No.7信令的功能结构及其研究

5．3．3　No．7信令的功能结构

No．7信令消息的交互和传送可看做是计算机之间的分组数据通信。在计算机数据通

图5．11　开放系统互联七层协议

信过程中，为了满足异构设备间的正常通信，国际标准化组织（ISO）制定了开放系统互联参考模型（OSI七层协议），而No．7信令系统参照OSI七层协议采用四级结构。在讨论No．7信令的四级结构以前，先复习一下OSI七层协议（模型）。

1．OSI七层协议

国际标准化组织（ISO）将通信实体按其完成的功能分为七层（七部分），分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层，如图5．11所示。

（1）物理层

物理层与双绞线、同轴缆线等通信媒体直接相连，为它的上一层（即数据链路层）提供一个物理连接，以便透明地传送比特流。在物理层上所传数据的单位是比特。物理层协议主要规定了计算机或终端与通信设备之间的接口标准，它包含接口的物理、电气、功能与规程四个方面的特性。例如，确定代表“1”或“0”的电压幅度及识别问题，确定连接电缆的插头类型及连接问题等。

“透明地传送比特流”表示经实际电路传送后的比特流没有发生变化，因此，对传送比特流来说，这个电路好像不存在。这样，任意组合的比特流都可以在这个电路上传送，比特流代表什么意思，物理层不用管。

（2）数据链路层

数据链路层主要负责数据链路的建立、维持和拆除，并在两个相邻节点的线路上，将网络层送下来的数据信息和控制信息组成帧传送。为了保证数据帧的可靠传输，数据链路层具有差错控制功能，接收节点检测到接收的数据中有差错，就要求发端重发。同时，数据链路层还具有流量控制功能。即每一帧所包括的控制信息中，有同步信息、地址信息、差错控制以及流量控制信息等。这样，链路层就把一条有可能出错的实际物理链路转变成让网络层向下看起来好像是一条不出差错的链路，实现了在不可靠的物理链路上进行可靠的数据传输的功能。数据链路层传输的基本单位是帧。常用的数据链路层协议是ISO推荐使用的高级数据链路控制（High－level Data Link Control，HDLC）规程。

（3）网络层

网络层的主要任务是数据包的分段和重组、路由选择（寻址）以及拥塞控制等。网络层将从高层传送下来的数据分组打包，再进行路由选择、差错控制、流量控制以及顺序检测等处理，使发端用户的运输层所传下来的数据能够准确无误地传送到目的用户的运输层。当一个通信子网中到达某个节点的分组过多时，就会彼此争夺网络资源，可能导致网络性能的下降，有时甚至发生网络瘫痪的现象，因此网络层还要有网络拥塞控制功能。网络层所传送信息的基本单位是分组或者包。

（4）传输层

传输层的主要功能是建立、拆除和管理端系统的会话连接，这种连接是会话实体之间的一种逻辑信道。即传输层是衔接通信子网（由物理层、数据链路层及网络层构成）和资源子网（包含会话层、表示层及应用层）的桥梁，起到了承上启下的作用，透明传送报文。当报文较长时，先要把它分割成好几个分组，然后再交给下一层（网络层）进行传输。传输层屏蔽了会话层，使它看不见传输层以下的数据通信的细节。在通信子网中没有传输层，传输层只能存在于端系统（即主机）之中，传输层以上的各层就不再管信息传输的问题了。正因为如此，传输层就成为计算机网络体系结构中最为关键的一层。

（5）会话层

会话层又称会晤层，会话层的主要功能是依据在应用进程之间约定的原则，在两个相互通信的应用进程之间，建立、组织和协调其交互。其中包括对对方是否有权参加会话的身份核实，确定由哪一方支付通信费用，确定是双工还是半双工，当发生意外时（如已建立的连接突然中断），确定在重新恢复会话时应从何处开始等。有些计算机网络中，会话层与运输层是合二为一的，其总的功能都是为用户建立一条逻辑信道。

会话层数据传送的单位一般都可称为报文。会话层虽然不参与具体的数据传输，但它却对数据传输进行管理。

（6）表示层

表示层主要解决用户信息的语法表示问题，表示层对信息格式和编码起转换作用，例如，将ASCⅡ码转换成EBCDIC码，将欲交换的数据从适合于某一用户的抽象语法，变换为适合于OSI系统内部使用的传送语法，表示层还提供信息压缩的功能，如采用哈夫曼编码对文本进行压缩，此外，对传送的信息进行加密与解密等。表示层传送信息的单位是报文。

（7）应用层

应用层是OSI体系结构的最高层，它直接面向用户，以满足用户不同的需求，是唯一向应用程序直接提供服务的层。其功能包括：提供网络完整性和透明性，用户资源的配置，应用管理和系统管理，分布式信息服务及分布式数据库管理等。应用层传送的是用户数据报文。

上述层次中1～3层的功能属于通信子网的功能，这些功能的实现均体现在交换机内。按照分层模型设计交换机，可以将设备的复杂功能简单化、层次化，使每一个层次在信息交换中都担当一个独立的角色，具有特定的功能。

2．No．7信令的四级结构

No．7信令技术规范最初主要是为了支持基于电路交换的基本电话业务而制定的。No．7信令的基本功能结构如图5．12所示。由图可见，它由两部分组成：消息传递部分（M TP）和用户部分（UP）。用户部分可以是电话用户部分（T UP）、数据用户部分（DUP）、ISDN用户部分（ISUP）等。

图5．12　No．7信令的基本功能结构框图

消息传递部分的主要功能是在对应的两个用户部分之间可靠地传递信令消息，并在系统和信令网故障的情况下，为保证可靠的信息传送而做出响应并采取必要的措施。它由三个功能级组成：信令数据链路功能（M TPl）、信令链路功能（M TP2）、信令网功能（M TP3），同用户部分（UP）一起构成了No．7信令的四级结构，如图5．13所示。

图5．13　No．7信令系统的四级功能结构

由图可见，在No．7信令系统中，M TP是所有信令节点的公共部分。M TP负责实现No．7信令系统的通信子网功能（通信子网功能的实现在交换机内）。它不关心具体的信令语义，只根据信号单元所携带的目的地址将其通过信令网传递到目的地，具体的信令语义由相应的用户部分处理。(www.xing528.com)

四级结构中各级的主要功能如下：

（1）M TP1：信令数据链路功能级。信令数据链路功能相当于OSI七层协议的物理层，定义了数据链路即传输媒体的物理、电气和功能特性以及链路接入节点的方法。信令数据链路可以是模拟或数字的，数字传输信道基于PCM传输系统，可为信令传输提供一条64 kbit/s的双向数据通路，如图5．14所示。

图5．14　信令数据链路

（2）M TP2：信令链路功能级。相当于OSI七层协议的数据链路层。负责确保在一条信令链路上直连的两点之间可靠地交换信号，它包含差错控制、流量控制、顺序控制、信元定界等功能。

（3）M TP3：信令网功能级。相当于OSI七层协议的网络层，为信令网上任意两点之间提供可靠的信令传送能力，而不管它们是否直接相连。该级的主要功能包括信令路由、转发、网络故障时的路由倒换、拥塞控制等。

（4）UP：由不同的用户部分组成，其主要功能是控制各种基本呼叫的建立和释放。用户部分可以是电话用户部分、数据用户部分和ISDN用户部分等。

3．面向OSl七层协议的信令系统结构

四级结构是No．7信令系统最基本的结构。随着通信网技术的发展，各种新业务不断出现，基本的四级结构越来越多地暴露出它的局限性，主要包括：M TP3业务表示语（SI）编码只有4 bit，所以最多只支持16个不同的用户部分，不能满足日益增多的新业务的需求；不能跨网直接寻址；不支持端到端的信令传递，传递信令只能使用逐段转发方式；不能传递与电路无关的信令（如陆地移动接口信令、智能网中的业务控制信令、网络管理信令和计费信息等）；不支持逻辑连接的信令业务。因此，为了使No．7信令系统功能更完善、更强大和灵活，以适应通信网的要求，ITU－T在四级结构的基础上，新增了两个功能模块，即信令连接控制部分（SCCP）和事务处理能力部分（TCAP）。这就使得用于信令网的No．7信令系统结构与应用于计算机网络通信的OSI参考模型趋近一致，构成了一个四级结构和七层协议并存的信令系统结构，如图5．15所示。下面简要介绍各部分的功能。

图5．15　面向OSI七层协议的No．7信令系统结构

（1）信令连接控制部分

信令连接控制部分（SCCP）弥补了M TP3在网络层功能的不足，SCCP叠加在M TP之上，SCCP和M TP3构成了网络业务部分（NSP），对应于OSI参考模型网络层的功能。提供了较强的路由和寻址能力，通过提供全局译码来增强M TP3的寻址选路功能，使No．7信令系统能在全球范围传送与电路无关的端到端消息，可满足ISDN多种补充业务的信令要求，为传送信令网维护运行和管理的数据信息提供可能。

（2）事务处理能力应用部分

事务处理能力应用部分（TCAP），定义了位于不同应用之间通过SCCP服务进行通信所需的信令消息和协议，包括执行远端操作的规约和服务。完成OSI参考模型4～7层的功能，它包括事务处理能力应用部分（TCAP）和中间业务部分（ISP）。TCAP完成OSI参考模型的第7层（应用层）的部分功能，ISP则对应于OSI参考模型的第4～6层（传送层、会话层、表示层），ISP目前处于研究之中。由于ISP尚未定义，所以目前TCAP直接通过SCCP传递信令。

TC用户是指各种应用，目前主要有智能网应用部分（IN AP）、移动应用部分（M AP）和运行维护管理应用部分（OM AP）。

（3）移动应用部分

移动应用部分（MAP）的主要功能是在数字移动通信系统中的移动交换中心（MSC）、拜访位置登记器（V LR）、归属位置登记器（H LR）等功能实体之间交换与电路无关的数据和指令，以支持移动用户漫游、频道切换和用户鉴权等网络功能。

（4）智能网应用部分

智能网应用部分（IN AP）规定了业务交换点（SSP）和业务控制点（SCP）之间、SCP和智能外设（IP）之间的接口规范，完成智能网的各个功能实体间相关消息流的传送。

（5）运行维护管理应用部分

运行维护管理应用部分（OM AP）用来传送网络管理系统之间的管理消息和命令。

（6）电话用户部分

电话用户部分（TUP）是No．7信令方式的第4功能级，TUP主要规定了有关电话呼叫的连接建立和释放的信令顺序及执行的消息及编码，并能支持部分用户补充业务。

（7）数据用户部分

数据用户部分（DUP）定义了电路交换中的数据传输服务相关单元的呼叫控制、功能注册及注销操作。

（8）综合业务数字网用户部分

综合业务数字网（ISDN）用户部分（ISUP）是在T UP基础上扩展而成的，ISUP提供综合业务数字网中的信令功能，以支持基本承载业务和附加承载业务。

ITU－T将B－ISUP的功能划分为3个能力集（CS）：CS－1支持基本承载业务和用户补充业务以及与N－ISDN的互通；CS－2支持可变比特率业务，并将呼叫与连接控制分离；CS－3支持多媒体业务和分配性业务。

对于基本承载业务，ISUP的功能是建立、监视和拆除ISDN中各交换机之间64 kbit/s电路的连接。由于ISDN的承载业务包括话音、不受限的数字信息、3．1 kHz音频、7 kHz音频、话音/数字信息交替等不同信息的模式传送，因此ISUP必须根据终端用户对承载业务的不同要求选择电路，在业务类型交替时更换电路并提供信令支持。

ISUP支持的附加承载业务包括：主叫号码识别、呼叫前转、直接拨入、用户到用户信令等。