七号信令解码分析.docx
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七号信令解码分析
第一章引言
第一节开发背景
七号信令网是电信网的三大支撑网之一,是电信网的重要组成部分,其应用十分广泛。
到目前为止,我国已经建立了由高级信令转接点（HSTP、低级信令转接点（LSTP和大量的信令点（SP组成的三级七号信令网,七号信令网真正成为电信网的神经网和支撑网。
为了保证七号信令网的正常高效运行,七号信令集中监测系统作为对七号信令网进行集中监测和管理的工具就显得格外重要。
协议分析是七号信令监测平台中实时和历史数据分析的一个重要组成部分,它对获得完整的信令规程分析和实现网络故障精确定位具有重要意义,而无论什么样的信令消息,进入监测系统的第一个环节就是要被系统解码,消息解码的正确和完整与否对监测系统来说就显得非常重要。
本文根据《中国国内电话网NO.7信号方式技术规范》对协议分析的要求,分析和介绍消息解码的原理和实现方法!
由于条件所限我们无法从实际的网络环境中提取数据,因此,我们从后台数据库提取数据来模拟实际的网络环境,我认为完全可以通过数据库来存放从实际网络环境中得到的信令信息,然后通过我们的软件对消息进行解码分析,这并不影响我们的软件的使用范围!
第二节软件实现的功能
本软件的名称是:
《七号信令的消息分析（TUP部分》。
该软件
能根据从数据库中所提取到的信令数据根据NO.7信号方式TUP技术规范进行解码分析。
通过该软件可以把TUP的所有的消息格式进行分析从而可以据此满足电信网络对七号信令协议测试和详细解码实现快速定位故障的需要。
第三节开发工具简介
为了实现以上功能我使用了VB作为我的开发工具。
VB是微软公司开发的基于windows95/98/NT平台的32位程序设计开发平台,其最大优点是简单易学,使用它可以开发出高效,标准的Windows应用程序,它面向对象的特点,丰富的控件都为大型软件的开发提供了方便,但它的缺点也是显而易见的,正因为它的简单,在面向底层的实现方面有所欠缺,如指针,位操作等,但这不足以掩饰它是一个优秀的软件开发工具。
第四节本次课题所完成的工作
在本次毕业设计当中完成这个课题的是两个人,我的主要工作是对从数据库中提取到的数据进行解码分析,并利用伙伴给出的显示方法进行显示。
第二章信令系统简介
第一节信令简介
信令系统是通信网的重要组成部分。
为了完成用户之间的接续,用户终端与交换机之间,交换机与交换机之间必须传送有关的控制信息,说明各自的运行状态,提出对相关设备的接续要求,从而使各设备能协调运行。
为了使不同厂家生产的交换机能够互连并配合工作,在不同交换机之间的控制信息必须遵守一定的协议,这些协议就称为信令。
按照信令的信道划分,可分为公共信道信令,随路信令。
NO.7就是典型的公共信道信令。
第二节NO.7信令系统
2.1七号信令系统简介
NO.7信令系统是国际性的,标准化的公共信道信令系统,它最适合于由数字程控交换机和数字传输设备所组成的数字电信网,能满足现在和未来通信网中传送呼叫控制,遥控,维护管理信令及传送处理机之间事务处理信息的要求,提供了可靠的差错控制手段,使信息既能按正确的顺序传送,又不致丢失或重复。
正因为NO.7信令系统的诸多优点,在我国乃至世界范围内已普遍采用了该信令系统。
其特点是:
（1最适用于数字程控交换机和数字传输设备所组成的数字电信网
（2能满足现在和将来通信网中传送呼叫控制、遥控、维护管理信令及传送处理机之间事物处理信息的要求
（3提供了可靠的差错控制手段,使消息既能按正确的顺序传送,又不致丢失或重复。
NO.7信令系统不但可以在电话网、电路交换的数据网和综合业务数字网中传送有关呼叫建立、释放的信令,而且可以为交换局和各种特种服务中心（如业务控制点,网管中心等间传送数据信息。
其主要功能为:
（1传送电话网的局间信令
（2传送ISDN的局间信令,支持本地、长途和国际的各种电话和非话的接续
（3传送采用电路交换方式的数据通信网的局间信令
（4支持智能网业务,在业务交换点SSP、业务控制点SCP和智能外设IP之间传送与智能业务有关的各种操作
（5支持移动通信业务,在移动交换中心MSC、归属位置登记器HLR、来访位置登记器VLR等数据库之间传送各种与用户移动有关的信息,支持移动用户的自动漫游等功能
（6支持NO.7信令网的集中维护管理,在NO.7信令网的集中维护中心及各节点之间传送路由测试验证消息
2.2与OSI模型对应的NO.7信令系统结构
七号信令的网络系统的结构是按照OSI参考模型相对应的,它与OSI参考模型的关系如图所示
图1
MTP的功能是在信令网中将源信令点的用户发出的消息信令单元正确无误的传送到目的地信令点的用户部分。
SCCP（连接控制部分用来增强消息传递部分MTP的功能。
TCAP（事务处理能力部分是在无连接环境下提供的一种方法,以供智能网应用、移动通信应用、维护管理应用程序在一个节点调用另一个节点的程序,执行该程序并将执行结果返回到调用节点。
INAP（智能网应用部分用来在业务交换点SSP、业务控制点SCP和智能外设IP之间传送与智能业务有关的各种操作,支持完成各种智能业务。
MAP（移动应用部分用来在移动交换中心MSC、来访位置登记器VLR、归属位置登记器HLR、设备识别寄存器EIR等网络节点之间
传送各种与移动台游动有关的信息,支持完成移动台自动漫游、越区切换等功能。
第三节TUP的功能
电话用户部分TUP是NO.7信令系统的第四功能级,是当前应用的最广泛的用户部分。
TUP定义了用于电话接续的各类局间信令。
不仅可以支持基本的电话业务,还可以支持部分用户补充业务。
本文的主要工作是对电话用户部分（TUP的解码。
第四节常用电话用户（TUP消息的功能
4.1国际网、国内网通用的消息
1.初始地址消息
初始地址消息是为建立呼叫而发出的第一个消息,它含有一交换局为建立呼叫、确定路由所需的有关消息。
初始地址消息蕴含了占用电路的功能。
初始地址消息分为IAM和带有附加信息的初始地址消息IAI。
IAM所携带的内容是主叫用户类别、消息表示语、地址信号;而IAI除了可携带IAM所包含的全部内容外,在现阶段还可包含主叫用户的电话号码和原被叫号码。
2.后续地址消息SAM和SAO
后续地址消息是在初始地址消息后发送的地址消息,用来传送剩余的被叫电话号码。
SAM一次可传送多位号码,而SAO一次只能传送一位电话号码。
3.成组发送方式和重叠发送方式
成组发送方式是指在IAM中一次将被叫用户号码全部发送。
重叠发送方式是指在IAM（IAI中发送被叫的部分电话号码,剩余的号码由SAM或SAO消息发送。
采用重叠发送方式主要是为了提高接续的速度,减少用户拨号后的等待时间。
在采用重叠发送方式时,在IAM（IAI中必须包括下一交换局选择路由所需的全部数字。
在初试地址消息中包含几位号码一般可通过交换局的局数据确定。
在市长接续时,一般包含区号及区号后三位。
在采用重叠发送时,IAM（IAI、SAM消息中所包含的被叫号码位数应满足以下需求:
（1IAM（IAI中的号码位数=选定路由所需位数
（2SAM中的号码位数=最小位数-IAI/IAM中的号码位数余下的被叫号码由SAO消息一位一位发送。
在我国的有关技术规范中规定,在发端市话局至发端长话局之间、长话局—长话局之间的全自动接续中采用重叠发送方式,在其他的接续中采用成组发送方式。
4.一般后向请求消息GRQ和一般前向建立消息GSM
在呼叫建立期间,当来话局需要更多的信息时,可用GRQ消息向去话局发出请求。
可请求的消息有:
主叫用户地址、主叫用户类别、原被叫地址、请求回声抑制器（或回声消除器等。
去话局收到GRQ消息后,用GSM消息将响应信息送给来话局。
5.地址全消息ACM
地址全消息ACM是后向发送的消息,用来表示呼叫被叫用户所需
的全部地址信息已收齐,并可传送有关被叫空闲及是否计费等信息。
6.后向建立不成功消息组UBM
UBM是后向发送的消息,用来向去话局表示呼叫不能成功建立,并说明呼叫失败的原因。
7.应答消息
应答消息是后向发送的信号,表示被叫用户已摘机应答。
8.后向拆线信号CBK
CBK是后向发送的信号,表示被叫用户已挂机。
9.前向拆线信号CLF
CLF是前向发送的信号。
CLF是最优先执行的信号,所有交换局在呼叫进行的任意时刻,甚至在电路处于空闲状态时,收到CLF信号时都必须释放电路并发出释放监护信号RLG,以对CLF信号作出响应。
10.主叫挂机信号CCL
CCL时前向发送的信号,表示主叫用户已挂机。
在采用被叫控制释放方式时,当主叫用户挂机时,去话局不能发送前向前向拆线信号CLF,而是发送CCL信号通知来话局主叫用户已挂机;只有收到来话局发出的后向拆线信号CBK后,去话局才能发送CLF信号并释放电路。
11.释放监护信号RLG
RLG是后向发送的信号。
当来话局收到CLF信号时,应立
即发送RLG信号作出响应并释放电路。
4.2国内网专用消息
1.机次脉冲消息MPM
MPM是发端长话局发往发端市话局的后向信号。
当主叫用户类别编码为010010（普通,用户表,立即计费时,发端长话局在收到应答计费消息ANC后,每分钟向发端市话局发送一个MPM信号,将本次接续单位时间的计费脉冲数通知发端市话局。
2.用户市忙信号SLB和用户长忙信号STB
在国内网中一般用SLB或STB信号来代替用户忙信号SSB,以便进一步说明用户是长忙还是市忙。
在长途半自动呼叫时,如收到市忙信号SLB,交换局应接通话路,实现话务员插入性能。
我后面的解码正是以这些消息格式为依据的!
第三章七号信令的消息结构及TUP解码的实现方法
无论什么样的信令消息,进入监测系统的第一个环节就是要被系统解码,消息解码的正确和完整与否对监测系统来说就显得非常重要。
第一节七号信令的消息格式
在七号信令系统中,所有的信令消息都是以可变长度的信令单元的形式传送的,信令单元是一个数据块,类似与分组交换中的一个分组,一个信令单元又是由许多字段所组成。
七号信令系统包括如下三种单元格式:
图
2
图3
图4
F:
标志码,用于信令单元的定界,由码组01111110组成
BIB:
后向表示语,一个bit当其翻转时,表示要求对端重发
BSN:
后向序号,表示以正确接受的对端发来的信令单元的序号用于肯定证实
FIB:
前向表示语,一个bit,当其翻转时,表示正在开始重发FSN:
前向序号,表示正在发送的信令单元的序号
LI:
长度表示语,用于表示LI与CK之间的字段的字节数
CK:
用于差错校验
SIF:
信号信息字段,包含了用户需要由MTP传送的信令消息
SIO:
业务信息八位位组,用于指示消息的业务类别及信令网类别
SIO的格式如下图:
SF:
状态字段,用于指示指令链路的定位状态和异常状态SF的格式如下图:
图5
图6
消息信令单元MSU用来传送第三级以上的各层发送的信息;链路状态信令单元LSSU用来传送信令链路状态;填充信令单元FISU是在信令链路上没有消息要传送时,向对端发送的空信号,用来维持信令链路的通信状态,同时可证实对端发来的信令单元.第二节电话消息（TUP信号单元格式
TUP的消息格式如下图:
图7
电话用户部分消息的内容是在消息信令单元MSU中的信号信息字段SIF中传送的（由上图所示。
SIF由电话标记、标题码、和信令信息三部分组成。
1.标记
标记是一个信息术语,每一个信号信息都含有标记部分,消息传递部分根据标记来选择信令路由。
电话用户部分利用标记来识别该信令消息与哪个呼叫有关。
包括地址信令点编码DPC、源信令点编码OPC及电路编码CIC三部分。
2.标题码
根据七号信令消息规范,所有TUP部分的消息都是通过标题码H0和H1字段来标识的,H0字段用来标识消息组,H1用来标识消息组中的特定信号,标识的消息见附录表一
3.信令信息
信令信息字段的格式由其中的H0和H1字段所确定的消息类型决定。
有的消息的信令信息部分有复杂的格式,如初始地址消息IAM;而有的消息用标题码已足以说明该消息的作用,这时没有信令信息部分,如前向拆线消息CLF。
本次毕业设计的主要目的就是把信令信息中的参数解出用以分析。
第三节解码的实现方法
3.1解码流程图:
首先要对整个消息的公共部分进行解码以判定是什么消息格式,当通过LI字段判断出是LSSU（链路状态单元时,继续解SF字段,结束程序;当判断是FISU（填充信号单元时,因为它只有公共部分所以什么都不做,结束程序;当判断出是MSU（消息信号单元时,继续解SIO字段并判断是否是TUP,如果是,解出标题码H0和H1,接着按照H0H1共同限定的消息类型格式解码,解完后程序结束。
如果不是TUP部分,因为时间关系未做,程序结束。
3.2公共部分的解码
七号信令采用数字编码的形式传送各种信令消息时,是通过信令消息的最小单元——信令单元（SU来传送的。
由于七号信令消息本身的长度不相等,如摘、挂机等监视信令通常较短,而地址信令则较长,故七号信令系统中的信号单元采用可变长的信号单元,它是由若干个8位码组组成的。
按照信令单元的来源不同,它有三种信号单元格式,即填充信号单元（FISU、链路状态信号单元（LSSU和消息信号单元（MSU。
对于三种信令消息,它们的前面部分都是相同的,由标志码（F、前向序号（FSN、后向序号（BSN、业务信息八位码组（SIO、长度表示语（LI、前向指示比特（FIB、后向指示比特（BIB、信号信息字段（SIF、状态字段（SF组成。
其中,标志码F（01111110,用于每个信令单元的开始或结尾,以识别消息起点;长度指示码LI指示LI和CK之间的字节数,以区分三种信令单元;状态标志SF标志本端链路的工作状态,它是LSSU的主要组成部分。
业务信息八位码组（SIO
和信号信息字段（SIF是MSU的主要组成部分,SIO又可分解为业务表示语（SI和子业务字段（SSF,SI用于区分消息的种类,如信令网管理消息、电话用户部分消息、信令连接控制部分消息、ISDN用户部分消息等;SSF用于区分该消息属于国内网路消息还是国际网路消息。
通过七号信令消息的结构分析,公共部分为:
BSN长度为7个bit
BIB长度为1个bit
FSN长度为7个bit
FIB长度为1个bit
LI长度为6个bit
当LI字段为0时是填充信号单元,当LI字段是1或2时时链路状态信号单元,当LI大于2时是消息信号单元。
SF长度有8bit,16bit两种,解SF的前提是通过LI判断出是链路状态单元。
SIO的长度为8个bit,但是否解SIO字段的前提是通过LI字段判断出该信号是消息信号单元。
SIO又可分解为业务表示语（SI和子业务字段（SSF,各占四个bit,SI用于区分消息的种类,如信令网管理消息、电话用户部分消息、信令连接控制部分消息、ISDN用户部分消息等;
通过公共部分的解码要把BSN,BIB,FSN,FIB,LI,SIO,SF字段解出,通过如下流程即可实现:
图9
3.3信号消息部分（SIF解码的流程
作为七号信令集中检测系统的一部分,消息解码的主要目的是为满足对七号信令测试和详细解码以达到快速定位故障的需要,根据软件的解码为系统提供CIC值、消息类型、主被叫号码、业务类别等信息。
通过公共部分的解码判断出该消息是TUP部分（SIO中的业务表示语（SI为0100,下面的工作就是根据TUP的消息结构进一步对它进行解码。
从TUP的消息结构可以看出电话用户部分消息的内容是在消息信令单元MSU中的信号信息字段SIF中传送的,SIF字段长度为8*n+72个bit。
通过分析七号信令电话用户部分的59个消息的结构可以看出,信号信息（SIF字段分为标记部分和信令信息部分,标记部分包括地址信令点编码DPC、源信令点编码OPC及电路编码CIC（表示消息源信令点和目的地信令点之间相连话路的编码,标题码H0和H1。
每个消息与每个消息的不同在于他们的信令信息部分,而信令信息部分的格式是由H0和H1所代表的消息所决定的。
3.3.1SIF字段的提取
通过如下流程可以得到SIF字段:
图10
3.3.2SIF标记部分的解码
电话用户部分的SIF字段标记部分包括了DPC,OPC,CIC,H0,H1DPC长度为24个bit,
OPC长度为24个bit,
CIC长度为12个bit,
H0长度为4个bit,
H1长度为4个bit
通过对SIF标记部分的解码我们可以得到DPC,OPC,CIC,H0,H1流程如下:
3.3.3SIF中信令信息的解码
3.3.3.1如何判定依照什么格式去解信令信息
每个消息与每个消息的不同实际是它们的信令信息字段的不同,从所有59个消息的的结构中不难看出,信令信息是由一个一个参数所组成,而信令信息由什么参数所组成,则是由通过SIF标记部图11
分解出的H0和H1所确定的消息类别来决定（有的消息无信令信息字段,这时只需标题码即可确定它们的作用。
通过下面这个流程可以把解完公共部分及SIF标记部分的程序流向引到H0和H1所确定的消息类型的解码过程（我为每个消息的信令信息字段的解码建立了过程,当确定为某一消息后,就可按照该消息的格式进行解码,流程如下:
图12
3.3.3.2提取信令信息中的每个参数及其含义
只有知道了信令信息中各参数的含义我们才可以明白这个消息所携带的信息,因此提取参数含义是十分重要的。
1.数据结构
根据TUP部分的技术规范,59个消息的信令信息部分是由11个参数的不同组合所构成,它们是:
主叫用户类别,消息表示语1,地址信号数量,地址信号,第一表示语八位位组,主叫用户线标识,原被叫地址请求类型表示语,响应类型表示语,来话中继和转接交换局标识,消息表示语2。
不同参数的组合构成了不同的消息,而同一个消息当参数值不同时消息所代表的含义也不同,所以,提取参数含义也是非常重要的。
如果按照常规的办法使用多分支语句来判断解出参数的含义,程序繁琐,可读性差。
因此需要对数据结构重新定义:
我的做法是分别为每个参数建立一个数组,数组元素的内容包括参数字段和参数字段这时所代表的含义,以解主叫用户类别为例:
为主叫用户类别建立的数组z（
z（1=”000000,来源未知“其中000000为参数字段,”来源未知“表示的是当参数为000000时所代表的含义。
其他数组元素的内容为主叫用户类别为其他字段时的含义。
2.提取参数含义的程序流程图如下:
图13
当通过解码得到一个参数后,与该参数所对应的数组中的每一项数组元素中的参数字段进行比较,当解码得到的参数与某个数组元素中参数字段相同,说明解出的字段所代表的含义就是该数组元素中的参数字段的含义,这时退出循环打印该数组元素,完成参数解码及提取含义的功能。
通过这样避免了大量使用IF..else语句。
因为参数很多,含义也各不相同,在参数很多的情况下如果每次都使用该流程进行判断,代码的可读性不高。
实际当中我利用了一个过程,用于把解出的参数字段与数组元素中的参数字段进行比较。
这个过程在具体应用的时候只要是过程的参数调用正确就可实现不仅提取参数,还可提取参数所代表的含义的功能。
该过程如下:
PublicSubjmessage（ByValbAsString,ByValnAsInteger,ByValqdwAsInteger,ByRefw（AsString
'b是引入的码组,n是数组长度,qdw是数组所取的前qdw位用于比较,w（是引入的数组
Dimx,pAsInteger
x=0
p=0
Do
x=x+1
Ifb=Left（w（x,qdwThen提取参数及参数所代表的含义
ExitDo
Else:
p=x
EndIf
LoopUntilx=n
Ifp=nThen该参数不和数组内容对应
Else
26
EndIfEndSub
其他参数含义的提取方法与此相似。
这个过程的算法并不是最有效率的,我认为利用指针来指向数组元素来提取参数含义是最高效的,但考虑到VB基于底层（例如位操作,指针的功能并不是很强大,所以,实际解决当中我使用了该算法,这在今后的工作当中会对算法加以改进。
3.3.3.3解IAM消息
IAM是初始地址消息,它的结构是所有消息中比较复杂的,比较有代表性,下面以解IAM消息的SIF字段为例说明解信令信息的方法,IAM公共部分的解码是和所有消息一样的,前面已经介绍过了,这里只介绍IAM消息的SIF字段的提取。
IAM的SIF字段格式如图所示:
它是由主叫用户类别（固定长度、消息表示语（固定长度、
地址信号数量（固定长度、地址信号（长度可变这几个参数所组成。
4
n*8
图14
27
1.信令消息字段中各参数的提取2.分析主叫用户类别
流程如下:
流程如下:
主叫用户类别的起始位是整个SIF的第73位,长度为6bit,主叫用户类别含义的提取方法如3.3.3.2所述,调用jmessage（过程这时所调用的实参为:
引用的码组b就是主叫用户类别参数,数组的长度n为24（因为我所定义的关于主叫用户类别的数组长度为24,qdw为6（因为我定义的数组是前6位存放着用于比较的参
图16
图15
数字段,引入的数组就是我定义的主叫用户类别数组z（24
3.分析消息表示语格式
它的起始位是SIF字段的第81位,它的长度是12个比特,它并不像主叫用户类别那样整个6比特表示一个含义,而是这12个比特中
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