２Ｍｂｉｔ／ｓ高速信令链路的应用与发展

１ 概述

    目前中国国内Ｎｏ．７信令网基本采用６４ｋｂｉｔ／ｓ速率的信令链路。随着智能网、移动等新业务的引入，使得Ｎｏ．７信令网中的信令链路承载的业务负荷不断增加。从运营部门的调查结果来看，目前ＧＳＭ移动信令网中信令链路的业务负荷平均已达到０．２爱尔兰，而有些城市在业务忙时，甚至在Ｂ、Ｄ链路上出现了链路拥塞的情况。为了保证Ｎｏ．７信令网的可靠运行，对每条信令链路承担的话务量有明确规定，一般每条信令链路上的话务量不能超过要求的阈值（０．４爱尔兰），这里信令链路上的信令业务信息中包含智能网应用部分（ＩＮＡＰ）和移动应用部分（ＭＡＰ）中的信息。

    为了降低每条信令链路上的业务负荷，目前所能采用的方法是增加路由组中信令链路的条数或者增加相关信令节点（信令转接点或数据库设备）等简单手段。其中增加信令链路条数的方法受到中国国内所使用的Ｎｏ．７信令协议的限制（目前使用的Ｎｏ．７信令协议规定信令路由组中允许设置的信令链路条数最多不能超过１６条），其有效带宽仅为１６×０．４×６４ｋｂｉｔ／ｓ；此外出于安全性的考虑，链路的设置应尽可能地分配在不同的ＰＣＭ系统中，如果信令路由组中的信令链路数设置过多，则会造成对网络传输资源的浪费，同时也会增加维护工作的困难。而增加信令节点的方法虽然可以解决信令链路数的问题，但费用开销（特别是硬件实体的设置费用）过大，管理维护的工作量也会增加。如果信令网的业务负荷在网上出现不均匀的话，会使Ｎｏ．７信令网的运行效率降低。

    为此，如在中国Ｎｏ．７信令网中使用２Ｍｂｉｔ／ｓ高速信令链路，可以做到均衡Ｎｏ．７信令网负荷，并能在现有的传输条件的基础上，充分利用现有的网络资源。保证Ｎｏ．７信令网安全运行，易于维护。

２ 高速信令链路的发展趋势

    目前在一些发达国家的Ｎｏ．７信令网上已开始使用高速信令链路。高速信令链路按照其低层所采用的协议可以分为两类：一类是对原有的Ｑ．７０３建议进行修改后形成的２Ｍｂｉｔ／ｓ高速信令链路；另外一类则是以ＡＴＭ为基础，使用宽带消息传递部分（Ｂ－ＭＴＰ）的高速信令链路。以Ｑ．７０３建议为基础的高速链路在实施过程中对原有的Ｑ．７０３协议中的部分内容进行修改，形成了一套适用于２Ｍｂｉｔ／ｓ链路使用的协议。以ＡＴＭ为基础的高速信令链路在实施过程中，使用ＡＴＭ层和信令ＡＴＭ适配层（ＳＡＡＬ）取代原有的Ｎｏ．７信令协议中ＭＴＰ－２，并且对ＭＴＰ－３的相关内容进行修改补充，形成新的ＭＴＰ－３ｂ协议，从而构成Ｂ－ＭＴＰ协议。

   随着中国Ｎｏ．７信令网建设的深入，多数电信设备厂家都在着手开发高速信令链路。从中国电信网发展的实际情况出发，在尽可能保证现有Ｎｏ．７信令网投资的前提下，今后原则上Ｎｏ．７信令网中只使用基于Ｑ．７０３建议的高速信令链路。

３ 基于Ｑ．７０３建议的高速信令链路协议

    基于Ｑ．７０３建议的高速信令链路协议最初是由美国ＡＴ＆Ｔ公司提出的，它在原有的６４ｋｂｉｔ／ｓ链路的基础上，修改协议中的部分内容，以实现使用２Ｍｂｉｔ／ｓ的物理电路传送信令。基于Ｑ．７０３建议的高速信令 链路协议修改的内容主要包括：消息信令单元格式的变化、ＭＴＰ第２功能级部分程序的修改、对２级和３级接口内容的修改以及第３级倒换消息的格式变化。

３．１ 消息信令单元格式的变化

    高速信令链路中消息信令单元的格式变化主要包括消息的顺序号码和长度指示语的变化，消息信令单元的格式如图１、图２和图３所示：

（１）顺序号码长度的变化

   由于信令链路速率的增加，因此在信令单元中的顺序号码长度变为１２个比特，顺序号码的范围从０～４ ０９５循环变化。而在６４ｋｂｉｔ／ｓ的链路中，顺序号码长度为７个比特，范围从０～１２７循环变化。

（２）使用的长度指示语发生变化

    在现有６４ｋｂｉｔ／ｓ的链路上，信令单元的消息长度指示语为６个比特，而２Ｍｂｉｔ／ｓ链路的消息长度指示语改为９个比特。

３．２ ＭＴＰ第２功能级部分程序的修改

    ２Ｍｂｉｔ／ｓ高速信令链路的第２功能级程序主要对原有程序中的接收过程、发送和接收缓冲区的容量进行了修改，并增加了信令链路差错时间段监视程序，用来监视链路性能。

（１）接收过程

    由于２Ｍｂｉｔ／ｓ高速链路的消息速率远大于６４ｋｂｉｔ／ｓ链路，因此当标志位丢失后，接收过程中不再使用信号单元差错计数方式来统计链路的差错情况，而是使用差错时间段监视过程。

（２）信令链路差错时间段监视

    ２Ｍｂｉｔ／ｓ高速信令链路的协议与６４ｋｂｉｔ／ｓ信令链路相比，其最大的区别是在２Ｍｂｉｔ／ｓ高速信令链路中使用了差错时间段监视过程，取代在原有６４ｋｂｉｔ／ｓ链路的信号单元差错率监视过程。

    差错时间段监视的功能是通过对发送方建立的队列模型在规定的时间段内的差错情况进行监视，从而判别信令链路是否处于故障条件。当该时间段内有一个或多个信号单元被接收过程拒绝（即信号单元出错），或者是标志位丢失，则标记该时间段为差错。

    差错时间段监视过程需要使用如下４个参数：

    向第３级指示高差错率时的计数器门限值（ＴＥ）；

    增计数器常量（ＵＥ）；

    减计数器常量（ＤＥ）；

    检测差错时间段的定时器Ｔ８。

    差错时间段通过增、减计数器完成监视操作。如果一个时间段内没有信号单元差错，且计数器的值不小于０，则计数器固定降低ＤＥ。如果在一个时间段内有一个或多个信号单元被接收过程检测到出错，或者是接收不到标志位，且计数器尚未超过门限值ＴＥ，则计数器固定增加ＵＥ。当计数器到达或超过门限值ＴＥ时，则向第３级指示高差错率，并使链路退出服务。链路一旦投入业务，则监视计数器从０开始启动。

（３）差错控制方法中需要改进的 内容

需改进的内容有：

.重发缓冲区的大小：应由原有的１２７个消息变为４ ０９５个消息。

.发送缓冲区的大小：发送缓冲区的大小应大于现有６４ｋｂｉｔ／ｓ链路的发送缓冲区，以避免过早产生本地拥塞状态。

.接收缓冲区的大小：接收缓冲区的大小应大于现有６４ｋｂｉｔ／ｓ链路的接收缓冲区，以避免过早产生远端第２功能级的拥塞。

３．３   ２、３级接口开放的消息缓冲区

    因为高速信令链路上的业务负荷较大，所有针对故障链路开放的缓冲区的容量应比以往６４ｋｂｉｔ／ｓ链路开放的缓冲区数值大。缓冲区的最小值应不小于每秒发送的消息数乘以第３级定时器的上限。

３．４ 第３功能级修改的内容

    由于消息格式的变化，第３功能级协议中与第２级消息格式有关的消息应进行相应的格式修改。

    第３级倒换过程需要恢复第２级重发缓冲区中的内容，由于第３级的倒换消息（消息倒换消息或扩展的倒换消息）中需要携带最后收到的ＦＳＮ号码（ＬＦＳＮ），因此倒换消息生成时需要从第２级提取ＢＳＮＴ号码（该号码与第２级发送消息的ＦＳＮ号码相同）。由于２Ｍｂｉｔ／ｓ高速信令链路中消息的ＦＳＮ长度由７个比特变为１２个比特，因此２Ｍｂｉｔ／ｓ高速信令链路使用的倒换消息（或倒回消息）的长度也应相应进行改变。其它第３级消息由于与第２级消息格式无关，因此仍与原６４ｋｂｉｔ／ｓ信令链路的消息相同。

４ 应用基于Ｑ．７０３建议的高速信令链路的优点

（１）传送信令业务的带宽明显增加

    使用高速信令链路后，现有相邻信令节点间的带宽可以达到１６×２Ｍｂｉｔ／ｓ。其传送带宽是现有带宽的三十多倍，因此在现有信令网上引入高速信令链路，是提高信令节点间传送带宽的最有效的手段。

（２）提高了对现有传输通路的利用率

    通常情况下信令链路的设置需要考虑到链路的分散性，按照技术体制的要求，信令链路应当尽可能分配在不同传输系统中。在这种要求的前提下，每个ＰＣＭ原则上不设置多于两条信令链路。因此如果需要采用数量较多的信令链路时，则会占用较多的ＰＣＭ传输系统。为了尽可能地节约资源，一般可以在传送信令链路的ＰＣＭ系统中的其它时隙中填充话路，但由于技术复杂，实际难以做到。如果将ＰＣＭ的２Ｍｂｉｔ／ｓ传输通路都用来传送信令，一方面可以减少占用的ＰＣＭ传输系统，另外还可以避免长途电路的浪费。

   （３）能保护现有投资，易于实现

     网络发展从一种技术过渡到另一种技术时，通常要考虑是否能够保护现有投资、实现的难易程度以及过渡时的兼容问题等。采用基于Ｑ．７０３建议的高速信令链路，在硬件上只是在信令设备中不再使用时隙提取，而直接从中继模块上提取信息，因此高速信令链路完全可以在现有设备上升级实现；从软件角度上讲，其协议仍旧以原有的Ｑ．７０３建议为基础，而且需要修改的内容也不多，因此对于设备生产厂家而言，开发难度也不大。从兼容性上讲，基于Ｑ．７０３建议的高速信令链路的协议变化主要是在数据链路层上，因此在网络中引入时也不会带来过多的兼容性问题。

５ 中国信令网中使用  ２Ｍｂｉｔ／ｓ链路的考虑

５．１ 引入高速信令链路的原则

    ２Ｍｂｉｔ／ｓ高速信令链路的引入可以简化网路连接时的数据设置，并能在不增加链路条数的情况下提供更高的带宽来传送信令业务。使用２Ｍｂｉｔ／ｓ高速信令链路还可以降低维护费用，因此高速信令链路的应用对于Ｎｏ．７信令网向准直联网过渡起着重要的促进作用。

    在现有Ｎｏ．７信令网中使用高速信令链路应力求遵循如下原则：

.２Ｍｂｉｔ／ｓ高速信令链路应用的位置主要为业务量较高的Ｂ、Ｄ链路和连接数据库的Ａ链路，对于信令网中负荷较低、链路数量较少的位置，目前可以暂不使用２Ｍｂｉｔ／ｓ高速信令链路。

.在高速信令链路实施的过程中，应在同一链路组中使用速率相同的链路，同时也建议在组合信令链路组（即相互之间采用负荷分担的链路组）中使用速率相同的链路，以避免出现不同格式消息间的配合和链路利用率降低等情况。

.高速信令链路设计的业务负荷量不应设计过大，否则当高速信令链路发生故障后，由于信令业务的转移，会导致未使用高速信令链路的信令设备和相关的信令链路出现拥塞。

５．２ 引入高速信令链路后可能出现的问题分析

    高速信令链路主要应用于链路负荷较高的Ａ链路（主要是连接信令控制点的链路）和Ｂ、Ｄ链路，因此高速信令链路运行的可靠性就至关重要，特别是当某一条高速信令链路发生故障时，应保证高速链路可靠地倒换，不能造成消息单元的丢失。图４中给出了Ｎｏ．７信令准直联网的基本结构和链路名称示例。

５．２．１ 在现有信令网中实施高速信令链路可能遇到的问题

     在现有Ｎｏ．７信令网中使用２Ｍｂｉｔ／ｓ高速信令链路时，最主要的是同现有的６４ｋｂｉｔ／ｓ低速信令链路互通的问题。对于交换设备来讲，特别是ＳＴＰ设备在进行消息处理时应尽量降低处理时延，并且保证消息的可靠传递。为此应尽量避免出现在不同版本间的互通或转换问题。在使用高速信令链路后，如有可能，建议对网上所有的Ｎｏ．７信令软件版本进行统一升级，使之都能够处理与高速链路有关的消息。在网中使用基于Ｑ．７０３建议的高速信令链路时，软件上除要对ＭＴＰ－２部分进行相应的修改外，还需对ＭＴＰ－３中相关的倒换消息进行修改。基于Ｑ．７０３建议的高速信令链路与原有的信令链路之间基本不存在兼容性的问题。只有当网路结构中出现故障需要进行倒换时才存在协议互通的问题。

５．２．２ 高速信令链路引入后是否会造成网络上的拥塞

     信令网中引入２Ｍｂｉｔ／ｓ高速信令链路后，可以简化信令网路的连接，提高２Ｍｂｉｔ／ｓ传输通路的利用率。但如果管理不当或在设计上存在不合理，则可能造成信令网路的拥塞。拥塞的出现主要发生在信令网络发生故障时，话务需要从设置２Ｍｂｉｔ／ｓ高速信令链路的路由倒换到设置６４ｋｂｉｔ／ｓ信令链路的迂回路由上，而迂回路由中设置的链路数又不足以承载倒换过来的业务量。以图４所示的网络为例，当Ｂ链路组已经全部设置成为２Ｍｂｉｔ／ｓ高速链路后，Ｃ链路的设置仍使用普通的６４ｋｂｉｔ／ｓ链路，如果Ｃ链路的设置数量不够，则当某个ＳＴＰ设备的Ｂ链路组出现故障后，则可能会导致在Ｃ链路上发生拥塞。因此在Ｎｏ．７信令网中应用高速信令链路前，必须对信令网的负荷进行调查，并对高速信令链路的设置进行合理规划。在正常路由中设置２Ｍｂｉｔ／ｓ高速信令链路的同时，也应考虑迂回路由能承载的业务量，对迂回路由中的链路进行合理配置。

６ 结束语

     Ｎｏ．７信令网为电信网的重要支撑网之一，其可靠运行以及运行效率直接影响到电信网的运行效率。为了使现有Ｎｏ．７信令网能在不进行较大的改动前提下，充分利用现有的网络资源，提供更高的信令业务传送带宽，简化维护工作量，在Ｎｏ．７信令网中引入高速信令链路已经成为Ｎｏ．７信令网建设发展的必然趋势。

（收稿日期：１９９９－０１－０６）

[摘要] 文章对中国今后将在Ｎｏ．７信令网中应用的２Ｍｂｉｔ／ｓ信令链路进行了阐述，并对高速信令链路技术在信令网中的应用进行了分析。

[关键词] 高速信令链路 Ｎｏ．７信令 应用 发展

[Abstract] Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ２Ｍｂｉｔ／ｓ ｓｉｇｎａｌｉｎｇ ｌｉｎｋ，ｗｈｉｃｈ ｗｉｌｌ ｂｅ ａｄｏｐｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ Ｎｏ．７ ｓｉｇｎａｌｉｎｇ ｎｅｔ-ｗｏｒｋ ｉｎ Ｃｈｉｎａ，ａｎａｌｙｚｅｓ ｓｏｍｅ ｉｓｓｕｅｓ ｒｅｌａｔｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｓｉｇｎａｌｉｎｇ ｌｉｎｋ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｉｎ ａ ｓｉｇｎａｌｉｎｇ ｎｅｔｗｏｒｋ．

[Keywords] Ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｓｉｇｎａｌｉｎｇ ｌｉｎｋ Ｎｏ．７ ｓｉｇｎａｌｉｎｇ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｄｅ-ｖｅｌｏｐｍｅｎｔ