窄带网络(N-ISDN)的信令系统是随终端和网络节点的发展而缓慢发展的,最后,同时受电信网和数据网的影响,N-ISDN使用了基于消息的信令系统。该系统包括两个协议:应用于用户网络接口(UNI,User Network Interface)的一号数字用户信令DSS1(DSS1,Digital Subscriber Signaling No.1)和应用于网络节点接口(NNI,Network Node Interface)的七号信令系统(SS7,Signaling System No.7)。信令体系结构采用了OSI基本参考模型(OSI BRM,OSI Basic Reference Model)原则,形成了各层的协议。
在同一类网络中存在两个不同的协议是基于这样的假设:网络的智能性比用户终端高得多。在一般的电话网中,这种假定是正确的。然而电话设备在向PC式的终端方向发展,这消除了终端和网络之间的智能差别。同样,随着技术的发展,DSS1和SS7也越来越相似。
在规划B-ISDN协议体系的设计时,必须同时考虑后向兼容性(使得在宽带网络中能包含窄带服务,允许窄带终端与宽带终端进行通话)和与来自其他环境(如OSI体系)的新概念相结合的要求。现在UNI协议已经发展到二号数字用户信令(DSS2,Digital Subscriber Signaling No.2)。
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1、B-ISDN的UNI协议
图1给出了ISDN和B-ISDN各自的协议栈的概貌。Q.2931是宽带ATM网络中对点到点呼叫和连接进行控制的信令协议。它的消息与它在窄带网中相应的协议Q.931的消息相似,但增加了一些新的信息单元,用于支持多媒体业务所需的增强能力。例如:在消息SETUP中增加了信息单元ATM user cell rate,以携带峰值信元率(Peak Cell Rate)以外的参数,如该连接的可忍受信元速率(Sustainable Cell Rate)和最大突发规模(Maximum Burst Size)。这些参数能应用于到网络及来自网络两个方向,因此能够建立具有不对称带宽的双向连接。同时,为支持点到多点连接Q.2931的增强版本Q.2971中定义了一组新的消息。其中,ADDPARTY消息提供了将新的叶子节点加到一活跃连接的逻辑树上的能力,该连接建立在根用户与一初始叶子用户之间。
信令ATM适配层(SAAL,Signaling ATM Adaptation Layer)包括两个部分,提供了通过ATM信元传送呼叫及连接控制信息所需的所有功能。其中,公共部分(Common Part)提供消息的不可靠传送,实现将上层消息分割为ATM信元,及从ATM信元中提取并重新组装上层消息的过程。相关的协议为AAL5(ATM Adaptation Layer 5)。AAL5是AAL中最简单的适配协议,不要求在分段的头部附加控制信息。业务特定部分(Service-Specific Part)又进一步分为业务特定的面向连接协议(SSCOP,Service-Specific Connection-Oriented Protocol)和业务特定协调功能(SSCF,Service-Specific Coordination Function)。其中,SSCF使得SSCOP服务能满足SSCF用户的要求。SSCOP通过对被破坏消息的纠错及流量控制提供消息的可靠传输。
2、B-ISDN的NNI协议
图2给出了N-ISDN与B-ISDN各自的相关协议栈概况。其中:
消息传递部分(MTP, Message Transfer Part)。有三层,提供无连接的消息传送。MTP1对应于OSI的物理层,为信令提供双向传送路径。MTP2对应与OSI的数据链路层,执行检错,纠错,监视及流量控制。MTP3实现信令消息处理和信令网管理的功能。其中,信令消息处理负责判断来自MTP2的消息的目的地址是其他信令点还是自己。若是发给其他信令点,则需进行选路转发;若是发给自身,则需将消息提交至相应的MTP3用户或函数。信令网管理在信令链路或信令点出错时,负责信令网的重新配置。
信令连接控制部分(SCCP,Signaling Connection Control Part)。提供OSI模型中网络层的功能。它扩展了MTP3的寻址能力,可以识别及向SCCP用户传递消息,并可以实现消息的逻辑地址(如800号码)寻址,将逻辑地址转换为MTP3参数。
ISDN用户部分(ISUP,ISDN User Part)为ISDN中的语音,电路交换数据及视频提供呼叫控制功能(呼叫的建立、监视和释放)。同时,它还支持很多补充业务,如主叫线路识别、闭合用户群、呼叫前转、用户到用户的信令等。B-ISUP是ISUP在B-ISDN中的相应部分,它使用ATM虚通道连接,增加了对高速数据应用、视频业务(如电视会议)和住宅视频分配(如点播电视)业务的支持。一般来说,B-ISUP的消息与ISUP相同,只是增加了支持类似Q.2931操作的信息单元。例如,在B-ISUP的Initial Address消息中,增加了信息单元ATM user traffic descriptor。
事务处理能力应用部分(TCAP,Transaction Capabilities Application Part)。通过询问/应答交互操作实现存在于不同节点中的应用之间的对话。TCAP使用了SCCP提供的服务,这也是NNI协议栈中包含SCCP的原因。
3、ALS的概念
谈到信令协议时,我们通常所指的是限于传输层以上的各层,即第三层以上部分。标准化组织决定在第3层以上的信令协议的开发中,尽可能与OSI第7层(应用层)的概念相接近。其中主要的注意力放在了称为应用层体系结构(ALS,Application Layer Structure)的概念上。ALS采用面向对象的方式描述一个通信会话。在ALS中引入了两个基本功能块:应用实体(AE,Application Entity)和应用服务单元(ASE,Application Service Element)。ASE与单关联控制功能(SACF,Single Associated Control Function)构成单关联对象(SAO,Single Association Object)。一个AE由一个或多个SAO构成。每个SAO负责协调不同AE之间的关联。总体上说,AE表示一个应用进程的特定通信动作。而一个应用进程就是执行信息处理活动所需的系统资源的集合。
ALS的概念被同时应用于接入协议(DSS2 )和网络协议(B-ISUP)中。图3就是Q.2721建议“B-ISDN网络节点接口(NNI)信令能力集2概述,第1步”中给出的一个例子。
图3:CS-2.1阶段的B-ISDN NNI协议体系结构模型
应该注意的是,B-ISDN NNI节点功能(表示交换的应用处理功能,如路由,计费等)建立在两个应用实体之上:逐段(Link By Link)B-ISUP AE与边到边(Edge to Edge)B-ISDN AE。其中,逐段B-ISUP AE包括“传统”的逐段协议。(具体地说,是由CC ASE负责呼叫控制,BCC ASE负责承载连接控制)。边到边Edge B-ISDN AE包括预视(Look Ahead)ASE,该ASE能够利用事务处理能力部分(TCAP)的传输功能,是唯一可以透明地通过传输节点的能力。
为更好地理解ALS概念的灵活性,我们不妨考虑一下窄带ISDN中ISUP的情形。ISUP是集成的,呼叫和承载连接控制功能在同一个ASE中。这使得对一组功能的修改/增强必然会影响其他的功能。同时我们考虑这样的情况:分离不但指在同一协议中呼叫控制消息与承载连接控制消息的分割,也指呼叫控制协议与承载控制协议的完全分离。此时,CC和BCC ASE将位于不同的SAO中。与图3所示的情况相比,这种做法有一个明显的好处,就是能在呼叫与承载连接之间建立多种关联。这是图3中不可能出现的。在那里,呼叫与其相关连接之间的关联是不可改变的。
通过在SCCP/TCAP上增加宽带智能网应用规程(B-INAP,Broadband Intelligent Network Application Protocol),可以实现IN概念与B-ISDN的综合。
很明显,信令协议的发展方向是分解为很小的功能块,各功能块尽量与其他功能块不相关。已有信令协议采用了面向对象的方法,将每个功能块用一个简单的对象实现(称为基本呼叫对象)。在这里,可以把业务看做正确初始化了的基本呼叫对象的组合。通过这种方式,可以通过修改一个基本呼叫对象实现对业务特征的修改,不会对其他部件产生影响。此外,通过从已有的基本对象类继承出新的对象类,可以实现新业务或在已有业务中引入新的功能。与涉及大部分代码、需花费大量金钱的功能统