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no7信令
第三章 NO.7信令技术
·3.1NO.7信令方式概述
NO.7信令方式是一种在国际上通用的、标准的公共信道信令系统,它与以往任何一种电话网信令方式最大的不同之处就是采用了分层的功能结构和消息通信机制,最适于在现代数字通信网中使用。
NO.7信令在我国固定通信网和移动通信网中得到了越来越广泛的应用,目前,NO.7信令方式已经是我国通信网主要采用的信令方式。
3.1.1NO.7信令功能结构
NO.7信令系统由消息传递部分(MTP)和多个不同的用户部分(UP)组成,采用NO.7信令功能分级和OSI分层模式的混合结构,如图3-1所示。
消息传递部分的主要功能是作为一个消息传递系统,为用户部分提供信令消息的可靠传递,即确保消息无差错地由源端传送到目的地,它只负责消息的传递,并不处理消息本身的内容。
消息传递部分包括信令数据链路功能、信令链路功能和信令网功能。
用户部分包括电话用户部分(TUP)、ISDN用户部分(ISUP)等。
1.NO.7信令四个功能级
第1级信令数据链路功能定义了信令数据链路的物理、电气和功能特性,确定与数据链路的连接方法。
信令数据链路的基本要求是透明性。
NO.7信令的基本速率是64Kbit/s,可以使用PCM系统中除TS0(CH0)以外的任何一个时隙(信道)作为信令数据链路。
我国目前定义的信令数据链路有3种:
①4.8Kbit/s信令数据链路,采用模拟信道,不是通过数字交换网络连接,而是经MODERM与信令终端直接相连,;②64Kbit/s信令数据链路,采用数字信道,通过数字交换网络的半永久通路与信令终端连接;③2Mbit/s信令数据链路,称为高速NO.7信令数据链路,采用数字信道,将CH1~CH31合并,通过数字交换网络与信令终端连接,用于增强型STP。
第2级信令链路功能规定信令消息在一条信令数据链路上传递的功能和程序,保证信令消息比特流在相邻两信令点之间点到点的可靠传送。
包括信号单元分界、定位、检错、纠错、流量控制等;
第3级信令网功能包括信令消息处理和信令网管理两部分。
信令消息处理负责NO.7信令消息的接收分配和选路发送,它由消息选路、消息鉴别和消息分配三部分组成,如图3-2所示。
消息选路功能是根据路由标记中的目的地信令点编码(DPC)和信令链路选择码(SLS)选择合适的信令链路,以传递信令消息;消息鉴别是在信令点收到一消息信号单元后,根据DPC与源信令点编码(OPC)是否相等,判断该信令消息是在本信令点落地还是转接;消息分配是信令消息达到终端点,把信令消息分配给相应的用户部分。
信令网管理功能包括信令业务管理、信令链路管理和信令路由三部分。
其主要作用是在信令网发生异常的情况下,根据预定数据和网络状态信息调整消息路由和信令网设备配置,以保证消息的正常传送。
这是NO.7信令最复杂的一部分,它直接影响到信令网的可靠性。
第4级用户部分功能,相当于OSI七层结构中的应用层,具体定义各种业务的信令消息和信令过程。
MTP支持下列用户和应用部分:
电话用户部分(TUP),ISDN用户部分(ISUP),信令连接控制部分(SCCP),事务处理能力(TC)及其应用部分(TCAP),智能网应用部分(INAP),移动通信应用部分(MAP)等。
2.NO.7信令与OSI七层结构的关系
OSI七层结构是:
第1层物理层;第2层数据链路层;第3层网络层;第4层传送层;第5层会话层;第6层表示层;第7层应用层。
七层结构是在NO.7信令四个功能级基础上增加了以下几层协议:
(1)信令连接控制部分(SCCP),SCCP位于OSI的第3层(网络层),但属于NO.7信令功能级的第4级(用户部分)。
SCCP增强了MTP功能,实现交换局(信令点)之间NO.7消息的传送,满足面向连接和无连接端到端信息传送的要求。
通常把MTP和SCCP合并起来称为网络服务部分(NSP)。
(2)事务处理能力(TC)及其应用部分(TCAP),为各种应用业务信令过程提供基础服务,提供节点间传送信息的方式。
(3)具体业务有关的各种应用部分,如智能网应用部分(INAP)、移动通信应用部分(MAP)等;
3.1.2NO.7信号单元
NO.7信令系统中有3种信号单元格式,即消息信号单元(MSU)、链路状态信号单元(LSSU)和填充信号单元(FISU),3种信号单元格式如图3-3所示。
信号单元中个字段的的含义是:
(1)标志码(F):
其码型为01111110,是信号单元的定界标志,它标志信号单元的开始和结束,位于两个F之间的就是一个完整的NO.7信令消息。
(2)BSN,BIB,FSN,FIB:
信号单元序号和重发指示位,用于MTP第2级的差错控制。
(3)长度指示码(LI):
根据LI的取值可以区分三种不同的信号单元,即:
LI=0为FISU,LI=1或2为LSSU,LI>2为MSU。
(4)校验码(CK):
每一个信令单元有16bit的校验码,采用16位循环冗余码,用以检测循环单元在传输过程中可能产生的差错。
(5)状态字段(SF):
该字段仅用于LSSU,用于指示信令链路的状态,包括链路失去定位、正常定位、紧急定位、处理机故障、业务中断和忙指示等,由MTP第2级生成和处理。
(6)业务信息八位位组(SIO):
只用于MSU,用于指示消息的业务类别以及信令网类别,MTP第三级据此分配消息。
业务信息八位位组包括业务指示码(SI)和子业务字段(SSF),SSF也称网络指示码,其编码的含义如图3-4所示。
(7)信令信息字段(SIF):
只出现在MSU中,包括路由标记或电话标记、标题码和应用层或网络管理功能实际要发送的信息本身。
该字段为整数个字节,长度为2~272byte。
信令信息字段的格式在各用户部分中规定。
①路由标记,我国采用56bit路由标记,结构为DPC+OPC+SLS,其中OPC为24bit,用于指明消息的起源点;DPC为24bit,用于指明消息的目的地点;SLS(SLC)为4bit,用于完成信令链路负荷分担;备用的4bit编码为0000。
②标题码,用于区分不同的NO.7信令消息,包括H0和H1,共8bit,其中H0为4bit,用于识别消息组;H1为4bit,用于识别每个消息组中特定的信令消息。
③应用层或网络管理功能实际要发送的信息本身,是真正要传送的可变长消息,为n×8bit(n≥2)。
由于LI字段仅分配6bit,因此规定凡SIF+SIO的长度等于或大于63byte,LI的值均置为63。
3.1.3信令网管理消息
信令网管理(SNM)消息是指MTP的信令网管理消息,也称MTP消息。
1.MTP消息格式
MTP消息采用MSU信令消息格式,其中,SIO中的SI:
DCBA=0000。
SIF字段的构成如图3-5所示。
MTP消息的路由标记由DPC、OPC和SLC三部分组成,SLC是DPC和OPC之间的信令链路编码,SLC=0~15。
标题码包括H0和H1,共8bit,其中H0为4bit,用于识别消息组;H1为4bit,用于识别每个消息组中特定的信令网管理消息。
2.MTP消息类型
信令网管理消息类型编码(标题码)见表3-1。
表3-1信令网管理消息的标题码
信令网管理消息有9个消息组,共计27个消息,其中,常用的消息有:
倒换命令信号(COO),倒换证实信号(COA),倒回证实信号(CBA),倒回说明信号(CBD),紧急倒换命令信号(EOO),紧急倒换证实信号(ECA),信令路由组拥塞测试信号(RCT),受控传递信号(TFC),禁止传递信号(TFP),受限传递信号(TFR),允许传递信号(TFA),阻断链路信号(LIN),解除阻断链路信号(LUN),阻断链路证实信号(LIA),解除阻断链路证实信号(LUA),强制解阻断链路证实信号(LFU)等。
3.1.4电话用户部分(TUP)
1.TUP消息格式
TUP消息采用MSU信令消息格式,其中SIO中的SI:
DCBA=0100;SIF字段的构成如图3-6所示。
标题码包括H0和H1,共8bit,其中H0为4bit,用于识别消息组;H1为4bit,用于识别每个消息组中特定的TUP消息。
TUP消息的路由标记称为电话标记,由DPC、OPC和CIC三部分组成,CIC是电路识别码,表示NO.7信令消息OPC和DPC之间相连话路的编码。
其中,CIC为12bit,SLS采用CIC的最低4bit。
对于2Mbit/s的数字通路,CIC最低位的5bit是话路时隙编码,其余7bit是OPC和DPC之间的PCM系统号码。
2.TUP消息类型
TUP消息类型编码(标题码)见表3-2。
表3-2TUP消息的标题码
注:
FOT在国际半自动接续中使用;NNC只在国际网中使用;SSB只在国际网中使用;ANU、CHG暂不使用。
TUP消息有13个消息组,59个消息,其中,常用的消息有:
初始地址消息(IAM),附加信息的初始地址消息(IAI),后续地址消息(SAM),带一个信号的后续地址消息(SAO),一般前向建立信息消息(GSM),一般请求消息(GRQ),地址收全消息(ACM),交换设备拥塞信号(SEC),电路群拥塞信号(CGC),地址不全信号(ADI),呼叫故障信号(CFL),用户忙信号(SSB),空号(UNN),线路不工作信号(LOS),发送专用信息音信号(SST),应答信号、计费(ANC),应答信号、不计费(ANN0,挂机信号(CBK),拆线信号(CLF),主叫用户挂机信号(CCL),释放监护信号(RLG),闭塞信号(BLO),闭塞证实信号(BLA),解除闭塞信号(UBL),解除闭塞证实信号(UBA),计次脉冲消息(MPM),用户市话忙信号(SLB),用户长话忙信号(STB)等。
3.TUP信令流程
NO.7电话呼叫的信令消息如前所述,见表3-2。
下面以典型的TUP信令过程来说明采用TUP信令完成呼叫接续的基本流程。
(1)市话呼叫信令流程
TUP信令市话呼叫一般采用成组发码方式,即初始地址消息为IAM包括全部被叫号码。
①呼叫市话用户信令流程
市话用户之间的呼叫为主叫控制复原方式,当主叫用户先挂机时,通话电路会立即释放,总共双向传送5个TUP消息;当被叫用户先挂机时,通话电路不会立即释放,超过再应答时延(一般为90秒)后,通话电路才会释放复原,总共双向传送6个TUP消息。
所以说一次成功的TUP信令市话呼叫平均需双向传送5.5个TUP消息。
TUP信令市话呼叫流程如图3-7所示。
②呼叫特服信令流程
呼叫119、110为被叫控制复原方式,当主叫用户先挂机时,应发送CCL消息,此消息仅仅表示主叫挂机,并不拆除通话电路。
主叫局必须等到被叫用户挂机的CBK消息到来后,才发送CLF消息,通话电路才会释放复原。
TUP信令119、110呼叫流程如图3-8所示。
③追查恶意呼叫信令流程
恶意呼叫追查是一项电话新业务,这个功能对于采用随路信令的呼叫很难实现,而对于TUP信令电话呼叫可以利用GRG、GSM消息实现。
经汇接接续时的恶意呼叫追查信令过程如图3-9所示。
被叫局收到IAM消息,分析查找用户数据发现该用户登记了追查恶意呼叫功能时,就通过GRQ消息获得主叫号码,在双方通话阶段,被叫用户只要按规定按下R键,交换机就会输出恶意呼叫追查的报告,通过查找显示或打印的报告可以获得主叫号码。
需要注意的是发送GRQ后收不到GSM,将导致前方交换局因收不到ACM而使呼叫失败。
④不成功呼叫信令流程
TUP信令电话呼叫不成功的原因有很多,主要有以下几个信令消息:
SLB表示用户市话忙;STB表示用户长话忙;LOS表示线路不工作;UNN表示是空号;SEC表示交换设备拥塞;CGC表示电路群拥塞;SST表示发送专用信息音等,如图3-10所示。
(2)长话呼叫信令流程
为了加快长话呼叫的接续速度,TUP信令长话呼叫一般采用重叠发码方式,即初始地址消息为IAI只包括被叫号码的最少有效位(长途区号),并不包括全部被叫号码,剩余的号码由SAO/SAM发送。
一个TUP信令长话呼叫从主叫局至被叫局的全程信令过程如图3-11所示。
从发端市话局到发端长话局这段,初始地址消息为IAI,其余各段为IAM。
初始地址消息发送后,剩余的号码由后续地址消息发送,它可以只包括一位号码(SAO),也可以只包括多位号码(SAM),具体由局数据决定,并可通过人机命令修改。
计次脉冲信号(MPM)是长话局向发端市话局发送的后向信号,当发端长话局收到的IAI主叫类别为用户计费表类别并收到ANC信号后,应立即发送此消息,之后周期发送。
被叫挂机应不停止发送此消息,只有收到拆线信号时才停发,对于其它主叫类别,不发送该消息。
3.1.5ISDN用户部分(ISUP)
以上所述TUP是专门针对电话业务的,ISUP为支持ISDN中话音和非话音用途的基本承载业务和补充业务提供所需的信令功能。
ISUP适用于数模混合网、电话网和电路交换的数据网。
ISUP与TUP是NO.7信令系统中平行的用户部分,它在TUP的基础上,增加了非话音承载业务和补充业务的控制协议。
ISUP也是利用MTP提供的服务在交换局之间传递信息,支持ISUP和TUP的MTP部分完全相同,不需要另外创建。
1.ISUP消息格式
ISUP消息采用MSU信令消息格式,其中SIO中的SI:
DCBA=0101。
与TUP消息一样,消息也在SIF字段中传送,但ISUP消息的SIF与TUP不同,是作为八位位组的堆栈形式出现的,包括公共部分和专用部分,如图3-12所示。
其中路由标记、电路识别码、消息类型编码为公共部分;每种消息的专用部分由若干个参数组成,每个参数有一个名字,按单个八位位组编码。
参数的长度可以是固定的,也可以是可变的。
路由标记由DPC、OPC和SLS三部分组成。
ISUP消息的主要特点是信号种类齐全,携带的信息量相当丰富,不仅可以传送一些与呼叫接续控制有关的信令信息,而且能够任选参数,支持基本业务和补充业务。
2.ISUP消息类型
ITU-T建议Q.762定义了42个ISUP信令消息,我国常用的ISUP消息类型编码及其功能见表3-3。
表3-3ISUP消息类型编码及其功能
大多数ISUP消息与TUP消息相同,但ISUP也有一些特有的信令消息,例如呼叫进展消息(CPG)、接续(连接)消息(CON)、呼叫挂起/恢复消息(SUS/RES)等。
其中接续消息(CON)等效于ACM和ANM的复合消息。
有些ISUP消息的功能可以覆盖多个TUP消息,例如释放消息(REL)可以取代15个TUP消息(SLB、STB、UNN、SEC、CGC、ADI、LOS、SST等),其原因是因为ISUP消息结构具有可变长度必备参数和任意参数,信息容量大。
3.ISUP信令流程
ISUP信令流程与TUP信令流程类似,但是初始地址消息只有IAM,没有IAI,且在IAM消息中含有主叫用户号码。
(1)ISUP信令基本呼叫流程
ISDN的用户线信令采用1号数字用户信令(DSS1),ISDN的局间信令可以采用ISUP信令。
ISDN电路交换呼叫建立的一般信令过程如图3-13所示。
呼叫开始时,首先由主叫用户发送建立(SETUP)消息,发端交换机收到此消息后立即向主叫方回送呼叫进行(CALLPROC)消息,经分析判断是出局呼叫,随即将被叫号码和有关信息组装成IAM消息发往下一个交换局,终端交换机收到IAM消息后,向被叫用户送SETUP消息,当终端交换机收到被叫用户的ALERT消息后,向转接局送ACM消息,表明地址信息接收完毕,这个ACM消息被逐段转发至发端交换机,发端交换机向主叫用户发送ALERT消息,当被叫用户送来CONN消息后,终端交换机又向前送出ANM消息,发端交换机向主叫用户发送CONN消息,至此主叫至被叫的通路已经接通,进入双方通话。
ISUP信令呼叫采用互不控制通话复原方式,任意一方发出释放(REL)消息,话路立即拆除,收到对方发来的释放完成(RLC)消息以后,接续电路就可以释放而用于其它呼叫。
可以看出,ISUP的整个释放过程是十分迅速的。
(2)ISDN信令不成功呼叫流程
在ISUP信令不成功呼叫建立过程中,后方交换机只需简单地发送REL消息即可终止呼叫,在REL消息中的“原因值”字段将指明不成功的原因,已规定的原因多达6大类39种,主要原因有:
未分配的号码、用户忙、无用户应答、号码改变、地址不完全、交换设备拥塞等。
ISDN信令不成功的呼叫建立过程如图3-14所示。
3.1.6信令连接控制部分(SCCP)
SCCP位于MTP之上,为MTP提供附加功能,以便通过NO.7信令网在交换局与交换局、交换局与业务中心之间传递电路相关和非电路相关的信令信息和其它类型的信息,建立无连接和面向连接的业务。
1.引入SCCP的原因
在电话网中,所有的信令消息都和呼叫电路有关,MTP和TUP组成的信令系统能够有效地处理、传送这些呼叫控制和接续控制信令消息,是数字电话网理想的信令系统。
但随着通信业务的不断发展,需要传送与呼叫连接电路无关,甚至与呼叫无关的通信业务,不能用MTP来传送,因为MTP有以下局限性:
(1)MTP主要负责传送呼叫相关信息;
(2)MTP只能通过OPC/DPC和SI来选择路由并确定终端用户;
(3)MTP只能实现无连接传输,只能传送实时的短消息。
引入SCCP的基本思想是和MTP部分结合,共同完成网络层的功能,从而弥补MTP的局限性。
SCCP提供的增强功能:
(1)SCCP能传递与呼叫控制无关的信息。
常见的有:
网管中心之间的信息传输,ISDN补充业务的端到端信令,智能网中SSP—SCP之间的信令信息,移动通信中MS—MSC、VLR—HLR之间的信息传输。
(2)SCCP具有增强的寻址功能。
增加了全局码(GT)、子系统号(SSN)寻址。
SCCP可根据DPC-SSN寻址,也可根据GT寻址。
(3)SCCP除了无连接服务功能以外,还能提供面向连接的服务功能。
2.SCCP消息格式
SCCP消息与ISUP消息一样采用MSU信令消息格式,即封装在MSU中往外发送。
其中SIO中的SI:
DCBA=0011。
SCCP消息在SIF字段中也为八位位组的堆栈形式,如图3-15所示。
其中,路由标记由DPC、OPC和SLS三部分组成。
3.SCCP消息类型
SCCP消息类型编码及功能见表3-4。
表3-4SCCP消息类型编码及功能
4.SCCP的业务类别
SCCP可向用户提供无连接业务和面向连接业务,具体分为Class0~Class4,SCCP的业务类别及特点见表3-5。
在无连接业务中,SCCP将网络业务数据放在单元数据消息(UDT)中传送,无需事先建立信令连接。
每个UDT的传递相互独立,SCCP要对每个UDT消息进行路由选择,并发送到目的地;在面向连接业务中,在传递数据之前,SCCP必须首先在收发数据的两端建立一条虚拟连接,然后通过这条虚拟连接,传递SCCP用户发送的数据,数据传递完毕,再释放这条虚拟连接。
?
类别0(Class0):
基本无连接类业务。
每个消息带有地址和路由信息,在传递过程中,可随机插入SLS码或根据负荷分担原则插入SLS码,因此不保证消息以正确的顺序到达目的地。
?
类别1(Class1):
有序无连接类业务。
与Class0不同,SCCP负责进行顺序控制,控制的方法是将一个消息序列中的消息加上序号并赋予相同的SLS码,即选择同一条路由来传送,因此用户传送的数据将按顺序到达目的地。
?
类别2(Class2):
基本面向连接类业务。
通过建立信令连接,保证在OPC的SCCP用户与DPC的SCCP用户之间双向传递数据。
属于某信令连接的消息包含相同的SLS值,以保证消息的按顺序传送,但不能提供流量控制。
?
类别4(Class3):
流量控制面向连接类业务。
这类业务在Class2的基础上增加了流量控制和差错检测功能
其中,UDT、XUDT和UDTS、XUDTS是无连接业务消息,UDT和XUDT用于传送无连接业务的数据。
当UDT和XUDT由于种种原因不能到达目的地时,如果UDT和XUDT中要求返回不能到达目的地的原因,就要向起源点发送UDTS和XUDTS,以指明原因。
表3-5SCCP的业务类别及特点
3.1.7NO.7信令技术规范
《中国国内电话网NO.7信号方式技术规范》(暂行规定GF001—9001)于1990年8月由原邮电部发布,该规范是在1986年邮电部发布的《我国国内市话网NO.7信号方式技术规范》(暂行规定)等的基础上,根据ITU-T于1988年11月发布的《七号信令系统技术规程》(蓝皮书)的建议和结合国内电话网的具体情况制订的。
该技术规范主要包括MTP、TUP和信令网的监测部分,它以下面的ITU-T建议为依据。
——CCITTNO.7信令方式简述:
Q.700建议
——消息传递部分(MTP):
Q.701~Q.707建议
——电话用户部分(TUP):
Q.721~Q.725建议
——NO.7信令网监视和测量:
Q.791建议
该技术规范的TUP部分在尽量向ITU-T靠拢的原则下,根据我国电话网的实际要求作了适当的修改:
一是对信令点编码作了策略性修改,即由14位改为24位全国统一编码;二是增加了我国电话网专用的信令消息,如SLB、STB、OPR、MPM等。
我国于1993年12月发布了《NO.7信令网技术体制》(暂行规定),1994年5月发布了《中国国内电话网NO.7信令方式测试规范和验收方法》(暂行规定)。
·3.2S1240交换机的NO.7信令系统
S1240程控数字交换机通过全分散控制交换系统实现NO.7信令功能,在NO.7信令软件设计中成功采用了内部信息包规程(IPP)工作方式。
S1240NO.7信令系统具有稳定可靠、维护方便、信息容量大和易于扩容等特点,在国家骨干通信网上得到广泛的应用,同时S1240NO.7信令系统软件也在不断升级换代,从5X版到EC72版、EC74版,增加了对智能网业务和ISDN业务的支持,增强了对NO.7信令消息的处理能力。
3.2.1S1240NO.7信令系统结构
S1240NO.7信令系统由NO.7信令终端模块(如IPTMN7、HCCM、CCSM)、NO.7信令的辅助控制单元(SACEN7)和应用模块(如DTM)三部分组成,如图3-16所示。
由NO.7信令终端模块处理的的消息信号单元分为两类:
一是由本交换机产生或终止在本交换机的消息,称为信令点(SP)消息;二是来自其它交换机通过本交换机转发到另一信令点的消息,称为信令转接点(STP)消息。
S1240交换系统内部的NO.7信令消息的传送是采用IPP工作方式,经由数字交换网络建立虚拟通路(VP)而完成的,从而实现信令终端模块之间的自由网状连接,从4条信令链路到1024条信令链路平缓扩展。
HCCM和CCSM只具有NO.7信令功能,IPTMN7同时兼有NO.7信令功能和中继功能。
就信令功能而言,每个HCCM有8条信令链路,每个CCSM有16条信令链路,每个IPTM有4条信令链路,对NO.7信令消息的处理能力,每个IPTM为540MSU/S,每个HCCM为8×700MSU/S。
IPTMN7和CCSM主要用于SP,HCCM主要用于STP。
3.2.2S1240NO.7信令模块
NO.7信令终端模块主要完成MTP第一级数据链路功能,第二级信令链路功能和第三级信令消息处理功能。
S1240系统中目前主要使用二种类型的信令终端模块:
HCCM和IPTM。
1.HCCM
HCCM模块由1块MCUB板和最多8块SLTA板(信令链路终端板,类型A)组成。
HCCM为NO
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