NO.7信令介绍

(３Ｇ通信－WCDMA之补充业务篇)_华为小猪

通信网主要可以分为两大部 分：信令网和话路网，而信令网又是通信网络中的基础。在信令网中所运行的信令协议主要可分为：中国一号信令（随路信令）和NO7信令（共路信令）。而在我 国的通信网中主要使用NO7信令。NO7信令是整个通信网络的基础，我可以用这样一个比喻来表达NO7信令的作用，如果将整个通信网络的硬件设施比喻成一 个人的骨架，那么NO7信令就是流淌在这个人身体中的血液。由此可知，NO7信令是贯穿于整个通信网络的，它是为了完成呼叫接续的一种通信语言。NO7信 令我们也可以说成是为了完成某种业务的操作交互而发出的一些指令或命令。   NO7 信令有四种分类方式：按照传送方向分可以分为前向信令和后向信令；按照功能分可以分为管理信令、线路信令？；按照工作区域分可以分为局间信令和用户线信 令；按照传送信道分可以分为共路信令和随路信令。下面我们重点介绍一下共路信令和随路信令：随路信令是指传送信令的链路和话路是同一条链路；共路信令是指 传送信令的链路和话路不在同一条链路上。中国一号信令就是随路信令，而NO7信令是共路信令。共路信令依据其自身的构架而引发出了一些优点：信令传输速度 快；信令容量大；信道利用率高；信令易于管理和维护；易于开发一些基于信令的上层应用。但有优点的同时也给共路信令提出了一些特殊的要求：信道传输的安全 性要高；信道传输的误码率要低；话路通道要添加自身的监听功能，因为在共路信令系统中信令链路相通并不能代表着话路也是相通的。

上面主要讲述了NO7信令的分类以及各自的特点。下面我们来具体描述一下NO7信令的基本概念：

1.       信令链路（Link）：即指用来传送信令的物理通道，一般为E1线的一个时隙；
2.       信令链路集（LinkSet）：具有相同属性链路的集合，也可以说成是到一个局向的所有链路组成的集合。同一个信令链路集中的所有链路是负荷分担的。两个信令点之间直连的链路集只能有一个；
3.       信 令链路编码（SLC）、信令链路编码发送（SLCS）和链路编号（Link NO）：信令链路编码是用来区分同一个链路集中不同链路的；SLCS是在测试 消息中所使用的，让对方来识别同一链路集中的链路；而链路编号则是用来区分同一模块中的不同链路的。同一条链路两端的SLC必须一致，如果不一致链路则不 会相通；链路一端的SLC和SLCS一般必须配成一致，如果不一致链路很可能不会相同的；
4.       信令路由（RT）：即到达某一信令点的路径；信令路由其有目的信令点和链路集组成的一个对应关系。到达某一信令点可能有多条路由；
5.       信 令点编码（SPC）：即指每个信令实体的编码，该编码相当于该信令实体的地址，在具体的寻址过程中会被使用到。而信令点编码依据其长度不同可以分为14位 信令点和24位信令点。国际上一般采用14位信令点编码，而国内一般采用24位信令点编码；具体的编码结构可以参看下图：

   接下来我们再介绍一下NO7网的基本概念。NO7信令网是我国通信网的基础，它负责信令的交互以完成用户的某项业务需求。而NO7信令网是由信令点、信令转接点和信令链路组成的。下面就着重介绍一下这三要素：

1.       信令点（SP）：即为信令网中发送或接收信令消息的实体。如果是发送信令消息，那么就可以称该信令点为源信令点；如果是接收信令消息，那么就可以称该信令点为目的信令点；一般情况下，信令网中的每个信令点既为源信令点又为目的信令点；
2.       信令转接点（STP）：也是信令网中的一个实体，但它既不是信令源点也不是信令目的点，它只是将收到的消息转发给另一个信令实体。
3.       信 令链路：该概念在前面已介绍过了，它在信令网中主要是负责连接不同信令点或信令转接点，使其相互之间能够贯通。至于信令网中的连接方式又可以分为两种：直 连方式和准直连方式。直连方式即指两个信令点直接相连，中间不经过任何转接；而准直连方式是指两个信令点间的连接是经过一个或多个信令转接点转接的。因为 信令转接点对用户传输来说是透明的，就如同直连，所以我们称之为准直连。现网中的连接方式以准直连方式居多；

   再下来我们介绍一下我国NO7信令网的组成结构，其结构是比较清晰的，可以 用两句话来描述全网结构：我国NO7信令网是三层架构，采用双平面结构。其三层结构分别为：高级信令转接点HSTP（分布在各主要省分）、低级信令转接点 LSTP（分布在地级市 ）、信令点SP（又称为端局，一般分布在地级县）；而双平面结构主要是为了提高信令网的可靠性，我们一般采用A、B双平面结构， 即HSTP一般都成对出现，并两两相连，这样即使一个HSTP故障了，另外一个还可以接替。具体的结构描述如下图：

NO7信令的承载方式有三种，分别为：TDM、ATM和IP；其各自在承载层上有 很大的不同，但这些不同对上层用户来说是透明的。TDM和ATM我们称为窄带传输，而IP我们称为宽带传输；TDM和ATM需要时钟，而IP不需要时 钟；TDM有两种速度，一种为64K（E1线中的某一个时隙），另一种为2M（利用E1线中31个时隙）；ATM的速度为2M，使用E1线中30个时隙 （0号时隙用于传时钟，16号时隙用于传管理消息）；IP总带宽为100M，依照其建立的链路数不同，其带宽也相应的不同。三种承载方式的层次结构图如 下：

下面将详细讲解NO7信令的层次结构，以及每层的作用。NO7信令的层次结构图如下：

我们HLR系统主要运用NO7信令的MAP协议层，其具体包含：MAP、TCAP、SCCP、MTP3、MTP2、MTP1。下面将详细介绍这六层的作用以及在CPCI平台的哪个模块处理：

1.       MTP1－ 信令数据链路层：对应于OSI模型中的物理层。信令数据链路功能是MTP的第一功能级，定义信令数据链路的物理、电气和功能特性。而信令数据链路又可分为 数字信令数据链路和模拟信令数据链路。在数字信令数据链路中规定采用64Kb/s的速率（PCM群的一个时隙的传输速率）；在模拟信令数据链路中，如采用 频分复用传输系统的信令数据链路，规定采用4.8Kb/s的速率。在我们移动通信网络中，都采用数字信令数据链路。
        MTP1层简单的说它仅向MTP2提供了一个物理的通道，不对信令消息做任何处理。MTP1层在CPCI平台的EPI板上处理，在32模平台上是DTM板处理。
        MTP1层就好像我们建立起的一条初始的公路，没有安装任何交通指示灯，也没有标明该条公路的去向。
        在MTP1层上所具有的概念有：时隙、EPICFG、传输方式（例如DoubleFrame）。

2.       MTP2－ 信令链路层：对应于OSI模型中的数据链路层。信令链路功能主要是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。 MTP2层的主要功能有：信令单元的收发控制和信令链路状态监视。信令单元的收发控制主要包括：信令单元的分界、信令单元的定位、信令单元的差错检测和信 令单元的差错校正。而信令链路状态监视主要包括：信令单元差错率的监视、处理机故障处理及信令链路故障处理和拥塞时的流量控制。
        MTP2层简单的说它为上层用户提供了一个可靠的逻辑通道，它对信令消 息的内容不作任何处理，只是在消息码流中插入定位定界符和差错校验位。而这些插入的定位定界符和差错校验位对上层用户来说是透明的，所以我们也可以说 MTP2层对信令消息不做任何处理。MTP2层在CPCI平台的CPC扣板处理，在32模平台上是LAP板处理。
         MTP2层就好像一条安装了交通指示灯的公路，该公路上的车流有断连和畅通的状态。但该条公路还没有标明去向。
         在MTP2层上所具有的概念有：链路、链路状态（激活、去活）、SLC、SLCS、链路编号、链路的类别（TDM64K、TDM2M、MTP3BLNK、M3UALNK）、链路级别的流控。

3.       MTP3－ 网络层：该层和SCCP层一同对应于OSI的网络层。MTP2层保证了两个直接连接的信令点之间传送信令消息的可靠性，但它对信令消息不作任何处理（从用 户层面上看，其实MTP2层会向消息码流中插入定位定界符和差错校验位），MTP3则是处理信令消息的最低一层。MTP3层在MTP2层的基础上实现了信 令网络级别的功能，即具有路由寻址的功能。
        MTP3层为整个信令网络提供了路由寻址的功能，其在信令消息发送和接 收过程中都起着重要的作用。MTP3层主要有两大功能：信令消息处理和信令网络管理。信令消息处理内部又可以分为三大块：消息识别、消息分配和消息编路。 信令网络管理主要可以分为：信令业务管理、信令路由管理、信令链路管理。根据上述的描述我们可以清楚的知晓MTP3的基本功能。
        MTP3层就好像一条安装了交通指示灯，同时也标明了去向的公路。该公路上的车流不但有断连和畅通的状态，而且还有路由寻址的功能。
        MTP3层所具有的概念有：目的信令点DSP、路由RT、链路集LKS、路由负荷分担、链路负荷分担、链路测试消息。

4.       SCCP－ 信令连接控制层：和MTP3层一起对应于OSI模型中的网络层。信令连接控制部分的目的是加强消息传递部分（MTP）的功能，它和MTP3一起构成NO7 信令的网络层，为信令在网络中的传输提供网络寻址转发的能力。由于MTP的寻址功能仅限于向节点传递消息，只能提供无连接的消息传递功能，而SCCP则利 用目的信令点编码（DPC）和子系统（SSN）来提供一种寻址能力，用来识别节点中的每一个SCCP用户；另外，由SCCP提供的另外一种寻址方式是全局 码（GT），从而弥补了MTP信令点编码不具备全局性、网内编码容量有限、用户过少的不足。
        SCCP的业务可以分为4类：0类为基本无连接类；1类为有序的无连接类；2类为基本面向连接类；3类为流量控制面向连接类。而我们在NO7信令系统中基本上使用0类SCCP消息。
        MTP层我们经常说为承载层，如果将MTP层比喻成卡车，那么SCCP层就等同于电子地图，它能帮助司机准确定位去向。
        SCCP层所具有的概念有：GT地址，GT翻译，GT校验，SSN寻址，UDT和XUDT消息，N_notice消息。

5.       TCAP－ 事务处理能力子层：TC是由事务处理能力应用部分（TCAP）及中间服务部分（ISP）两部分组成。其中，TCAP的功能对应于OSI的第7层，ISP对 应于OSI的第4-6层。目前NO7信令中的应用都是基于无连接的TCAP层上的，没有使用到ISP层。所以下面将详细介绍一下TCAP层。

        TCAP层将不同节点间的消息交互抽象为一个操作，TCAP的核 心就是执行远程操作。TCAP消息的基本单元是成份（Component）。一个成份对应于一个操作请求或响应，一个消息中可以包含多个成份。一个成份中 包含的信息含义由TC用户定义，相关的成份构成一个对话，一个对话的过程可以实现某项应用业务过程。

        TCAP为了实现操作和对话的控制，分为两个子层――成份子层 （CSL）和事务处理子层（TSL），CSL主要进行操作管理，TSL主要进行事务（即对话）管理。TC用户与CSL通过TCAP原语接口，CSL与 TSL通过TR原语接口，TSL与SCCP层通过N原语接口联系。其层次结构如下图：

       事务处理子层（TSL）完成对本端成份子层用户和远端事务处理子层 用户之间通信过程的管理，事务处理用户（TC用户）目前唯一的就是成份子层（CSL），因此对于对等CSL用户之间通信的对话与事务是一一对应的。事务处 理子层对对话的启动、保持和终结进行管理，包括对话过程异常情况的检测和处理。在TCAP协议中，对话分为两大类――非结构化对话和结构化对话。具体描述 如下：
l         非结构化对话是指TC用户发送不期待回答的成份（第四类操作），没有对话的开始、继续和结束过程，在TCAP中利用单向消息发送；
l         而 结构化对话必须指明对话的开始、继续和结束。在两个TC用户间允许存在多个结构对话，每个对话必须由一个特定的事务标识号（TransactionID） 标识。同一个对话中可全双工地交换成份，用户在发送成份前指明对话的类型。对话的类型具体有四类：对话开始（Begin）、对话的继续 （Continue）、对话的结束（End）和对话中止（U_Abort和P_Abort）。
事务处理子层通过TR请求原语接受TC用户经成份子层发送的对话控制指示，生成指定类型 的TCAP消息发往远端；同时通过TR指示原语将接收到的TCAP消息中的数据（成份）传送给成份子层。TCAP协议中定义了如下六种TR原 语：TR_UNI（单向）、TR_BEGIN、TR_CONTINUE、TR_END、TR_U_ABORT和TR_P_ABORT。
   
    成份处理子层（CSL）完成对话中成份的处理及对话的控制处理。事务处理子层负 责传送对话消息的基本单元就是成份。一个对话消息可以包含一个或多个成份（少数无成份，只起到对话控制作用），一个成份对应于一个操作的执行请求或操作的 执行结果。每个成份由不同的成份调用标识号（Invoke ID）标识，通过调用标识号，控制多个相同或不同操作成份的并发执行。操作的定义由具体的操作 码及参数标识，由TC用户定义，成份子层通过TC成份原语进行成份处理，以对话的形式请求相关于某一对话标识的成份，将成份嵌入到对话与对话控制部分，通 过TR原语发向对端的TCAP，因此成份子层分为成份处理和对话处理。
实际上，成份子层并部管理对话过程，它仅仅将TC用户的对话控制信息传送到事务处理子 层，由事务处理子层完成对对话的控制。成份处理子层的TC原语包括成份处理原语和对话处理原语两种。成份处理原语包括以下9种：TC- INVOKE, TC-RESULT-L, TC-U-ERROR, TC-U-REJECT, TC-L-REJECT, TC-R- REJECT, TC-U-CANCLE, TC-L=CANCEL。对话处理原语包括以下6种：TC-UNI, TC-BEGIN, TC- CONTINUE, TC-END, TC-U-ABORT, TC-P-ABORT。
TCAP消息由一个单构成式信息单元组成，其包括事务处理子层的事务处理部分，与成份相关成份子层的成份部分及作为任选包含应用上下文及用户信息的对话控制部分。具体的TCAP消息结构如下图：

TCAP层所涉及的概念有：事务ID、OTID、DTID、InvokeID、OperationCode、对话或事务、DialogueID、TCAP协议状态机。

6.       MAP－ 移动应用子层：对应于OSI模型中的应用层。MAP的功能主要是为通信网络中各网络实体之间完成移动台的自动漫游功能而提供的一种信息交换方式。具体的 MAP业务消息在TCAP消息中以成份形式存在，一般来讲，MAP业务的消息类型和TCAP成份中的操作码一一对应，而在消息传递过程中，一个消息对应一 个调用识别（InvokeID），一个调用识别在其MAP对话过程中是对某个消息的唯一识别，通过区分调用识别，可以将一个成份“翻译”成对应的MAP业 务消息，MAP与TCAP之间的消息转换是由MAP协议状态机（MAPPM）来完成的，此外协议状态机还负责对话流程及操作流程的控制等功能。
        MAP消息所涉及的TCAP对话处理原语有：TC-BEGIN、TC- END、TC-CONTINUE、TC-U-ABORT；所涉及的成份处理原语有：TC-Invoke（调用成份）、TC-Result（结果成份）、 TC-Error（返回错误成份）、TC-Reject（拒绝成份）等。
        MAP层所涉及的概念有：各类MAP消息（如位置更新、取路由、取鉴权集等）、DialogueID、MAP协议状态机、MAP话统、MAP消息跟踪。

我们列举一个消息发送实例，来观察消息是如何经过各层次处理的以及了解各层次所做的操作。具体参看下图：

上面所讲述的正是我们信令数据配置的原理，下面我们将结合上述所介绍的信令数据配置原理来讲解一下信令数据配置中的一些注意细节。
l         SLC、SLCS、链路编号和时隙这四者的区别：
SLC（信令链路编码）是用来区分同一链路集中的不同的链路；SLCS（信令链路编码发 送）主要用来填充在测试消息中，让对端来区分同一链路集中的链路的；链路编号一方面是用来区分同一模块下的链路，另一方面还与WCSU上的上下CPC扣板 相关联，链路编号从0到15是在下CPC扣板处理，而链路编号从16到31则是在上CPC扣板处理；时隙这是物理层上的概念，我们的TDM和ATM承载方 式都是使用的时分复用的原理，将一条E1线划分为32个时隙，每个时隙的速度为64Kb/s。另外时隙和链路编号还有一定的对应关系，即时隙号从0到 127的链路编号范围为0~15,而时隙号从128到255的链路编号范围为16~31。

l         路由的负荷分担和链路的负荷分担原理：
路由的负荷分担和链路的负荷分担的原理是一样的，都是利用SLS和掩码经过负荷分担算法 进行计算得到的选择的路由或链路。路由选择的掩码是在MTP目的信令点表中（N7DSP或MTP3BDSP或M3DE），而链路选择的掩码是在链路集表中 （N7LKS或MTP3BLKS或M3LKS）。具体的负荷分担算法的原理如下：

l         SSN：
SSN子系统也是寻址中的一部分，它是在一个信令实体内部以SSN来进一步寻址，主要是 用来确定是该信令实体中的哪个子系统（例如MSC和VLR就是同一个信令实体，但它们却有着不同的子系统）。至于SSN的作用，就要分上行消息和下行消息 来描述：上行消息时，当经过DPC校验和GT校验后，会进行SSN寻址，即观察消息中所携带被叫地址中的SSN是否可用（这里的检测SSN是否可用的方 法，即以消息中的DPC来作为DPC和OPC查询SCCPSSN表，看是否存在相应的SSN，然后再检测其状态）；下行消息时，当经过GT翻译后，我们会 校验DPC是否配置、状态是否可及，然后就会校验SSN是否配置、状态是否可及，如果都可及，那么就会将消息下发到MTP层进行进一步寻址。注意一点，下 行消息中的SSN虽然是在MAP层已被指定，但在SCCP层中也有可能更改，即如果GT翻译结果中含有SSN，那么就会将消息中的SSN替换成GT翻译所 得的SSN。

l         GT地址翻译表的配置方法：
配置GT地址翻译表有两个原则：一，两个相邻的实体，其GT翻译结果类型一般为DPC或 DPC＋SSN。两个不相邻的实体，其GT翻译结果类型一般为DPC+old GT或DPC+new GT；二，自身的GT翻译类型一般为DPC或 DPC+SSN，以免在GT校验时发生循环，导致消息落不了地；
l         STP转接的配置方法：
STP转接的配置方法有两种：一，MTP层转接，即使接收到的消息在MTP层校验DPC 失败，失败后系统会尝试以该DPC重新寻址，将该消息转发出去（前提是该信令点有STP功能）；二，SCCP层转接，即使收到的消息在SCCP层校验GT 失败，被叫地址中的GT翻译后所得的DPC和系统的SPC不同，此时系统会尝试以该GT翻译后的DPC来重新寻址，将该消息转发出去（前提是该信令点有 STP功能）；

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