6.2 信令与信令网
信令系统是通信网的重要组成部分，在电话的自动接续过程中，必须有一套完整的控制系统，这套控制系统就是信令系统，它在电话网中起着指挥、联络、协调的作用，以确保整个通信网有条不紊地运转。
6.2.1 信令系统概述
6.2.1.1 信令的基本概念
信令指通信网中的控制指令，是控制交换机动作的信号和语言。信令系统指完成上述控制过程的控制信号的产生、发送、接受的硬件及操作程序的全体。信令方式指信令在传送过程中必须遵守的规约和规定的集合, 内容包括信令的结构形式、传送方式和控制方式。
下面以市话中两个用户之间的电话接续为例说明信令在电话网中是如何起作用的。如图6-3所示。
图 6 3 市话呼叫接续示意图
甲为主叫用户，乙为被叫用户，当主叫用户摘机时，用户线的直流环路接通，向发端分局的发端交换机发出“主叫摘机”信令。发端交换机在收到“主叫摘机”信令后，对主叫用户的用户数据进行分析，然后根据用户话机的类型将该用户线接到相应的收号设备上，接着向主叫用户发送拨号音。主叫用户在听到拨号音后，可以开始拨被叫用户号码。发端交换机在收到主叫用户拨的电话号码后，进行分析，当确定这是一个出局呼叫时，选择一条到收端分局中的终端交换机的空闲中继线，发出“占用”信令占用这条中继线。终端交换机收到“占用”信令后，就将该中继线接到收号设备上，并向发端交换机发送“占用证实”信令。发端交换机收到“占用证实”信令后，就向收端交换机发送被叫号码。收端交换机收到被叫号码后，先向发端交换机发送一条“证实”信令，然后对被叫号码进行分析，发现被叫用户空闲时，就建立连接，向被叫用户振铃，并向主叫用户送回铃音。当被叫用户摘机后，用户线直流环路接通，被叫用户向收端交换机发送“摘机”信令，然后收端交换机向发端交换机发送“被叫应答”信令，并启动计费。至此话路接续完毕，甲和乙用户可以开始通话。
从这个例子可以看出，为了使各个设备之间可以协调动作，共同完成某项功能，必须在各设备间传送相关的信令。信令主要具有：监视处理摘机、挂机信号；标识用户；向用户提供有关呼叫状态信息和网络管理（用于网络的维护、错误检修以及网络的整体操作）等功能。
6.2.1.2 信令的分类
信令的分类方法有很多，常用的主要有以下几种：
1. 按信令的传送区域来分类
(1) 用户线信令：用户线信令是指用户和交换节点之间的用户线上传送的信令，它主要分为三类：
① 监视信令：反映用户话机的摘、挂机状态。
② 地址信令：用户话机向交换机发送的被叫号码。地址信令又可以分为直流脉冲信令和双音多频（DTMF）信令。
③ 铃音和信号音：交换机向用户发出的信号，来通知用户接续的结果。
(2) 局间信令：交换节点之间或交换节点和网管中心、数据库之间传送的信令。这种信令要比用户线信令复杂很多。
2. 按信令的功能分类
(1) 监视信令：反应用户线或中继线的状态变化，用于用户线的监视信令称为用户线状态信令，用于中继线的监视信令称为线路信令。
(2) 选择信令：由主叫用户发出的被叫用户号码，即被叫的地址信息，又称为地址信令。
(3) 音信令：是交换机通过用户线发给用户的各种可闻信令，包括拨号音、忙音、振铃信号、回铃音、催挂音等。
(4) 维护管理信令：仅在局间中继线上传送，在通信网的运行中起着维护和管理作用，以保证通信网能有效地被使用。
3. 按信令的传输方式分类
(1) 随路信令：使用传送话音的信道来传送各种信令，即信令与话音在同一条通路中传送。如图6-4（a）所示。
(2) 共路信令：将信令通路与话音通路分开，把各种信令集中在一条专用的双向数据链路上传送，是一种公共信道信令方式。No.6信令和No.7信令都是公共信道信令系统。如图6-4（b）所示
图 6 4 随路信令和共路信令
6.2.2 No.7信令系统与信令网
6.2.2.1 No.7信令系统的概述
最开始电话网采用的是随路信令，但是由于随路信令速度慢、信息容量小以及在通话期间不能传递信令。因此出现了公共信道信令技术。公共信道信令技术是将通话信道和信令信道相分离，采用分组交换的技术，在单独的数据链路上以信令消息单元的形式集中传送所有话路的信令信息。
1968，CCITT提出第一个公共信道信令系统，也就是No.6信令系统，它主要用于模拟电话网。1980年黄皮建议书，提出了信令系统的总体结构和消息传递部分（MTP）、电话用户部分（TUP）和数据用户部分（DUP）相关建议，从而建立了No.7信令系统技术规程。接着，1984年红皮建议书，提出了信令连接控制部分（SCCP）和综合业务数字网用户部分（ISUP）的相关建议。1988年蓝皮建议书，提出了事务处理能力应用部分（TCAP）和系统测试规范。
No.7信令系统是一个专用的计算机通信系统，用来在通信网中的各种控制设备之间传送各种与电路有关或无关的控制信息，它具有如下特点：
(1) 信令传送速度快、信令容量大；
(2) 具有提供大量信令的潜力及具有改变和增加信令的灵活性；
(3) 可靠性高、适应性强；
(4) 适合将来多种新业务发展的需要。
No.7信令系统采用了功能模块化的结构，由一个公共的消息传递部分和各种应用部分组成，因此它可以满足多种通信业务的要求，目前主要的用途有：
(1) 传送电话网的局间信令；
(2) 传送电路交换的数据网的局间信令；
(3) 传送ISDN网的局间信令；
(4) 传送智能网信令；
(5) 传送移动通信网信令；
(6) 传送管理网信令。
6.2.2.2 No.7信令网的体系结构
No.7信令网是一种公共信道信令网，它的基本特点是传输话音的通道和传送信令的信道相分离，将这些单独传送信令的通道组合起来就成为了信令网。信令网是由No.7信令本身的传输和交换设备构成的，是一个专门用来传输信令的计算机网络。它的控制对象是一个电路交换的电话网，并且叠加在这个电话网络之上。信令是一种特殊的数据，专门用来控制电话网呼叫接续。因此有人将信令网比喻成电话网的神经系统。电话网与信令网的对应关系如图6-5所示。
图6-5 No.7信令网与电话网的对应关系
1．No.7信令网的组成
No.7信令网由信令点（SP：Signaling Point）、信令转接点（STP：Signal Transfer Point）和信令链路（SL：Signaling Link）组成。
图 6 6 信令点与信令链路
(1) 信令点（SP）：如图6-6(a)所示，信令点是处理控制消息的节点，包括信令消息的源点（产生消息的信令点）和目的点（消息到达的信令点）。两个信令点所对应的用户部分之间如果有直接通信的可能，就称这两个信令点之间有信令关系。
(2) 信令转接点（STP）：，信令转接点具有转接信令功能，能将信令消息从一条信令链路转送到另一条信令链路。它包括独立信令转接点和综合信令转接点。独立型STP只具有转发信令的功能,如图6-6(b)所示。而综合型STP除了具有转发信令的功能外，还具有产生信令和处理信令的功能，如图6-6(c)所示。
(3) 信令链路（SL）：信令链路是连接信令点或信令转接点的数据链路。直接连接两个信令点的一束信令链路构成一个信令链组。由一个信令链组直接连接的两个信令节点称为邻近信令节点，非直接连接的信令节点称为非邻近节点。信令链路有窄带和宽带两种。
2. 信令系统工作方式
No.7信令网的工作方式是指信令消息所走的链路与消息所属的信令关系之间的对应关系。根据话音通路与信令链路的关系划分为：直联工作方式和准直联工作方式。如图6-7所示。
(1) 直联工作方式
两个信令点之间的信令消息，通过直接连接两个信令点的信令链路进行传递，称为直联工作方式。
(2) 准直联工作方式
属于某信令关系的消息，经过两个或多个串接的信令链路传送，中间要经过一个或多个信令转接点，但是通过信令网的消息所走的链路是预先确定的，并且在一定时间内是固定的，这种方式称为准直联工作方式。
图 6 7 直连/准直连信令链路
3. 信令网结构
信令网按照结构可以分为无级信令网和分级信令网。
(1) 无级信令网
无级信令网是指信令网的节点中未引入信令转接点，所有的信令点间都采用直连方式工作。由于每个信令点之间都必须相互通信，因此就需要有信令链路，这些信令链路形成一种网状网的结构。它的优点是路由比较多，时延短。但是当网络中的信令点很多的时候，就需要非常多的信令链。因此无级信令网方式不适合在实际中使用。
(2) 分级信令网
分级信令网是指在信令网中引入了信令转接点。这些信令点之间采用准直连方式工作。信令网的级数与信令点的个数和信令网的冗余度等因素相关。引入一级信令转接点的网络称为二级信令网，引入两级信令转接点的网络称为三级信令网。
分级信令网的特点是：网络容量大；信令传输只需经过有限个STP转接，传输时延不大；网络的设计和扩充很简单。
4．分级信令网的连接方式
(1) 一级STP间连接方式
在这里指的是二级信令网中的STP或三级信令网中的HSTP的连接方式，通常有网状连接和A、B平面连接方式。
① 网状连接方式
如图6-8(a)所示，在网状连接方式下，STP都有直达信令链路，在正常情况下，STP之间的信令连接不经过其他STP的转接。
② A、B平面连接方式
如图6-8(b)所示，A、B平面是网状连接的一种简化形式。该方式在A、B平面内各自组成网状连接，而A、B平面之间则采用成对的STP相连。在正常情况下，同一平面内的STP间连接不经STP转接，在故障情况下需经不同平面的STP转接。
图6-8 一级STP间的连接方式
(2) 信令点和信令转接点之间连接方式
信令点和信令转接点之间的连接方式分为固定连接和自由连接两种方式：
① 固定连接方式
如图6-9(a)所示，固定连接是在本信令区内的信令点采用准直连方式，必须连至本信令区的两个信令转接点。这样到其他信令区的准直连方式必须至少经过两个信令转接点转接。出现故障时，信令全部负荷倒换至本信令区的另一个转接点。如果两个信令转接点故障，就会中断信令。它的优点是信令链路选择种类少，设计和管理也较简单。
② 自由连接方式
如图6-9(b)所示，自由连接方式的特点是在本信令区的信令点可以根据它至各个信令点的业务量大小自由连接到两个信令转接点。其中一个为本信令点区的STP，另一个STP可以是其他信令区的。这样，位于两个信令区的两个信令点之间可以只经过一个STP转接。当本信令区的一个和两个STP发生故障时，信令业务都可以不中断。
图6-9 信令点和信令转接点之间的连接方式
5．信令网的编址方案
在信令网中对每个信令点分配独立于电话网编号的编码，供信令消息在信令网中选择路由使用。为了便于信令网的管理，国际信令网和各国国内信令网彼此独立，国内信令网采用全国统一的编号。
信令网编址方案如下：
(1) 国际信令网编码方案
ITU-T在Q.708建议中规定了国际信令网信令节点的编码计划。国际信令网的信令点编码采用14位的二进制数进行编码，采用三级的编码结构。如图6-10所示。
图6-10 国际信令网信令点编码格式
其中大区识别码是用来识别世界编号大区，用NML三位码来标识；区域网识别用来识别世界编号大区内的区域网，用K至D八位码来标识；信令点识别用来识别区域网内的信令点，用CBA三位码来标识。其中，N至D十一位码称为信令区域网编码（SANC），每个国家至少占有一个SANC。SANC用Z-UUU的十进制来表示，Z为大区识别，UUU为区域网识别。我国大区号为4，区域网编码为120，因此我国的SANC为4-120。
(2) 各国国内信令网编码方案
各国国内信令网根据各自得具体情况可以采用独立的编址方案，其中我国的国内信令网采用24位的信令点编址方案，参见图6-11。
图6-11 我国的国内信令网编码格式
我国No.7信令点的24位编码包含三部分：主信令区编码、分信令区编码和信令点编码，各部分均为8位。其中主信令区原则上以省、直辖市、自治区为单位编排；分信令区以省、自治区的地区、地级市或者直辖市的汇接局为单位编排。
