信令系统ppt课件.ppt
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1、北京邮电大学出版社,第2章 NO.7信令系统概述,第1章 信令的基本概念,第3章 消息传递部分MTP,第4章 TUP和ISUP,信令系统,北京邮电大学出版社 课件系列,第5章 信令连接控制部分SCCP,第6章 事务处理能力部分TC,走信息路 读北邮书,第7章 数字移动通信系统的信令,第8章 智能网应用部分INAP,第9章 下一代网络的信令,1.1 信令的基本概念和分类,一.信令的基本概念 信令是设备间相互协作所采用的一种“通信语言”。为了使不同厂家生产的设备可以配合工作,这种“通信语言”应该是可以相互理解的。通信网中的设备在信令交互时需要遵循一定的规约和规定,这些规约和规定就是信令方式。信令方
2、式包括信令的结构形式、信令的传送方式以及信令传送过程中使用的控制方式。信令系统是指实现某种信令方式所必须具有的全部硬件和软件系统的总和。,第一章 信令的基本概念,市话接续的信令传送过程如下图所示:,二.信令的分类信令的分类方法很多,常用的分类有以下几种。1用户信令和局间信令 用户信令是用户终端和交换机之间传送的信令 局间信令是在交换机与交换机之间、或者交换机与网管中心、数据库之间传送的信令。2随路信令和公共信道信令 随路信令是指用传送话音的通路来传送与该话路有关的各种信令,或某一信令通路唯一地对应于一条话音通道 公共信道信令又叫共路信令,是指传送信令的通路与传送话音的通路分开,信令有专用的传送
3、通道,1.2 信令的发展,电信网较早使用的是随路信令,利用传送话音的通路来传送与该话路有关的信令。第一个公共信道信令系统是CCITT于1968年提出的No.6信令系统,主要用于模拟电话网。20世纪80年代中期,国际上开始窄带综合业务数字网(N-ISDN)的商用。20世纪90年代中期,IP电话兴起。将来,电路交换网与IP网的完全融合,最终演进为一个统一的、以IP为承载层的分组化网络。相应地,在这个分组化网络上所有的信令均采用IP作为承载,传统的信令网也转变为IP信令网。,一、分层通信的概念分层通信体系结构的基本概念是:将复杂的通信功能划分为若干层次,每一个层次完成一部分功能,各个层次相互配合共同
4、完成通信的功能。每一层只和其直接相邻的两个层打交道,它利用下一层所提供的服务(并不需要知道它的下一层是如何实现的,仅需要该层通过层间接口所提供的服务),并且向上一层提供本层所能完成的功能。每一层是独立的,各层都可以采用最适合的技术来实现,每一个层次可以单独进行开发和测试。当某层由于技术的进步发生变化时,只要接口关系保持不变,则其它各层不受影响。,1.3 分层通信体系的概念,二.开放系统互联模型OSI,低层功能,高层功能,三.开放系统相互通信的过程,四、同层通信与邻层通信,一个协议主要由以下三个要素组成:语法:即数据与控制信息的结构或形式。语义:即需要发出何种控制信息、完成何种动作以及做出何种应
5、答。同步:即事件实现顺序的详细说明。OSI规定了四种类型的服务原语,分别是:请求、指示、响应、证实。请求(Request)原语:(N1)层用请求原语要求(N)层向远端发送数据。指示(Indication)原语:(N)层用指示原语通知(N1)层收到了远端发来的数据。响应(Response)原语:(N1)层用响应原语对从远端收到数据的响应信息交给(N)层发送。确认(Confirm)原语:(N)层用确认原语将远端发来的信息交给(N1)层,以作为对请求原语的证实。,四种类型原语的数据传送方向如下图所示:,1.4 用户信令和V5接口信令,一.模拟用户信令 电话网的用户信令在模拟用户线上传输,包括两类:由
6、用户终端向交换机发出的信令和由交换机向用户终端发出的信令。1用户终端发出的信令(1)监视信令(2)选择信令 脉冲速度:表示每秒允许传送的脉冲的数目,我国规定的脉冲速度为814个脉冲。断续比:断开时间与闭合时间的比值,我国规定脉冲断续比为1.32.5:1。最小位间隔:位间隔是将两个脉冲串分隔开的一段闭合时间。我国规定最短的位间隔时间大于350ms,如图1.4.1所示。350ms,2、交换机发出的信令(1)铃流 铃流信号是交换机发送给被叫用户的信号,用来提醒用户有呼叫到达。铃流信号为(253)Hz正弦波,输出电压有效值为(7515)V,振铃采用5s断续,即1s送、4s断。(2)信号音 信号音是交换
7、机发送给主叫用户的信号,如忙音、拨号音、回铃音等,用来说明有关的接续状态。信号音的信号源为(45025)Hz和(95050)Hz的正弦波,通过控制信号音不同的断续时间可以得到不同的信号音,如下图所示。,二.数字用户信令Q.931 DSS1(Digital Subscriber Signaling No.1,1号数字用户信令)是N-ISDN中用户与交换机之间使用的信令。DSS1基本结构分三层,如图所示。,Q.931消息的格式,1.Q.931消息的格式 为了实现对呼叫的控制,用户侧和网络侧的第3层实体需要传送有关的呼叫控制消息(即Q.931消息),呼叫控制消息是放在第二层I帧中的信息段(I)中传送
8、的。呼叫控制消息的格式如图所示。,2.消息类型及功能呼叫建立阶段的消息a)呼叫建立消息(SETUP)b)呼叫进程消息(CALL PROCEEDING)c)提醒消息(ALERTING)d)连接消息(CONNECT)e)连接证实消息(CONNECT ACKNOWLEGE)呼叫释放阶段的消息a)拆线消息(DISCONNECT)b)释放消息(RELEASE)c)释放完成消息(RELEASE COMPLETE)其他消息,3.基本呼叫时的信令流程 信令流程也叫信令过程,是描述两个信令点之间针对某一次呼叫或者某一种操作而做的消息的收发过程。下面通过N-ISDN用户在进行本地呼叫时的信令流程来说明Q.931的
9、使用,如图所示。,三.V5接口信令 电信网按功能可分为交换网、传送网、接入网三部分,接入网位于电信网络的末端,是电信网向用户提供业务服务的窗口,负责将各种业务透明地传送到用户。接入网在电信网中的位置如图所示。,接入网在电信网中的位置,根据国际电信联盟标准部(ITU-T)的建议,接入网的定义如图所示,V5.2接口的物理结构,V5.2的协议结构,第三层消息的格式下图说明了第三层消息的格式,第三层消息类型的编码,对PSTN用户的呼叫处理流程(1)消息类型及功能接入网对PSTN用户的呼叫处理需要BCC协议和PSTN协议共同配合完成,用到的V5.2第三层消息有:PSTN协议消息 BCC协议消息(2)AN
10、侧PSTN用户为主叫时的正常呼叫流程,(3)AN侧PSTN用户为被叫的正常呼叫流程,第二章 No.7信令系统概述2.1 No.7信令系统的特点和功能,一No.7信令系统的特点(1)信令传送速度快。(2)具有提供大量信令的潜力。(3)具有通用性。(4)信令通路与业务通路完全分开,可以方便地增加或修改信令,并可在业务信息传递期间传递和处理信令。(5)信令设备经济合理。,二.NO.7信令系统的功能NO.7信令系统当前的主要应用有: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;在智能网的业务交换点和业务控制点之间传送信令,支持各种类型的智能业务;在移动通信网中传送与
11、用户移动有关的信,2.2 No.7信令系统的结构,一No.7信令系统的分层体系 No.7信令系统实质上是在通信网的控制系统(计算机)之间传送有关通信网控制信息的数据通信系统,即一个专用的计算机通信系统。No.7信令系统从一开始就是按分层的思想设计的。,二No.7信令系统的四级结构 No.7信令系统由一个公共的消息传递部分MTP(Message Transfer Part)和包含多种应用的用户部分UP(User Part)组成。No.7信令系统的四级结构如图所示。,三.与OSI模型对应的No.7信令系统结构,四.No.7信令系统中信令消息的处理和传送1.信令单元的格式 No.7信令系统中有三种信
12、令单元:消息信令单元(MSU,Message Signal Unit)、链路状态信令单元(LSSU,Link Status Signal Unit)和填充信令单元(FISU,Fill-In Signal Unit)。消息信令单元用来传送第三级以上的各层发送的信息;链路状态信令单元用来传送信令链路状态;填充信令单元是在信令链路上没有消息要传送时,向对端发送的空信号,它用来维持信令链路的通信状态,同时可证实对端发来的信令单元。,2.各字段的意义(1)F(Flag)标志码,为8bit。标志信令单元的开始和结束。(2)FSN(Forward Sequence Number)前向序号,为7bit。(3)
13、FIB(Forward Indicator Bit)前向表示语比特,为1bit。(4)BSN(Backward Sequence Number)后向序号,由 7bit构成,取值为0127,表示接收端向发送端回送的被证实的(已正确接收的)消息信令单元的序号。(5)BIB(Backward Indicator Bit)后向表示语比特,为1bit,用于对收到的错误信令单元提供重发请求。(6)LI(Long Indicator)长度表示语,为6bit,取值范围为 063,表示信息段的长度(字节数)。(7)CK(ChecK bit)校验位,为16bit循环冗余校验码(CRC),由发端信令终端产生,由接收
14、端用来检查信令单元传输中的错误。(8)SIO(Service Information Octet)业务信息八位位组,表示信息所属的用户类别,只有消息信令单元具有。该字段为8bit。,信令网管理消息中的SIF格式,(9)SIF(Signaling Information Field)信令信息字段,只有消息信令单元具有。,TUP消息中的SIF格式,ISUP消息中的SIF格式,SCCP消息中的SIF格式,(10)SF(Status Field)状态字段,表示链路的状态。SF字段的长度可以是8bit或16bit。SF字段为8bit时,其格式及编码含义如图所示。,一个消息信令单元的生成和传递过程示意图,
15、2.3 N0.7信令网 No.7信令是公共信道信令,它在通信网的业务节点之间的专用信令通道中传送。将这些节点和传送信令的通道组合起来,就构成了No.7信令网。No.7信令系统控制的对象是信息传输网络,No.7信令网是叠加在受控的信息传输网络之上的一个业务支撑网,是整个通信网的神经系统。,下图给出了信令网与信息传输网的关系。,一、信令网的组成 No.7信令网由信令点SP(Signalling Point)、信令转接点(Signalling Transfer Point)和信令链路(Signalling Link)三部分组成。二、信令的工作方式 信令的工作方式,是指信令消息所取的通路与消息所属的信
16、令关系之间的对应关系。公共信道信令系统可采用下面两种工作方式:(1)直联工作方式(2)准直联工作方式,三、信令网的结构1中国No7信令网结构 我国No.7信令网由高级信令转接点(HSTP)、低级信令转接点(LSTP)和信令点(SP)三级组成。下图给出了我国三级信令网的结构,其中大中城市本地网是二级网。,我国三级信令网结构,2.信令业务负荷和信令链路的设置 信令链路负荷是指每个方向在信令链路功能级上每条信令链路忙时负荷的信令业务量,它由每条信令链路每秒传送的信令单元的数量确定。消息信令单元不包括重发的消息信令单元、填充信令单元和链路状态信令单元。有关规范规定,在64kbit/s信令链路上传送MT
17、P、TUP或ISUP消息时,一条信令链路的正常负荷为0.2E、最大负荷为0.4E;当传送INAP、OMAP和MAP消息时,一条信令链的正常负荷为0.4E,最大负荷为0.8E。每条2Mbit/s高速信令链路的业务量最大不超过0.4Erl。,(1)NO.7信令业务正常负荷的计算式中:A1:NO.7信令业务正常负荷(Erl)e:话路的平均话务负荷(Erl/电路)C:局间的电话话路数(电路)Mc1:一次呼叫平均消息单元数(MSU/呼叫)TUP消息暂定为 本地呼叫5.5MSU/双向,即2.75MSU/单向;长途呼叫7.3MSU/双向,即3.65MSU/单向;ISUP消息暂定为8.2MSU/双向,即4.1
18、MSU/单向;L1:平均消息单元的长度(Byte/MSU)TUP消息暂定为18 Byte/MSU;ISUP消息暂定为30 Byte/MSU;T1:呼叫平均占用时长(s)本地呼叫取60s,长途呼叫取90s;BW:信令链路的带宽(Bytes/s)当采用64Kb/s信令链路时,此数值为8000,即64000/8;若考虑插零操作,此数值为7757;当采用2Mb/s信令链路时,此数值为240467。,(公式2.3.1),(2)INAP部分业务负荷的计算 式中:A2:信令智能网业务的正常负荷(Erl)CAPS:智能网业务的每秒试呼次数MC2:一次智能网呼叫平均消息单元数(MSU/呼叫)电话卡业务呼叫暂定为
19、15 MSU/双向;被叫集中付费业务呼叫暂定为10 MSU/双向;虚拟专用网业务暂定为10 MSU/双向;L2:平均消息单元的长度(Byte/MSU)暂定100 Byte/MSU,(公式2.3.2),(3)若采用NO.7信令传送网管信息式中:A:NO.7信令业务正常负荷(Erl);X:处理管理消息所应增加的负荷百分比(),暂定为5。(4)若考虑过负荷情况式中:A:NO.7信令业务正常负荷(Erl);B:NO.7信令业务过负荷(Erl);Y:电话网过负荷百分比,由电话网参数确定。,(公式2.3.3),(公式2.3.4),(5)信令链路组中信令链路数 式中:N:信令链路组的信令链路数 B:NO.7
20、信令业务过负荷(Erl)Ar:每条信令链路每方向取定的负荷(Erl)。,(公式2.3.5),(6)应用举例 假设某固话端局到其它各局的电路话路数为5550条,该信令点到其他信令点的信令业务全部经过两个LSTP进行负荷分担传送,而且ISUP信令链路与TUP信令链路各占50,考虑需要传送网管信息和信令业务过负荷,计算这个信令点与单个LSTP之间实际要开的信令链路数。解:话路的平均话务负荷e按经验值取0.7Erl/电路,其他参数按规定取值,代入公式,得TUP业务负荷为,=0.7*2.75*18*(5550*50)/(7757*60)=0.2066(ERL)ISUP业务负荷为 A2=0.7*4.1*3
21、0*(5550*50)/(7757*60)=0.5134(ERL)考虑同时传送网管信息,处理管理消息所应增加的负荷百分比取值为5,则将上述计算结果代入=(1+0.05)*(0.20660.5134)=0.756(ERL),再考虑信令业务过负荷,电话网过负荷百分Y比按经验取值25,将上述计算结果代入(1+0.25)*0.756=0.945(ERL)每条信令链路每方向的负荷按经验值取定为0.2ERL,考虑负荷分担,由此代入公式(公式2.3.5)可得信令链路数为=(0.9450.5)/0.2=2.3625 计算结果按2的n次方取值,可知这个信令点与单个LSTP之间实际要开的信令链路数为4条。计算完毕
22、。,四、信令网的编号计划 为了便于信令网的管理,国际和各国的信令网是彼此独立的,并采用分开的信令点编码计划。1.国际信令网的编号计划 CCITT在Q.708建议中规定了国际信令网信令点的编号计划。国际信令网的信令点编码位长为14位二进制数,编码容量为21416384。采用三级的编码结构。2.我国国内网的信令点编码 我国国内信令网采用24位二进制数的全国统一的编码计划。,下表给出了我国主信令区的编码表。,信令网管理消息的标题码分配(1990年我国规范),五、路由选择 信令路由是从起源信令点到达消息目的地所经过各信令点的预先确定的信令消息路径。信令路由按其特征和使用方法分为正常路由和迂回路由两类。
23、1正常路由 正常路由是未发生故障的正常情况下的信令业务的路由,主要有以下两类:(1)采用直联方式时的正常路由(2)采用准直联方式时的正常路由2迂回路由,3.路由选择的原则 在No7信令网中,信令路由的选择遵循“最短路径”和“负荷分担”原则:首先选择正常路由,当正常路由发生故障时,再选择迂回路由;当有多个迂回路由可供选择时,应首先选择第一迂回路由,当第一迂回路由出现故障时,再选第二迂回路由,依此类推;在迂回路由中,若有同一等级的多个信令路由时,多个信令路由之间应采用负荷分担的方式,均匀地分担信令业务。若其中一条信令路由的一个信令链路出现故障,则将它分担的信令业务倒换到采用负荷分担的其他信令链路上
24、。若其中一条信令路由出现故障,则将它分担的信令业务倒换到采用负荷分担的其他信令路由上。,信令路由选择的原则如图所示。,五、信令网的同步 为保证信令消息的安全可靠传递,信令网中所有的信令节点都纳入数字同步网。No.7信令网的ISTP、HSTP和LSTP设备直接从同步网的综合定时供给设备BITS获取同步时钟信号。其中HSTP采用第二级A类时钟,LSTP采用第二级B类时钟。六、信令网的可靠性措施基本安全措施信令网管理功能负荷分担信令网的监测与管理,第三章 消息传递部分3.1 信令数据链路功能级,一功能概述 信令数据链路功能级是No.7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
25、、电气和功能特性,确定了信令数据链路与信令终端设备的连接方法。信令数据链路由一对传送速率相同、工作方向相反的数据通路组成,完成二进制比特流的透明传输。二数字信令数据链路及其接入 信令数据链路有数字的和模拟的数据通路,后者已经基本被淘汰。数字信令数据链路的传输速率可以是64 kbit/s和2M bit/s。,3.2 信令链路功能级信令链路功能级主要包含以下功能:信令单元定界信令单元定位差错检测差错校正初始定位流量控制处理机故障信令链路差错率监视,这些功能模块在No.7信令系统中的位置如图所示。,一信令单元的定界 所谓定界就是找出一个信令单元的开始和结束标志,从而将信令数据链路的比特流划分为信令单
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