一．概述
對大多數通信設備開(kāi)發(fā)商來(lái)說(shuō)，七號信令系統（以下又簡(jiǎn)稱(chēng)SS7）仍然是相當重要的領(lǐng)域，其中開(kāi)發(fā)增強業(yè)務(wù)平臺、VoIP網(wǎng)關(guān)、中心局交換平臺和其它一些由電話(huà)公司網(wǎng)內運營(yíng)商開(kāi)發(fā)的平臺。這主要是由于七號信令協(xié)議在全球范圍內得到非常廣泛的應用，用于電話(huà)網(wǎng)絡(luò )的呼叫控制和支持智能網(wǎng)業(yè)務(wù)。
隨著(zhù)電信運營(yíng)商間的競爭越來(lái)越激烈，電話(huà)公司利用七號信令和智能網(wǎng)的先進(jìn)性開(kāi)發(fā)出不同于競爭對手的新業(yè)務(wù)，為公司帶來(lái)新的收入。開(kāi)放系統能夠帶來(lái)巨大的硬件和軟件市場(chǎng)，七號信令和智能網(wǎng)與開(kāi)放系統相結合，使得業(yè)務(wù)提供商能夠快速地把新業(yè)務(wù)推向市場(chǎng)，為其帶來(lái)巨大的收益。
本文對七號信令協(xié)議和智能網(wǎng)進(jìn)行了回顧，并描述了七號信令和智能網(wǎng)在眾多領(lǐng)域里的應用，和NMS通信公司在這些領(lǐng)域提供的支持。
二．技術(shù)回顧
1.SS7回顧
SS7是公共信道信令協(xié)議，主要用于電話(huà)網(wǎng)內的呼叫處理，同時(shí)也是智能網(wǎng)的基石。SS7是用于電話(huà)網(wǎng)的基本數據通信協(xié)議，完成包括呼叫建立、呼叫選路和提供各種業(yè)務(wù)，比如：800號電話(huà)（免費電話(huà)）重選路由，還有：無(wú)線(xiàn)漫游、主叫識別和CLASS（自定義本地信令業(yè)務(wù)）功能。由于SS7網(wǎng)是獨立于話(huà)音／媒體流電路網(wǎng)的數據網(wǎng)，可以做到完全的冗余備份，因此，SS7對電話(huà)網(wǎng)絡(luò )的管理比以前的技術(shù)（隨路信令）更快、更可靠和更先進(jìn)。
SS7最早設計于二十世紀七十年代中期，那時(shí)的主要功能是在PSTN（公共電話(huà)交換網(wǎng)）的交換機之間及其與數據庫之間傳遞呼叫控制信息。后來(lái)，SS7才得到更高層次的應用，包括象ISDN那樣的新技術(shù)的開(kāi)發(fā)。SS7取代了基于SS6的最早的公共信道局間信令系統，SS7比那些系統具有多個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)，包括具有更高的速度等。SS7在A(yíng)T&T被稱(chēng)作CCS7，在歐洲被叫作C7，在A(yíng)NSI標準中被名為SS＃7，雖然叫法不一樣，但是大部分的七號信令元素是相同的，在具體應用中也會(huì )有一些重要的區域性變化。
■ 呼叫接續
在任一個(gè)電話(huà)系統中，都要規定一些固定的信令機制來(lái)實(shí)現呼叫的建立和釋放。最初，象POTS（普通舊電話(huà)業(yè)務(wù)）那樣的電話(huà)系統都是用帶內信令來(lái)傳遞信息。帶內信令是指信號的頻率在話(huà)音頻率范圍之內（0.3~3.4kHz），比如：DTMF信號就屬于帶內信號。帶內信號是在話(huà)音通道內傳遞的。相反，SS7使用一個(gè)完全獨立于話(huà)音網(wǎng)的數據網(wǎng)來(lái)傳遞信令，這樣可以大大提高電話(huà)網(wǎng)絡(luò )的利用率。比如，在呼叫發(fā)起但未建立完成之前，不需要分配話(huà)音電路，這使得傳遞的信令數據只和呼叫有關(guān)而和電路無(wú)關(guān)，為在交換機之間、交換機和其它網(wǎng)絡(luò )之間高效、可靠地傳遞信息提供了可能。同時(shí)也支持更高級的應用，如：主叫識別、無(wú)線(xiàn)漫游和800號業(yè)務(wù)。如下圖1，顯示出了帶內信令和SS7在呼叫接續上的區別。
2.智能網(wǎng)回顧
智能網(wǎng)是指在電話(huà)網(wǎng)內實(shí)現智能化高級功能的體系結構。在美國就是指高級智能網(wǎng)（AIN）。在智能網(wǎng)中以SS7信令作為基礎的數據通信協(xié)議。
近年來(lái)，智能網(wǎng)越來(lái)越受到重視，這是由于用戶(hù)提出了更多更細的要求，也是規范化的需要，比如在美國，不但強行引入了競爭，同時(shí)也要求系統提供更多更先進(jìn)的功能，象號碼可攜帶（LNP）功能，LNP功能允許用戶(hù)在更換運營(yíng)商時(shí)仍然使用原來(lái)的電話(huà)號碼。智能網(wǎng)使得PSTN運營(yíng)商在不用改造原有中心交換機的情況下，可以提供一系列更加標準化的業(yè)務(wù)，同時(shí)也能提供更新更強大的業(yè)務(wù)，如：800號重選路由、LNP和唯一號碼／跟隨業(yè)務(wù)。
選擇SS7作為智能網(wǎng)基礎協(xié)議的主要原因：一是SS7具有很高的可靠性；二是SS7可以達到很高的速度，以傳送大量的呼叫控制信息。下面以800號轉換業(yè)務(wù)這一簡(jiǎn)單智能業(yè)務(wù)說(shuō)明這個(gè)觀(guān)點(diǎn)。
在800號轉換業(yè)務(wù)中，本地中心交換機也就是業(yè)務(wù)交換點(diǎn)（SSP），被設置成能檢測所有需要智能網(wǎng)特別處理的呼叫，當檢測到800號呼叫時(shí)，交換機就初始化智能網(wǎng)觸發(fā)功能，產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)事件，并通過(guò)SS7網(wǎng)絡(luò )向遠端數據庫系統發(fā)出一個(gè)消息。這時(shí)，這個(gè)數據庫系統是作為一個(gè)業(yè)務(wù)控制點(diǎn)（SCP）出現的。這一消息用于SSP向SCP請求怎樣去處理呼叫。運行在SCP內的SLP（業(yè)務(wù)邏輯程序）根據出現的觸發(fā)點(diǎn)和呼叫的特性，決定對應的操作，并把操作的命令發(fā)回到SSP，SSP根據這一命令去完成呼叫的接續。
即使以上這一業(yè)務(wù)流程描述得較簡(jiǎn)單，我們仍能從中看出：整個(gè)處理過(guò)程必須非常快，并且保證是很可靠的。如果處理太慢，使用這一業(yè)務(wù)的用戶(hù)就會(huì )感覺(jué)到明顯的延遲；如果通信不可靠，呼叫就會(huì )中繼或出現錯誤的接續。通過(guò)這個(gè)例子，還說(shuō)明了智能網(wǎng)使用的是一個(gè)集中的數據庫，而不是保存在各個(gè)本地交換機中的多個(gè)數據表，這樣在業(yè)務(wù)或業(yè)務(wù)的號碼需要改變時(shí)，只要修改SCP中的業(yè)務(wù)流程或數據庫，而不用修改多個(gè)交換機中的數據表或程序，便于維護管理。
智能網(wǎng)的主要實(shí)體（圖2所示）包括：
□ 業(yè)務(wù)交換點(diǎn)（SSP）――這一信令點(diǎn)是信令消息的源產(chǎn)生點(diǎn)或終結點(diǎn)，具體是本地
中心局或交換機。
□ 業(yè)務(wù)控制點(diǎn)（SCP）――這一信令點(diǎn)一般就是數據庫，比如在有線(xiàn)網(wǎng)中的線(xiàn)性信息
數據庫（LIDB）或無(wú)線(xiàn)網(wǎng)中的HLR／VLR（歸屬位置登記器／拜訪(fǎng)位置登記器）。
運行在SCP中的程序決定呼叫處理的流程，又叫作業(yè)務(wù)邏輯程序（SLP）。
□ 信令轉接點(diǎn)（STP）――這一信令點(diǎn)是七號信令數據包進(jìn)行交換、選擇路由的地
方。整個(gè)七號信令網(wǎng)是由STP連接起來(lái)的。
□ 智能外設（IPe）――這些智能網(wǎng)元素一般提供幫助和用戶(hù)交互的媒體業(yè)務(wù)，如播
放提示操作、錄音或傳真存貯。
□ 業(yè)務(wù)節點(diǎn)（SN）――業(yè)務(wù)節點(diǎn)合并了IPe和SCP的功能，使得呼叫可以在一個(gè)SN內
完全處理，無(wú)需向外部的SCP請求信息。比如，語(yǔ)音信箱平臺一般都是以業(yè)務(wù)節點(diǎn)
的形式實(shí)現的。
□ 附件――這些智能網(wǎng)元素通過(guò)中心局交換機提供用戶(hù)業(yè)務(wù)功能。（注：附件沒(méi)有得
到廣泛應用）。
3.SS7協(xié)議回顧
SS7協(xié)議是非常結構化和層次化的協(xié)議，如圖３所示。協(xié)議定義了OSI七層結構中所有的關(guān)鍵層，從代表物理層的消息傳遞部分第一層，到幾個(gè)應用層。每個(gè)應用層設計用于一種指定的應用，包括呼叫控制、無(wú)線(xiàn)移動(dòng)和智能網(wǎng)業(yè)務(wù)。
■ SS7協(xié)議軟件層
1) MTP（消息傳遞部分）第一至三層：這些層提供物理層、數據鏈路層和網(wǎng)絡(luò )層等低層的全部功能。它們提供信令轉接點(diǎn)（STP）的功能，支持擁塞控制，消息識別、分發(fā)及路由尋找。
2) ISUP（綜合業(yè)務(wù)數字網(wǎng)用戶(hù)部分）：這一層是ISDN網(wǎng)中網(wǎng)絡(luò )側協(xié)議，用于提供ISDN話(huà)音、數據、文本和圖像業(yè)務(wù)所需的信令功能。需要特別提出的是，ISUP提供用于模擬和數字電路切換的呼叫控制功能，使得ISDN能同時(shí)承載話(huà)音和數據業(yè)務(wù)。
3) SCCP（信令連接控制部分）：SCCP位于MTP之上，為MTP提供附加功能，以便通過(guò)SS7信令網(wǎng)在信令點(diǎn)之間傳遞電路相關(guān)和非電路相關(guān)的消息，提供兩類(lèi)無(wú)連接業(yè)務(wù)和兩類(lèi)面向連接的業(yè)務(wù)。
無(wú)連接業(yè)務(wù)是指在兩個(gè)應用實(shí)體間，不需要建立邏輯連接就可以傳遞信令數據。面向連接的業(yè)務(wù)在數據傳遞之前應用實(shí)體之間必須先建立連接，可以是一般性的連接，也可以是邏輯連接。
SCCP以全局碼（GT）的形式擴展SS7協(xié)議的尋址能力和路由能力，這些擴展基于被叫號碼的尋址信息。
4) TCAP（事務(wù)處理應用部分）：TCAP允許應用調用遠端信令點(diǎn)的一個(gè)或多個(gè)操作，并返回操作的結果。比如：數據庫訪(fǎng)問(wèn)或遠端調用處理命令等。使用SCCP無(wú)連接業(yè)務(wù)（基本的或有序的），TCAP
在兩個(gè)用戶(hù)應用之間提供事務(wù)處理對話(huà)。使用TCAP的主要應用有：
·800號路由尋找功能。
·自動(dòng)信用卡呼叫，在呼叫卡認證時(shí)要查詢(xún)線(xiàn)性信息數據庫（LIDB）。
·本地號碼攜帶業(yè)務(wù)（LNP）。
·無(wú)線(xiàn)移動(dòng)應用。
5) TUP（電話(huà)用戶(hù)部分）：這一層為國內國際電話(huà)呼叫控制提供信令功能。TUP沒(méi)有得到廣泛的應用，只有中國及少數的亞洲、歐洲和拉丁美洲國家在使用，并且有逐漸被ISUP取代的趨勢。然而，在使用它的地區，TUP是PSTN連接國內國際電話(huà)時(shí)相當重要的協(xié)議。
6) 高層應用部分：這一層是非常專(zhuān)門(mén)化的，每種協(xié)議都設計成用于特定的應用。包括以下協(xié)議：
·GSM MAP（GSM移動(dòng)應用部分）：這一層為GSM無(wú)線(xiàn)系統之間提供系統間連接，它是
作為GSM標準的一部分開(kāi)發(fā)的。
·IS－41：這一層類(lèi)似于GSM MAP，也是用于無(wú)線(xiàn)系統間連接的，主要應用于北美的
無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )。比如在美國的模擬AMPS和TDMA蜂窩系統間提供連接。
·IS－634：這一層為AMPS蜂窩網(wǎng)絡(luò )的移動(dòng)交換中心（MSC）和基站間通信提供接口。
·INAP（智能網(wǎng)應用部分）：這一層運行于TCAP之上，提供類(lèi)似于MAP的功能，但它
是用于固網(wǎng)的。INAP主要是歐洲的標準，是歐洲電信標準化組織（ETSI）開(kāi)發(fā)的，
它是CS－1，CS－2智能網(wǎng)功能集的一部分。CS－1和CS－2等同于A(yíng)IN。雖然AIN和
CS規范相類(lèi)似，并且都能通過(guò)SS7來(lái)實(shí)現各種功能，如呼叫路由尋找，但還是有一
些不同的地方，這正是各種標準組織工作的匯合點(diǎn)。
·1129／1129＋／1129A：這些協(xié)議為SCP和IPe間提供直接連接，是Bellcore1129
和AIN0.2標準的變種。在某些場(chǎng)合，不需要用SS7直接連接SCP和IPe，但在另一
些場(chǎng)合中卻需要。在SS7網(wǎng)絡(luò )中，允許任何的SCP利用SS7作為基礎協(xié)議和任何的
IPe直接通信。當使用SS7協(xié)議時(shí)，1129應用層一般運行在TCAP之上。
三．七號信令可靠性
SS7提供消息傳遞以實(shí)現正確無(wú)誤的業(yè)務(wù)功能，如呼叫建立。因此，SS7被設計成能達到相當高的可靠性。可靠性來(lái)自鏈路的多樣性和冗余備份。圖4說(shuō)明了一個(gè)簡(jiǎn)單SS7網(wǎng)絡(luò )的標準例子，著(zhù)重說(shuō)明了一些內建的可靠性特征，比如鏈路的網(wǎng)狀配置，這樣使得網(wǎng)絡(luò )中的每個(gè)信令點(diǎn)間都有冗余備份的鏈路，從而提高了整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的可靠性。
在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )設計時(shí)，要設計2－3個(gè)方向的鏈路，兩個(gè)方向的鏈路被稱(chēng)作一個(gè)訪(fǎng)問(wèn)鏈路對。鏈路對中的每條鏈路使用不同的物理線(xiàn)路連接到不同的網(wǎng)絡(luò )接口，使它們之間具有相互備份的功能。多條鏈路最好不要使用相同的建筑物、載波系統、電纜或者支撐架。
在圖4 中，從STP出發(fā)，可以有3 個(gè)方向的鏈路，這些由4個(gè)對角鏈路（D鏈路）構成的鏈路通過(guò)不同的路由連接到網(wǎng)絡(luò )接口相互形成備份。和A鏈路一樣，這些鏈路也不能共用一條物理線(xiàn)路或通信基礎設施。
圖4 SS7網(wǎng)絡(luò )結構
SS7網(wǎng)絡(luò )的設計一般都留有充足的冗余容量。在美國，SS7網(wǎng)絡(luò )的設計通常是各鏈路的流量不能超過(guò)容量的40％。這種情況下，若某條鏈路出現故障而中斷，即使所有的負荷都流向剩下的完好的鏈路，這些鏈路仍未達到滿(mǎn)容。
在美國，一般用56kbps的鏈路來(lái)連接SS7網(wǎng)絡(luò )，但在歐洲，一般用E1中繼的一個(gè)時(shí)隙（64kbps）來(lái)承載SS7的流量。在一些歐洲國家里，剩下的29個(gè)E1時(shí)隙是不用的，這樣可以避免由于流量而出現的任何風(fēng)險。從這種例子可以更清晰的說(shuō)明可靠性對于SS7網(wǎng)絡(luò )來(lái)說(shuō)是多么的重要。
對SS7網(wǎng)絡(luò )的接入是嚴格受到運營(yíng)商的控制的，這是為了保持網(wǎng)絡(luò )的完整性。最初，只有電話(huà)公司才能夠接入到SS7網(wǎng)絡(luò )。然而，這種情況已經(jīng)開(kāi)始改變，特別是在美國，由于各種類(lèi)型的業(yè)務(wù)提供商在不斷增加，包括從主要LECs（本地交換運營(yíng)商）和IXCs（長(cháng)途交換運營(yíng)商）到無(wú)線(xiàn)運營(yíng)商，甚至更小的運營(yíng)商，他們都需要接入到SS7網(wǎng)絡(luò )。另外，集團用戶(hù)運營(yíng)的大的呼叫中心也被允許接入到SS7網(wǎng)絡(luò )，以和IXCs配合提高操作的效率和實(shí)現新的業(yè)務(wù)。將來(lái)有希望在全球任一個(gè)角落都可以接入到SS7網(wǎng)絡(luò )。
■ 單信令點(diǎn)編碼冗余備份
運營(yíng)級系統要求有非常高的可靠性，一般要達到99.999%的可用性。對大多系統的嚴格要求是：SS7連接中，出現單信令點(diǎn)故障時(shí)，系統能自動(dòng)避開(kāi)故障點(diǎn)，保持連接的暢通。一般設計時(shí)要考慮的故障包括：
·SS7鏈路故障；
·各種SS7接口板故障；
·主系統故障，包括硬件故障，如電源中斷或火災，和軟件故障，如操作系統故障或
應用程序問(wèn)題。
只有SS7鏈路出現故障時(shí)，SS7協(xié)議才有相應的規則去處理故障，對其它故障的處理必須在設計SS7平臺和整個(gè)系統結構時(shí)予以考慮。還有一個(gè)普遍的要求是：軟件的升級過(guò)程中不能影響整個(gè)系統的運行。能達到以上要求的一個(gè)解決方案是：使用兩個(gè)主機箱，在每個(gè)主機箱里插有SS7接口板，用于支持一條或多條SS7鏈路。讓兩個(gè)主機都使用一個(gè)SS7地址，也就是共用一個(gè)信令點(diǎn)編碼，這樣遠端的交換機或STP就會(huì )認為這兩個(gè)主機是一個(gè)完整的系統。這樣，這兩個(gè)主機組成的系統就能在其中一個(gè)出現故障時(shí)仍能正常工作。
系統開(kāi)發(fā)商也有用其它方法來(lái)實(shí)現冗余結構的，其中包括單節點(diǎn)和多節點(diǎn)實(shí)現方式。在圖5所示的系統中，SS7由兩臺同時(shí)工作的主機組成，每個(gè)主機上有兩條SS7鏈路，所有連接都使用同一個(gè)信令編碼。兩個(gè)主機中的SS7鏈路都處于連接狀態(tài)，MTP2處于運行狀態(tài)，其中一個(gè)主機的MTP3和ISUP處于主用運行狀態(tài)，而另一個(gè)主機的MTP3和ISUP處于備用狀態(tài)。主用機箱的MTP3和ISUP處理所有兩個(gè)主機上鏈路中的SS7消息流，并把對應的呼叫狀態(tài)信息通知備份主機。主用系統和備用系統間用快速以太網(wǎng)相連，用于兩個(gè)系統互相跟蹤對方的狀態(tài)。當主用系統出現故障時(shí)，備用系統接過(guò)控制權，并用備份的呼叫狀態(tài)信息數據刷新所有的呼叫狀態(tài)。SS7具有板卡級或機箱級的故障自動(dòng)處理機制，當主系統出現故障時(shí)，主系統上的鏈路就會(huì )中斷連接，遠端交換機（SSP）檢測這些鏈路已中斷連接，就把所有的SS7流量都轉移到備用系統的鏈路上。因此會(huì )造成一些SS7傳輸能力的下降，直到故障系統恢復為止。如果設計系統時(shí)每條鏈路只利用其傳輸能力的40％或更少，則系統的運行不會(huì )出現任何問(wèn)題。
在這個(gè)例子中，不管主機箱支不支持熱插撥都使整個(gè)系統具有很高的可靠性。熱插撥使得在一個(gè)正在運行系統中的板卡可以增加、撥下或更換。在這個(gè)例子的系統中，若增加熱插撥功能，可以使得在硬件出現故障或升級時(shí)快速地更換板卡。
