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信令系统

基本概念

定义

信令是通信网络为实现源目的端点之间准确而有效地互通信息，协调网络设备建立传信通路所必需的协议命令序列

组成

通常一组信令应包含源目的地址、信令类别、设备状态和要完成的任务等信息

功能

监视功能

主要完成网络设备忙闲状态和通信业务的呼叫进展情况的监视

选择功能

在通信开始时，通过在节点设备之间传递包含目的地址的连接请求消息，使得相关交换节点根据该消息进行路由选择，进行入线到出线的时隙交换接续，并占用相关的局间中继线路。通信结束时，通过传递连接释放消息，通信相关的交换节点释放本次通信服务中所占用的相关资源和中继线路，拆除交换节点的内部连接等

管理功能

主要完成网络设施的管理和维护，如检测和传送网络上的拥塞信息，提供呼叫计费信息和远端维护信令等。

分类

按信令传送区域划分

用户线信令

是用户话机和交换机之间的信令

局间信令

是交换机之间，交换机与网管中心、数据库之间的信令

按信令信道与话音信道的关系划分

随路信令

指用话音信道传送该话路的信令，或者信令与话路之间存在着固定关系

公共信道信令

用一条专用的信道传送上千条话路的信令，它与话路通道在逻辑上或物理上完全分开

主要特点

信令在一条与用户信息信道相互分离的信令信道上传送，并且该信令信道不是为某一个用户专用，而是为一群用户信息信道所共享的公共信令信道

优点（与随路信令相比）

信令系统独立于业务网，具有改变和增加信令而不影响现有业务网服务的灵活性

信令信道与用户业务信道分离，使得在通信的任意阶段均可传输和处理信令，可以方便地支持各类信息交互、智能新业务等

便于实现信令系统的集中维护管理，降低信令系统的成本和维护开销

按信令的功能分

线路信令

也称监视信令，用来检测或改变中继线占用状态和条件

记发器信令

又称选择信令，用来传送被叫(和主叫)号码，供交换机选择路由、被叫用户。通常采用多频互控(MFC)信号方式

按信令传送方向划分

前向信令

指从主叫方到被叫方的信令

后向信令

指从被叫方到主叫方的信令

方式

编码方式

未编码方式

未编码方式的信令可按脉冲幅度、脉冲持续时间、脉冲数量等的不同进行区分，用在模拟电话网的随路信令系统中

已编码方式

模拟编码方式

二进制编码方式

信令单元方式

传送方式

端到端方式

逐段转发方式

混合方式

控制方式

非互控方式

半互控方式

全互控方式

模拟用户线信令

电话机到交换机

监视信令，用户话机摘、挂状态，利用直流环路的通、断来表示

选择信令，被叫号码，DP或DTMF方式

交换机到电话机

铃流，提醒被叫用户有呼叫抵达

信号音，用不同断续的45025Hz正弦信号指示接续状态

信号音含义和种类

中国NO.1信令

国标规定的随路信令为No.1信令

组成

线路信令

有模拟中继接口的直流或带内单频方式和数字线路信令

记发器信令

信号编码

由六个频差120Hz从1380Hz到1980Hz的多频信号采用六中取二的方式编码组成

MFC

信号编码

前向MFC信令编码

后向MFC信令编码

互控传送方式

互控过程

去话局发送前向信令

来话局识别前向信令后，发送后向信令

去话局识别后向信令后，停发前向信令

来话局识别前向信令停发后，停发后向信令

去话局后向信令停发后，根据收到的后向信令确定发送相应的前向信令，开始下一互控过程

数字型线路信令

线路信令

用来表示话路的忙闲状态、占用及拆线操作，需和话路分开传送

时隙分配

将30/32路PCM信号各路每传送一次叫做一帧(125us)，16帧构成一个复帧，记做F0~F15，每帧32TS，TS0传送帧同步，TS16传送复帧同步和30个话路的线路信令

F1~F15的TS16-8比特传送两个话路的信令，两个方向各有abcd4比特码传送线路信令

编码含义

前向信令

只采用了3bit

：发端局或主叫用户状态，0占用，1空闲

：表示故障状态，0为正常，1为故障状态

：话务员再振铃或强拆，0为有操作，1无

后向信令

：表示被叫用户摘挂状态，0摘机，1挂机

：受话局状态，0为空闲，1为占用或闭塞

：话务员回振铃或呼叫到被叫否，0表示回振铃或呼叫已到被叫，1表示无回振铃或呼叫未到被叫

在多段路由上的传送方式

端到端方式

转接局只接收必要的选路由信令，选路后接通通路，退出MFC收发，由两终端局完成MFC过程

逐段转发

转发局需接收全部MFC信令后，再转发必要的信令到下一交换局

混合方式

逐段转发和端到端方式结合，当下一段电路为劣质电路时，则转接局必须收全号并向下一转接局发必要信令

信令发送顺序

以一长途接续过程为例说明记发器信令传送过程，主叫号码23456，被叫02186453

接续过程

No.7信令系统

特点

信令系统更加灵活

信令在信令链路上以信号单元方式传送，传送速度快，缩短了呼叫建立时间，提高了网络设备的使用效率和服务质量

采用不等长信令单元编码方式，信令编码容量大，便于增加新的网络管理和维护信号，可满足新业务发展的需要

信令以统一格式的信号单元传送，简化了多厂商不同交换系统的信令接口之间和信令方式的配合

信令消息的传送和交换与话路完全分离，因此在通话期间可以随意处理信令，便于支持复杂的交互式业务

数千条话路公用一条64Kb/s数据链路传送信令消息，节省了信令设备总投资

功能

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

在各种运营维护管理中心传递管理信息

在业务交换点和控制点之间传送各种数据信息，支持各种智能网业务

传送移动网中与用户移动有关的各种控制信息

组织结构

组成

信令点

是信令消息的起源点和目的点，它们可以是具有No.7信令功能的各种交换局、运营管理和维护中心、移动交换局、智能网的业务控制点(SCP)和业务交换点(SSP)等。在物理上可以附属于交换机，但在逻辑功能上是独立的，也可以独立设置。通常把产生信令消息的信令点称为源信令点，把信令消息最终到达的信令点称为目的信令点

信令转接点

是具有信令转发功能的节点，它可将信令消息从一条信令链路转发到另一条信令链路。在信令网中，信令转接点分为两种：一种是专用信令转接点，只具有信令消息的转接功能，也称为独立式信令转接点：另一种是综合式信令转接点，与交换局合并在一起，是具有用户部分功能的信令转接点

信令链路

是信令网中连接信令点的基本部件，由N0.7信令功能中的第一、第二功能级组成。目前常用的信令链路主要是64Kb/s的数字信令链路，当业务量较大时，可采用2Mb/s的信令链路

工作方式

直连工作方式

也称为对应工作方式，是指两相邻交换局之间的信令消息通过直接连接的公共信令链路来传送，而且该信令链路是专为这两个交换局的话路群服务的

准直连工作方式

也称为准对应工作方式，是指两相邻交换局间的信令消息通过两段或两段以上串联信令链路来传送，并且只允许通过事先预定的路由和STP转接

全分离的工作方式

又称为非对应工作方式，这种方式与准直连工作方式基本一致，所不同的是它可以按照自由选路的方式来选择信令链路，非常灵活，但信令网的寻址和管理比较复杂

我国No.7信令网的结构

信令转接点（HSTP）

负责转接它所汇接的LSTP和SP的信令消息。HSTP应采用独立式STP设备，且必须具有No.7信令系统中消息传送部分(MTP)的功能，以完成电话网和ISDN中与电路接续有关的信令消息传送。同时，如果在电话网、ISDN中开放智能网业务、移动通信业务，并传送各种信令网管理消息，则信令转接点STP还应具有信令连接控制部分(SCCP)的功能，以传送各种与电路无关的信令信息。若该信令点要执行信令网运行、维护和管理程序，则还应具有事务处理能力部分(TCAP)和运行管理应用部分(OMAP)的功能

低级信令转接点（LSTP）

负责转接它所汇接的SP的信令消息。LSTP可以采用独立式信令转接设备，也可采用与交换局合并在一起的综合式信令转接设备。采用独立式信令转接设备时的要求与HSTP相同，采用综合式信令转接设备时，除必须满足独立式信令转接点设备的功能要求外，还应满足用户部分的相关功能

信令点（SP）

是信令消息的源和目的点，应满足部分MTP功能及相应的用户部分功能

功能结构

四级结构

第1级对应OSI模型的物理层，规定了电气特性及接入方法，双向全双工通道，采用数字传送信道时每方向为64kbit/s

第2级对应OSI的数据链路层，基本功能是将第1级的透明传输比特流划分成信令单元，通过差错检测和重发保证正确传输

第3级对应OSI的网络层，包含信令消息处理和信令网管理两部分

消息处理

是根据信令单元地址将信令单元送至所指定的信令点的相应用户部分

信令网管理

负责监视链路工作状态、控制消息路由和信令网结构，完成网络重构，保证消息传送能力

第4级对应OSI的应用层，由各种不同信令应用消息组成

四级结构与OSI七层协议并存的结构

消息传送部分(MTP)

提供信令消息的可靠传递，有故障时采用相关恢复措施

电话用户部分(TUP)

规定有关电话呼叫的建立和释放信令消息和编码

数据用户部分(DUP)

规定有关数据通路的建立和释放信令消息及编码

综合数字网用户部分(ISUP)

对ISDN业务提供支持，包括基本和附加承载业务

信令连接控制部分(SCCP)

为了满足IN和移动通信的需求增加了该部分，目的是提供较强的路由和寻址功能

事务处理能力部分(TCAP)

将分散在一系列应用中的通信规约和功能集中在一起来提供，是在无连接环境下提供一种调用和返回结果到调用节点的方法

OMAP

是通信网络的维护管理信令应用部分，用来传送网管命令

智能网应用部分(INAP)

用来在智能网各功能实体之间传送有关信息流

移动应用部分(MAP)

主要功能是在移动通信网中的移动交换中心(MSC)、归属位置登记器(HLR)和拜访位置登记器(VLR)等功能实体之间，交换与电路无关的数据和指令，以支持用户漫游、频道切换和用户鉴权等网络功能

信令单元格式

类型

消息信号单元

链路状态信号单元

填充信号单元

信令字段含义

F，标志码，由01111110组成

BSN，后向序号，已正确接收的信令单元序号

BIB，后向指示比特，翻转时要求对端重发

FSN，前向序号，正在发送的信令单元序号

FIB，前向指示比特，翻转时表示正在重发

LI，长度指示码，表示LI与CK之间的字节数

CK，16比特CRC校验码，用于差错校验

SF，状态标志，标志本端链路工作状态。000失去定位，001正常定位，010紧急定位，011业务中断，100处理机故障，101链路忙

SIO，业务信息字段，指示业务类别和信令网类别。高半字节表示业务，低半字节表示网络。高半字节，0000管理消息、0001测试维护、0011连接控制、0100-TUP、0101-ISUP、0110-DUP(呼叫和电路消息)、0111-DUP(性能登记和撤销消息)。低半字节指示网络是国际、国内、市话等

SIF，信令信息字段，包含路由标记、目的信令点编码、源信令点编码和链路选择码等

No.7信令的信息传递部分

信令数据链路功能级

由一对速率相同、方向相反的透明数据通路组成

数字信令链路速率有64kb/s和2Mb/s两种，模拟链路速率为4.8kb/s

数字信令链路接入方式有两种：数字选择级半永久连接和时隙接入设备接入信令终端

信令链路功能级

信令链路功能处于第2级，提供一条可靠传送通路。

组成

信令单元定界和定位

用F标志码定界，消息中5个连1自动插0；定位是检测失步，消息中出现6个以上连1、内容少于5个字节、两F间比特数不是8的整倍数则认为失步

差错检测

差错校正

利用序号和指示比特，采用非互控的正/负证实重发纠错方法

初始定值

是从闲置的非工作状态进入工作状态前的操作，利用两节点交换握手信号实现

信令链路差错率监视

信令链路差错率监视过程

信令单元差错率监视

定位差错率监视

确定信令链路故障的主要参数

连续收到错误信令单元数

信令链路长期差错率

第二级流量控制

拥塞时利用链路状态忙信号指示对端停发新的信令单元

处理机故障控制

第2级以上原因使信令链路不能工作均为处理机故障，向对端报告指示

信令网功能级

信令消息处理

功能

保证源点消息准确传送到指定的目的信令点的同类用户部分

组成

消息识别

判别消息目的码是否本节点，是则送给消息分配功能，否则送给消息路由功能

消息分配功能

将消息分配给不同的用户部分

消息路由功能

为将消息发送到其他节点选择路由

信令网管理

主要是在信令链路或信令点发生故障时，采取适当的行动维持和恢复正常的信令业务

信令连接控制部分

SCCP的消息格式

定义

SCCP消息是在消息信令单元（MSU）的SIF字段中传送，SCCP作为MTP的一个用户，在MSU的业务表示语（SI）编码为0011.SCCP消息格式

组成

路由标记是由目的信令点编码（DPC）、源信令点编码（OPC）和信令链路选择码（SLS）三部分组成，国际标准规定DPC和OPC各用14bit进行编码，我国标准规定各用24bit编码，SLS占用4bit。路由标记供MTP-3在选择信令路由和信令链路时使用，对于无连接服务，发往同一目的信令点的一组消息的SLS，SCCP按照负荷分担的原则选择链路，不保证消息的按序传送对于有序的无连接服务，发往同一目的信令点的一组消息，SCCP将为这一组消息分配相同的SLS码。对于面向连接服务中属于某一信令连接的多条消息，SCCP也将分配相同的链路选择码，以确保这些消息在同一信令路由中传送，使得收端接收消息的顺序尽可能地与发端一致

消息类型码是由一个8bit字节组成，用来表示不同的消息类型，例如，连接请求CR消息的类型二进制编码为00000001，连接确认为00000010，等等

定长必备参数是指某个特定的消息其参数的名称、长度和出现次序都是固定的，因此这部分参数不必包含参数的名称和长度指示，只需按预定规则给出参数内容即可

变长必备参数，即参数的名称和次序可以事先确定，但参数长度可变。因此，消息中不必出现消息名称，只需由一组指针指明各参数的起始位置，并采用每个参数的第一字节来说明该参数的长度（字节数）即可

任选参数这些参数是否出现以及出现次序都与应用的情况有关，其长度可以是固定的或者可变长度的。任选参数部分必须包含参数名和参数内容，可变长参数还需要有参数长度。整个任选参数部分的起始位置由变长必备参数部分的最后一个指针来指明，任选参数终了由一个全“0”字节的结束符来表示

SCCP的基本功能

是为基于TCAP的业务提供传输层服务，解决高层应用需求与MTP-3提供的服务之间的不匹配问题

SCCP提供的服务

无连接服务

基本无连接类

用户不需要消息按顺序传递，SCCP采用负荷分担方式产生SLS码

有序无连接类

当用户要求消息按顺序传递时，可通过发送到SCCP的原语中的分配顺序参数来要求这种业务，SCCP对使用这种业务的消息序列分配相同的SLS，MTP以很高的概率保证这些消息在相同的路由上传送到目的地信令点，从而使消息按顺序到达

面向连接服务

基本的面向连接类

它通过信令连接来保证在源节点SCCP的用户和目的节点SCCP的用户之间的双向数据传递，同一信令关系可以复用多个信令连接，属于某信令连接的消息包含相同的SLS值，保证消息按顺序传递

流量控制面向连接类

除具有协议类别2的特性外，还可以进行流量控制和加速数据传送，并具有检测消息丢失和序号错误的能力

事物处理能力应用部分

基本结构

TCAP的成分子层

操作调用成分（Invoke，INV）

INV成分的作用是要求远端用户执行某一动作，每个INV成分中都包含一个调用识别号和由TC用户定义的操作码及相关参数

回送非最终结果成分（RR-NL）

说明远端操作已被成功执行，但由于要回送的结果信息太长，超出了网络层的最大长度限制，需采用分段方式传送，当前RR-NL成分所传送的不是结果的最后分段

回送最终结果成分（RR-L）

远端操作已成功执行，RR-L成分所传送的是结果分段中的最后一段或只需一条消息传送执行结果

回送差错成分（RE）

远端操作失败，并说明失败原因

拒绝成分（RJ）

当远端的TC用户或TC成分子层发现传来的成分信息有错或无法理解时可拒绝执行该操作，用RJ成分表示拒绝执行操作，并说明拒绝原因

TCAP的事物处理子层

TR-原语及参数

成分子层与事物处理子层之间的接口是TR-原语，TR-原语与成分子层的对话处理原语之间有一一对应关系。TR-原语包括TC-UNI，TR-Begin、TR-Continue、TR-END，TR-U-Abort和TC-P-Abort等，每个原语包含相关参数

参数定义

服务质量

TR-用户指示可接受的服务质量，用来规定在无连接网络中SCCP的“返回选择”及“顺序控制”参数

目的地址和源地址

标识目的TR-用户和源TR-用户，采用SCCP的全局码GT或信令点编码与子系统的组合来表示

事物处理ID

事物处理在每一端都有一个单独的事物处理ID

终结

标识事物处理终结的方式（预先安排的或基本的）

用户数据

包括在TR-用户间所传送的信息，成分部分在事物处理子层被看作是用户数据

P-Abort

指明由事物处理子层中止处理的原因。

报告原因

指明SCCP返回消息时的原因，这个参数仅用于TR-0NOTICE指示原语

消息类型

为了完成一个应用业务，两个TC-用户需双向交换一系列TC消息。消息交换的开始、继续、结束及消息内容均由TR-用户控制和解释，事物处理子层只对事物的启动、保持和终结进行管理，并对事物处理过程中的异常情况进行检测和处理

分类

非结构化对话类

用来传送不期待回答的成分，它没有对话启动、保持和终结的过程。传送非结构化对话的是单向消息UNI，在单向消息中没有事物处理ID，这类消息之间没有联系

结构化对话类

消息分类

起始消息

指示与远端节点的一个事物（对话）开始，该消息必须带有一个本地分配的源端事物标识号，用于标识这一事物

继续消息

用来双向传送对话消息，指示对话处于保持（信息交换）状态。为了使接收端能够判定该消息属于哪一个对话，所以每个消息必须带有两个事物标识号：源端事物标识号和目的端事物标识号。对端收到继续消息后，则根据目的端事物标识号确定该消息所属的对话

结束消息

用来指示对话正常结束。可由任意一端发出，在该消息中必须带有目的端事物标识号，用以指明要结束那个对话

中止消息

用来指示对话非正常结束。它是在检测到对话过程中出现差错时发出的消息，中止一个对话可由TC-用户或事物处理子层发话

组成

启动

保持

终结

TCAP消息格式及编码

TC消息与消息信令单元、SCCP消息的关系

TC消息

由事务处理部分、对话部分和成分部分组成，它采用统一的标准信息单元结构，每一个TC消息都由若干个信息单元构成

每一个信息单元都具有相同的结构，由标签、长度和内容组成

每个单元的内容可以是一个值(基本式)，也可以嵌套一个或多个信息单元(组合式)

结构

信息单元结构及内容类型

结构

标签

用来区分信息单元并负责解释内容。标签由类别、格式及标签码组成

标签类别

2比特，分为通用类、全应用类、上下文专有类和专有类

单元格式

1比特，0表示是基本式，1表示是组和式

标签码

5比特，从00000~11110编码，可表示30种，大于30个时可用扩充格式

内容长度字段

指明内容中8比特字节的数目，不包括标签字段和内容长度字段。内容长度字段采用短、长和不定3种格式

电话用户部分

是No.7信令系统的第四功能级，是当前应用最广泛的用户部分之一。它定义了在数字电话通信网中用于建立、监视和释放一个电话呼叫所需的各种局间信令消息和协议，它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

信令系统

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