第3章信令系统.docx
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第3章信令系统
第3章信令系统
本章提纲
信令的概念和分类
信令方式
NO.7信令系统
NO.7信令单元格式
NO.7信令网组成
我国NO.7信令网的结构
3.1信令的概念和分类
3.1.1信令的定义与分类
信令：
信令是各交换局在完成呼叫接续中使用的一种通信语言，它是控制交换机产生动作的命令。
信令方式：
信令在传送过程中所要遵守的规约和规定，就是信令方式。
它包括信令的结构形式，信令在多段路由上的传送方式及控制方式。
信令系统：
是指为完成特定的信令方式所使用的通信设备的全体。
1、信令的概念
一个用户在通过用户设备、交换设备、传输设备与另一用户通信的过程中，要用到许多信令。
为深入理解信令的含义，下面举一个两个用户通过两个交换局通话的例子。
下图（a）是两个用户通信的网络结构图，图（b）是其通信过程中使用的信令及其流程。
如图（b）所示，当主叫用户摘机时，摘机信令（或启呼信令）送到发端交换局；
发端交换局立即向主叫用户送出拨号音；主叫用户听到拨号音后，开始拨号，送出拨号信令；
发端交换局根据被叫号码选择局向（路由）及中继线。
如有路由可利用，发端交换局向终端局发送占用信令，然后把被叫用户号码送终端局；
终端交换局根据被叫号码，将呼叫连到被叫用户，向被叫用户发送振铃信号，并向主叫用户送回铃音；
当被叫用户摘机应答时，此应答信令送给终端交换局并将应答信令转发给发端交换局。
双方开始通话；
通话完毕，若被叫用户先挂机，则一挂机信令由终端局发送发端局；发端交换局通知主叫用户挂机；如果主叫用户先挂机，则发端局立即拆线，并把一拆线信令送给送终端交换局，通知其拆线；
终端交换局拆线后，回送一个拆线证实信令，于是一切设备复原。
以上是电话接续中最基本的信令流程。
在电话网中，实际通信过程和使用的信令比这要复杂得多。
2.信令的分类
按信令的功能分：
线路信令：
具有监视功能，用来监视主被叫的摘、挂机状态及设备忙闲。
路由信令：
具有选择功能，指主叫所拨的被叫号码，用来选择路由。
管理信令：
具有操作功能，用于电话网的管理和维护。
按信令的工作区域分：
用户信令：
是用户和交换机之间的信令，在用户线上传送。
主要包括用户向交换机发送的监视信令和选路信令，交换机向用户发送的铃流和各种音信号。
局间信令：
是交换机和交换机之间的信令，在局间中继线上传送，用来控制呼叫接续和拆线。
按信令的信道分：
随路信令（CAS）：
信令和话音在同一条话路中传送的信令方式。
缺点：
信令传送速度慢，信息容量有限（传递与呼叫无关的信令能力有限）。
公共信道信令（CCS）：
是以时分方式在一条高速数据链路上传送一群话路的信令的信令方式。
优点：
信令传送速度快、容量大、具有改变或增加信令的灵活性，便于开放新业务。
其它分类：
带内信令与带外信令：
可以在通路频带（300~3400Hz）范围内传送的信令，叫带内信令，在通路频带外传送的信令，就叫带外信令。
模拟信令和数字信令：
模拟信令是按模拟方式传送的信令，数字信令是将信令按数字方式编码进行传送的信令。
前向信令和后向信令：
由发端局记发器或出中继电路发送，而由终端局记发器或入中继电路接收的信令，为前向信令，反之为后向信令。
3.1.2信令方式
信令方式包括信令的结构形式、传送方式和控制方式。
1.结构形式
结构形式可分为未编码和编码二种结构形式。
编码的信令：
DTMF
MFC
数字线路信令
多频编码的优点：
编码丰富、传送速度快、可靠性高、有自检能力
2.传送方式
随路信令在多段路由上的传送方式有3种：
端到端方式
逐段转发方式
混合方式
在优质电路上使用端到端方式，在劣质电路上使用逐段转发方式，即为混合方式。
端到端传送方式
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。
发收发收发收
逐段转发传送方式
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。
3.控制方式
控制方式是指控制信令发送的方法，有三种：
非互控方式：
发端不断地将要发送的脉冲信令连续发向收端，而不管收端是否收到。
特点：
设备简单，但可靠性差。
半互控方式：
发端向收端每发一个信令后，必须等接收到收端回送的接收良好的证实信令，才能接着发下一个信令。
也就是前向信令受控于后向信令。
全互控方式：
发端发前向信令不能自动中断，要等收到收端的证实信令后，才停止发送；收端发证实信令也不能自动中断，须在发端信令停发后，才能停发证实信令。
特点：
抗干扰能力强，可靠，但设备复杂，传送速度慢。
3.2NO.7信令系统
No.7信令系统：
目前标准化和正在使用的公共信道系统，NO.7信令是一种局间信令。
优点：
信令传送速度快
具有提供大量信令的潜力
统一了信令系统
信令设备经济合理
No.7信令系统在国内外得到广泛的应用
NO.7信令系统的特点
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。
数据链路是速率为64kbit/s的双向数据通道。
3.3NO.7信令的分层结构
3.3.1NO.7信令系统的功能结构
No.7信令的基本功能结构由消息传递部分（MTP）和用户部分（UP）组成。
UP可以是电话用户部分（TUP）、数据用户部分（DUP）、ISDN用户部分（ISUP）等。
其基本应用为：
公用电话交换网（PSTN）移动通信网等
NO.7信令系统采用NO.7信令功能分级和OSI分层模式的混合结构。
NO.7信令功能分级
由图1可知，MTP的第一级完成OSI第1层物理层的功能，第2级完成OSI第2层数据链路层的功能，第3级和SCCP一起完成OSI第3层网络层的功能，TC完成OSI第4~6层传送层、对话层、表示层的功能，TCAP只完成了OSI模型第7层应用层的一部分功能，其余部分作为TC用户。
No.7信令系统在1980年的黄皮书的建议中，主要考虑了完成通话和传送与接续有关的信息要 求，所以只提出了4个功能级的要求。
但后来在发展ISDN和智能网时，不仅需要传送与电路接续有关的信息，而且需要传送与电路接续无关的信息。
例如用于维护管理、面向ISDN用户之间的端到端的信息等。
原来的MTP功能明显不足，于是在1984年的红皮书中增设了SCCP，即在不修改MTP的前提下，通过增加SCCP来增强MTP的功能，以满足面向连接和非连接端到端的信息传递要求。
此时，对No.7信令系统仍提出4个功能级的要求，同时将MTP和SCCP加起来称为网络服务部分（NSP）。
随着ISDN、智能网、移动通信、集中维护等业务的发展，仅增加SCCP仍然不够，于是在1988年的兰皮书中增加的事务处理能力（TC）及其应用部分（TCAP）等内容，目的是进一步增强传送节点至节点的消息以及传送与接续无关的消息的能力。
兰皮书对No.7信令系统提出了双重要求，一方面是对原来的4个功能级的要求，另一方面是对OSI7层的要求，这在图1中已清楚地示出。
CCITT1992年的白皮书又进一步完善了这些新的功能和程序。
MTP（消息传递部分）
MTP（消息传递部分）主要是在信令网中提供可靠的信令消息传递，并在系统和信令网故障情况下，具有为保证可靠的信息传送而作出响应并采取必要措施的能力。
它由三个功能级组成：
信令数据链路功能（MTP1）对应OSI物理层功能，为信令传输提供一条64kbit/s的双向数据通路。
信令链路功能（MTP2）
信令网功能（MTP3）
信令链路功能（MTP2）：
对应OSI的数据链路层功能，它规定了在一条信令链路上传送信令消息的功能及相应程序，其主要功能包括信号单元的定界和定位，差错检验和纠错以及流量控制等。
信令网功能（MTP3）：
又可分为信令消息处理和信令网管理功能，
信令消息处理：
将信息正确地传送到相应的信令链路或
信令网管理功能：
故障情况下，规定了在信令点之间传送管理消息的功能和程序，保证可靠地传递信号消息。
UP（用户部分）
用户部分（UP）：
控制各种基本呼叫的建立和释放。
NO.7信令系统四级功能结构用户级信令网功能信令链路控制级信令数据链路级用户级信令网功能信令链路控制级信令数据链路级
3.与OSI模型对应的NO.7协议架构
为了使通信网的信令可支持不断涌现的新技术新业务，使No.7信令与OSI参考模型相一致，在信令系统的结构中又增加了信令连接控制部分（SCCP）和事务处理能力部分（TC）
这样与原来的MTP、TUP、DUP、ISUP一起构成了一个四级结构和七层协议并存的功能结构。
4.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，当前的主要应用有：
传送电话网的局间信令；
传送电路交换数据网的局间信令；
传送综合业务数字网的局间信令；
在各种运行、管理和维护中心传递有关的信息。
在业务交换点（SSP）和业务控制点（SCP）之间传送各种控制信息，支持各种类型的智能业务；
传送移动通信网中与用户移动有关的各种控制信息。
NO.7信令单元格式
No.7信令传送各种信令，是通过信令消息的最小单元——信令单元（SU）来传送的。
No.7信令采用可变长度的信令单元，它由若干个8位位组组成。
NO.7信令有三种信令单元：
由用户产生的可变长的消息单元（MSU），用于传送来自第四级的用户级的信令消息或信令网管理消息。
来自第3级的链路状态单元（LSSU），用于链路启用或链路故障时，表示链路的状态。
来自第2级的插入信令单元（FISU），亦称填充单元，用于链路空或链路拥塞时来填补位置。
各字段含义如下：
1、标志码（F）
标志码是信令单元的定界标志，一个标志码既可以表示某信令单元的结束，也可以表示另一个信令单元的开始。
采用规定的二进制编码01111110。
2个信号单元之间允许插入任意多个标志，当信令系统收到连续多个标志时，将不对此比特流进行处理，其作用是在过负荷的情况下降低的处理工作量。
若某标志后面紧邻字节不再是标志字段，则称其为起始定界标志（OPENINGFLAG），它表示一个新的信号单元的开始。
2、长度表示语（LI）
指示信令单元携带的净荷（payload）长度，即长度表示语之后、校验码之前的八位位组的数目。
该字段由6比特组成，编码范围0-63，根据其编码可以区分不同类型的信令单元；
LI=0插入信令单元（FISU）
LI=1或2链路状态信令单元（LSSU）
LI>2消息信令单元（MSU）
当MSU中的净荷长度大于62个八位位级时,LI取值63。
3、业务信息八位码组（SIO）
SIO又可分为业务表示语（SI）和子业务字段（SSF）两部分,它只用于MSU，用指示消息类型，第三级据此将消息分配给相应的功能模块，同时它还指示这是国际网还是国内网消息。
4、CK（检错码）：
采用16位循环冗余码，用以检测信号单元传输过程中产生的误码。
3.3.2NO.7信令四个功能级
NO.7信令方式按照所实现的功能，划分为四个功能级，即：
第一级：
信令数据链路级；
第二级：
信令链路控制级；
第三级：
信令网络功能级；
第四级：
用户部分。
其中第一、二、三级属于MTP部分，如图所示。
第一级规定了信令数据链路的物理、电气和功能特性。
确定与数据链路连接的方法。
第二功能级规定了在一条信令链路上，消息传递和与传递有关的功能和程序。
第二级和第一级的信令数据链路一起，为在两点间进行信令消息的可靠传递提供信令链路。
第三功能级原则上定义了传送消息所使用的消息识别、分配、路由选择及在正常或异常情况下信令网管理调度的功能和程序。
第三级进一步分为信令消息处理和信令网管理两个部分。
消息处理部分的功能是在一条信令消息实际传递时，引导它到达指定的信令链路或用户部分。
信令网管理功能是以信令网中已信令路由组织数据和其状态信息为基础，控制消息的路由和信令网设备的重新组合，并在状态发生变化时，提供维持或恢复正常消息传递能力。
第四功能级规定了各用户部分使用的消息格式、编码及控制功能和程序。
应当指出的是，NO.7信令方式的这种分层结构是从消息传递的全程来划分的。
每一功能级都完成一定的消息传递功能，而又为上一级提供消息传递的条件。
由于电话、数据及ISDN呼叫控制信令主要是控制电路的接续，没有进一步处理的要求，因此，NO.7信令方式采用这种分级结构去描述系统的功能结构是恰当的。
第4级第3级第2级第1级
A～D：
功能分界线TUP：
电话用户部分
DUP：
数据用户部分MTP：
消息传递部分
NO.7信令系统的分级结构
3.3.3NO.7信令四级结构和OSI七层结构的比较
1OSI参考模型
OSI参考模型是用于计算间互连和交换信息的分层协议。
由于NO.7信令方式实质上也是局间处理机之间的分组数据通信系统，所以也适合采用OSI参考模型。
在OSI参考模型中，把用来描述一个通信系统中几个用户间的互连和交换信息协议为七层，即：
物理层、链路层、转送局、网络层、会话层、表示层、应用层。
其中1～3层的功能是建立通信网的基础，在1～3层的作用下，经过若干串接的信令链路把信息从一个节点传送到另一个节点。
4～7层具有端到端的通信功能，这些层的定义与通信网的内部结构无关。
另外，从七层的功能中，1～6层包括实现通信所采用的方式，第7层表示通信层的真正内容。
各层的含义及功能如下：
第1层（物理层）：
确定与互连两个设备的实际电路相关的功能和性质；
第2层（链路层）：
确定由实际电路可靠地传送信息的功能；
第3层（网络层）：
确定使用信令链路的功能，如把信息送到若干条可行链路中的一条；
第4层（转送层）：
可靠地端到端传送功能。
该层两个节点之间的直达逻辑通路是通过1～3层所构成的通信网建立的，它监视经由逻辑能路进行的信息传送；
第5层（会话层）：
确定控制通信系统中两个用户之间的对话活动。
使如包括断开和接通用户对话通路，并可进行对用户的流量控制；
第6层（表示层）：
确定采用接收端可以识别的方法对用户信息进行编码和编排格式的功能，还具有信息的分组和组合功能；
第7层（应用层）：
控制和监视通信网中的各种业务的处理过程。
2、NO.7信令方式的OSI分层结构
NO.7信令系统与OSI分层模型之间的关系见图
从图可以看出，相当于OSI参考模型的前三层由消息部分（MTP）和信令连接控制部分（SCCP）组成。
其中MTP的第一级信令数据链路相当于OSI的物理层，MTP的第二级信令链路功能相当于OSI的数据链路层，而MTP的第三级信令网功能和SCCP合起来是OSI的第3层网络层。
在NO.7信令方式中将上述的OSI的前三层称为网络业务部分（NSP）。
对于NO.7信令方式的OSI模型的4～7层，目前有关4～6层协议仍在研究中，只形成了第7层应用层的建议（TCAP）。
将OSI参考模型应用于NO.7信令方式之后，NO.7信令方式成为同时采用按功能分级和按OSI分层模式混合结构。
但由于NO.7信令方式按OSI分层模式时一些分层（4～6层）的协议尚在研究之中，因此在与电路有关的应用方面仍采用按功能分级的结构。
NO.7信令方式的分层结构
3.4交换信令网的组成结构
3.4.1NO.7信令网概念
No.7信令方式利用一条集中的信令链路传送几百甚至上千条话路的信令，控制呼叫的建立和释放，它最适合在数字电信网中使用。
当电信网使用No.7信令后，除了原有的电信网外，还形成了一个独立的起支撑作用的No.7信令网。
No.7信令网是具有多种功能的业务支撑网，它不仅可用于电话网和电路交换的数据网，还可用于移动网和智能网，可以传送与电路无关的各种数据信息，实现网路的运行管理维护和开放各种补充业务。
No.7信令网本质上是载送其它消息的数据传送系统，是一个专用的分组交换数据网。
1.NO.7信令网的组成
信令网由信令点（SP）、信令转接点（STP）和信令链路三部分组成。
信令点（SP）：
是信令消息的起源点和目的点，它可以是具有No.7信令功能的各种交换局（如电话交换局、数据交换局、ISDN交换局），也可以是各种特服中心（如网管中心、维护中心、业务交换点等）。
信令点是由No.7信令系统中的MTP和UP组成，若它具有业务交换点功能，则包括No.7信令系统中的MTP、SCCP和TC。
信令转接点（STP）
信令转接点（STP）具有信令转接功能，STP可分为：
独立的信令转接点和综合的信令转接点。
独立的信令转接点：
高度可靠的分组交换机，容量大，易于维护。
具有No.7信令系统中的MTP功能。
综合的信令转接点：
具有No.7信令系统中的MTP和UP功能，容量较小，与独立的STP相比可靠性不高。
信令链路
信令链路是信令网中连接信令点的最基本部件，它由No.7信令功能的一、二级组成。
数字信令链路速率为64kbit/s。
3.4.2我国NO.7信令网的三级结构
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）三级组成。
见教材P41图34
我国NO.7信令网采用三级结构，第一级为高级信令转接点（HSTP），第二级为低级信令转接点（LSTP），第三级为信令点（SP）,其中HSTP设置在C1和C2交换中心所在地，汇接C1和C2级的信令点的信令业务；LSTP设置在C3点交换中心所在地，汇接C3、C4和C5的信令点的信令业务，我国NO.7信令网的三级结构于意图如下：
HSTP
LSTP
SP
我国三级信令网的双备份可靠性措施
为了保证信令网的可靠性，提高信令网的可用性，我国的三级信令网采用了如下的双备份措施：
1、第一级HSTP采用两个平行的A，B平面网，在每个平面内的各个HSTP网状相连。
A平面和B平面中成对的HSTP对应相连。
2、每个LSTP分别连接至A，B平面内成对的HSTP，LSTP至A，B平面内两个HSTP的信令链路组之间采用负荷分担方式工作。
3、每个SP至少连至两个STP（LSTP或HSTP），若连接HSTP，应分别连至A，B平面内成对的HSTP。
SP至两个HSTP的信令链路组间采用负荷分担方式工作。
SP连至LSTP的信令链路组间也应采用负荷分担方式工作。
4、每个信令链路级中至少应包括两条信令链。
5、每个双备份的信令链应尽可能采用分开的物理通路，其优先选择的顺序为：
1．分开的实体路由。
例如两条不同实体路由的光缆，或者采用不同的传输手段，如一条为光缆，另一条为数这微波。
2．采用同一实体路由中同一种传输手段的不同系统。
例如同一管道中的不同光缆或者不同波道的微波系统。
3．同一载体中的不同系统。
例如同一光缆或者同一波道中的不同PCM系统。
6、两个信令点间话路群足够大时，设置直达信令链，采用直联方式。
NO.7信令系统工作方式
在电信网中，使用No.7信令系统时，根据通话电路和信令链路的关系，可采用下述两种工作方式。
直联工作方式
准直联工作方式
（1）直联工作方式
直联方式（associatedmode）
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）准直联工作方式
准直联方式（non-associatedmode）
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
升级会员 