第六章 信令系统.docx

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第六章信令系统

第六章信令系统

本章教学基本要求：

1．了解信令的基本概念，信令的分类及信令方式；

2．理解No.7信令单元格式；

3．掌握No.7信令系统的基本概念；

4．掌握No.7信令系统的功能结构；

5．掌握信令网的基本概念。

本章教学主要内容：

一、信令的基本概念

二、信令的分类

三、信令方式

四、No.7信令系统的基本概念

五、No.7信令功能结构

六．No.7信令单元格式

七．信令网的基本概念

任何通信网都离不开信令系统，一个完善的信令系统，是完成网络中各部分之间信息准确地传送与交换，实现任意两个用户之间可靠通信的重要保障。

信令系统是通信网的神经系统，它可以指导终端、交换系统及传输系统协同运行，在指定的终端之间建立临时的通信信道，并维护网络本身正常运行，是通信网必不可少、非常重要的组成部分。

一、信令的基本概念

信令是人们实现信息传输所使用的操作指令，例如在电话通信时控制交换机动作的信号就是信令。

图6.1所表示的是电话网中两个用户终端通过两个端局进行电话呼叫的基本信令流程，它描述的是在一个完整的呼叫过程中经简化了的信令交互过程。

图6.1电话呼叫的基本信令流程

从这个正常呼叫的信令交互流程的描述过程可知，信令是呼叫接续过程中所采用的一种“通信语言”，用于协调动作、控制呼叫。

这种“通信语言”应该是可相互理解的、相互约定的、以达到协调动作的目的。

因而我们说信令是通信网中规范化的控制命令，它的作用是控制通信网中各种通信连接的建立和拆除，并维护通信网的正常运行。

二、信令的分类

共路信令直流型线路信令

局间信令线路信令带内单频脉冲线路信令

随路信令数字型线路信令

脉冲式多频信令

信令计发器信令

互控式多频信令

用户状态信令

用户信令选择信令

铃流和信号音

三、信令方式

信令是通信网中规范化的控制命令。

所谓规范化就是在信令构成、信令交互时要遵守一定的规约和规定，这些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以及信令传送过程中的控制方式。

1．结构形式

信令的结构形式是指信令所能传递信息的表现形式。

（1）未编码信令

①种类：

未编码信令可按脉冲幅度的不同、脉冲持续时间不同、脉冲在时间轴上的位置、脉冲频率的不同、脉冲的数量等来表达不同的信息含义的。

比如用户在脉冲方式（pulse）下所拨的号码是以脉冲个数来表示0～9个数字的，而拨号音、忙音、回铃音是由相同频率的脉冲采用不同的时间结构（脉冲断续时间不同）而形成的。

②特点：

信息量少，传送速度慢，设备复杂。

（2）编码信令

①种类：

起止式单频二进制信令，双频二进制编码信令，多频制信令。

其中使用最多的是多频制信令，六中取二是典型的多频信令，设置6个频率，每次取出两个同时发出，表示一种信令，共表示15种信令。

②特点：

编码丰富，传送速度快，可靠性高，有自检能力。

2．传送方式

（1）端到端方式

①定义：

转接局只将信令路由接通后透明传输，终端局收到的是由发端局直接发来的信令。

②特点

a．对线路传输质量要求较高；

b．信令传送速度快，接续时间短；

c．记发器使用效率高，但要求在多段路由上所传送的信令是同一类型的。

图6.2端到端方式

（2）逐段转发方式

①定义：

是“逐段识别，校正后转发”的简称。

每一个转接局将信令收到后，进行识别，并加以校正，然后转发至下一个转接局，直到终端局接收为止。

②特点

a．对线路传输质量要求不高；

b．信令传送速度慢，话路接续时间长；

c．记发器使用效率低，在多段路由上传送信令的类型可以不同。

图6.3逐段转发方式

（3）混合方式

①定义：

在信令传送时既采用端到端方式又采用逐段转发方式。

②特点：

可根据电路的情况灵活采用不同的控制方式，以达到信令传送既快速又可靠。

比如中国No.1信令的MFC信令传送方式采用的原则一般是：

信令在优质电路上传送采用端到端的方式，在劣质电路上传送采用逐段转发的方式。

No.7信令的传送一般采用逐段转发的方式，在某些情况下也可支持端到端的方式。

3．控制方式

（1）非互控方式

发端连续向收端发送信令，不必等待接收端的证实信号。

机制简单，速度快，适于误码率很低的数字信道。

（2）半互控方式

发端向接收端发送一个或一组信令后，须收到收端的证实信号后才能发送下一信号。

（3）全互控方式

发端连续发一个前向信令，不能中断，直止收到后向证实后才停发前向信令；接收端发送证实信令也是连续发送，不能中断，收到发端停发前向后才停发证实。

特点是抗干扰能力强、可靠性好，但设备复杂、发码速度慢。

四、No.7信令系统的基本概念

1．随路信令的局限性

（1）传送速度慢，一位号码最短100ms；

（2）信令容量小，功能受限；

（3）不能传送维护管理信令；

（4）通话期间不能传信令；

（5）网络设备间信令配合复杂，多达18种方式；

（6）占用大量话路设备，成本高。

2．共路信令的优越性

（1）信令传送速度快。

减少了呼叫建立时间，对远距离长途呼叫，它可以使拨号后时延缩短到1秒钟以内。

这不仅提高了服务质量，还提高了传输设备和交换设备的使用效率。

（2）具有提供大量信令的潜力。

还有利于传送各种控制信令，如网管信令、集中维护信令、集中计费信令等，并有可能发展更多的补充业务。

（3）统一了信令系统。

随路信令通常是针对某一网路的专用信令，而公共信道信令是一个通用的信令系统，有利于在ISDN中应用。

（4）信令系统与话音通路完全分开，可以很方便地增加或修改信令，并可在通话期间随意的处理信令。

（5）信令设备经济合理。

随路信令系统中，每条话路都必须配备一套相应的线路信令设备。

记发器信令设备虽可为多条话路共用，但其使用效率不高。

公共信道信令的一条高速数据链路要传送成百上千条话路的信令，每条话路不再配备自己专用的信令设备，降低了信令设备的总投资。

3．No.7信令的特点

（1）局间的No.7信令链路有两端的信令终端设备和它们之间的数据链路组成。

（2）No.7信令的本质是分组传送信令的数据传输方式，其分组是经数字编码的信令单元。

（3）各信令链路以同步方式工作。

（4）信令单元必须包含一个标记，以识别该信令单元传送的信令属于哪一个话路。

（5）要求进行话路的导通检验。

（6）必须设置备用设备。

图6.4No.7信令链路示意图

4．No.7信令的应用

（1）基本应用：

公用交换电话网、电路交换的数据网和窄带ISDN网。

（2）主要应用：

智能网，网络的操作、管理与维护，公共陆地移动通信网，N-ISDN的部分补充业务。

（3）未来应用：

宽带ISDN网。

五、No.7信令功能结构

1．基本功能结构

No.7信令系统的基本功能结构如图6.5所示，由消息传递部分和用户部分组成。

（1）消息传递部分（MTP）

消息传递部分（MTP）的全部功能就是作为一个传送系统，在正在通信的用户功能位置之间保证信令信息无差错、不丢失、不错序、不重复的可靠传递。

MTP分为三个功能级，即信令数据链路，信令链路控制和信令网功能。

（2）用户部分（UP）

用户部分（UP）包括电话用户部分（TUP）、数据用户部分（DUP）和ISDN用户部分（ISUP）等。

这里“用户”一词指的是任何UP都是公共的MTP的用户，都要用到MTP传递功能的支持。

图6.5No.7信令系统功能划分

2．各级主要功能

（1）信令数据链路（第一级）

信令数据链路是四级结构中的第一级，是一条双向的信令传输通路，它包括一个传输通路和接入此传输通路的交换功能，可提供一条用一种速率传送信令的双向数据通路，规定了该数据通路的物理、电气、功能特性及接入方法。

分为数字的和模拟的信令数据链路。

（2）信令链路功能（第二级）

信令链路功能的主要任务是将信令信息送至信令数据链路的有关功能和过程，它保证两个信令点之间消息的可靠传递。

第二级功能是将上一级（第三级）来的信令信息转变成不同长度的信令单元，然后传递至信令链路。

信令单元除包括信令信息之外，还包括使信令链路正常工作的控制信息。

信令链路功能控制级具体包括以下几项功能：

①信令单元定界

②信令单元定位

③差错检测

④差错校正

⑤初始定位

⑥信令链路差错监视

⑦处理机故障控制

⑧流量控制

（3）信令网功能（第三级）

第三级是信令网功能级，其主要功能是当信令网的可用性发生变化时，为保证仍能可靠地传递各种信息消息，规定在信令点间传送管理消息的功能和程序。

它又分为信令消息处理和信令网管理功能。

信令消息处理包括消息路由、消息鉴别和消息分配功能；信令网管理功能包括信令网的业务管理、路由管理和链路管理。

①信令消息处理

信令消息处理功能保证起源点的用户部分产生的信令消息传送到该用户指明的目的地的相同用户。

a．消息识别：

用来识别信令消息的目的地以决定信令消息的去向。

从第二功能级传送来的信令消息进入第三级，首先经过消息识别功能，确定消息的下一步去向。

如果本信令点是消息的目的地点，则把消息交给消息分配功能处理；如果本信令点不是消息的目的地点，且具有转接功能的话，则接通消息路由功能，经编路处理转发出去；如果本信令点无转接能力，则要通知信令网管理功能作为非法消息处理。

b．消息分配：

把信令消息分配给本信令点的相应用户部分。

c．消息路由：

当消息来自第四级（或消息传递部分第三级，即起源于第三级）时，由消息路由功能为待发的消息选择消息路由、信令链路组和信令链路。

如果两信令点间有两条或多条信令链路可将信令业务传递到同一目的地点，要采用负荷分担的方法，将这一信令业务在这些链路之间分配。

②信令网管理功能

在信令网的运行中，当信令链路或信令转接点发生故障时，或去某信令点的信令业务发生拥塞时，必须采取一些网络调度、管理措施，以保证信令网的正常工作。

这些网络的调度、管理措施，称为网络的重组结构能力。

这种能力是由信令网管理功能提供的，包括信令业务管理、信令链路管理、信令路由管理的全部功能和程序。

a．信令网的业务管理：

将信令业务从一条链路或路由转到一条或多条不同链路或路由，或在信令拥塞情况下暂时减慢信令业务。

b．信令网的链路管理：

控制本地连接的信令链路，恢复已有故障的信令链路，以便实现信令链路的接通、恢复和断开等功能。

总的目的是为了建立和保持链路组的正常工作提供手段。

c．信令网的路由管理：

在信令点之间可靠地交换关于信令路由的可利用信息，以便及时的闭塞信令路由或解除信令路由的闭塞。

（4）用户部分（第四级）

用户部分是No.7信令的第四功能级，其主要功能是控制各种基本呼叫的建立和释放。

用户部分（UP）可以是电话用户部分（TUP）、数据用户部分（DUP）、ISDN用户部分（ISUP）和操作维护用户部分等。

六．No.7信令单元格式

1．信令单元的分类

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信令采用可变长的信令单元，它由若干个8位位组组成，有三种类型。

（1）消息信令单元（MSU）

用来传送第四级用户级的信令消息或信令网管理消息。

（2）链路状态单元（LSSU）

在链路启用或链路故障时，用来表示链路状态。

（3）插入信令单元（FISU）

用于链路空或链路拥塞时来填补位置的，亦称填充单元。

2．信令单元的格式

图6.6信令单元格式

（1）各信令单元共有字段

F：

标志码，为01111110，标识每个SU的开始或结束。

BSN：

后向序号。

FSN：

前向序号。

BIB：

后向指示比特。

FIB：

前向指示比特。

LI：

长度表示语，用于指示LI和CK间的字节数，通过该字段可区分三种信令单元，其中MSU：

L1>2，LSSU：

L1=1、2，FISU：

L1=0。

CK：

校验码。

上述这些字段用于消息传递的控制，其中BSN、FSN、BIB、FIB用于基本差错校正法中，完成信令单元的顺序控制、证实和重发功能。

（2）LSSU的状态字段（SF）

LSSU中的SF状态字段用于标志本端链路的工作状态，该字段的具体编码格式及其含义如图6.7所示。

图6.7LSSU中的SF字段编码与含义

（3）MSU的业务信息字段（SIO）

业务信息字段SIO包括业务表示语和子业务字段两部分，SIO的字段格式及其含义说明如图6.8所示。

图6.8SIO的字段格式及其含义

（4）MSU的信令信息字段（SIF）

SIF是信令信息字段，在不同类型的消息中，它的构成不尽相同。

七．信令网的基本概念

No.7信令网传送的信令单元就是一个个数据分组，信令点和信令转接点对信令的处理过程就是存储转发的过程，各路信令信息对信令信道的使用是采用时分复用的方式，因而No.7信令网本质是一个载送信令信息的专用分组交换数据网。

No.7信令网是一个业务支撑网。

它可支持电话通信网（PSTN）、电路交换的数据网（CSPDN）、窄带综合业务数字网（N-ISDN）、宽带综合业务数字网（B-ISDN）和智能网（IN）等各种信令信息的传送，从而实现呼叫的建立和释放、业务的控制、网路的运行和管理以及各种补充业务的开放等功能。

1．信令网的组成

图6.9信令网的组成示意图

（1）信令点（SP）

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。

（2）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。

①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。

②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。

（3）信令链路

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。

数字信令链速率为64kbit/s。

2．信令网的工作方式

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，可采用下述三种工作方式。

（1）直联工作方式

两个交换局之间的信号消息通过一段直达的公共信道信号链来传送，而且该信号链是专为连接这两个交换局的电路群服务的。

（2）准直联工作方式

两个交换局之间的信号消息通过两端或两端以上串接的公共信号链来传送，并且只允许通过预定的路径和信号转接点。

（3）非直联工作方式

信号的传送和话路网完全无关。

两个交换局之间的信号消息可以利用建立公共信道信号网的任何一条可用路径来传送，信号转接点可以有自己的路由原则。

注意：

我国一般采用直联工作方式和准直联工作方式。

3．信令网的分类

（1）无级信令网

信令网中不引入信令转接点，信令点间采用直联工作方式，这种方式在信令网的容量和经济性上都满足不了国际、国内信令网的要求，故未广泛被采用。

无级信令网如图6.10（a）所示。

（2）分级信令网

含有信令转接点的信令网，它可按等级分为二级信令网、三级信令网等，目前大多数国家采用二级信令网结构，当二级信令网不能满足要求时，应采用三级信令网。

采用几级信令网，主要取决于信令网所能容纳的信令点数量以及STP的容量。

分级信令网如图6.10（b）所示。

图6.10无级信令网和分级信令网

4．中国No.7信令网结构

我国No.7信令网采用三级信令网结构，即由高等级信令转接点（HSTP）、低等级信令转接点（LSTP）和信令点（SP）及其信令链路组成。

其中SP包括电话交换局、ISDN交换局、业务交换点SSP、业务控制点SCP等。

中国No.7信令网的分级结构如图6.11所示。

HSTP采用二个平行的A、B平面网，A、B平面内部的各个HSTP间分别为网状相连。

A、B平面之间成对的HSTP间相连。

第二级的LSTP与HSTP和SP间的连接方式为分区固定连接方式。

每个LSTP通过信令链路至少要分别连接至A、B平面内成对的HSTP，LSTP至A、B平面两个HSTP的信令链路组间采用负荷分担方式工作。

每个SP至少连至两个STP（HSTP、LSTP），若连至HSTP时，应分别固定连至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至两个LSTP的信令链路组间也采用负荷分担方式工作。

图6.11中国No.7信令网的分级结构