七號信令的由來
通訊設備之間任何實際套用信息的傳送總是伴隨著一些控制信息的傳遞,它們按照既定
的通訊協定工作,將套用信息安全、可靠、高效地傳送到目的地。這些信息在計算機網路中
叫做協定控制信息,而在電信網中叫做信令(Signal)。英文資料還經常使用"Signalling"(
信令過程)一詞,但大部分中文技術資料只使用"信令"一詞,即"信令"既包括"Signal"又包括
"Signalling"兩重含義。
分類
信令按其用途分為用戶信令和局間信令兩類。前者作用於用戶終端設備(如電話機)和
電話局的交換機之間,後者作用於兩個用中繼線連線的交換機之間。局間信令分隨路信令(CAS:ChannelAssociatedSignaling)和共路信令(CCS：CommonChannelSignaling)兩大類,前者利用局間中繼線路傳遞信令(即用戶話音和信令在相同的線路上傳遞);後者利用單獨的通道或線路傳遞信令。七號信令系統(Signalling System No.7簡稱七號信令或SS7)是一種局間的數字共路信令。人類自1878年第一次使用電話交換機向公眾提供電話業務以來就使用了信令。隨著電話交換機從人工交換,機電交換到電子交換的發展,所使用的信令也由一號信令發展到了當今正在推廣的七號信令。一號信令靠人工電話交換機的話務員用振鈴傳送信令;二號信令採用撥號脈衝,傳送信令,但未付諸使用。三號信令為單音頻的帶內信令;四號信令為雙音頻的帶內信令;五號信令利用六個語音頻率中的二個頻率的組合傳送各種信令即帶內雙音多頻信令(DTMF:Dual Tone Multi-Frepuency)。為了適用數字程控交換機的發展,國際電報電話諮詢委員會(CCITT)於1968年提出了六號信令,六號信令為共路信令,報文長度固定,為28比特。考慮到數字通訊向ISDN(綜合業務數字網)的發展趨勢,CCITT於1980年提出了通用性很強的七號信令系統,此後,七號信令系統經過多次擴展修改,已形成一個完整的信令體系。七號信令系統以網路訊息方式在信令點之間傳送信令,它和國際標準化組織ISO的開放系統互聯模型(OSI模型)有對應的關係。
為什麼要採用七號信令系統
七號信令系統將信令與語音通路分開,採用高速數據鏈路傳送信令,因而具有傳送速度
快、呼叫建立時間短、信號容量大、更改與擴容靈活、信令設備投資省、話路利用率高的
特點。七號信令系統雖然來源於電話網,然而它的套用不只限於話路交換,可以說,它最主要
的潛在套用是非話路業務、話路業務智慧型化以及綜合業務數字網。在這些領域內,其它信令
是無能為力的。
七號信令系統在電話網上疊加了一個共路信令網,電話網實行電路交換,而共路信令網
實行分組交換,兩者互補,使傳統電話網的能力得到極大地提高。電話網的局間信令在共路
信令網上傳輸除了具有速度快、可靠性高、容量大的特點之外,信令網上還可設定資料庫服
務器、網路管理監控中心、具有語音識別功能的智慧型結點等,使高級智慧型網AIN成為現實。
另外,七號信令系統還是蜂窩移動通訊網、PCN(Personal Communication Network)、ATM
網以及其它數據訊網的基礎。
七號信令系統的結構
1.共路信令網結構
概念上,七號信令是一種在獨立於電信網的網路上運行的信令,這個網路叫做共路信令
網或叫七號信令網,它由多個信令點組成,信令點間一般由64Kbps的數字鏈路連線。典型的
信令網包括SSP、SCP和STP三種信令點。
SSP(Service Switching Points)是一種能執行多種七號信令套用服務(用戶呼叫處理
、800號服務、他方付費電話等)的程控數字交換機的電話局。其中又將只提供使用七號信
令進行用戶呼叫處理的電話局叫做CCSSO(Common Channel Signalling Switching Office
s)。一般情況下,只要將現有的程控數字交換機的軟體升級並增加一些硬體,就能執行CCSS
O或SSP的功能。然而這種軟體是非常昂貴的,一個SSP的軟體價格達數百萬美元。
SCP(Service Control Points)是一種能提供資料庫服務的特殊信令點,800號電話、信
用卡電話等許多特殊服務功能都必須藉助SCP才能實現。SCP通常是由一個大型多機系統構
成的資料庫伺服器,每天能處理數百萬個資料庫查詢請求。
STP(Signallint Transfer Points)是共路信令網的專用設備,它的主要功能是信令中
轉、信令路由和全稱地址(Globale Title)的翻譯。一個STP可支持數百條鏈路,為了提高信
令網的可靠性,STP通常總是成對配置的。
共路信令網往往是一個地區性大網,或全國性大網,或國際大網,它結點多,可靠性要求
高,管理維護複雜。為此,網路中必須配置多個網路操作支撐系統OSS,它與STP及SCP聯接,對
它們實行管理控制。
共路信令網一般是層次結構的,下面以美國為例進行說明。從電信經營管理勢力範圍上
,美國劃分為七個區域(Regions),每個區域劃分為多個小區,每個小區屬一個地方電信公司
經營管理,第個區域由貝爾營運公司控制所屬地的地方電信公司。與此對應,美國的共路信
令網是兩級結構的(圖1)。
@@12S10300.GIF;圖1.共路信令網結構@@
為了網路的可靠性和負載均衡, 每個區域內設立兩對RSTP(Regional STP)、兩個SCP。
每個SCP設立兩個資料庫,資料庫CMSDB(Call Management Services Data Base)用於800號
服務,資料庫LIDB(Line Information Data Base)用於信用卡電話服務、對方付費電話服務
和第三方付費電話服務。兩個SCP上的兩個資料庫拷貝完全相同,當一個SCP出現故障時,另
外一個SCP可繼續提供服務。
一個區域的RSTP和其它區域的RSTP直接連線,或通過其它長途信令網互聯。每個區域內
設立一個信令工程管理中心SEAC。每個小區設立一個或多個LSTP(Licak STP),所有LSTP和
RSTP連線。每個LSTP和小區內所有SSP和CCSSO連線。電話局和信令網連線的典型的做法是
,匯接局(AT)的程控交換機升級為AT/SSP,端局(CEO)的程控交換機升級EO/CCSSO。並非所有
端局都必須具備CCSSO功能,美國仍有近30%的端局還不具備七號信令功能。
2.協定結構
目前,七號信令按功能可劃分成六部分(圖2):MTP、SCCP、TCAP、OMAP、ISUP和MAP。隨
著七號信令套用的發展,TCAP上還將增加其它套用部分。
@@12S10301.GIF;圖2.七號信令系統的協定結構@@
MTP(Message Transfer Part)又分成三級:SDL(Signalling Data Link),SLF(Signali
ng Link Functions)和SNF(Signalling Network Funtions)。第一級SDL的功能對應於OSI
模型的物理鏈路層。第二級SLF的功能對應於OSI模型的數據鏈路層,其協定類似於HDLC,它
負責點到點的通訊處理,第三級SNF的主要功能是訊息的識別和分配,訊息的路由,信令網的
業務量管理、路由管理以及鏈路管理。
SCCP(Signalling Conection Control Part)是MTP第三 級的補充,它與SNF合在一起對
應於OSI模型的網路層。SCCP的協定功能分為四等:Class0、Class1、Class2、Class3。Cl
ass0和Class1執行無聯接的網路服務,Class2和Class3執行有聯接的網路服務。除聯接控制
外,SCCP還執行全稱地址的翻譯和端一端路由。
TCAP(Transaction Capabilities Application Part)為七號信令的套用提供事務處理
所需要的支持,它對應於OSI模型的套用層,其協定類似於OSI的ROS。
OMAP(Operation Maintenance and Administration Part)的主要功能是網路管理和維
護,它類似於OSI的CMIP協定。
ISUP(ISDN User Part)是七號信令中最複雜的一部分,它的主要功能是在兩個程控交換
機(ISDN交換機)之間為主叫用戶和被叫用戶建立話音通路(呼叫建立)、話音通路的釋放(呼
叫釋放)、線路監視、補充業務處理等。除ISUP之外、國際電報電話諮詢委員會CCITT還定
義了TUP(Telephone User Part)和DUP(Data User Part)。TUP執行話路交換信令,DUP執行
非話交換信令。
MAP(Mobile Applecation Part)的主要功能是支持蜂窩移動通訊,其協定還未完善。
不同信令點包括七號信令的不同部分。STP只包括MTP和SCCP兩部分;SCP包括MTP、S
CCP、TCAP和基於資料庫查詢的套用(如800號服務,他方付費電話服務等);CCSSO一般只包括
MTP和ISUP;而SSP包括七號信令的各個部分。
目前,美國有二個標準化組織頒布的七號信令協定受到人們重視;第一是CCITT頒布的Q
系列協定,第二是美國Bellcore通信研究公司頒布的T系列協定。它們基本相同,但存在一些
重要差別。另外,Bellcorp還頒布了大量的TR系列技術文檔,它們是面向實現的協定,詳細具
體,是北美信令網的工業標準。TR系列不包含OMAP,對於SCCP只使用無聯接服務。此外,TR系
列定義了免費電話(800號電話)、信用卡電話、對方付費電話、第三方付費電話、CLASS等
七號信令套用的操作規範,這些操作規範在CCITT的Q系列中均不完善,因此,北美信令的實現
參照了TR系列技術文檔。
七號信令的套用
1.話路信令
七號信令的一個最基本套用是替代老的一號到六號信令,用作現代數字程控交換機的局
間信令,控制局間呼叫的接續。和老的局間信令相比,七號信令作局間信號有許多優點:(1)
信令傳送速度高,呼叫接續時間短;(2)信號容量大,一條64kbps的鏈路在理論上可處理幾萬
話路;(3)靈活,易於擴充;(4)對話路干擾小,話路質量高;(5)可傳遞端——端信令或用戶信
令;(6)可使話路服務智慧型化,即使傳統的電話業務具備CLASS特性。
CLASS(Customer Local Area Signalling Services)代表一組特殊電話服務特性,這包
括自動回叫、自動重叫、用戶追蹤、主叫名傳遞、呼叫選擇接受等13種功能。這些功能或
服務特性是用戶電話機無法單獨提供的。
2.800號服務
據統計,1993年美國每天處理8000萬到1億個800號電話,年營業額數百億美元,年增長率
為15～20%。800號服務是一個巨大的市場,吸引著各個電信公司,是它們最主要的收入之一
。所謂800號電話是公司企業向客戶提供一種特殊的電話號碼,該號碼的地區碼為800(虛擬
地區碼),客戶使用這個電話和公司企業通話時的費用由公司支付,打電話的客戶免費。800
號電話號是一個虛擬的邏輯電話號,一個公司可能擁有許多的實際電話號碼,但800號電話只
有一個,客戶可能在任何地方撥這個號碼要求與該公司某個職能部門通話,這就存在一個將
800電話轉變成實際電話號的過程。這個過程的實現依賴於信令網的SCP。
3.他方付費電話
他方付費電話(ABS:Alternate Billing Service)有三種形式:第一種形式是信用卡電
話,它不同於我國目前流行的磁卡電話(英文中,磁卡電話叫做debet card call);第二種形
式是被叫付費電話(collect billing call或collect call);第三種形式是第三方付費電話
(third number billing call)。在共路信令網建立之前,他方付費電話依賴電話局操作員
才能實現,有了共路信令網,他方付費電話基本自動化,方便而高效。
4.高級智慧型網(AIN)
高級智慧型網 在共路信令網中引入了兩種新的結點:Adjunct和IP。Adjunct的功能類似
於SCP,它直接和具有SSP功能的程控交換機聯接,向它們提供直接快速的資料庫服務和呼叫
處理的平台功能。電話局的管理員(甚至用戶)可以利用平台功能為自己的交換機設計電話
服務特性,當然,程控交換機的軟體也必須升級為AIN軟體。
在AIN交換機中,一個用戶電話處理過程分為許多階段,每個階段後定義一個觸發檢查點
,AIN交換機軟體在每個檢查點檢測交換機產生的事件。電話的呼叫處理由AIN交換機和Adj
unct共同完成(傳統的呼叫處理完全在交換機中完成)。AIN進行一般性處理,在檢查點檢測
一個事件時,將處理遞交Adjunct完成。Adjunct所做的工作可以由管理員利用平台功能進行
設計,以便獲得不同電話服務特性。
IP(Intelligent Peripherals)為一種網路智慧型設備,它直接和AIN交換機聯接,其主要
功能是語音識別。如果網路管理員在某個斷點處定義了"語音識別"特性,那么用戶可以用語
音輸入被叫電話號碼,此時,AIN交換機必須將語音號碼送往IP翻譯成數字號碼後再進行後續
呼叫處理。
5.蜂窩移動通訊系統
蜂窩移動通訊系統需要在共路信令網中增加至少三種結點:MSC、HLR和VLR。蜂窩移動
通訊系統將一個通訊區域分成許多CELL,每個CELL內設立一個MSC(Mobile Switching Cent
er),負責CELL內無線用戶的通訊。MSC是一個使用七號信令的無線交換機,它包括七號信令
中的MTP,SCCP,TCAP和MAP。在蜂窩移動通訊系統中,每個無線用戶必須在資料庫HLR(Home
Location Register)和VLR(Visitor Lolcation Register)中登記。
蜂窩移動通訊系統包括許多七號信令過程,其中最重要的二個信令過程是:Registrati
on和Intersystem Handoff/Intersystem Handback Register 是移動用戶自動在VLR註冊的
過程。當一個移動用戶跨越兩個CELL的邊界時,通訊的處理由一個MSC交付到另個一個MSC,
這就是Intersystem Handoff信令過程,反之為Intersystem Handback信令過程。
MAP協定還在完善之中,目前大部分廠商採用的協定標準是EIA/TIA制定的過渡標準IS-
41-B。
6.其它套用
七號信令有著廣闊的套用前景。除了上述五種套用之外,它可以用作ATM網路和B-ISDN
網路的內部信令。此外,由於數據通訊網路規模的擴大,技術複雜度的增強,網路的操作維護
、管理、測試和故障診斷的矛盾日益突出,解決這個問題的最好方法是利用七號信令的OMA
P協定在共路信令網中建立網路管理維護中心。由於信令網是一個速度快,可靠性好的分組
交換網,網路管理中心的操作員可以對通訊網進行遠程的實時的測試、診斷、監視、控制和
管理,並且不干擾正常的數據通訊。
四、我國七號信令網的建設問題
近幾年我國電信事業得到了飛速發展,大中城市的電話網的數字程控化已接近了歐美和
日本等通訊已開發國家的水平,部分局間信令已由DTMF替換成七號信令系統。七號信令系統首
次在我國的使用是1987年引進S1240程控數字交換機的時候,此後隨著國外各種先進通訊設
備,特別是程控數字交換機的引進,七號信令系統的套用範圍在逐漸擴大,某些大城市還擬將
建設七號令系統的協定標準也做了大量的工作,1987年發布了《我國國內市話局NO.7信令方
式技術規範》(暫行規定),1990年8月又重新頒布了《中國國內電話網NO.7信號方式技術規
范》(暫行規定)。郵電部的(暫行規定)採用CCITT的Q系列標準,但只包括MTP,TUP以及信令
網的監測部分。
然而,無論是在七號信令協定制定方面,還是在七號信令網建設和套用方面,我國還處
於非常落後的狀況,有許多問題還要解決。這些問題包括:
(1)作為七號信令的最主要套用之一的800號服務和ABS能否在我國推廣?是否符合我國
的國情?
(2)郵電部制定的(暫行規定)未包括七號信令的800號服務和ABS的操作規範,如果我國
推廣類似於美國的800號服務和ABS,採用什麼標準?
(3)我國是否要建立一個全國性的共路信令網路,如果要建立,採用什麼結構?可否採用
美國式的二級結構?
(4)近幾年來我國數據通訊網路發展很快,但維護管理手段落後,通訊設施可用性較低,
是否應該在共路信令網基礎上建立先進的綜合性網路管理控制中心?如果需要,怎樣實施?
上述這些問題,有待進一步研究。
