第七章交换技术的数学基础.ppt

1、第三章 信令系统,3.1 概述3.1.1 信令的基本概念一.定义： 为了完成用户之间的接续，用户终端设备与交换机之间，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。在不同交换机之间传送的控制信息必须遵守一定的协议，这些协议标准就称为信令。 是通信网中各个交换局在完成各种呼叫接时所采用的一种通信语言。,3.1.2.信令的分类,一、信令的分类按照信令的传送区域划分 用户线信令 局间信令按照信令的信道划分 随路信令 公共信道信令,按照信令的功能划分 线路信令 记发器信令按照信令的传送方向划分 前向信令 后向信令按照信令的传送方式划分

2、端到端传送方式 逐段转发传送方式 混合传送方式,现代交换技术,第七讲,主讲教师：范亚芹学时：16,二、局间信令,分为： 随路信令（CAS） 公共信道信令（CCS） 见图3.2 CAS,线路信令 记发器信令,CAS定义：,各话路的信令在各话路和话路相对应的信号通道上传送的信号方式的信令。,CCS定义： 把一群或几群话路的信令集中由一条高速的信令数据链路上传输。,三、用户线信令,在用户线上传递的各种信令一. 用户话机发出的信令（1）监视信令 -监视用户摘/挂机的信令。 -以用户线直流环路的闭合/断开来 表示。（2）选择信令 -主叫所拨的被叫用户号码。 -不同话机采用不同的拨号方式 （DP 或 DT

3、MF）。,DP拨号，利用环路上直流通断次数表示一位数字；DTMF拨号，利用高低两组频率代表一位数字。,二. 交换机发出的信令（1）振铃信号 -用以驱动被叫用户话机间歇性铃流。 - （253）Hz正弦波，电压有效值为 （7515）V，方式为ls送4s断。（2）可闻音信号 -用来说明交换机当前的接续进展状态，及各种信号音。 -信号音采用（45025）Hz和（95050）Hz单频或双频信号，用通过断续时间表示不同的通知类型，也可采用语音或音乐。,3.2 CAS信令,一、线路信令,-监视中继线的各种状态信号 1、直流线路信令 -局间中继采用实线传输。 2、交流线路信令(带内单频线路信令) -局间中继采

4、用FDM传输系统。 3、数字型线路信令 -局间中继采用PCM传输系统。,二、记发器信令 * 主要用来传送被叫电话号码、被叫区 号、主叫号码，发端业务类别等信息。 * 记发器信令只在呼叫建立阶段传送， 所以利用整个话音频带来传送。 *主要分为：MFC，MFP,MFP,发送具有一定宽度的信号脉冲。速度快，结构简单，可靠性差。应用于美国，加拿大，日本等。,MFC,发送每位信号时，前向后向配合。可靠性强，速度慢。我国采用MFC：前向信号采用6中取2（15种），后向信号采用4中取2 （6种） 。前向信号:前向I组信号、前向II组信号后向信号:后向A组信号、后向B组信号,前向I组信号,KA; KC; KE

5、; 数字信号 前向II组信号KD,后向A组信号,A1-发下一位。A2-重发。A3-代表被叫号码收完，转换控制信号。A4-遇忙。A5-空号。A6-发主叫用户号码和KA.,后向B组信号,KB-被叫用户状态的信号,记发器信令转发方式,逐段转发方式端到端转发方式混合转发方式 举例：长途自动接续，A发端长话局 B收端长话局， 区号：431 市内电话号码：5305678 经过两个长途转接局B,C,逐段转发方式,04315305678,04315305678,5305678,B局,A局,C局,D局,逐段传送的特点,#信令逐段进行接收和转发，全部被叫号码由每一个转接局全部接收，并依次逐段转发出去。 #特点：对

6、链路质量要求不高，每一段链路上的信令类型可以不一样，但其信令传递速度慢，连接建立时间较长。,端到端转发方式,04315,04315,5305678,A局,B局,C局,D局,端到端传送的特点,发码速度快，拨号后等待时间短，中间过程只转发长途区号，但全程须采用同样的信令系统，发端信令设备被占用时间较长。,混合转发方式,将端到端和逐段转发两种方式结合起来使用，在劣质链路部分采用逐段转发方式，在优质链路部分采用端到端方式。目前No.7信令系统中，主要采用逐段转发方式，但也支持端到端方式。,3.3 NO.7信令系统概述,3.3.1随路信令的局限性传送速度慢，一位号码最短100ms；信令容量小，功能受限；

7、不能传送维护管理信令；通话期间不能传信令；网络设备间信令配合复杂，多达18种方式；占用大量话路设备，成本高。,3.3.2 NO.7信令概述一、NO.7信令的提出1973年CCITT(ITU-T)开始研究1980年首次提出NO.7基本概念黄皮书1984年增加了SCCP红皮书1988年新增ISUP蓝皮书1992年完善ISUP白皮书,我国1983年开始研究,二、No.7信号方式技术规范CCITT信令方式简述Q700 （No.7第00号建议）消息传递部分MTP Q701Q707相关参数No.7信号网监视和测量Q791电话用户部分TUP Q721Q725,三、 No.7信令系统的特点,No.7信令系统基

8、于PCM方式，信令消息分组打包后在64kb/s信道中传送，最适合数字通信网应用。No.7信令系统，信令消息传送与信息传送网逻辑上相互独立，可多达4096个话路共享一条信令链路，属公共信道信令方式，自己构成No.7信令网。,系统灵活。由于分开传送，信令发展不受业务系统约束，可随时改变或增删信令内容。传送速度快。一个时隙字节可传2位数字，可缩短呼叫建立时间，提高网络使用效率和服务质量。容量大。不等长信令单元编码，信令内容不受限。格式统一。多厂商不同设备可方便接口和相互配合。支持交互式业务。传送完全分离，通话期间可处理信令，不影响业务使用。代价低。数千话路共用一条信令链路，节省投资。,3.3.3 我

9、国No.7信令网的组织结构,信令链路，主要为64kb/s数字链路，业务量较大时可采用2Mb/s的信令链路。,信令转接点(STP、HSTP), 主要完成信令消息分组的转发和选路功能，通常由分组交换机实现。,信令点(SP)，信令的源/目的点，负责信令消息的收发，可独立设置，也可物理上附属于交换机，但逻辑功能上是独立的。,3级A、B平面结构，平面内HSTP间网状互连，平面间HSTP成对相连。LSTP至少要连至A、B平面内成对的HSTP，SP至少要连至两个LSTP。HSTP转接它所汇接信令消息，采用独立式STP设备，具有MTP层功能，以及信令连接控制部分（SCCP）功能。SP与STP间有固定和自由连接

10、方式。,第一级HSTP的服务区域称为主信令区，对应一个直辖市、省或自治区，采用AB平面连接方法。第二级LSTP的服务区域称为分信令区，对应一个区或地级市，常设一对 LSTP，采用独立式STP或综合式STP。第三级SP，信令消息的源点和目的点，可采用固定或自由连接方式。,3.4 工作方式,按No.7信令网与话路的关系，分为直连、准直连和全分离方式3类：（1）直连工作方式，指两相邻局间信令消息通过直连信令链路传送，专为这两个交换局间的话路群服务。（2）准直连工作方式，指两相邻局间信令消息通过两段或两段以上串联信令链路来传送，只允许通过事先预定的路由和STP转接。（3）全分离的工作方式，连接方式与准

11、直连基本一致，但采用自由选路方式选择链路，灵活，寻址和管理比较复杂。我国No.7信令网，采用直连和准直连相结合方式。由于电话网为分级结构，信令网也采用分级结构，准直连为主，直连方式较少。,现代交换技术,第八讲,主讲教师：范亚芹学时：16,3.5 No.7信令系统的功能结构,3.5.1 No.7信令系统四级结构第四级,MTP-1：信令数据链路级。定义No.7信令网信令链路的物理、电气特性以及链路的接入方法等，相当于OSI参考模型的物理层。MTP-2：信令链路级。确保一条信令链路直连两点间可靠交换信号单元，包含差错控制、流量控制、顺序控制、信元定界等，相当于OSI参考模型的数据链路层。MTP-3：

12、信令网级。为信令网上任意两点间提供可靠传送能力，功能包括信令路由、转发、故障时路由倒换、拥塞控制等。 UP：用户级。由不同的用户部分组成，定义与某一类用户业务相关的信令功能和过程。,3.5.2与OSI模型对应的NO.7信令系统结构,四级结构，用于数字电话网、电路方式数据网、N-ISDN，随着新业务涌现，暴露出局限性：MTP只使用目的信令点码DPC行寻址，DPC只一个信令网内有效，不能进行网间直接寻址。业务表示语（SI）编码只4bit，不能满足增加新业务的需求。MTP只能以逐段转发方式传递信令，不支持端到端传递。MTP不能传递与电路无关的信令。智能网、移动通信、网管等应用，要求No.7信令系统具

13、有信令连接控制（SCCP）和事务处理能力（TCAP）功能。,提供可靠的信令消息传递功能，信令消息传送到目的信令点的特定用户部分，故障时采取措施保证正确传送。,信令连接控制部分，与MTP-3共同完成网络层功能，提供更强的路由和寻址能力，能在全球范围传送与电路无关的端到端消息。,中间服务部分，用来完成面向连接应用时的46层功能。,事务处理能力应用部分，用于与网络数据库相关的业务，支持在信令点之间交换与电路无关的消息。,ISDN）用户部分，在TUP基础上扩展而成，提供综合业务数字网的信令功能，支持基本承载业务和附加承载业务。,电话用户部分，规定电话呼叫的连接建立和释放信令顺序、消息和消息编码，支持部

14、分用户补充业务。,数据用户部分，规定电路交换式数据通信的连接建立和释放信令顺序、消息和消息编码。,智能网应用部分，在智能网各功能实体间传送消息流，以便各功能实体协同完成智能业务。,运行维护管理应用部分，传送网络管理系统之间管理消息和命令。,移动应用部分，在数字网各功能实体间交换与电路无关的数据和指令，支持用户漫游、频道切换和用户鉴权等功能。,3.6 基本概念,A、信令点SP(Signaling point) 装备有NO.7信令系统的通信网上的节点（交换机）称SP。B.信令转接点STP(Signaling transfer point) 具有信令转发功能。将信令消息从一条信令链路传送到另一条信令

15、链路的中转节点。,C、信令链路（Signaling Link） 连接各个SP传送信令消息的物理链路。D、信令链路组 （Signaling Link group） 直接互连两个信令点之间特性相同的信令链路的集合。,E. 信令路由(Signaling Route) 信令消息从源点到目的地点所行的路径。F. 信令路由集合(Signaling Route Set) 一个信令关系可利用所有可能的信令路由（集合）。,3.7 NO.7 MTP各功能级描述,信令数据链路级信令链路级信令网级,I.信令数据链路功能级（Level 1）,定义了信令数据链路的物理、电气和功能特性及接入方法。是信令终端之间传递信令消息

16、的媒介，对信令链路提供一种传输手段,是一条双向的信号传输通道。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64kbps和2Mbps两种，模拟链路速率为4.8kbps。,II.信令链路功能级（Level 2）,在第一级基础上加一些控制传递的 消息，保证信令消息在两个信令点之间可靠传送.如： 标记符F 差错检测CK 16bit,包括: 信令单元定界信令单元定位差错检测差错校正初始定位信令链路误差率监视处理机故障第二级流量控制,信令单元定界,功能：将在第一级上连续传送的比特流 划分为信令单元. 操作:检测标志码F(01111110). “0”插入或“0”删除.,信令单元定位,功能：

17、信令单元失去定位时，进入信令 单元出错率监视过程，重新定位。失去定位情况： 大于连续6个1 小于6个8位组 不是8位的整数倍,差错检测,NO.7信令系统的第二级采用循环冗余校验（CRC).,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。用于陆上信令链路（传输时延小于15ms) 基本差错校正方法用于卫星信令链路（传输时延大） 预防循环重发校正方法,差错校正,第二级（MTP-2）流量控制,当信令链路的接收端检测到拥塞时，则启动流量控制过程。检测出链路拥塞时利用链路状态忙信号指示对端停发新的信令单元MSU 。,处理机故障,当高于第二功能级MTP-2的因素致使信令链路不能使用时，则认为发生了

18、处理机故障，向对端报告指示。,初始定位,信令链路从不工作状态到工作状态时执行的信令过程。初始定位的过程的作用是信令链路的对端节点交换握手信号，协调一致地将此链路投入运行，同时检验该链路的传输质量。,信令链路误差率监视,当信令链路误差率超过门限值时，判定信令链路故障。有两种信令链路误差率监视过程： 信令单元误差率监视过程 用来监视信令链路处于工作状态时。 定位误差率监视过程 用来监视处于初始定位时的信令单元 差错率。,信令网功能级（Level 3）定义了在两个信令点SP之间信令消息传送的功能和过程。在信令链路或 信令转接点（STP）有故障时，进行信令网重新组合，保证可靠、准确的传送。,SPB,S

19、PA,STP,故障,CC,BJ,SY,分两部分,信令消息处理保证一个SP的某个UP产生的信号消息能传递到指定DPC的同类UP。分三部分：消息路由、消息识别、消息分配消息识别：判别消息目的码是否本节点，是则送给消息分配功能，否则送给消息选路功能。,SLS0 信令链路选择码 4bit,SLS1,SPB,SPA,BJ DPC,CC OPC,H818,H88,编码由14bit增至24bit,消息路由：每个SP根据DPC及SLS（信令链路选择码）确定一条出局信令链路。 消息分配：鉴别为本地目的地消息时，每个SP根据业务类别，送到相应用户部分。,信令网管理遇到故障时完成网内重新组合。对 整个信令网进行有效

20、的监督管理和动态的路由控制。方法：改变信令业务的路由、避开有故障的信令链路或SP。分三部分：,信令链路管理 用于控制本地连接的信令链路，恢复有故障的信令链路的能力。以便接通空闲的、还未定位的信令链路及断开已定位的信令链路。,信令路由管理 保证在SP之间能可靠地交换关于信令路由的可利用信息。根据这个信息来闭塞或解除闭塞信令路由。,信令业务量管理 用来将信令业务从一条信令链路或信令路由转到一条或多条不同信令链路或信令路由，或在SP拥塞情况下暂时减慢信号业务流量。,现代交换技术,第九讲,主讲教师：范亚芹学时：16,3.8 NO.7信令单元格式,NO.7信令中有三种信令单元：消息信令单元MSU链路状态

21、信令单元LSSU插入信令单元FISU,填充信号单元，没有信令消息可传时，用填充信号单元保持链路同步，并表示链路可用。,链路状态信号单元，用来指示信令链路的定位状态和异常状态。,消息信号单元格式，除共同的MTP-2字段外，业务类型指示码SIO占1字节，信令信息SIF要求大于2字节。,FFLAG 标志码（标记符）功能：将在信令数据链路上传送的比特 流划分为信令单元。标志信令单元开始或结束。码型固定01111110 8bit 为保证其它部分不出现连续 6个“1”，采用比特填充原理。,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

22、信令单 元序号；FIB-前向指示比特，翻转时表示正 在重发；,LI-长度表示语用来指示信号单元的长度。具体指示信令信息字段SIF（ 8n n2）或状态字段SF的字节数。LI为六位码组，最长指示64字节（063字节）三种信令单元LI不同，分别为：LI0 为插入信令单元FISULI1或2（bytes）为链路状态信令单元 LSSULI363字节 为消息信令单元 MSU,CK-校验位每个信号单元有16bit校验位采用循环校验码SIO-业务信息8位码组（业务类型字段）低4bit为业务指示语SI；高4bit为子业务字段SSF，指示网络类型。,SI编码含义： 0000-管理消息、 0001-测试维护、 00

23、11-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)。SSF编码含义：AB备用，CD指示网络， 00-国际网、 01-国内24bit地址码、 10-国内网、 11-国内14bit地址码。,SIF-信令信息字段（ 8n n2）由整数个字节组成。最长可达272个字节 。在不同类型的消息中构成不同。 例： 信令网管理消息中SIF格式,信号内容,SLS,OPC,DPC,24,4,4,4,4,24,8n,SF-状态标志字段（1-2 bytes）在LSSU中，标志本端链路工作状态。000失去定位，001正常定位，010紧急

24、定位，011业务中断，100处理机故障，101链路忙；,与3级信令网结构对应的编码方案,中国国内信令点SP编码分级结构：,主信令区省（直辖市）为单位划分分信令区地级市为单位划分编码容量：主信令区容量： 分信令区、信令点容量：,NO.7信令程序例1 分局至分局/汇接局被叫用户空闲情况,LS,LS/TM,IAM,ACM,回铃音,ANC,通话,通话,CLF,RLG,CBK,CLF,RLG,主叫 先挂机,被叫先挂机,初始地址消息-IAM,地址收全消息-ACM,应答计费消息-ANC,前向拆线信号-CLF,释放监护信号-RLG,后向拆线信号-CBK,3.4 信令连接控制部分SCCP,定义SCCP为了弥补M

25、TP在信令网能级的不足。在MTP基础上增加了消息的寻址和选路能力，以使No.7信令能够支持与呼叫连接电路无关的应用，可以在全球互连的不同七号网之间实现信令的直接传输SCCP支持IN中在SSP和SCP间传送控制消息、移动慢游的控制和网管控制消息。SCCP目标是在信令网中建立逻辑信令连接，以使在有或无逻辑连接下均能传信令信息。,3.4.1 SCCP的基本功能,为基于TCAP的业务提供传输层服务，解决高层需求与MTP-3服务之间不匹配问题。 附加寻址功能，设置8bit子系统号码，进一步标识SCCP管理、ISDN用户、操作维护、移动应用、归属位置登记、来访位置登记、移动交换中心、设备识别中心、认证中心

26、、智能网管理等子系统。地址翻译功能，SCCP使用全局码地址，隐含目的信令点码地址，SCCP将全局码翻译成信令电码+子系统号码。分段/重装功能能提供无连接服务和面向连接的服务,3.4.2 SCCP提供的服务,无连接业务，不建立信令链路连接而通过信令网传数据。基本无连接类，不需消息按顺序传递；有序无连接类，通过SCCP原语分配顺序控制参数。面向连接业务，可建立暂时信令连接和永久连接。基本连接类，通过信令连接保证双向数据传送；流量控制连接类，可进行流量控制和加速数据传送。具体有如下四类：,0类（CLASS 0） ：基本的无连接型业务。这种业务以数据报文的方式传递消息，每个消息都带有地址和路由信息，在

27、网络中可以独立传送。该业务在传递的过程中，SLS码随机插入，因此不保证消息已正确的顺序到达目的地。即： 0类-基本的无连接业务 数据报方式 不保证顺序,1类（CLASS 1）：有序的无连接型业务。在这种业务中，消息仍以数据报文的方式传送，但SCCP负责进行顺序控制，控制的方法是将一个消息序列中的消息加上序号并赋予同样的SLS码，即选择同一条路由来传送。 即： 1类-有序（号）的无连接型业务 数据报方式 SCCP保证顺序,2类（CLASS 2）：基本的面向连接型业务。这种业务可以在两个信令点之间建立虚电路连接，虚电路建立后，和这个连接有关的信令消息全部在同一路由上传送，从而保证了消息的顺序不变。

28、这种业务还可以在原节点上将长的消息（255个字节）分割成多个来传送，到达目的节点后再重新组装起。但是该类业务不能提供流量控制。即： 2类-基本的连接型业务 建立虚电路连接,3类（CLASS 3）：带有流量控制的面向连接型业务。这类业务在第二类业务的基础上增加了流量控制的功能。同时，它还具有一定的差错检测功能，当检测到消息丢失或顺序错误时，SCCP将虚电路初始化，并通知高层的用户部分。即： 3类-带有流量控制的连接型业务 在2级基础上增加流量控制功能 具有差错检测能力,3.4.3 SCCP结构组成,由四个功能块组成1.面向连接控制部分：负责虚电路的建立和释放及数据在虚电路上的传送。2.无连接控制

29、部分：提供无连接型数据单元的传送。（如：移动通信及智能网应用）,3.管理部分：提供一些MTP的管理部分不能覆盖的功能。（如：当SCCP的UP或至UP的路由出现故障或拥塞时，将消息转移到备用系统。）4.路由控制部分：接收MTP和SCCP其他功能块送来的消息，进行路由选择，将消息送往MTP或SCCP其他功能块。,3.4.4 SCCP消息格式及参数,SCCP消息包括： 路由标记、消息类型码、长度固定的 必备参数、长度可变的必备参数、任 选参数。路由选择标记包括OPC、DPC、SLS三部分 长度固定的必备参数中包括必备参数的个数、参数名及其先后顺序均由消息类型唯一确定，各参数的长度也是固定不变的。长度

30、可变的必备部分中包含必备参数的个数、参数名及其先后顺序也由消息类型唯一确定 。,任选参数可能是固定长度的，也可能是可变长度的。每个参数均需要有“参数名”和“长度指示语”，因为对于一个确定的消息类型，其任选参数的个数和类型是不确定的。,3.4.5 SCCP的消息类型,可分为： 无连接服务消息， 连接建立和释放消息， 面向连接数据传送消息， 异常处理消息 -四大类，共18个消息类型。,3.5 事物处理能力应用部分,事物处理能力（简称TC，也称TCAP）指的是在TC用户和网络层业务之间提供的一系列通信能力。TCAP的核心采用远程操作的概念，为了提供统一支持，它将不同节点之间的信息交互过程抽象为一个关

31、于操作的过程。操作，起始节点用户调用一个远端操作，远端节点执行该操作并返回结果给始发节点。相关操作的执行构成对话(事务)，TCAP是对对话进行管理的协议。,3.5.1 TCAP的基本结构,I. TCAP的成分子层,成分，是用来传送一个操作请求或应答的基本单元，一个成分从属于一个操作。成分可归纳为5种类型：操作调用成分，要求远端执行某一动作；回送非最终结果成分，远端操作已成功完成，但结果太长，采用分段方式传送；回送最终结果成分，远端操作已成功完成，传送结果的最后一段或只需一条消息；回送差错成分，远端操作失败，说明失败原因；拒绝成分，远端拒绝执行操作，说明拒绝原因。,II. TCAP的事务处理子层,事务处理子层，提供TR-用户间成分的交换能力，在结构化对话情况下它提供TR-用户间端到端连接。也提供通过低层在同层实体间传送事务处理消息的能力。事务处理子层的消息类型有非结构化对话和结构化对话两种类型，非结构化对话用于传送不期待回答的成分；结构化对话则包含启动、保持、终结三个阶段。,