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信令

在网络中传输着各种信号,其中一部分是我们需要的(例如打电话的语音,上网的数据包等等),而另外一部分是我们不需要的(只能说不是直接需要)它用来专门控制电路的,这一类型的信号我们就称之为信令,信令的传输需要一个信令网。

名称由来

最传统的信令是中国一号信令,过去电话用的多,现在基本用的最多的是七号信令(电话和网络传输都用到)。通讯设备之间任何实际应用信息的传送总是伴随着一些控制信息的传递,它们按照既定的通讯协议工作,将应用信息安全、可靠、高效地传送到目的地。这些信息在计算机网络中叫做协议控制信息,而在电信网中叫做信令(Signal)。英文资料还经常使用"Signalling"(信令过程)一词,但大部分中文技术资料只使用"信令"一词,即"信令"既包括"Signal"又包括"Signalling"两重含义。

定义

严格地讲,信令是这样一个系统,它允许程控交换、网络数据库、网络中其它“智能”节点交换下列有关信息:呼叫建立、监控(Supervision)、拆除(Teardown)、分布式应用进程所需的信息(进程之间的询问/响应或用户到用户的数据)、网络管理信息。信令是在无线通信系统中,除了传输用户信息之外,为使全网有轶序地工作,用来保证正常通信所需要的控制信号。

作用

信令不同于用户信息,用户信息是直接通过通信网络由发信者传输到收信者,而信令通常需要在通信网络的不同环节(基站、移动台和移动控制交换中心等)之间传输,各环节进行分析处理并通过交互作用而形成一系列的操作和控制,其作用是保证用户信息的有效且可靠的传输,因此,信令可看作是整个通信网络的控制系统,其性能在很大程度上决定了一个通信网络为用户提供服务的能力和质量。

分类

在通信网中,信令可以采用共路信令,也可以采用随路信令。所谓共路信令是指信令在传输时,设有专用的信令传输的传输信道;而随路信令则是信令与信号在同一个信道上传输的方式。

按信令信号的形式来分,信令也可以分为数字信令和音频信令两种。由于数据信令具有速度快、容量大、可靠性高等一系列明显的优点,它已成为目前公用移动通信网中采用的主要形式。

按其用途分为用户信令和局间信令两类。用户信令作用于用户终端设备(如电话机)和电话局的交换机之间,后者作用于两个用中继线连接的交换机之间。

局间信令分类主要有随路信令和共路信令,随路信令就是说信令网就附在计算机网络或是电话网络上,不需要重新建一个网络,而共路信令则是需要重新建设一个信令网(主要是在局端之间),例如打电话:当我们开始打电话的时候,拿起电话机时就有信号传到当地的电信局端,一系列交换后,本局端就先在网络上发送信令,等对端收到信回应一个信令同意通话,此时网络上传输信令功能就算完成了,开始传输语音信号,就可以通话了。等电话结束的时候,同样需要通过信令来控制电路拆除。

总之,信令实际上就是一种用于控制的信号。

7号信令5.1定义

7号信令:又称为公共信道信令。即以时分方式在一条高速数据链路上传送一群话路信令的信令方式,通常用于局间。

在中国使用的7号信令系统称为中国7号信令系统。SS7网是一个带外数据通信网,它叠加在运营者的交换网之上,是支撑网的重要组成部分。在固定电话网或ISDN网局间,完成本地、长途和国际的自动、半自动电话接续;在移动网内的交换局间提供本地、长途和国际电话呼叫业务,以及相关的移动业务,如短信等业务;为固定网和移动网提供智能网业务和其他增值业务;提供对运行管理和维护信息的传递和采集。

5.2组成

7号信令网大致由以下几部分组成,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:

(1)ServiceSwitchingPoint(SSP)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。

(2)SignalTransferPoint(STP)完成路由器的功能,查看由SSP发来的消息,然后通过网络把每一个消息交换到合适的地方。STP把其它信令点和网络连接在一起组成更大的网络。

(3)ServiceControlPoint(SCP)是典型的访问数据库服务器,SCP是智能网业务的控制中心,负责业务逻辑的执行,提供呼叫处理功能,接收SSP送来的查询信息和查询数据库,验证后向SSP发出呼叫处理指令,接收SSP产生的话单并进行相应的处理。

在7号信令网中,ISUP信令(ISDNUSERPART)消息是用来建立管理释放中心局话音交换机之间的话音中继电路的,提供话音和非话业务所需的信息交换,用以支持基本的承载业务和补充业务,例如:ISUP信令消息可以承载主叫ID,主叫方的电话号码,用户名等。TCAP信令(TransactionCapabilitiesApplicationPart)消息用以支持电话业务,如免费电话,本地号码可携带,卡业务,移动漫游以及认证业务。TCAP主要包括移动应用部分(MAP)和运营、维护和管理部分(OMAP)。MAP规定移动业务中漫游和频道越局转接等程序,OMAP仅提供MTP路由正式测试和SCCP路由正式测试程序。

网关

电信业务将会跨网络发展。在语音业务和数据业务融合的过程中,以电路交换为基础的网络和以分组交换为基础的网络之间的通信势必要求信令能够互通,两个全球最大的网络将长期共存,信令互通的潜力将是巨大的。更重要的是下一代的网络是以IP为基础的,无论是软交换体系结构还是第三代移动通信系统都采用基于IP的分组交换网络,因此信令网关是必不可少的,信令网关就是两个不同的网之间信令互通设备。

另外在分布广阔的接入网中,利用普遍存在的IP网络来传输接入信令,如DSS1和V5.2,也有很大的市场需求。

信令网关的作用就是完成两个不同网络之间用于控制的信息的相互转换,以实现一个网络中的控制信息能够在另一个网络中延续传输。信令网关是在两个网络的边界接收和发送信令的代理,是两个网络间的信令关口,对信令消息进行翻译、中继或终结处理。信令网关可以独立设置,也可以与其他网关综合设置,来处理与接入线路或中继线路有关的信令。

使用最广泛的两个网络一个是电话交换网络,其中包括固定电话网和移动电话网,另一个是IP网络,包括Internet,Intranet和Extranet。

电话交换网络中,常用的信令如右图所示。图中MAP,CAP,RANAP,BSSAP为移动通信系统使用的信令;ISUP,TUP,INAP为固定网使用的信令;DSS1和V5.2为接入网使用的信令。

九十年代末,IETF成立了信令传输(SIGTRAN)工作组来解决分组形式的电话信令在IP网络上传输,确定电话信令的功能和性能要求,实现在IP网络节点之间传输如SS7ISUP,TUP和DSS1之类的信令。

SIGTRAN构架是在流控传输协议(SCTP)上加一个用户适配层(UAL)。用户适配层是由多个适配模块所组成。它们分别为上层现有的电话用户/应用提供原来的原语接口(如管理指示,数据操作等原语),并把上层特定信令协议打包在SCTP上传输。SCTP基于标准的互联网协议(IPv4,IPv6)之上。SIGTRAN构架如右图所示:

图中粉红色部分为SIGTRAN的协议栈,在它们之上的是对应的电话信令协议。SIGTRAN的协议栈分为2层:一层是SCTP,它提供多个流的,可靠的数据传输,用户数据的捆绑和分段,阻塞和流量控制,防止“拒绝服务”和“伪装”的攻击等功能。另一层是用户适配层,图中由SUA、M3UA、M2UA、M2PA、IUA和V5UA五个适配模块所组成,它们分别来满足各种电话信令协议适配的要求。

电话网中的一个信令节点与IP网中的一个信令节点不能直接相连,它们之间的相互通信需要依靠一个叫做信令网关(SignalingGateway,SG)的中间设备来进行。从IP网络的角度来看,这个信令网关有时也叫做应用服务器通信设备,因为在UAL中常把上述的IP信令节点叫做应用服务器(ApplicationServer,AS)。通过信令网关实现两网信令互通的通用结构如图5所示。

一般来讲信令网关总是位于电话网络和IP网络之间,完成以SS7为主的传统电话信令与SIGTRAN的IP电话信令之间消息的相互转换,支持高层信令协议(SigProt)的互通。从电话网的角度来看,由于信令网关主要完成SS7信令的处理,所以通常把它叫做七号信令网关。当信令网关与其他网络设备集成时,其中有一侧的接口将成为内部接口。例如在上图中,如果信令网关与左边的信令端点(SEP)设备集成时其左侧的TTSP接口将成为内部接口,同样与ISEP集成时其右侧的IP电话信令接口成为内部接口。

发展

为了加快网络信令(NGN)的研究和标准化进程,国际标准化组织都在制定NGN的标准。ITU-T对NGN的研究主要在FG和SG13;欧洲标准化组织ETSI继成功运作了主导全球3G标准之后,又雄心勃勃地开展了NGN的TISPAN(TelecommunicationSandInternetConvergedServicesAndProtocolsForAdvancedNetworking)电信互联网融合高级网络服务和协议计划。NGN在业务层涵盖的内容非常广泛,因此它需要的信令和协议也比较多,TISPAN并不是专门建立一整套新的信令协议,而是尽量利用各个标准组织已经定义的信令和协议。再根据NGN的需求,增加一些信令协议内容或制定新的信令协议。

架构层次

国际不同的标准研究组织提出的架构不尽相同,其中欧洲计划推进速度最快,相应的标准也具有实施性。因此它的标准将会直接影响ITU-T的NGN标准制定。TISPANNGN的功能结构包括业务层和基于IP的传送层。

业务层组成

包括下列部件:

(1)资源和接纳控制子系统(RACS);

(2)网络附着(attachment)子系统(NASS);

(3)IP多媒体子系统(IMS);

(4)PSTN/ISDN仿真子系统(PES);

(5)其他多媒体子系统(例如流媒体子系统、广播子系统等)和应用;

(6)公共部件(即几个子系统共用的部件),例如计费功能、用户清单管理、安全管理。

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