门与网络运营商共同协商决定。,21,1. 编码方式,信令的编码方式有未编码方式和已编码方式两种。,22,未编码方式的信令可以按照脉冲的幅度、持续时间以及脉冲数量等的不同来表征不同的信令，用于模拟电话网的随路信令方式中。由于其表征的信令数量有限，传输速度慢，目前已不再使用。,23,已编码方式有以下几种形式：,（1）模拟编码方式：是利用一个或者多个不同频率的模拟信号的组合来表征一个数字信息，已达到传输信令的目的。 包括有起止式单频编码、双频二进制编码和多频编码等方式，其中多频编码使用较多。该类型编码均用于模拟随路信令方式中，随着数字通信网络取代了模拟通信网络，此编码方式亦不再被使用。,24,（2）二进制编码方式：,其典型代表是数字型线路信号，它是用4比特二进制编码来表示线路的状态等信令。它也是一种在随路信令方式中所采用的编码方式。 例如我国的中国1号随路信令方式曾经长期采用这一编码方式。但是随着通信网络的局间信令方式升级改造为公共信道信令方式，即No.7号信令方式，此编码方式亦不再被使用。,25,（3）信号单元方式：,采用不定长分组数据的形式，用经过二进制编码的若干字节构成的信令单元来表示各种信令。此方式编码容量大、传输速度快、可靠性高、可扩展性强，是目前各类公共信道信令系统广泛采用的方式。目前广泛使用的No.7信令系统就是其典型的代表。,26,2. 传送方式,指的是信令在多段链路上传输的方式。主要由以下几种：,27,（1）端到端方式：,在此方式下转接局只将信令路由接通，之后的信令在此通道上透明传送，从而使终端局收到由发端局直接发来的信令。,28,29,29,发端局,发,收,X1X2+被叫号码,发,收,X1X2,发,收,被叫号码,转接局,终端局,端到端方式,特点：速度快，拨号后等待时间短，信令在多段 路由上的类型必须相同。,（2）逐段转发方式：,是“逐段识别，校正后转发”的简称。在此方式下，每个转接局收到信令后都进行识别，并加以校正，然后转发至下一个交换局。目前的No.7信令系统中主要采用逐段转发方式，以确保信令传输的可靠，但也可以支持端到端的信令方式。,30,31,31,发端局,发,收,X1X2+被叫号码,发,收,发,收,被叫号码,转接局,终端局,逐段转发方式,特点：信令传送速度慢，接续时间长，对线路要 求低，信令在多段路由上的类型可多种。,X1X2+被叫号码,3. 控制方式,控制方式就是控制信令发送过程的方法，主要由以下3种方式：,32,（1）非互控方式：,即发端连续向接收端发送信令，而无需等待接收端的证实信号。该方式控制简单，发送速度快，适用于传输质量较好的数字信道。,33,（2） 半互控方式,发端向接收端发送一个或者一组信令后，必须等收到接收端回送的证实信号后才能发送下一个信号。即前向信令发送受后向证实信令控制。,34,（3）全互控方式：,发端连续发送前向信令，且不可自动中断，直到收到接收端回送的后向证实信令后，才停发前向信令；接收端发送后向证实信令也是连续且不可自动中断的，直到收到发端的停发前向信令后，才可以停发该证实信令。此方式抗干扰性强，可靠性高，但设备复杂，速度慢。目前的公共信道信号方式均主要采用非互控方式，但为了确保可靠性，仍保留了后向证实信令。,35,4.2 用户线信令,用户线信令是在用户终端与交换机之间的用户环路上传送的信令。由用户话机到交换机方向的信令和交换机到话机方向的信令两部分组成。,36,4.2.1 用户话机发出的信令,监视信令：主要反映用户话机的摘、挂机状态。该状态通过用户的用户线直流环路的通、断来表示。,37,2. 选择信令,选择信令是用户话机向交换机送出的被叫号码，选择信令又可分为直流脉冲信号和双音多频（DTMF）信号。,38,直流脉冲信号是由用户直流环路的通、断次数来代表不同的拨号数字的信号。它包括了脉冲速度、断续比以及最短位间隔等三个参数。在国家的相关产品入网标准中均有详细的规定。,39,DTMF信令则是用高、低两个不同的频率来代表一位拨号数字。DTMF信令是带内信令，能通过数字交换网络和局间数字中继线进行正确传输。,40,DTMF信令的组成,41,4.2.1 交换机发出的信令,铃流 它是交换机发送给被叫用户的信令，用于提醒用户有呼叫达到。铃流信号是（253）Hz正弦波，输出电压有效值为（7515）V，振铃采用5s断续，即1s送，4s断。,42,2. 信号音,它是交换机发送给用户的信号，用来说明有关的接续状态，如忙音、拨号音、回铃音等。信号音的信号源为（450+25）Hz和（950+50）Hz正弦波，通过控制信号音的不同的断续时间可得到不同的信号音。,43,信号音含义和种类,44,4.3 No.7信令系统概述,45,No.7信令,No.7信令是一种典型的局间公共信道信令方式。它广泛应用于数字化的通信网络，不但适用于电话、数据、移动电话业务，而且还适应于综合业务数字网（ISDN）中多种业务的要求。它是一种国际性的标准化通用公共信道信令方式，既可用于传送传统电话网、综合业务数字网的局间信令，还可支持智能网业务和移动通信业务。,46,4.3.1 No.7信令系统的特点与应用,47,1. No.7信令系统的基本特点如下：,（1）最适合由数字程控交换机和数字传输设备所组成的综合数字网； （2） 能满足现在和将来传送呼叫控制、遥控、维护管理信令及处理机之间事务处理信息的要求； （3） 为信令提供了可靠的传递方法，使信令按正确的顺序传送又不致丢失或重复传输。,48,2. No.7信令系统的应用,No.7信令系统能满足多种通信业务的要求，当前的主要应用列举如下： （1）传送电话网的局间信令； （2）传送电路交换数据网的局间信令,49,（3）传送综合业务数字网的局间信令； （4）在各种运行、管理和维护中心传递有关的信息。,50,（5）在业务交换点和业务控制点之间传送各种控制信息，支持各种类型的智能业务； （6）传送移动通信网中与用户移动有关的各种控制信息。,51,No.7信令系统能够支持如此广泛的业务，主要得益于采用了功能模块化的结构。它由一个公共的消息传递部分和因网络业务不同而不同的各种应用部分组成。,52,4.3.2 No.7信令系统的分层结构,53,1. 分层结构概述,随着程控交换机的使用，在交换机之间呼叫接续控制信令的传送，已变成各交换机的处理器之间的通信。No.7信令系统实质上是一个专用的计算机通信系统，用来在通信网的各种控制设备之间传送各种与电路连接相关或者无关的控制信息。,54,实现计算机之间的相互通信，需要解决很多复杂的问题。在计算机通信系统的设计中，普遍采用了分层体系结构的思想。其基本概念如下：,55,（1）将通信的功能划分为若干层次来完成，其中的每一层仅完成一部分功能，各个层次相互配合，共同完成完整的通信功能。,56,（2）每一层只和其直接相邻的上下两层打交道，它利用下层所提供的服务(但并不需要知道它的下层是如何实现的，仅需要该层通过层间接口所提供的服务)，并且向上一层提供本层所能完成的功能。,57,（3）每一层均各自独立，各层都可以采用最适合的技术来实现，每个层次可以单独进行开发和测试。当某一层由于技术的更新发生变化时，只要接口关系保持不变，则其它各层不受任何影响。,58,No.7号信令系统是在通信网的控制系统（计算机）之间传送有关通信网控制信息的数据通信系统，实际上就是一个专用的计算机系统。No.7信令系统首先的开发就是按照分层结构思想设计的，主要考虑在数字电话网和采用电路交换方式的数据通信网中传送各种与电路连接有关的控制信息，,59,因而CCITT（现为ITU-T）在1980年发布的No.7号信令系统第一版的技术规范黄皮书建议中对No.7号信令系统的分层方法没有能够与OSI（开放系统互联）的七层模型取得一致，对No.7号信令系统提出了四级功能分级的规范。,60,但是，随着移动通信网和智能网的发展，不仅需要传送与电路接续有关的消息，而且需要传送大量的与电路接续无关的端到端的控制信息，原来的四级结构已不能满足要求。因此，在1984年和1988年的红皮书和蓝皮书建议中，CCITT作了大量的工作，使No.7号信令系统的分层结构尽量与OSI七层模型对应，并且最终在1992年的白皮书中进一步完善了这些新功能和程序。,61,2. No.7号信令系统第一阶段的分层结构四级功能结构,62,No.7号信令系统的四级功能结构,63,在No.7号信令系统的四级功能结构中，将No.7号信令系统分为消息传递部分（Message Transfer Part， MTP）和用户部分(User Part， UP）。,64,（1） MTP的基本功能,MTP的基本功能是将用户发出的消息信令单元正确地发送到用户指定的目的地信令点的指定用户。即完成7号信令消息的准确可靠的传送任务。为此该部分分成三级来实现，即：,65,MTP-1：信令数据链路功能。,它对应于OSI模型的物理层，规定了信令链路的物理电气特性及接入方法，提供全双工的双向信令传输通道。此通道由一对传输速率相同、传输方向相反的数据通道组成，可完成二进制比特流的透明传递。在采用PCM数字传输信道时，每个方向的传输速率可以是64Kbit/s（占用一个PCM的时隙传送信令），或者2Mbit/s（占用完整的一个PCM帧，即32个时隙传输信令）。,66,MTP-2：信令链路功能。,它对应于OSI模型的数据链路层。其基本功能是将第一级中透明传输的比特流划分为不同长度的信令单元（Signal Unit， SU），并通过差错检测及重发校正的纠错方法确保信令单元在第一级的物理链路上正确传输。,67,MTP-3：信令网功能。,它由两个部分功能组成，即：信令消息处理和信令网管理。其中的信令消息处理的功能是根据信令单元中的地址信息，将信令单元送至指定的目的信令点的相应用户部分。,68,信令网管理功能,则是对每条信令路由及信令链路的状态进行监视。当发现故障时，则会根据信令网的状态数据和信息，控制信息路由和信令网的结构，完成信令网的重新组合，从而恢复信令消息的正常传递。,69,（2）用户部分UP,用户部分UP构成No,7信令系统的第四级，UP的基本功能就是将业务处理所需要由一个节点传送给另一个节点的控制信息，采用特定的格式表征，然后利用MTP功能实现正确传输。由于通信网中存在大量的不同业务，因此UP部分也存在多种不同的信令协议。,70,电话用户部分（Telephone User Part，TUP）：用于处理PSTN中的呼叫控制信令消息； 综合业务数字网用户部分（ISDN User Part，ISUP）：用于处理ISDN中的呼叫控制信令消息。,71,No.7号信令系统的功能实现，可以十分形象的理解为我们日常生活中的邮局帮助用户传递邮件的过程。如图4.9所示。,72,从图中我们看到：MTP的功能等同于邮局，就是确保邮件能够按照发信人所提供的地址准确无误地送达收信人；而UP的功能则是按照一定的语言和格式完成所需要传递信息的编写，然后交给发端邮局（即发送端信令设备的MTP功能）完成传递，在接收端邮局（即接收端信令设备的MTP功能）再根据邮件地址送达正确的收件人。本案例中的邮件内容就等同于通信设备之间所要传送的各种业务控制信息。,73,3. No.7信令系统第二阶段的分层结构与OSI模型相对应的七层结构 No.7信令系统的MTP没有能够完整的提供OSI模型的1-3层的全部功能，它的寻址能力有一定的欠缺，当需要传送与电路建立无关的端到端的控制信息是，MTP因无法获取准确的目的节点的信令点编码（目的地址信息）而无法完成信息的传送。,74,为了使No.7信令系统的结构与OSI模型一致，CCITT在1984年对No.7信令系统进行了功能补充，在不修改MTP的前提下，通过增加信令连接控制部分（Signaling Connection Control Part，SCCP）来增强MTP的寻址能力，并增加了事务处理能力（Transaction Capabilities Application Part，TCAP）部分来传送节点到节点的大量与电路接续无关的控制消息。例如：移动应用部分（MAP）、智能网应用部分（CAP, INAP）等等。,75,No.7信令功能级结构与OSI七层参考模型对应关系,76,（1）MTP功能对应OSI模型低三层（1-3层）功能的绝大部分，它提供七号信令网中可靠的信令消息传递功能，将发端用户部分（UP）发送的控制信息（信令）传送到其指定的目的地信令点的指定用户部分（UP）。并且，在系统或者信令网出现故障时，采取必要措施已恢复信令消息的正常传送。,77,（2）SCCP功能对应于OSI第3层网络层功能的一部分，用于补充和增强MTP第三级功能的路由与寻址能力，因此它与MTP的第三级配合提供完整的OSI模型网络层的功能。其主要是为了满足新的用户部分（如：移动通信应用、智能网应用等）对于信令消息传递的进一步要求。,78,值得注意的是，在第一阶段的功能分级里面，SCCP是划分在UP即功能分级的第四级的。而在第二阶段的分层结构里，鉴于SCCP的功能特点，将它对应到了OSI模型的第三层。,79,（3）ISP（Intermediate Service Part）称为七号信令的中间业务部分，对应于OSI模型的4-6层，目前尚未开发使用。可以理解为七号信令还留有待开发的空间,80,（4）TUP、DUP（数据用户部分）和ISUP都是属于No.7信令的第四功能级，对应于OSI模型的第7层应用层功能。,81,TUP主要规定了有关电话呼叫的建立和释放的信令流程及其实现这些流程的消息和消息编码；ISUP则是在TUP基础上扩展而成的，它提供ISDN中的信令功能，以支持基本的承载业务和附加的承载业务。其中端到端的信令部分，需要受到SCCP的支持方能够完成；,82,DUP是早期利用电路交换方式完成数据传输时所采用的信令，随着分组数据网络的日益普及与完善，目前几乎已不再使用此种方式来传输数据信息，DUP也很少使用了。,83,（5）BSSAP基站子系统应用部分，是GSM移动通信网络的基站控制器（BSC）与移动交换中心（MSC）之间的信令。该信令属于应用层的信令，它借助于MTP和SCCP层完成信令在以上两节点之间的传递。,84,（6）MAP移动应用部分的主要功能是在GSM网络的MSC、HLR（归属位置寄存器）、VLR（访问位置寄存器）等功能实体之间交换大量的与电路接续无关的数据和控制指令，从而支持移动用户所特有的漫游、信道切换和用户鉴权加密等重要的网络功能。,85,（7）INAP智能网应用部分用于在智能网的功能实体间传送有关的控制信息。以便于各功能实体协同完成智能网业务。 （8）OMAP操作维护应用部分，用于在通信网络中传递与网络管理相关的信令消息。,86,4.4 No.7信令系统的消息传递部分（MTP）,进一步了解在功能分级中的MTP部分详细的实现原理,87,MTP的分级功能实现,88,信令链路功能（MTP-2）,4.4.1 信令数据链路（MTP-1）,MTP第一级信令数据链路提供了传输信令消息的物理通道。由一对传送速率相同，工作方向相反的数据通路组成，完成二进制比特流的透明传输。,89,信令数据链路,信令数据链路定义了数字信令数据链路和模拟信令数据链路两种传输通道。数字信令数据链路是传输速率为64Kbit/s传统信令链路和2Mbit/s高速信令链路;,90,模拟信令数据链路的速率为4.8Kbit/s, 但因目前的通信网络均已实现数字化，已淘汰未采用。 采用数字信令链路时，在交换设备中的实现方式有两种类型：,91,信令终端与数字交换网络构成半永久连接以提供数字信令链路,92,信令终端经过时隙接入设备构成数字信令链路,93,4.4.2 信令链路功能（MTP-2）,信令链路功能是No.7信令系统功能分级的第二级。它与第一级数据链路功能配合，在两个信令点之间提供一条可靠的七号信令消息传送通路。信令链路功能级的主要功能已示意在图4.11中。,94,1.信令单元（SU）的格式,在No.7信令系统中，所有的信令消息以数字信号的形式，并在MTP第二级功能中构成可变长度的信令单元（SU）的格式后在MTP第一级提供的链路上传送。,95,根据传送的信令的作用不同，No.7信令中共分成三种信令单元：即： 消息信令单元（MSU） 链路状态信令单元（LSSU） 填充信令单元（FISU）,96,其中，MSU用来传送第三级及其以上各层发送的信令信息；LSSU用来传送该信令链路的各种状态信息；FISU则是在该信令链路无任何消息要传送时，向对端发送的握手信号，用于通知本端的状态正常，从而维持信令链路的正常通信状态，同时还可以证实对端发来的信令单元。LSSU和FISU都是由MTP第二级生成并处理的信令单元。,97,98,F,BSN,I,LI,CK,F,发 送 顺 序,B I B,FSN,F I B,8,16,n8，n0,2,6,1,7,1,7,8,第2级,第3级,第2级,标准头,信令单元格式,99,F,F,CK,SIF,SIO,LI,FIB,FSN,BIB,BSN,发送方向,8 16 8n，n2 8 2 6 1 7 1 7 8,F,F,CK,SF,LI,FIB,FSN,BIB,BSN,发送方向,8 16 8n或16 2 6 1 7 1 7 8,F,F,CK,LI,FIB,FSN,BIB,BSN,发送方向,8 16 2 6 1 7 1 7 8,MSU,LSSU,FISU,6、No.7号信令系统,信令单元格式,100,101,MSU格式,SIO：业务信息八位位组 指定不同的用户部 用于消息分配,SIF：信令信息字段 信令网管理消息 第4级用户信息,F,BSN,SIF,LI,CK,F,发 送 顺 序,B I B,FSN,F I B,8,16,n8，n2,2,6,1,7,1,7,8,SIO,8,I,LI363,信令单元各字段的功能,（1）标志码（F） 用于信令单元的定界，有8比特固定码组01111110组成。任一信令单元的首尾均有此码组合。并且还采用了比特填充的方法来防止SU的其他字段出现伪标志码,102,（2）前向序号（FSN）、后向序号（BSN）、后向表示语比特（BIB）、前向表示语比特（FIB）：,103,FSN是发送端为发送的SU分配的序号；BSN则表示已正确收到的对端发来的SU的序号，用于SU的肯定或否定证实； BIB和FIB各1比特，用于配合FSN和BSN完成SU的肯定与否定证实，并完成重发控制。因此以上四个字段均用于差错校正。,104,（3）长度指示（LI）,在No.7信令系统的第一阶段（黄皮书）中，该字段用于表征SIF字段的字节数，但后续版本中，因SIF字段功能扩展，目前对于超过63字节的SIF字段已不能够准确表示。,105,然而，LI仍可作为对于3种不同类型SU的区分指示。即： 当LI0时表示FIFU； 当LI1或者2时表示LSSU； 当LI362时表示MSU，且指示了SIF的准确字节数； 当LI63时表示MSU的SIF字段超过63字节。,106,（4）校验码（CK）：,CK用于差错校验。No.7信令系统采用循环冗余校验的差错检测方法，以检测SU在传输中是否出错。CK在发端根据一定的算法对SU中的除F、CK以外的数据字段进行运算产生，运算结果取高16比特（两个字节）放在SU的CK字段，与数据一起传送至接收端，供接收端检查传输错误。 以上四个字段均为MTP第二级在发端形成的长度恒定的控制信息，并在接收端的第二级进行处理。,107,（5）业务信息八位码组（SIO）,用于指示消息的业务类别，第三级据此将消息准确分配给不同的UP。 SIO分为业务表示语SI和子业务字段SSF。SI和SSF各占四个比特。,108,109,SSF,SI,SI：业务指示语 DCBA 0000：信令网管理消息 0001：信令网测试和维护消息 0011：SCCP 0100：TUP 0101：ISUP 0110： DUP（与呼叫和电路有关） 0111： DUP（性能登记和撤销消息） 1001：BISUP,SSF：子业务字段 DC（网络指示语） 00：国际网 01： 国际网备用 10：国内网 11： 国内网备用,SIO字段格式,SIO字段格式,110,业务表示语SI的编码及含义如下： DCBA 0000 信令网管理消息 0001 信令网测试和维护消息 0011 信令连接控制部分SCCP 0100 电话用户部分TUP 0101 ISDN用户部分ISUP 0110 数据用户部分DUP(与呼叫和电路有关的消息) 0111 数据用户部分DUP(性能登记和撤销消息) 其他码组合分配给另外的网络业务（例如软交换网络）或者备用,111,子业务字段SSF的A、B两位备用，D、C比特称为网络指示语，用于区分网络的属性。其基本编码含义如下： DC 00 国际网络 01 国际备用 10 国内网络 ll 国内备用（在移动通信网中，指示为接入网络的节点，如: BSC、RNC等）,112,（6）信令信息字段（SIF）,SIF用于传输各种通信业务处理需要传送的控制信息（不超过272字节）。由于MTP采用数据报方式来传送消息，其寻址信息全靠自身携带。,113,例: SIF格式,14/ 24,4,4,4,4,14/ 24,8n,信号内容,SLS,OPC,DPC,H0,H1,115,DPC:目的点编码 OPC:源点编码 SLS:信令链路选择,比特 发送 顺序,SLS,管理或用户信息,OPC,DPC,14/24,14/24,4,标准标记,SIF字段格式,为此在SIF字段中带有一个由MTP第三级功能形成的路由标记。该标记由目的地信令点编码（DPC）、发源地信令点编码（OPC）和信令链路选择码（SLS）组成。OPC和DPC分别用于标识发端和收端的信号点，SLS则是对物理的信令链路的标识。,116,在通信网中为了提高信令传输的速率，还广泛使用了速率为2Mbit/s的高速信令链路。该信令链路的消息格式与上述传统的64Kbit/s的消息格式基本一致，仅有少数字段增加了比特数。其格式如图4.17所示。从图中可以看到其不同的字段有：FSN和BSN的长度增加到12比特，即序号由原来0-127编号扩展到0-4095编号；长度指示（LI）增至9比特，取值范围0-511，可准确表征SIF字段字节数。,117,（7）状态字段（SF）：,是用于LSSU中，用于指示特定信令链路的定位状态或者异常状态的字段。该信息有MTP第二级生成和处理。,118,在8比特的状态字段中，5比特备用，3比特作为状态指示，编码及其含义如下：CBA 000 失去定位SIO 001 正常定位SIN 010 紧急定位SIE 0ll 业务中断SIOS 100 处理机故障SIPO 101 链路忙SIB,119,2. 信令单元的定界与定位,信令单元的定界功能就是将MTP第一级上连续传送的比特流划分为信令单元。F字段的作用正在于此。为防止在消息内容中出现伪标志码，心灵信息的发送端要对徐传送的内容进行插“0”操作，即将连续5个“1”后强制插入“0”从而保证了消息中不会出现伪标志码。在接收端则进行删“0”操作，即将5个连“1”后的“0”删除，从而使消息内容恢复原样。,120,信令单元定位功能主要是检测失步和失步后如何处理。当检测到以下异常时，就认为失去定位,-收到了不允许出现的码型（6个及其以上连“1”）-信令单元内容太短（少于5个字节）-信令单元内容太长（大于272+5个字节）-两个F之间的比特数不是8的整数倍。,121,在失去定位的情况下，MTP第二级的LSSU将进行对告，进入定位捕捉模式。差错检测No7信令系统第二级采用的差错检测方法是循环冗余校验CRC。算法如下,122,No,7信令系统中两种差错校正法,基本差错校正方法和预防循环重发校正方法。基本差错校正方法用于传输时延小于15ms的陆上信令链路，是最广泛采用的差错校正方法。而预防循环重发校正方法主要用于传输时延较大的卫星信令链路。,123,在每个信令终端内都配置有重发缓存器（RTB），已发出但还没有得到肯定证实的信令单元（SU）均需要暂存在RTB中，一旦收到肯定证实，该SU立即从RTB中删除。,124,（1）基本差错校正方法,它是一种非互控，正/负证实的重发纠错方法。正证实指示信令单元的正确接收，负证实指示接收的信令单元发生错误并可以要求重发。消息单元的正、负证实以及重发请求等是通过信令单元内的FSN、BSN、FIB、BIB相互配合完成的。FSN和BSN完成肯定证实功能。当收到对方的FSN是期望值，即FSN(对端)=BSN(本端)+1，且该FSN序号的MSU经差错检测是正确的，就将BSN加1发向对端，否则BSN不变。,125,FIB、BIB完成否定证实功能，并利用值的反转来向对方要求重发。正常情况下，BIB与另一个方向的FIB一致，当一端收到MSU不是期望值时（FSN BSN+1），就将BIB反转，送向对端，对端收到BIB，发现与本端的FIB不一致，就开始重发，并将FIB反转。重发都是从BSN+1的消息开始的。根据这个原则，No.7信令系统就可以完成差错校正了。,126,（2）预防循环重发校正方法,预防循环重发校正方法是一种非互控的前向纠错方法。他只采用肯定证实，无否定证实，此时，前后向指示语比特无作用。肯定证实信号为：BSN收端SU=FSN发端SU该纠错过程由发送端自动控制，当无新的MSU需要发送时，发端自动循环重发未经正式的已发信号单元，一旦收到返回的肯定证实信号，则该序号的MSU将从循环重发的队列里删除，不再重发；若有新的MSU请求发送，则可以优先发送，然后又进入循环重发的队列，直到收端的肯定证实信号送达，方可停止循环发送。,127,初始定位,初始定位是信令链路从未工作（包括空闲状态和故障后退出服务状态）进入工作状态时执行的信令过程。只有当信令链路初始定位成功后，方可进入工作状态，传送MSU。初始定位过程的作用是与信令链路的对端节点交换握手信号，协调一致地将此链路投入运行，同时检验该链路的传输质量。只有在信令链路的两端都能按照规定的协议发送链路状态信令单元（LSSU），且该链路的信令单元差错率低于规定值时，才认为定位成功，可以投入使用。,128,信令链路差错率监视,为保证信令链路的传输质量，必须对信令链路的差错率进行监视。当信令链路差错率超过门限值时，应判定信令链路故障，并强制其退出服务状态。信令链路差错率监视过程有两种，即：信令单元差错率监视过程和定位差错率监视过程。分别用于监视信令链路处于工作状态和处于定位时的信令单元差错率。,129,确定信令链路差错率监视过程的参数主要有以下两个：连续接收的差错信令单元数和信令链路的长期差错率。例如：在采用64Kbit/s的数字信令链路时，当连续接收的错误信令单元数目为64或者信令单元的长期差错率大于1/256时，该过程就会判定信令链路故障并向第三级报告。,130,第二级流量控制,该功能用于处理第二级的拥塞状况。当信令链路的接收端检测到拥塞时，即启动流量控制过程。此时该接收端将停止对接收的消息信令单元进行肯定或者否定证实，并利用LSSU的SF字段向发端发送链路忙（SIB）消息。发端收到此消息后，将停发新的MSU，并启动一个计时器（T6），若该计时器超时，而对端继续发送SIB，则会判断为该信令链路故障，并向第三级报告。若在计时器周期内拥塞解除，则LSSU停发，并恢复对输入信令单元的证实。,131,处理机故障控制,因为第二级（MTP-2）以上的功能级的原因导致信令链路无法使用时，在MTP第二级均认为是处理机故障。处理机故障是指消息不能传送到第三或者第四级。故障原因很多，有可能是中央处理机故障，也可能是人工阻断了一条信令链路。,132,4.4.3 信令网功能（MTP-3）,No.7信令系统是一种典型的公共信道信令系统，也就是说七号信令消息的传输采用的是独立于通信用户的语音等信息传送通道以外的专用通道来实现的。这种专用的通道也就构成了七号信令系统的专用网络，即No.7信令网。,133,MTP的第三级信令网功能的主要任务就是在No.7信令网中完成消息的正确寻址，并准确无误地送达指定UP部分。为了很好的理解MTP第三级功能的实现，我们首先来了解我国的No.7信令网的基本结构。,134,1. 我国No.7信令网的结构,No.7信令网的基本组成部件为信令点（SP）、信令转接点（STP）和信令链路。,135,（1）信令点（SP）,它是处理No.7信令消息的节点，产生七号信令消息的信令点是消息的发源点（OP），消息大道的信令点为该消息的目的点（DP）。任意两个信令点，如果他们的对应用户（UP）之间有直接的通信关系，就称这两个信令点之间存在信令关系。SP通常是具有通信网中业务处理功能的节点，例如市话网的程控交换机，移动网的MSC、HLR等业务节点等等。,136,（2）信令转接点（STP）,具有信令转发功能，将信令消息从一条信令链路转发到另一条信令链路。STP分为综合型和独立型两种。综合型的STP既可提供MTP，SCCP功能，还具有UP的功能。而独立型的STP只具有MTP和SCCP的功能。在我国的七号信令网中的高级信令转接点（HSTP）通常就是独立型的STP节点，而某些低级信令转接点（LSTP）则采用了综合型的方式构成。,137,（3）信令链路,在两个相邻信令点之间传送信令消息的链路称为信令链路。关于信令链路有如下几个层次的概念：-信令链路组：为连接两个信令点的一组信令链路-信令路由： 从源点（OP）到目的点（DP）的链路组-信令路由组： 从OP到DP的所有可能的链路组的集合,138,2. 工作方式,No7信令网所说的工作方式，是指信令消息所取的通路与消息所属的信令关系之间的对应关系。目前主要采用的两种工作方式为：直连工作方式和准直连工作方式。（1）直连工作方式：两个信令点之间的信令消息通过直接连接两个信令点的信令链路传送。,139,140,直联工作方式,直联方式（associated mode） 两个信令点间的信令消息通过直接相连的信令链路传送 又称对应工作方式,（2）准直连的工作方式：,属于某个信令关系的信令消息，经过两个或多个串接的的信令链路传送，中间要经过一个或者多个信令转接点，但传送消息的通路在一定时间内是预先确定和固定的。,141,142,准直联工作方式,准直联方式（non-associated mode） 两个信令点间的信令消息通过预先指定的多条串接的信令链路 传送 又称准对应工作方式,我国No.7信令网的结构,我国No.7信令网由高级信令转接点HSTP、低级信令转接点LSTP和信令点SP三级结构组成。为了保证信令网的可靠性，提高信令网的可用性，采用了双备份结构方式。,143,144,湖南中移通信技术工程有限公司核心网培训,MGW,VMSC,TMGW,TMSS/CMN,本地,省内,省际,GMSS,信令,TDM语音,GMGW,TMGW,TMSS/CMN,GMSS,VMSC,GMGW,本地网1,本地网2,LSTP,HSTP,HSTP,TMSC1,TMSC2,HLR,HLR,SCP,SCP,他网,他网,LSTP,信令网分级分层结构,IP承载网,TMSC1,TMSC2,IP语音,（1）第一级HSTP：,采用A、B两个平面的结构，且在每个平面内，各个HSTP采用网状网相连，A平面和B平面中成对的HSTP对应相连。通常HSTP会设置在直辖市或者省会城市，用于疏通不同省之间的信令消息。为了提高设备运行的可靠性，在我国已经明确规定成对工作的A、B两平面的HSTP节点只可采用两个固定厂家的设备来实现（即华为和上海贝尔的设备）。,146,（2）第二级LSTP:,第二级LSTP也是成对配置，并且必须要连至A、B平面内成对的HSTP。LSTP至A、B平面内两个HSTP的信令链组之间采用负荷分担方式工作。LSTP通常设置在大城市中，用于疏通省内不同城市的信令消息。,147,（3） 第三级SP,SP是信令网中传送各种信令消息的的源点（OP）和目的点（DP），应满足MTP和UP的功能。通常SP也就是实际处理实现通信业务的一个节点。在信令网内连接时，每个SP至少连至两个STP(LSTP或HSTP)；若连接HSTP时，应分别连至A、B平面内成对的HSTP. SP至两个STP的信令链路组间采用负荷分担工作方式工作。信令点的编号计划,148,为了便于信令网的管理，对于同一个七号信令网内的每个信令点，必须用唯一代码来表征，这就是信令点的编码。国际信令网和各国的信令网是独立的，并采用分开的信令点编码方案。国际信令网采用14比特位的编码方式，标识国际信令网中的一个信令节点。而我国的国内七号信令网采用了24比特位的全国统一编码方式。每个信令点编码由主信令区编码（8比特）、分信令区编码（8比特）以及信令点编码（8比特）三部分组成。,149,通常的主信令区编码用于区分不同省的信令点，分信令区的信号点则用于区分省内的不同城市或地区，信令点编码则用于在某城市或地区内区分不同的信令点。,150,5. MTP第三级信令网功能的实现,信令网功能是No.7信令系统的第三级功能，它定义了在信令点之间传递信令消息的功能和过程。信令网功能分成两部分： 信令消息处理 信令网管理,151,（1）信令消息处理,信令消息处理的功能是寻址选路，保证源信令点的用户部分（UP）发出的消息能够找到一条正常的信令链路，并准确地传送到用户（UP）指定的目的地信令点的同类用户部分（UP）。信令消息处理又分为消息识别、消息分配和消息路由三个子功能来实现。,152,153,消息路由功能,是在源发点为需要发送到其他节点的消息选择正确的发送路由的功能。这些消息可以是第四级（UP）部分或者本级（第三级）的信令网管理需要发送的，也可以是从消息识别部分送来需要在本节点转发的。该功能根据以上消息的来源不同，形成不同的SIO字段的SI；又根据消息发送目的地信令点编码DPC（由上一级提供）确定适当的信令链路，并用选择码SLS表征，然后加上本节点的信令点编码（转发消息例外），形成如图4.16所示的MSU中的SIF字段的路由标记部分，用于在信令网络中正确寻址。这两个字段（SIF、SIO）将会由第三级功能提供给第二级功能形成完整的MSU的相应字段。,154,对于到达同一目的信令点、且链路选择码SLS相同的多条消息，消息路由功能总是将其安排在同一条信令链路上发送，以便保证这多条消息能够按源信令点发送的顺序到达目的地信令点。在直连的方式中，当到达同一目的信令点有多条信令链路可选择时，通常采用负荷分担的的方式利用SLS代码的轮循来实现；在准直连的方式中，当到达同一目的信令点有多条信令路由可选择时，则可以采用负荷分担或者具有优先级顺序的不同方式来选择。,155,消息识别功能,是在消息的接收端通过对接收的消息的判别，以决定该消息是以本节点为目的信令点的消息，还是应该由本节点转发的消息。其工作原理就是：根据第二级送来的SIF字段中路由标记里面的DPC判断是否与本信令点的编码一致，若一致则是以本节点为目的信令点的消息，然后递交给消息分配功能进一步处理；若不一致，则说明本节点不是目的信令点，此消息需要经过本节点转发，然后递交给消息路由功能进一步处理后转发出去。,156,消息分配功能,是在目的信令点中，首先判断接收的信令消息正确的UP部分，并将此消息传递给该UP。送到消息分配功能的消息，都是由消息识别功能提供的。根据消息的SIO字段中的SI字段可确定该消息特定的UP，然后将消息（即SIF中除路由标记以外的部分）传递给该UP 。,157,（2）信令网管理,No.7信令网是连接通信设备的纽带，是通信网的神经系统，在No.7信令网中传递的是通信网的控制信息，因此信令网的任何故障都会极大地影响它所控制的通信网的业务处理，造成通信业务的质量下降甚至中断。为了提高信令网的可靠性，除了在信令网中配备足够的冗余链路以及设备外，有效地监督管理和动态的路由控制也是十分必要的。,158,信令网管理的主要功能,为了在信令链路或者信令点发生故障时采取适当的措施以维持和恢复正常的信令业务。信令网管理功能监视每一条信令链路以及每一个信令路由的状态，当信令链路或者路由发生故障时，确定替换的信令链路或者路由，将出故障的信令链路或者路由所承担的信令业务倒换到替换的信令链路或者上，从而恢复正常的信令消息传递，并通知受到影响的相关节点。信令网管理功能由信令业务管理、信令路由管理和信令链路管理三部分组成。,159,4.5 No.7信令系统的用户部分,用户部分(UP)是No.7信令系统的第四级功能。它利用MTP（或者MTP加上SCCP）的传递能力来传送各种信令消息。在有线电话网络中，UP的基本功能是控制呼叫的建立和释放，即：通过两个用户部分（UP）之间信令消息的交换，实现两个交换局之间的接续控制，完成交换局中业务通道的建立与释放。而在移动电话网中，信令的功能就要复杂得多了。除了同样需要控制呼叫的建立与释放外，还要在业务相关的节点之间传送大量与呼叫通路建立无关，与移动性相关的大量的控制信息。,160,七号信令系统的UP实际上反映了通信网络在进行业务处理时处理进程。在各种通信网中，最为常见的UP有：-电话用户部分(TUP)-ISDN用户部分(ISUP)-信令连接控制部分(SCCP)-事务能力应用部分(TCAP)-移动应用部分(MAP)-基站子系统应用部分(BSSAP)-智能网应用部分(INAP)-操作维护应用部分(OMAP)等等我们将介绍部分最为常见的几种UP协议的基本实现原理,161,4.5.1,1. 电话用户部分TUP和ISDN用户部分TUP是No.7信令系统最早开发的UP之一，曾经在我国的PSTN中广泛而长时间地使用。TUP定义了用于电话接续所需的各类局间信令，它不仅可以支持基本的电话业务，还可以支持部分用户补充业务。,162,TUP最基本的功能是在PSTN中处理与电话呼叫有关的控制信令，如呼叫的建立、监视、释放等。为此，TUP消息分为前后向建立、呼叫监视、电路和电路群监视、网管等若干个消息组，且每个消息组中又包含若干个消息。当某个消息需要发送时均按照标准的格式编码，然后放在MSU信令单元的SIF字段中传送。ISUP是在电话用户部分TUP的基础上扩展而成，能够完全兼容TUP。它提供了ISDN网中的信令功能，可支持基本的承载业务和附加的承载业务。在我国目前的电话网络中ISUP基本上已全面取代了TUP。,163,ISUP的功能原理。ISUP除了能够完成TUP的全部功能外，还具有以下新功能：,164,（1）对不同承载业务所选择的电路提供信令支持,对于基本的承载业务，ISUP的主要功能是为建立、监视和拆除发端交换机和终端交换机之间64Kbit/s的电路连接提供信令支持。由于ISDN的承载业务包括多种类型的信息传送（语音、不受限的数字信息、3.1KHz音频、语音/不受限数字信息交替等），而不同的信息传送对传输电路的要求是不同的。ISDN交换机必须根据终端用户对承载业务的要求来选择电路。在业务类型需要转换时还必须控制电路的转换，例如：在电路从话音通路变为64Kbit/s数据的透明通路时，去掉电路中的数/模转换器、回声抑制器和语音插空设备。ISUP必须用信令来支持这些功能的实现。,165,（2）与用户网络接口的D信道信令配合工作,由于ISDN用户对承载业务的要求是通过用户网络接口的D信道信令（Q.931建议，也称为DSS1信令方式）送到网络的，因此ISUP必须和D信道信令配合工作。ISUP必须根据接收到的D信道信令消息，组装和发送ISUP消息，从而控制网络中的电路连接。同时，D信道信令中的部分内容透明的穿过网络，送到另一端的用户网络接口，以便完成用户到用户的信令传送。,166,（3）支持端到端信令,ISUP的一部分信令需要在网络中逐段链路传送，以便控制沿途各个交换机的接续动作。还有一部分信令可以跳过所有的转接交换机，直接在发端交换机和终端交换机之间传送，这部分信令叫做端到端信令。端到端信令支持在信令终点间直接传送信令信息的能力，向用户提供基本业务和补充业务。,167,端到端信令的传送可由以下两种方法支持, SCCP方法依靠信令连接控制部分SCCP来完成端到端的信令传送，这种传送可以采用面向连接的服务，也可采用无连接服务。 传递方法当要传递的信息与现有呼叫有关时可采用此种方法。在建立两个终端局之间与该呼叫有关的电路连接时，同时建立两个终端局之间的信令通道，端到端信令在这个信令通道上传送。,168,2. ISUP的消息格式,通过前面的介绍我们已经知道：ISUP是MTP的之上的第四级功能的用户部分（UP）之一。ISUP的消息是在MSU的SIF字段中以特定格式编码传送的。,169,170,图中可以看出：路由标记部分是MTP第三级的消息路由功能产生的。ISUP消息则由电路识别码（CIC）、消息类型编码、必备固定长部分、必备可变长部分和可选部分组成。其中前两个部分是所有ISUP消息统一格式的部分，后三个部分是消息的参数部分，它的内容和格式随ISUP消息的不同而不同。,171,各个字段的主要功能,（1）电路识别码（CIC）用来表征与该ISUP消息有关的呼叫所使用的话音连接电路的编号。（2）消息类型用于识别不同的ISUP消息。消息类型编码统一规定了各种ISUP消息的功能与格式。,172,（3）必备固定长部分,对于一个指定的消息类型，必备且有固定长度的参数包括在必备固定部分。这些参数的名称、长度和出现次序统一由消息类型规定，因此在该部分中不包括参数的名称及长度指示，只给出参数的内容。,173,（4）必备可变长部分,必备可变长参数包括消息必须具有的参数，但这些参数的长度是可以变化的。对于特定的消息，这部分参数的名称和次序是事先确定的，因而消息的名称不必出现，只需由一组指针来指明各参数的起始位置，然后用每个参数的第一个八位位组来说明该参数的长度(字节数)，在长度指示之后是参数的内容。,174,（5）可选部分,任选部分包含一些任选的参数。这此参数出现与否、出现的顺序都是可变的。因此任选部分的每个参数都由参数名称、参数长度指示和参数内容三部分组成。整个任选部分的开始位置由必备可变部分的最后一个指针来指明。任选部分的末尾是一个结束标志，编码是全“0”。,175,3. ISUP的重要消息,（1）初始地址消息(IAM)它是在ISDN中完成用户通话通道建立的首个，并且也是最重要的消息。初始地址消息原则上包括选路到目的地交换局，并把呼叫接续到被叫用户所需的全部信息。如：被叫用户号码，业务承载要求、连接属性等等。如果IAM消息的长度超过272个八位位组，则应使用分段消息SGM来传送该超长消息的附加分段。通常，主叫用户号码总是