14第14章 DSS1与R2信令.docx
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14第14章DSS1与R2信令
目录
第14章DSS1与R2信令14-1
14.1DSS1信令14-1
14.1.1基本概念14-1
14.1.2DSS1的应用14-6
14.1.3DSS1的协议结构14-7
14.1.4呼叫控制消息14-10
14.1.5基本信令流程14-12
14.2R2信令14-15
14.2.1基本概念14-15
14.2.2R2信令的应用14-25
14.2.3基本信令流程14-25
第14章DSS1与R2信令
14.1DSS1信令
ISDN网络具有多种能力，包括电路交换能力、分组交换能力、无交换连接（或称非交换连接）能力和公共信道信令能力。
在一般情况下，网络只提供低层（OSI模型1～3层）功能。
当一些增值业务需要网络内部的高层（OSI模型4～7层）功能支持时，这些高层功能可以在ISDN网络内部实现，也可以由单独的服务中心来提供。
ISDN网络的基本结构如图14-1所示。
ISDN终端设备（TE）通过标准的用户－网络接口接入ISDN网络。
图14-1ISDN网络基本结构
14.1.2基本概念
1.参考点和功能群
ISDN用户-网络接口的参考配置（参考模型）如图14-2所示，它是CCITT对用户-网络接口进行标准化而建立的一种抽象化的接口安排，它给出了需要标准化的参考点和与之相关的各种功能群。
图14-1ISDN用户-网络接口参考配置
（2）参考点
图14-2十字交叉点表示参考点。
它是划分功能群的概念性参照点，它可以是用户接入中各设备单元间的物理接口。
当多个功能群合在一个设备中实现时，功能群之间的参考点仅仅是在概念上存在，观察不到实际的物理接口。
参考点类型有U、S/T和R参考点。
●U参考点
U参考点是网络与用户之间的线路接口，又称U接口。
按照CCITT规范的规定，“U接口”是特指ISDNBRA用户和网络之间的线路接口，PRA用户和网络之间的线路接口不叫“U接口”。
但对照参考模型和PRA的实际应用场合，可以认为PRA应用场合的实际E1线路就是图14-2的“U接口”。
BRAU接口规定了传输线路码型。
U接口利用的是原有模拟用户线，为了能在双绞线上传输数字信号，需要尽可能地降低传输衰耗。
降低传输衰耗的一种办法是把线路上的传输速率降下来，即用一个电平来传递2位二进制信息。
我国U接口采用的传输线路码型是2B1Q码，即线路上传输的是四个电平，每一个电平表示两位二进制码的一种组合。
具体对应关系如下：
二进制码线路电平
00－3V
01－1V
10＋3V
11＋1V
这样传输线路上的速率比二进制码速率降低一半，减小了传输衰耗。
采用2B1Q线路编码时，线路上的码元速率（波特率）为80kbit/s，对应的带宽为160kbit/s，其分配如表14-1所示。
表14-12B1Q线路编码方式下的带宽分配
信道
速率（bit/s）
功能
2B信道
128k
业务信道
D信道
16k
信令信道
M信道
40k
传送网络和终端之间的维护信息
U口同步字
12k
传递时钟信息
●S参考点和T参考点
S参考点是ISDN终端（TE1或TA）与网络终端NT之间的线路接口，又称为S接口。
T参考点是1类网络终端（NT1）与2类网络终端（NT2）之间的线路接口，又称为T接口。
CCITT制定的S接口和T接口的规范是相同的。
当NT2设备不存在时，S、T合并为S/T参考点，又称为S/T接口。
S/T接口采用的是四线传输方式，两线发两线收，线路码型为伪三进制码，又称AMI码。
AMI码是将二进制码的1转换成正脉冲或负脉冲，正负脉冲前后交替；将二进制的0转换成零电平。
二进制码与AMI码的对应关系如图14-3所示。
图14-2二进制码与AMI码的对应关系
●R参考点
R参考点是非标准ISDN终端接口，又称R接口，如RS-232接口、IEEE-488接口、模拟电话接口等。
（3）功能群
图14-2中的方框表示功能群。
它是ISDN用户接口上可能需要的各种功能的组合和安排，在实际的应用中，若干个功能群可能由一种设备来实现。
●NT1（NetworkTerminalType1）1类网络终端
NT1提供U接口和S/T接口，用于连接ISDN终端和ISDN交换机的设备，主要功能是在U接口和S/T接口之间进行码型转换，如中国标准的2B1Q/AMI码型转换。
NT1一般是纯物理层设备，不具有软件智能，但具有线路维护和性能监控功能，保证ISDN终端和网络的时钟同步。
说明：
如果NT1包括了TA的功能，则此NT1一般被称为：
NT1+
●NT2（NetworkTerminalType2）2类网络终端
NT2是智能终端设备。
常见NT2设备包括具有ISDN功能的用户小交换机PABX、LAN路由器（Router）等终端控制设备。
●TE1（TerminalEquipmentType1）1类终端设备
TE1是ISDN标准终端，它具有标准S接口，可以通过S接口直接与NT1或NT2相连。
常见TE1设备包括ISDN数字电话机、G4传真机、可视电话等。
●TE2（TerminalEquipment2）2类终端设备
TE2是指非ISDN标准终端，它不具备S接口，不能直接与NT1或NT2相连。
必须通过TA（终端适配器）接入S口。
常见TE2设备包括普通PC机、普通电话机、X.25分组终端、G3传真机等。
●TA（TerminalAdaptor）终端适配器
终端适配器的一端是S接口或U接口，另一端是连接各种非标准ISDN终端的接口。
该设备的作用是进行速率适配和协议转换。
由于非ISDN标准终端不具备共路信令信道（D信道）功能，所以非ISDN标准终端（TE2）必须经过TA的速率适配及协议转换后，才能接到S接口或U接口上。
某些TA内置了AT命令集。
AT命令集是计算机操作MODEM的一种通用命令格式，它支持从计算机上直接发起呼叫及应答呼叫，即把AT命令转换为D信道信令。
这样计算机经终端适配器可以同时打电话和传数据。
终端适配器TA的B信道协议为V.110，它把低速串口数据转换到64kbit/s速率的B信道，使非标准ISDN终端可通过ISDN标准接口与网络通信。
2.ISDN信道
ISDN信道类型是指用户-网络接口的信道通路类型，包括B信道、D信道和H信道三种。
●B信道（BearerChannel，承载信道）
B信道供用户传递信息用（如语音、数据、图像等信息），速率为64kbit/s，可以实现电路交换、分组交换和半永久连接。
●D信道（DemandChannel，指令/信令信道）
D信道传送电路交换的信令信息和分组数据信息。
根据D信道所支持的B信道数量，可分为2B+D的D信道和30B+D的D信道两种：
表14-12B1Q线路编码方式下的带宽分配
信道
速率（bit/s）
功能
D16
16k
2B+D中的D信道
D64
64k
30B＋D中的D信道
●H信道
H信道是传送速率为384kbit/s以上的用户信息（如立体声节目、图像、数据等）的通道。
3.ISDN接口
ISDN接口包括BRA（2B+D）、PRA（30B+D）和ISUP接口三种接口。
●BRA接口
BRA即为2B+D接口，也称为基本速率接口（BasicRateInterface/Access，BRI/BRA），是将现有电话网的普通用户线作为ISDN用户线而规定的接口，速率为144kbit/s，支持2个64kbit/s的用户信道（B信道）和1个16kbit/s的信令信道（D信道）。
BRA接口是由UMG8900下带ONU或RSP中的数字用户板DSL（DigitalSubscriberLineboard）提供的，每块DSL板提供八个BRA接口。
一个BRA接口最多可以带8个ISDN终端，允许两个电话终端（各占用一个B信道）、一个分组终端（占用D信道）同时与网络通信。
当ISDN-PC机与网络通信时，可以同时占用两个B信道，最大速率达128kbit/s。
如图1-6所示，一个2B+D接口下带的8个ISDN终端可以通过“用户号码+子地址”的呼叫方法对某一个终端发起呼叫。
网络侧需要对一个BRA接口分配两个用户号码，而每个用户号码还需在终端进行设定。
每一个用户号码最多可以带4个子地址（1～4位），在网络侧不需设定具体子地址号码，只登记权限即可，具体的子地址在不同的终端上设定。
图14-1ISDN用户号码和子地址
●PRA接口
根据PCM系统划分的间隙不同（E1=32TS，T1=24TS），PRA接口基群速率接口（PrimaryRateInterface/Access，PRI/PRA）分为30B+D（中国和欧洲采用）和23B+D（北美和日本采用）两种不同接口。
30B+D接口为中国采用的PRA接口形式，速率为2048kbit/s，支持30个64kbit/s的用户信道（B信道）和1个64kbit/s的信令信道（D信道）。
PRA接口的物理通路是由DTM板提供的，在进行硬件数据配置时需将单板类型设为“PRA”。
每块PRA板提供两个30B+D的PRA接口，其用户线是同轴电缆，用来满足大通信量用户的需求。
PRA接口可以接具有ISDN功能的用户小交换机PABX，或者接一个局域网LAN、因特网ISP等，也可以为会议电视用户提供通道以传送高质量的画面。
●ISUP接口
两个交换局间开通ISUP电路时，需要提供ISUP接口。
14.1.3DSS1的应用
DSS1信令在NGN网络解决方案中的典型应用如图14-5所示。
图14-1DSS1在NGN中的典型应用
UMG8900提供满足《ISDN用户－网络接口规范》各层规定的BRI接口和PRI接口，实现Q.921消息的处理。
通过IUA透传Q.931信令到MSOFTX3000进行处理，从而实现下列ISDN业务：
●提供BRI接口，支持普通ISDN用户（2B＋D）的接入。
●提供PRI接口，支持用户交换机（PABX）、NAS的接入。
为了节约篇幅，本章讨论的DSS1信令系统仅限于PRI接口，有关BRI接口的相关内容读者可自行参考相关国标。
14.1.4DSS1的协议结构
DSS1信令为分层结构，由物理层、数据链路层以及呼叫控制层等三层协议组成，其与OSI参考模型各层的对应关系如图14-6所示。
图14-1DSS1信令与OSI参考模型的对应关系
2.物理层
物理层规定了ISDN用户－网络接口的规程、电气和功能特性，为用户－网络接口物理层的互连、运行维护、设备设计、网络规划和验收测试等提供技术依据。
例如，PRI接口的参考配置如图14-7所示。
图14-1ISDN用户－网络接口的参考配置
PRI接口所支持的B通路和D通路的含义是：
（2）B通路：
用户信息承载通路，速率64kbit/s，主要用于电路交换、分组交换和半永久连接的语音和数据的承载。
（3）D通路：
信令信息承载通路，速率64kbit/s，主要用于传送电路交换的信令信息和分组数据信息。
PRI接口的物理通路采用的是PCM结构，其速率和PCM一次群速率相同，为2048kbit/s，这种接口可以用双绞电缆作为传输媒体。
在30/32路的PCM中，每帧分成32个基本时隙，第0时隙用于帧同步和差错控制，第16时隙用于信令传送。
3.数据链路层
数据链路层规定了ISDN用户－网络接口（PRI）数据链路层的规范特性，主要包括数据链路层协议的概念、协议的概念、术语，以及数据链路层协议正常操作的帧结构、规程单元、字段格式和规程等。
在ISDN用户－网络接口处，数据链路层的协议采用D通路上的链路接入协议：
LAPD协议。
LAPD协议定义了用户－网络接口上第2层实体经D信道交换信息的规则，这个交换可以在TE（终端设备）和NT2（2类网络终端，如PABX、LAN、路由器等）之间进行，也可以在NT2和交换机之间进行，或者在TE和交换机之间进行。
因此，LAPD的功能是在数据链路连接端点的多种组合之间提供信息传送的手段，具体说来，主要包括以下功能：
（1）提供一个或多个D通路上的数据链路连接。
数据链路连接之间的鉴别借助于包含在每个帧中的数据链路连接标识符（DLCI）。
（2）帧的分界、定位以及透明传输，从而允许识别在D通路上以帧的形式发送的一串比特。
（3）顺序控制，以保持经过数据链路连接的帧的次序。
（4）数据链路连接上的传输、格式以及操作差错的检测。
（5）被检测出的传输、格式以及操作差错的恢复。
（6）将不可恢复差错通知管理实体。
（7）进行流量控制。
（8）物理层的激活管理。
详细的内容请参考《ISDN用户－网络接口规范第2部分：
数据链路层技术规范》（YDN034.2-1997）。
4.呼叫控制层
呼叫控制层规定了在ISDN用户－网络接口上建立、保持和清除网络连接的程序，以及在D通路上进行消息交换的过程。
呼叫控制层协议利用数据链路层提供的功能和服务，向用户提供有关网络连接的建立和操作的各功能，这些功能支持基本呼叫控制的程序，支持与网络提供的补充性能有关的呼叫控制的程序，其主要功能包括：
（1）处理与数据链路层通信的原语。
（2）产生和解释同层通信的第三层消息。
（3）管理呼叫控制程序中使用的定时器与逻辑实体。
（4）接入资源的管理，包括对B通路和分组层逻辑通路的管理（如X.25建议）。
（5）保证提供的业务与用户要求一致的检查（如承载能力、地址、低层和高层兼容性）。
（6）选路和中继。
（7）网络连接控制。
（8）传递用户到网络和网络到用户的信息。
（9）网络连接的复用。
（10）差错检测。
（11）差错恢复。
（12）排序。
（13）阻塞控制和用户数据流控制。
（14）重新启动。
详细的内容请参考《ISDN用户－网络接口规范第3部分：
第三层基本呼叫控制技术规范》（YDN034.3-1997）。
14.1.5呼叫控制消息
用户侧和网络侧的第三层（呼叫控制层）实体之间需要进行对话来实现对呼叫的控制，对话是通过在D通路上交换消息来实现的。
呼叫控制层消息是一些长度不等的数据块，这些消息由呼叫控制层产生和处理，由数据链路层承载和传送。
ITU-TQ.931/Q.932建议所规定的呼叫控制层消息的一般格式如图14-8所示。
该消息由整数个字节组成，每个消息都包括一个公共部分和一些可选或必选的信息单元。
图14-1ITU-TQ.931消息的一般格式
公共部分由三部分组成，它们的格式对于所有的消息都是相同的。
2.协议鉴别语
协议鉴别语的用途是将呼叫控制消息和用户－网络接口上的其它消息分开，其长度为1字节。
对Q.931的呼叫控制层消息而言，其值固定为00001000。
3.呼叫参考值
呼叫参考的用途是在本地用户－网络接口上识别消息所涉及的呼叫或设施登记/撤消的请求，它不具有跨越ISDN的端到端的含义。
呼叫参考值是由呼叫的发端接口分配的。
这些值在一特定的D通路二层逻辑链路连接内对于发端侧是唯一的，呼叫参考值在呼叫开始时分配，并且保持到呼叫终止（除呼叫暂停的情况之外）。
在呼叫结束或成功暂停以后，相关的呼叫参考值可以重新分配给以后新的呼叫。
在同一个D通路二层逻辑链路上，对于不同方向的两个呼叫可以使用相同的呼叫参考值。
呼叫参考标记（FLAG）为第二个八比特组的第8位，取值为“0”或“1”。
呼叫参考标记用于识别呼叫参考是由二层逻辑链路的哪一端发出的。
发端侧总是置呼叫参考标记为“0”，终端侧则总是置呼叫标记为“1”。
呼叫参考标记识别谁分配了这一呼叫的呼叫参考值，且唯一的目的是解决同时尝试分配同一呼叫参考值。
呼叫参考标记也适用于使用全局呼叫参考（例如重新启动程序）时。
4.消息类型
消息类型的用途是识别正在发送的消息的功能。
不同的消息类型，包括不同的信息单元。
消息类型是每个消息的第三部分，长度为1字节，其中比特8留作今后扩展使用。
Q.931的呼叫控制层消息可分为四大类型：
用于呼叫建立的消息、用于呼叫信息阶段的消息、用于呼叫清除的消息和其他消息，各类型消息的具体编码如表14-3所示。
表14-1Q.931的呼叫控制层消息类型
消息编码
消息类型
描述
00000001
用于呼叫建立的消息
ALERTING
提醒
00000010
CALLPROCEEDING
呼叫进程
00000111
CONNECT
连接
00001111
CONNECTACKNOWLEDGE
连接证实
00000011
PROGRESS
进展
00000101
SETUP
建立
00001101
SETUPACKNOWLEDGE
建立确认
00100110
用于呼叫信息阶段的消息
RESUME
恢复
00101110
RESUMEACKNOWLEDGE
恢复证实
00100010
RESUMEREJECT
恢复拒绝
00100101
SUSPEND
暂停
00101101
SUSPENDACKNOWLEDGE
暂停确认
00100001
SUSPENDREJECT
暂停拒绝
01000101
用于呼叫清除的消息
DISCONNECT
拆线
01001101
RELEASE
释放
01011010
RELEASECOMPLETE
释放完成
01000110
RESTART
重新启动
01001110
RESTARTACKNOWLEDGE
重新启动证实
01111011
其他消息
INFORMATION
信息
01101110
NOTIFY
通知
01111101
STATUS
状态
01110101
STATUSENQUIRY
状态询问
14.1.6基本信令流程
我们以最简单的电路交换呼叫控制过程为例介绍DSS1的基本信令过程。
现假设主叫端和被叫端均ISDN终端设备，发端局和终端局之间的局间信令采用ISUP，则一次典型的呼叫流程如图14-9所示。
图14-1DSS1的基本信令过程（电路交换）
2.呼叫建立过程
用户的呼叫请求用SETUP（建立）消息发出，这个消息（以及以后的所有消息）在一条已经建立的数据链路上传送。
当SETUP消息到达发端局网络侧后，网络侧第三层实体检查其中的被叫地址是否完全，如地址完全，则送回CALLPROCEEDING消息来通知用户等待；如地址不全，则发端局送SETUPACK向用户请求后续信息，用户用INFORMATION消息补全剩余信息。
发端局网络侧收到足够的地址信息后立即通知交换机进行路由选择和资源分配。
在本例中这个呼叫还要经过另一个交换机才能接到被叫用户，因此发端局交换机要用No.7信令（ISUP）向终端局交换机发消息，送去与本呼叫有关的信息，当终端局收到这个消息后，向被叫用户送SETUP消息，这个消息包括了发端局送来的全部信息（包括承载业务能力、终端的低层特性、高层特性、端到端信息）以及终端局选择的用户信息信道等。
在被叫用户的基本接口上，因为SETUP消息是利用广播数据链路（TEI＝127）送来的。
因此，所有连到无源总线上的终端都能收到这个SETUP消息，并且都对消息中的信息进行兼容性检查，看看自身是否符合这次呼叫的要求，例如承载业务特征是否相同、低层和高层协议是否一致、和主叫终端的类型是否兼容、子地址（如果存在）是否符合等等。
在一次呼叫中，可能会有几个终端和SETUP消息中的信息兼容，这几个终端将同时向网络送回ALERTING消息，并且向用户振铃。
第一个ALERTING消息被终端局转送到发端局，最后到达主叫终端，使主叫终端向用户送回铃音（或显示ALERTING信息）。
当一个被叫终端应答之后，该终端立即向网络送CONNECT（连接）消息，终端交换机一方面将这个消息转送给主叫侧，一方面向该终端送CONNECTACK消息。
这时双方交换机为用户选择的B信道立即接通，从主叫用户到被叫用户的电路连接已经形成，可用来传送用户信息。
3.呼叫释放过程
若主叫先挂机，其呼叫释放过程为：
（1）主叫向发端局送DISCONNET消息（原因值=16），发端局在收到该拆线消息后向终端局发REL消息，拆除局间电路，终端局响应RLC消息，表示拆线完成。
（2）发端局在向终端局发REL消息的同时，向主叫终端响应RELEASE消息，拆除主叫与发端局之间的电路，主叫终端回送RELEASECOMPLETE消息，表示拆线完成。
（3）终端局在收到发端局的REL消息后，向被叫终端送DISCONNET消息（原因值=16），被叫终端响应RELEASE消息，拆除被叫与终端局之间的电路，终端局向被叫回送RELEASECOMPLETE消息，表示拆线成功。
至此，整个呼叫全部释放。
若被叫先挂机，用户－网络接口上的DSS1呼叫控制消息是一样的，读者可自行参考图14-9分析，本处从略。
14.2R2信令
14.2.1基本概念
由于电信网规模巨大，很难在较短的时间内用No.7信令完全替代随路信令，随路信令系统在国际电信网和各国国内电信网至今仍然有广泛的应用。
中国一号信令是R2的一个子集。
R2信令由线路信令和记发器信令两部分组成，但各国对于R2的线路信令和记发器信令定义有差异。
（1）线路信令在线路设备（中继器）之间传送，由一些线路监视信号组成，主要用于监视中继线的状态、控制接续的进行。
由于每条中继线要配备一套线路设备，不是全局公用的，因此，为降低成本，线路信令相对比较简单，信号的种类也相对较少。
（2）记发器信令在记发器之间传送，由选择信号和一些业务信号组成，主要用于选择路由、选择被叫用户、管理电话网等。
由于记发器是公用设备，数量较少，因此，记发器信令可以做得复杂一些，信号的种类也相对多一些。
2.线路信令
R2信令的线路信令有三种形式：
直流线路信令、带内单频脉冲线路信令和数字型线路信令。
（1）直流线路信令
直流线路信令主要用于机电制交换机的实线中继线，目前我国的市话网已经全部实现程控化，因此，直流线路信令已无实际应用，本文不做详细介绍。
（2）带内单频脉冲线路信令
在长途自动电话网中，当局间传输系统采用频分复用的载波、微波或卫星电路时，局间线路信令通常采用音频信号，即带内单频脉冲信号。
线路信令采用的单频为2600Hz，它由短信号单元、长信号单元及连续信号单元组成。
短信号单元为标称值为150ms的短脉冲信号，长信号单元为标称值为600ms的长脉冲信号，发送两个信号的标称间隔为300ms，其具体信号脉冲及间隔规定的标称值如表14-4所示。
表14-1带内单频脉冲及其间隔规定的标称值
脉冲或间隔的标称值
发送端发送
允许偏差（ms）
接收端识别
时间范围（ms）
脉冲名称
信号长度（ms）
间隔（ms）
短信号单元
150
150
±30
80±20
发送间隔
－
300
±60
－
长信号单元
600
600
±120
375±75
线路信令分前向和后向两种，前向信令是指由发端局向终端局传送的信令，后向信令则是指由终端局向发端局传送的信令。
各信令信号的具体结构如表14-5所示。
表14-2带内单频脉冲线路信令的信号结构
序号
接续状态
（信令名称）
传送方向
信令信号结构（ms）
备注
前向
后向
1
占用信号
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