一．概述
對大多數(shù)通信設備開發(fā)商來說，七號信令系統(tǒng)（以下又簡稱SS7）仍然是相當重要的領域，其中開發(fā)增強業(yè)務平臺、VoIP網關、中心局交換平臺和其它一些由電話公司網內運營商開發(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，用于電話網絡的呼叫控制和支持智能網業(yè)務。
隨著電信運營商間的競爭越來越激烈，電話公司利用七號信令和智能網的先進性開發(fā)出不同于競爭對手的新業(yè)務，為公司帶來新的收入。開放系統(tǒng)能夠帶來巨大的硬件和軟件市場，七號信令和智能網與開放系統(tǒng)相結合，使得業(yè)務提供商能夠快速地把新業(yè)務推向市場，為其帶來巨大的收益。
本文對七號信令協(xié)議和智能網進行了回顧，并描述了七號信令和智能網在眾多領域里的應用，和NMS通信公司在這些領域提供的支持。
二．技術回顧
1.SS7回顧
SS7是公共信道信令協(xié)議，主要用于電話網內的呼叫處理，同時也是智能網的基石。SS7是用于電話網的基本數(shù)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，比如：800號電話（免費電話）重選路由，還有：無線漫游、主叫識別和CLASS（自定義本地信令業(yè)務）功能。由于SS7網是獨立于話音／媒體流電路網的數(shù)據網，可以做到完全的冗余備份，因此，SS7對電話網絡的管理比以前的技術（隨路信令）更快、更可靠和更先進。
SS7最早設計于二十世紀七十年代中期，那時的主要功能是在PSTN（公共電話交換網）的交換機之間及其與數(shù)據庫之間傳遞呼叫控制信息。后來，SS7才得到更高層次的應用，包括象ISDN那樣的新技術的開發(fā)。SS7取代了基于SS6的最早的公共信道局間信令系統(tǒng)，SS7比那些系統(tǒng)具有多個重要的優(yōu)點，包括具有更高的速度等。SS7在AT&T被稱作CCS7，在歐洲被叫作C7，在ANSI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，在具體應用中也會有一些重要的區(qū)域性變化。
■ 呼叫接續(xù)
在任一個電話系統(tǒng)中，都要規(guī)定一些固定的信令機制來實現(xiàn)呼叫的建立和釋放。最初，象POTS（普通舊電話業(yè)務）那樣的電話系統(tǒng)都是用帶內信令來傳遞信息。帶內信令是指信號的頻率在話音頻率范圍之內（0.3~3.4kHz），比如：DTMF信號就屬于帶內信號。帶內信號是在話音通道內傳遞的。相反，SS7使用一個完全獨立于話音網的數(shù)據網來傳遞信令，這樣可以大大提高電話網絡的利用率。比如，在呼叫發(fā)起但未建立完成之前，不需要分配話音電路，這使得傳遞的信令數(shù)據只和呼叫有關而和電路無關，為在交換機之間、交換機和其它網絡之間高效、可靠地傳遞信息提供了可能。同時也支持更高級的應用，如：主叫識別、無線漫游和800號業(yè)務。如下圖1，顯示出了帶內信令和SS7在呼叫接續(xù)上的區(qū)別。
2.智能網回顧
智能網是指在電話網內實現(xiàn)智能化高級功能的體系結構。在美國就是指高級智能網（AIN）。在智能網中以SS7信令作為基礎的數(shù)據通信協(xié)議。
近年來，智能網越來越受到重視，這是由于用戶提出了更多更細的要求，也是規(guī)范化的需要，比如在美國，不但強行引入了競爭，同時也要求系統(tǒng)提供更多更先進的功能，象號碼可攜帶（LNP）功能，LNP功能允許用戶在更換運營商時仍然使用原來的電話號碼。智能網使得PSTN運營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，同時也能提供更新更強大的業(yè)務，如：800號重選路由、LNP和唯一號碼／跟隨業(yè)務。
選擇SS7作為智能網基礎協(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)務這一簡單智能業(yè)務說明這個觀點。
在800號轉換業(yè)務中，本地中心交換機也就是業(yè)務交換點（SSP），被設置成能檢測所有需要智能網特別處理的呼叫，當檢測到800號呼叫時，交換機就初始化智能網觸發(fā)功能，產生一個觸發(fā)事件，并通過SS7網絡向遠端數(shù)據庫系統(tǒng)發(fā)出一個消息。這時，這個數(shù)據庫系統(tǒng)是作為一個業(yè)務控制點（SCP）出現(xiàn)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)務邏輯程序）根據出現(xiàn)的觸發(fā)點和呼叫的特性，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(xù)。
即使以上這一業(yè)務流程描述得較簡單，我們仍能從中看出：整個處理過程必須非常快，并且保證是很可靠的。如果處理太慢，使用這一業(yè)務的用戶就會感覺到明顯的延遲；如果通信不可靠，呼叫就會中繼或出現(xiàn)錯誤的接續(xù)。通過這個例子，還說明了智能網使用的是一個集中的數(shù)據庫，而不是保存在各個本地交換機中的多個數(shù)據表，這樣在業(yè)務或業(yè)務的號碼需要改變時，只要修改SCP中的業(yè)務流程或數(shù)據庫，而不用修改多個交換機中的數(shù)據表或程序，便于維護管理。
智能網的主要實體（圖2所示）包括：
□ 業(yè)務交換點（SSP）――這一信令點是信令消息的源產生點或終結點，具體是本地
中心局或交換機。
□ 業(yè)務控制點（SCP）――這一信令點一般就是數(shù)據庫，比如在有線網中的線性信息
數(shù)據庫（LIDB）或無線網中的HLR／VLR（歸屬位置登記器／拜訪位置登記器）。
運行在SCP中的程序決定呼叫處理的流程，又叫作業(yè)務邏輯程序（SLP）。
□ 信令轉接點（STP）――這一信令點是七號信令數(shù)據包進行交換、選擇路由的地
方。整個七號信令網是由STP連接起來的。
□ 智能外設（IPe）――這些智能網元素一般提供幫助和用戶交互的媒體業(yè)務，如播
放提示操作、錄音或傳真存貯。
□ 業(yè)務節(jié)點（SN）――業(yè)務節(jié)點合并了IPe和SCP的功能，使得呼叫可以在一個SN內
完全處理，無需向外部的SCP請求信息。比如，語音信箱平臺一般都是以業(yè)務節(jié)點
的形式實現(xiàn)的。
□ 附件――這些智能網元素通過中心局交換機提供用戶業(yè)務功能。（注：附件沒有得
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鍵層，從代表物理層的消息傳遞部分第一層，到幾個應用層。每個應用層設計用于一種指定的應用，包括呼叫控制、無線移動和智能網業(yè)務。
■ 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(shù)據鏈路層和網絡層等低層的全部功能。它們提供信令轉接點（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)務數(shù)字網用戶部分）：這一層是ISDN網中網絡側協(xié)議，用于提供ISDN話音、數(shù)據、文本和圖像業(yè)務所需的信令功能。需要特別提出的是，ISUP提供用于模擬和數(shù)字電路切換的呼叫控制功能，使得ISDN能同時承載話音和數(shù)據業(yè)務。
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SS7信令網在信令點之間傳遞電路相關和非電路相關的消息，提供兩類無連接業(yè)務和兩類面向連接的業(yè)務。
無連接業(yè)務是指在兩個應用實體間，不需要建立邏輯連接就可以傳遞信令數(shù)據。面向連接的業(yè)務在數(shù)據傳遞之前應用實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（事務處理應用部分）：TCAP允許應用調用遠端信令點的一個或多個操作，并返回操作的結果。比如：數(shù)據庫訪問或遠端調用處理命令等。使用SCCP無連接業(yè)務（基本的或有序的），TCAP
在兩個用戶應用之間提供事務處理對話。使用TCAP的主要應用有：
·800號路由尋找功能。
·自動信用卡呼叫，在呼叫卡認證時要查詢線性信息數(shù)據庫（LIDB）。
·本地號碼攜帶業(yè)務（LNP）。
·無線移動應用。
5) TUP（電話用戶部分）：這一層為國內國際電話呼叫控制提供信令功能。TUP沒有得到廣泛的應用，只有中國及少數(shù)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(qū)，TUP是PSTN連接國內國際電話時相當重要的協(xié)議。
6) 高層應用部分：這一層是非常專門化的，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移動應用部分）：這一層為GSM無線系統(tǒng)之間提供系統(tǒng)間連接，它是
作為GSM標準的一部分開發(fā)的。
·IS－41：這一層類似于GSM MAP，也是用于無線系統(tǒng)間連接的，主要應用于北美的
無線網絡。比如在美國的模擬AMPS和TDMA蜂窩系統(tǒng)間提供連接。
·IS－634：這一層為AMPS蜂窩網絡的移動交換中心（MSC）和基站間通信提供接口。
·INAP（智能網應用部分）：這一層運行于TCAP之上，提供類似于MAP的功能，但它
是用于固網的。INAP主要是歐洲的標準，是歐洲電信標準化組織（ETSI）開發(fā)的，
它是CS－1，CS－2智能網功能集的一部分。CS－1和CS－2等同于AIN。雖然AIN和
CS規(guī)范相類似，并且都能通過SS7來實現(xiàn)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。
·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。在某些場合，不需要用SS7直接連接SCP和IPe，但在另一
些場合中卻需要。在SS7網絡中，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，1129應用層一般運行在TCAP之上。
三．七號信令可靠性
SS7提供消息傳遞以實現(xiàn)正確無誤的業(yè)務功能，如呼叫建立。因此，SS7被設計成能達到相當高的可靠性�？煽啃詠碜枣溌返亩鄻有院腿哂鄠浞�。圖4說明了一個簡單SS7網絡的標準例子，著重說明了一些內建的可靠性特征，比如鏈路的網狀配置，這樣使得網絡中的每個信令點間都有冗余備份的鏈路，從而提高了整個網絡的可靠性。
在進行網絡設計時，要設計2－3個方向的鏈路，兩個方向的鏈路被稱作一個訪問鏈路對。鏈路對中的每條鏈路使用不同的物理線路連接到不同的網絡接口，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(tǒng)、電纜或者支撐架。
在圖4 中，從STP出發(fā)，可以有3 個方向的鏈路，這些由4個對角鏈路（D鏈路）構成的鏈路通過不同的路由連接到網絡接口相互形成備份。和A鏈路一樣，這些鏈路也不能共用一條物理線路或通信基礎設施。
圖4 SS7網絡結構
SS7網絡的設計一般都留有充足的冗余容量。在美國，SS7網絡的設計通常是各鏈路的流量不能超過容量的40％。這種情況下，若某條鏈路出現(xiàn)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容。
在美國，一般用56kbps的鏈路來連接SS7網絡，但在歐洲，一般用E1中繼的一個時隙（64kbps）來承載SS7的流量。在一些歐洲國家里，剩下的29個E1時隙是不用的，這樣可以避免由于流量而出現(xiàn)的任何風險。從這種例子可以更清晰的說明可靠性對于SS7網絡來說是多么的重要。
對SS7網絡的接入是嚴格受到運營商的控制的，這是為了保持網絡的完整性。最初，只有電話公司才能夠接入到SS7網絡。然而，這種情況已經開始改變，特別是在美國，由于各種類型的業(yè)務提供商在不斷增加，包括從主要LECs（本地交換運營商）和IXCs（長途交換運營商）到無線運營商，甚至更小的運營商，他們都需要接入到SS7網絡。另外，集團用戶運營的大的呼叫中心也被允許接入到SS7網絡，以和IXCs配合提高操作的效率和實現(xiàn)新的業(yè)務。將來有希望在全球任一個角落都可以接入到SS7網絡。
■ 單信令點編碼冗余備份
運營級系統(tǒng)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(tǒng)的嚴格要求是：SS7連接中，出現(xiàn)單信令點故障時，系統(tǒng)能自動避開故障點，保持連接的暢通。一般設計時要考慮的故障包括：
·SS7鏈路故障；
·各種SS7接口板故障；
·主系統(tǒng)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(tǒng)故障或
應用程序問題。
只有SS7鏈路出現(xiàn)故障時，SS7協(xié)議才有相應的規(guī)則去處理故障，對其它故障的處理必須在設計SS7平臺和整個系統(tǒng)結構時予以考慮。還有一個普遍的要求是：軟件的升級過程中不能影響整個系統(tǒng)的運行。能達到以上要求的一個解決方案是：使用兩個主機箱，在每個主機箱里插有SS7接口板，用于支持一條或多條SS7鏈路。讓兩個主機都使用一個SS7地址，也就是共用一個信令點編碼，這樣遠端的交換機或STP就會認為這兩個主機是一個完整的系統(tǒng)。這樣，這兩個主機組成的系統(tǒng)就能在其中一個出現(xiàn)故障時仍能正常工作。
系統(tǒng)開發(fā)商也有用其它方法來實現(xiàn)冗余結構的，其中包括單節(jié)點和多節(jié)點實現(xiàn)方式。在圖5所示的系統(tǒng)中，SS7由兩臺同時工作的主機組成，每個主機上有兩條SS7鏈路，所有連接都使用同一個信令編碼。兩個主機中的SS7鏈路都處于連接狀態(tài)，MTP2處于運行狀態(tài)，其中一個主機的MTP3和ISUP處于主用運行狀態(tài)，而另一個主機的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(tǒng)和備用系統(tǒng)間用快速以太網相連，用于兩個系統(tǒng)互相跟蹤對方的狀態(tài)。當主用系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，備用系統(tǒng)接過控制權，并用備份的呼叫狀態(tài)信息數(shù)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處理機制，當主系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，主系統(tǒng)上的鏈路就會中斷連接，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(tǒng)的鏈路上。因此會造成一些SS7傳輸能力的下降，直到故障系統(tǒng)恢復為止。如果設計系統(tǒng)時每條鏈路只利用其傳輸能力的40％或更少，則系統(tǒng)的運行不會出現(xiàn)任何問題。
在這個例子中，不管主機箱支不支持熱插撥都使整個系統(tǒng)具有很高的可靠性。熱插撥使得在一個正在運行系統(tǒng)中的板卡可以增加、撥下或更換。在這個例子的系統(tǒng)中，若增加熱插撥功能，可以使得在硬件出現(xiàn)故障或升級時快速地更換板卡。
