七号信令系统概述

1.1 共路信令的概念和特点
我们已经知道，数字蜂窝移动通信系统由NSS 、BSS 、OSS 三大子系统和MS 组成，但这只是根据功能划分的物理上的组合，大多数功能是分布在不同的设备中的，这样在执行任务时就需要交换信息，协调动作。

在通信系统中，我们把协调不同实体所需的信息称为信令。

信令系统指导系统各部分相互配合，协同运行，共同完成某项任务。

GSM 系统采用七号信令系统，让我们先对七号信令系统做一简单回顾。

七号信令系统即CCS7信令系统，也就是说七号信令系统首先是共路信令系统。

那么您还记得什么是共路信令吗？
1.1.1 共路信令的概念
信令信道和业务信道完全分开，在公共的数据链路上以消息的形式传送所有中继线和所有通信业务的信令信息，这就是共路信令系统的基本特征。

也许图1-1会有助于您理解： 交换网络交换网络
信令设备信令设备公共控制公共控制
交换机A
交换机B 话路数据链路
图1-1 共路信令系统
CCS7信令消息实际上就是通信网上各节点（比如交换机）控制处理器之间通信的数据分组，在线路（信令链路）上以分组交换的原理传送信令，因此CCS7信令网本质上为数据通信网，是一种特殊的分组交换网，它形成了一个独立的七号信令网。

在2M 一次群数字中继传输线路上，采用其中的一个时隙（64kbps ，TS0除外）作为信令信道，我们一般称为信令链路。

大部分时隙作为业务信道，比如传送话音信息时我们称为话路。

当然在模拟传输线路上也可以传送七号信令，它借助MODEM 发送信令消息，典型速率为2400bps 和4800bps 。

1.1.2 共路信令系统的特点和随路信令系统相比，共路信令系统具有以下优点：
●
信道利用率高 ●
信令传送速度快 ●
信令容量大 ●
应用范围广泛,可支持ISDN 、移动通信、智能网等业务 ●
信令网与通信网分离，便于维护和管理 ●
可方便地扩充新的信令规范，适应未知业务发展 ●
但这些优点也对共路信令系统提出一些特殊要求： ●
信令链路利用率高，信令链路必须有极高的可靠性 ●
信令系统须具有完备的信令网功能和安全性措施 ● 信令畅通并不意味着话路畅通，共路信令系统应具有话路导通检验功能
1.2 CCS7信令网
信令网是逻辑上独立于通信网，专门用于传送信令的网络，只有共路信令系统才有信令网的概念。

先让我们熟悉信令网的组成和基本概念吧。

1.2.1 基本术语
信令网由信令点、信令转接点和互连的信令链路组成。

在物理上和通信网是融为一体的，它是一种支撑网。

图1-2是我
国信令网的三级结构示意图：
HSTP
LSTP
SP
图1-2我国信令网的三级结构
下面我们就对信令网的组成三要素分别进行解释：
●信令点（SP）：是信令消息的起源点和目的点，通常信令点就是通信网中的交换或处理节点，例如交换机、操作
维护中心、网络数据库等。

常用符号“○”表示。

在特殊情况下，一个物理节点可以定义为逻辑上分离的两个信
令点。

比如国际出入口局，即要做国内信令网的一个信令点，又要做国际信令网中的一个信令点，常称为网关点。

信令点以信令点编码为标识。

信令点编码有两种：14位和24位。

源信令点编码记位OPC，目的信令点编码记为
DPC。

●信令转接点（STP）：具有转接信令的功能，它可以将一条信令链路的信令消息转发至另一条信令链路，常用符
号“□”表示。

STP用信令点编码来标识。

STP分为独立的STP和综合的STP。

STP在三级信令网中分为低级信令转接点（LSTP）和高级信令转接点（HSTP）
●信令链路（Signalling Link）：连接各个信令点、信令转接点，传送信令消息的物理链路称为信令链路。

相同属性的信令链路组成一组链路集。

到同一局向的所有链路可属一个链路集，也可属多个链路集；但两个相邻
的信令点之间的信令链路只能属于一个链路集。

对于相邻两信令点之间的所有链路，需对其统一编号，称为信令链路编码（SLC），它们之间编号应各不相同，
而且两局应一一对应。

对于到不同局向的信令链路可有相同的链路编码。

1.2.2 信令传送方式
在七号信令系统中采用两种信令传送方式。

直联方式：两个信令点之间通过直达信令链路传递消息。

此时话路和信令链路是平行的。

如图1-3。

话路
SP SP
链路
图1-3 直联方式
准直联方式：两个信令点之间通过预先设定的多个串接的信令链路传递消息。

如图1-4。

STP
SP SP
链路
链路话路
预先设定
图1-4 准直联方式
(1) 请简述共路信令系统的基本特征。

(2) 七号信令网的组成三要素是什么？
(3) 七号信令系统采用哪两种信令传送方式？
第2章 七号信令系统的功能级结构
2.1 功能级结构原理
七号信令系统的总体目标是提供一个国际标准化的通用的信令系统。

七号信令系统的通用性决定了整个系统必然包含许多不同的应用功能 ，因此七号信令采用了模块化的功能结构，实现了在一个系统框架内多种应用并存的灵活性。

对于一种应用来说，只用到系统的一个子集。

根据这一思想CCITT 于1980年首次提出将CCS7系统划分为一个公共的消息传递部分（Message Transfer Part-MTP)和若干个用户部分（User Part-UP)如图2-1所示： 用户部分
UP 消息传递部分
用户部分 UP
MTP
图2-1 七号信令系统功能划分原理 MTP 提供一个可靠的传递系统，只负责消息的传递，用户部分则是为各种不同电信业务应用设计的功能模块，负责信令消息的生成、语法检查、语义分析和信令过程控制。

它们体现了CCS7信令系统对不同应用的适应性和可扩充性。

这里“用户”一词指的是任何UP 都是公共的MTP 的用户，都要用到MTP 传递功能的支持。

2.2 七号信令系统的功能级结构
CCITT 在扩充七号信令系统的过程中,充分考虑了与OSI 参考模型的一致性,0示出CCS7较完整的功能结构与OSI 七层体系结构的对应关系: INAP OMAP MAP ISUP TUP TCAP ISP
SCCP
MTP-3
MTP-2
MTP-1
HLR VLR
第1层
第2层第3层
第4~6层第7层
BSSAP
图中：
INAP ：智能网应用部分 OMAP ：操作维护应用部分 MAP ：移动应用部分
TCAP：事务处理能力应用部分 BSSAP：基站子系统应用部分ISUP：ISDN用户部分TUP：电话用户
部分SCCP：信令连接控制部分MTP：消息传递
ISP：中间服务部分
图2-2七号信令系统与OSI层次结构的对应关系
本章节先对各部分作一简要描述，在后续章节里还要对各部分作具体介绍。

●消息传递部分MTP
MTP的主要任务是保证信令消息的可靠传送，它可分为三级：信令数据链路（MTP-1）、信令链路功能
（MTP-2）、信令网功能（MTP-3）。

●信令连接控制部分SCCP
SCCP是用户部分的一个补充功能级，也为MTP提供了附加功能。

SCCP提供数据的无连接和面向连接
业务。

无连接业务是指用户部分不需事先建立信号连接就可以通过信令网传递信令消息。

这样就可将一个
用户部分的数据迅速送到信令网上的另一个用户部分去。

在智能网和移动网的业务中，有很多这样的数据
需要在信令网中传递，如移动用户的鉴权、智能用户的帐号查询等。

面向连接业务是在用户部分传递数据
之前，在SCCP之间传递控制信息，实现信令网的维护和管理。

●电话用户部分TUP
处理与电话呼叫有关的信令，如呼叫的建立、监视、释放等。

TUP消息分为前后向建立、呼叫监视、电路和电路群监视、网管等若干个消息组，每个消息组中包含若干
个消息。

每一个消息发送时被放在一个信令单元中。

●ISDN用户部分ISUP
在ISDN环境中提供话音和非话业务所需的功能，以支持ISDN基本业务及补充业务。

ISUP具有TUP的
所有功能，因此可以代替TUP。

●事物处理应用部分TCAP
TCAP是CCS7信令系统为各种通信网络业务提供的接口，如移动业务、智能业务等。

TCAP为这些网络
业务的应用提供信息请求、响应等对话能力。

TCAP是一种公共的规范，与具体应用无关。

具体应用部分
通过TCAP提供的接口实现消息传递。

如移动通信应用部分MAP通过TCAP完成漫游用户的定位等业务。

智能网应用部分INAP通过TCAP实现SCP数据库登记和数据查询等功能。

●中间服务部分ISP
对应OSI的第4~6层，目前尚未定义，它和TCAP合并，称为事务能力部分（TC）。

●移动应用部分MAP
MAP是公用陆地移动网在网内以及与其他网间进行互连而特有的一个重要的功能单元。

CCS7遵循严格的等级关系，下一级为上一级服务，上一级不管其下级是怎样进行信息传递的，也就是所
谓的透明传输，即通信双方的对等功能级一一对应，完成这一级级别的信息传输和交换。

2.3 七号信令信号单元格式
七号信令系统是以不等长消息（message）的形式传送信令的。

所谓消息就是各种信息的集合。

这些信息
一般由用户部分定义，某些信令网管理和测试维护消息可由第三级定义。

为保证消息的可靠传送，每个消
息还附加一些必要的控制字段，形成信令链路中实际发送的信号单元（Signal Unit-SU）。

所有信号单元
的长度均为8比特的整数倍。

通常就一8比特作为信号单元的长度单位，称为一个八位位组（octet）。

下面，让我们来看一看七号信令的信号单元格式。

在七号信令中，有三种信号单元：消息信号单元（Message Signal Unit-MSU）、链路状态信号单元（Link Status Signal Unit-LSSU）和填充信号单元（Fill-in Signal Unit-FISU），它们的格式如图2-3所示：
图2-3三种信号单元格式
信号单元各字段含义是：
●F（Flag）：信号单元的定界标志
其码型为01111110。

它既表示前一个信号单元的结束，也表示后一个信号单元的开始。

图中，右边是信号单元的头，左边是信号单元的尾。

两个信号单元之间允许插入任意多个标志。

其作用是在过负荷的情况下降低系统的处理工作量。

●CK：检错码
采用16位循环冗余码，用以检验信号单元传输过程中产生的误码。

●LI：信号单元长度指示码
表示LI字段后至CK字段之前的八位位组数，显而易见，LI的单位是8比特。

根据LI的值可以区分信号单元的类别：当LI=0时为FISU，当LI=1或2时为LSSU，MSU的LI>2。

●SIO：业务信息指示八位位组
只用于MSU，用以指示消息的类别。

第三级根据它将消息分配给相应的功能模块，同时指示这是国际网还是国内网的消息。

SIO又分为两个子字段，各占4比特。

如图2-4所示。

图2-4SIO字段结构
其中SI为业务指示语，SSF为子业务字段，其编码方式和含义为：
SI：D C B A
0 0 0 0 信号网管理消息
0 0 0 1 信号网测试和维护消息
0 0 1 0 备用
0 0 1 1 SCCP
0 1 0 0 TUP
0 1 0 1 ISUP
0 1 1 0 DUP（与呼叫和电路有关的消息）
0 1 1 1 DUP（性能登记和撤消消息）
1 0 0 0 至1 1 1 1 备用
SSF：D C 网络指示语
0 0 国际网
0 1 国际备用
1 0 国内网
1 1 国内备用
B A 为备用比特。

●SIF：信令信息字段
该字段就是用户实际要发送的消息，字段长度为2-272个八位位组。

需要注意，由于原来考虑到减小信令传送延迟时间，SIF的最大长度为62个八位位组，连同SIO字段，最大长度为63个八位位组。

因此LI字段长度设定为6个比特，取值为0-63。

后来由于ISDN 业务要求信令信息有更大的容量，同时处理器性能提高，因此蓝皮书中规定，SIF的最大长度可为272个八位位组，为了不改变原有的信号单元格式，LI编码保持不变，规定凡是SIF长度等于或大于63个八位位组，LI均置为63。

SIF的字段结构我们在后面的TUP章节中介绍。

•信号单元序号和重发指示位，包括：
FSN：前向序号，表示本单元的发送序号。

BSN：后向序号，表示收到对方发来的最后一个信号单元的序号，向对方指示序号直至BSN的所有
消息均已经正确无误的收到。

FIB：前向（重发）指示位，表示当前发送信号单元的标识，取值0或1，FIB位反转指示本端开始
重发消息。

BIB：后向（重发）指示位，表示是否正确收到对方发来的信号单元，BIB反转指示对方从BSN+1
号消息开始重发。

小结
本节简要介绍了七号信令系统的各个功能级结构和七号信令消息单元的格式。

在后面章节中会对各功能级
做比较详细的介绍，关于七号信令的消息单元格式，除SIF字段，本节做了详细的解释，对于SIF字段，
本书还会在TUP章节中做具体介绍。

习题
1、七号信令系统由一个公共的消息传递部分(MTP)部分和若干个用户部分(UP)部分组成，主要包含如下
几个功能模块：___________、___________、___________、___________、___________、
___________。

2、七号信令中共有三种信号单元：消息信号单元（Message Signal Unit-MSU）、链路状态信号单元（Link
Status Signal Unit-LSSU）、填充信号单元（Fill-in Signal Unit-FISU）；
其中，MSU 为真正携带消息的信号单元，消息包含在___________和___________字段中。

三种信号
单元可以通过___________很容易的予以区分。

第3章消息传递部分
消息传递部分简称MTP，它由CCS7信令系统的第1，2，3功能级构成，如图3-1所示：
用户部分
第三功能级第二功能级第一功能级消息传递部分
图3-1消息传递部分三级结构
3.1 信令数据链路
信令数据链路是CCS7共路信令系统的第一功能级。

它定义了信令数据的物理、电气和功
能特性，并规定与数据链路连接的方法。

信令数据链路是用于传递信令的双向传输通路。

目前是利用PCM系统的一个时隙，速率为
64kbps。

，但也可以采用具有调制解调器的模拟链路，典型速率为2400bps和4800bps。

信令传递是双向的，信令点是向对方发送信令的同时，也接收对方发送过来的信令，因此
模拟信道应采用4线制的传输链路全双工工作。

信令数据链路是七号信令的信息载体，它的一个重要特性就是信令链路应是透明的，即在
它上面传送的数据不能有任何的改变，因此，信令链路中不能接入回声消除器、数字衰减
器、A/u率变换器等设备。

3.2 信令链路功能
信令链路功能作为第二级的信令链路控制，利用第1功能级共同实现两个直接相连的信令
点之间，信令消息的可靠传输。

相邻信令点之间的数据链路，由于长距离传输会造成一定的误码。

而CCS7信令消息编码
不允许有任何差错。

第2功能级的作用就是在第1功能级有误码的情况下，保证消息编码
的无差错传递。

信令链路控制主要有以下功能：
●信号单元定界：也称为信号单元分界，利用标志码作为信号单元的开始和结束，结束
的标志码通常又是下一个信号单元的开始标志码。

为使信号单元能正确定界，要保证
在信号单元其他部分不会出现这种码型。

为此，发送部分要执行插零操作，在5个连
1后插入一个“0”，接收部分要执行删零操作，将5个连1后的一个“0”删掉。

●信令单元定位：这里的定位不是初始定位，而是在开通业务的信令链路上与定界密切
相关的定位。

在正常情况下，信号单元的长度有一定的限制且为8的整数倍，而且在
删零前不应出现大于6个连1。

如果不符合以上情况，就认为失去定位，要舍弃所收
到的信号单元，并由信号单元差错率监视过程进行统计。

●差错检测和校正：误差检测采用16位校验位的循环校验方法，差错校正采用两种方
法：基本方法和预防循环重发方法，前者适用于传播时延小于15ms的信号链路，后
者适用于大于15ms的情况。

●初始定位：用于首次启动和链路发生故障后进行恢复时的定位。

初始定位过程包括空闲、未定位、已定位、验证周期、验收完成投入使用五个阶段。

初始定位过程涉及的链路状态为如下四种状态：
SIOS：业务中断状态；
SIO：失去定位状态；
SIN：正常定位状态；
SIE：紧急定位状态。

●信令链路的误差监视：误差监视有两种，一种是信号单元出错率监视过程，另一种是
定位出错率监视过程。

前者在信号链路正常状态下使用，后者用于信号链初次启动投
入使用或故障恢复进行定位中的差错统计。

●流量控制：当信令链路的接收端检测出拥塞条件，启动流量控制过程，通知远端这一
事件如果拥塞持续过长，远端发送端将指示链路故障。

•处理机故障控制：用来标志或取消处理机故障状态。

3.3 信令网功能
MTP第三级的功能是通过对信令网的路由和性能的控制保证消息能可靠地传递。

它有两个
基本功能：信令消息处理和信令网络管理。

3.3.1 信令消息处理
信令消息处理功能的目的是保证一个信令点的某用户部分发出的消息能发送到适当的信令
链路或用户部分。

消息处理功能由消息路由，消息鉴别，消息分配三部分组成。

如图3-2
所示：
图3-2信令消息处理的功能组成
(1) 消息鉴别部分：识别收到消息的目的地，区分目的地是本信令点还是其他信令点。

属
于本信令点的消息则转送到消息分配部分，属于其他信令点的消息，则转送到消息选
路部分。

(2) 消息分配部分：将消息识别送来的属于本信令点的消息分配到相关的用户部分。

(3) 消息路由部分：将本信令点要发出的消息或从消息识别部分送来的属于其他信令点的
消息送到要去的信令点对应的链路上。

消息路由功能如图3-3。

……
消息选路
链路1链路2
链路N
第三功能级
第二功能级SP 1SP 2
SP N
图3-3 消息路由功能
3.3.2 信令网管理
信令网管理的目的是在故障情况下,完成信令网重新组合,以及在拥塞时控制话务量。

它由信令业务管理，信令链路管理和信令路由管理组成。

(1) 信令业务管理：其功能是在保证消息安全、准确传递的条件下，将信令业务从不可用
的信令链路转到其他可用的链路上去。

当发生信令链路拥塞时，对信令业务进行疏导或减少信令业务。

(2) 信令链路管理：它的主要任务是控制信令链路，当信令链路发生故障时对其进行测试，
并恢复链路。

(3) 信令路由管理：当发现某信令点或信令链路有故障而不能通过消息时，向相关信令点
传送故障信息和分配新路由的信息。

以保证信令消息在网上的安全传递。

小结
本节主要介绍了消息传递部分的三个功能级和它们的具体功能。

习题
(1) __________________是七号信令系统的第一功能级，它是一条信令的
______________传输通路，七号信令系统最适合于数字通信网，第一功能级通常采用__________数字通路，但也用于具有调制解调器的___________链路。

(2) 信令链路功能级的功能主要有____________、_____________、______________、
______________、______________、______________、______________。

(3) 信令网功能级包括______________和______________两部分。

第一部分由
______________、______________、______________三部分组成；第二部分由______________、______________、______________组成。

第4章 信令连接控制部分
4.1 概述
用中，所有信令消息都和呼叫电路有关，消息传输路径一般都和相关的呼叫连接路径有固定的对应关系。

系统中，不单单要传送与呼叫电路有关消息，还要传送与呼叫电路无关的信令消息（如位置更新、鉴权等），用原来的MTP 传送
限性了。

首先，我们知道，MTP 是用DPC 来寻址的，而DPC 用信令点编码来标识，信令点编码有四种方式，国际，国际备用，
内备用，只在所定义的网络内唯一和有效，因此利用MTP 不能完成国际漫游用户的位置登记和鉴权等。

令点编码容量有限，根据CCITT 的规定，国际网的信令点编码为14位，这样其所能标识的信令点就十分有限。

的编码仅为四位，即只能分配给16个不同的用户部分，不能满足现代通信的需求。

TP 只能实现无连接传输，随着电信网的发展，有时需要在网络节点间传送大量的非实时消息，需要预先建立连接，进行面向连接
以上问题，CCITT 在1984年提出了一个新的结构分层，SCCP （信令连接控制部分）。

SCCP 是基于MTP 基础上的，为MTP
功能。

SCCP 和MTP 合称NSP （网络业务部分）。

SCCP 和MTP-3共同位于OSI 的网络层。

信令连接控制部分）为MTP （消息传递部分）提供附加功能，以便通过七号信令网，在信令网的交换局和专用中心之间建立面向
接续业务来传递信令信息及其他类型信息。

SCCP 在信令网中和其它信令功能要素间的关系如图4-1：
INAP OMAP MAP ISUP
TUP
TCAP ISP
SCCP
MTP-3MTP-2MTP-1
HLR VLR
第1层
第2层第3层
第4~6层
第7层BSSAP
图4-1 SCCP 在信令网中和其他功能要素关系
SCCP 部分直接透过TCAP 部分对OMAP 、MAP 、HLR 、VLR 等用户进行管理，而这些用户通称为SCCP 的子系统。

当然这些用户也可以是七号信令网的专用中心。

当两个子系统（可以位于同一信令点，也可以位于不同信令点）之间发生信令关系时，所需传递的信令信息则由SCCP 层进行编路然后再传递到对端子系统。

信令信息传递过程中，若发生信令关系的子系统位于相同信令点，信令信息将不经过MTP 部分。

4.2 SCCP 的特点和功能
4.2.1 SCCP 的应用特点
SCCP 的应用特点是：
● 能传送各种与电路无关(Non-Circuit-Related)的信令消息.
● 具有增强的寻址选路功能,可以在全球互连的不同七号信令网之间实现信令的直接传输。

●
除了无连接服务功能以外，还能提供面向连接的服务功能
4.2.2 SCCP网络服务功能
SCCP层根据用户对业务的不同需求，提供了以下4类协议以完成有不同质量要求的用户业务的传递：
0 基本无连接业务类
1 顺序无连接业务类
2 基本面向连接业务类
3 流量控制的面向连接业务类
1. 无连接服务
无连接服务类似于分组交换中的数据报（datagram）传送，它不需要预先建立连接（即信令传送路径）。

SCCP能使业务用户事先不建立信令连接通过信令网传递信令数据。

因此在SCCP中提供路由功能，能将被叫地址变换成MTP业务的信令点编码。

无连接业务分为0类和1类：在0类业务中，各个消息被独立地传送，相互间没有关系，故不能保证按发送的顺序把消息送到目的地信令点；在1类中，给来自同一信息流的数据信息附上了同一个信令链路选择字段SLS，就可保证这些数据信息经由同一信令链路传送，因此，可按发送顺序到达目的地信令点。

在GSM系统中NSS内部大量用到了无连接的两类协议；在A接口的通信中也用到了无连接协议，但只用到了0类协议。

无连接业务提供四种消息类型，其编码如下表：
其中：UDT---unit data UDTS----unit data sevice
XUDT----extend unit data XUDTS----extend unit data service
在无连接业务中，UDT消息只能整体传送，不能拆卸分段传送，每发一次数据，都需重选一次路由；在华为公司的设备里，XUDT支持分段重装。

无连接型SCCP程序如图4-2所示。

根据各个消息中的目的地信令点编码，传送互不相关的UDT。

如果由于发生故障，使中继信令点不能传送该UDT时，就向发端返送UDTS消息。

图4-2无连接型SCCP程序
面向连接服务
面向连接业务类似于分组交换中的虚电路（Virtaul Circuit）传送，它需要在发送消息前，先通过应答的方式在始节点和终节点之间建立一条消息传送路径，即信令逻辑连接或虚连接。

这种方式适用于传送大量的成批数据。

面向连接服务有两类协议，即2类和3类协议。

它们的共同特点是可以保证消息传送收发顺序一致，可以对长消息分段传送，在接收端重新组装。

此外，在3类协议还具有2类协议不具有的一些特点：流量控制、加速数据传送和消息丢失及错序检测等功能。

面向连接业务又分为暂时信令连接和永久信令连接。

暂时信令连接指信令连接的建立需要由SCCP用户启动和控制，数据传送完成之后就拆除连接，类似于拨号电话连接；永久信令连接类似于分组交换中的永久虚电路，它的建立和释放用户无法控制，而由本端或远端操作维护功能，或者由节点的管理功能来控制，但两类连接的信令传送过程完全相同。

面向连接型SCCP程序如图4-3所示，
该程序由连接建立、数据传送和连接释放三个阶段组成。