思科+++++++七號信令教程

1、本文介紹七號信令(SS7)的基本概念及其功能思科介紹：思科系統(tǒng)公司(Cisco)是全球領(lǐng)先的互聯(lián)網(wǎng)設備供應商。它的網(wǎng)絡設備和應用方案將世界各地的人、計算設備以及網(wǎng)絡聯(lián)結(jié)起來，使人們能夠隨時 隨地利用各種設備傳送信息。思科公司向客戶提供端到端的網(wǎng)絡方案，使客戶能夠建立起其自己的統(tǒng)一信息基礎(chǔ)設施或者與其他網(wǎng)絡相連。 序言SS7廣泛的應用在公用交換電話網(wǎng)(PSTN)以及移動通信網(wǎng)絡中，用于在網(wǎng)絡中傳輸帶外(out-of-band)信令。共分5個章節(jié) 1. 概論：簡單描述PSTN中的信令方式 2. SS7信令架構(gòu)：介紹SS7的組成以及鏈路類型 3. SS7協(xié)議棧：描述SS7協(xié)議棧的各層，并于OSI模型

2、進行對比 4. SS7信令單元：描述SS7信令消息的格式，結(jié)構(gòu)及類型 5. ISUP和TCAP：描述利用ISUP建立通話的過程以及TCAP協(xié)議查詢數(shù)據(jù)庫的過程 概論電信網(wǎng)絡中任何功能的實現(xiàn)都要依賴于信令 - 從呼叫建立，連接，拆除到計費等。電信網(wǎng)絡主要存在兩種類型的信令： · 隨路信令  Channel Associated Signaling，CAS · 共路信令  Common Channel Signaling，CCS SS7是一種共路信令，它使得電信網(wǎng)絡具備高度智能化，并提供快速的呼叫建立、拆除功能 - 這一切都能節(jié)省時間和金錢。 PSTN信令為

3、了在PSTN中正確路由每一個電話呼叫，網(wǎng)絡中的各個交換機之間需要進行溝通和協(xié)商。信令可以理解為交換機與交換機之間或交換機與用戶設備之間所傳輸?shù)男畔ⅰＲ妶D1-1信令的作用如下：1. 向交換機請求服務(如，電話摘機即表示準備撥號進行電話呼叫) 2. 提供交換機路由電話呼叫所需的信息(如，電話號碼) 3. 為被叫方提供響鈴服務，以提示有電話呼叫到來 4. 為計費提供支持 5. 管理網(wǎng)絡線路/中繼(線路,即line,一般指用戶電話機與交換機之間的連接；中繼,即trunk,一般指交換機于交換機之間的連接) CAS 隨路信令隨路信令用于傳輸帶內(nèi)信令。Channel Associated Signaling

4、.CAS的優(yōu)點是價格低廉，而且適用于任何傳輸介質(zhì)。 然而也有許多缺點： · 容易被盜打 - 可以自制設備來實現(xiàn)呼叫建立和拆除并輕松接入網(wǎng)絡 · 信令與語音由于共用同一條通道，很容易產(chǎn)生干擾 · 呼叫的建立和拆除比較耗時，資源利用率低 CCS共路信令CCS利用專門的通道傳輸信令(圖1-2)。交換機之間的語音中繼僅當電話連接成功時才被占用，即在建立之前不會占用。CCS使得ISDN和SS7的實現(xiàn)成為可能。ISDN-PRI (Integrated Services Digital Network Primary Rate Interface)ISDN-PRI將其提供兩類傳

5、輸服務：承載通道(Bearer Channels, B-channels)和數(shù)據(jù)通道(Data Channels, D-channels)。B通道主要用于傳輸語音和數(shù)據(jù)；D通道用于傳輸信令(圖1-3)。 其中北美的T1-PRI將總通道劃分為24個通道：23個B通道和一個D通道，每個通道傳輸速率為64Kbps，合計帶寬1.535Mbps；歐洲的E1 -PRI則將通道劃分為32個通道：30個B通道和2個D通道，每個通道傳輸速率64Kbps，合計帶寬2.048Mbps。ISDN-PRI有如下優(yōu)點：· 信令通道即D通道能夠以56Kbps或64Kbps的速率發(fā)送 · 因為有了專用的信

6、令通道，任何時刻都可以傳輸信令；而以前只能在呼叫建立的階段傳輸 · 更加高效的利用語音中繼。只有當通話成功建立之后，才占用語音中繼 · 有效降低電話被盜打的幾率 · 提供更多的增值服務 ISDN-PRI的缺點是采用直連信令模式(Associated Signaling Mode)，也就是說ISDN-PRI只能應用在有直接中繼相連的交換機之間。 SS7與ISDN-PRI類似，SS7使用單獨的通道來傳輸信令信息。比ISDN-PRI改進的地方是，不直接相連的交換機也能夠使用SS7通信。SS7網(wǎng)絡首選的信令模式是準直連信令模式，而ISDN-PRI采用的是直連信令模式。下面

7、先了解一下信令模式 信令模式· 直連模式(Associated Signaling) 交換機之間要進行通信，必須有信令鏈路直接相連 · 非直連模式(Non-Associated Signaling) 交換機之間通信需要通過其他設備的轉(zhuǎn)接 · 準直連模式(Quasi-Associated Signaling) 介于直連模式和準直連模式之間 直連信令模式這種模式下，信令鏈路與語音中繼是并行部署的。需要通信的交換機之間必須要有直連的信令鏈路。當交換機增多時，它們之間的信令鏈路將十分復雜。如圖1-4非直連信令模式在這種模式下，語音中繼和信令中繼是完全分離的。信令通過專門的

8、設備轉(zhuǎn)接。這會導致一些延遲。在SS7網(wǎng)絡中并不推薦采用這種模式。見圖1-5準直連模式這種模式使用較少的節(jié)點和鏈路，以盡量將延遲減少到最低。準直連模式是SS7的首選信令模式。見圖1-6SS7演進過程在19世紀60年代中期，CCITT(ITU的前身)開發(fā)出了一套數(shù)字信令標準，一般稱之為6號信令系統(tǒng)。SS6是基于分組交換的專用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，其數(shù)據(jù)發(fā)送速率為2.4Kbps。這也是在PSTN中第一次引入分組交換的應用。 1983年，SS7開始正式商用部署，逐漸替代了SS6。從此，SS7成為呼叫建立、路由以及控制的全球標準。 SS7特點· 高速數(shù)據(jù)傳輸鏈路(56Kbps 國內(nèi)；64Kbps 國際)

9、· 可變長的信令單元，但是有最大長度限制 · 容易擴展 SS7用戶SS7最初并不是用于呼叫建立和拆除，而是用于數(shù)據(jù)庫訪問。800業(yè)務的出現(xiàn)所帶來的一個難題就是交換機如何路由800的號碼，因為800號碼沒有區(qū)號的。解決方法是為800號碼生成另外一個能夠路由的號碼，并存放在一個中央數(shù)據(jù)庫中，以使所有的交換機都能夠訪問。 800業(yè)務的呼叫流程如下： 1. 撥800號碼，交換機收到800號碼并將號碼路由給中央數(shù)據(jù)庫 2. 在數(shù)據(jù)庫中查找并得到800可路由的”真實號碼” 3. 數(shù)據(jù)庫將可路由號碼以及計費信息發(fā)送給交換機 4. 交換機根據(jù)上述信息將呼叫路由到正確的終端上 SS7擴展通話

10、建立，拆除功能是通過ISDN User Part(ISUP)協(xié)議實現(xiàn)；而數(shù)據(jù)庫的查找功能則是由Transactional Capabilities Application Part(TCAP)來完成。因此SS7不僅能提供800，900，911，自定義呼叫功能，來電顯示等，還有智能網(wǎng)的高級應用。 SS7部署規(guī)劃SS7網(wǎng)絡有兩種不同的部署方案： · 國際ITU-TS標準 · 國內(nèi)國家規(guī)范(北美的US和加拿大使用ANSI標準) 本地號碼的可移動性在SS7出現(xiàn)之前，800是不能移動的，如果一家公司搬遷到了其它地方，它們必須申請一個新的800號碼。1996年的電信法案規(guī)定，個人固定電

11、話應該能夠隨意遷移。現(xiàn)在這些都可以由SS7來實現(xiàn)。 SS7信令架構(gòu)SS7信令架構(gòu)中主要有三個組成部分，這三部分通過信令鏈路連接起來。見下表SSPSSP即可作為語音交換機也可作為SS7交換機?；蛘邇H僅是一個附屬的系統(tǒng)掛靠在語音交換機上(5級交換機或匯接局)。SSP生成數(shù)據(jù)包(信令單元)然后發(fā)送給其它SSP，也能夠發(fā)送查詢請求到遠程的共享數(shù)據(jù)庫以查找呼叫的路由信息。SSP能夠發(fā)起，接收或轉(zhuǎn)發(fā)呼叫請求。 SSP能夠發(fā)送ISUP和TCAP協(xié)議的包。 SSP利用撥號號碼來路由呼叫。它通過在SSP路由表中查找號碼來確定轉(zhuǎn)發(fā)到哪一條中繼上去。 STPSTP是分組交換機，其作用就像是SS7網(wǎng)絡中的路由器。ST

12、P通常自身不會生成消息，而是路由消息。STP也可作為連接其它網(wǎng)絡的防火墻。STP根據(jù)SS7消息自身的路由信息轉(zhuǎn)發(fā)到相應的信令鏈路上去。 STP可分為三個級別：見圖2-1 · 國家級STP · 國際級STP · 網(wǎng)關(guān)STP 網(wǎng)關(guān)STP網(wǎng)關(guān)STP用于將一種信令協(xié)議轉(zhuǎn)換為另一種信令協(xié)議。例如將本國的協(xié)議轉(zhuǎn)換成ITU-TS的標準協(xié)議，因此網(wǎng)關(guān)STP通常是作為訪問國際網(wǎng)絡的出口。 網(wǎng)關(guān)STP還對網(wǎng)絡中的流量進行檢測： · 統(tǒng)計網(wǎng)絡流量中每種類型消息的個數(shù) · 紀錄信令鏈路的狀況，主要用于維護 SS7鏈路SS7鏈路是指物理上存在的傳輸線路，用于連接SS7網(wǎng)

13、絡中的各種節(jié)點。一般其傳輸速率為56或64Kbps。 鏈路類型A鏈路 Access links B鏈路和D鏈路 C鏈路 E鏈路和F鏈路 Point Codes 信令點編碼在SS7種，網(wǎng)絡地址由3層結(jié)構(gòu)組成 · Member 在集群中的某一個信令點 · Cluster 許多信令點組成一個集群 · Network 每個集群作為組成一個網(wǎng)絡一部分 SS7網(wǎng)絡中的每一個節(jié)點都可以被這種3層結(jié)構(gòu)地址尋址：網(wǎng)絡編號，集群編號和成員編號。每個編號都是長為8比特，0255之間。 這種三層的地址編碼就稱為信令點編碼(Point COde)SS7協(xié)議棧本章描述SS7協(xié)議棧的組成。在學

14、習SS7的協(xié)議棧時，可以同時與OSI的七層模型比較，兩者有較大的相似之處。圖3-1展示SS7協(xié)議棧。SS7第一層：物理連接本層主要負責網(wǎng)絡物理上的連接，對應OSI模型的最下面的物理層。 SS7第二層：數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層負責SS7消息的打包和發(fā)送。與OSI的鏈路層一樣，它只將數(shù)據(jù)從一個節(jié)點傳輸?shù)较乱粋€節(jié)點，并不負責傳輸?shù)侥康牡刂贰?該層使用序列號來檢測是否有數(shù)據(jù)報在傳輸過程中丟失。鏈路之間的序列號是互不相干的。 CRC-16校驗技術(shù)被用來進行錯誤校驗；一旦發(fā)現(xiàn)傳輸中出現(xiàn)錯誤或者由丟包現(xiàn)象，SS7將會要求進行重傳。 SS7第三層：網(wǎng)絡層網(wǎng)絡層主要提供路由，消息識別以及消息分發(fā)等功能。 ·

15、; 消息識別：用來判斷消息是傳送給哪個節(jié)點 · 消息分發(fā)：如果識別出該消息是傳遞給本節(jié)點的，則網(wǎng)絡層會將其傳遞給上層應用 · 消息路由：如果識別出該消息不是傳遞給本節(jié)點的，則網(wǎng)絡層會將其傳輸給其他的節(jié)點 消息識別網(wǎng)絡層通過分析消息所攜帶的信令點編碼來判斷其目的地址是當前節(jié)點還是其他的節(jié)點。如果是其他的目的點，則該消息會轉(zhuǎn)發(fā)給路由模塊作進一步的處理。 消息傳輸部分通常將七號信令協(xié)議棧的最下面3層稱為消息傳輸部分(MTP)。 MTP能夠在節(jié)點與節(jié)點之間傳輸信息，包括基本的錯誤校驗、修復和消息排序等功能。并提供消息路由，識別和分發(fā)功能。 SS7第四層：協(xié)議，用戶和應用程序部分第四

16、層由一些協(xié)議、用戶部分和應用程序部分組成。見圖3-3· TCAP TCAP(Transactional Capabilities Application Part)協(xié)議用于連接外部數(shù)據(jù)庫。交換機向外部請求的信息/數(shù)據(jù)是以TCAP消息格式傳回來。TCAP也支持遠程控制-調(diào)用遠程交換機上的功能。OMAP(Operations, Maintenance and Administrative Part)就是利用TCAP服務，并通過一個遠程終端來進行網(wǎng)絡管理的應用。 MAP(Mobile Application Part)協(xié)議通過TCAP使不同的網(wǎng)絡能夠共享移動終端的信息。這些信息主要用于實現(xiàn)

17、手機漫游的功能。 · ASP · SCCP · TUP · ISUP · BISUP SS7信令單元 Signal Units信令信息是以某種格式在信令鏈路中傳輸，我們稱這種傳輸?shù)南⒏袷綖樾帕顔卧?signal units)。信令單元總是源源不斷的在信令鏈路中進行雙向傳輸。SS7共有3種類型的信令單元： · Message Signal Unit (MSU) - 消息信令單元 · Link Status Signal Unit (LSSU) - 鏈路狀態(tài)信令單元 · Fill-In Signal Unit (FI

18、SU) - 填充信令單元 如果信令點沒有需要發(fā)送的MSU或LSSU時，則會往信令鏈路中發(fā)送FISU，以避免鏈路處于空閑狀態(tài)。因為七號信令系統(tǒng)會認為空閑的信令鏈路是存在故障的鏈路。信令單元結(jié)構(gòu)圖4-1描繪的是這三種信令單元的詳細結(jié)構(gòu)，其中Flag,Checksum,Length Indicator和BSN/BIB FSN/FIB等域是所有信令單元都必須包含的公共域。 · Flag - 信令單元之間的分隔符。因為信令鏈路中的信令單元是一個緊接著一個，F(xiàn)lag標志位可視為一個信令單元的結(jié)束以及另一個信令單元的開始。Flag的值固定 為(0111 1110)。盡管協(xié)議中規(guī)定消息單元的起始和結(jié)

19、束處都可以加入Flag標記，但在北美只是在起始位加入Flag。 · Checksum - 8位的校驗碼，用于檢測數(shù)據(jù)是否在傳輸中出現(xiàn)錯誤。 · Length Indicator - 表示Length Indicator與Checksum之間的字節(jié)數(shù)。通常Checksum位于信令單元的最末位。Length Indicator域也可用于辨別七號信令消息類型。對于三種信令單元來說，Length Indicator的值分別為：FISU=0；LSSU=1或2；MSU>2。 · BSN/BIB FSN/FIB - Backward Sequence Number/Bac

20、kward Indicator Bit, Forward Sequence Number/Forward Indicator Bit 信令單元流量控制(Flow control)在信令單元中，BSN/BIB和FSN/FIB的作用在于保證信令單元能夠按順序到達目的點，以及進行流量控制。發(fā)送MSU或LSSU時，每個信令單元都將分配一個序列號。這個序列號就存放在FSN域中，而且發(fā)送端會一直保留此發(fā)送序列號，直至收到接收方發(fā)回的接受確認。對于接受端信令點則會把最后收到的正確的信令單元的序列號放入確認消息的BSN域。 信令單元類型以下具體介紹SS7的三種信令單元 消息信令單元 MSUMSU是七號信令網(wǎng)絡

21、中最重要的消息類型，所有通話建立、拆除、數(shù)據(jù)庫查詢、響應等控制消息都是封裝在MSU中(見圖4-2)。 MSU中包含有SIO(Service Indicator Octet)和SIF(Service Information Field)兩個域。其中，SIO用于標示SIF中封裝的消息的協(xié)議類型(ISUP,TCAP)或標準來源(ITU或ANSI)。SIF中則是發(fā)送的控制 信息以及路由信息。SIO結(jié)構(gòu)一個MSU消息的具體功能可以從SIO和SIF這兩個域得知。SIO長度僅為8比特，但是包含了三種信息： · 4個比特用于表示SIF中封裝的消息類型(見表4-1) · 2個比特用于表示該消

22、息用于本國網(wǎng)絡還是國際網(wǎng)絡 · 2個比特用于消息的優(yōu)先級。此優(yōu)先級并不是發(fā)送的優(yōu)先級，而是作為當網(wǎng)絡擁塞時，判斷是否丟棄該消息的依據(jù) SIF結(jié)構(gòu)SIF中傳輸?shù)氖菓脜f(xié)議所發(fā)送的控制信息以及MTP所需的路由信息。路由信息由DPC(Destination Point Code,目的信令點編碼),OPC(Originating Point Code,源信令點編碼)和SLS(Signaling Link Selection,信令鏈路選擇)組成 SIF最長可以容納272個8位字節(jié)，用于攜帶ISUP,TCAP和MAP協(xié)議消息。(見圖4-3)LSSU - Link Status Signal Un

23、it(鏈路狀態(tài)信令單元)LSSU用于同一條信令鏈路上的兩個信令點之間傳輸有關(guān)鏈路狀態(tài)的信息。鏈路狀態(tài)信息包含在狀態(tài)域中(Status Field)(見圖4-4). LSSU并不要求任何路由地址信息，因為它僅在信令鏈路的兩個信令點之間傳輸。 FISU - Fill-In Signal Unit(填充信令單元)FISU并不攜帶任何有效信息，它們僅僅是當鏈路中沒有LSSU或MSU時，用于占用信令鏈路。FISU的另一個作用是檢驗鏈路傳輸?shù)牟铄e率鏈路調(diào)較每一條鏈路都有一個錯誤計數(shù)器。當計數(shù)器累計到64個錯誤時，鏈路將自動停止服務，進入測試狀態(tài)，待測試通過之后再重新提供服務。 ISUP和TCAP本章講述I

24、SUP和TCAP協(xié)議在PSTN中的功能。 基本ISUP信令I(lǐng)SDN User Part(ISUP)定義一整套的協(xié)議和流程，可用于在PSTN中建立語音或數(shù)據(jù)通話，管理或釋放中繼電路等。ISUP同時支持ISDN以及非ISDN的通話處理。主叫和被叫在同一個交換機上的通話不會用到ISUP信令(圖5-1)。在有些地區(qū)和國家，例如中國，Telephone User Part(TUP)協(xié)議也能夠處理基本通話，但僅限于模擬電路，數(shù)字電路和數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ軇t需借助于Data User Part(DUP)協(xié)議。注：基本通話是指通常的電話與電話之間的語音通話，不包含傳真，多方通話等其他服務。 ISUP消息格式ISUP

25、信息被封裝在MSU的SIF(Service Information Field)域中(見圖5-2)。SIF中包含有路由標簽(Route Label)，路由標簽后緊跟的是電路識別碼(Circuit Identification Code, CIC)，ANSI標準中規(guī)定CIC是14比特，而ITU則規(guī)定為12比特。CIC用于表示哪一條中繼電路是被主叫方交換機所保留用于服務當前通話的。CIC之后則是消息類型域(Message Type field)，用于指明當前的ISUP消息類型，可能的ISUP消息類型有IAM，ACM，ANM，REL，RLC。圖5-2所列出的ISUP消息格式中，有些域是必選項(如消息

26、類型域)，有些是可選項。ISUP消息類型IAMInitial Address Message(IAM)，由主叫方的交換機發(fā)送給被叫方的交換機。IAM包含被叫方 的電話號碼，可能也包含有主叫方的號碼。見圖5-3ACMAddress Complete Message(ACM)與IAM發(fā)送方向相反，由被叫方交換機發(fā)送給主叫方交換機，表示被叫方的中繼電路已經(jīng)準備就緒。當主叫方收到ACM后，會將主叫 方的線路連接到就緒的中繼上。這樣便建立起了從主叫方到被叫方的語音電路。見圖5-4RELRelease Message(REL)發(fā)送方向是任意的，用于表明電路由于某種原因而即將被釋放。當主叫方或被叫方掛斷電話

27、時，REL消息會發(fā)送。 RLCRelease Complete Message(RLC)與REL發(fā)送方向相反，用于通知對方中繼電路已釋放，計費結(jié)束。 ISUP呼叫流程發(fā)起呼叫參考圖5-7和5-8 · 1. 主叫方摘機，摘機信息會發(fā)送給相連的交換機。主叫方開始撥號。 · 1a. 主叫方交換機發(fā)送ISUP IAM消息，并保留一條空閑狀態(tài)的中繼電路。IAM中包含有OPC，DPC，CIC，CPID，被叫號碼等信息。 · 1b. IAM消息通過STP杯路由到被叫的交換機 · 2. 目標交換機收到IAM，并檢查被叫號碼是否在其路由表中。如果在路由表中，再檢查被叫的線

28、路是否空閑。 · 2a. 被叫交換機發(fā)送ACM給主叫方交換機，確認中繼電路就緒。ACM也通過STP路由。 · 2b. 主叫方交換機收到ACM，根據(jù)ACM中的信息，完成主叫線路與中繼之間的連接。此時主叫方能夠聽到回鈴音。 ISUP呼叫應答從圖5-9可以看到呼叫應答的過程 · 3a. 被叫方摘機，其交換機終止回鈴音。并發(fā)送ANM經(jīng)由STP路由給主叫方交換機。 · 3b. 主叫交換機收到ANM，表明通話成功建立，計費開始。 ISUP呼叫釋放圖5-10和5-11表示釋放過程· 4a/b：如果主叫方先掛機，則主叫方交換機向被叫方交換機發(fā)送ISUP Rel

29、ease Message(REL)。如果被叫方先掛機，則被叫方交換機向主叫方交換機發(fā)送ISUP Release Message(REL)。 · 5a. 當交換機收到REL，它中斷中繼連接并將中繼置為空閑狀態(tài)，隨后發(fā)送RLC消息。 · 5b. 當主叫交換機發(fā)送或收到了RLC，便終止計費，將中繼狀態(tài)置為空閑。 TCAP功能Transactional Capabilities Application Part(TCAP)協(xié)議支持通過SCCP在信令點之間交換信息。這個特性使得我們能夠部署高級智能網(wǎng)服務。TCAP消息封裝在MSU的SCCP中。 TCAP消息由兩部分組成，事務部分(Transaction portion )和組件部分(Component Portion) 如SSP利用TCAP協(xié)議在SCP中查詢800，900等號碼的路由信息。在移動網(wǎng)絡中，當用戶漫游到了其他地區(qū)，VLR將通過由封裝在TCAP中的 MAP消息向HLR請求服務。 TCAP Transaction Portion - TCAP事務部分Transaction部分包含有"包類型標示符",用以分辨不同類型的包。有如下幾種包的類型： · Unidirectional(單向