为什么要使用SS7信令系统.docx
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为什么要使用SS7信令系统
第一课为什么要使用SS7信令系统?
课程目的
∙了解传统一号信令系统，呼叫流程及其缺陷
∙了解SS7信令系统，呼叫流程及其优势
∙比较两种信令网的差别:
o中继利用率方面的差别
o信令方式方面的差别
o呼叫建立和释放方面的差别
1.传统一号信令系统的呼叫流程及其缺陷
国内传统的话音中继均采用一号信令来控制接续,一号信令属随路信令,信号（主／被叫号码）通过话音通道中的多频模拟信号（MFC）来传送。
以下是一号信令网的呼叫流程：
∙在一个传统电话系统中，电话用户摘机并拔被叫号码，号码用双音频信号发送到交换局（CO），交换局分析被叫号码。
∙交换局分析被叫号码并判断要到达目的局所要占用的出中继，占用该出中继，把被叫和主叫号码送到汇接交换局，汇接交换局又要分析被叫号码，判断要到达目的局所要占用的出中继，然后再把被叫和主叫号码送到下一个汇接局，如此下去，直到到达目的交换局。
∙目的交换局向被叫振铃，并通过各交换局向主叫送回铃音。
∙被叫电话摘机，目的交换局向上一交换局发出应答信号，上一交换局把通道接通,并把应答上传，直到呼叫发起局，把整个话音通道接通，主被叫双方进入通话。
∙通话中的被叫挂机，被叫端交换局把挂机信号发送到上一交换局，直到主叫交换局，主叫交换局收到挂机信号后生成计费话单。
∙主叫挂机，主叫端局向下一汇接局发出拆线信号，并逐级向下传递，各交换局收到拆线信号后把各自的中继释放，所有设备示闲。
传统一号信令网络的缺陷
∙由于采用双音频（MFC）来传递主被叫号码，每个号码大约要0.25秒时间，呼叫建立慢，中继占用时间长，需要更多的中继才能达到一定的话务量。
∙由于在一定的话务量下，需要更多的中继来实现，中继的扩容又直接导至相应设备（如MFC寄发器）需求的增加，所以总的成本会更高。
∙呼叫建立慢，用户等待的时间长，用户满意度降低。
∙由于采用双音频来传递信息，表达的信息量有限，可开展的业务种类有限。
2.SS7信令系统的呼叫流程及其优势
SS7信令属于公共信道信令，其信令系统独立于话音系统，信令消息完全数字化，采用数据包方式发送数据。
信令链路具有握手，检验，差错控制，拥塞控制，冗余备份等能力。
下图是SS7信令系统示意图。
下面图示SS7信令系统的呼叫流程：
∙交换局收到电话用户拔的被叫号码，它就形成一个IAM消息，IAM消息是一个呼叫发起消息，消息里包含有主被叫号码，传输能力，电路标识等信息，并把这一消息发向被叫交换局。
∙被叫交换局收到主叫交换局发来的IAM消息，查询被叫电话状态，若这时被叫用户正忙，则向主叫交换局发回REL消息，REL消息包含了拆线原因：
被叫用户忙。
主叫交换局向主叫送忙音，呼叫不能建立。
这种情况下不需要占用任何中继设备。
∙若这时被叫用户闲，则被叫交换局向主叫交换局发回地址全（ACM）消息，ACM消息表示：
所有必需的地址信息（主被叫号码）己经全部收到，己向被叫振铃，向主叫送回铃音。
∙被叫用户摘机，则被叫交换局向主叫交换局发回应答（ANM）消息，ANM消息指示：
被叫用户己摘机，双方将要进入通话状态，计费马上要开始。
∙主叫交换局收到被叫交换局发来的ANM消息，确认呼叫进入通话状态，双方进入通话状态，开始计费。
通话过程中没有SS7消息传递。
∙通话结束被叫挂机，被叫交换局向主叫交换局发挂机信号REL消息。
∙主叫交换局收到被叫交换局发来的REL消息后，向被叫交换局发出释放监护消息（RLG），各汇接交换局及被叫交换局拆线，释放所有有关资源。
主叫交换局向主叫用户送忙音，呼叫结束。
SS7信令的优势
∙由于呼叫建立，释放的速度快，大大提高了中继的利用率。
∙由于呼叫建立快，电话用户使用时不用等候，提高了用户的满意度。
∙新业务扩展容易，如：
o主叫显示
o无线自动漫游
o800号可携带电话号码
o本地可携带电话号码
∙由于SS7网络是独立的数据网，支持全球性的网络连接和数据库访问。
问题及解答
A.为什么SS7信令网建立呼叫要比传统的一号信令网快？
因为SS7信令是公共信道信令，信令传送采用独立于话音的全数据化通道，数据包的传送速度在毫秒级以内。
而传统一号信令是随路信令，信令传送通过话音通道内的双音频信号携带，发送每一位号码大约需要0.25秒，若以主被叫号码七位计算，建立呼叫需要4至5秒。
所以在建立呼叫方面SS7信令要比一号信令快得多。
B.SS7号信令网除了建立呼叫快外，比传统一号信令网还有哪四个优势？
见：
SS7信令的优势。
第二课SS7信令系统网络简介
课程目的：
∙描述SS7信令网络的基本元素：
o信令点（SSP，SCP，STP）
o链路和链路集
o路由和路由集
∙计算一条信令链路的信息传输容量
∙论述SS7信令拓普结构的可靠性
∙认识ANSI和ITU－T的信令点编码标准
概述,信令点，信令转接点，链路和链路集
2.1SS7信令系统筒介
由于随路信令系统传送速度慢，信息容量小，在通话期间不能传送信令，无法扩展新的通信业务，不能满足现代通信网对信令系统的要求。
随着信通技术的发展，出现了公共信道信令技术。
公共信道信令技术的基本特征是将通话信道和信令信道分离，在单独的数据链路上以信令消息单元的形式集中传送信令信息。
SS7信令就是公共信道信令。
在中国国内SS7信令被叫作No.7（读作七号）信令。
SS7信令系统是国际电信联盟（ITU）的标准，在国际上大部份国家得到了应用，是目前通信领域应用最广的信令系统。
SS7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。
∙在业务交换点和业务控制点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登记信息。
2.2SS7信令网概述
SS7信令网是用于传递通信消息的数据网络，它由许多各种信令点和连接信令点的链路构成。
信令网的节点叫信令点（SP）。
所有信令点都能接收消息并判断这一消息是发给本节点还是汇接到别的信令点。
这种决定可以由交换设备完成，也可由一台附属计算机完成。
信令点间传送信令的通道叫链路，链路是双向的，同时具有发送和接收消息的能力。
SS7信令网通过数据包发送消息，这些消息可以是：
呼叫建立消息，电路管理消息，网络管理消息，也可以是数据库访问消息或远端功能调用消息。
在本课程的开头，我们用图解来说明SS7信令网呼叫建立和拆除的消息流程。
呼叫建立也包括数据库的访问，比如由被叫号码查找路由信息。
SS7信令网提供消息汇接功能，能根据数据库中地址把消息发往相应的地方。
有些消息用于维持SS7信令网的连接和运行，比如：
网络某部分链接中断时的路由重选消息。
2.3信令点（SP）
信令点是SS7信令网中处理控制消息的节点，产生消息的信令点为该消息的源信令点，接收消息的信令点为该消息的目的信令点。
有以下三类信令点：
业务交换点是信令消息的产生或终结点，实质上就是本地交换系统（或交换中心CO），它发起呼叫或接收呼入。
以另一种方式说，当一个交换中心具有SS7信令接入能力时，它就是一个业务交换点。
业务交换点把语音交换系统信号转换成SS7消息。
业务交换点利用数据库调用远端功能（通过SS7网络发送数据库查询命令）。
业务控制点（SCP）是典型的访问数据库服务器，一个SCP总是要连接到一个STP（信令转接点；以下讨论）。
用于线路信息，800号码路由，归属定位寄存器（无线网络）等的数据库都是以子系统号作为参照的。
每个SCP都有一个应用，用于根据子系统号码查找需要的数据库。
信令转接点完成路由器的功能，它们一般不产生消息，它们查看每一个由SSP发来的消息，然后通过网络把每一个消息交换到它们要去的地方。
STP把其它信令点和网络连接在一起组成更大的网络。
2.4信令转接点（STP）
如果没有信令转接点（STP），那么：
∙每个信令点间都要有链路直接相连，当一个网络很大时，就需要数量非常庞大的链路数，无法实现。
∙每个交换局都要维护包含网络中所有节点信息的路由表，当一个网络很大时，维护的工作量就会变得难以想象。
所以STP在国内信令网中很重要，它不但能把不同的网络连接起来，还能把国际间的网络连接起来。
国内网间STP信令点没有把消息转换成其他协议或协议变化的能力。
网关STP信令点才有这样的转换功能。
网关STP信令点主要用作：
∙国内协议和国际协议的标准转换。
∙为小型网络连接转换协议。
∙网络安全的消息监示。
下图图示了STP和SSP的连接结构，其中1.1.3为STP，其它为SSP。
2.5链路和链路集
两个信令点（包括SSP，SCP和STP）之间由链路连接起来，两个信令点之间可以有一条或多条链路，一条或多条链路组成链路集，两个信令点之间可以有一个或多个链路集。
下面以图示说明链路和链路集：
图中红色框内的网络包括SCPx,STP1和STP2三个信令点。
链路1和2构成SCPx和STP1之间的链路集。
链路3构成SCPx和STP2之间的链路集。
2.6组合链路集
仍参照上面链路集中图示，图中：
∙STP1和STP2是一对冗余信令点，它们之间有一条链路相连，用绿色线标示。
∙SCPx有链路同时连接到STP1和STP2这对冗余信令点。
∙STP1和STP2不仅组成一对信令点，而且都和SCPx邻接。
当一个信令点同时链接到一对冗余信令点，这些链路就构成了组合链路集。
在上图中，SCPx由链路1，2，3连接到一对冗余信令点STP1和STP2，所以链路1，2，3构成一个组合链路集。
信令点间的数据流量不但由它们的链路集分担，它们之间的组合链路集也分担数据流量。
链路的类型，链路的容量，可靠性，信令点编码，路由和路由集
2.7链路的类型
下图显示了各种类型的链路，各种类型的链路在物理上都是DS1或T1或E1中的一个时隙。
这些链路类型的定义和具体连接两节点的链路配置有关，定义这些链路类型的目的，是为了更好地管理网络，特别是为了减少网络中断的可能。
为了提高网络的可靠性，必需要有多个通道可以传送消息。
在ANSI和ITU－T的标准里，都有相应的规则说明如何通过各种类型的链路传递消息，（如下图所示的网络中，当从SSP1往SSP2发消息时，首先试图从A链路发送消息，如果消息发送不出去，再试从F链路发送）。
以及如何避开网络瓶颈传递消息。
上图中所示的链路类型，分别是：
A链路是访问链路，是指连接SSP或SCP到STP的链路。
图中红色线条所示。
B链路是桥接链路，是指连接不同地域的两个STP的链路。
图中蓝色线条所示。
C链路是交叉链路，是指连接两个冗余STP的链路。
图中绿色线条所示。
D链路是对角链路，是指通过STP连接到其它SS7网络的链路。
图中棕色线条所示。
E链路是扩展链路，是指连接不同地域的SSP和STP的链路。
图中黄色线条所示。
F链路是直连链路，是指直接连接两个SSP的链路。
图中黑色线条所示。
2.8链路的容量
在通常情况下，SS7信令系统在设计时－条链路的数据传输容量以其实际容量的40％计算。
要计算在给定数据流量下需要多少链路，必须知道：
∙链路的传输速率。
∙链路中传送消息的平均长度。
然后就能计算出每条链路的消息传输容量，再求出需要多少链路。
下面给出一个计算实例：
->假定一条64kbps的DS0链路，通常以速率的40％计算容量。
->64000bits/1byte（8bits）=8000bytes/秒;乖以40%=3200bytes/秒就是DS0的数据传输速度为3200字节／秒。
->消息的平均长度（ISUP）为40字节。
->每条链路每秒能传送的消息条数＝3200／40。
->所以在一条DS0链路上每秒钟能传送80条ISUP消息。
2.9可靠性
Telcordia标准要求：
一个给定的链路集在－年中中断的时间不能超过10分钟。
为了确保可靠，SS7信令网一般采用冗余配置，下面列出了几种保证可靠性的方法：
∙每个SSP或SCP信令点通常都至少和两个以上的STP有链路相连。
∙如果两条链路共同分担流量，通常它们的数据流量不能超过40％的容量。
∙STP信令点通常都是成对冗余配置的。
2.10ANSI信令点编码
每个SP（信令点）都有一个唯一的网络地址叫做信令点编码，ANSI信令点编码采用24位分等级的地址编码：
∙8位的网络号
∙8位的集团号
∙8位的成员号
中国国内也采用24位的信令点编码，具体的三个八位组意义如下：
∙8位的主信令区编码，省份（或市）。
∙8位的分信令区编码，代表各信令点所在交换局的等级。
∙8位具体的信令点编码。
为了压缩路由表的大小，可以用路由掩码来分发消息：
∙只包含网络号的路由掩码。
∙包含网络号和集团号的路由掩码。
路由表中当然可以包含全部24位的信令点编码。
2.11ITU－T信令点编码
国际信令网的信令点编码采用14位编码，其中：
∙3位表示全球按地理区域划分的大区号，如：
中国处于第四大区，美国处于第三大区。
∙8位表示大区内的区域网号，中国的区域号为120。
∙3位表示具体的信令点编码。
有些国家采用14位编码，有些国家采用24位编码。
2.12路由和路由集
路由是从源信令点到达目的信令点所要经过的预先确定的信令消息传送路径，路由有以下特点：
∙可以由一个或多个链路集构成。
∙一个链路集可以属于多个路由。
∙路由由目标信令点编码（DPC）和链路集指明。
∙一个信令点（SP）不需要知道路由上的每一个信令点的编码，只需要知道DPC和链路集。
路由集是一组分配给某个目标信令点的路由。
如下图所示，蓝色的五条链路组成SSP1到SSP2的路由1，绿色的三条链路组成SSP1到SSP2的路由2。
路由1和路由2组成SSP1到SSP2的路由集。
思考题
∙讨论SS7网络提高可靠性三种方法的具体作用。
∙Telcordia标准是如何规定链路集的故障时间的？
∙计算56kbps速率链路的容量，已知条件：
载荷只能达到容量的40％。
传送平均长度的ISUP消息。
∙分别定义三种类型的信令点，并描述它们的基本用途。
∙指出下图中的所有链路集
第三课SS7信令系统协议简介
课程目的：
∙确定SS7信令协议栈中各层的功能。
SS7信令协议栈，MTP1，MTP2，MTP3，SCCP，TCAP，ISUP，TUP
3.1SS7信令协议栈
协议是通过网络传送数据的规则集合。
协议栈也就是协议的分层结构，协议分层的目的是为了使各层相对独立，或使各层具有不同的职能。
SS7协议一开始就是按分层结构的思想设计的，但SS7协议在开始发展时，主要是考虑在数字电话网和采用电路交换方式的数据通信网中传送各种与电路有关的信息，所以CCITT在80年代提出的SS7技术规范黄皮书中对SS7协议的分层方法没有和OSI七层模型取得一致，对SS7协议只提出了4个功能层的要求。
这4个功能层如下：
∙物理层：
就是底层，具体是DS0或V.35。
∙数据链路层：
在两节点间提供可靠的通信。
∙网络层：
提供消息发送的路由选择.。
∙用户部份／应用部份：
就是数据库事务处理，呼叫建立和释放。
但随着综合业务数字网（ISDN）和智能网的发展，不仅需要传送与电路有关的消息，而且需要传送与电路无关的端到端的消息，原来的四层结构已不能满足要求。
在1984年和1988年的红皮书和蓝皮书建议中，CCITT作了大量的努力，使SS7协议的分层结构尽量向OSI的七层模型靠近。
下图图示了SS7信令协议栈：
MTP1（消息传递部分第一层）：
即物理层。
MTP1（消息传递部分第二层）：
即数据链路层。
MTP1（消息传递部分第三层）：
即网络层。
SCCP（信令连接控制部分）
TCAP（事务处理应用部分）
ISUP（ISDN用户部分）
TUP（电话用户部分）
∙MTP1
MTP1是SS7协议栈中的最底层，对应于OSI模型中的物理层，这一层定义了数字链路在物理上，电气上及功能上的特性。
物理接口的定义包括：
E－1，T－1，DS－1，V.35,DS－0，DS－0A（56K）。
∙MTP2
MTP2确保消息在链路上实现精确的端到端传送。
MTP2提供流控制，消息序号，差错检查等功能。
当传送出错时，出错的消息会被重发。
MTP2对应OSI模型中的数据链路层。
∙MTP3
MTP3在SS7信令网中提供两个信令点间消息的路由选择功能，消息在依次通过MTP1，MTP2，MTP3层之后，可能会被发送回MTP2再传向别的信令点，也可能会传递给某个应用层，如：
SCCP或ISUP层。
MTP3还提供一些网管功能的支持，包括：
流量控制，路由选择和链路管理。
MTP3对应OSI模型中的网络层。
∙SCCP（信令连接控制部分）
SCCP位于MTP之上，为MTP提供附加功能，以便通过SS7信令网在信令点之间传递电路相关和非电路相关的消息，提供两类无连接业务和两类面向连接的业务。
无连接业务是指在两个应用实体间，不需要建立逻辑连接就可以传递信令数据。
面向连接的业务在数据传递之前应用实体之间必须先建立连接，可以是一般性的连接，也可以是逻辑连接。
SCCP以全局码（GT）的形式扩展SS7协议的寻址能力和路由能力，这些扩展基于被叫号码的寻址信息。
∙TCAP（事务处理应用部分）
TCAP允许应用调用远端信令点的一个或多个操作，并返回操作的结果。
比如：
数据库访问或远端调用处理命令等。
使用SCCP无连接业务（基本的或有序的），TCAP在两个用户应用之间提供事务处理对话。
∙ISUP（ISDN用户部分）
ISUP在交换局提供基于电路的连接，它直接和MTP3层通信。
ISUP提供基础电信业务，包括连接建立，监示和释放。
∙TUP（电话用户部分）
在ITU－TS标准里，TUP和ISUP功能相似，提供相似的业务（如：
呼叫建立和拆除）。
TUP提供的业务比ISUP少，不支持ISUP中某些业务类别，比如：
非话音业务和补充业务，还有，TUP不传递与电路无关的消息包。
∙TUP与ISUP比较
o应用范围：
TUP主要用于南美洲，墨西哥，亚洲和东欧国家。
而ISUP用于其他地方的国家。
oISUP比TUP提供更丰富的业务，特别是非话音数字业务。
oTUP和ISUP都提供快速的呼叫建立和拆除；都在呼叫请求消息里包含主叫号码。
总的来说，TUP和ISUP的基本功能相同，ISUP能提供更多的业务，它们分别在不同的国家得到了应用。
ISUP呼叫建立流程示例
3.2ISUP呼叫建立示例
如下图所示，当一个用户摘机并拔被叫号码，交换局（SSP1）收集并分析被叫号码，分析到被叫不是本局内用户，而是目的信令点编码为1.1.3交换局的用户，于是，SSP1在路由表中查找到达1.1.3的路由，然后用找到的链路把IAM消息发送出去，如图中箭头所示。
SS7协议的MTP层完成发送消息路由方面的所有工作，包括查路由表，发送DPC，源信令点（SSP1）编码，以及占用的电路号CIC。
ISUP层处理IAM消息，包括主被叫号码信息。
当消息（IAM）到达路由中下一个交换点1.1.2时，MTP层再次分析路由。
在1.1.2中，MTP查找目的信令点编码，并发现：
这个消息不是发给自己的，然后就找出转发这个消息的路由及具体的链路。
交换局把消息1.1.2（IAM）转发出去。
当消息到达交换局1.1.3（SSP2）时，MTP层识别到这一消息是发给它的。
目的交换局（SSP2）检验IAM消息，然后向源交换局（SSP1）发回地址全消息（ACM），这一消息会沿着原来IAM发送的路由反向传回SSP1。
每个经过的交换局都会查看消息的DPC，看看消息是不是发给自己的，若不是给自己的，就把它转发到相应的路由，直到消息到达它的目的（DPC）。
目的交换局向被用户振铃，主叫局向主叫送回铃音。
这时，电路交换网的话音通道仍未建立连接。
现在被叫摘机，应答消息（ANM）从1.1.3发向1.1.1，电路交换网的话音通道才建立连接，主被叫进入通话。
如下图所示：
800业务的TCAP消息路由示例,各种信令点用到的SS7协议层
3.3800业务的TCAP消息路由示例
主叫用户拔叫800用户号，这就触发位于交换局（图中SSP）内的路由应用程序发出一个TCAP查询。
图中的STP收到查询，用MTP层和SCCP层协议转发查询到SCP的800号码数据库。
这样，SSP中的应用程序就和SCP直接建立了对话。
从SCP返回一个与800号码对应的本地用户号给SSP，事务处理就结束了。
3.4各种信令点用到的SS7协议层
思考题
请描述各MTP层和ISUP层在呼叫建立时的作用。
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