第3章信令网的基础概念.docx
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第3章信令网的基础概念
第三章信令网的基础概念
在采用NO7信令方式的电话网中，信令消息是在与话路隔离的数据通道中送的。
通常，我们把按照NO.7信令方式传送信令消息的网络，称为NO.7信令网。
本章介绍NO.7信令网的一些基本概念。
3.1信令网的组成
NO.7信令网由下列的基本部分组成：
──信令点（SP）；
──信令转接点（STP）；
──连接上述的信令链路（Link）。
3.1.1信令点SP
信令网中既发出又接收信令消息的信令网节点，称为信令点。
它是信令消息的起源点和目的地点。
在信令网中，下列节点可作为信令点：
──交换局；
──操作管理和维护中心；
──服务控制点；
──信令转接点。
在信令网中，常常把产生消息的信令点称为源信令点。
显然，源信令点是信令消息的始发点；把信令消息最终到达的信令点称为目的信令点；
把信令链路直接连接的两个信令点称为相邻信令点；同理，将非直接连接的两个信令点称为非邻近信令点。
3.1.2信令转接点STP
STP具有信令转接功能，它可以将信令消息从一个信令点转发到另一个信令点。
在信令网中，STP有两种，一种是专用信令转接点，它只具有信令消息的转接功能，也称为独立型STP；一种是综合型STP，它与交换局合并在一起，是具有信令点功能的转接点。
3.1.3信令链路
连接两个信令点（或信令转接点）的信令数据链路及其传送控制功能组成的传输工具称为信令链路。
每条运行的信令链路都分配有一条信令数据链路和位于此信令数据链路两端的两个信令终端。
3.2信令网的结构
3.2.1信令网的分类
信令网按网络结构的等级可分为无级信令网络和分级信令网两类。
1、无级信令网
无级信令网是未引入信令转接点的信令网。
在无级网中信令点间都采用直联方式，所有的信令点均处于同一等级级别。
无级信令网按照拓扑结构，有直线型网、环状网、格式状网、蜂窝状网、网状网等几种结构类型，如图3.1所示。
无级信令网结构比较简单，但有明显的缺点：
除网状网外，其它结构的信令路由都比较少，而信令接续中所要经过的信令点数都比较多；网状网虽无上述缺点，但当信令的数量较大时，局间连接的信令链路数量明显增加。
如果有n个信令点，那么每增加一个信令点，就要增设n条信令链路。
虽然网状网具有路由多，传递时间短等优点，但限于技术及经济上的原因，不能适应于国际和国内信令网的要求。
2、分级信令网
分级信令网也叫水平分级信令网。
是引入信令转接点的信令网。
二级信令网和三级信令网的结构见图3.2（a）、3.2（b）。
二级信令网是采用一级信令转接点的信令网；三级信令网是具有二级信令转接点的信令网，第一级信令转接点称为高级信令转接点（HSTP）或主信令转接点，第二级为低级信令转接点（LSTP）或次信令转接点。
分级信令网的一个重要特点是每个信令点发出的信令消息一般需要经过一级或n级信令转接点的转接。
只有当信令点之间的信令业务量足够大时，才设置直达信令链路，以便使信令消息快速传递并减少信令转接负荷。
图3.2分级网的拓朴结构示例
比较无级网和分级信令网的结构，分级信令网具有如下的优点：
网络所容纳的信令点数多；增加信令点容易；信令路由多、传号传递时延相对较短。
因此，分级信令网是国际、国内信令网常采用的形式。
3.2.2影响信令网分级的因素
一个信令网所采用的分级数与下列因素有关：
（1）信令网要容纳的信令点数量。
其中包括信令网所涉及的交换局数、各种特种服务中心的数量，也要考虑其它的专用通信网纳入进所应设置的信令点数；
（2）信令连接点（STP）可以连接的最大信令链路数及工作负荷能力（单位时间内可以处理的最大消息信令单元数量）。
在考虑信令网分级时，应当同时核算信令链路数量和工作负荷能力两个参数。
显然，在一定的信令链路的情况下，每条信令链路的信令负荷能力越大，那么可提供的实际最大信令链路数量越少，反之则需要提供较多的信令链路。
C&C08STP提供的最大链路数为1152条,最大处理能力达391,680MSU/s（单向），是当今超大规模信令转接点之一。
（3）允许的信令转接次数。
一般来说消息在网络中的传递时延取决于消息的转接次数。
转接次数越多，那么时延也就越长。
因此，信令网的分级数必须限制在允许的转接次数及时延范围内。
（4）信令网的冗余度。
所谓信令网的冗度是指信令网设备的备份程度。
通常有信令链路、信令链路组、信令路由等多种备份形式。
一般情况下，信令网的冗余度越大，其可靠性也就越高，但所需费用也会相应增加、控制难度也会加大。
在实际应用中，信令转接点所能容纳的信令链路数是设备设计的规模限定的。
这样，在考虑信令网的分级结构时，必须综合考虑信令网的冗余度的大小等因素来确定网络的规模。
为说明信令转接点所容纳的信令链路数、信令网冗余度及信令网所容纳的信令点数之间的关系，下面举二个例子为说明。
例1二级信令网的情况
假设二级信令网的信令转接点间为网状连接，信令点到信令转接点为星型连接。
信令转接点数目为n1，信令点数的量为n2，信令转接点所能连接的信令链路数为l，并且信令网采用4倍冗余度（即每个信令点连接两个信令转接点，每个链路组包括两条信令链路，如图3.3所示）。
图3.3典型的二级信令网结构
那么，二级信令网所能容纳的信令点数n2可由下式来计算：
（3－1）
由式3－1可以看出，二级信令网可容纳的信令点数n2在n1值一定的情况下，将随着l的增加而增加，即增加l值可以扩大二级信令网的应用范围。
但是当l取一定值时，设置信令转接点的数量n1增加时，可以明显地增加二级信令网可容纳的信令点数。
例如：
假定l＝64，那么：
当n1＝1时
（个）
当n1＝32时
（个）
但是当的值n1>l/2时，二级信令网可容纳人信令点数不仅不会增加，反而会降低，例如：
当n1＝48时
（个）
当n1＝56时
（个）
这就告诉我们，对于二级信令网来说，在信令转接点的信令链路容量一定时，并不是都能采用增加信令转接点的方式来扩大信令网的信令点数，亦即是说，在二级信令网中，信令转接点的数量是受一定条件约束的。
例2三级信令网的情况
假设三级信令网中第一级高级信令转接点（HSTP）间采用网状连接；第二级低级信令转接点（LSTP）至HSTP，信令点SP至LSTP间均为星形连接，并且考虑信令网采用四倍冗余度（即每个SP连至两个LSTP，每个LSTP连至HSTP，每个信令链路组包含两条信令链路）如图3.4所示。
图3.4典型的三级信令网的结构
那么信令网中信令点的容量可用下式来计算：
将n2代入得：
（3－2）
式（3－2）中，n3：
SP的数量；
n2：
LSTP的数量；
n1：
HSTP的数量；
l：
HSTP/LSTPSK可连接的信令链路数。
由公式（3－2）不难计算出不同l和n1值时，信令网能容纳的信令点数。
显然，在相同的l值的情况下，三级信令网比二级信令网容纳的信令点数要大（l－3）倍，因而可以满足大容量信令点信令网的要求。
3.2.2分级信令网连接方式
1、第一水平级的连接方式
信令网的第一水平级由若干个信令转接点（HSTP）组成。
该级各信令转接点间有两种连接方式：
网状连接和A、B平面连接方式。
图3.5STP间网状连接方式
（1）网状连接
网状连接如图3.5所示。
网状连接的特征是各STP间设有直达信令链。
在正常情况下，STP间的传号传递不再经过转接。
这种连接方式比较简单直观。
美国AT&T的信令网就是一个典型的网状网。
美国AT&T主要经营美国国内长途电信业务。
由于信令点的数量较少（小于2000个），因而采用二级信令网。
全国划分为10个信令大区，每个信令大区设置两个STP，信令网的结构如图3.6所示（图中只画出了二个大区的网络结构）。
图3.6美国AT&T的信令网结构示意图
美国10个大区的20个STP，构成信令，网的第一级水平网络。
每一个STP间均设有直达信令链路，每一个信令点连到本信令大区的一对STP。
通常，在该网络的组织上，把两个信令大区间的STP相连的信令链路称为B链路，把信令点与本区的STP的连接信令链路称为A链路，把同一信令大区内的两个STP间的信令链路称C链路。
在正常情况下，C链路不承载信令业务，只有在信令链（A或B链路）故障时，才承载信令业务。
此外，还根据本信令区内信令点之间信令业务量的大小酌情设置直达链路，称为F链，在正常情况下不使用F链路。
（2）A、B平面连接方式
A、B平面连接方式如图3.7所示。
A、B平面连接是网状连接的简化形式，在网状
连接的形式下，第一水平级的所有STP均在一个平面内组成网状网。
而A、B平面连接将第一水平级的STP分为A、B两个平面分别组成网状网。
两个平面间成对的STP相连。
在正常情况下，同一平面内的STP间连接不经过STP转接，只在故障的情况下需要经由不同平面间的STP连接时，才经过STP转接。
这种连接方式地第一水平级需要较多STP的信令风是比较节省的链路连接
方式。
但是由于两个平面间的连接比较弱，因而从第一水平级的整体来说，可靠性可能比网状连接时略有降低。
但只要采取一定的冗余措施，也完全是可以的。
日本国内信令网80年代初采用的是如图3.8所示的三级信令网。
它由高级信令转接点（HSTP），低级信令点（LSTP）和信令点（SP）三级组成，采用A、B平面结构，A、B平面内的HSTP个个网状连接，但A、B平面配对的HSTP间为格子状网连接。
LSTP至HSTP和至LSTP都为星形连接。
（目前日本国内信令网的结构已在此基础上有了较大的改变）。
图3.8日本初期信令网结构示意图
2、第一水平级以外各级的连接方式
在分级信令网中，第一水平级以外的各级间及第二级与第一级的连接一般均采用星形连接方式。
星形连接的各级中，STP与STP、SP与SP间是否有信令直达链路连接，可根据STP容量及信令业务量的大小来决定。
第二级以下各级中信令点与信令转接点间的信令链的连接方式有固定连接和自由连接方式。
连接方式是本信令区内的信令点采用准直联工作方式，必须连接至本信令区的两个信令转接点。
在工作中，本信令区内一个信令转接点故障时，它的信令业务负荷全部倒换至本信令区内的另一个信令转接点。
如果出现两个信令转接点同时故障，则会全部中断该信令区的业务。
自由连接方式，是随机地按信令业务量大小自由连接的方式。
其特点是，本信令区内的信令点可以根据它至各个信令点的业务量，按业务量的大小自由连至两个信令转接点（本信令区的或另外信令区的）。
按照上述连接方式，两上信令区间的信令点可以只经过一个信令转接点转接。
另外，当信令区内的一个信令转接点故障时，它的信令业务负荷可能均匀地分配到多具信令转接点上，两上个转接点同时故障，也不会全部中断该信令区的信令业务。
显然，自由连接方式比固定连接方式无论在信令网的设计，还是信令网的管理方面都要复杂得多。
但自由连接方式确实大大地提高了信令网的可靠性。
特别是近年来随着信令技术的发展，上述的技术问题也逐步得到解决，因而世界上的一些先进国家在建造本国信令网时，大多采用了自由连接方式。
3.3信令点编码
信令点编码是为了识别信令网中各信令点（含信令转接点），供信令消息在信令网中选择路由使用。
由于信令网与话路网是相对独立的网络，因此信令的码与电话网中的电话号簿号码没有直接联系。
3.3.1对信令点编码的基本要求
由于信令网的信令点编码和电话网的电话号码一样，是通信网技术体制的重要内容，一经确定并实施后，修改起来困难很大，因此必须慎重周密地考虑和设计。
对信令点编码的基本要求是：
（1）信令点编码要依据信令网的结构及应用要求，实行统一编码。
编码方案应符合CCITTQ708建议的相关规定与要求。
（2）在信令网中，对每一个信令点只分配一个信令点编码。
（3）编码方案要考虑信令点的备用量，有一定的扩充性，能满足信令网发展的要求。
（4）编码方案要有规律性，当新的信令点和信令转接点引入信令网时，便于识别。
（5）编码方案要具有相对稳定性和灵活性，采用统一的编号计划，要考虑行政区划的联系但又不能随行政区变化而变化。
（6）编码方案应在新的信令点入加时，使信令路由表修改最少。
（7）编码方案要使信令设备简单，以便节省投资。
3.3.2国际信令网信令点编码
为了便于信令网的管理，CCITT在研究和提出NO.7信令方式建议时，在Q705建议中明确地规定了国际信令网和各国的国内信令网彼此相互独立设置，因此信令怕编码也是独立的。
在Q708建议中明确地规定了国际信令点编码计划，并指出各国的国内信令点编码可以由各自的主管部门，依据本国的具体情况来确定。
下面介绍国际信令网信令点编码方案。
国际信令网信令点编码14位。
编码容量为214＝16384个信令点。
采用大区识别、区域网识别、信令点识别的三级编号结构如图3.11所示。
NML
KJIHGFED
CBA
大区识别
区域网识别
信令点识别
信令区域编码（SANC）
国际信令点编码（ISPC）
其中：
NML：
三位，用于识别世界编号大区
K－D：
八位，用于识别世界编号大区内的地区区域或区域网
CBA：
三位，用于识别地理区域或区域网的信令点
图3.11国际信令网的信令点编码结构
NML和K－D两部分合起来称为信令区域编号（SANC）。
在国际信令网信令点编码分配表中，我国被分配在第四编号大区，K－D的编码为120。
由于CBA即信令点识别为三位，因此，在该编码结构中，一个国家分配的国际信令点编码只有8个即000～111。
如果一个国家使用的国际信令点超过8个小时，可申请备用的国际信令点编码。
该备用编码Q708建议的附件中规定。
3.3.3我国国内信令的网的编码
自1983年，我国许多在大城市均引进了数字程控交换机，有的城市还引入了公共信道NO.7信令系统。
为适应国内程控电话网的建设发需要，在我国先后制订了的三个NO.7信令方式的技术规范中，先后提出了三种NO.7信令网的编码方案。
第一种方案是长市分开的编号点编码方案。
第二种方案是混合型编码方案，即部分长市分开编码，部分采用长市统一编码。
第三种方案考虑到统一的编码方案在路由组织上有较大灵活性，采用统一编码的24位方案。
这种方案是我国今后实行的方案。
下面对这三种编码方案作一介绍，重点是第三种方案。
1、第一种方案
为满足电话网工程建设的急需，1984年制定的我国市话网NO.7信令方式技术规范，提出了两层编码的信令点编码方案。
所谓二层编码就是在编码中，长途为一层，14位编码；市话为一层，14位编码。
这种编码方案显然是充分考虑到14位编码满足不了国内信令网长市统一的编码的要求而提出的临时编码。
它虽然可以解决国内信令网的编码的容量问题，但存在的问题也是明显的，即由市内到长途及由长途到市内要进行二次市长信令点编码的转换。
2、第二种方案
这是1986年制定的技术规范暂定稿时提出的编码方案。
这种方案也称为混合方案。
方案中仍维持信令点编码14位不变。
但为了减少市内信令点编码与长途信令点编码之间的转换，确定全国大量的中小城市按长市统一编码，而一些大城市、沿海城市继续采用长市分开的两层编码。
由于这种方案中，一些城市仍采用二层编码方案，而另一些城市又采用统一的编码方案，信令网信令点编码种类多，转换多，识别困难，因而未在实际建设中实施。
3、第三种方案
这是1990年规范中规定采用的编码方案，即统一编码方案或称为一层编码方案。
在该方案中，全国NO.7信令网的信令点采用统一的24位编码方案。
依据我国的实际情况，将编码在结构上分为三级即三个信令区如图3.12所示。
主信令区编码
分信令区编码
信令点编码
图3.12中国国内信令网信令点编码结构
这种编码结构，以我国省、直辖市为单位（个别大城市也列入其内），划分成若干主信令区，每个主信令区再找分成若干信令区，每个分信令区含有若干个信令点。
这们每个信令点（信令转接点）的编码由三个部分组成。
第一个8it用来识别主信令区；第二个8bit用来识别分信令区；最后一个8bit用来识别各分信令区的信令点。
在必要时，一个分信令区编码和信令的编码相互调剂使用。
考虑到将来的发展，我国的国内电信网的各种交换局、各种特种服务中心和信令转接点都应分配给一个信令点编码。
但应当特别指出的是，国际接口局应分配给两个信令点编码，其中一个是国际网分配的国际信令点编码，另一个则是国内信令点编码。
3.3.4我国NO.7信令网信令点编码容量
根据国内信令网中每一信令点分配一个信令点编码的原则，我国信令网采用24位信令点编码方案，也就是说，信令网信令点编码的总容量可达224个编码。
主信令区编码主要是我国各省、自治区、直辖市信点的编码。
在24位编码方案中，用8bit作为主信令区编码，容量为28＝256个，我国现有31个省、市、区，考虑到省的行政区划分可能变更增多，港、澳等的回归等因素，这样的编码容量也是相当富余的，也可以满足综合业务数字网的需要。
分信令的编码位长和信令点编码位长各为8bit，容量均28＝256个。
每个分信令区可有256个信令点，二级决共可分配65536个信令点，以目前我国行政区划中人口最多及地（市）县数量多的四川省为例，该省现有电话交换局204个，其中地区级局21个、县局183个。
按此计算，分信令区编码和信令点编码容量是现有局数的300倍以上，因此，足以满足目前和未来的需要。
3.4我国信令网的基本结构
我国电话网具有覆盖地域广阔、交换局数量大的特点，根据我国电话网的实际情况，确定信令网采用分级结构，A、B平面的网络组织形式。
3.4.1信令网的等级结构
我国信令网采用三级结构。
第一级是信令网的最高级，称高级信令转接点（HSTP），第二级是低级信令转接点（LSTP），第三级为信令点，信令点由各种交换局和特种服务中心（业务控制点、网管中心等）组成。
等级结构如图3.13所示。
3.4.2各信令点的职能
（1）第一级HSTP负责转接它所汇接的第二级LSTP和第三级SP的信令消息。
HSTP采用独立（standalone）型信令转接点设备，目前它应满足NO.7信令方式中消息传递（MTP）规定的全部功能。
（2）第二级LSTP负责转接它所汇接的第三级SP的信令消息，LSTP可以采用独立信令转点设备时，也可采用与交换局（SP）合设在一起的综合式的信令转接设备，采用独立信令转接点设备时，应满足MTP规定的全部功能，采用综合式信令转接设备时，它除了必须满足独立式转接点的功能外，SP部分应满足NO.7信令方式中电话用户部分的全部功能。
（3）第三级SP信令网传送各种信令消息的源点或目的地点。
应满足MTP和TUP的功能。
3．4．3信令网的网络组织
我国信令网中信令间采用以下连接方式。
（1）第一级HSTP间采用A、B平面连接方式。
它是网状连接方式的简化形式。
A和B平面内部各个HSTP网状相连，A和B平面间成对的HSTP相连。
（2）第二级LSTP至LSTP和未采用二级信令网的中心城市本地网中的第三级SP至LSTP间的连接方式采用分区固定连接方式。
（3）大、中城市两级本地信令风的SP至LSTP可采用按信令业务量大小连接的自由连接方式，也可采用分区固定连接方式。
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