（通信与信息系统专业论文）基于ss7业务平台的研究和应用.pdf

基于s s 7 业务平台的研究和应用 摘要 七号信令是现代电信网的重要支撑技术之一。七号信令协议承载 着电信业务网络运行的所有信息，可以说七号信令网是电信网的神经 系统。电信网以七号信令方式接入各种业务平台。七号信令网是提供 多样化的应用业务的必要的条件，使得电信网新业务的不断发展，需 求不断的增加。正是在这种背景下，提出了七号信令业务系统的解决 方案，它主要由信令采集卡部分和信令处理平台部分组成，它不仅可 以用来采集链路信令，用于监测和分析信令网的运行情况，进行网络 维护；还可以在此平台之上开发新的应用业务，能使得新业务的建立 只须着重考虑业务本身的逻辑，而不必关注较底层的有关协议，从而 简化新业务的开发工作，加快提供新业务的速度。 本论文首先介绍了课题的相关背景，描述了七号信令技术的分 类，特点，功能结构和相关应用。接着说明了信令业务系统的基本工 作原理和组成结构，设计并实现信令业务系统的信令采集部分一信令 采集卡，包括信令采集卡的硬件组成和驱动程序的开发。之后详细介 绍了上层的系统业务平台的设计与实现，上层的系统业务平台根据功 能可分为信令解码、信令合成、信令分析三大模块，它们共同完成对 信令消息的分析处理，将解析出的信令消息用于上层业务。并且以 m a p 信令为例说明了其在该平台上的解码，处理的过程。该系统平 台还可以应用于小区短信，终端设备配置等业务中。最后给出了论文 的总结和后续工作的展望。 关键词：七号信令信令采集解码合成数据挖掘 r e s e f 气r c ha n da p p l i c a t i o no ns e r v i c e p l a t f o r mb a s e do ns s 7 a b s t r a c t s s 7i so n eo ft h em o s t i m p o r t a n tt e c h n i q u e s mm o d e m t e l e c o m m u n i c a t i o nn e t w o r k i tc a r r i e sa l lt h e m e s s a g e s u s e di n t e l e c o m m u n i c a t i o n s e r v i c e s ；s s 7 i s r e g a r d e d a st h ec o r eo f t e l e c o m m u n i c a t i o nn e t w o r k w i t ht h e h e l p o fm u l t i p l e a p p l i c a t i o n s e r v i c e sp r o v i d e db ys s 7n e t w o r k ，t h en e wt e l e c o m m u n i c a t i o ns e r v i c e h a se x p e r i e n c e dag r e a tg r o w t h b a s e do nt h eb a c k g r o u n d ，an e ws o l u t i o n f o rs s 7s e r v i c es y s t e mi sp r o v i d e di nt h i sp a p e r i tm a i n l yc o v e r st w o p a r t s ：s i g n a ls e l e c t i n ga n ds i g n a lh a n d l i n g i tc a nb eu s e dt os e l e c tl i n k s i g n a l ，d e t e c ta n da n a l y s i st h es t a t u so fs i g n a ln e t w o r k ，a n dm a i n t a i nt h e n o r m a lw o r k b e s i d e s ，m a n yn e ws e r v i c e sc a l lb ed e v e l o p e do nt h i s p l a t f o r m ，w h i c hd o e sn o tn e e dt oc a r ea b o u te x a c tp r o t o c o l so fl o w e r l a y e rb u to n l y t h e i ro w nl o g i c t h e r e f o r e ，t h ed e v e l o p m e n to fn e w s e r v i c e si ss i m p l i f i e dt oal a r g ee x t e n d t h es y s t e mi sm a d eu po ft w o p a r t s ：s i g n a ls e l e c t i n ga n ds i g n a lh a n d l i n g t h i sp a p e rf i r s t l yi n t r o d u c e st h eb a c k g r o u n do ft h es s 7 ，a n ds h o w s t h ec o n t e n to fs s 7a n di t sc h a r a c t e r i s t i c s ，f u n c t i o n s ，a n dr e l a t e d a p p l i c a t i o n s t h e ni td e s c r i b e st h eb a s i cp r i n c i p l eo fs i g n a ls e r v i c es y s t e m a n ds i g n a ls e l e c t i n gp a r to ft h es y s t e m t h ed e s i g no fs i g n a ls e l e c t i n g c a r d ，i n c l u d i n g t h eh a r d w a r ec o n s t i t u t i o na n dt h e d r i v e rp r o g r a m d e v e l o p m e n t i ta l s o i n t r o d u c e st h ed e s i g na n dr e a l i z a t i o no fs y s t e m s e r v i c ep l a t f o r m ，w h i c hi sm a d e u p o ft h r e ep a r t s - s i g n a ld e c o d i n g ，s i g n a l c o n s t r u c t i o n ，s i g n a la n a l y s i s t h et h r e ep a r t sw o r kt o g e t h e rt oh a n d l et h e s i g n a lm e s s a g ea n ds e n d st h ea n a l y t i cr e s u l t st oa p p l i c a t i o ns e r v i c e s t h i s p a p e rs h o w st h es i g n a lm e s s a g e s d e c o d i n g ，c o n s t r u c t i o na n da n a l y s i s w i t ht h ee x a m p l eo fm a pm e s s a g e t h ep l a t f o r mc a na l s ob ea p p l i e dt o c e l ls h o r tm e s s a g e ，t e r m i n a ld e v i c ec o n f i g u r a t i o na n do t h e rs e r v i c e s k e yw o r d s ：s s 7 s i g n a ls e l e c t i n gd e c o d i n g c o n s t r u c t i o nd a t a m m m g 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他 教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名： 淹盎勉日期：狸夔! 三，巫 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借 阅：学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它 复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在年解密后适用本授权书。非保密论 文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名： 溘垒堑 日期：垫星：主) 踏 导师签名：彳葱乎笫矽日期：2 鲻匠之乙；7 北京邮电大学硕士学位论文 1 1 课题背景 第一章绪论 1 1 1 电信网业务的发展情况 随着计算机技术与通信技术的发展，人类社会已全面进入信息时代，作为 信息化社会基础设施的通信网正向数字化、智能化、宽带化及个人化方向发 展，各类新技术、新业务层出不穷。电信网的控制技术也在迅速发展，计算机 与通信技术的结合，使得电信网发生了根本性的变革。七号信令方式就是信息 技术发展的产物，它是一种国际化、规范化的公共信道信令方式，不仅适用于 电话网，还适用于i s d n 网、公用数据网，并可用于特种服务中心间的信息传 送，是现代电信网的重要支撑技术之一，电信许多业务均需要七号信令网的支 持。七号信令网对优化通信网结构、提高全网的运行效率以及为智能业务的快 速提供等发挥了重要作用。 目前，话音通信业务仍是整个电信业务体系中主要的业务构成和收入来 源。但随着技术的发展和市场的成熟，这部分业务的比例将逐渐变小，而数据 与其他的新业务的比重逐渐变大。网络应用范围和电信新业务的快速发展影响 了运营商的网络质量和服务质量，同时也影响了运营商的竞争力【1 1 。 电信业务发展的必然结果： 人们对信息的需求量日益增加，各种用户对电信业务的需求也变得越来越 复杂，人们己经不再满足于原有的电话电信业务，不断向电信部门提出各种新 的业务需求，而且有时也希望自己能够参与这些新业务的管理，这就要求电信 网能迅速而且灵活的向各个不同的用户提供种种电信业务。 电信部门转向开放式经营，竞争越来越激烈，要占领市场就必须快速方便 的提供新业务并不断降低业务成本。这就决定了不断开发各类新业务将成为电 信运营商发展的新方向。在这种情况下，基于网络的新业务的开发是非常必要 的，信令网作为通信网络的支撑网络，信令网的新应用的研究与开发将显得越 来越重要。 北京邮电人学硕十学位论文 1 1 2 电信网业务面临的挑战与机遇 随着社会信息化的加快，人们已不再满足于传送语音信息，因特网可以提 供各种高速数据、多媒体通信、图像通信、视频点播等新业务。由于微处理器 能力不断增强，以及数字程控交换机的普及，交换能力不足的矛盾在我国已大 为缓解，而用户线的缺乏、交换机容量足够大、用户接入线不够却成为整个电 信网失去发展的平衡。传统方式大量铺设铜线，浪费大，普通双绞线仅能传送 3 0 0 3 4 0 0 h z 频带内的模拟信号，或利用m o d e m 传送数字信号，这己远远不能 满足多媒体通信业务的带宽需要。已制约了公用电信网向数字化、综合化、宽 带化的现代通信网过渡。 网络的普及率对社会生活影响越来越大。尤其是电信业和计算机业相互融 合技术的迅速发展，使得利用i n t e r n e t 的w w w 技术组建各种信息服务网络成 为发展现代信息服务业的迫切需求。因特网的灵活性和开放性深受用户欢迎， 用户不仅从网上获取信息，也向网络注入信息，使因特网成为信息资源最丰富 的网络。现在因特网的服务范围已从信息检索扩大到实时通信，形成与各种传 统电信网竞争的架势，对电信业务的影响日趋增大。因特网相对于封闭网络费 率低廉，传播能力快速，能直接利用电脑，打破原有媒体运作模式和商品行销 方式，上网已成为传统电话、书信之外的新兴的信息传递方式。个人电脑、网 络电脑、网络电视等等，可以协助网络进入家庭生活，提高网络普及率主要靠 应用。因特网服务广泛，单项型应用很难带动普及率，网络应用相互联系十分 密切。 根据美国i d c 集团的统计资料，目前全球有几百万人使用网络电话。因特 网的国际接续近乎免费，使用网络电话只须支付市内电话费及较少的网络月租 费，这已对公用电话运营部门的业务市场提出严峻挑战。 作为国民经济信息化的先导和重要基础设施的中国公用电信网，当前重要 的是推进电信基础网向网络信息化的进程。社会信息化，首先要求通信网络的 信息化。改革开放以来，特别是近几年我国已形成一个网络规模大、通信能力 强、覆盖面广的现代通信网。通信网向信息网转变，已成为通信网发展的新趋 势。电信网向信息网发展是社会信息化需求的客观要求，也是我国通信网走向 跨世纪的必然选择，同样也面临新的发展机遇1 2 j 。 抓住机会建设和完善基础网。通信网的发展是渐进的，建设、完善基础 网，就是为整个电信网向信息网过渡奠定基础。在本地网内部，要充分调剂运 用网上设备，提高网络容量和传输速率；加快接入网建设。要充分考虑电话、 电脑、电视的融合趋势，选择能为用户提供语言、数据、图像等多媒体服务的 接入技术。大力发展能分别传送双向数字和模拟信号的交换型视像系统，在覆 2 北京邮电大学硕士学位论文 盖不大的情况下，可以推广无源网络，实现点到多点的通信；在有大量双绞铜 线的地区，积极采用高速数字用户环路，利用现有的铜线解决用户对宽带信息 的需求；加快宽带多媒体数字通信骨干网的建设，实现网上信息多样化，服务 深层化。应当看到从电信网向信息化演变是个渐变的过程，涉及到用户消费意 识的转变和技术人才的培养等问题；加快城市公用信息平台建设，尽快实现三 大网络( 电信网、计算机和有线电视网) 的互联，用一个网向用户提供数据、语 音、图像等多媒体业务，为诸多信息服务提供者( i s p ) 营造良好环境，为电子商 务和网上交易等的建设创造条件。现在的每一种网络都是为某种专门业务设计 的，其传输速率和特性各不相同，不能再提供其它用途。 为此，必须从根本上改变网络之间的隔离状况，使三网融合成为一个单一 的网络，来提供不同类型业务，使不同的业务共享可用的资源，实现完全开放 系统互连。 电信网络在世纪之交面临的挑战，将使传统的网络更新换代，网络功能和 全网效力更加突出，经过优化的网络通信能力将有力地推动社会信息化的进程 和信息产业的大发展。 1 2 课题意义 七号信令( s s 7 ) 是现代电信网的重要支撑技术之一。电信网以七号信令方 式接入各种业务平台，七号信令网为提供多样化的应用业务提供了必要的基础 设施。然而，按传统的方法开展一个新电信业务时，须对交换设备作适当的改 造，这种方法不仅建设周期长、费用高，且灵活性差，无法满足智能化业务高 速增长的需求，也不符合通信网个人化的发展方向。 正是在这种背景下，我们提出了七号信令业务平台的解决方案，目的是提 供一个基于七号信令方式的业务开发平台，它主要由信令采集卡部分和信令处 理平台部分组成，它不仅可以用来采集链路信令，用于监测和分析信令网的运 行情况，进行网络维护：还可以在此平台之上开发新的业务，使得新业务的建 立只须着重考虑业务本身的逻辑，在该平台之上增加相应的模块，而不必关注 较底层的有关协议，从而简化新业务的开发工作，加快提供新业务的速度。 1 3 研究内容与论文结构 本文在分析研究了七号信令系统的工作原理和电信网业务的基础上，深入 分析了七号信令在业务平台中的应用，研究并设计了七号信令采集卡和上层的 3 北京邮电大学硕十学位论文 信令处理系统。该系统能够将采集到的原始信令数据进行解码，合成，分析处 理得到有效的信令命令，提供给上层新业务的应用，并且针对该系统给出了数 据挖掘算法，挖掘信令数据的关联关系。并以m a p 信令为例说明了其在该平 台上的解码，合成的过程。 本文的组织结构如下： 第一章为绪论部分，介绍了课题背景，包括电信网业务的发展情况，以及 所面临的挑战与发展新机遇，然后提出课题研究的意义和研究内容； 第二章为七号信令技术，介绍包含了信令概念和信令系统的总体结构的知 识以及各功能级部分的相关技术和作用： 第三章介绍业务平台系统的总体结构，提出该七号信令业务平台系统的设 计目标和工作原理： 第四章介绍信令采集卡的设计与实现，包括它的硬件组成，软件驱动设 计，以及其工作流程； 第五章介绍了系统平台的设计目标和基本结构，详细介绍了信令消息的解 码、合成，以及针对信令数据挖掘的分析处理过程； 第六章：本文总结。 4 北京邮电大学硕士学位论文 第二章七号信令技术 2 1七号信令技术简介 2 1 1 信令的基本概念 通信网是由交换设备、传输设备、终端设备以及相应的软件系统构成的。 建立通信网的目的是要为用户传递各种信息，包括话音、数据和视频，因此必 须要使通信网中的各种设备协调工作，各设备之间必须要相互交流信息，提出 对相关设备的要求。这种设备之间相互交流的信息被称之为信令，信令就是通 信网设备之间的一种对话信号。 信令概念最初起源于电话网。在电话网中，为了在任意两个用户之间建立 一条话音通路，相关的电话交换机必须要进行相应的话路接续工作，并把接续 的结果或进一步的要求以信令的方式送至另一相关交换机或用户。在接续过程 中，必须要遵守一定的协议或规约，这些协议或规约就称之为信令方式。实现 信令方式的功能的设备就称之为信令设备。各种特定的信令方式和相应的信令 设备就构成了通信网的信令系统。信令是通信网络的神经系统，信令系统是在 通信网的各节点( 交换机、用户终端、操作中心和数据库等) 之间传送控制信 息，以便在各段设备之间建立和终止连接，达到传送通信信息的目的。有了信 令系统的配合才能有效地保证通信网的正常工作【3 1 。 为深入理解信令的含义，下面举一个两个用户通过两个交换局通话的例 子。图2 1 是两个用户通信过程中使用的信令和信令流程。 5 北京邮电大学硕士学位论文 主叫 中继线 被叫 发端局终端局 捅机 拨号音 拨号信令占用信令 选择信令( 路由) 回铃音信令振铃信令 应答信令 应答( 摘机) 通话 帅i i 复原( 挂机) 后向挂机信令 复原( 挂机) 前向拆线信令 拆线证实信令 用户线信令局白j 信令用户线信令 图2 - 1 话音业务的信令流程 如图2 - i 所示，当主叫用户摘机时，摘机信令( 或启呼信令) 送到发端交换 局； 发端交换局立即向主叫用户送出拨号音；主叫用户听到拨号音后，开始拨 号，送出拨号信令； 发端交换局根据被叫号码选择局向( 路由) 及中继线。如有路由可利用，发 端交换局向终端局发送占用信令，然后把被叫用户号码送终端局； 6 北京邮电人学硕士学位论文 终端交换局根据被叫号码，将呼叫连到被叫用户，向被叫用户发送振铃信 号，并向主叫用户送回铃音； 当被叫用户摘机应答时，此应答信令送给终端交换局并将应答信令转发给 发端交换局。 双方开始通话； 通话完毕，若被叫用户先挂机，则一挂机信令由终端局发送发端局；发端 交换局通知主叫用户挂机；如果主叫用户先挂机，则发端局立即拆线，并把一 拆线信令送给送终端交换局，通知其拆线； 终端交换局拆线后，回送一个拆线证实信令，于是一切设备复原【4 1 。 以上是电话接续中最基本的信令流程。在电话网中，实际通信过程和使用 的信令比这要复杂得多。信令消息是通过专门的信令网进行传送，控制各交换 机等转接中心。它的通信网络结构如图2 - 2 所示： 信令网 炎换l j i l 图2 - 2 通信网络结构图 随着电话通信技术的发展，信令的种类、具有的功能及其传输方式都有了 较大的变化。信令的定义也远远超出了上述定义的范围。在种类上，不仅包括 通信过程为建立、维持、解除通信关系所使用的信令，还包括了交换局间传递 的网络管理、业务管理方面的信令；在功能上不仅有监视、选择功能，还具有 网络管理功能；在信令的形式上，不仅有直流脉冲信令、多音频编码信令，还 有数据传送的分组消息形式的信令。 7 鹅鹫 可出镥；l-刊吲，；= 卜阮瓯悟ir置量置ej七t 一基一 f|毋；口暮e=l譬嗨目_a崩一 芒 正旷i=兰一ji譬譬置悟i悖ij b 乜 北京邮电大学硕十学位论文 但是，不管信令的种类、功能及传送形式如何变化，信令本身却始终具有 一些区别于其它信息的明显特征： 信令是在用户设备与网络节点间或网络节点之间传送的信息； 信令是上述信息中起监视、选择及网络管理功能的信息( 在一个信令系统 中，一种功能可以用几个信令来表示，而一个特定的信令又可以用来实现一种 或几种不同的功能) 。 2 1 2 信令的分类 根据信令的传送方向、工作范围和传送信道，信令系统有不同的分类方 式。目前在通信网中常见的分类有以下几种【5 】。 ( 1 )按照信令的传送方向来划分 可分为前向信令和后向信令两类。前向信令是指主叫端向被叫端发送的信 令；后向信令是指由被叫端向主叫端发送的信令。 在电话通信中，主叫、被叫是由发起呼叫来决定的。因此，网络中的用户 及交换局的主叫、被叫地位不是固定的。 ( 2 )按照信令的工作范围来划分 按照信令的工作范围，可分为用户线信令和局间信令两类。 用户线信令也叫用户信令。它是用户和交换局之间传送使用的信令。它们 在用户线上传送，主叫一发端局、终端局一被叫间传送的信令就是用户线信 令。 局间信令是交换机和交换机之间传送使用的信令，在局间中继线上传送。 这种信令比较复杂，信令包括监视、选择和网络管理三种功能。由于局间设备 及其对信令的功能要求不同，无论在信令数量、种类、传送方式上与用户线信 令均有较大的差别。 ( 3 )按照信令的传送信道来划分 按照信令传送所使用的信道来划分，可分为随路信令方式和公共信道信令 方式两类。后者常称为共路信令方式。 随路信令方式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。随路信令方式具有如下的基本特征：信 令全部或部分地在话音信道中传送；信令的传播处理与其服务的话路严格对 应、关联：信令在各自对应的话路中或固定分配的通道中传送，不构成集中传 送多个话路所利用的通道，因此也不构成与话路相对独立的信令网络。随路信 令方式主要用于步进制、纵横制及早期的程控交换机构成的电话网络中。公共 信道信令方式用于局间信令的传送，也称公共信道局间信令方式。它是在存储 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一种新的信令 8 北京邮电大学硕士学位论文 方式。信令传输通道与话路完全分开，将若干条话路的信令集中起来，在一条 公共的高速数据链路上传送。公共信道信令方式的信令传送示意图如图2 - 3 所 不： 图2 - 3 公共信道信令方式的信令传送示意图 公共信道信令方式相比随路信令方式有如下优点：增加了信令系统的灵活 性。在公共信道信令方式中，一群话路以时分方式分享一条公共信道信令链 路，两个交换局间的信令均通过一条与话音通道分开的信令链路传送，信令系 统的发展可不受话音系统的约束； 呼叫建立时间大为缩短，不仅提高了服务质量，而且提高了传输设备和交 换设备的使用效率； 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，从而 适应各种新业务的要求； 信令以统一格式的消息信令单元形式传送，从而实现了局间信令传送形式 的高度统一，不再象随路信令方式那样，分别传送线路信令和记发器信令； 信令与话音分开通道传送，分开交换，因而在通话期间可以随意处理信 令； 信令设备经济合理。采用公共信道信令系统后，每条链路不再配备各自专 用的信令设备，而是把几百条、几千条话路的信令汇集起来后共用一组高速数 据链路及其信令设备传送，节省了信令设备的总投资； 有利于向综合业务数字网过渡【6 】。 当前应用最广泛的七号信令正是采用了公共信道信令方式。 2 2 七号信令的总体结构 9 北京邮电大学硕上学位论文 2 2 1 信令基本目标和特点 为满足电信网的需要，七号信令方式的基本目标是：采用与话路分离的公 共信道形式，透明地传送各种用户( 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m 。 1 、作用 ( 1 ) 能最佳地工作在由存储程序控制的交换机所组成的数字通信网中； ( 2 ) 能满足现在和将来在通信网中传送呼叫控制、远距离控制、维护管理信 令和传送处理机之间事务处理信息的需要； ( 3 ) 能满足电信业务呼叫控制信令的要求，例如电话及电路交换的数据传输 业务等多种业务的要求。能用于专用业务网和多用业务网。能用于国际 网和国内网； ( 4 ) 能作为可靠的传输系统，在交换局和操作维护中心之间传送网络控制管 理信息。 2 、特点 七号信令方式除具有公共信道号方式的共有特点外，在技术上还具有如下 的特点： ( 1 ) 最适合采用6 4 k b s 的数字信道，也适合模拟信道和较低速率下的工作； ( 2 ) 多功能的模块化系统。可灵活地使用其整个系统功能的一部分或几部 分，组成需要的信令网络； ( 3 ) 具有高可靠性。能提供可靠的方法保证信令按正确的顺序传递而又不至 丢失和重复； ( 4 ) 具有完善的信令网管理功能； ( 5 ) 采用不定长消息信令单元的形式，以分组传送和明确标记的寻直方式传 送信令消息。 2 2 2 信令系统的功能结构 s s 7 信令系统的层次结构如图2 - 4 所示。s s 7 信令系统由消息传递部分 ( m t p ，m e s s a g et r a n s f e rp a r t ) 和若干个功能不同的用户部分( u p ，u s e rp a r t ) 组 成( 七号信令系统的四级结构图) 。 1 0 北京邮电大学硕士学位论文 t u p ：电话用户部分 s c c p ：信令连接控制部分 i s u p ：1 s d n 用户部分 o 脚：操作维护应用部分 m a p ：移动应用部分 t i ：a p ：事务处理能力应用部分 d u p ：数据用户部分 矾a p ：智能网应用部分 t c ：事务处理能力 图2 - 4 七号信令系统分层结构 上图中的七号信令系统各级的主要功能是： 第一级l 1 ：为信令传输提供一条双向数据通路，规定了一条信令数据链路 的的物理、电气、功能特性和接入方法。七号信令的基本速率是6 4 k b i t s 。 第二级l 2 ：规定了在一条信令链路上传送信令消息的功能以及相应程序。 第二级和第一级共同保证信令消息在两个信令点之间的可靠传送，包括信号单 元分界、定位、检错和流量控制等。 第三级l 3 ：在消息的实际传递中，将信息传至适当的信令链路或用户部 分；当遇到故障时，完成信令网的重新组合，当遇到拥塞时，完成控制信令流 量的功能及程序，以保证信令消息仍然能够可靠传送。 7 i 一 一 n tlliil 4 lliliil叶-3 2 1 i m t l 4 l土3； 层一 一 一 一 一 i ti 7 iil上6 5 4十l 3 i上l 2 1上 s 一 一 一 一 蛾t 7 i萋丁+；上 北京邮电人学硕上学位论文 第四级l 4 ：用户部分功能，相当于o s i 七层结构中的应用层，具体定义各 种业务的信令消息和信令过程，控制各种基本呼叫的建立和释放。 用户部分则是使用消息传递部分传送能力的功能实体。每个用户部分都包 含其特有的用户功能或与其有关的功能。在采用多个用户部分的系统中，消息 传递部分为各个用户部分所公用。因此，在组织一个信令系统时，消息传递部 分是必不可少的，而用户部分则可根据实际需要选择。 整个第四级用户部分大致分为如下几大类【8 】： 1 、电话用户部分( t u p ) 电话用户部分是c c r i t 最早研究提出的用户部分之一。它规定了电话通信 呼叫接续处理中所需的各种信令信息格式、编码及功能程序。主要针对国际电 话网的应用，但也适合于国内电话网的使用。 电话用户部分将根据发端交换局呼叫接续处理要求，产生所需的消息信令 并经m t p 部分传入接收端局；还将接收由m t p 部分过来的到达本端局的各种 消息，分析处理后通知话路部分作出相应的处理。 电话用户部分也是目前技术上最为成熟的用户部分。由于电话通信仍是世 界是最重要、最广泛的通信手段，因此电话用户部分也首先为各国所采用。 2 、信令连接控制部分( s c c p ) s c c p 是为增强m t p 的功能，提高七号信令方式的应用性能而设置的功能 块，是用户部分之一。 信令连接控制部分( s c c p ) 为消息传递部分( m t p ) 提供附加的功能，以便通 过七号信令网，在电信网中的交换局和专用中心之间传递电路相关和非电路相 关的信令信息和其它类型的信息，建立无接续和面向接续的网络业务( 例如，用 于管理和维护目的) 。 s c c p 的功能和过程中由位于消息传递部分之上的功能块完成。m t p 和 s c c p 结合构成“网络业务部分( n s p ) 。 3 、事务处理能力应用部分( t c a p ) 事务处理能力( t c ) 是指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。 消息传递部分加上s c c p 是t c 的网络层业务提供者。对于t c a p 的每一 应用业务称之为一个应用业务元素。各应用元素利用t c a p 的功能完成各业务 所要求的操作。把一个t c a p 和一个或多个利用t c a p 的应用元素组合在一起 称应用实体( a e ) 。 4 、综合业务数字网用户部分( i s u p ) 1 2 北京邮电人学硕士学位论文 i s u p 是在i s d n 环境中，提供话音或非话音( 如数据) 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。包括全部电话用户部分所实现的功 能。因此采用i s d n 用户部分后，t u p 部分就可以不用，而由i s u p 来承担。此 外，i s u p 还具有支持非话呼叫、先进的i s d n 业务和智能网( m ) 所要求的附加 功能。 2 3 消息传递部分( m t p ) m t p 的主要功能是在信令网中提供可靠的信号信息的传送。它包括信令数 据链路功能( 第一级) 、信令链路的功能( 第二级) 和信令网的功能( 第三级) 。第 一级( 信令数据链路功能) ，规定信号数据链路的物理电气和功能特性确定数据 链路连接方法：第二级( 信令链路的功能) ，规定在一条信号链路上消息的传递 和与其传递有关的功能和程序；第三级( 信令网功能) 规定在信号点之间传递消 息的功能和程序，能保证在信号链路和信号转接点故障的情况下可靠地传递信 号消息【引。 2 3 1 信令数据链路功能 信令数据链路功能级是七号信令系统功能分级结构中最低功能级，该功能 级定义了信令数据链路的物理、电气和功能特性，确定了信令终端设备与数据 链路的连接方法。第一级的物理组件是信令链路的信令消息载体。一条信令数 据链路由采用同一数据传输速率在相反方向工作的两个数据通路组成，完全符 合o s i 物理层的定义要求。 信令数据链路可以是数字的，也可以是模拟的。数字传输通路采用6 4 k b s 的速率。可以从多路复用码流中提取，其帧结构与p c m 的帧结构相同，模拟信 令是数据链路由模拟音频传输通路和调制解调器组成，通常采用4 8 k b s 的速 率。信令数据链路用于传送信令业务的二进制比特流，信令数据链路以全双工 的方式工作。 2 3 2 信令链路功能 信令链路功能规定了为在两个直接连接的信令点之间传送信令消息提供可 靠的信令链路所需要的功能。相当于o s i 的数据链路层( 第二层) 。 通过信令链路功能级，将把第三级来的信令消息( 这些消息可能是由第四级 产生的，也可能是第三级本身产生或转发的) 及本级生成的信令链路状态信息送 往信令数据链路传送出去；或接收第一级传送来的信令信息送往第三级或在本 北京邮电大学硕上学位论文 级处理。因此信令链路级是保证信令消息在信令网中透明传输的重要功能级。 该级的主要功能包括： l 、信令单元的收发控制 ( 1 ) 信令单元的分界； ( 2 ) 信令单元的定位； ( 3 ) 信令单元的差错检测； ( 4 ) 信令单元的差错校正。 2 、信令链路状态监视 ( 1 ) 信令单元差错率监视； ( 2 ) 处理机故障处理及信令链路故障处理； ( 3 ) 拥塞时的流量控制； ( 4 ) 第二级各种定时器的时限监视。 3 、信令链路的启用和恢复 完成信令链路的起始定位过程和测试。 应当指出的是，在第二级的工作中，除了与第三级间传送信令消息外，第 二级与第三级还将传送一些必要的控制信息，这些控制信息主要用于信令链路 状态如拥塞、处理机故障的通知及第三级对第二级的行动指示等。另外，第二 功能级还将配合第三级的功能和程序，完成很必要的信令网管管理工作。 2 3 3 信令网功能 信令网功能为信令网的信令节点间消息传递提供所需的功能和程序。在信 令链路或信令转接点故障情况下保证可靠地传递信令消息。信令网功能是在信 令链路功能基础上实现的。 信令网功能包括信令消息处理和信令网管理两个部分，其中信令消息处理 部分又可以分成三个子功能，分别是消息分配、消息识别和消息路由。它将信 号引导到适当的信令链路和用户部分。信令网管理包括信令业务管理、信令链 路管理和信令路由管理三种功能，它控制消息的编号和信令网设备的组合，以 维持和恢复正常的消息传递能力。结构如图2 - 5 所示： 1 4 北京邮电大学硕上学位论文 图2 - 5 信令消息处理功能结构 各部分的功能如下： l 、信令消息处理 主要功能是保证将在一个信令点的用户部分发生的信令消息传递到由这个 用户部分指明的目的地的相同用户部分。为完成上述传递，它进一步分为下述 三种功能： ( 1 ) 消息识别。消息识别用于识别信号消息的目的地以决定信号消息的去 向。它是通过分析信号消息路由标记中目的地编码实现的。从第二功能级传送 过来的信号消息进入第三级，首先经过消息识别功能，确定消息的下一步去 向。如果本信令点是消息的目的地，则把消息交由消息分配功能处理；如果本 信令点不是消息的目的地，且具有转接功能，则把消息交给消息路由功能去处 理；如果本信令点无转接能力，则要通知信令网管理功能作为非法消息处理。 ( 2 ) 消息分配。消息分配用来把信号消息分配给本信令点的相应用户部分。 由于信令点的m t p 部分可能要为多个用户服务，因此要决定信号消息分配给哪 一个用户部分。消息分配主要通过分析信号消息中的业务信息字段的业务指示 语来实现，即对业务指示语进行用户部分的身份识别( t u p ，d u p 或其它 u p ) ，然后送至相应的用户部分去处理。 ( 3 ) 消息路由。消息路由也叫消息编路，它利用路由标记中的d p c 和s l c 及s i o 中的s i 和s f 来实现消息路由功能。最终目的是确定目的地路由中的一 条信令链路。 2 、信令网管理功能 信令网管理功能提供信令网在故障时的重新组织及结构能力。信令网功能 划分为信令业务管理、信令链路管理和信令路由管理三部分。 北京邮电大学硕上学位论文 ( 1 ) 信令业务管理 信令业务管理功能用来在信令链路或路由状况发生变化时( 由可利用变为不 可利用) ，将信令业务从一条链路或路由转到一条或多条不同的替换链路或路 由，或在信令点拥塞的情况下暂时减慢信令业务。 ( 2 ) 信令链路管理 信令链路管理的目的是控制本地连接的信令链路，为建立和维持某一预定 的链路组能力提供保证。该功能主要在信令点开通业务及信令网发生故障时， 配合信令业务管理和信令路由管理使用。 ( 3 ) 信令路由管理 信令路由管理的目的是保证信令点之间可靠的传递有关信令网状态的信 息。信令路由管理程序与信令业务管理程序配合使用，用于闭塞和解除闭塞信 令路由。 2 4 用户部分 2 4 1 电话用户部分( t o p ) 电话通信网是目前应用最为广泛的通信网。电话网间通信采用七号信令方 式，除消息传递部分是必备的功能外，其用户部分采用电话用户部分。在七号 电话网中，全部电话接续、控制信号都是以电话消息信号单元的形式在信令网 中传送的。 电话用户部分是七号信令系统的第四功能级，它定义了用于电话接续所需 的各类局间信令。七号信令提供了丰富的信令信息，不仅支持基本的电话业 务，还可以支持部分用户补充业务。 t u p 的任务是提供电话呼叫的控制信令，完成电话呼叫的各种接续和控 制。它主要规定了两方面的内容：一是电话信号消息，以便在信令网中传送； 二是电话通信中应具备的各种信号程序。 电话用户消息的内容是在消息信令单元( m s u ) 中的s i f 字段中传送的。电 话用户消息主要分为路由标记、标题码和信令消息三部分。t u p 的电话标记部 分由目的地信令点编码( d p c ) 、源信令点编码( o p c ) 和电路识别码( c i c ) 三部分 组成。标记的结构为： i ic i c0 p cd p c l 图2 - 6t u p 标记 其中，目的地信令点的编码( d p c ) 指明消息要到达的信令点，消息源信令 1 6 北京邮电大学硕士学位论文 点的编码( o p c ) 指明消息产生的信令点的编码，c i c 为电路识别码，它指出直 接连接目的信令点和源信令点的话音电路的标号，而且c i c 的最低4 位比特在第 三级中被用作s l s 进行负荷分担使用【1 0 1 。 t u p 大体包含以下几个信令程序： ( 1 ) 初始地址消息：初始地址消息是为建立呼叫由发端局向终端局发出的第 一个信令消息，它包括下一个交换局为建立呼叫、确定路由所需要的全部信 息，例如主叫用户类别、地址信息等。 ( 2 ) 电话电路的导通检验：由于七号信令系统中信令的传送与语音的传送不 使用同一通路，所以交换系统需配有相应设备，在必要时对语音通路进行导通 检验。 ( 3 ) 被叫用户状态及地址全信号：来话交换局根据被叫用户的状态决定发送 地址全信号还是用户状态信号。当被叫用户忙时，一般回送用户市忙或用户长 忙信号；当用户空闲时回送地址全信号。 ( 4 ) 应答信号：应答信号是终端局向发端局发送的表明被叫用户摘机应答的 后向信号，根据计费的情况不同应答信号可分为：应答信号、计费和应答信 号、免费两种信号。执行计费的交换局收到应答信号后决定是否开始执行计费 程序。 ( 5 ) 呼叫结束过程：正常的呼叫结束一般有两种情况，一是主叫用户先挂 机，发端局将发送前向拆线信号；另一种情况是被叫用户先挂机，终端局将发 送后向挂机信号，当采用主叫控制复原方式时，后向挂机信号不切断话路，发 端局收到后向挂机信号后，如果在一定时限内主叫未挂机，发端局将发送前向 拆线信号。前向拆线信号是最优先执行的信号，所有交换局在呼叫进行的任一 时刻，如收到拆线信号都必须释放电路并发出释放监护信号，以对前向拆线信 号作出响应。 2 4 2 信令链接控制部分( s c c p ) 信令链接控制部分( s c c p ) 位于消息传递部分( m t p ) 之上，属于第四功能 级，为m t p 提供附加功能，以便通过七号信令网在电信网中的交换局与交换 局、交换局与专用中心之间传递电路相关和非电路相关的信令信息和其他类型 的信息。 随着电信业务的发展，在电信网中不仅需要建立普通电话的电路接续的呼 叫，而且需要灵活的数据传送方式，能够通过呼叫处理访问中心数据库；更新 移动电话业务移动站位置登记；补充业务的远端激活：网络管理中心间的数据 传送等。以满足在电信网中开放各种智能网业务、网络的运行、管理和维护以 及移动电话的漫游等业务，而这些应用仅通过使用m t p 功能已无法实现。 1 7 北京邮电大学硕士学位论文 一些应用需要建立逻辑呼叫连接，类似分组交换数据，t u p 和m t p 提供不 了这种业务，而s c c p 的无连接业务和面向连接业务均可提供非电路相关的信 息，这种功能可以满足数据的访问、查询和传送要求。s c c p 的地址是g t ( 全 局码) 、d p c 和s s n ( 子系统号) 的组合。g t 类似于用户拨号，用户使用g t 可 以访问网中任何用户，甚至越界访问。s s n 是一个信令点中子系统的编号，由 它可以定义s c c p 的应用用户，它的格式长度为8 比特，这样s s n 就可以定义 2 5 6 个子系统，而m t p 中的s 1 只可以定义1 6 个用户。 s c c p 消息是七号信令方式的一种消息信令单元( m s u ) ，其格式符合m s u 的共同特征。它的消息内容位于m s u 的信令信息字段( s i f ) 中，它通过m s u 的 业务信息八位位组( s i o ) 中的业务表示语s i - - 0 0 11 来标识是s c c p 的消息。 s c c p 消息的s i f 由路由标记、消息类型、必备固定部分f 、必备可变部分v 和 任选部分o 五部分组成1 1 1 j 。 s c c p 的消息格式如下图2 7 所示： 1 8 北京邮电大学硕士学位论文 图2 7s c c p 消息格式 图2 - 7 中消息类型采用8 比特编码。每一编码确定一个s c c p 的消息。某 类特定消息中规定必备的并且具有固定长度的参数放在必备固定部分，规定必 备的而长度中可变的参数放在必备可变部分，在任一特定消息中还可以包括任 选的参数。任选参数可以是固定长度的，也可以是可变长度的。如果是长度可 变的必备参数，则需要指针指出它们的位置。对任选参数不仅需要指出任选参 数的起始位置，还需要给出它们各自的编码和长度。 s c c p 的功能和程序的实现，例如在建立或不建立逻辑信令连接的情况下 传递数