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六章SS7-7号信令系统 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望一、概述信令：用以建立、维持、解除通信关系的控制信息信令的传送要遵守一定的规约和规定，这就是信令方式。它包括信令的结构形式、信令在多段路由上的传送控制方式。信令系统是指为了完成特定的信令方式，所使用的通信设备的全体。移动通信2电子工程系李明二、信令的分类按照传送方向分前向信令：指的是主叫端向被叫端发送的信令后向信令：指的是被叫端向主叫端发送的信令移动通信3电子工程系李明按照信令的工作范围分用户信令：指的是用户和交换局之间传送使用的信令，主要包括：用户状态信令、选择信令铃流和信号音局间信令：指的是交换机和交换机之间传送使用的信令，在局间中继线上传输。具有监控、选择和网络管理三种功能。移动通信4电子工程系李明按照信令的传送信道分随路信令方式：指的是某个通话电路所需的信令，由该电路本身或者由某一固定分配的专用信令电路传送的信令方式。公共信道信令方式：用于局间信令的传送，是在存储程序控制的交换机和数字脉冲编码技术发展的基础上发展起来的新型信令方式。移动通信5电子工程系李明三、公共信道信令方式基本特征信令传输通道与话路完全分开，将若干条话路的信令集中在一起，在一条公共的高速数据链路上传送。移动通信6电子工程系李明接续网络接续网络中继线话路群处理机处理机CCS终端CCS终端图公共信道信令方式的信令传送示意图Common Channel Signalling移动通信7电子工程系李明优点增加了信令系统的灵活性呼叫建立时间大为缩短具有提供大量信令的潜力，便于增加新的网络管理信令和维护信令，适应各种新业务的需求信令以统一格式的消息信令单元形式传送信令与话音分开通道传送，分开交换(带外信令)信令设备经济合理利于向综合业务数字网过渡移动通信8电子工程系李明接续网络接续网络通话电路话路群图公共信道信令方式的网络结构图交换网络呼叫处理机消息CCS链路消息CCS链路Out of band Signalling移动通信9电子工程系李明发展20世纪60年代，CCITT提出第一个公共信道信令系统No.6，设计目标是用于模拟电话网。1972年，CCITT提出No.6的数字方式(未得到应用)建议，信令传输速率为4 kbps和56 kbps。1976年，CCITT开始研究No.7信令系统(SS7)。移动通信10电子工程系李明四、SS7信令方式SS7是用来生成带外信令的、支持PSTN的呼叫建立、付费、路由选择、信息交换功能的系统。基本特征采用与话路分离的公共信道的形式，透明地传输各种用户(交换局)所需的业务信令和其它形式的信息，满足特种业务网和多种业务网的需要。移动通信11电子工程系李明主要功能基本的呼叫建立、管理和拆除无 线 服 务：个 人 通 信 服 务 PCS(Personal Communication Services)、无线通信漫游、移动用户鉴权本 地 号 码 的 可 移 植 性 LNP(Local Number Portability)免费呼叫，如800电话增强呼叫特征：呼叫转移、来电显示、三方通话在世界范围内安全可靠的电信服务移动通信12电子工程系李明SS7的功能结构从功能上可以分为公用的消息传递部分MTP(Message Transfer Part)和适合不同用户的独立的用户部分UP(User Part)。MTP作为一个公共传递系统，在相对应的两个用户部分之间可靠地传递信令消息。UP是使用消息传递部分传送能力的功能实体。移动通信13电子工程系李明Network Service PartApplication PartSignalling Connection Control PartTelephone User PartData User PartISDN User PartOperation,Maintenance and Administration PartMobile Application PartApplication Service ElementApplication EntityTransaction Capabilities Applications PartTCAPISUPDUPTUPSCCP信令数据链路 信令链 路功能信令网管 理信令消息处 理其它应用元素MAPOMAP信令网功能AEASEMTPUPNSPAP第一级第二级第三级第四级 图SS7的功能结构移动通信14电子工程系李明SS7信令方式的层结构.MTP1对应于OSI/RM中的物理层，规定了数字信令链路的物理、电气和功能特性。物理接口有：E1(2048 kbps),T1(1544 kbps),V.35(56 kbps)等移动通信15电子工程系李明.MTP2对应于OSI/RM中的数据链路层，保证了消息在一条信令链路上点到点的传输。它还提供流量控制、消息排序和错误检查等功能。移动通信16电子工程系李明.MTP3对应于OSI/RM中的网络层，在SS7网络的信令点之间提供了路由信息。它还提供避开失效的链路和信令点、阻塞发生时的流量控制等功能。移动通信17电子工程系李明.SCCP信令连接控制部分，提供面向连接或非连接的服务，和全局名称翻译的能力GTT(Global Title Translation)。一个全局名称GT实际上对应一个能被SCCP翻译的目的节点编码和子系统号码。如：一个800号码，电话卡号码，或者移动用户身份代码移动通信18电子工程系李明.TUP电话用户部分，用来支持基本的呼叫建立和释放，仅适用于模拟线路。已经逐渐被ISUP取代。移动通信19电子工程系李明.ISUP(ISDN User Part)综合业务数字网用户部分。在ISDN环境下，提供语音或非语音交换所需的功能和程序，以支持基本的承载业务和补充业务。移动通信20电子工程系李明.TCAP事务处理能力应用部分。事务处理能力指的是网络中分散的一系列应用在相互通信时采用的一组规约和功能，是电信网提供智能网业务和信令网的运行管理和维护等功能的基础。对应于TCAP的每一应用业务称为一个应用业务元素ASE；各应用元素利用TCAP的功能完成各业务所要求的操作。一个TCAP和一个或多个利用TCAP的应用服务元素组合在一起称应用实体AE。移动通信21电子工程系李明图OSI/RM和SS7协议栈移动通信22电子工程系李明SS7信令网.定义：按照SS7信令方式传送信令消息的网络。.组成：信令点SP(Signalling Point)：信令网中既发送又接收信令消息的信令网节点信令链路SL(Signalling Links)：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移动通信23电子工程系李明.信令点种类信令服务点SSP(Signalling Service Point)：SS7网络的终端结点，用于用户发起呼叫时发起SS7消息信令转接点STP(Signalling Transfer Point)：具有转接功能的信令网节点，可以将信令消息从一个信令点转发到另一个信令点信令控制点SCP(Signalling Control Point)：起着数据库的作用，存储了用来将SS7询问变成SS7应答的数据移动通信24电子工程系李明图SS7信令点示意图移动通信25电子工程系李明.信令链路种类A链路：连接一个信令终端结点(SCP或SSP)和一个信令转接点B链路：连接两个STP，和D链路相似C链路：连接成对的STP，仅仅用于一个STP没有合适的路由到达目的信令点时D链路：连接初级STP和次级STPE链路：连接一个SSP和备用的STPF链路：连接两个信令终端结点(SCP或SSP)移动通信26电子工程系李明图SS7信令链路示意图移动通信27电子工程系李明.分类：无级信令网未使用STP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。分级信令网使用了STP的信令网。重要特点：每个信令点发出的信令消息一般需要经过一级或n级STP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。移动通信28电子工程系李明影响信令网分级的因素信令网要容纳的信令点数量STP可以连接的最大信令链数及工作负荷能力(单位时间内可以处理的最大消息信元单位数量)允许的信令转接次数，信令网的分级数必须限制在允许的转接次数和时延范围内信令网的冗余度移动通信29电子工程系李明.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。移动通信30电子工程系李明基本要求信令点的编码要依据信令网的结构及应用要求，实行统一编码在信令网中，对每一个信令点只分配一个信令点编码编码方案要考虑信令点的备用量，要具有一定的扩充性，能满足信令网发展的要求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，要考虑行政区之间的联系 编码方案应在新的信令点加入时，使信令路由表修改最少 编码方案要使信令设备简单，以便节省投资 移动通信31电子工程系李明国际信令网信令点编码ISPCInternational Signalling Point Codes，CCITT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。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。移动通信32电子工程系李明国际信令网信令点编码14位，编码容量为214个信令点采用大区识别、区域网识别和信令点识别三级编号NML：3 bit，用来识别世界编号大区KJIHGFED：8 bit，用来识别世界编号大区内的地理区域或一个特定区域的网络CBA：用来识别地理区域或一个特定区域的网络中的信令点移动通信33电子工程系李明International Signalling Point Code(ISPC)SP IDSignalling Area Network Code(SANC)C B A3 bitsK J I H G F E D8 bitsN M L3 bits表国际信令网的信令点编码结构移动通信34电子工程系李明我国国内信令网的编码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，KD的编码为120126。1990年我国规定采用统一编码方案(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：主信令区编码、分信令区编码、信令点编码。移动通信35电子工程系李明以我国省、直辖市(包括个别大城市)，划分为主信令区，占8 bits每个主信令区再划分为若干信令区，占8 bits每个信令区含若干个信令点，占8 bits必要时，一个分信令区编码和信令点编码可以相互调剂使用。移动通信36电子工程系李明我国信令网的基本结构我国信令网采用三级结构，高级信令转接点、低级信令转接点和信令点。移动通信37电子工程系李明图我国信号网的等级结构示意图SPSPSPLSTPLSTPLSTPHSTPHSTPHSTP第三级第二级第一级移动通信38电子工程系李明信令单元SU(Signal Unit)消息信令单元MSU(Message SU)：用于传送各用户部分的消息、信令管理消息及信令网测试和维护消息链路状态信令单元LSSU(Link Status SU)：用于提供链路状态信息，以便完成信令链路的接通、恢复等控制填充信令单元FISU(Fill-in SU)：发送在链路上没有MSU或LSSU时，用来维持信令链路的正常工作、起填充作用移动通信39电子工程系李明图Signal Unit TypesBSN:Backward Sequence NumberBIB:Backward Indicator BitFSN:Forward Sequence NumberFIB:Forward Indicator Bit移动通信40电子工程系李明图MSU格式Error CorrectionStart flagLength IndicatorLI=0,Fill-in SU;LI=1 or 2,LSSU;LI2,MSUService Indicator OctetOriginating Point CodeCircuit Identification CodeISUP/TUP/TCAP etc.Frame Check SequenceService Information FieldDestination Point Code移动通信41电子工程系李明ISUP和TCAP基本的ISUP信令ISUP确定了PSTN中用来建立、管理和释放承载语音和数据呼叫的主干链路。ISUP可以用于ISDN或非ISDN呼叫。在我国，TUP(Telephone User Part)协议被用来支持基本的呼叫处理。但是，TUP仅仅用于模拟链路；数字链路和数据的传输能力是用DUP(Data User Part)协议支持的。移动通信42电子工程系李明图基本的ISUP信令示意图移动通信43电子工程系李明ISUP消息格式ISUP信息是承载在MSU的SIF域中的。SIF域中包含了路由标签(ANSI 14-bit或ITU 12-bit)链路识别码 CIC(Circuit Identification Code)。CIC指明了发起交换机为了承载呼叫而预留的主干链路。CIC域之后是指明消息剩下内容的消息类别域：IAM(Initial Address Message),ACM(Address Complete Message),ANM(ANswer Message),REL(Release Message),RLC(Release Complete Message)。移动通信44电子工程系李明图ISUP两种消息格式移动通信45电子工程系李明ISUP呼叫发起主叫方接通发起方交换机(SSP)，拨号1a.发起方SSP发送ISUP IAM预约一条空闲的主干链路。IAM中有OPC,DPC,CIC,所 拨 的 数 字,CPID(Calling Party IDentification)和主叫方名字CPN(Calling Party Name).1b.IAM被发起方的SSP的归属STP转发移动通信46电子工程系李明目的地交换机(SSP)在自己路由表中核对被叫号码并且确定被叫方的线路空闲，允许振铃2a.目的地SSP通过归属STP发送ACM给发起方SSP，完成了通知主干链路的远程端点预约过程2b.STP通过发送ACM给连接主叫方线路和主干链路的发起方SSP来完成语音链路建立过程。这时，主叫方听到等待音。移动通信47电子工程系李明图ISUP呼叫发起移动通信48电子工程系李明应答被叫方接通交换机。3a.目的地交换机终止呼叫的铃声，并且通过自己的归属STP发送ANM给发起方交换机3b.STP发送ANM给发起方交换机。计费开始。移动通信49电子工程系李明图ISUP呼叫应答移动通信50电子工程系李明图完整的ISUP呼叫发起示意图移动通信51电子工程系李明ISUP呼叫释放4a./b.如果是主叫方首先挂机，发起方交换机发出一个REL消息来释放两个交换机间的主干链路。如果是被叫方先挂机，目的地交换机发出REL消息给发起方交换机来释放链路。5a.当目的地交换机收到REL后,它断开和释放主干链路，并且发送RLC给发起方交换机以确认远程链路终端的释放。5b.当发起方交换机收到或发出RLC时，计费系统终止，主干链路状态返回到空闲。移动通信52电子工程系李明图ISUP呼叫释放移动通信53电子工程系李明图完整的ISUP呼叫释放示意图移动通信54电子工程系李明TCAPTCAP通过支持使用SCCP信令点之间的信息交换来支持智能网IN(Intelligent Network)服务的。TCAP消息是包含在MSU的SCCP部分。TCAP消息由一个事务处理部分和一个构件部分组成。为了找到对应于一个800,400电话号码的路由号，SSP使用TCAP去询问SCP。TCAP也适用于预付费电话卡200,201等。漫游到新MSC(Mobile Switching Center)的移动用户触发VLR(Visitor Location Register)向HLR请求用户的服务特征，也是通过承载在TCAP消息中的MAP消息完成的。移动通信55电子工程系李明TCAP事务处理部分TCAP包含包类型标识符，包类型有：Unidirectional：单向传输构件Query with permission：发起一个TCAP事务处理。目的节点不可以终止事务处理Response：终止事务处理。对1-800准许查询的response可以包含与800号码相关的路由号Conversation with permission：继续一个TCAP事务处理。目的节点不可以终止事务处理Abort：由于形势异常而终止事务处理移动通信56电子工程系李明TCAP构件部分TCAP包含数种可能的构件：Invoke(Last)：申请一个操作。构件在查询Query中的位置是最后的Invoke(Not Last)：与Invoke(Last)相似，但是构件在查询中的位置不是最后的Return Result(Last)：返回Invoke操作的结果。构件在应答中Response的位置是最后的Return Result(Not Last)：Return Result(Last)相似，但是构件在查询中的位置不是最后的Return Error：报告一个被申请操作的没有成功完成Reject：指出收到了一个不正常的包或构件移动通信57电子工程系李明TCAP数据库查询(800电话操作举例)用户摘机，拨打一个800号码。终端电话局交换机(SSP)解析该数字串并且发出一个 800查询消息给和它相连的A链路上的任意一个STPSTP接受该800查询，并通过一个SCP将它送往恰当的数据库SCP收到查询，提取出信息并且回复一个对应于该呼叫的实际的电话号码移动通信58电子工程系李明SCP发送一个应答消息Response，将必要的信息通过一个STP和一条A链路发送给处理呼叫的发起方SSPSTP接收到应答后，将它送往SSPSSP收到应答，利用其中的信息进行呼叫转发。接着生成一个IAM消息并进行ISUP呼叫建立移动通信59电子工程系李明图TCAP“800”号码查询移动通信60电子工程系李明小结了解SS7的基本特征和主要功能，熟悉ISUP和TCAP的呼叫流程，掌握信令点的种类和各自的作用以及重要的基本概念。移动通信61电子工程系李明