号信令高速数据链路.ppt
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消息传递部分(MTP),164Kbit/s链路的MTP协议2高速信令链路的MTP协议3基于ATM方式的信令链路信令的适配层SAAL宽带消息传递部分,第一部分:消息传递部分协议,消息传递部分在信令协议栈中的位置,消息传递部分(MTP),消息传递部分包括:信号数据链路(MTP1)物理层信号链路功能(MTP2)数据链路层信令网管理(MTP3)网络层,MTP-1,消息传递部分的物理层(信号数据链路)它用来规定数据链路的物理电气和功能特性和连接方法,其中包括:相应的连接方式接口的电特性要求帧结构的要求,信令数据链路的连接方式(一),通过数字选择级的连接方式,信令终端,数字交换功能,物理接口,传输通路,信令数据链路的连接方式(二),通过时隙接入设备的连接方式,信令终端,时隙接入设备,物理接口,传输通路,复用设备,2048Kbit/s的数字通路,电气特性G.703建议比特率、编码(HDB3)、过压保护等内容帧结构G.732建议复帧结构、每帧的比特数等内容,第二功能级(MTP2)的功能,信号单元定界差错控制起始定位信令链路的监视处理机故障流量控制,信号单元的格式(LSSU),F,F,BSN,FIB,FSN,LI,备用,CK,SF,8,7,BIB,1,7,1,6,2,8168或16,链路状态信号单元的格式,信号单元的格式(FISU),F,F,BSN,FIB,FSN,LI,备用,CK,8,7,BIB,1,7,1,6,2,816,填充信号单元的格式,信号单元格式(MSU),F,F,BSN,FIB,FSN,LI,备用,CK,SIF,8,7,BIB,1,7,1,6,2,816168总长度不超过8272,消息信号单元的格式,SIO,信号单元中各字段的功能,标志码(FLAG)该字段长度为一个八位位组该标志码的码型为01111110该字段在每个信号单元的开始和结束位置开始标志码结束标志码,信号单元中各字段的功能,前向指示语比特(FIB)一个比特用于进行差错控制前向顺序号码该字段长度为7个比特表示该信号单元的序号,每生成一个新的消息,前向顺序号码加1。,信号单元中各字段的功能,后向指示语比特(BIB)一个比特用于进行差错控制后向顺序号码(BSN)该字段长度为7个比特被证实的信号单元的序号,信号单元中各字段的功能,长度指示语(LI)用来指示长度表示语之后和校验位之间的八位位组的个数该字段的长度为6个比特LI0填充信号单元(FISU)LI1或2链路状态信号单元(LSSU)LI2消息信号单元(MSU),最大为63,信号单元各字段的含义和功能,业务信息八位位组(SIO)子业务字段(SSF)4比特网路表示语(2比特)和两个备用比特业务表示语(SI)4比特为消息处理功能完成消息分配0000:信号网管理消息0001:信号网路测试和维护消息0011:信号连接控制部分0010:电话用户部分0101:ISDN用户部分,信号单元各字段的含义和功能,信号信息字段(SIF)对于填充信号单元,不存在该字段对于链路状态信号单元,该字段长度为1或2个八位位组对于消息信号单元,该字段应当大于2个八位位组,但最大长度不超过272个八位位组,信号单元的定界,信号单元的定界是通过标志码实现的。信令终端通过插“0”和删“0”机制来保证除了标志码外,在连续的码流中不会出现连续6个1。插“0”机制就是在发送端每当检测出信息流中出现5个连续1后,则插入一个“0”删“0”则是在接收端除了标志码外,每检出5个连续1后,则删除其后的0。,信令链路的起始定位,LSSU中用SF字段指示链路状态信息:SF的CBA比特表示的状态如下:000:失去定位(SIO)001:正常定位(SIN)010:紧急定位(SIE)011:退出服务(SIOS)100:处理机故障(SIPO)101:链路忙(SIB),信令链路的起始定位,信令链路的定位期间的状态是通过LSSU来反映的。定位期间,信令链路处于某一状态时,则连续的发送相应LSSU。信令链路根据收到的LSSU或本地定时器事件触发的原因,链路的状态则发生相应的变化。,链路起始定位的程序示例,SIOS,SIOS,SIO,SIO,SIN/SIE,SIN/SIE,FISU/MSU,FISU/MSU,T4n/T4e,T3,T2,信号单元差错控制差错检出,发送方使用生成多项式算法对每个信号单元的信息生成循环冗余校验码,接收方则使用相同的算法对信号单元进行计算,并将计算结果同信号单元中的CK进行比较。,信号单元差错控制差错校正,当接收方检出信号单元差错后:可以使用FIB、FSN、BIB和BSN进行差错校正通常的差错控制方法分为两种:基本的差错控制方法用于短时延的链路预防循环重发方法(PCR)用于长时延的链路(例如:卫星链路)定义:正证实、负证实,基本差错控制方法-正常情况,发送方每生成一个新的MSU,则发送方的前向顺序序号加1(模128)。在接收方,每收到一个正确的信号单元,则接收方发送的信号单元的BSN序号加1。正常情况下,如果接收方已经正确的接收到该信号单元,则接收方发送的BSN和BIB应当与收到的信号单元的相同的FSN和BIB相同。,基本差错控制方法示例1,FISUFSN127FIB1,FISUBSN127BIB1,MSUFSN0FIB1,MSU/FISUBSN0BIB1,基本差错控制方法-正常情况,发送方把高层需要发送的消息先放在发送队列中,并且把已发送而未得到接收证实的消息保存在重发缓冲区中。以保证但出现差错时,可以进行重发进行纠错。当发送方接收到对某个消息的证实后,则把该消息从重发缓冲区中删除。系统中还使用一个定时器T7对消息证实进行监视,发送队列,高层请求发送的消息,发送到链路上的消息,重发缓冲区,未被证实的消息,把被证实的消息从重发缓冲区中删除,定时器T7,基本差错控制方法-出现差错,当接收方检测到收到的消息出错,则接收方把发送的信号单元的BIB比特翻转,且BSN不增加发送方收到BIB翻转的信号单元后,则系统首先停止发送发送队列中的消息,然后翻转本地消息单元的FIB,并把收到的BSN后的所有消息进行重发,基本差错控制方法示例2,MSU1FSN0FIB1,MSU2FSN1FIB1,MSU3FSN2FIB1,FISUBSN0BIB1,MSU4FSN3FIB1暂停发送MSU5,消息出现差错,FISUBSN0BIB1,FISUBSN0BIB0,重发MSUFSN13FIB0,:,FISUBSN13BIB0,预防循环重发方法,发送方每生成一个新的MSU,则发送方的前向顺序序号加1(模128)。在接收方,取消负证实的概念,不再使用FIB和BIB作为正负证实。发送方使用T7定时器对消息证实情况进行监视,预防循环重发方法,发送方把高层需要发送的消息先放在发送队列中,并且把已发送而未得到接收证实的消息保存在重发缓冲区中。以进行循环重发。当发送方没有新的消息需要发送时,发送方将循环发送未被证实的消息。,预防循环重发方法,如果在循环发送的过程中,又有新的消息需要发送,则暂停重发过程,先发送这个新的消息如果系统收到一个带有正证实的信号单元,则发送方认为在这个BSN之前的信号单元都将被证实,则在这之后的重发过程只重发该BSN之后的所有消息,发送队列,高层请求发送的消息,发送到链路上的消息,重发缓冲区,未被证实的消息,把被证实的消息从重发缓冲区中删除,定时器T7,循环发送未被证实的消息,预防循环重发方法示例2,MSU1FSN0,MSU2FSN1,MSU3FSN2,没有新的消息需要发送,且未收到关于这三个消息的证实,MSU1FSN0,MSU2FSN1,MSU4FSN3,MSU3FSN2,有一个新的消息需要发送,MSU4FSN3,FISU3BSN127,预防循环重发方法示例2续,收到一个证实消息,FISUBSN1,MSU3FSN2,MSU4FSN3,有一个新的消息需要发送,MSU5FSN4,信令链路监视,信令链路监视过程是为了监视信令链路的性能,以满足传递业务的要求。信令链路监视过程根据其监测的链路状态可以分为:信号单元差错率监视(业务链路)定位差错率监视(处于定位状态的链路),信号单元差错率监视,SUERM的工作原理:SUERM使用三个计数器来监视链路的状态:T:连续接收到差错信号单元而导致通知第三级退出服务的信号单元数(缺省值为64)D:最终引起通知第三级退出服务的最低信号单元差错率(缺省值为256)N:在八位位组计数方式下,每收到N个八位位组,则使计数器T增加1。(缺省值为16),信号单元差错率监视,当该计数器T达到一个门限值(64)时链路将退出工作计数器T是一个可逆计数器,它根据D和N的变化进行增减每收到256个正确的信号单元,则T1每收到一个错误的信号单元,则T1在八位位组计数方式下,每收到16个八位位组,T1,定位差错率监视,AERM的工作原理:使用一个单向的计数器来统计验证周期内的差错情况,当该计数器超过门限值后,则系统认为该验证周期不成功针对不同的定位情况,该计数器Ti也有不同的取值Ti(n)=4(正常定位)Ti(e)=1(紧急定位),定位差错率监视,同时定位差错率监视也使用计数器N,当处于八位位组计数状态时,每收到16个八位位组而不能找到FLAG时,计数器Ti增加1定位差错率最多只允许链路进行5次验证,如果不成功,则链路将退出服务,处理机故障,处理机故障通常是由于二三级之间的通信发生故障,从而会导致处理机故障。处于处理机故障的一端,将发送带有SIPO的链路状态信号单元,并且舍弃在本地处理机故障下收到的所有信号单元当本地处理机故障恢复时,发送方可以在原来处理机故障的链路上发送FISU或MSU。,处理机故障,当接收方检测到远端出现处理机故障,则停止发送MSU,而是连续的发送FISU。当接收方从远端处理机故障的链路上收到了FISU或MSU,则接收方认为远端处理机故障已经恢复。,MSU1FSN0FIB1,FISUBSN0BIB1,处理机故障SIPOBSN0BIB1,处理机故障示例,MSU2FSN1FIB1,FISUFSN0FIB1,FISUBSN0BIB1,MSU3FSN1FIB1,第二级流量控制,当信号链路的接收方检出拥塞时(接收缓冲区满),则启动流量控制功能发生拥塞后,信号链路的接收方将停止对输入的信号单元进行证实,并且周期的发送带有SIB的LSSU,使对端了解是拥塞还是故障。第二级流量控制还使用定时器T6对流量控制功能进行监测。,第二级流量控制的示例,MSU1FSN0FIB1,MSU2FSN1FIB1,FISUBSN0BIB1,FISUFSN0FIB1,出现拥塞SIBBSN0BIB1,FISUBSN0BIB1,FISUBSN0BIB1,SIBBSN0BIB1,T5,第三功能级MTP3,MTP3的功能与作用,MTP3规定了在信令点之间传递消息的功能和程序当信令链路或信令点发生故障后,如何保证信令消息能够把信号消息可靠地传送。MTP3包括信令消息处理和信令网管理两个主要功能,第三功能级(MTP3)的功能,信令消息处理功能包括有:消息路由消息分配消息识别它可以保证将需要的消息传递到相应的信令链路或用户部分,第三功能级(MTP3)的功能,信令网管理功能包括有:信令业务量管理信号路由管理信号链路管理它用来预先确定信令网的状态,并根据这些数据信息控制消息路由和信令网结构,出现故障后,可以重组信令网路;故障恢复后,又可以还原信令网路;保证可靠的消息路由,SSP,STP,B、D链路,C链路,A链路,STP,STP,STP,SCP,SSP,SCP,C链路,A链路,信令网的组成,消息路由功能,该功能用来确定到达目的地信令点的链路组和链路该功能使用路由标记来完成,DPC,OPC,SLS,备用,路由标记,负荷分担,MTP负荷分担的概念Linkset=F(SLS);SLC=F(SLS)其中F(X)是用于负荷分担功能的算法函数同一链路组内的负荷分担组合链路组(combinedlinkset)间的负荷分担,链路组内的负荷分担示例,链路组中有两条链路的情况SLC=F(SLS),SP,SP,SLS=xxx0,SLSxxx1,链路组间负荷分担的示例,SP,STP1,STP2,SP,SLS=0 xxx,SLS=1xxx,Linkset=F(SLS),对MTP负荷分担算法的要求,网络正常情况下的负荷分配。消息顺序的完整性网络故障后负荷分配和影响范围,MTP负荷分担算法的其它用途,解决网络中B、D链路的容量的暂时手段。基于PC的负荷分担基于链路组优先级的负荷分担,消息识别,消息识别是在信令点收到一个消息后的处理办法,以确定该信令点是否为该消息的终点。如果是终点,则由消息分配功能分配到相应的部分如果不是终点,则进一步判断,如果该信令点不是转接点,则舍弃该消息否则把该消息传送给消息路由功能,发送到新选择的链路,消息分配,消息分配功能根据信号单元中的SI指示语,把消息送到相应的用户部分进行处理。,信号网管理功能,该功能用来将信令业务从一条链路或路由转移到一条或多条不同的链路或路由,或在信令点拥塞的情况下控制降低信令业务。它主要包括以下几部分内容的程序倒换、倒回、强制重选路由、受控重选路由信令点再启动、管理阻断、信令业务流量控制等程序,信令链路的测试,通常一条信令链路在第二功能级进入工作状态后需要进行相应的测试,只有测试合格后,才能通知第三级,这条信令链路可以传送话务,路由标记,测试码型,备用,长度表示语,H0,H1,信令链路测试消息的格式,倒换程序的概念,当两个信令点之间的某条信令链路(组)故障后,为了尽可能保证两信令点间的业务消息在传递上不丢失、重复或失序,所采取的一系列动作,链路1的发送队列,链路2的发送队列,链路2的重发缓冲区,链路1的重发缓冲区,第三功能级,链路1,链路2,150,51100,链路1的接收队列,链路2的接收队列,第三功能级,150,5180,倒换消息,路由标记,LFSN,备用,H0,H1,倒换命令(COO)和倒换证实(COA)消息的格式,路由标记,H0,H1,紧急倒换命令(ECO)和紧急倒换证实(ECA)消息的格式,倒换程序,倒换程序从其发生的位置可以分为两类:链路组内的倒换链路组间的倒换从其实现程序上又可分为:有倒换消息的倒换程序无倒换消息的延迟倒换,SPA,SPB,倒换程序,SPA,STP1,STP2,SPB,COO/ECO,COA/ECA,COO/ECO,COA/ECA,倒回程序的概念,当两个信令点之间的某条故障的信令链路(组)恢复后,为了使业务流恢复成原来的状态,并且保证两信令点间的业务消息在传递上不丢失、重复或失序,所采取的一系列动作倒回过程和倒换过程可以看作是互逆的过程。,链路1的发送队列,链路2的发送队列,第三功能级,链路1,链路2,1100,链路1的接收队列,链路2的接收队列,第三功能级,1100,倒回消息,路由标记,倒回编码,H0,H1,倒回说明(COO)和倒回证实(COA)消息的格式,倒回程序,倒回程序从其发生的位置可以分为两类:链路组内的倒回链路组间的倒回从其实现程序上又可分为:有倒回消息的倒回程序无倒回消息的延迟倒回,SPA,SPB,倒回程序,SPA,STP1,STP2,SPB,OK,CBD,CBA,CBD,CBA,强制重选路由,当到某个给定DPC的信令路由不可用时,通过强制重选路由程序把信令业务尽快的转移到替换路由上,以降低由故障带来的影响,路由标记,DPC,H0,H1,禁止传递消息(TFP),SPA,STP1,STP2,SPB,强制重选路由,TFP(SPB),受控重选路由,当到某个给定DPC的信令路由由不可用变为可用时,通过受控重选路由程序把到那个DPC的信令业务尽快的转移回正常路由上,,路由标记,DPC,H0,H1,允许传递消息(TFA),SPA,STP1,STP2,SPB,OK,受控重选路由,TFA(SPB),管理阻断,出于维护和测试的目的,避免由于故障造成链路的频繁倒换,而可以人为的对链路进行管理阻断,使之不携带业务。,路由标记,H0,H1,管理阻断消息,用户流量控制程序,第三级拥塞控制程序(TFC)用户部分不可用程序(UPU),SPA,STP1,STP2,SPB,发送队列拥塞,TFC(SPB),第三级拥塞控制程序,SPA,SPB,用户层消息,UPU,用户部分不可用程序(UPU),信令链路管理,控制本地连接的信令链路恢复故障的信令链路等功能目前通常使用的方法是人工分配信号数据链路和信号终端。,信令路由的管理,禁止传递程序允许传递程序信号路由组测试消息,禁止传递程序,作为去某DPC消息的信令转接点,当通知一个或多个邻近信令点,告诉它们不能在经由该转接点传递到该DPC的消息时使用该程序,禁止传递程序,SPA,STP1,STP2,SPB,TFP(SPB),允许传递程序,作为去某DPC消息的信令转接点,当通知一个或多个邻近信令点,告诉它们可以经由该转接点传递到该DPC的消息时使用该程序,允许传递程序,SPA,STP1,STP2,SPB,OK,TFA(SPB),信令路由组测试程序,信令路由组测试程序用来测试去某DPC的信令业务能否经过邻近的信令点传送。如果该转接点能够传送到某被测DPC的业务时,该信令转接点将向发起测试的信令点发送关于被测信令点TFA,否则则发送关于被测信令点的TFP测试程序只有在收到被测DPC的TFA消息后才停止。,信令路由组测试,SPA,STP1,STP2,SPB,RST(SPB)RST(STP2),RST(STP1),2Mbit/s高速信令链路,为什么要使用高速信令链路,现有信令网中,使用64Kbit/s信令链路带来的问题随着电信网发展,信令网络中将出现拥塞(第二级和第三级)1带宽问题(节点间最大带宽为1664KBit/s)2如何解决带宽问题?,SSP,STP,B、D链路,C链路,A链路,STP,STP,STP,SCP,SSP,SCP,C链路,A链路,信令网带宽问题,信令网的带宽不足主要集中在两方面1A链路的带宽不够(特别是至数据库的信令链路)2信令转接点间的B、D链路间带宽不够,如何增加信令网络的带宽,增加信令链路数目受我国技术规范的限制(SLS/SLC只使用4bit),因此节点间最多为16条链路如果对规范进行改动(增加SLS/SLC的比特位),需要在全网上进行改动缺点:代价过高(工作量过大)链路数过多不利用维护管理,,如何增加信令网络的带宽,增加信令节点数(STP以及SCP)从技术方面讲,增加节点解决了信令协议对带宽的限制。缺点:费用高路由设置复杂同样增加维护管理的工作,上述增加带宽方法的缺点,都通过增加信令链路数达到增加带宽的目的。缺点:增加了维护的工作量需要占用多条2Mbit/s的电路,在信令网中使用高速信令链路,带宽显著增加(一条2Mbit/s高速链路的带宽等效于31条普通64Kbit/s的信令链路)链路数明显减少,易于维护。2Mbit/s电路利用率增加,费用低网络可靠性提高。,基于Q.703建议的高速信令链路,物理层要求物理层接口的电气特性符合G.703取消原有的数字选择级或时隙接入设备直接使用PCM上的31个时隙,协议的变化(Q.703),第二功能级的变化(1)消息格式的变化(2)取消了原有的八位位组计数方式,F,F,BSN,备用,备用,FIB,FSN,LI,备用,CK,SIF/SF,8,127,BIB,30,1,127,30,1,96,72,8160/8/16/272,协议的变化(Q.703),(3)差错监视过程高速信令链路使用“差错时间段监视”取代了原有的“信号单元差错率监视”信号单元根据如下几个参数进行工作TE:门限计数器UE:计数器增加量DE:计数器减少量T8:监视时间段,协议的变化(Q.703),(4)差错控制方法中需要改进的内容ITUT的建议中并没有明确给出缓冲区大小:由1274095用于预防循环重发方法(国内暂不使用)的缓冲区大小N14095N21TL/Teb+1个MSU的字节数,协议的变化(Q.704),第三功能级的变化COO和COA消息中的参数字段(LFSN)从原有的7比特变为12比特COO和COA消息的长度增加一个八位位组二三级接口对故障链路开放的消息缓冲区,2Mbit/s高速信令链路测试规范,测试规范包含的主要内容,第二功能级的测试内容链路状态控制发送故障、处理机故障信号单元定界、定位、差错检出和校正EIM、AERM检测发送和接收控制(基本方法、PCR方法)拥塞控制第三功能级的测试内容(倒换过程),与原有测试规范的区别,链路层消息格式的变化(对消息编码的检查)对于长度为2的链路状态信号单元应能正确兼容。对本地产生的处理机故障的测试要求为任选测试,对远端产生的处理机故障的测试项目为必须要求,与原有测试规范的区别,EIM的测试项目接收发送控制程序中对消息序号和重发缓冲区的容量拥塞控制的程序中,增加了对重发缓冲中区分了有无MSU的测试情况倒换消息的格式变化,需要说明的测试内容,消息格式对信号单元的顺序号码字段(FSN、FIB、BSN、BIB以及备用字段格式编码的检查)长度字段的格式(包括备用字段格式编码)建议厂商能兼容长度为2的LSSU,保证链路定位,信号单元间隔多FLAG的说明,在接收方,当信号单元间隔多个标志位时,链路应能正常保持工作。例如:连续出现FLAG大于400毫秒,关于EIM的测试项目,FISU,FISU,FISU,FISU,连续出现300毫秒差错,无差错持续时间为7.3秒,连续出现300毫秒差错,无差错持续时间为7.3秒,:,链路保持工作,关于EIM的测试项目,FISU,FISU,FISU,FISU,每隔1.8秒出现一个差错的信号单元,:,关于EIM的测试项目,FISU,FISU,SIOS,每隔1.7秒出现一个差错的信号单元,:,收到约55个差错的信号单元后,链路将退出工作,关于EIM的测试项目,FISU,FISU,SIOS,连续出现400毫秒以上差错,关于EIM的测试项目,FISU,FISU,FISU,FISU,切断Tx通道的时间小于300毫秒,关于拥塞控制的程序,重发缓冲区中有未证实的信号单元,SIB,SIB,SIB,MSU,:,SIOS,T6,关于拥塞控制的程序,重发缓冲区中有未证实的信号单元,SIB,SIB,SIB,FISU,:,FISU,T6未启动,FISU,T6,- 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