7号信令

nullNo.7信令No.7信令*主要内容主要内容公共信道信令的概念，背景及我国的No.7信令系统 No.7信令的主要应用，特点 No.7信令网组成和工作方式 No.7信令网的结构 No.7信令网的功能结构 No.7信令网的信号单元 No.7信令路由 信令点编码公共信道信令的概念公共信道信令的概念 公共信道信令的信令通路和用户信息通路是分离的，信令是在专用的信令通道上传送的。 公共信道信令系统的应用，从根本上解决了随路信令系统的缺陷（信道利用率低，速度慢，与用户通信不能同时进行，容量有限，难以扩展新业务）公共信道信令的概念公共信道信令的概念 公共信道信令所具有的两个基本特征： 1.分离性：信令和用户信息在各自的通信信道上传送 2.独立性：信令通道与用户信息通道之间不具有时间位置的关联性，彼此相互独立。 No.7信令是公共信道信令。公共信道信令的传送速度快、信令容量大、可传递大量与呼叫无关的信令，便于信令功能的扩展，便于开放新业务，可适应现代通信网的发展。No.7信令产生背景No.7信令产生背景 No.7信令系统是ITU-T在20世纪80年代初为数字电话网设计的一种局间公共信道信令方式。 特定业务网中采用的信令技术与业务网采用的交换和传输技术以及所要支持的业务类型紧密相关。在模拟电话通信网时代，网络仅支持基本的电话通信业务，并且网络本身的交换速度和传输速度较慢，控制方式较简单，因而对信令的速度和容量要求不高，简单的随路信令就可以很好地满足业务需求了。20世纪70年代后期，数字交换和数字传输在电话通信网中被广泛使用，网络的交换和传输速度大大提高，交换设备的控制技术也由布线逻辑方式转向存储程序控制方式，这导致了新业务的大量涌现。上述发展形势迫切需要一种高速、大容量、数字化、独立于具体业务的新型信令系统， No.7信令系统正是在这种背景下应运而生的。No.7信令产生背景No.7信令产生背景 ITU-T在1973年就开始了对No.7信令系统的研究，1980年第一次正式提出了No.7信令的建议，即1980年黄皮书，它提出的主要建议包括：MTP Q.701～Q.707（消息传递部分），TUP Q.721～Q.725(电话用户部分) ，DUP（数据用户部分） Q.741等。在1984年的红皮书中，提出的主要建议包括：ISUP Q.761～764、Q.766，MTP的监视测量Q.791，PBX应用Q.710， No.7信令网络及编号计划Q.705、Q.708等。在1988年的蓝皮书中，主要提出了TCAP Q.771～Q774， No.7信令系统测试规范Q.780～783。1992年的白皮书，则继续完善了ISUP、SCCP、TC三部分的标准。目前，ITU-T的第11工作组仍在继续宽带网络中信令技术的研究工作。 我国的No.7信令系统我国的No.7信令系统 我国在20世纪80年代中期就开始了7号信令系统的研究、实施和应用。1985年首先在北京、广州、天津等大城市的同一制式交换机间采用了No.7信令系统，并以ITU-T建议为基础陆续制定完善了我国的No.7信令规范。目前，我国已建成了三级公用No.7信令网，包括全国长途信令网和各地二级信令网。另外，我国的公众数字移动通信网也建立了自己的专用三级No.7信令网。 No.7信令技术已广泛应用于我国的电话网、ISDN网、智能网和移动通信网中。No.7信令的主要应用No.7信令的主要应用 (1) 基本应用，包括数字电话通信网、基于电路交换方式的数据网、窄带综合业务数字网N-ISDN。基本应用只使用7号信令系统的4级功能结构，即MTP和TUP、DUP、ISUP等用户部分。 (2) 扩展应用，包括智能网应用(记账卡呼叫、800呼叫等)、网络的操作、维护与管理、陆地移动通信网、N-ISDN补充业务等。 为同时支持基本应用和扩展应用，目前的7号信令系统采用了4级结构和OSI 7层并存的结构，即为了支持扩展应用，No.7信令在4级结构的基础上，增加了SCCP、TC和TC-用户部分，扩展成7层结构，以支持智能网、移动网和网络的运行、维护和管理业务。ISDN用户部分  No.7信令系统的特点No.7信令系统的特点No.7信令采用公共信道方式，其局间的No.7信令链路是由两端的信令终端设备和它们之间的数据链路组成的。数据链路是速率为64kbit/s的双向数据通道。 No.7信令的公共信令链路No.7信令系统的特点No.7信令系统的特点No.7信令系统的本质是一个高速分组交换系统，信令系统之间通过局间的专用信令链路以分组的形式交换各类业务控制信息。在7号信令中，分组是信息传送的最小单位，这种分组在7号信令中称为信号单元SU (Signal Unit) 。 一条信令链路可以传送若干条话路(指用户话音信号占用的信道)的信令，理论上话路群的最大容量为4096条。因此，每个电路相关的SU中必须包含一个标记，以识别该SU传送的信令属于哪一个话路。此外，为了保证信令系想你的可靠传送，信令终端还具有对SU同步、定位和差错控制等功能。No.7信令系统的特点No.7信令系统的特点由于话路与信令信道分离，有些时候信令畅通，并不一定话路也畅通，因此，必要时要对话路进行单独的导通检验。 必须要设置备用设备，以保证信令系统的可靠性。 No.7信令的主要优点No.7信令的主要优点(1) 信令系统更加灵活。在No.7信令中，一群话路以时分方式分享一条公共信道信令链路，两个交换局间的信令均通过一条与话音通道分开的信令链路传送。信令系统的发展可不受业务系统的约束，这对改变信令、增加信令带来了很大的灵活性。 (2) 信令在信令链路上以信号单元方式传送，传送速度快，呼叫建立时间大为缩短，不仅提高了服务质量，而且提高了传输设备和交换设备的使用效率。 (3) 信令编码容量大，采用不等长信令单元编码方式，便于增加新的网络管理信号和维护信号，以满足各种新业务的要求。No.7信令的主要优点No.7信令的主要优点(4) 信令以统一格式的信号单元传送，实现了局间信令传送形式的高度统一。 (5) 信令与话音分开通道传送，分开交换，因而在通话期间可以随意处理信令，便于以后支持复杂的交互式业务。 (6) 信令设备经济合理。采用公共信道信令系统后，每条话路不再配备各自专用的信令设备，而是把几百条、几千条话路的信令汇集起来后共用一组高速数据链路及其信令设备传送，节省了信令设备的总投资。No.7信令网组成No.7信令网组成 No.7信令网由信令点SP、信令转接点STP和连接信令点与信令转接点的信令链路三部分组成。 No.7信令网组成No.7信令网组成1．信令点（Signaling Point, SP）是信令消息的起源点和目的点，它们可以是具有No.7信令功能的各种交换局、操作管理和维护中心、移动交换局、智能网的业务控制节点SCP和业务交换节点SSP等。通常又把产生消息的信令点称为源信令点。把信令消息最终到达的信令点称为目的信令点。 2. 信令转接点(Signaling Transfer Point, STP)具有信令转发的功能，它可将信令消息从一条信令链路转发到另一条信令链路上。在信令网中，信令转接点有两种：一种是专用信令转接点，它只具有信令消息的转接功能，也称独立式信令转接点；另一种是综合式信令转接点，它与交换局合并在一起，是具有用户部分功能的信令转接点。 独立式STP是一种高度可靠的分组交换机，是信令网中的信令汇接点。它容量大、易于维护、可靠性高，在分级信令网中用来组建信令骨干网，汇接、转发信令区内、区间的信令业务。 综合式STP容量较小，可靠性不高，但传输设备利用率高，价格便宜。 3. 信令链路(Signaling Link, SL)是信令网中连接信令点的基本部件。它由No.7信令功能的第一、第二功能级组成。目前常用的信令链路主要是64 kb/s的数字信令链路。随着通信业务量的增大，目前有些国家已使用了2 Mb/s的数字信令链路。 从物理实现上看，可以是数字通路，也可以是高质量的模拟通路；可以采用有线传输方式也可以采用无线传输方式。No.7信令网的工作方式No.7信令网的工作方式 在No.7信令网中传递局间话路群信令时，按照话音通路与信令链路的关系，可将信令网分为下述三种工作方式： 直联工作方式； 准直联工作方式； 全分离的工作方式。No.7信令网的工作方式-直联工作方式No.7信令网的工作方式-直联工作方式 直联工作方式也称对应工作方式，指两个相邻交换局之间的信令消息通过直达的公共信令链路来传送，而且该信令链路是专为连接这两个交换局的话路群服务的，直连工作方式No.7信令网的工作方式-准直联工作方式No.7信令网的工作方式-准直联工作方式 准直联工作方式也称准对应工作方式，指两个交换局之间的信令消息可以通过两段或两段以上串连的信令链路来传送，并且只允许通过事先预定的路由和STP准直联工作方式No.7信令网的工作方式-全分离的工作方式No.7信令网的工作方式-全分离的工作方式 全分离的工作方式又称非对应工作方式，这种方式与准直联方式基本一致，所不同的是，它可以按照自由选择路由的方式来选择信令链路，非常灵活，但信令网的寻址和管理比较复杂。 信令网采用哪种工作方式，要依据信令网和话路网的实际情况来确定。当局间的话路群足够大，从经济上考虑合理时，可以采用直联工作方式，设置直达的信令链路；当两个交换局之间的话路群较少，设置直达信令链路经济上不合理时，则可以采用准直联工作方式。对于全分离工作方式，由于路由选择寻址较复杂，因此较少采用。 目前在No.7信令网中，通常采用直联和准直联相结合的工作方式以满足通信网的需要。在我国，由于电话网是分级结构，信令网也相应采用了分级结构，因此我国的No.7信令网主要以准直联方式为主，直联方式的比例很小。No.7信令网的结构No.7信令网的结构 信令网按网络的拓扑结构等级可分为无级信令网和分级信令网两类。 1．无级信令网是指未引入STP的信令网。在无级网中信令点间都采用直联方式，所有的信令点均处于同一等级级别。无级信令网按照拓扑结构来分，有线型网、环状网、网状网等几种结构类型。无级信令网结构比较简单，但有明显的缺点：除网状网外，其它结构的信令路由都比较少，而信令接续中所要经过的信令点数在网络规模较大时无法控制；网状网虽无上述缺点，但当信令点的数量较大时，局间信令链路数量明显增加。如果有n个信令点，那么每增加一个信令点，就要增设n条信令链路，成本很高。因此网状网虽具有路由多、传递时延小等优点，但限于技术及经济上的原因，无法在大范围内使用。 2．分级信令网是引入STP的信令网。按照需要可以分成二级信令网或三级信令网。 二级信令网是具有一级STP的信令网，三级信令网是具有二级STP的信令网，其结构如图下图所示。第一级STP为高级信令转接点(HSTP)或主信令转接点，第二级STP为低级信令转接点(LSTP)或次信令转接点。 No.7信令网的结构No.7信令网的结构（a）二级网（b）三级网分级信令网的拓扑结构 No.7信令网的结构No.7信令网的结构 分级信令网的一个重要特点是每个信令点发出的信令消息一般需要经过一级或多级STP的转接。只有当信令点之间的信令业务量足够大时，才设置直达信令链路，以便信令消息能快速传递并减少STP的负荷。 与无级信令网相比，分级信令网具有如下的优点：网络所容纳的信令点数量多；增加信令点容易；信令路由多、信令传递时延相对较短。因此，分级信号网是国际、国内信令网采用的主要形式。二级信令网与三级信令网比较，具有经过STP次数少，信令传递时延小的优点，通常在信令网容量可以满足要求的条件下，都采用二级信令网。但在对信令网容量要求大的国家，例如美国和中国都使用三级信令网。采用几级信令网与以下因素有关：No.7信令网的结构No.7信令网的结构 (1) 信令网要容纳的信令点数量，其中包括信令网所涉及的交换局数、各种特种服务中心的数量，也要考虑其它专用通信网纳入时所应设置的信令点数量。 (2) STP可以连接的最大信令链路数及工作负荷能力(单位时间内可以处理的最大消息信号单元MSU数量)，即在考虑信令网分级时，应当同时核算信令链路数量和工作负荷能力两个参数。 (3) 允许的信令转接次数。一般来说，消息在网络中的传递时延取决于消息的转接次数。转接次数越多，那么时延也就越长。因此，信令网的分级数必须限制在允许的转接次数和时延范围内。 (4) 信令网的冗余度。所谓信令网的冗余度是指信令网设备的备份程度，通常有信令链路、信令链路组、信令路由等多种备份形式。一般情况下，信令网的冗余度越大，其可靠性也就越高，但所需费用也会相应增加，控制难度也会加大。 在实际应用中，信令转接点所能容纳的信令链路数是由设备的规模限定的。因此，在考虑信令网的分级结构时，必须综合考虑信令网的冗余度的大小等因素来确定网络的规模。 No.7的功能结构No.7的功能结构 最初的No.7信令技术规范主要是为了支持基于电路交换的基本电话业务而制定的。其基本功能结构分为两部分：消息传递部分(MTP)和适合不同业务的独立用户部分(UP)。用户部分可以是电话用户部分(TUP)、数据用户部分(DUP)、ISDN用户部分(ISUP)等。No.7信令的基本功能结构如下图所示。No.7基本功能结构No.7的功能结构No.7的功能结构 消息传递部分作为一个公共消息传送系统，其功能是在对应的两个用户部分之间可靠地传递信令消息。按照具体功能的不同，它又分为3级，并同UP部分一起构成No.7信令的基本4级结构。用户部分则是使用消息传递部分的传送能力的功能实体。下图描述了4级结构的信令网中，信令点和信令转接点的协议栈结构。这几个部分从下到上分别称为MTP1,MTP2,MTP3和UP No.7信令网中信令点和信令转接点的协议栈结构No.7的功能结构-MTP1No.7的功能结构-MTP14级结构中各级的主要功能如下： (1) MTP-1：信令数据链路功能，该级定义了7号信令网上使用的信令链路的物理、电气特性以及链路的接入方法等，相当于OSI参考模型的物理层。用于透明地传送比特流。信令数据链路有模拟和数字两种链路。模拟链路由模拟音频传输通路和调制解调器组成，传送速率为4.8kbit/s。数字链路采用64kbit/s的PCM通路，原则上可以利用PCM系统中的任一时隙作为信令数据链路，在实际系统中，通常采用PCM一次群中的TS16作为信令数据链路。No.7的功能结构-MTP2No.7的功能结构-MTP2(2) MTP-2：信令链路功能，该级负责确保在一条信令链路直连的两点之间可靠地交换信号单元，它包含了差错控制、流量控制、顺序控制、信元定界等功能，相当于OSI参考模型的数据链路层。在NO.7信令系统中，信令消息是以不等长的信号单元的形式传送的，有三种形式的信号单元，即消息信号单元（用于传送用户所需消息）、链路状态信号单元（用于传送信号链路的状态）、插入信号单元（用于在无消息时传送）。MTP-2的具体功能包括：信号单元的定界和定位、信号单元的差错检测、信号单元的差错纠正、通过信号单元的差错率监视检测信令链路的故障、信令链路的流量控制。 No.7的功能结构-MTP3No.7的功能结构-MTP3(3) MTP-3：信令网功能，该级在MTP-2的基础上，为信令网上任意两点之间提供可靠的信令传送能力，而不管它们是否直接相连。该级的主要功能包括信令路由、转发、网络发生故障时的路由倒换、拥塞控制等。信令网功能又分为信令消息处理和信令网管理两部分。 信令消息处理功能保证在消息分析的基础上将信令消息准确地传送到相应的链路或用户部分。该功能又分为3个子功能：消息鉴别（确定该节点是否为消息的目的端）；消息分配（将消息分配给指定的用户部分）；消息路由（根据路由表将消息转发至相应的信令链路）。 信令网管理是在预先确定有关信令网状态数据和信息的基础上，控制消息和路由和信令网结构，以便在信令网出现故障时，可以控制重新组成网络结构，完成保存或恢复正常的消息传递能力。该功能又分为信令业务量管理、信令链路管理、信令路由管理。 No.7的功能结构-UPNo.7的功能结构-UP(4) UP：是No.7信令网的第四功能级；主要用于控制各种基本呼叫的建立和释放；由不同的用户部分组成，每个用户部分定义与某一类用户业务相关的信令功能和过程；可以是电话用户部分（TUP）、数据用户部分（DUP）和ISDN用户部分（ISUP）等。 No.7的功能结构No.7的功能结构 可以看出，在7号信令系统中，MTP是所有信令节点的公共部分。MTP负责实现7号信令系统的通信子网功能，它根据信号单元所携带的目的地址将其通过信令网可靠地传递到目的地，而不关心具体的信令语义，具体的信令语义由相应的用户部分处理。在信令网中，信令转接点可以只有MTP部分，而没有任何用户部分。而对于一个信令点来说，MTP部分是必备的，用户部分可以根据实际的业务需要来选择，没有必要在一个信令点配置所有的用户部分。No.7的功能结构-总体结构No.7的功能结构-总体结构通过上述可知: No.7信令系统的基本结构采用的是分级结构，它总共有4级:No.7的功能结构-面向OSI七层协议的信令系统结构No.7的功能结构-面向OSI七层协议的信令系统结构No.7的功能结构-面向OSI七层协议的信令系统结构No.7的功能结构-面向OSI七层协议的信令系统结构在4级结构基础上增加了下列几层协议： 1.信令连接控制部分（SCCP）：弥补MTP3的不足(?)；不能跨网寻址，不能提供端到端的信令传递，不能传递与电路无关的信令，不支持逻辑连接等； 加强了消息传递功能，具有传送与电路无关的信息能力，可满足ISDN的多种补充业务的信令要求以及为传送信令网的维护运行和管理数据信息提供可能。SCCP与MTP3一起构成了网络业务部分（NSP），提供对应于OSI参考模型网络层的功能。 2.事务处理能力应用部分(TCAP)： 1) 是对网络节点间的对话和操作请求进行管理，为各种业务信令过程提供基础服务； 2) 本身属于应用层，但和具体应用无关； 3.各种应用部分(AP)：包括7号信令网的操作维护应用部分(OMAP)，智能网应用部分(INAP)和移动应用部分，均为应用层协议； 4.中间业务部分(ISP)： 1) 相当于7层结构中的第4－6层；目前尚未定义； 2) ISP和TCAP合称为TC（Transaction Capabilities）;No.7的信号单元No.7的信号单元 7号信令消息由若干字段组成，各功能层负责组装和处理相关字段，整个7号信令消息相当于一个不定长的分组数据包； 应用层生成信息本体，经下面各层依次加上封装字段后发送，接收端各层依次检验和去除封装，最后将无差错的信息本体送交对等的应用层； 组装后的7号信令消息称为信令单元(SU)；长度均为8比特的整数倍，通常以8比特位信号单元的长度单位，称作8位位组； 7号信令中共有3中信号单元： 消息信号单元(Message Signal Unit,MSU) 链路状态信号单元(Line Status Signal Unit,LSSU) 填充信号单元(Fill-In Signal Unit,FISU)；消息信号单元-MSU消息信号单元-MSU 传送应用层和网络管理信息的信号单元，信息本体包含在SIF字段中；1）F: 信号单元的定界标志 其码型位01111110，标志信号单元的边界，位于两个F之间的就是一个完整的7号信令消息；系统允许连续发送多个F字段；2）CK:检验码 采用16位循环冗余码(CRC)用以检测信号单元在传输过程中可能产生的差错；循环冗余码CRC在发送端编码和接收端校验时，都可以利用事先约定的生成多项式G(X)来得到，K位要发送的信息位可对应于一个(k-1)次多项式K(X),r位冗余位则对应于一个(r-1)次多项式R(X)，由r位冗余位组成的n=k+r位码字则对应于一个(n-1)次多项式 T(X)=Xr*K(X)+R(X)消息信号单元-MSU消息信号单元-MSU3）LI:信号单元长度指示语 其长度等于LI字段之后至CK字段之前的八位位组数；由LI的值可区分信号单元的类型： FISU:LI=0,LSSU:LI=1或2,MSU:LI>2；4）SIO:业务指示八位位组 只用于MSU，用于指示消息的业务类别以及信令网类别，MTP第3级据此分配消息; SI:业务指示位，SSF:子业务字段；各4比特；消息信号单元-MSU消息信号单元-MSU5)SIF:信令信息字段 应用层或网络管理功能实际要发送的信息本体，长度为2－272个八位位组； 由于LI字段仅分配6个比特，因此凡SIF+SIO的长度等于或大于63个八位位组时，LI的值均置为63链路状态信号单元-LSSU链路状态信号单元-LSSU 传送信令链路状态的信号单元，链路状态由SF字段指示；No.7信令链路首次启动或故障恢复后，都需要有一个初始化的调整过程。在调整期间，链路两端不断地相互发送链路状态信号单元LSSU，用以表示各自的调整情况。比如链路忙、链路本身故障等链路状态。6)SF:状态字段 指示信令链路的状态；仅用于LSSU，由MTP第2级生成和处理 7) FSN,BSN,FIB,BIB: 信号单元序号和重发指示位,用于第二级的差错校正填充信号单元-FISU填充信号单元-FISU 是在网络节点没有消息需要发送时向对方发送的空信号，其作用是维持信令链路的通信状态，同时起到证实对方发来的消息的作用，保持信令链路的同步，因此又称为同步信号单元。这种信号单元中仅含有差错控制信息。No.7信令路由No.7信令路由 在No.7信令网中，信令路由是指两个信令点间传送信令消息的路径。 按照信令路由的特征和使用方法将其分为: 正常路由 迂回路由No.7信令路由No.7信令路由 正常路由: 1.是采用直联工作方式的直达信令路由: 当信令网中的一个源信令点和目的信令点之间具有多条信令路由时，如果有直达信令路由，则应该选择该直达路由为正常路由。所谓直达路由就是不经过STP转接的信令路由。No.7信令路由No.7信令路由 正常路由: 2.采用准直联工作方式的信令路由 一个源信令点和目的信令点之间具有多条信令路由，并且这些信令路由均为准直联方式，则应该选择具有最短路径的信令路由为正常路由。所谓最短路径就是经由STP转接的次数最少;No.7信令路由No.7信令路由 迂回路由: 是在信令链路或信令路由发生故障造成正常路由不能传送信令业务流时所选择的路由。No.7信令路由No.7信令路由 迂回路由: 迂回路由均为经信令转接点转接的准直联方式的信令路由。迂回路由可以有多个：按照信令路由所经过的信令转接点次数的多少:依次分为第一迂回路由，第二迂回路由等，同一等级的信令路由采用负荷分担的工作方式。No.7信令路由No.7信令路由 在No.7信令网中，信令路由的选择遵循两个基本原则：“最短路径”和“负荷分担”; 最短路径:就是在确定至各个目的信令点的路由时，选择不经过信令转接点的直达信令路由或经信令转接点次数最少的信令路由； 负荷分担:就是同一等级的信令路由之间和每一条信令路由的信令链路组之间均匀分担信令业务。 首先选择正常路由，当正常路由发生故障时，再选择迂回路由； 当有多个迂回路由可供选择时，应首先选择第一迂回路由，当第一迂回路由出现故障时，再选第二迂回路由，依此类推；No.7信令路由No.7信令路由 在迂回路由中，若有同一等级的多个信令路由时，这多个信令路由之间应采用负荷分担的方式，均匀地分担信令业务; 若其中一条信令路由出现故障，则将它分担的信令业务倒换到采用负荷分担的其它信令路由上; 若其中一条信令路由的一个信令链路出现故障，则将它分担的信令业务倒换到采用负荷分担的其它信令链路上。信令网的可靠性措施信令网的可靠性措施由于信令网需要传送大量的话路的信令消息，因此必须具有极高的可靠性。信令网的基本要求是信令网的不可利用度至少要比所服务的电信网低2~3个数量级，而且当任一信令链路或信令转接点出现故障时，不应该造成网络阻断或容量下降。为实现这样的目标，在信令网结构上必须有冗余配置，使得任意两个信令节点之间有多个信令路由。信令点编码信令点编码 我国信令点编码由24位组成： 国际信令点编码由14位组成： 国内网和国际网之间的信令网关具有双重身份，分 配有一个国内信令点编码和一个国际信令点编码；