信令

名稱由來

最傳統的信令是中國一號信令，過去電話用的多，現在基本用的最多的是七號信令（電話和網路傳輸都用到）。通訊設備之間任何實際應用信息的傳送總是伴隨著一些控制信息的傳遞，它們按照既定的通訊協議工作，將應用信息安全、可靠、高效地傳送到目的地。這些信息在計算機網路中叫做協議控制信息，而在電信網中叫做信令(Signal)。英文資料還經常使用"Signalling"(信令過程)一詞，但大部分中文技術資料只使用"信令"一詞，即"信令"既包括"Signal"又包括"Signalling"兩重含義。

圖1 信令

定義

嚴格地講，信令是這樣一個系統，它允許程式控制交換、網路資料庫、網路中其它“智能”節點交換下列有關信息：呼叫建立、監控（Supervision）、拆除（Teardown）、分散式應用進程所需的信息（進程之間的詢問/響應或用戶到用戶的數據）、網路管理信息。信令是在無線通信系統中，除了傳輸用戶信息之外，為使全網有軼序地工作，用來保證正常通信所需要的控制信號。

作用

信令不同於用戶信息，用戶信息是直接通過通信網路由發信者傳輸到收信者，而信令通常需要在通信網路的不同環節(基站、移動台和移動控制交換中心等)之間傳輸，各環節進行分析處理並通過交互作用而形成一系列的操作和控制，其作用是保證用戶信息的有效且可靠的傳輸，因此，信令可看作是整個通信網路的控制系統，其性能在很大程度上決定了一個通信網路為用戶提供服務的能力和質量。

分類

在通信網中，信令可以採用共路信令，也可以採用隨路信令。所謂共路信令是指信令在傳輸時，設有專用的信令傳輸的傳輸通道；而隨路信令則是信令與信號在同一個通道上傳輸的方式。

按信令信號的形式來分，信令也可以分為數字信令和音頻信令兩種。由於數字信令具有速度快、容量大、可靠性高等一系列明顯的優點，它已成為目前公用移動通信網中採用的主要形式。

按其用途分為用戶信令和局間信令兩類。用戶信令作用於用戶終端設備(如電話機)和電話局的交換機之間，後者作用於兩個用中繼線連接的交換機之間。

局間信令分類主要有隨路信令和共路信令，隨路信令就是說信令網就附在計算機網路或是電話網路上，不需要重新建一個網路，而共路信令則是需要重新建設一個信令網（主要是在局端之間），例如打電話：當我們開始打電話的時候，拿起電話機時就有信號傳到當地的電信局端，一系列交換后，本局端就先在網路上發送信令，等對端收到信回應一個信令同意通話，此時網路上傳輸信令功能就算完成了，開始傳輸語音信號，就可以通話了。等電話結束的時候，同樣需要通過信令來控制電路拆除。

總之，信令實際上就是一種用於控制的信號。

圖2 信令分類

7號信令5.1定義

7號信令：又稱為公共通道信令。即以時分方式在一條高速數據鏈路上傳送一群話路信令的信令方式，通常用於局間。

在中國使用的7號信令系統稱為中國7號信令系統。SS7網是一個帶外數據通信網，它疊加在運營者的交換網之上，是支撐網的重要組成部分。在固定電話網或ISDN網局間，完成本地、長途和國際的自動、半自動電話接續；在移動網內的交換局間提供本地、長途和國際電話呼叫業務，以及相關的移動業務，如簡訊等業務；為固定網和移動網提供智能網業務和其他增值業務；提供對運行管理和維護信息的傳遞和採集。

圖3 信令

5.2組成

7號信令網大致由以下幾部分組成，信令點是SS7信令網中處理控制消息的節點，產生消息的信令點為該消息的源信令點，接收消息的信令點為該消息的目的信令點。有以下三類信令點：

（1）ServiceSwitchingPoint(SSP)業務交換點是信令消息的產生或終結點，實質上就是本地交換系統（或交換中心CO），它發起呼叫或接收呼入。

（2）SignalTransferPoint(STP)完成路由器的功能，查看由SSP發來的消息，然後通過網路把每一個消息交換到合適的地方。STP把其它信令點和網路連接在一起組成更大的網路。

（3）ServiceControlPoint(SCP)是典型的訪問資料庫伺服器，SCP是智能網業務的控制中心，負責業務邏輯的執行，提供呼叫處理功能，接收SSP送來的查詢信息和查詢資料庫，驗證後向SSP發出呼叫處理指令，接收SSP產生的話單並進行相應的處理。

在7號信令網中，ISUP信令（ISDNUSERPART）消息是用來建立管理釋放中心局話音交換機之間的話音中繼電路的，提供話音和非話業務所需的信息交換，用以支持基本的承載業務和補充業務，例如：ISUP信令消息可以承載主叫ID，主叫方的電話號碼，用戶名等。TCAP信令(TransactionCapabilitiesApplicationPart)消息用以支持電話業務，如免費電話，本地號碼可攜帶，卡業務，移動漫遊以及認證業務。TCAP主要包括移動應用部分(MAP)和運營、維護和管理部分(OMAP)。MAP規定移動業務中漫遊和頻道越局轉接等程序，OMAP僅提供MTP路由正式測試和SCCP路由正式測試程序。

網關

電信業務將會跨網路發展。在語音業務和數據業務融合的過程中，以電路交換為基礎的網路和以分組交換為基礎的網路之間的通信勢必要求信令能夠互通，兩個全球最大的網路將長期共存，信令互通的潛力將是巨大的。更重要的是下一代的網路是以IP為基礎的，無論是軟交換體系結構還是第三代移動通信系統都採用基於IP的分組交換網路，因此信令網關是必不可少的，信令網關就是兩個不同的網之間信令互通設備。

圖4 信令網關

另外在分佈廣闊的接入網中，利用普遍存在的IP網路來傳輸接入信令，如DSS1和V5.2，也有很大的市場需求。

信令網關的作用就是完成兩個不同網路之間用於控制的信息的相互轉換，以實現一個網路中的控制信息能夠在另一個網路中延續傳輸。信令網關是在兩個網路的邊界接收和發送信令的代理，是兩個網路間的信令關口，對信令消息進行翻譯、中繼或終結處理。信令網關可以獨立設置，也可以與其他網關綜合設置，來處理與接入線路或中繼線路有關的信令。

使用最廣泛的兩個網路一個是電話交換網路，其中包括固定電話網和行動電話網，另一個是IP網路，包括Internet，Intranet和Extranet。

電話交換網路中，常用的信令如右圖所示。圖中MAP，CAP，RANAP，BSSAP為移動通信系統使用的信令；ISUP，TUP，INAP為固定網使用的信令；DSS1和V5.2為接入網使用的信令。

九十年代末，IETF成立了信令傳輸（SIGTRAN）工作組來解決分組形式的電話信令在IP網路上傳輸，確定電話信令的功能和性能要求，實現在IP網路節點之間傳輸如SS7ISUP，TUP和DSS1之類的信令。

SIGTRAN構架是在流控傳輸協議（SCTP）上加一個用戶適配層（UAL）。用戶適配層是由多個適配模塊所組成。它們分別為上層現有的電話用戶/應用提供原來的原語介面（如管理指示，數據操作等原語），並把上層特定信令協議打包在SCTP上傳輸。SCTP基於標準的網際網路協議（IPv4，IPv6）之上。SIGTRAN構架如右圖所示：

圖中粉紅色部分為SIGTRAN的協議棧，在它們之上的是對應的電話信令協議。SIGTRAN的協議棧分為2層：一層是SCTP，它提供多個流的，可靠的數據傳輸，用戶數據的捆綁和分段，阻塞和流量控制，防止“拒絕服務”和“偽裝”的攻擊等功能。另一層是用戶適配層，圖中由SUA、M3UA、M2UA、M2PA、IUA和V5UA五個適配模塊所組成，它們分別來滿足各種電話信令協議適配的要求。

圖5 常用信令

網電話網中的一個信令節點與IP網中的一個信令節點不能直接相連，它們之間的相互通信需要依靠一個叫做信令網關（SignalingGateway，SG）的中間設備來進行。從IP網路的角度來看，這個信令網關有時也叫做應用伺服器通信設備，因為在UAL中常把上述的IP信令節點叫做應用伺服器（ApplicationServer,AS）。通過信令網關實現兩網信令互通的通用結構如圖5所示。

一般來講信令網關總是位於電話網路和IP網路之間，完成以SS7為主的傳統電話信令與SIGTRAN的IP電話信令之間消息的相互轉換，支持高層信令協議（SigProt）的互通。從電話網的角度來看，由於信令網關主要完成SS7信令的處理，所以通常把它叫做七號信令網關。當信令網關與其他網路設備集成時，其中有一側的介面將成為內部介面。例如在上圖中，如果信令網關與左邊的信令端點（SEP）設備集成時其左側的TTSP介面將成為內部介面，同樣與ISEP集成時其右側的IP電話信令介面成為內部介面。

發展

為了加快網路信令（NGN）的研究和標準化進程，國際標準化組織都在制定NGN的標準。ITU-T對NGN的研究主要在FG和SG13；歐洲標準化組織ETSI繼成功運作了主導全球3G標準之後，又雄心勃勃地開展了NGN的TISPAN（TelecommunicationSandInternetConvergedServicesAndProtocolsForAdvancedNetworking）電信網際網路融合高級網路服務和協議計劃。NGN在業務層涵蓋的內容非常廣泛，因此它需要的信令和協議也比較多，TISPAN並不是專門建立一整套新的信令協議，而是盡量利用各個標準組織已經定義的信令和協議。再根據NGN的需求，增加一些信令協議內容或制定新的信令協議。

架構層次

國際不同的標準研究組織提出的架構不盡相同，其中歐洲計劃推進速度最快，相應的標準也具有實施性。因此它的標準將會直接影響ITU-T的NGN標準制定。TISPANNGN的功能結構包括業務層和基於IP的傳送層。

業務層組成

包括下列部件：

（1）資源和接納控制子系統（RACS）；

（2）網路附著（attachment）子系統（NASS）；

（3）IP多媒體子系統（IMS）；

（4）PSTN/ISDN模擬子系統（PES）；

（5）其他多媒體子系統（例如流媒體子系統、廣播子系統等）和應用；

（6）公共部件（即幾個子系統共用的部件），例如計費功能、用戶清單管理、安全管理。