SS7信令协议栈

页眉 SS7信令协议栈2007-08-29 10:483.1 SS7信令协议栈协议是通过网络传送数据的规则集合。 协议栈也就是协议的分层结构，协议分层的目的是为了使各层相对独立，或使各层具有不同的职能。SS7协议一开始就是按分层结构的思想设计的，但SS7协议在开始发展时，主要是考虑在数字电话网和采用电路交换方式的数据通信网中传送各种与电路有关的信息，所以CCITT在80年代提出的SS7技术规范黄皮书中对SS7协议的分层方法没有和OSI七层模型取得一致，对SS7协议只提出了4个功能层的要求。这4个功能层如下： 物理层：就是底层，具体是DS0或V.35。 数据链路层：在两节点间提供可靠的通信。 网络层：提供消息发送的路由选择.。 用户部份应用部份：就是数据库事务处理，呼叫建立和释放。 但随着综合业务数字网（ISDN）和智能网的发展，不仅需要传送与电路有关的消息，而且需要传送与电路无关的端到端的消息，原来的四层结构已不能满足要求。在1984年和1988年的红皮书和蓝皮书建议中，CCITT作了大量的努力，使SS7协议的分层结构尽量向OSI的七层模型靠近。 下图图示了SS7信令协议栈： MTP1(消息传递部分第一层)：即物理层。MTP1(消息传递部分第二层)：即数据链路层。MTP1(消息传递部分第三层)：即网络层。 SCCP（信令连接控制部分） TCAP（事务处理应用部分）ISUP（ISDN用户部分）TUP（电话用户部分） MTP1 MTP1是SS7协议栈中的最底层，对应于OSI模型中的物理层，这一层定义了数字链路在物理上，电气上及功能上的特性。物理接口的定义包括：E1，T1，DS1，V.35,DS0，DS 0A（56K）。 MTP2 MTP2确保消息在链路上实现精确的端到端传送。MTP2提供流控制，消息序号，差错检查等功能。当传送出错时，出错的消息会被重发。MTP2对应OSI模型中的数据链路层。 MTP3MTP3在SS7信令网中提供两个信令点间消息的路由选择功能，消息在依次通过MTP1，MTP2，MTP3层之后，可能会被发送回MTP2再传向别的信令点，也可能会传递给某个应用层，如：SCCP或ISUP层。MTP3还提供一些网管功能的支持，包括：流量控制，路由选择和链路管理。MTP3对应OSI模型中的网络层。 SCCP（信令连接控制部分）SCCP位于MTP之上，为MTP提供附加功能，以便通过SS7信令网在信令点之间传递电路相关和非电路相关的消息，提供两类无连接业务和两类面向连接的业务。 无连接业务是指在两个应用实体间，不需要建立逻辑连接就可以传递信令数据。面向连接的业务在数据传递之前应用实体之间必须先建立连接，可以是一般性的连接，也可以是逻辑连接。 SCCP以全局码（GT）的形式扩展SS7协议的寻址能力和路由能力，这些扩展基于被叫号码的寻址信息。 TCAP（事务处理应用部分）TCAP允许应用调用远端信令点的一个或多个操作，并返回操作的结果。比如：数据库访问或远端调用处理命令等。使用SCCP无连接业务（基本的或有序的），TCAP 在两个用户应用之间提供事务处理对话。 ISUP（ISDN用户部分）ISUP在交换局提供基于电路的连接，它直接和MTP3层通信。 ISUP提供基础电信业务，包括连接建立，监示和释放。 TUP（电话用户部分）在ITUTS标准里，TUP和ISUP功能相似，提供相似的业务（如：呼叫建立和拆除）。TUP提供的业务比ISUP少，不支持ISUP中某些业务类别，比如：非话音业务和补充业务，还有，TUP不传递与电路无关的消息包。 TUP与ISUP比较 o 应用范围：TUP主要用于南美洲，墨西哥，亚洲和东欧国家。而ISUP用于其他地方的国家。 o ISUP比TUP提供更丰富的业务，特别是非话音数字业务。 o TUP和ISUP都提供快速的呼叫建立和拆除；都在呼叫请求消息里包含主叫号码。 总的来说，TUP和ISUP的基本功能相同，ISUP能提供更多的业务，它们分别在不同的国家得到了应用第二课 SS7信令系统网络简介2008-09-24 12:03课程目的： 描述SS7信令网络的基本元素： o 信令点（SSP，SCP，STP） o 链路和链路集 o 路由和路由集 计算一条信令链路的信息传输容量 论述SS7信令拓普结构的可靠性 认识ANSI和ITUT的信令点编码标准 概述, 信令点，信令转接点，链路和链路集 2.1 SS7信令系统筒介由于随路信令系统传送速度慢，信息容量小，在通话期间不能传送信令，无法扩展新的通信业务，不能满足现代通信网对信令系统的要求。随着信通技术的发展，出现了公共信道信令技术。公共信道信令技术的基本特征是将通话信道和信令信道分离，在单独的数据链路上以信令消息单元的形式集中传送信令信息。SS7信令就是公共信道信令。在中国国内SS7信令被叫作No.7(读作七号)信令。SS7信令系统是国际电信联盟（ITU）的标准，在国际上大部份国家得到了应用，是目前通信领域应用最广的信令系统。SS7信令系统能满足多种通信业务的要求，当前的主要应用有： 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。 在各种运行，管理和维护中心传递有关的信息。 在业务交换点和业务控制点之间传送各种控制信息，支持各种类型的智能业务。 传送移动通信网中与用户移动有关的各种控制登记信息。 2.2 SS7信令网概述 SS7信令网是用于传递通信消息的数据网络，它由许多各种信令点和连接信令点的链路构成。信令网的节点叫信令点（SP）。所有信令点都能接收消息并判断这一消息是发给本节点还是汇接到别的信令点。这种决定可以由交换设备完成，也可由一台附属计算机完成。信令点间传送信令的通道叫链路，链路是双向的，同时具有发送和接收消息的能力。SS7信令网通过数据包发送消息，这些消息可以是：呼叫建立消息，电路管理消息，网络管理消息，也可以是数据库访问消息或远端功能调用消息。在本课程的开头，我们用图解来说明SS7信令网呼叫建立和拆除的消息流程。呼叫建立也包括数据库的访问，比如由被叫号码查找路由信息。SS7信令网提供消息汇接功能，能根据数据库中地址把消息发往相应的地方。有些消息用于维持SS7信令网的连接和运行，比如：网络某部分链接中断时的路由重选消息。2.3 信令点（SP）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：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。以另一种方式说，当一个交换中心具有SS7信令接入能力时，它就是一个业务交换点。业务交换点把语音交换系统信号转换成SS7消息。业务交换点利用数据库调用远端功能（通过SS7网络发送数据库查询命令）。业务控制点（SCP）是典型的访问数据库服务器，一个SCP总是要连接到一个STP（信令转接点；以下讨论）。用于线路信息，800号码路由，归属定位寄存器（无线网络）等的数据库都是以子系统号作为参照的。 每个SCP都有一个应用，用于根据子系统号码查找需要的数据库。信令转接点完成路由器的功能，它们一般不产生消息，它们查看每一个由SSP发来的消息，然后通过网络把每一个消息交换到它们要去的地方。STP把其它信令点和网络连接在一起组成更大的网络。2.4 信令转接点（STP）如果没有信令转接点（STP），那么： 每个信令点间都要有链路直接相连，当一个网络很大时，就需要数量非常庞大的链路数，无法实现。 每个交换局都要维护包含网络中所有节点信息的路由表， 当一个网络很大时，维护的工作量就会变得难以想象。 所以STP在国内信令网中很重要，它不但能把不同的网络连接起来，还能把国际间的网络连接起来。国内网间STP信令点没有把消息转换成其他协议或协议变化的能力。网关STP信令点才有这样的转换功能。网关STP信令点主要用作： 国内协议和国际协议的标准转换。 为小型网络连接转换协议。 网络安全的消息监示。 下图图示了STP和SSP的连接结构，其中1.1.3为STP，其它为SSP。 2.5 链路和链路集两个信令点（包括SSP，SCP和STP）之间由链路连接起来，两个信令点之间可以有一条或多条链路，一条或多条链路组成链路集，两个信令点之间可以有一个或多个链路集。下面以图示说明链路和链路集：图中红色框内的网络包括SCPx,STP1和STP2三个信令点。链路1和2构成SCPx和STP1之间的链路集。链路3构成SCPx和STP2之间的链路集。2.6 组合链路集仍参照上面链路集中图示，图中： STP1和STP2是一对冗余信令点，它们之间有一条链路相连，用绿色线标示。 SCPx有链路同时连接到STP1和STP2这对冗余信令点。 STP1和STP2不仅组成一对信令点，而且都和SCPx邻接。 当一个信令点同时链接到一对冗余信令点，这些链路就构成了组合链路集。在上图中，SCPx由链路1，2，3连接到一对冗余信令点STP1和STP2，所以链路1，2，3构成一个组合链路集。信令点间的数据流量不但由它们的链路集分担，它们之间的组合链路集也分担数据流量。第二课 SS7信令系统网络简介 链路的类型，链路的容量，可靠性，信令点编码，路由和路由集 2.7 链路的类型下图显示了各种类型的链路，各种类型的链路在物理上都是DS1或T1或E1中的一个时隙。这些链路类型 的定义和具体连接两节点的链路配置有关，定义这些链路类型的目的，是为了更好地管理网络，特别是为了减少网络中断的可能。为了提高网络的可靠性，必需要有多个通道可以传送消息。在ANSI和ITUT的标准里，都有相应的规则说明如何通过各种类型的链路传递消息，（如下图所示的网络中，当从SSP1往SSP2发消息时，首先试图从A链路发送消息，如果消息发送不出去，再试从F链路发送）。以及如何避开网络瓶颈传递消息。上图中所示的链路类型，分别是：A链路是访问链路，是指连接SSP或SCP到STP的链路。图中红色线条所示。B链路是桥接链路，是指连接不同地域的两个STP的链路。图中蓝色线条所示。C链路是交叉链路，是指连接两个冗余STP的链路。图中绿色线条所示。D链路是对角链路，是指通过STP连接到其它SS7网络的链路。图中棕色线条所示。E链路是扩展链路，是指连接不同地域的SSP和STP的链路。图中黄色线条所示。F链路是直连链路，是指直接连接两个SSP的链路。图中黑色线条所示。2.8 链路的容量 在通常情况下，SS7信令系统在设计时条链路的数据传输容量以其实际容量的40计算。要计算在给定数据流量下需要多少链路，必须知道： 链路的传输速率。 链路中传送消息的平均长度。 然后就能计算出每条链路的消息传输容量，再求出需要多少链路。下面给出一个计算实例：- 假定一条64kbps的DS0链路，通常以速率的40计算容量。- 64000 bits/1 byte (8 bits) = 8000 bytes/秒; 乖以 40% = 3200 bytes/秒 就是DS0的数据传输速度为 3200字节秒。- 消息的平均长度（ISUP）为 40字节。- 每条链路每秒能传送的消息条数320040。- 所以在一条DS0链路上每秒钟能传送 80 条ISUP消息。2.9 可靠性Telcordia标准要求：一个给定的链路集在年中中断的时间不能超过10分钟。为了确保可靠，SS7信令网一般采用冗余配置，下面列出了几种保证可靠性的方法： 每个SSP或SCP信令点通常都至少和两个以上的STP有链路相连。 如果两条链路共同分担流量，通常它们的数据流量不能超过40的容量。 STP信令点通常都是成对冗余配置的。 2.10 ANSI信令点编码每个SP（信令点）都有一个唯一的网络地址叫做信令点编码，ANSI信令点编码采用24位分等级的地址编码： 8位的网络号 8位的集团号 8位的成员号 中国国内也采用24位的信令点编码，具体的三个八位组意义如下： 8位的主信令区编码，省份（或市）。 8位的分信令区编码，代表各信令点所在交换局的等级。 8位具体的信令点编码。 为了压缩路由表的大小，可以用路由掩码来分发消息： 只包含网络号的路由掩码。 包含网络号和集团号的路由掩码。 路由表中当然可以包含全部24位的信令点编码。2.11 ITUT信令点编码国际信令网的信令点编码采用14位编码，其中： 3位表示全球按地理区域划分的大区号，如：中国处于第四大区，美国处于第三大区。 8位表示大区内的区域网号，中国的区域号为120。 3位表示具体的信令点编码。 有些国家采用14位编码，有些国家采用24位编码。 2.12 路由和路由集路由是从源信令点到达目的信令点所要经过的预先确定的信令消息传送路径，路由有以下特点： 可以由一个或多个链路集构成。 一个链路集可以属于多个路由。 路由由目标信令点编码（DPC）和链路集指明。 一个信令点（SP）不需要知道路由上的每一个信令点的编码，只需要知道DPC和链路集。 路由集是一组分配给某个目标信令点的路由。如下图所示，蓝色的五条链路组成SSP1到SSP2的路由1，绿色的三条链路组成SSP1到SSP2的路由2。路由1和路由2组成SSP1到SSP2的路由集。思考题 讨论SS7网络提高可靠性三种方法的具体作用。 Telcordia 标准是如何规定链路集的故障时间的？ 计算 56 kbps 速率链路的容量，已知条件： 载荷只能达到容量的40。 传送平均长度的ISUP消息。 分别定义三种类型的信令点，并描述它们的基本用途。 原文索引:/train/cttech/ss7/ss7.htm第三课 SS7信令系统协议简介2008-09-24 12:06课程目的： 确定SS7信令协议栈中各层的功能。 SS7信令协议栈，MTP1，MTP2，MTP3，SCCP，TCAP，ISUP，TUP 3.1 SS7信令协议栈协议是通过网络传送数据的规则集合。 协议栈也就是协议的分层结构，协议分层的目的是为了使各层相对独立，或使各层具有不同的职能。SS7协议一开始就是按分层结构的思想设计的，但SS7协议在开始发展时，主要是考虑在数字电话网和采用电路交换方式的数据通信网中传送各种与电路有关的信息，所以CCITT在80年代提出的SS7技术规范黄皮书中对SS7协议的分层方法没有和OSI七层模型取得一致，对SS7协议只提出了4个功能层的要求。这4个功能层如下： 物理层：就是底层，具体是DS0或V.35。 数据链路层：在两节点间提供可靠的通信。 网络层：提供消息发送的路由选择.。 用户部份应用部份：就是数据库事务处理，呼叫建立和释放。 但随着综合业务数字网（ISDN）和智能网的发展，不仅需要传送与电路有关的消息，而且需要传送与电路无关的端到端的消息，原来的四层结构已不能满足要求。在1984年和1988年的红皮书和蓝皮书建议中，CCITT作了大量的努力，使SS7协议的分层结构尽量向OSI的七层模型靠近。下图图示了SS7信令协议栈：MTP1(消息传递部分第一层)：即物理层。MTP1(消息传递部分第二层)：即数据链路层。MTP1(消息传递部分第三层)：即网络层。 SCCP（信令连接控制部分） TCAP（事务处理应用部分）ISUP（ISDN用户部分）TUP（电话用户部分） MTP1 MTP1是SS7协议栈中的最底层，对应于OSI模型中的物理层，这一层定义了数字链路在物理上，电气上及功能上的特性。物理接口的定义包括：E1，T1，DS1，V.35,DS0，DS 0A（56K）。 MTP2 MTP2确保消息在链路上实现精确的端到端传送。MTP2提供流控制，消息序号，差错检查等功能。当传送出错时，出错的消息会被重发。MTP2对应OSI模型中的数据链路层。 MTP3MTP3在SS7信令网中提供两个信令点间消息的路由选择功能，消息在依次通过MTP1，MTP2，MTP3层之后，可能会被发送回MTP2再传向别的信令点，也可能会传递给某个应用层，如：SCCP或ISUP层。MTP3还提供一些网管功能的支持，包括：流量控制，路由选择和链路管理。MTP3对应OSI模型中的网络层。 SCCP（信令连接控制部分）SCCP位于MTP之上，为MTP提供附加功能，以便通过SS7信令网在信令点之间传递电路相关和非电路相关的消息，提供两类无连接业务和两类面向连接的业务。 无连接业务是指在两个应用实体间，不需要建立逻辑连接就可以传递信令数据。面向连接的业务在数据传递之前应用实体之间必须先建立连接，可以是一般性的连接，也可以是逻辑连接。 SCCP以全局码（GT）的形式扩展SS7协议的寻址能力和路由能力，这些扩展基于被叫号码的寻址信息。 TCAP（事务处理应用部分）TCAP允许应用调用远端信令点的一个或多个操作，并返回操作的结果。比如：数据库访问或远端调用处理命令等。使用SCCP无连接业务（基本的或有序的），TCAP 在两个用户应用之间提供事务处理对话。 ISUP（ISDN用户部分）ISUP在交换局提供基于电路的连接，它直接和MTP3层通信。 ISUP提供基础电信业务，包括连接建立，监示和释放。 TUP（电话用户部分）在ITUTS标准里，TUP和ISUP功能相似，提供相似的业务（如：呼叫建立和拆除）。TUP提供的业务比ISUP少，不支持ISUP中某些业务类别，比如：非话音业务和补充业务，还有，TUP不传递与电路无关的消息包。 TUP与ISUP比较 o 应用范围：TUP主要用于南美洲，墨西哥，亚洲和东欧国家。而ISUP用于其他地方的国家。 o ISUP比TUP提供更丰富的业务，特别是非话音数字业务。 o TUP和ISUP都提供快速的呼叫建立和拆除；都在呼叫请求消息里包含主叫号码。 总的来说，TUP和ISUP的基本功能相同，ISUP能提供更多的业务，它们分别在不同的国家得到了应用。ISUP呼叫建立流程示例 3.2 ISUP呼叫建立示例 如下图所示，当一个用户摘机并拔被叫号码，交换局（SSP1）收集并分析被叫号码，分析到被叫不是本局内用户，而是目的信令点编码为1.1.3交换局的用户，于是，SSP1在路由表中查找到达1.1.3的路由，然后用找到的链路把IAM消息发送出去，如图中箭头所示。SS7协议的MTP层完成发送消息路由方面的所有工作，包括查路由表，发送DPC，源信令点（SSP1）编码，以及占用的电路号CIC。ISUP层处理IAM消息，包括主被叫号码信息。当消息（IAM）到达路由中下一个交换点1.1.2时，MTP层再次分析路由。在1.1.2中，MTP查找目的信令点编码，并发现：这个消息不是发给自己的，然后就找出转发这个消息的路由及具体的链路。交换局把消息1.1.2（IAM）转发出去。当消息到达交换局1.1.3（SSP2）时，MTP层识别到这一消息是发给它的。目的交换局(SSP2)检验IAM消息，然后向源交换局（SSP1）发回地址全消息（ACM），这一消息会沿着原来IAM发送的路由反向传回SSP1。每个经过的交换局都会查看消息的DPC，看看消息是不是发给自己的，若不是给自己的，就把它转发到相应的路由，直到消息到达它的目的（DPC）。目的交换局向被用户振铃，主叫局向主叫送回铃音。这时，电路交换网的话音通道仍未建立连接。现在被叫摘机，应答消息（ANM）从1.1.3发向1.1.1，电路交换网的话音通道才建立连接，主被叫进入通话。如下图所示：800业务的TCAP消息路由示例 ,各种信令点用到的SS7协议层3.3 800业务的TCAP消息路由示例 主叫用户拔叫800用户号，这就触发位于交换局（图中SSP）内的路由应用程序发出一个TCAP查询。图中的STP收到查询，用MTP层和SCCP层协议转发查询到SCP的800号码数据库。这样，SSP中的应用程序就和SCP直接建立了对话。从SCP返回一个与800号码对应的本地用户号给SSP，事务处理就结束了。3.4 各种信令点用到的SS7协议层思考题 请描述各MTP层和ISUP层在呼叫建立时的作用。原文索引：/train/cttech/ss7/ss7.htm七号信令和智能网的新应用2008-09-24 12:17一概述对大多数通信设备开发商来说，七号信令系统（以下又简称SS7）仍然是相当重要的领域，其中开发增强业务平台、VoIP网关、中心局交换平台和其它一些由电话公司网内运营商开发的平台。这主要是由于七号信令协议在全球范围内得到非常广泛的应用，用于电话网络的呼叫控制和支持智能网业务。随着电信运营商间的竞争越来越激烈，电话公司利用七号信令和智能网的先进性开发出不同于竞争对手的新业务，为公司带来新的收入。开放系统能够带来巨大的硬件和软件市场，七号信令和智能网与开放系统相结合，使得业务提供商能够快速地把新业务推向市场，为其带来巨大的收益。 本文对七号信令协议和智能网进行了回顾，并描述了七号信令和智能网在众多领域里的应用，和NMS通信公司在这些领域提供的支持。TOP二技术回顾1.SS7回顾SS7是公共信道信令协议，主要用于电话网内的呼叫处理，同时也是智能网的基石。SS7是用于电话网的基本数据通信协议，完成包括呼叫建立、呼叫选路和提供各种业务，比如：800号电话（免费电话）重选路由，还有：无线漫游、主叫识别和CLASS（自定义本地信令业务）功能。由于SS7网是独立于话音媒体流电路网的数据网，可以做到完全的冗余备份，因此，SS7对电话网络的管理比以前的技术（随路信令）更快、更可靠和更先进。SS7最早设计于二十世纪七十年代中期，那时的主要功能是在PSTN（公共电话交换网）的交换机之间及其与数据库之间传递呼叫控制信息。后来，SS7才得到更高层次的应用，包括象ISDN那样的新技术的开发。SS7取代了基于SS6的最早的公共信道局间信令系统，SS7比那些系统具有多个重要的优点，包括具有更高的速度等。SS7在AT&T被称作CCS7，在欧洲被叫作C7，在ANSI标准中被名为SS7，虽然叫法不一样，但是大部分的七号信令元素是相同的，在具体应用中也会有一些重要的区域性变化。 呼叫接续在任一个电话系统中，都要规定一些固定的信令机制来实现呼叫的建立和释放。最初，象POTS（普通旧电话业务）那样的电话系统都是用带内信令来传递信息。带内信令是指信号的频率在话音频率范围之内（0.33.4kHz），比如：DTMF信号就属于带内信号。带内信号是在话音通道内传递的。相反，SS7使用一个完全独立于话音网的数据网来传递信令，这样可以大大提高电话网络的利用率。比如，在呼叫发起但未建立完成之前，不需要分配话音电路，这使得传递的信令数据只和呼叫有关而和电路无关，为在交换机之间、交换机和其它网络之间高效、可靠地传递信息提供了可能。同时也支持更高级的应用，如：主叫识别、无线漫游和800号业务。如下图1，显示出了带内信令和SS7在呼叫接续上的区别。图1 带内信令和SS7信令示例TOP2.智能网回顾智能网是指在电话网内实现智能化高级功能的体系结构。在美国就是指高级智能网（AIN）。在智能网中以SS7信令作为基础的数据通信协议。近年来，智能网越来越受到重视，这是由于用户提出了更多更细的要求，也是规范化的需要，比如在美国，不但强行引入了竞争，同时也要求系统提供更多更先进的功能，象号码可携带（LNP）功能，LNP功能允许用户在更换运营商时仍然使用原来的电话号码。智能网使得PSTN运营商在不用改造原有中心交换机的情况下，可以提供一系列更加标准化的业务，同时也能提供更新更强大的业务，如：800号重选路由、LNP和唯一号码跟随业务。 选择SS7作为智能网基础协议的主要原因：一是SS7具有很高的可靠性；二是SS7可以达到很高的速度，以传送大量的呼叫控制信息。下面以800号转换业务这一简单智能业务说明这个观点。在800号转换业务中，本地中心交换机也就是业务交换点（SSP），被设置成能检测所有需要智能网特别处理的呼叫，当检测到800号呼叫时，交换机就初始化智能网触发功能，产生一个触发事件，并通过SS7网络向远端数据库系统发出一个消息。这时，这个数据库系统是作为一个业务控制点（SCP）出现的。这一消息用于SSP向SCP请求怎样去处理呼叫。运行在SCP内的SLP（业务逻辑程序）根据出现的触发点和呼叫的特性，决定对应的操作，并把操作的命令发回到SSP，SSP根据这一命令去完成呼叫的接续。即使以上这一业务流程描述得较简单，我们仍能从中看出：整个处理过程必须非常快，并且保证是很可靠的。如果处理太慢，使用这一业务的用户就会感觉到明显的延迟；如果通信不可靠，呼叫就会中继或出现错误的接续。通过这个例子，还说明了智能网使用的是一个集中的数据库，而不是保存在各个本地交换机中的多个数据表，这样在业务或业务的号码需要改变时，只要修改SCP中的业务流程或数据库，而不用修改多个交换机中的数据表或程序，便于维护管理。 智能网的主要实体（图2所示）包括： 业务交换点（SSP）这一信令点是信令消息的源产生点或终结点，具体是本地 中心局或交换机。 业务控制点（SCP）这一信令点一般就是数据库，比如在有线网中的线性信息 数据库（LIDB）或无线网中的HLRVLR（归属位置登记器拜访位置登记器）。 运行在SCP中的程序决定呼叫处理的流程，又叫作业务逻辑程序（SLP）。 信令转接点（STP）这一信令点是七号信令数据包进行交换、选择路由的地 方。整个七号信令网是由STP连接起来的。 智能外设（IPe）这些智能网元素一般提供帮助和用户交互的媒体业务，如播 放提示操作、录音或传真存贮。 业务节点（SN）业务节点合并了IPe和SCP的功能，使得呼叫可以在一个SN内 完全处理，无需向外部的SCP请求信息。比如，语音信箱平台一般都是以业务节点 的形式实现的。 附件这些智能网元素通过中心局交换机提供用户业务功能。（注：附件没有得 到广泛应用）。图2 智能网实体例子TOP3.SS7协议回顾SS7协议是非常结构化和层次化的协议，如图所示。协议定义了OSI七层结构中所有的关键层，从代表物理层的消息传递部分第一层，到几个应用层。每个应用层设计用于一种指定的应用，包括呼叫控制、无线移动和智能网业务。图3 SS7协议栈 SS7协议软件层1) MTP（消息传递部分）第一至三层：这些层提供物理层、数据链路层和网络层等低层的全部功能。它们提供信令转接点（STP）的功能，支持拥塞控制，消息识别、分发及路由寻找。2) ISUP（综合业务数字网用户部分）：这一层是ISDN网中网络侧协议，用于提供ISDN话音、数据、文本和图像业务所需的信令功能。需要特别提出的是，ISUP提供用于模拟和数字电路切换的呼叫控制功能，使得ISDN能同时承载话音和数据业务。3) SCCP（信令连接控制部分）：SCCP位于MTP之上，为MTP提供附加功能，以便通过SS7信令网在信令点之间传递电路相关和非电路相关的消息，提供两类无连接业务和两类面向连接的业务。无连接业务是指在两个应用实体间，不需要建立逻辑连接就可以传递信令数据。面向连接的业务在数据传递之前应用实体之间必须先建立连接，可以是一般性的连接，也可以是逻辑连接。SCCP以全局码（GT）的形式扩展SS7协议的寻址能力和路由能力，这些扩展基于被叫号码的寻址信息。4) TCAP（事务处理应用部分）：TCAP允许应用调用远端信令点的一个或多个操作，并返回操作的结果。比如：数据库访问或远端调用处理命令等。使用SCCP无连接业务（基本的或有序的），TCAP 在两个用户应用之间提供事务处理对话。使用TCAP的主要应用有：800号路由寻找功能。自动信用卡呼叫，在呼叫卡认证时要查询线性信息数据库（LIDB）。本地号码携带业务（LNP）。无线移动应用。5) TUP（电话用户部分）：这一层为国内国际电话呼叫控制提供信令功能。TUP没有得到广泛的应用，只有中国及少数的亚洲、欧洲和拉丁美洲国家在使用，并且有逐渐被ISUP取代的趋势。然而，在使用它的地区，TUP是PSTN连接国内国际电话时相当重要的协议。6) 高层应用部分：这一层是非常专门化的，每种协议都设计成用于特定的应用。包括以下协议：GSM MAP（GSM移动应用部分）：这一层为GSM无线系统之间提供系统间连接，它是作为GSM标准的一部分开发的。IS41：这一层类似于GSM MAP，也是用于无线系统间连接的，主要应用于北美的无线网络。比如在美国的模拟AMPS和TDMA蜂窝系统间提供连接。IS634：这一层为AMPS蜂窝网络的移动交换中心（MSC）和基站间通信提供接口。INAP（智能网应用部分）：这一层运行于TCAP之上，提供类似于MAP的功能，但它是用于固网的。INAP主要是欧洲的标准，是欧洲电信标准化组织（ETSI）开发的，它是CS1，CS2智能网功能集的一部分。CS1和CS2等同于AIN。虽然AIN和CS规范相类似，并且都能通过SS7来实现各种功能，如呼叫路由寻找，但还是有一些不同的地方，这正是各种标准组织工作的汇合点。112911291129A：这些协议为SCP和IPe间提供直接连接，是Bellcore1129和AIN0.2标准的变种。在某些场合，不需要用SS7直接连接SCP和IPe，但在另一些场合中却需要。在SS7网络中，允许任何的SCP利用SS7作为基础协议和任何的IPe直接通信。当使用SS7协议时，1129应用层一般运行在TCAP之上。TOP三七号信令可靠性SS7提供消息传递以实现正确无误的业务功能，如呼叫建立。因此，SS7被设计成能达到相当高的可靠性。可靠性来自链路的多样性和冗余备份。图4说明了一个简单SS7网络的标准例子，着重说明了一些内建的可靠性特征，比如链路的网状配置，这样使得网络中的每个信令点间都有冗余备份的链路，从而提高了整个网络的可靠性。在进行网络设计时，要设计23个方向的链路，两个方向的链路被称作一个访问链路对。链路对中的每条链路使用不同的物理线路连接到不同的网络接口，使它们之间具有相互备份的功能。多条链路最好不要使用相同的建筑物、载波系统、电缆或者支撑架。在图4 中，从STP出发，可以有3 个方向的链路，这些由4个对角链路（D链路）构成的链路通过不同的路由连接到网络接口相互形成备份。和A链路一样，这些链路也不能共用一条物理线路或通信基础设施。图4 SS7网络结构SS7网络的设计一般都留有充足的冗余容量。在美国，SS7网络的设计通常是各链路的流量不能超过容量的40。这种情况下，若某条链路出现故障而中断，即使所有的负荷都流向剩下的完好的链路，这些链路仍未达到满容。在美国，一般用56kbps的链路来连接SS7网络，但在欧洲，一般用E1中继的一个时隙（64kbps）来承载SS7的流量。在一些欧洲国家里，剩下的29个E1时隙是不用的，这样可以避免由于流量而出现的任何风险。从这种例子可以更清晰的说明可靠性对于SS7网络来说是多么的重要。对SS7网络的接入是严格受到运营商的控制的，这是为了保持网络的完整性。最初，只有电话公司才能够接入到SS7网络。然而，这种情况已经开始改变，特别是在美国，由于各种类型的业务提供商在不断增加，包括从主要LECs（本地交换运营商）和IXCs（长途交换运营商）到无线运营商，甚至更小的运营商，他们都需要接入到SS7网络。另外，集团用户运营的大的呼叫中心也被允许接入到SS7网络，以和IXCs配合提高操作的效率和实现新的业务。将来有希望在全球任一个角落都可以接入到SS7网络。 单信令点编码冗余备份运营级系统要求有非常高的可靠性，一般要达到99.999%的可用性。对大多系统的严格要求是：SS7连接中，出现单信令点故障时，系统能自动避开故障点，保持连接的畅通。一般设计时要考虑的故障包括：SS7链路故障；各种SS7接口板故障；主系统故障，包括硬件故障，如电源中断或火灾，和软件故障，如操作系统故障或应用程序问题。只有SS7链路出现故障时，SS7协议才有相应的规则去处理故障，对其它故障的处理必须在设计SS7平台和整个系统结构时予以考虑。还有一个普遍的要求是：软件的升级过程中不能影响整个系统的运行。能达到以上要求的一个解决方案是：使用两个主机箱，在每个主机箱里插有SS7接口板，用于支持一条或多条SS7链路。让两个主机都使用一个SS7地址，也就是共用一个信令点编码，这样远端的交换机或STP就会认为这两个主机是一个完整的系统。这样，这两个主机组成的系统就能在其中一个出现故障时仍能正常工作。系统开发商也有用其它方法来实现冗余结构的，其中包括单节点和多节点实现方式。在图5所示的系统中，SS7由两台同时工作的主机组成，每个主机上有两条SS7链路，所有连接都使用同一个信令编码。两个主机中的SS7链路都处于连接状态，MTP2处于运行状态，其中一个主机的MTP3和ISUP处于主用运行状态，而另一个主机的MTP3和ISUP处于备用状态。主用机箱的MTP3和ISUP处理所有两个主机上链路中的SS7消息流，并把对应的呼叫状态信息通知备份主机。主用系统和备用系统间用快速以太网相连，用于两个系统互相跟踪对方的状态。当主用系统出现故障时，备用系统接过控制权，并用备份的呼叫状态信息数据刷新所有的呼叫状态。SS7具有板卡级或机箱级的故障自动处理机制，当主系统出现故障时，主系统上的链路就会中断连接，远端交换机（SSP）检测这些链路已中断连接，就把所有的SS7流量都转移到备用系统的链路上。因此会造成一些SS7传输能力的下降，直到故障系统恢复为止。如果设计系统时每条链路只利用其传输能力的40或更少，则系统的运行不会出现任何问题。在这个例子中，不管主机箱支不支持热插拨都使整个系统具有很高的可靠性。热插拨使得在一个正在运行系统中的板卡可以增加、拨下或更换。在这个例子的系统中，若增加热插拨功能，可以使得在硬件出现故障或升级时快速地更换板卡。图5 SS7单信令点冗余结构四七号信令新应用虽然SS7技术可以应用在广泛的潜在领域，但是目前只在几个专属领域得到了应用：电话网、基于运营商的应用及其基础设施，还有基于大企业的应用及其基础设施。下表列出了一些SS7的应用。应用领域SS7适用性应用实例增强业务最适用于网络（基于中心交换系统）的应用；企业应用适用性较差。声讯台唯一号码电话跟随业务无线预付费平台VoIP网关很适用于网络（运营级）应用VoIP到PSTN的网间连接（呼叫控制）无线网络很适用移动性应用（如支持GSM MAP）用于MSC的呼叫控制：建立、拆线等。业务控制点很适用无线网中的VLRHLR服务器高级智能网智能网绝对必要LNP（本地号码可携带）800号路由寻找增强智能网业务呼叫中心中等适用大容量呼叫中心SS7交换和网关适用SS7微型STPSS7MF网关通过数据网传输SS7TOP1增强业务增强业务的范围很广，包括：声讯、传真消息，单一号码电话跟随业务，以及运营商为用户提供的预付费业务等。增强业务在各运营商中得到广泛应用的主要原因是能为他们带来重要的收入来源，并使得运营商更有自己的特色。增强业务一般由和中心交换局相连的平台提供。这些平台可以是配置成业务点的系统提供，也可以作为智能外设提供，两种情况下都是使用SS7作为在中心交换局和业务点或外设之间的呼叫控制协议。图6所示为一个运营级的声讯平台，这是个面向公众的开放结构增强业务平台。系统由多台计算机（或叫节点）组成，节点间通过以太网相连接以提供冗余功能，这是一个很规范、具有很高可靠性的系统。在这一例子中，两个SS7节点用于为应用提供信令，而其它几个媒体节点用于提供和PSTN间的通道连接和呼叫处理功能，包括所有和用户的音频或声音对话，以及信息播放。每个媒体节点一般使用有一定数量的线路和DSP资源的板卡，比如NMS AG系列4E1板，用于几百甚至几千个同时发生的混合媒体（声音、传真等）呼叫。利用容错磁盘服务器作存贮介质，向媒体节点提供语音邮件消息检索功能。那两个SS7节点是以冗余方式配置的，共享相同的信令点编码，为所有的媒体节点提供呼叫控制。图中所示的所有SS7链路采用单信令点编码冗余方式备份，即使其中一个SS7节点出现故障，信令系统仍能继续为呼入提供不中断的语音信箱访问。这个信息系统的升级扩容非常方便，只要增加媒体节点就可以轻易扩大系统容量。由于很少会出现两个信令点同时崩溃的可能，使得这种结构具有很高的可靠性。图6 增强业务系统运营级结构例子TOP2VoIP网关由于通过IP网传送话音市场的迅速增长，我们有必要对许多设备供应商都在推出的VoIP网关作一个介绍。VoIP网关用于连接电话网（就是基于电路的PSTN）和基于数据包的IP网，使得呼叫能通过IP网络无缝地连接到PSTN电话。最初，网关只支持比较少的呼叫，一般只支持单个的T1或E1，最多只能支持几百个话音电路。这种早期的网关一般使用ISDN协议或随路信令协议连接到PSTN。然而随着基于IP话音应用的迅速成长，并被各运营商所采用，网关容量逐渐得到了扩大，能够支持多达数千个呼叫。网关规模的扩大和运营级网关的要求，使得SS7成为连接IP网关和PSTN必须采用的信令协议。图7 SS7支持的VoIP网关IP网关一般连接到PSTN的中心局交换机，并用ISUP信令来提供呼叫控制。在很多情况下，任何PSTN的呼叫功能很明显都要跨越网络来实现，比如主叫号码信息显示，主叫号码要从PSTN经网关进入IP网，再经网关送达另一端的PSTN用户。1) VoIP标准的进展VoIP团体对SS7的兴趣持续升温，主要原因是：要让基于包的VoIP网络接入到到处存在的电话业务，就必须连接到基于电路交换的PSTN，而PSTN网是用SS7作为信令机制的，所以VoIP网关只能支持SS7，别无选择。VoIP的标准在持续发展，有一个明显的趋势是网关中的媒体（话音、传真等）和信令分离处理（请看图8）。另外，虽然提议了各种各样的信令方式，但到目前为止，似乎SS7或它的变种在形成VoIP标准时起到了比较重要的作用。现在正急待解决的两个关键问题是：通过IP网传送SS7，以及连接PSTN电路和包网络。图8 VoIP网络中的媒体、信令网关分解图2) 通过IP网传递SS7就是两个PSTN网络之间通过IP网络连接起来，PSTN网络间的SS7信令信息通过IP网透明地传送到对方。这样做的目的是：不管呼叫是通过基于电路的PSTN还是通过VoIP网络，都能向用户提供相同的随时随地的接入和业务功能集。另外，通过IP网传递SS7所需要的基础传输设备成本明显要比传送传统SS7所需要的基础传输设备低得多。（参考图9）3) 连接PSTN电路和包交换网当VoIP网络需要处理或者产生象在PSTN和VoIP间建立呼叫连接那样的SS7信息时，决定如何去处理这些SS7信令信息就是这个问题包含的内容。这个问题的一个例子是：源自于PSTN的一个呼叫要到达VoIP网内的一个设备，这时，两个网络固然使用不同的信令，但不管使用哪个网络用户仍能访问到同样的功能和业务，就和以前访问纯PSTN业务一样。在以上这两个问题领域，NMS公司都积极参与到各标准化和工业化组织中，并在其中处于领导者的地位，包括IETF和IN Forum的相关工作组