华为CC08程控交换机No.7信令解析

孙萍

摘要:本文简要介绍了No.7信令系统的结构、信令单元格式以及No.7信令的各功能模块,No.7信令在华为CC08型32模程控交换机中的实际应用,并对各类型的呼叫No.7信令处理过程做了具体分析,为日常维护故障准确定位、分析原因提供理论基础。

关键词:No.7信令功能模块链路 信道利用率

中图分类号:TP27 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)06(c)-0019-03

随着经济的发展和技术的进步,我国数字化通信技术和程控交换技术得到迅速发展。No.7信令系统是最适于在数字通信网中采用的公共信道通信技术。No.7信令从开发至今,受到广泛的应用,它现在已成为现代通信的三大支撑网之一。现代通信网有数字同步网、电信管理网和No.7信令网。信道利用率高、传送速度快、信令容量大、缩短呼叫接续时间、信令和话音分开传送等都是No.7信令方式所具有优点。No.7信令的使用,将神华准能公司下属各露天矿、铁路的程控交换机与电信、移动、联通公网进行汇接,大大提高了出局速度,笔者是在一家大型集煤、电、路于一体的国有企业单位,采用CC08型32模程控交换机,并且与联通、移动、电信三种相互独立公网连接,均采用的方式便是No.7信令。

1 No.7信令系统的基本结构

中国No.7信令系统主要由两大部分组成:消息传递部分(message Transfer Part—MTP)和用户部分(User Part—UP):

如图1所示:

其中,用户部分是多种多样的信令收发和处理模块的总称。它依据不同种类的用户,又分了几个子模块。主要包括“数据用户部分(Data User Part—DUP)”、“电话用户部分(Telephone User Part—TUP)”、和其他用户部分。在不同种类用户的呼叫、通话、接续过程中,系统调用相对应用户的模块,这个时候他们各相应用户部分所产生的信令都将送到消息传递部分MTP,由它在每条信令信息之上添加适当的控制信息后,经交换网络及数字中继的第16时隙成包地送往指定的交换机。在它的相反方向,MTP对收到的数据包进行分析地址,并依据分析将包中的信令信息传送给指定的用户部分。某局当并非是数据包的宿点局时,MTP就会选择适当的路由及链路,将它转发到信令的宿点局或其它转接局。以上所说明的工作过程,在中国No.7信令系统本质上可看做一个在逻辑上独立的分组交换或数字通信网,其中MTP部分相当于交换机,而交换机他们之间通过一条或多条64kb/s的数字信道连接。在通常,这些64kb/s信道固定占有PCM数字中继群和电路交换网络的第16时隙。而每一个用户部分UP都是信令网的通信终端,这些终端的用户也就是电路交换机中的呼叫处理模块和运行、管理、维护模块(OA)。

2 No.7信令功能分析

由上图1便可知道,MTP有以下几层结构:第一层定义数据链路的物理信道,其系统信息由2M数字板定义;第二层负责资料在信号链路上可靠传输,输入必要的信息如:错误更正类型,定时标准和波特率等;第三层通过网络链接实际路由,用物理分析这个输入的信息流进。No.7信令的基础便是部分的MTP,信号链的物理连接,信号点的设立和确定,消息的传递和发送、接收、误码及差错控制,网络的管理和协调等功能。

用户电话的各种信息是储存在TUP里的,从功能上划分可以分为呼叫控制类消息、电路管理类消息;从方向上划分可以分为前向消息和后向消息;包括主被叫地址信息、各种接续消息、中继和中继组信息以及各种功能代码消息等等。No.7信令属于公共信道信令,信息信号通过专门的链路传输,因此,对于从TIS必须由一个专门的部分来处理TUP的消息信号和协议,这部分称“TUP协议机“,它上接控制和驱动模块,下接消息传输(MTP),负责TUP壮态迁移、消息传输以及定时处理等功能。由于CCITT建议中所规定的国际局规范,国内网的分局或端局的应用并不完全适合,因此No.7信令以对CCITT的状态迁移过程作了相应的分解、取舍和整和。经测试和实际运用证明,No.7信令完全符合华为公司CC08型程控交换机的使用要求。

3 No.7信令单元格式

当用户部分的信令和其他信息以信号单元的方式在信令链路上传递。信号单元由传送用户部分产生的可变长度信令信息字段和消息传送控制所需要的多种固定长度字段组成。在链路状态信号单元中,信令链路终端产生的状态字段来代替信令信息字段和业务信息的八位位组。

信号单元分为以下3种形式:消息信号单元(MSU)、链路状态信号单元(LSSU)和填充信号单元(FISU),它们由包含在所有信号单元中的长度表示语区分。MSU出现差错时需要重发,而LSSU和FISU出现差错时不需要重发。以消息信号单元为例在这里说明它的基本格式,见图2。

消息单元格式(MSU)的说明:①F:标志码。固定码型01111110,用于每个信号单元的开始或结尾,以识别起点。②BSN:后向序号;BIB:后向指示比特;FSN:前向序号;FIB:前向指示比特;BSN、BIB、FSN、FIB相互配合,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、纠错等功能。③LI:长度指示码。用于指示LI与CK间的字节数,这样便于区分三种不同的信令单元。对于MSU,3≤LI≤63;对于LSSU,LI=1或2;对于FISU,LI=0。④SF:状态标志码。标志本端链路的工作状态,是LSSU的主要组成部分,其编码的长度为8或16位,⑤CK:校验码。

4 No.7信令的各功能模块

由于我们将No.7信令应用在电话网中,故这里只讨论MTP和TUP这两个功能模块。

消息传递部分(MTP)是No.7信令四级结构的第一级,可提供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、功能特性及接入方法。数字信令数据链路采用64kb/s的速率,利用PCM一次群的第16时隙传输,CC08型程控交换机便采用这种方式,当然,也可采用其他时隙。数字型线路信令利用16时隙传送时,每一个16时隙负责传送两个话路的线路信令,16时隙与话路有着固定的一一对应关系,而No.7信令利用16时隙来传送时,只是将组成信令单元的若干个8位位组,依次插入16时隙,而16时隙并不知道传送的内容。即信令与话路没有固定关系,只不过利用16时隙作为传送信号的载体,是传送信令的数据链路,因此,选用哪个时隙做数据链路均可。信令数据链路与第二级的连接方式采用半永久连接,通过交换机的数字选择级与第二级相连,局间PCM传输系统的任一时隙可通过人机命令确定作为信令链路使用。

电话用户部分(TUP)规定了有关电话呼叫的建立和释放的功能和程序,支持部分用户补充业务。TUP消息MSU格式见图3:

标记部分64bit,其中24bit的DPC为目的信令点编码,表示信令单元要发送到的目的地;24bit的OPC为源信令点编码;

国内网信令点编码分为3段,如图4所示。

12bit的CIC为电路识别码,用于识别该MSU传送的是哪个话路的信令,即属于哪条PCM的哪个时隙,数字2Mbit/s中CIC的低5bit表示PCM时隙号,其余7bit表示DPC和OPC之间的系统号,CIC的最低4bit兼作链路选择字段SLS。并且,为了使标记为8bit的整数倍,在CIC之后又补了4个0。

标题码中4bit的H0用于识别消息组,4bit的H1用于识别具体的消息。消息为可变长的电话用户消息,No.7信令的消息种类很多,这里只对CC08型32模程控交换机出中继和入中继呼叫过程中常用的消息进行分析。分主叫挂机、被叫挂机两种情况(图5)。

成功呼叫的TUP信令流程:首先被叫所在局接收主叫所在局发送了IAM或IAI消息,由于被叫的地址信息没有在IAM中一次性发完,其余的由SAO或SAM消息送到对局。但是,被叫所在局经过分析后发现接通这次呼叫还需要一些其他的信息,所以,他向主叫所在局请求需要的信息,发送了GRQ消息,主叫所在局收到GRQ后,便把被叫所在局要求的信息装在GSM中发送出去。也就这样,本次呼叫所需的全部信息都已经收齐。被叫所在局根据收集的这些信息找到了被叫,于是,向主叫局发了一个ACM,意思是说“被叫已经让我找到并且他空闲”,同时,一方面通过中继向主叫放回铃音,另一方面使被叫振铃。当被叫摘机后,被叫所在局马上向主叫所在局发送ANC来通知主叫“被叫摘机了”,于是,主叫与被叫开始通话。结束通话后,主叫挂机,然后主叫所在局向被叫局发送了CLF,通知主叫已经挂机并且主叫侧已经拆线,于是被叫拆线并回送RLG,以表示被叫知道主叫挂机。到此,一次正常而完整的呼叫正常结束。

呼叫不成功的TUP信令流程:当被叫侧交换机收全地址信息后,经过分析发现被叫号码是个空号,于是它向主叫的交换机发送UNN,主叫侧交换机收到UNN后前向拆线释放呼叫。如果被叫用户处在长忙或市忙状态下,被叫向主叫回送STB或SLB,整个信令过程与UNN相同。

汇接呼叫的TUP协议的信令消息流程:汇接的概念,信令消息可以通过STP进行转发最终到达目的信令点,那么两个没有直连中继的交换机也应该可以通过中间交换机连接起来,这种交换机叫做汇接局。由于汇接局要通过控制中继电路把主叫局和被叫局的话路连接起来,所以信令消息必送到用户部分进行处理以使电路得到控制。用户部分根据收到的信令消息控制连接到主叫所在局的电路,同时,为了控制连接到被叫局的电路,还要发新的消息到被叫所在的局。STP和汇接只是七号信令系统根据需要发挥了不同的功能而已,它们之间没有任何冲突。

汇接时信令消息的流程(图6):

还有一个问题要解释一下。我们上面所讲的过程都是假设信令消息被对局正常的接收并被正常的响应。那么如果A局发到B局一个IAM消息后,B局没有及时响应,或许是B局的交换机产生故障或是响应的消息中途丢失,那A局该如何处理呢？协议规定很多消息在发出后响应消息到达前都要启动一个定时器进行保护,如果响应消息按时到达,那么停掉定时器,一切按照正常流程进行;如果在规定时间内没有收到响应消息,定时器就会超时,交换机就会按照协议规定的超时处理流程进行处理。这种定时器保护对七号信令系统正常工作和保证七号信令系统正常释放所占用的系统资源是非常重要的。

信令消息解读:

IAM的初始地址消息,是建立呼叫时发出的第一个消息,含有下一个交换局为建立呼叫、确定路由所需要的有关信息,蕴含了电路占用的功能。初始地址消息可分为IAM和带有附加信息的初始地址消息IAI,IAI除了携带IAM包含的全部内容外,还包含主叫用户的电话号码和原被叫号码。

ACM:地址全消息,是后向发送的消息,用来表示呼叫被叫用户所需的全部地址消息已收齐,并可传送有关被叫空闲及是否计费等信息。

ANC:应答消息,是后向发送的信号,表示被叫用户已摘机应答。应答信号包括应答、计费消息ANC和应答免费消息ANN去话交换局在收到应答消息后应将前向话路接通,执行计费的交换局在收到ANC消息时开始执行计费程序。

CLF:前向拆线信号,是前向发送的信号,是最优先执行的信号,所有交换局在呼叫进行的任一时刻,甚至在电路处于空闲状态时,收到CLF信号都必须释放电路并发出释放监护信号RLG,以对CLF信号作出响应。

CBK:后向拆线信号,是后向发送的信号,表示被叫用户已挂机。

RLG:释放监护信号,是后向发送的信号,当来话局收到CLF信号时,应立即发送RLG信号作出响应并释放电路。

SAO:后续地址消息(SAM),后续地址消息是在初始地址消息后发送的消息,可用来传输剩余的被叫电话号码,每次传一位。

GRQ:一般后向请求消息、GSM:一般前向建立消息,在呼叫建立期间,当来话局需要更多的信息时,可用GRQ消息向去话局发出请求。可请求的信息有:主叫用户地址、主叫用户类别、原被叫地址等。去话局收到GRQ消息后,用GSM消息将响应消息送给来话局。

SSB:用户忙信号,在国内网中一般用STB(用户长忙)或SLB(用户市忙)信号来代替用户忙信号SSB,以便进一步说明用户是长忙还是市忙。

UNN:空号

呼叫失败进行故障处理时,可启动维护终端进行持续动态跟踪,对此次呼叫做消息分析,查找问题的症结所在,判断本局问题还是对端局故障,持续动态消息跟踪过程可存盘保存,待日后查询及出现同类故障时快速调取分析处理。设备维护人员应当掌握No.7信令常用消息格式及含义,对提高维护能力,积累工作经验都有益处。

5 CC08型交换机 No.7系统硬件结构

CC08型32模程控交换机中实现No.7功能的硬件包括网板、数字中继板、No.7信令协议板和MPU板。想要实现No.7功能就要配合相应的软件。No.7信令各功能级对应CC08型32模程控交换机各部分硬件的关系。

如图7所示。

从对方信令点来的No.7链路经过TUP板和HW线到达网板,再经过网板的半永久连接和HW总线连到No.7协议板。这条通路构成了No.7系统的第一功能级,即数据链路级。

No.7协议板完成No.7系统的第二级功能,即链路控制级。

No.7协议板通过内部总线与MPU板相连,来完成No.7系统的第三、四级功能。

CC08型32模程控交换机No.7信令协议板有NO7板和LAPN7板,每块NO7板最大支持两条信令链路,每块LAPN7板最大支持四条信令链路,目前笔者所在汇接局的信令配置情况是:CC08型32模程控交换机带两个交换模块,分别插3块LAPN7板和两块NO7板共提供16条link,现已占用12条,分别去往联通、移动、露天各局向。

6 结语

通过对No.7信令系统结构、单元格式以及No.7信令的各功能模块,No.7信令在华为CC08型32模程控交换机中的实际应用的阐述,以及呼叫过程消息跟踪分析,使读者更加了解相互之间打电话过程中交换机与交换机所要传递的信息。现如今,通讯发展迅速,在传输介质上光缆正逐步取代电缆,无论通讯采取什么方式传输,作为三大支撑网的No.7信令网都将是其中必不可少的一部分。所以,掌握No.7信令网方面的有关知识对从事通信行业的人员来说至关重要,不但可以提高维护水平,故障处理也会更加及时准确。

参考文献

[1] 杨晋儒,吴立贞.No.7信令系统技术手册[M].北京:人民邮电出版社,1998.

[2] 纪红.7号信令系统[M].北京:人民邮电出版社,2001.

[3] 桂海源.程控交换与宽带交换[M].北京:中国人民大学出版社,2002.

[4] 梁朋.C&C08数字程控交换系统.技术手册.华为技术有限公司.