ATM用戶網(wǎng)絡(luò)接口信令協(xié)議（Q.2931）技術(shù)原理

2019-11-04 10:05:29

字體：大中小

供稿：網(wǎng)友

　　1引言

當(dāng)今世界已跨入信息時(shí)代，一方面，整個(gè)社會(huì)的運(yùn)行（包括科技、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、生活方式等）受信息的影響明顯增大；另一方面，整個(gè)社會(huì)的信息量正以20萬(wàn)倍于人口增長(zhǎng)的速率超速膨脹。正是由于如此多的人以及人們生活如此多的方面都受到信息技術(shù)的深刻影響，通信技術(shù)對(duì)我們來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。如今人們對(duì)通信技術(shù)的新要求，就是在現(xiàn)有通信網(wǎng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)通信的數(shù)字化、綜合化、寬帶化、智能化、個(gè)人化，使人們所需的語(yǔ)音、文本、圖形、圖像等多媒體信息能在同一網(wǎng)上進(jìn)行自由的傳輸且所付出的代價(jià)在人們的承受范圍內(nèi)。正是在這種背景下，B－ISDN應(yīng)運(yùn)而生。

B－ISDN（Broadhand Integrated Services Digital Network）寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)，它所采用的傳輸技術(shù)有多種，像FR（幀中繼）、ATM（異步轉(zhuǎn)移模式）等。ATM被CCITT（現(xiàn)為ITU－T）于1990年1月在日內(nèi)瓦會(huì)議上確定為B－ISDN的最終轉(zhuǎn)移模式。ATM之所以能被選中，是由于ATM網(wǎng)是通過(guò)單一的傳輸媒體、傳輸語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻和圖像的能力是時(shí)分多路復(fù)用（TDM－Time Division Multiplex）和分組交換網(wǎng)（PSN）無(wú)法比擬的，并且它還具有低成本、高寬帶和高服務(wù)質(zhì)量保證等優(yōu)點(diǎn)，是對(duì)傳統(tǒng)交換方式的革命。

隨著ATM技術(shù)的提出，它內(nèi)部各環(huán)節(jié)的規(guī)范也相繼出臺(tái)，本文所談到的Q.2931便是ITU－T的SG11組在1995年2月7日所提出的，且被WTSC（the World Telecommunication Standardization Conference）通過(guò)為二號(hào)數(shù)字用戶信令（DSS2）用戶網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）的第三層規(guī)范，它是以N－ISDN用戶網(wǎng)絡(luò)接（UNI）DSS1協(xié)議Q.931為基礎(chǔ)的。

2 Q.2931及其功能

2.1Q.2931協(xié)議

它定義在用戶網(wǎng)絡(luò)接口上建立、維持和釋放網(wǎng)絡(luò)連接的過(guò)程及在此過(guò)程中所使用的各種消息。它是在N－ISDN用戶網(wǎng)絡(luò)接口DSS1協(xié)議Q.931基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，并根據(jù) B－ISDN業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，對(duì)Q.931進(jìn)行了補(bǔ)充和改進(jìn)。值得說(shuō)明的是，在Q.2931引入了虛通道連接標(biāo)識(shí)（Virtual Path Connection Identifier，簡(jiǎn)稱VPCI）這個(gè)量，它與VPI（Virtual Path Identifier）的區(qū)別是VPCI標(biāo)識(shí)的是一個(gè)虛通道連接，而VPI標(biāo)識(shí)的是一個(gè)虛通道鏈路。引入它的原因是由于在B－ISDN中，用戶可能通過(guò)VP／VC交叉連接網(wǎng)絡(luò)與局域交換相連接，VP交叉連接是通過(guò)治理面來(lái)控制的，而不是通過(guò)信令來(lái)控制的，一個(gè)信令端點(diǎn)只知道它自己的VPI，而不知道其它信令端點(diǎn)的VPI，因此，需要在用戶和局域交換之間引入一個(gè)唯一的VPCI。

2.2用戶網(wǎng)絡(luò)接口處信令協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)

用戶網(wǎng)絡(luò)接口處體系結(jié)構(gòu)與B－ISDN 協(xié)議參考模型相對(duì)應(yīng)。不管是信令還是用戶信息，都按信元格式在物理層幀結(jié)構(gòu)中傳輸。其中 SAAL（SignallingATM Adapter Layer）是信令A(yù)TM適配層，主要是對(duì)各種信令消息進(jìn)行適配，處理成信元格式。位于SAAL上面的高層正是Q.293，它定義了用戶網(wǎng)絡(luò)接口上建立、維持和釋放網(wǎng)絡(luò)連接的過(guò)程。Q.2931與對(duì)等層間的通信是通過(guò)消息來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而它與本地的上、下層之間的通信通過(guò)原語(yǔ)來(lái)完成。由于Q.2931僅僅支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信令方式，至于點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的信令方式要使用Q.2971協(xié)議。

這里所談到的信令在控制面之間傳遞，而ATM用戶信息是在用戶面之間傳遞。在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信令方式中，用戶側(cè)只存在唯一的信令端點(diǎn)，信令端點(diǎn)通過(guò)一條永久建立的信令虛通路（SVC）來(lái)連接，利用這個(gè)SVC（VCI=5）可以為用戶提供建立呼叫，釋放呼叫功能。

2.3 Q.2931功能

Q.2931層，它定義了在UNI上建立、維持和釋放網(wǎng)絡(luò)連接的過(guò)程。Q.2931又稱為二號(hào)數(shù)字用戶信令協(xié)議（DSS2）。

Q.2931的基本功能如下：

（1）支持實(shí)時(shí)的SVC連接；

（2）支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的SVC連接；

（3）支持對(duì)稱和非對(duì)稱的寬帶連接；

（4）支持單連接呼叫；

（5）支持基本信令功能；

（6）支持A類、C類和X類業(yè)務(wù)；

A類業(yè)務(wù)：面向連接，恒定比特率且有端到端定時(shí)要求；

C類業(yè)務(wù)：面向連接，可變比特率但沒有端到端定時(shí)要求；

X類業(yè)務(wù)：面向連接ATM傳輸業(yè)務(wù)，其中的業(yè)務(wù)類型和定時(shí)要求均由用戶自定義。

（7）支持VPI／VCI的協(xié)商；

（8）所有的信令消息在指定的帶外通路上傳輸；

每個(gè)VPCI中的VCI=5被保留給點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信令使用。在這里元信令及廣播信令虛通路不支持。

（9）支持差錯(cuò)恢復(fù)；

（10）用公共UNI尋址方式唯一標(biāo)識(shí)ATM的端點(diǎn)；

（11）支持端到瑞兼容性參數(shù)的識(shí)別；

在每一個(gè)連接中，下列指定的端到瑞參數(shù)均要進(jìn)行兼容性檢驗(yàn)：

Ⅰ．AAL類型（像1類型、3／4類型、5類型）；

Ⅱ．協(xié)議服用的方法和AAL參數(shù)；

Ⅲ．網(wǎng)絡(luò)層上的協(xié)議。

（12）支持與N－ISDN信令互通和提供N－ISDN業(yè)務(wù)；

（13）支持前向兼容性。

3 Q.2931如何實(shí)現(xiàn)呼叫／連接過(guò)程

3.1消息格式

用戶網(wǎng)絡(luò)接口上的呼叫控制都是通過(guò)消息的傳遞來(lái)實(shí)現(xiàn)。Q.2931中每個(gè)消息的定義都包含下列內(nèi)容：

a．消息方向（用戶到網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)到用戶或雙向）；

b．消息有效范圍（局部、接入、雙重或全局）；

C．構(gòu)成消息的信息單元。

每條消息均由9B的公共信息單元和可變長(zhǎng)度信息單元組成。

a．協(xié)議鑒別語(yǔ)（PRotocol Discriminator），它用于將用戶和網(wǎng)絡(luò)呼叫控制信息與本建議范圍內(nèi)的其它消息相區(qū)別；也用于將本建議的消息與其它ITU標(biāo)準(zhǔn)及其它標(biāo)準(zhǔn)的OSI網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議單元相區(qū)別。

b. 呼叫參考，標(biāo)識(shí)本地用戶網(wǎng)絡(luò)接口上的呼叫；

c.消息類型，標(biāo)識(shí)正在發(fā)送的消息的功能；

d.消息長(zhǎng)度，標(biāo)識(shí)消息內(nèi)容的長(zhǎng)度，它不包括“協(xié)議鑒別語(yǔ)”、“呼叫參考”、“稍息類型”及消息長(zhǎng)度本身的八比特組；

e可變長(zhǎng)度信息單元，常見的可變長(zhǎng)度的信息單元有：AAL參數(shù)，ATM業(yè)務(wù)流描述符，寬帶承載性能，被叫方號(hào)碼，生叫方號(hào)碼，連接標(biāo)識(shí)，端到瑞傳送時(shí)延，業(yè)務(wù)質(zhì)量參數(shù)，呼叫狀態(tài)，原因等。

3.2呼叫控制消息中類及其作用

UNI兩側(cè)的信令實(shí)體通過(guò)消息來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)SVC的控制。主要的呼叫控制信息如表1所示。

表1 Q.2931的主叫呼叫控制消息

過(guò)程消息名稱范圍作用

呼叫建立 SETUP Global 啟動(dòng)呼叫建立過(guò)程,它體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)向用戶提供的業(yè)務(wù)能力

CALL PROCEEDING Local 向?qū)Χ酥甘竞艚薪⒄?qǐng)求正在處理

CONNECT Global 向主叫指示被叫同意接受呼叫

CONNECT ACKNOWLEDGE Local 呼叫建立完成

呼叫清除 RELEASE Global 指示發(fā)消息方已拆除VC,并將釋放VC和呼叫參考,要求收方拆除VC

RELEASE COM Local 指示發(fā)消息方已釋放VC和呼叫參考

與N-ISDN互通 INFORMATION Global 為呼叫建立提供附加信息

PROGRESS Local 在互通是用于指示呼叫的進(jìn)展情況

其他 STATUS Local 匯報(bào)差錯(cuò)狀況或響應(yīng)狀態(tài)請(qǐng)求消息

STATUS ENQUIRY Local 請(qǐng)求對(duì)端的狀態(tài)

RESTART Local 是指定的虛通路返回到空閑狀態(tài)下

TESTART ACKNOWLEDGE Local 向發(fā)送RESTART消息端表明,所指定的虛通路已返回到空閑狀態(tài)

3.3呼叫／連接控制過(guò)程

利用上面定義的各種信令消息的通信，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)呼叫/連接的控制。不過(guò)更安全，更方便的話，應(yīng)加上定時(shí)器和呼叫／連接控制中的狀態(tài)量。

定時(shí)器：為了避免一端發(fā)這一個(gè)消息后，陷入等待死循環(huán)而設(shè)署的。若不這樣，發(fā)送消息的那端就一直等待，并且網(wǎng)絡(luò)資源也一直被占用，從而會(huì)增大網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷，嚴(yán)重的情況下會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。所以說(shuō)應(yīng)采取措施來(lái)制止此類事情發(fā)生；如采用定時(shí)器，發(fā)送消息端在發(fā)消息的問(wèn)時(shí)就啟動(dòng)相應(yīng)的定時(shí)器。在定時(shí)器超時(shí)前，若收到相應(yīng)的響應(yīng)，便停止定時(shí)器。若在定時(shí)器超時(shí)，仍沒收到消息的響應(yīng)，可進(jìn)行重發(fā)消息和重啟定時(shí)器或釋放網(wǎng)絡(luò)資源，并返回到空態(tài)。

狀態(tài)：針對(duì)主、被叫及網(wǎng)絡(luò)因受到不同消息而設(shè)置不同狀態(tài)，當(dāng)收到一消息就有可能進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)移，從而推動(dòng)整個(gè)呼叫／連接控制過(guò)程。

對(duì)UNI用戶側(cè)而言，有以下幾種狀態(tài)：

U0：零狀態(tài)；U1：呼叫起始；U3：呼出進(jìn)程；U4：呼叫遞交；

U6：呼叫呈現(xiàn)；U7：呼叫接收；U8：連接請(qǐng)求；U9：呼入進(jìn)程；

U10：運(yùn)行；U2：重疊發(fā)送；U25：重疊接收；U11：釋放請(qǐng)求；

U12：釋放指示。

其中：U2、U25用于與互通相關(guān)的呼叫。

有關(guān)網(wǎng)絡(luò)側(cè)狀態(tài)與次類同，在此不再贅述。

3.3.1呼叫建立過(guò)程

主叫用戶若有呼叫請(qǐng)求需要建立連接時(shí)，便由發(fā)端接口信令實(shí)體的用戶側(cè)發(fā)送一個(gè)建立消息SETUP請(qǐng)求建立連接，并啟動(dòng)定時(shí)器T303，同時(shí)狀態(tài)遷移到U1態(tài)。若在定時(shí)器超時(shí)前仍沒收到網(wǎng)絡(luò)的任何響應(yīng)，便重發(fā)SETUP消息和重啟定時(shí)器T303。若再超時(shí)，主叫便釋放這次呼叫請(qǐng)求，這時(shí)主叫用戶也由U1態(tài)變到U0態(tài)。

用戶側(cè)發(fā)送的SETUP消息中包括ATM業(yè)務(wù)量描述符，寬帶承載能力，寬帶高低層信息，QOS參數(shù)，被叫用戶號(hào)碼和連接標(biāo)識(shí)等信息單元。網(wǎng)絡(luò)側(cè)收到SETUP消息后，便進(jìn)行信息單元檢查以判定網(wǎng)絡(luò)資源能否滿足用戶的要求。若可以接受的話，則向被叫用戶所在的網(wǎng)絡(luò)接口轉(zhuǎn)發(fā)SETUP消息，同時(shí)向主叫用戶發(fā)送響應(yīng)消息CALL PROCEEDING以指示呼叫正在處理，并進(jìn)行相應(yīng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。

若主叫用戶收到CALL PROCEEDING消息，便停止T303，并啟動(dòng)T310定時(shí)器，等待被叫方的消息，同時(shí)狀態(tài)由U1轉(zhuǎn)到U3。若在T310超時(shí)時(shí)仍沒有收到任何消息，主叫便清除這次呼叫，其狀態(tài)遷移到U0。

網(wǎng)絡(luò)在檢查資源可用后，便發(fā)送一個(gè)SETUP消息指示呼叫已到達(dá)該用戶網(wǎng)絡(luò)接口，同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器T303，并進(jìn)入相應(yīng)的狀態(tài)。假如網(wǎng)絡(luò)在定時(shí)器第一次超時(shí)時(shí)未收到響應(yīng)信息，則應(yīng)重發(fā)SETUP消息和重啟定時(shí)器T303。若兩次超時(shí)，網(wǎng)絡(luò)便要清除掉這次呼叫。

被叫用戶在收到SETUP消息后，便進(jìn)行地址及兼容性檢查，若不兼容，便釋放次呼叫并向主叫發(fā)送RELEASE消息；若滿足的話，向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送CALL PROCEEDING消息，其狀態(tài)由U0遷移到U6。

在接收到一個(gè)被叫地址處的用戶已啟動(dòng)用戶振鈴指示時(shí)，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)通過(guò)主叫地址的用戶網(wǎng)絡(luò)接日回送ALERTING消息，并進(jìn)入相應(yīng)的狀態(tài)，當(dāng)用戶收到ALERTING消息時(shí)，用戶便開始內(nèi)部振鈴指示，并停止T310，進(jìn)入U(xiǎn)4態(tài)，同時(shí)啟動(dòng)T301定時(shí)器；當(dāng)接收一個(gè)已經(jīng)接受的呼叫指示時(shí)，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)通過(guò)UNI發(fā)送CONNECT消息給主叫并進(jìn)入U(xiǎn)10態(tài)。

CONNECT消息向主叫指示通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的連接已經(jīng)建立，并停止可能的本地振鈴指示，主叫用戶在接受到CONNECT消息時(shí)，應(yīng)停止定時(shí)器，停止任何用戶產(chǎn)生振鈴指示，連接到用戶平面虛通路，發(fā)送CONNECT ACKNOWLEDGE消息給網(wǎng)絡(luò)已響應(yīng)CONNECT消息，同時(shí)進(jìn)入U(xiǎn)10態(tài)。

在此過(guò)程中，主叫，網(wǎng)絡(luò)和被叫之間有可能進(jìn)行參數(shù)協(xié)商，像用戶峰值速率，傳輸時(shí)延，假如這些參數(shù)不能達(dá)到一致，本次呼叫將被清除；假如發(fā)送消息的格式。長(zhǎng)度和信息單元發(fā)生錯(cuò)誤，或者不符合一致性要求，都將清除呼叫并釋放連接。

3.3.2呼叫釋放過(guò)程

在正常的情況下，主、被叫雙方通信結(jié)束后，由用戶或網(wǎng)絡(luò)發(fā)送RELEASE消息來(lái)啟動(dòng)呼叫清除。其中例外的是在響應(yīng)SETUP消息時(shí)，用戶或網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)發(fā)送RELEASE COM－PLETE消息作為第一個(gè)響應(yīng)消息來(lái)拒絕該呼叫／連接，釋放呼叫參考，并進(jìn)入零狀態(tài)。

a．由用戶啟動(dòng)清除

正常情況下，用戶發(fā)送RELEASE消息，啟動(dòng)定時(shí)器T308，拆除虛通路，并進(jìn)入釋放請(qǐng)求狀態(tài)。

當(dāng)接收到RELEASE消息時(shí)，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)進(jìn)入釋放請(qǐng)求狀態(tài)。該消息促使網(wǎng)絡(luò)拆除虛通路，并向遠(yuǎn)端用戶啟動(dòng)清除網(wǎng)絡(luò)連接的程序。一旦用于該呼叫的虛通路被拆除，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)向用戶發(fā)送RELEASE COMPLETE消息，釋放呼叫參考和虛通路，并進(jìn)入零狀態(tài)。

當(dāng)定時(shí)器T308第一次超時(shí)，用戶應(yīng)向網(wǎng)絡(luò)重新發(fā)送RE－LEASE消息，使用包含第一個(gè)RELEASE消息中的原因號(hào)碼，重新啟動(dòng)定時(shí)器T308。若定時(shí)器T308第二次超時(shí)，用戶應(yīng)把虛通路置于維護(hù)狀態(tài)，同時(shí)釋放呼叫參考，并返回零狀態(tài)。

當(dāng)接收到RELEASE COMPLETE消息時(shí)，用戶應(yīng)停止定時(shí)器T308，同時(shí)釋放虛通路和呼叫參考，并進(jìn)入零狀態(tài)。

b.由網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)清除

正常情況下，網(wǎng)絡(luò)發(fā)送RELEASE消息，啟動(dòng)定時(shí)器T308，拆除虛通路，并進(jìn)入釋放請(qǐng)求狀態(tài)。

當(dāng)接收到RELEASE消息時(shí)，用戶應(yīng)進(jìn)入釋放指示狀態(tài)。一旦用于該呼叫的虛通路被拆除，用戶應(yīng)向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送RE－LEASE COMPLETE消息，釋放呼叫參考和虛通路，并返回零狀態(tài)。

當(dāng)接收到RELEASE COMPLETE消息，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)停止走時(shí)器T308，同時(shí)釋放呼叫參考和虛通路，并進(jìn)入零狀態(tài)。

若定時(shí)器T308超時(shí)，其處理辦法與由用戶啟動(dòng)清除處理一樣。

3.3.3重新啟動(dòng)

重新啟動(dòng)程序用于將虛通道中的一個(gè)或所有虛通路，或被信令虛通路控制的所有虛通路返回到空閑狀態(tài)。當(dāng)接口一端不響應(yīng)另一側(cè)的呼叫控制消息時(shí)或者產(chǎn)生故障時(shí)，通常調(diào)用此程序，也可能用于局部故障，維護(hù)操作或誤操作而調(diào)用該程序。

若在呼叫／連接過(guò)程中，想知道對(duì)方的狀態(tài)可發(fā)送STA－TUS ENQUIRY消息來(lái)請(qǐng)求，對(duì)方在接收到此消息后，會(huì)返回STATUS消息，在其中攜帶它的狀態(tài)。

3.3.4正常的呼叫／連接控制的處理過(guò)程

用戶網(wǎng)絡(luò)接口信令為一次呼叫請(qǐng)求建立相應(yīng)的SVC連接。

主叫方首先向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送建立消息，網(wǎng)絡(luò)接收到后判定能否滿足這次請(qǐng)求，假如能夠就向被叫方發(fā)送建立消息，并向生叫用戶回送呼叫過(guò)程消息；被叫方收到建立消息后進(jìn)行一致性檢驗(yàn)處理，確定能接受后便向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送報(bào)鈴消息，網(wǎng)絡(luò)收到后再向主叫用戶轉(zhuǎn)發(fā)振鈴消息。

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)收到被叫方發(fā)出的連接消息后就建立起網(wǎng)絡(luò)中呼叫所使用的連接消息，主叫方收到連接消息后便建立了相應(yīng)的VC連接，再向網(wǎng)絡(luò)回送連接證實(shí)消息、這樣主、被叫之間端與端的連接就建立起來(lái)。一旦通信結(jié)束，主叫發(fā)出釋放消息給網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)拆除虛通路；此時(shí)網(wǎng)絡(luò)在接受到釋放消息后，馬上進(jìn)行虛通路拆除，向用戶發(fā)送釋放完畢消息，并釋放呼叫參考和虛通路；而被叫用戶接收到網(wǎng)絡(luò)發(fā)來(lái)的釋放完畢消息后，便釋放虛通路和呼叫參考。

整個(gè)通信過(guò)程結(jié)束。

4結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上述過(guò)程，Q.2931便完成通信雙方的連接建立超持和釋放的全過(guò)程。值得說(shuō)明的是Q.2931僅僅支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接的控制過(guò)程，至于點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)和廣播方式還得請(qǐng)讀者參考有關(guān)Q.2971建議的書籍。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信令方式及點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的信令方式的訪問(wèn)配置問(wèn)題請(qǐng)參閱ITU－T的Q.2010建議。

上一篇：ATM教程：數(shù)據(jù)鏈路層

下一篇：ATM交換機(jī)呼叫處理體系結(jié)構(gòu)