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审定成绩：____________
毕业设计（论文）
设计（论文）题目:__移动软交换网络中的SIGTRAN及其实现__ 单位（系别）：____通信工程系________
摘要
移动通信网络正处在由第三代向第四代过渡的关键时期。为了在提供更好的网络质量和更多的多媒体业务的同时降低网络建设的成本，核心网采用NGN 架构，即控制与承载相分离的架构，在与传统GSM网络完全兼容的情况下支持3GPP规范的一系列新的业务和功能。
考虑未来GSM核心软交换网络的持续演进，中国移动集团公司已经在2G软交换核心网内组织开展IP承载语音的网络试点工作，并且逐步将电路域核心网络全部演进为IP承载。同样的，信令的传输也向着IP 化演进。
本文的前言部分主要通过对当前移动通信，NGN网络和VOIP技术发展的概况和发展方向以及本论文讨论中心SIGTRAN协议做了详细的介绍。第二章讨论了传统七号信令结构，着重介绍了七号信令的MTP三层结构，包括每一层的消息，特点以及该层在整个七号信令中的作用。第三章主要介绍了SIGTRAN协议的概念和作用，SIGTRAN的分层结构是传统七号信令MTP结构与IP网络路由传播结构的融合；本章第二部分着重介绍了SCTP层，M3UA 层各自的概念，特点及其所实现的重要功能与典型消息。本文的第四章对主要通过利用Wireshark数据包分析工具对现网抓取到的SIGTRAN数据包进行了详细的介绍，从而以实际网络的真实数据应证了前面几个章节的规范描述，也加深了对SCTP层和M3UA层消息结构的理解。了解协议的这些特点，对于解决移动通信系统基于IP网络的信令通信中产生的一系列问题，有着非常重要的意义。
【关键词】软交换NGN 移动通信SIGTRAN SCTP M3UA
ABSTRACT
The mobile communication network is in the key period from the third to the fourth generation of transition. In order to reduce the cost of building the network to provide better network quality and more multimedia services at the same time, the core network architecture using NGN, the control of phase separation and the bearing structure, support a series of business and function of 3GPP standard new in completely compatible with the traditional GSM network scenarios.
Considering the continued evolution of GSM core soft switching network future, China Mobile group has been in 2G software switch core network organizations in the IP bearer network pilot speech, and gradually the circuit domain core network evolution for all IP bearing. Similarly, signaling transmission to IP evolution.
The preface of this article based on the current situation and development direction of mobile communication, NGN network and VOIP technology development center and SIGTRAN protocol are discussed in this paper in detail. The second chapter discusses traditional No. seven signaling structure, emphatically introduces the signaling system seven MTP three layer structure, including every layer of news, features and the layer in the No. seven signaling role. The third chapter mainly introduces the concept and function of SIGTRAN protocol, the hierarchical structure of SIGTRAN is the fusion of traditional No. seven signaling MTP structure and IP network routing communication structure; the second part of this chapter focuses on the SCTP layer, M3UA layer of the concept, characteristics and the implementation of the important function and typical news. The fourth chapter of this paper mainly through the analysis of SIGTRAN data packet capture tools on the network packets are introduced in detail by using the Wireshark software tool, and using the real data of actual network should permit the front several chapters of the specification, but also deepen the understanding of SCTP layer and M3UA layer message structure. These characteristics to understand the protocol, a mobile communication system to solve a series of problems signaling communication based on IP bus, has a very important significance.
【key words】software switch NGN Mobile communication SIGTRAN SCTP M3UA
目录
第一章前言 (1)
第一节移动通信的发展与网络现状 (1)
一、软交换的网络结构 (1)
二、下一代网络NGN的发展 (3)
第二节INTERNET 的发展与VOIP技术 (4)
一、INTERNET的发展与VOIP技术 (4)
二、VOIP技术 (5)
第三节信令传输系统（SIGTRAN）概述 (7)
第四节前言小结 (7)
第二章七号信令协议 (8)
第一节七号信令的功能实现模块 (8)
第二节消息传递部分（MTP） (9)
一、第一级（MTP-1） (10)
二、第二级（MTP-2） (10)
三、第三级（MTP-3） (11)
第三节本章小结 (12)
第三章SIGTRAN 协议栈 (13)
第一节概述 (13)
一、SIGTRAN协议栈结构介绍 (13)
二、SIGTRAN应用模型 (15)
第二节SCTP (15)
一、SCTP 概念 (15)
二．SCTP 协议消息 (16)
三、SCTP 协议功能实现 (23)
第三节M3UA (24)
一、M3UA 概念与功能 (24)
二、M3UA 协议结构与典型消息 (26)
第四节本章小结 (31)
第四章现网SIGTRAN抓包数据分析 (32)
第一节抓包工具WIRESHARK简介 (32)
第二节现网SIGTRAN抓包数据分析 (32)
第三节本章小结 (35)
结论 (36)
致谢 (38)
参考文献 (39)
附录 (40)
一、英文原文 (40)
二、英文翻译 (42)
第一章前言
第一节移动通信的发展与网络现状以GSM为代表的第二代移动通信系统以传输话音和低速数据业务为目的，从1996年起，为了解决中速数据传输问题，又出现了以GPRS为代表的第2.5代的移动通信系统。随着移动通信数据和多媒体业务的迅猛发展，移动通信用户对高速数据业务的需求越来越强烈。于是第三代移动通信3G（the third Generation）应运而生。经过多年的研究和发展，第三代合作伙伴计划3GPP(3G Partner Plan)标准组织定义了多个版本，目前主要有R99，R4，R5，R6 [1]。
从R4开始核心网的电路域向IP演进，引入了软交换（Software Switch）的概念，实现了话音业务的承载与控制分离。R4版将R99版中的移动交换中心MSC（Mobile Switching Center）变为MSC Server和媒体网关MGW(Media Gate Way)，话音通过媒体网关MGW进入核心网进行传输，MSC Server完成呼叫控制和移动性管理。R4版核心网的承载也开始向IP方向发展，核心网的电路域和分组域采用分组承载网络，电路域不再采用传统的七号信令承载。即R4版的核心网只需要建一个分组承载网络即可，而不是像R99版的核心网需要两个承载网络[2]。
然而，传统的电路交换网络（如PSTN/PLMN）采用的是七号信令承载。于是，当基于R4的3G网络与传统的电路交换网络进行互通时，必然需要解决七号信令SS7 (No.7 Signaling System)与IP互通的问题。
一、软交换的网络结构
软交换网络是一个可以同时向用户提供语音、数据、视频等业务的开放网络。软交换网络的主要思想是业务，控制与传输相分离，各实体间通过标准的协议进行连接和通信。它采用一种分层的网络结构，使得组网变得更加灵活和方便。软交换网络一共分为3层，从下往上依次是：连接层、控制层和应用层，如图1.1所示。
图1.1 软交换网络的分层网络结构
(一)连接层
连接层的主要作用是利用各种接入设备实现不同用户的接入，并实现不同信息格式之间的转换，其功能有些类似传统程控交换机中的用户模块或中继模块。连接层的设备都没有呼叫控制的功能，它必须要和控制层设备相配合，才能完成所需要的操作。在软交换网络中，所有的业务、所有的媒体流都是通过一个统一的传送网络传递，这就是连接层需要完成的功能。连接层要求是一个高带宽的，有一定QoS保证的网络。如IP 网络。
连接层中包括各种各样的连接设备[3]，其中主要的有：
1．信令网关（SGW，Signaling Gateway）
它的作用是通过电路与No.7 信令网相连，将窄带的No.7 信令转换为可以在分组网上传送的信令，并传递给控制层设备进行处理。
2．中继网关（TGW，Trunking Gateway）
它一侧通过电路与传统电话网的交换局连接，一侧与分组网连接，通过与控制层设备的配合，在分组网上实现语音业务的长途/汇接功能。
3．接入网关（AGW，Access Gateway）
与中继网关一样，接入网关也主要是为了在分组网上传送语音而设计。所不同的是，
接入网关的电路侧提供了比中继网关更为丰富的接口。这些接口包括直接连接模拟电话用户的POTS接口、连接传统接入模块的V5.2接口、连接PBX小交换机的PRI接口以及xDSL 接口等，从而实现了铜线方式的综合接入功能。
4．无线接入网关（WGW，Wireless Access Gateway）
它的主要作用是实现无线用户的接入。
(二)控制层
控制层是软交换网络的呼叫控制核心，该层的设备被称为软交换设备、软交换机或媒体网关控制器（MGC）。虽然名称不同，但是它们的含义是一样的，都是用来控制连接层设备完成呼叫接续。软交换设备的主要功能包括呼叫控制、业务提供、业务交换、资源管理、用户认证、SIP 代理等。
(三)业务应用层
在传统网络中，因为受设备的控制，业务的开发一直是一个比较复杂的事情，软交换网络之所以产生的原因之一就是要降低业务开发的复杂度，让运营商能够更加方便灵活地向用户提供更多更好的业务。因此，软交换网络采用了业务与控制相分离的思想，将与业务相关的部分独立出来，形成了应用层。应用层的作用就是利用各种设备为整个软交换网络体系提供业务上的支持。
二、下一代网络NGN的发展
下一代网络NGN(Next Generation Network)能够提供集语音、视频、数据为一体的多媒体综合业务，同时也能大幅度提升电信运营商的实际业务需求，这种强大功能成为电信网络技术发展的新趋势，并已经成为电信领域新的研究热点，是传统电信技术发展和演进的一个重要里程碑。从网络特征和网络发展上看，它源于传统智能网的业务和呼叫控制相分离的基本理念，并将承载网络分组化、用户接入多样化等网络技术思路在统一的网络体系结构下实现。因此，准确地说下一代网络并不是一场技术革命，而是一种网络体系的革命。它继承了现有电信技术的优势，是以软交换为控制核心、分组交换网络作为传输承载平台和结合多种接入方式(包括固定通信网、移动通信网等)的网络体系。下一代网络将是一种融合和平稳过渡的网络。它不仅能够实现传统的电信网络、计算机网络和有线电视网的三网融合，而且原来的网络与新的网络也必将并存相当长的时间。这就要求新的网络能够与传统的七号信令网SS7互通，从而实现全网的融合和保持平稳过渡。
随着电信业务迅猛发展，以互联网为代表的新技术革命正在深入地改变着传统电信网络的概念和体系，电信网正面临着一场巨变。移动通信技术和业务的巨大成功正在改变世
界电信的基本格局，革命性的技术突破为下一代网络的诞生打下了坚实的基础。由于市场的需要电信业务的业务组成发生了根本性需求变化，这种变化需要有效的技术支撑。从1876年贝尔发明电话以来的100多年里，电话网的业务一直以电话业务为主，由传统的电路交换网支撑。近几年来，以IP为主的数据业务的飞速发展打破了这种传统格局，数据业务已经日趋成为电信网的主导业务，突发型数据业务需要新的下一代网络结构进行有效支撑。在这种大环境下，软交换网络作为现有电路交换网至下一代网络的平滑过渡网络孕育而生。
现在软交换技术已全面实现于国内几大运营商的移动通信网络和固定电话网络中。其灵活的综合接入，强大的业务提供，高效的资源利用，开放的网络接口，运营成本和网络建设的节约使软交换的优势愈加明显。目前中国的几大运营商都已经建成大规模的覆盖全国的长途软交换网，用于分流长途语音话务，并逐步将长途话音业务向软交换网迁移。各运营商长途软交换网和本地软交换网络基本是同步进行建设的，一来缓解传统本地交换网络的容量压力，二来将长途话音业务向软交换分流。
第二节INTERNET 的发展与VOIP技术
一、INTERNET的发展与VOIP技术
随着Internet网络的发展，不仅传统的电路交换网络可以提供电话业务、智能网业务，而且IP网也可以提供这些业务。正是业务的发展，要求传统的电路交换网络和支持电话业务的Internet进行互联互通，也就需要七号信令系统SS7与IP网进行互通。以互联网为代表的新技术革命正在深刻地改变着传统的电信观念和体系架构，IP协议得到广泛使用，使得各种以IP为基础的业务能在不同的网络上实现互通;在业务发展方面，要求网络可适应未来的新业务以及各项增值业务能够快速建立，并能从中获取最大的收益来促进自身发展[4]。在基于IP的分组交换网迅速发展的背景下，分组交换网与电路交换网的互通需求日益增长。如何在IP的基础上更多的承载传统电路交换网上的业务并且满足质量要求，已经成为众多研究性机构以及设备制造厂商竞相追逐的目标。尤其面对电路交换网中广泛使用的SS7，如何使它能够在IP上有效传输，并且保证它具备类似在电路交换网中传送的质量要求，成为电路交换网和分组交换网互通的一个迫切需要解决的问题。为此，标准化组织IETF （Internet Engineering Task Force）制订了信令传输协议SIGTRAN（Signaling Transport）标准，用于在IP网络中传输传统的电信网络的SS7消息，满足七号信令系统与IP互通的要求。
二、VOIP技术
（一）VoIP 定义
V oIP即V oice Over IP，是把话音或传真转换成数据，然后与数据一起共享同一个IP网络（Internet 互联网）。由于话音和传真在Internet 上免费搭乘了“顺风车”，所以点对点(网关---网关)国际或国内长途通讯是完全免费的。IP网络可以是Internet、IPLC(国际专线)、无线网络等，只要是采用IP协议( Internet Protocol ) 就可以了。V oIP系统就是把传统的电话网与互联网组合搭配在一起。
（二）基本原理及其应用
1995 年以色列V ocal Tec公司所推出的Internet Phone，不但是V oIP网络电话的开端，也揭开了电信IP化的序幕。人们从此不但可以享受到更便宜、甚至完全免费的通话及多媒体增值服务，电信业的服务内容及面貌也为之剧变。
1．实现形式
一开始的网络电话是以软件的形式呈现，同时仅限于PC to PC间的通话，换句话说，人们只要分别在两端不同的PC上，安装网络电话软件，即可经由IP网络进行对话。随着宽频普及与相关网络技术的演进，网络电话也由单纯PC to PC的通话形式，发展出IP to PSTN（公共开关电话网络）、PSTN to IP、PSTN to PSTN及IP to IP 等各种形式，当然他们的共通点，就是以IP网络为传输媒介，如此一来，电信业长久以PSTN电路交换网网络为传输媒介的惯例及独占性也逐渐被打破。
2．VoIP的原理
V oIP：V oice over IP，又称IP电话，指的是在IP网络上传输语音信号。由字面意义，可以直译为透过IP网络传输的语音讯号或影像讯号，所以V oIP就是一种可以在IP网络上互传模拟音讯或视讯的一种技术[5]。简单地说，它是由一连串的转码、编码、压缩、打包等程序，好让该语音数据可以在IP网络上传输到目的端，然后再经由相反的程序，还原成原来的语音讯号以供接听者接收。
3．在电路域软交换移动通信网中实施VoIP改造的必要性
分组交换是在报文交换和线路交换基础上发展起来的技术，结合了两者的优点。分组交换采用两种不同的方法来管理被传输的分组流：数据报和虚电路。
数据报（Datagram) 是面向无连接的数据传输，工作过程类似于报文交换。采用数据报方式传输时，被传输的分组称为数据报。当一对站点之间需要传输多个数据报时，由于
每个数据报均被独立地传输和路由，因此在网络中可能会走不同的路径，具有不同的时间延迟，按序发送的多个数据报可能以不同的顺序达到终点。因此为了支持数据报的传输，站点必须具有存储和重新排序的能力。
9999虚电路（Virtual Circuit)是面向连接的数据传输，工作过程类似于线路交换，不同之处在于此时的电路是虚拟的。采用虚电路方式传输时，物理媒体被理解为由多个子信道（称之为逻辑信道LC）组成，子信道的串接形成虚电路（VC），利用不同的虚电路来支持不同的用户数据的传输。由于虚电路的建立和释放需要占用一定的时间，因此虚电路方式不适合站点之间具有频繁连接和交换短小数据的应用。电路交换技术主要适用于传送和话音相关的业务，这种网络交换方式对于数据业务而言，有着很大的局限性。分组交换比电路交换的电路利用率高，但时延较大。
Internet网络主要用来传送数据业务，伴随着Internet的巨大成功，已使IP技术成为未来信息网络的支柱技术，基于TCP/IP的网络技术不仅成为传送数据业务的主导技术，而且传统的电信运营商开始尝试使用IP技术来传送话音业务。现在传统的电信运营商一般都组建了自己的IP网络，除了在IP网络上提供目前利润相对较低的数据业务之外，运营商希望能够充分利用现有资源向用户提供丰富的业务，最主要的是话音业务，目前话音业务仍然属于运营上最主要的收入来源，最早出现的在分组网上传送语音业务的应用就是IP电话技术。
IP电话技术目前已经成为人们比较熟悉的业务，主要采用H.323系列协议，但H.323的有些缺点也很明显。在专用网内实现PC-to-PC的呼叫是没有问题的，但要提供全国性业务及PSTN-to-PSTN连接则必须依赖NNI接口。其次，H.323网络中使用的是集中式的网关，网关要同时处理媒体流和信令流，在处理能力上也限制了H.323网络的发展[6]。而且，H.323协议的可扩展性较差，并且为了在H.323网络提供类似在电路交换网络上向用户提供的业务，许多厂家都对H.323协议进行了扩展，所以不同厂家的H.323设备之间的互联也是一个H.323网络发展所面临的一个重要问题。
但是IP电话的成功应用和相当程度的市场份额让人们看到业务融合的曙光，人们逐渐认识在分组网上可以传送话音业务，并且可以达到较为理想的通信效果。并且分组交换具有很多潜在的性能优点，一个优点是高效利用传输通道的通信能力，尤其是对突发传输更是如此。另外一个优点是统计复用，这样呼叫阻塞是所需平均带宽，而不是峰值带宽的函数。因此在传输控制，计费等方面的可以更灵活。正因为这些优点，因特网语音应用，尤其是IP电话，已经成为“三网合一”大潮中最引人注目的应用之一。
随着IP电话技术的发展，通信业内基本上达成了未来电信网络的核心将采用分组交换技术的共识，并且在这种共识之下，针对目前IP电话技术所存在的缺点从技术角度进行了改进，首先是将网关呼叫控制和媒体交换的功能相分离，并最终提出了软交换的概念。软交换技术虽然仍然采用分组网络作为承载网络，但是从技术角度来讲，软交换技术仍然可以看作是交换技术发展的又一个里程碑。传统的电路交换和分组交换网络在每个网络节点上都集中了太多的智能，在电路交换网络中，网络节点不仅要负责呼叫控制，处理所有和呼叫相关的信息，同时还需要负责进行话音通路的建立，同时，在电路交换网络中，许多业务都需要在网络节点上配置相关的业务逻辑，目前许多业务都需要在端局上作数据，这样也制约了业务的及时提供。
IP技术的广泛使用，移动软交换网络的VOIP改造，促使移动软交换网络中的核心网信令系统也必须进行相应的传输方式的改变，VOIP在电路域的移动软交换中的引入主要利用的是它的信道利用率高的特点，可以极大节省网络中耗资巨大的传输承载资源，同时又能够方便与日益普及的数据因特网络互通[7]。SIGTRAN正是大家一致公认并采纳的在移动软交换电路域核心网中基于IP传输方式的信令传输解决方案。
第三节信令传输系统（SIGTRAN）概述信令传输协议（Signaling Transport，SIGTRAN）协议栈支持通过IP网络传输传统电路交换网（Switched Circuit Network，SCN）信令。该协议栈支持SCN信令协议分层模型定义中的层间标准原语接口，从而保证已有的SCN信令应用可以不经任何修改地使用，同时利用标准的IP传输协议作为传输承载，通过增加自身的功能来满足SCN信令的特殊传输要求。SIGTRAN协议栈有两个主要功能：适配和传输。因此SIGTRAN协议栈包含两层协议：传输协议和适配协议。其中，传输协议为流控制传输协议（Stream Control Transmission Protocol，SCTP），引入SCTP作为传输层协议的目的是为了保证信令可靠传输。
第四节前言小结
本前言介绍了当前移动通信，NGN网络和VOIP技术发展的概况和发展方向以及本论文讨论中心SIGTRAN协议的介绍。这也是本论文讨论SIGTRAN和IP的意义所在。
第二章七号信令协议
第一节七号信令的功能实现模块
七号信令系统的总体目标是提供一个国际标准化通用信令系统，它的通用性决定了整个系统必然包含许多不同应用的功能，而且结构上应该易于未来应用功能的灵活扩展。因此，七号信令区别于其他任何系统的一个重要特点就是采用了模块化的功能结构，实现了在一个系统框架内多种应用并存的灵活性[8]。对应于每一种应用，仅用到系统的一个子集。七号信令系统SS7的功能模块，见图 2.1
图 2.1 SS7 的功能模块
各个功能模块的定义如下：
①消息传递部分MTP（MESSAGE TRANSFER PART）：MTP的主要功能是提供一个可靠的传递系统，保证两个节点传递的信令消息无差错，不丢失，不错序，不重复。
②信令连接控制部分SCCP（SIGNALLING CONNECTION CONTROL PART）：SCCP 的主要功能是与MTP相结合，为MTP提供附加功能，以便通过七号信令网在信令网中的交换局与交换局、交换局与专用中心之间传递电路相关和非电路相关的信令信息和其他类型的信息，建立无连接和面向连接的网络业务[9]。
③电话用户部分TUP（TELEPHONIC USER PART）：TUP 规定了电话业务中呼叫控制所需的信令程序以及实现这些信令程序所需的消息和消息格式。
④ISDN用户部分ISUP（ISDN USER PART）：ISU定义了综合业务数字网ISDN(Integrated Service Data Network）中电路交换业务控制，包括话音业务（如电话）和非话音业务（如电路交换数据通信）控制所必需的信令消息、功能和过程。
⑤基站子系统应用部分BSSAP（BASE STATION SUBSYSTEM APPLICATION PART）：BSSAP 用于移动通信网中的A接口，负责移动交换局（MSC）和基站（BSC）之间的信息传递。
⑥事务处理能力应用部分TCAP（TRANSACTION CAPABILITY APPLICATION PART）：TCAP 的主要功能是进一步增强传送节点至节点消息及传送与接续无关信息的能力。
⑦智能网应用部分INAP（INTELLIGENT NETWORK APPLICATION PART）：INAP负责业务交换点SSP(Service Switching Point)和业务控制点SCP(Service Control Point）之间的信息传递，用于智能网业务。
⑧移动应用部分MAP（MOBILE APPLICATION PART）：MAP 主要用于移动通信网中的C接口，负责移动交换局MSC(Mobile Switching Center）和归属位置寄存器HLR（Home Location Register）之间的信息传递。
第二节消息传递部分（MTP）
按照标准的SS7信令系统的定义，SS7信系统的公共运载系统是消息传递部分(MTP)。基于MTP的SS7信令承载如图2.2所示。
图2.2 SS7信令承载
消息传递部分（MTP）构成SS7信令系统的第1、2、3功能级，是SS7信令系统的网络核心。图2.3 是信息传递部分MTP的功能方框图[10]。
图2.3 MTP功能方框图
一、第一级（MTP-1）
第一级信令数据链路功能定义了信令数据链路的物理、电气和功能特性，确定与数据链路的连接方法。信令数据链路传递信号的双向数据通路，在数字信令数据链路中，一般采用64K bit/s 的标准速率。现在，2M bit/s的高速率信令链路也已经应用在信令负荷比较高的局向之间。
二、第二级（MTP-2）
第二级信令数据功能规定了把消息信号传送到数据链路的功能和程序，它包括信号单元分界、信号单元的定位、差错检测、差错校正、初始定位和处理机故障处理。第二级流量控制和信令链路差错率监视等功能，它与第一级共同保证在两个直连的信令点之间提供一条可靠的传送消息的信令链路。
信令链路控制功能MTP2符合OSI第二层数据链路层要求，保证信令两端的信号可靠传送。在这一功能级中将信号划分为信号单元，它将第3级送来的信号消息转变成不同长度的信号单元。
图2.4 消息信号单元MSU
从图2.4可知：信号单元除包括信令消息之外，还包括使信令链路正常工作的控制信息。其各个字段的功能体现了MTP-2的功能。其实现方法如下。
信号单元定界与定位功能：由标志码F来实现。每个信号单元的开始和结束都有标志码，它用于两个长度可变的信号单元的分界，标志码为8bit，码型为01111110。为防止将
虚假的信号误作为标志码，发端与收端分别采用插“0”和删“0”的操作来保证标志码的唯一性。
差错检测功能：是通过信号单元末端的校验位（CK）实现的。CK为16bit循环冗余检验码（CRC），由发送端根据所需发送的信令内容，按照一定的算法计算产生。CK和需要发送的数据一起送往接收端，接收端根据收到的信令单元内容和CK值按照同样的算法进行计算，其结果与收到的CK码相对比来判断信令单元是否正确接收[11]。
三、第三级（MTP-3）
信令网功能规定了关于信令网操作及管理的功能和过程，定义了信令点之间传递消息的功能和程序。信令网功能在信令链路和信令转接点有故障时，进行信令网的重新组合，以保证可靠地传送消息信号。信令网功能包括信令消息处理和信令网管理两部分。(一)信令消息处理
信令消息处理的作用是：在信令消息的源发点，根据已知的目的信号点编码确定该消息的信令传输链路；在信令消息的目的点，将消息送往指定的用户部分；若接收点为消息的转接点时，将消息转送至预先确定的信令链路。
图2.5 信息消息处理功能结构
如图2.5，信令消息处理的功能由以下三部分完成：
1．消息选路（MESSAGE ROUTING）
在发端为消息传递确定正确传输路由，即已知目的信令点DPC来确定传输的信令链路，用选择码SLS标识，最终形成完整的路由标记，以使信令消息能传送到目的信令点。2．消息鉴别（MESSAGE DISCRIMINATION）
在收端确定消息的目的地是否是本信令点。如果目的地是本信令点，消息鉴别部分将消息传送给消息分配（MDT）部分，如果目的地不是本信令点，消息鉴别部分将消息发送
给消息路由（MRT）部分处理。
3．消息分配（MESSAGE DISTRIBUTION）
目的信号点由消息鉴别功能送来的消息，根据业务指示（SI）将消息提交至相应的用户部分（USER PART）和测试维护部分处理。
(二)信令网管理
信令网管理功能是在预先确定的有关信令网状态数据和信息的基础上，控制消息路由和信令网的结构，以便在信令网正常运行或者出现故障时，可以控制信令网重新组合，维持及恢复正常传递消息信号单元的能力。故障形式包括信令链路和信令点不能工作或由于拥塞使消息的实际利用率降低等等。信令网的管理包括信令业务管理，信令链路管理和信令路由管理三个部分。
第三节本章小结
本章讨论了传统七号信令结构，着重介绍了七号信令的MTP三层结构，包括每一层的消息，特点以及该层在整个七号信令中的作用。本章对MTP如何确保SS7可靠性传输，进行了详细的阐述。由于本文的重点SIGTRAN是将MTP的三层功能实现于IP网络上，因此MTP的可靠传输机制将有助于对SIGTRAN各层的理解。
第三章SIGTRAN 协议栈
第一节概述
信令传输协议SIGTRAN（Signaling Transport）协议栈支持通过IP网络传输传统电路交换网SCN（Switched Circuit Network）信令。SIGTRAN 协议栈有两个主要功能：适配和传输。因此SIGTRAN协议栈包含两层协议：传输协议和适配协议。SIGTRAN 协议模型如图3.1所示。其中，传输协议为流控制传输协议SCTP（Stream Control Transmission Protocol），引入SCTP作为传输层协议的目的是为了保证信令可靠传输。适配协议包括消息传递部分第三级用户适配层M3UA(MTP Level 3 User Adapation Layer)、消息传递部分第二级用户适配层M2UA(MTP Level 2 User Adapation Layer)等。其中，M3UA用于适配MTP3用户，而M2UA则用于适配MTP2用户。SIGTRAN协议仅仅实现SCN信令的在IP 网的适配与传输，它不处理用户层任何信令消息[12]。
一、SIGTRAN协议栈结构介绍
（一）SIGTRAN协议模型图
图3.1 SIGTRAN 协议模型
（二）SIGTRAN协议模型分层功能介绍
1．M3UA:
MTP第三级用户的适配层协议，该协议允许信令网关向媒体网关控制器或IP数据库传送MTP3的用户信息（如ISUP/SCCP消息），对SS7信令网和IP网提供无缝的网管互通功能。
2．M2UA
MTP第二级用户的适配层协议，该协议允许信令网关向对等的IP SP传送MTP3消息，对SS7信令网和IP网提供无缝的网管互通功能。
3．ISUA
ISDN用户部分，ISUP能够支持综合业务数字网中的话音和非话音用途的基本承载业务和补充业务，ISUP可以满足ITU规定的自动电话业务（TUP）和电路交换的数据业务（DUP）的要求。
4．M2PA
MTP第二级用户的对等适配层协议，该协议允许信令网关向IP SP处理传送MTP3的消息，并提供MTP信令网网管功能。
5．V5UA
V5用户适配层，V5UA以IUA为基础，并为IUA宣言了一些适用于V5.2接口的扩展。由于V5UA是IUA协议的扩展，因此如无特殊说明，IUA中的定义都适用于V5UA[13]。6．SUA
SCCP用户的适配层协议，它的主要功能是适配传送SCCP的用户信息给IP数据库，提供SCCP的网管互通功能。
7．SCTP
SCTP（STREAM CONTROL TRANSMISSION PROTOCOL）流控制传输协议是IETF新定义的一个传输层协议（2000年）。是提供基于不可靠传输业务的协议之上的可靠的数据报传输协议。SCTP的设计用于通过IP网传输SCN信令消息。
8．IP
网络之间互联的协议（IP）是Internet Protocol的外语缩写，网络之间互联的协议也就是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议。在因特网中，它是使连接到网上的所有计算机网络能实现相互通信的一套规则，规定了计算机在因特网上进行通信时应当遵守的规则。
9．MAC
MAC（Media Access Control ）媒体接入控制，它定义了数据包怎样在介质上进行传输。在共享同一个带宽的链路中，对连接介质的访问是“先来先服务”的。物理寻址在此处被定义，逻辑拓扑（信号通过物理拓扑的路径）也在此处被定义。线路控制、出错通知（不
纠正）、帧的传递顺序和可选择的流量控制也在这一子层实现。
二、SIGTRAN应用模型
图 3.2 SIGTRAN 应用模型
图3.2中所示，SIGTRAN可以将一体化的SS7演进成为层间分离的SS7。SIGTRAN 由于支持层间原语，如MTP2/MTP3间的层间原语，所以可以将SS7进行层间分离，保证与电路相关的应用部分信息在IP网上的完整传送，其实这就是SIGTRAN的应用。SIGTRAN 的一个重要的特点无缝连接，就是体现在信令传送的过程中。
第二节SCTP
一、SCTP 概念
如图3.3.，在SCTP 制定以前，在IP 网上传输PSTN 信令使用的是UDP、TCP 协议。UDP是一种无连接的传输协议，无法满足PSTN信令对传输质量的要求。TCP协议是