信令网相关知识

信令网相关知识

[参考资料1][!https://www.cnblogs.com/Ghost-8983/p/17566948.html#一、信令网]

[参考资料2][!https://blog.csdn.net/chentaocba/article/details/7487325]

一、基本概念

1、信令

​ 通信设备之间需要传递的各种控制指令，这些指令就被称为信令。比如打电话时，建立通话、结束通过这些指令就是信令，在整个过程中，信令虽然不涉及实际的通话内容（语音数据），但它确保了通话能够顺利进行。

2、信令网

​ 信令网是专门传输和处理信令的网络基础设施，由一系列的信令协议、信令设备（如信令交换机、网关等）和传输路径构成，可以理解成信令网提供了一个平台去传输信令。

3、信令系统

​ 信令系统是一套规则和标准，来确保信令的正确传递。

4、信令、信令网、及信令系统的关系

​ 信令：就像是交通信号灯发出的信号，比如红灯、绿灯、黄灯。这些信号指示你该停、该走、该慢行，确保交通顺畅。这些信号就是指令或控制信息，类似于在通信中传输的控制信息，比如拨号、接通、挂断等。

​ 信令系统：可以类比于交通规则和交通管理系统，它规定了如何发出、解读和响应这些交通信号。比如交通信号灯的工作方式，红灯时车停、绿灯时车行，黄灯时准备停。这是信令系统，它定义了信号应该怎么传输、格式如何、如何反应等。

​ 信令网：可以类比于道路网络，它提供了传输信号的物理道路。例如，车从一个地方到另一个地方，需要通过高速公路、城市道路等，这些道路就像是信令网，它负责把信号从一个地方传送到另一个地方，确保信号可以顺利到达目的地。在通信中，信令网负责通过网络传输这些信号，确保控制信息能够顺利从一个设备或节点传递到另一个设备或节点。

5、信令分类

（1）按工作区域划分

• 用户线信令：用户和网络之间的信令交换，主要涉及用户发起的操作（如拨打电话、挂断电话）。

• 用户线信令：用户设备与本地交换机之间的信令，比如。

• 局间信令：不同交换机之间（通常是不同的通信局或电信公司之间）传递的信令。

​ 用户线信令就像是你向银行柜台发出请求的信号，比如取钱或存款，这个请求和回应是你和银行之间的直接交流。局间信令则像是银行的不同分行之间传递的信号，用于协调跨分行的转账或信息交换，确保不同分行之间的操作能够顺利完成。

（2）按信令功能划分

• 监视信令：用于监视用户线和中继线的状态变化。
• 路由信令：具有选择路由的功能，也称选择信令。
• 维护管理信令：表示线路拥塞、计费以及故障告警等信息。

（3）按传送方向划分

• 前向信令：主叫方发往被叫方的信令。
• 后向信令：被叫方发往主叫方的信令。

（4）按信令信道与用户信息传送信道的关系划分

• 随路信令：信令和用户数据（如语音、视频、文本等）通过同一个信道传输，即信令和用户的通信内容在相同的通信路径上“混合”传输。
• 公共信道信令：信令信息并不和用户数据共享同一信道，而是通过独立的信道或通道进行传输，SS7信令网就是典型的公共信道信令。

二、SS7信令（7号信令，适用于2G/3G）

7号信令是传统电信网络中用于交换信令信息的核心协议，特别是在电路交换电话网络（PSTN）和移动通信网络（如GSM）中。

（一）要素

信令点负责信令的生成和接收；信令转接点负责信令的路由和转发；信令链路负责提供信令传输的物理通道。

1、信令点（SP，Signaling Point）

信令网的节点叫信令点（SP），是处理控制消息的节点，产生消息的信令点为该消息的源信令点，接收消息的信令点为该消息的目的信令点。SP。

（1）业务交换点（SSP，Service Switch Point）

SSP相当于信令网中的交换机，负责处理和交换实际的服务请求（如发起呼叫、拨打电话等），它直接参与电话的建立和处理，SSP是业务层面上与用户的通话相关的设备。（就相当于本网络之间的通话转接，不跨运营商）

（2）业务控制点（SCP，Service Control Point）

SCP相当于信令网中的数据库服务器，它不直接处理电话的连接，而是用于根据各种条件（比如用户的订阅、计费、路由规则等）来控制电话服务的业务功能，比如长途费用、是否可以接通电话、是否启用某个特定的服务（比如语音信箱、电话会议等）。

（3）信令转接点（STP，Signalling Transfer Point）

若某信令点既非信令源点又非目的点，其作用仅是将从一条信令链路上接收的消息转发至另一条信令链路去，则称该信令点为信令转接点（可以理解为中间的点）。

（4）举例

（a）用户拨打电话：

• 你在城市A拨打了朋友在城市B的电话。电话信号首先发送到你所在的 SSP（比如一个本地的电话交换机）。
• SSP 接收到你拨打的号码，并识别到这是一个外地的电话（例如从城市A到城市B）。

（b）SSP向STP发送信令请求：

• 因为这是一个跨城市的电话，SSP 需要通过 STP 将信令消息路由到其他相关的交换机。STP 的作用是把信令信息从一个交换点转发到另一个交换点。
• STP 根据信令的目标地址（你朋友所在的城市B的电话交换机）来确定该信号应该发往哪个地方，它将信令消息转发给目的地的 SSP 或 SCP。

（c）SSP发送信令到SCP进行检查（如果需要）：

• 一旦信令到达 SCP（服务控制点），它可能需要进行一些检查。比如，如果这是一个长途电话，SCP 可能需要确认你是否有足够的信用额度，或者这个电话是否符合网络策略（例如是否可以接通，是否需要预付费等）。
• SCP 根据这些规则进行检查，并返回处理结果（如“电话可以接通”或“余额不足”）。如果一切正常，SCP 会告诉 SSP 继续执行。

（d）SSP与目标SSP建立连接：

• SSP 收到 SCP 的批准后，决定如何将电话路由到目标。这个时候，如果你朋友的电话在城市B的 SSP（目标 SSP）上，SSP 会向 STP 发送信令请求，要求转发到城市B的目标 SSP。
• STP 负责将信令从城市A的 SSP 转发到城市B的 SSP，确保信令通过正确的路径传输。

（e）信令路由和电话接通：

• 一旦信令到达城市B的 SSP，城市B的 SSP 会处理这个请求。如果目标用户在城市B的电话线上，SSP 会继续发送信令，指示电话线路准备接通。
• 一旦线路接通，城市B的 SSP 会通过信令通知城市A的 SSP 呼叫成功，通话建立。

（f）通话期间：

• 在整个通话过程中，SSP 仍然负责处理呼叫管理、计费等任务。任何需要交换的额外信令（例如，转接、计费记录等）都会通过 SSP、SCP 和 STP 进行交互。
• 例如，如果有额外的服务请求（比如电话录音、转接服务等），SSP 可能会与 SCP 进行交互，执行相应的操作。

（g)通话结束时的信令交换：

• 当你和朋友结束通话后，通话断开，SSP 会向 STP 发送信令，通知它终止呼叫。
• STP 会将信令传递给城市B的 SSP，告知该呼叫已结束，释放相关资源。
• 最后，城市A的 SSP 会向 SCP 发送计费信息，SCP 可能会根据通话时长和费用计算费用并存档。

STP相当于信令网中的路由器，在跨城市或跨网络（比如不同运营商）的情况下，转发信令信息。它们一般不产生消息，它们查看每一个由SSP发来的消息，然后通过网络把每一个消息交换到它们要去的地方。STP把其它信令点和网络连接在一起组成更大的网络。

2、信令链路（Link）

连接各个信令点、信令转接点，传送信令消息的物理链路称为信令链路，链路是双向的，同时具有发送和接收消息的能力。

（二）STP的类型

1、LSTP

LSTP是低级信令转接点的缩写，用于省内信令的互通。

2、HLTP

HSTP是高级信令转接点的缩写，用于省际信令的互通。

特性	LSTP（低俗转接点）	HSTP（高速转接点）
功能	处理较低容量的信令流量，主要用于本地路由和传输	处理高容量信令流量，支持大规模网络的信令传输
信令流量	低流量，适用于小型网络	高流量，适用于大型、跨地区网络
网络范围	本地或小区域网络	跨地区、长途、高容量的网络
应用场景	本地交换机之间的信令路由	跨多个城市、多个网络运营商的信令路由
速度	低速（处理的信令相对较少）	高速（处理大量信令流量）

三、Diameter协议（适用于4/5G）

（一）AAA

• 认证（Authentication）：确认某个用户或者设备的身份。

• 授权（Authorization）：确认用户或设备是否有权限使用特定的资源或服务。

• 计费（Accounting）：记录用户使用的资源量，用于后续计费。

比如：当你在移动网络中用手机上网时，系统需要先确认你是谁（认证），然后检查你是否有权限访问该网络（授权），最后记录你使用了多少流量和时间（计费），这整个过程就涉及到了AAA。

（二）Diameter协议的作用

Diameter协议是为了执行AAA任务而设计的，它能够在网络中传递这些认证、授权和计费请求，确保网络服务的正常运行。它比老旧的RADIUS协议更强大，支持更多的功能和安全性措施，尤其适用于复杂的现代网络。

（三）Diameter协议的工作原理

Diameter协议工作时，一般包括以下几个步骤：

• 请求：设备（例如用户终端、路由器、网关）向Diameter服务器发送一个请求（比如一个用户登录请求或访问请求）。

• 响应：Diameter服务器收到请求后，会根据请求的内容进行处理（比如验证用户身份、检查权限等），然后返回一个响应，指示请求是否成功，或者给出更多的服务信息。

• 计费和记录：在一些情况下，Diameter服务器还会记录用户使用的资源量（例如流量、时间等）以便后续计费。

（四）DRA

​ DRA（Diameter Routing Agent）是Diameter协议的一个路由器组件，主要用于路由Diameter信令消息。在大型网络中，DRA的作用类似于网络中的“交通指挥员”，它负责根据消息的目标信息，将Diameter消息从一个网络节点（如客户端、认证服务器、计费系统等）传送到另一个节点。

四、DRASTP

DRASTP是一个结合了Diameter Routing Agent（DRA）和Signal Transfer Point（STP）功能的网络组件或设备，通常用于需要同时处理Diameter协议和SS7信令的复杂网络环境。它在过渡阶段或混合网络架构中充当了协议转换和路由的关键角色，确保这两种不同的协议能够互通并共同工作。

• DRA专注于现代网络中的Diameter协议，用于处理认证、授权和计费（AAA）请求。
• STP则处理传统电信网络中的SS7信令，如呼叫控制和消息传递。
• DRASTP通过同时支持这两者的功能，帮助现代网络和传统网络之间进行无缝衔接。

在一些现代的IMS、4G/5G网络或跨代通信的场景（比如从2G/3G到4G/5G的过渡期，移动运营商的网络可能同时需要处理传统的SS7信令（例如，语音呼叫和短消息）和基于Diameter协议的AAA请求（例如，移动数据、VoLTE），DRASTP可以充当桥梁，帮助这两种协议无缝互通，DRASTP能有效支持不同协议之间的互操作，简化网络架构。