1、第一章 七号信令系统现代通信第一章 七号信令系统第一节 信令第二节 七号信令系统各级功能描述第三节 七号信令方式在交换机中的实施第二章 电信交换技术第一节 程控数字交换机第二节 分组交换技术第三节 ATM技术第四节 SDH传送网第三章 移动通信技术第一节 移动通信的基本概念第二节 无线通信信道和空时模型第三节 移动通信话音编码和信号传输技术第四节 GSM移动通信系统第五节 CDMA移动通信系统第六节 个人通信系统参考文献1七号信令系统，纪红，人民邮电出版社2现代电信技术概要，王静，北京邮电出版社3数字移动通信及ISDN，曹达仲，天津大学出版社4程控交换与综合业务通信网，乐正友，清华大学5蜂窝通
2、信，邬国杨，西安电子科技大学出版社6小灵通个人通信接入系统，徐福星，电子工业出版社第一章 七号信令系统CCITT No.7信令是一种国际标准化的、先进的公共信道信令系统，具有传送速度快、信息容量大、应用范围灵活等优点，它是公共通信领域中具有多种功能的业务支撑网。我国电信业务中的公共电话网、智能网、窄带、宽带ISDN网等都以七号信令方式为标准。第一节 信令一信令的概念1信令信令是运载建立呼叫、控制和终止呼叫的信息。每一条信令都使交换机产生一个动作。下图是两个用户通过交换机进行电话接续的基本信令流程。其过程为：主叫用户摘机，发端交换机A收到主叫用户的摘机信号后，向主叫用户送拨号音，主叫用户收到拨号
3、音后，开始拨号，被叫用户号码送到交换机A。交换机A收到被叫号码后，根据号码选择局向及中继线，并在选好的中继线上向终端交换机B发占用信令，即由交换机A的出中继占用交换机B的入中继，然后将被叫号码送给B（选择信令、路由信令）交换机B根据被叫号码连通被叫用户，向被叫用户送振铃信令，向主叫用户送回铃音。被叫用户摘机应答，将应答信令送交换机B，并由交换机B转发给交换机A。双方开始通话。通话结束时，若被叫用户先挂机，则被叫用户向交换机B送挂机信令（也称为复原或后向拆线信令），并由交换机B转发给交换机A。若主叫先挂机，交换机A向交换机B送正向拆线信令，交换机B拆线后向交换机A回送拆线证实信令，交换机A也拆线
4、，一切复原。2信令方式信令的传递要遵守一定的规约和规定，这就是信令方式。信令方式包括信令的结构形式、信令在多段路由上的传送方式以及信令的控制方式。3信令系统信令系统是指为了完成特殊的信令方式，所使用的通信设备的全体。二、信令的分类1按信令的功能分按信令的功能分，信令可分为线路信令、路由信令和管理信令。 线路信令具有监视功能，用来监视主、被叫的摘机、挂机状态及设备的忙闲。 路由信令具有选择功能，指主叫所拨的被叫号码，用来选择路由。 管理信令具有操作功能，用于电话网的管理和维护，如检测和传送网路拥塞信息，提供呼叫计费信息、提供远距离维护信令等。2按信令的工作区域分按信令的工作区域分，信令可分为用户
5、线信令和局间信令。 用户线信令是用户和交换机之间的信令，在用户线上传送，如监视信令、地址信令等。 局间信令是交换机和交换机之间的信令，在局间中继线上传送。3按信令信道分按信令信道分，信令可分为随路信令和公共信道信令。随路信令是信令和话音在同一条话路中传送的信令方式。公共信道信令是以时分方式，在一条高速数据链路上传送一群话路的信令的信令方式，一般用于程控交换机组成的通信网。公共信道信令的优点是信令传递速度快，具有提供大量信令的潜力，具有改变或增加信令的灵活性，便于开放新业务，在通话时，可以随意处理信令，成本低。三信令方式信令方式包括信令的结构形式、信令在多段路由上的传送方式以及信令的控制方式。1
6、结构形式有未经编码和经编码两种结构形式。未经编码的信令可按脉冲幅度不同、脉冲持续时间不同、脉冲在时间轴上的位置、脉冲频率不同以及脉冲的数量来区分不同的信令。经编码信令有三种类型：起止式单频二进制信令、双频二进制编码信令及多频制信令。使用最多的是双频二进制编码信令及多频制信令，六中取二是典型的多频制信令，设置六个频率，取出两个同时发出，表示一种信令，共可表示15种信令，多频制信令的特点是编码丰富、传送速度快、可靠性高，有自检能力。2传送方式信令在多段路由上的传送方式有三种： 端到端方式：被叫号码直接由发端局送往收端局，而对应的被叫长途区号则经过转接局逐级发送，如下图所示：特点是速度快、记发器使用
7、效率高，但信令在多段路由上的类型必须相同（转接局只接收长途区号）。 逐段转发方式：全部被叫号码由途径上每一个转接局接收并逐段转发（转接局接收所有号码），如下图所示。特点是对线路要求低，信令在多段路由上的类型可多种，但信令传送速度慢，记发器使用效率低。 混合方式实际通信中，通常使用以上两种方式相结合的方式，在劣质线路上使用逐段转发方式，在优质线路段上使用端到端方式。No.7信令通常使用逐段转发方式，但也可以提供端到端信令。3控制方式控制方式是指控制信令发送过程的方法。有三种： 非互控方式（脉冲方式）是指发端不断将需要发送的连续或脉冲信令（或一组脉冲）发向收端而不管收端是否收到，这种方式设备简单，
8、但可靠性差。信令控制方式如下图所示： 半互控方式发端每发一个或一组脉冲信令后，必须等接收到收端回送的接收良好的证实信令才能接着发送下一个信令。信令控制方式如下图所示：由发端发向收端的信令称为前向信令，由收端发向发端的信令称为后向信令。因此半互控方式就是前向信令受后向信令的控制。 全互控方式发端发前向信令不能自动中断，要等收到收端的证实信令后才停止发送，收端发证实信令也不能自动中断，必须在发端信令停发后，才能停发证实信令。因此前后向信令均是连续的，也称为连续互控方式。信令控制方式如下图所示：这种方式抗干扰能力强，但设备复杂，传送速度慢。中国1号信令采用全互控方式，No.7信令采用非互控方式。四公
9、共信道信令的特点1特点（1） 局间的公共信道信令链路是由两端的信令终端设备和它们之间的数据链组成。数据链是速率相同的双向数据信道。（2） 公共信道信令以经数字编码的信令单元（SU）传送信令，采用分组传送数据的方式。因此信令终端必须具有信令单元的同步、定位和差错控制功能，以保证发送端发送的信令消息被接收端可靠地接收。（3） 一条数据链要传送若干条话路的信令，信令单元必须包含一个标记（Label），以识别该信令单元传送的信令属于哪一个话路。（4） 由于话路与信令通道分开，所以必须要对话路进行单独的导通检验。（5） 必须要设置备用设备以保证可靠性。（6） 在多段接续中，信令消息按逐段转发方式工作。2
10、优越性（相对于随路信令）（1） 信令传送速度快。（2） 具有提供大量信令的潜力。（3） 统一了信令系统，有利于在ISDN网中的应用。（4） 信令系统与话音通路完全分开，可以很方便地增加、修改信令，并可在通话期间随意地处理信令。（5） 信令设备经济合理，每条话路不再配有专用的信令设备，降低了投资。第二节 七号信令系统各级功能描述七号信令结构是一个四级的公共信道信令系统。第一级是信令数据链路级，第二级是信令链路控制级，第三级是信令网功能级，第四级为用户级。 第一级为信令传输提供了一个双向数据通路，规定了一条信令数据链路的物理、电气功能特性和接入方法。 第二级规定了在一条信令链路上传送信令消息的功能
11、以及相应程序。第一级和第二级共同保证信令消息在两个信令点之间的可靠传送。 第三级在消息传递中，将信息传至适当的信令链路或用户部分，当遇到故障时，完成信令网的重新组合，当遇到拥塞时，完成控制信令流量的功能及程序，以保证信令消息仍能可靠传送。 第四级控制各种基本呼叫的建立和释放，不是通常所指的用户。一信令数据链路级信令数据链路级提供了一条用一种速率传送信令的双向数据通路，规定了该数据通路的物理、电气功能特性和接入方法。1传输速率信令数据链路包括模拟和数字两种。在数字的信令数据链路中，采用64kb/s的速率；在模拟信令数据链路中，采用4.8kb/s的速率。2信令格式对于七号信令系统，按照信令单元的来
12、源不同，信令单元有三种格式：（1） 由用户产生的可变长的消息信令单元（MSU），用于传递来自第四级用户级的信令消息或信令网管理消息，如下图所示： 图中，F为标志码，固定码型01111110，用于每个信令单元开始或结尾，用以识别起始点。 CK为检验码。 SIF为信令信息字段 SIO为业务信息字段 LI为长度指示码，用于指示LI和CK之间的字节数，以区分三种信令单元，对于MSU其LI2。 FIB为前向指示比特 FSN为前向序号。 BIB为后向指示比特。 BSN为后向序号。上述FIB、FSN、BIB、BSN用在基本差错校正法中，完成信令单元的顺序控制、证实、重发功能。（2） 来自第三级的链路状态信令
13、单元（LSSU）用于链路启用或链路故障时，表示链路的状态。如下图所示： SF为状态标志，标志本链路的工作状态，它是LSSU的主要组成部分。 LI为长度指示码，对于LSSU的LI等于1或2。（3） 来自第二级的插入信令单元(FISU)，也称为填充信令单元，用于链路空或链路拥塞时填补位置，其各式如下图所示：LI为长度指示码，对于FISU的LI等于0.3信令传送方式采用数字的信令数据链路，我国一般利用PCM传输线一次群（2Mb/s）的TS16或二次群（8Mb/s）的TS67TS70。但也可以利用PCM传输系统的其它时隙。当七号信令系统利用PCM系统一次群的TS16来传送时，只是将组成信令单元的若干个
14、8位位组，依次插入TS16，用TS16作为传送信令消息的数据链路，当然，选用其他时隙也可以，如下图所示：4连接方法对于数字信令数据链路，与第二级（即信令终端）的连接有两种方法：半永久连接方式和时隙插入连接方式。（1）半永久连接方式数字传输通道通过交换机的数字选择级（数字交换块）与第二级相连，并且采用半永久连接方式，即局间PCM传输系统的任一个时隙可通过人机命令确定作为信令链路使用。为了便于信令链路的管理，目前采用这种方式，如下图所示：（2）时隙插入方式数字通道通过时隙插入设备（复用设备）或数据终端设备（接口设备）与信令终端相连，如下图所示：二信令数据链路控制级七号信令系统的第二级是规定一条信令
15、数据链路上传送信令消息的功能及相应程序。具体包括：信令单元定界、信令单元定位、差错检测、误差校正、初始定位、信令链路误差监视、处理机故障控制、流量控制等。1信令单元定界定界功能即为“0”插入或“0”删除功能。七号信令方式采用码型为01111110的标志码（F）作为信令单元的分界，它既表示上一个信令单元的结束，又表示下一个信令单元的开始，为了防止将非标志码误识别为标志码，就必须在信令发送端进行“0”插入，在接收端进行“0”删除。所谓“0”插入就是在发端5个连续“1”之后，插入一个“0”，到接收端，去掉这个“0”，就是“0”删除。实际上，定界功能是由硬件电路实现的。应注意“0”插入一定要在加标志码
16、之前进行，而接收端则是在检出标志码之后再进行“0”删除。2信令单元定位在定界过程中，收到了不允许出现的码型，如大于6个连“1”，小于6个8位位组，大于m+7个8位位组（m62或272）、不是8位的整数倍，就认为失去定位。进入信令单元出错率监视过程。3误差检测为了确保信令消息在数据链路上可靠传送，误差检测是必不可少的，对于七号信令的信令消息，一般要求误码率小于1.2106。七号信令使用的误差检测方法是循环码检验法。由每个信令单元结尾提供的16比特CK检验码完成。其方法是： 在发送端发送消息前，将F和CK之间所有的码字（称为信息多项式）与生成多项式G(x)（）作除法运算，即：其中，可k为被检验的比
17、特数，r(x)为余数，Q(x)为商。取r(x)的二进制反码为CK。 将产生的CK与M(x)一起发出去，要发送的信息为：C(x)=x16M(x)+ 到接收端，对收到的C(x)作同样的运算，如果传输无差错，则余数应该是一个特定常数：0001110100001111，否则认为传输出错。4误差校正七号信令使用的误差校正方法有两种：（1）基本校正法这是一种非互控的既有肯定证实，又有否定证实的重发纠错系统。发送端按顺序依次发送信令单元MSU1、MSU2、，在收到接收端送来的证实信令前，将它们存在发端的缓冲器里，当收到接收端送来的肯定证实后，再将被证实的正确收到信令单元从缓冲器中抹去，若收到否定证实信令，则
18、停发新的信令单元，而从错误的信令单元开始重发。信令单元的顺序控制、证实重发功能是由前向序号FSN、前向指示比特FIB、后向序号BSN、后向指示比特BIB完成的。一个方向的信令单元中的FSN、FIB与另一个方向信令单元中的BSN、BIB配合，而前者的BSN、BIB则与后者的FSN、FIB配合，即差错校正在两个方向独立进行。FSN完成信令单元的顺序控制功能，是发送信令单元的号码。FSN只给消息信令单元MSU分配新的编号，以发送顺序编号，在0127之间循环，而对填充信令单元FISU不分配新的编号，只给它前面的MSU的编号。证实功能有两个：肯定证实和否定证实。BSN完成肯定证实功能。当收到对方来的FS
19、N是期望值，即FSN（对端）BSN（本端）1，且该FSN序号的MSU经误差检测是正确时，就将BSN加1，发向对端，否则，BSN保持不变。BIB、FIB完成否定证实功能，并利用值的反转来向对方要求重发。正常情况下，BIB应与另一方的FIB保持一致，当一端收到的MSU的FSN不是期望值时，就将BIB反转，对方收到后，发现与本端的FIB不一致，就开始重发，并将FIB反转。重发应从收到的MSU提供的BSN1开始。基本校正法适用于单向传输时延小于15ms的链路，它不出错时效率高，差错时会造成循环重发，对于时延较大的链路（如卫星链路）则不能适用。（2）预防循环重发校正法（PCR）这是一种非互控的只有肯定证
20、实、没有否定证实的前向纠错方法，适用于单向传输时延大于15ms的链路。要发送的MSU存放在发端的重发缓冲器中，按顺序发送。得到对方肯定证实的MSU可从缓冲器中抹去，当无新的MSU要求发送时，自动循环发送未得到肯定证实的MSU，当有新的MSU要求发送时，就自动中断循环重发，优先发送新的MSU，这种方法可提高校正效率。若信令链路负载较大时、且链路时延又较长，经常有新的MSU请求发送，这时必须补充强制重发程序以避免缓冲器溢出。5初始定位初始定位是链路进入业务使用前必须经过的过程，用于初始启用或链路发生故障进行恢复时链路的定位过程。初始定位功能是由链路状态信令单元(LSSU)中的SF来完成的。SF为状
21、态标志，可以为8或16比特，我国规定为8比特，目前只使用3比特，其功能如下：SF状态IHGFEDCBA000“O”失去定位001“N”正常定位010“E”紧急定位011“OS”业务中断100“PO”处理机故障101“B”链路拥塞（1） 初始定位过程包括5个阶段：未定位已定位验收周期验收完成投入业务使用。当处于空闲状态信令链路决定启用时，信令链路的两端互送LSSU（SIO）进入未定位状态，并启动定时器T2（未定位定时器），当双方收到LSSU（SIO）时，停止T2，启动T3（已定位定时器），互送LSSU（SIN），进入已定位状态，收到LSSU（SIN）后，停止T3，启动T4（验收周期定时器），进入
22、验收周期阶段。在验收周期间，利用定位差错率监视程序对信令单元的差错率线性累加计数，当计数器超过门限Ti，就认为这次验收不合格，若验收合格，且未收到LSSU（SIOS）或LSSU（SIO），则完成验收，停T4，启动T1（定位准备好定时器），进入验收完成阶段，此时，双方互送FISU，以示链路空闲，可以投入业务使用。（2） 初始定位程序有两种：正常定位（SIN）和紧急定位（SIE）其区别在于验收周期的时间和计数器的门限。正常定位的验收周期为8.2秒，门限Ti4，紧急定位的验收周期为0.5秒，门限Ti1。信令链路使用哪一种定位由第三级决定。（3） 验收周期内，验收允许经过5次，若5次均不合格，才发业务
23、中断LSSU（SIOS），表示无法定位。（4） 定时器 共有7个定时器 未定位定时器T2，在初始定位期间发送LSSU（SIO）允许的最大时延，T2一般为5150s之间，建议132s； 已定位定时器T3，一般为11.5s之间，建议1s； 验收周期定时器T4，正常定位为8.2s，紧急定位为1s； 定位准备好定时器T1，在T1规定时限内，链路必须投入业务使用，否则判为故障状态，T1规定为4050s，建议值为45s。还有三个定时器T5、T6、T7用于拥塞处理（见后面）。6信令链路误差监视（1）定位差错率监视在初始定位的验收周期阶段，执行定位差错率监视程序，判断验收是否合格。如果在验收周期内未检出错误，
24、也未收到LSSU（SIO）及LSSU（SIOS），就认为验收合格。（2）信令单元出错率监视当链路上传送的信令单元出现差错时，可利用重发进行校正，但若差错率过高，会引起信令单元频繁重发，产生长的排队时延。因此，对信令单元差错率规定一个门限，超过此门限，就判为链路故障。7处理机故障当由于高于第二级的原因组成链路不能正常使用，就认为发生了处理机故障，这时，消息不能传送到第三级或第四级，其原因有可能是中央处理机故障，也有可能是由于人为地阻断某一信令链路。处理机故障分为本地处理机故障和远端处理机故障。当第二级收到了从第三级来的指示或已经识别出第三级故障时，则判为本地处理机故障。它发送LSSU（SIPO）
25、，并舍弃收到的MSU，这时如果对端第二级处于正常的工作状态，且对端仍在发送MSU或FISU，而不是LSSU，则对端根据收到的本端发送的LSSU（SIPO），通知其第三级开始连续发送FISU。当本地处理机故障消除后，则恢复发送MSU或FISU，只要远端的第二级能正确接收MSU和FISU，就通知第三级恢复正常。远端处理机故障的处理过程与上述类似。8流量控制当信令链路过负荷时，为了不使信令链路拥塞扩散，应执行第二级的流量控制程序，使信令链路恢复正常。其过程为：（1） 当信令链路接收端检出拥塞时，停止对MSU的肯定和否定证实，即仍可发送MSU和FISU，但是其BSN、BIB维持拥塞检出之前的值，并按一
26、定的周期，向对端发送LSSU（SIB），其周期由定时器T5控制，我国规定T5在80120ms之间，建议值为100ms。（2） 对端也停止对MSU的证实。（3） 对端收到LSSU（SIB）后，启动最大允许证实时延定时器T7（一般为2s），和远端拥塞定时器T6（一般为5s），如果拥塞时长超过T6门限，就判令该链路故障。（4） 拥塞消除后，停发LSSU（SIB），发送MSU，对端收到新的证实后，T6、T7停止工作。第二级的上述8个功能和第一级提供的数据通道一起共同保证在两个信令点之间可靠地传递信令消息。三信令网功能级第三级是信令网功能级，其主要功能是当信令网的可用性发生变化时，为保证仍能可靠地传递各
27、种信令消息，规定在信令点间传送管理消息的功能和程序。它又分为信令消息处理和信令网管理功能。信令消息处理包括消息的鉴别功能、分配功能和编路功能；信令网管理功能包括信令网的业务管理、路由管理和链路管理，如下图所示。1信令单元构成分析MSU中业务信息字段SIO和信令信息字段SIF的具体组成如下图所示：（1） SIO为业务信息字段，它分为两个部分： 4比特的SI为业务字段，用于指明该MSU是到第三级的消息还是到第四级某一模块去的消息，其具体编码为：SI消息类型DCBA0000信令网管理消息0001信令网测试和维护消息0010备用0011SCCP（信令连接控制部分）0100TUP（电话用户部分）0101
28、ISUP（ISDN用户部分）0110DUP（数据用户部分，与呼叫电路有关）0111DUP（数据用户部分，与性能登记和撤销有关）1000备用.1111对于第三级功能所用到的MSU，其SI0000 4比特的SSF是子业务字段，她的A、B比特备用，C、D比特为网络指示语，用于区分是国内消息或国际业务消息。SSF消息类型DCBA00国际网01国际备用10国内网11国内备用（2）SIF为信令信息字段，它分为三部分： 56比特的编路标号。其中24比特的DPC为目的地码，用于指明消息的终点。24比特的OPC为起源码，用于指明消息的起源点。4比特的SLS为链路选择字段，用于完成链路的负荷分担。最后补4个0，使
29、编路标号为8比特的整数倍。这里，DPC、OPC为采用国际或国内统一编号计划对各信令点进行编码得到的，国内采用24比特的编码，国际采用CCITT规定的14比特的编号计划，这时，编路标号为32比特。SLS对于不同的用户部分，其结构是不同的，在TUP中，SLS采用电路识别码CIC的最低4比特兼任，在信令网管理消息中，SLS被4比特的链路身份SLC取代。 8比特的标题码用于区分不同的消息相当于给每一个具体的消息起一个名字。其中，4比特的H0用于识别消息组，4比特的H1用于识别具体消息。下表所示为标题码分配表：表中:CHM：倒换和倒回消息ECM：紧急倒换消息FCM：信令业务流量控制消息TFM：禁止、允许
30、、受限传递消息RSM：信令路由组测试消息MIM：管理阻断消息TRM：业务再启动允许消息DLM：信令数据链路连接命令UFC：用户部分流量控制消息 8n比特的消息是真正要传送的可变长消息。2信令消息处理信令消息处理功能保证起源点的用户部分产生的信令消息传递到该用户指明的目的地的相应用户。（1）消息鉴别功能根据目的地码DPC来判定该消息的终点是否是本信令点，还是要经过本信令点转接。（2）消息分配功能根据业务字段SI来判定是送到第三级的消息，还是送到第四级某一模块的消息。当一个消息到达某一信令点时，首先执行消息鉴别功能，将收到的DPC与接收点本身的编码进行比较，若一致，则是到本信令点的，接着执行消息分配功能；若不一致，则不是到本信令点的，须经过本信令点转
