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p s t n 与ip 电话网互通的分析及网关系统的实现 摘要 自1 8 7 6 年电话发明以来，电路交换技术一直是电话网的主导技 术。但是i p 技术的迅猛发展深刻改变了传统电信网络的概念、体系 结构以及运营模式。传统p s t n 网和分组i p 网的两网互通就成了一 个当务之急。尤其是v o i p 技术的出现和发展，如何使i p 网电话信 令与p s t n 网电话信令之间进行互通，成了两网互通的一个关键技 术。 本文对p s t n 和i p 电话网的信令互通技术进行了分析，给出了 中国l 号信令与i p 电话信令互通网关系统的解决方案，并且在实现 上吸取了i p 分组技术和7 号公共信道信令技术中优于随路信令的先 进思想。 在第四章提出的中继服务器的结构，是对前面描述的单一信令 网关系统的扩展，提出了信令分发平台的概念，不仅可以实现 p s t n 和i p 电话网中现存的所有信令系统之间的互通，还可以进行 方便的扩充，添加新的信令模块。 文中最后对两网互通的发展进行了展望，下一代网络软交换系 统为两网互通构建了完善的协议结构，代表着网络发展的趋势，而 我们设计的中继服务器，也正是体现了这样的趋势。 关键词中国1 号信令7 号信令i p 电话两网互通软交换 a n a l y s i s0 fi n t e r c o n n e c t i o nb e t w e e n p s t na n di pa n di m p l e m e n t a t i o no f t h eg a t e w a ys y s t e m a bs t r a c t c i r c u i ts w i t c h i n gt e c h n o l o g yh a sb e e nt h em a i nt e c h n o l o g yo f t e l e p h o n en e t w o r ks i n c ew h e nt e l e p h o n ew a si n v e n t e d b u tt h ef a s t d e v e l o p m e n to fi pn e t w o r kh a sd e e p l yc h a n g e dt h ei d e aa n ds t r u c t u r eo f t r a d i t i o n a lc i r c u i ts w i t c h i n gn e t w o r k h o wt oc o n n e c tt h et w od i f f e r e n t n e t w o r k sb e c o m ea nu r g e n tp r o b l e mm u s tb es o l v e d e s p e c i a l l yt h e a p p e a r e n c eo fv o i pm a k e st h ei n t e r c o n n e c t i o nb e t w e e nd i f f e m ts i g n a l i n g s y s t e m sak e yt e c h n o l o g yi nt h i sf i e l d t h i sa r t i c l ea n a l y s e st h et e c h n o l o g yo fc o n n e c t i n gp s t nw i t hi p a n db r o u g h tf o r w a r das t r u c t u r eo fc o n n e c t i n gn o 1s i g n a lo fc h i n aw i t h v o i ps i g n a ls y s t e m f u r t h e rm o r e t h ed e s i g no ft h i ss t r u c t u r et a k e st h e a d v a n c e di d e ao fi pn e t w o r ka n ds s 7s i g n a l i n gs y s t e m t h es t r u c t u r eo fa nr e l a ys e r v e rb r o u g h tf o r w a r di nt h ef o u r t hp a r ti s a ne x p a n s i o no ft h es i g n a l i n gg a t e w a ys y s t e mw ed i s c u s s e di nt h ee a r l y p a r t s t h es i g n a l i n gd i s t r i b u t i o np l a t f o r i l lc a nn o to n l yc o m m u n i c a t ew i t h t h ea l le x i s t i n gs i g n a l i n gs y s t e m sb u ta l s oc a nc o n v e n i e n t l ya d dn e w s i g n a l i n gm o d u l e s a tl a s t w ed i s c u s s e dn e t w o r kd e v e l o p i n g ，n g n s o f t s w i t c hs t a n d s f o rt h ef u t u r e ，a n do u rr e l a ys e r v e ra l s oi n d i c a t e st h i st r e n d k e yw o r d sn o 1s i g n a l l i n go fc h i n as s 7i pt e l e p h o n e i n t e r c o n n e c t i o ns o f t s w i t c h 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中 不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或 其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所 做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名： 日期：2 0 0 5 - 3 - 1 4 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定， 即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被 查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、 缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此 规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在三年解密后适用本授权书。非保密 论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名：一日期：2 0 0 5 3 1 4 导师签名：乞融 日期：2 0 0 5 3 1 4 北京邮电人学硕l 研究生学位论文p s t n 与i p 电话网互通的分析及网关系统的实现 第一章网络发展与两网互通概述 1 1 公共电话网信令技术 自从1 8 7 6 年贝尔发明电话以来，电信网始终是电话业务占主导地位，并以 电话交换为主导技术。历史最为悠久，目前广泛应用于公共电话网( p s t n ) 的 是电路交换技术，它的基本特点是为通信双方固定分配一条具有固定带宽的通信 电路，在数字网中电路带宽为6 4 k b i t s 。一次通信包括三个过程：建立电路、通 话和释放电路，其中电路建立和释放需要信令的支持。 信令( s i g n a l i n g ) 是电信网中，在终端和交换机之间，以及交换机与交换机 之间传送的一种对话信息，它的作用是控制信道的接续和传递网络管理信息。 信令根据传输区间的不同，可以分为两类：一类是用户信令，是在用户和交 换机之间传送的信令。例如，电话网中反映用户摘机、拨号、挂机等状态的信息， 就属于这一类信令。另一类叫局间信令，是在交换机与交换机之间传送的信令。 这类信令又分随路信令和公共信道信令两大类。 在随路信令方式中，信令和话音信号共同使用一个传输信道。中国1 号信令 属于随路信令方式。 公共信道信令方式是将信令信息的传递与话音信号的传送分开，通过一个专 用信令链路集中传送信令的一种信令方式。一个信令链路可以同时为许多条话音 信道所公用。c c i t t 于上世纪8 0 年代提出的适合数字电信网的7 号公共信道信 令方式( s s 7 ) ，是目前被广泛采用的信令方式。 信令系统好比是电信网中的神经系统，随着电信网的现代化，特别是电信网 的数字化、业务综合化、智能化，信令系统的作用更为重要。现代化的信令系统 不但可用于电话网、数据网、综合业务数字网，而且还可以在各种交换局和业务 中心之间传送各种数据信息，从而适应多媒体通信发展的需要。 1 2 i p 网电话信令技术 1 2 1 网络发展趋势 进入2 0 世纪9 0 年代以后，电信网业务结构发生了巨大变化，数据业务高速 增长，i p 业务量每6 1 2 个月就翻一番。数据业务量不仅将超过电话业务量，而 且已进入包括声音和图像在内的多媒体通信领域，传统的电信网和计算机网壁垒 第l 页 北京邮电大学硕士研究生学位论文p s t n 与口电话网互通的分析及网关系统的实现 分明的界线已经被打破，网络业务数据化的发展趋势对电信网技术的发展带来了 深刻的影响。 电路交换可以为用户提供足够的带宽，从而确保通信服务质量，但是网络带 宽利用率不高，一旦电路被建立后，无论用户是否处于讲话状态，分配的电路始 终被占用。这一缺点对于突发性很强的数据通信来说尤为严重。在数据通信中没 有必要为通信双方事先分配一条独占的电路，而是可以根据用户的要求和网络所 提供的带宽，动态分配带宽，将突发数据按选定的路径逐个节点接力前传，数据 在每个节点的缓冲区中暂存，这就是分组交换的基本思想。 分组交换采用长度受限、结构统一的分组作为数据传输的基本单元，并且采 用存储转发机制，同一链路在不同时刻可以传送不同通信会话的数据，这被称为 网络资源的统计复用，这是分组交换和电路交换的最大不同之处。 2 0 世纪9 0 年代以来，以t c p i p 为核心技术的因特网在全球范围内以惊人的 速度获得了超乎寻常的发展。i p 的技术优势如下，第一，i p 已经具有一个全球 统一的网络，该网络具有统一的网络层和运输层协议，可以连接世界上任何两个 地点不同类型的终端；第二，i p 接入非常简单；第三，i p 是一个开放式网络， 用户可以根据需要开发自己所需的业务。尤其是基于i p 上传送话音( v o i p v o i c e o v e ri p ) 技术的i p 网络电话的成功应用，使i p 技术不但是数据通信中的主导技 术，而且也成为实时通信中富有挑战性的技术。 1 2 2 i p 网电话信令技术 i p 电话是利用基于路由器分组交换的i p 数据网实现话音传输的通话方式， 就是通过i n t e r n e t 作为主要传输介质，采用“存储转发的方式进行语音传送， 其具体的实现方式因其使用不同协议标准而各有不同。 目前i p 电话终端所采用技术标准主要有三种，为h 3 2 3 协议族，m g c p 协 议以及s i p 协议，其复杂度和工作原理也由于采用的协议不同而不同。 目前市场中h 3 2 3 协议由于发展时间较长，因此运营较为广泛，但其实现复 杂、兼容性差、不适于i n t e m e t 网络环境等特点一直没能很好地克服。m g c p 协 议由于其采用集中控制的方式，所以多被运营商作为软交换平台中的主要支持协 议使用，但是m g c p 只支持语音传输，不支持图像等多媒体数据的传输，因此， 其应用和发展受到一定的限制。而s i p 协议具有简单、通用、易于扩展等特性， 逐渐发展成为主流协议，目前已被3 g p p 作为唯一的呼叫协议采用，并且各大i p 电话厂商，如思科、朗讯、阿尔卡特等均已推出基于s i p 协议的软硬件终端产品， 微软著名的聊天工具m s n 以及n e tm e e t i n g 均采用s i p 作为其通信协议。 相对于传统p s t n 电话，i p 电话机无论是对于用户来说，还是对于运营商来 第2 页 北京邮电人学硕士研究生学位论文p s t n 与i p 电话网互通的分析及网关系统的实现 说都具有相当大的优势。对于终端用户来说，办公室内无须使用电话线，只需要 使用五类线即可，在桌面上数据业务和语音业务统一由网线进行传输，从而可以 节省费用；而且i p 电话具有出色的移动性，由于i p 网络没有物理位置的限制， 使用i p 电话可比使用手机还要方便，使用者在世界上任何能通网络的地方均可 使用i p 电话，呼叫者和被呼叫者均可以随时随地地享受i p 电话带来的高效率； 再者，i p 电话拥有低廉的通话费用，i p 电话使用i p 网络，其通信成本相比传统 电话网络要便宜很多，在i p 网内通话目前大都采取免费或者收取包月费的形式， 而传统呼叫电话需要支付本地通话费；最后，i p 电话可以提供强大的商务功能， i p 电话终端配合软交换设备可以很容易地实现多方通话、智能转接等商务应用， 相比传统电话地功能更易于实现扩充。 从运营商的角度，i p 电话机方便运营商开展增值业务。由于i p 电话采用数 字形式进行通信，i p 电话终端一般均有处理数字数据的能力，因此可以非常方 便地开展多种增值业务。同时，i p 电话机的推广可以推动其他业务的发展，目 前宽带接入网发展如火如荼，但是现在网络缺少的不是带宽，而是内容，i p 电 话的推出为网络服务内容增加了色彩浓重的一笔，相应地也可以推动宽带网络业 务的发展。 当前的i p 电话运营商已纷纷开始或正在计划开始不断开发新的增值业务， i p 电话除提供传统电话网提供的增值服务外，它所提供的一些新型增值业务是 传统电话网所不能提供的。专家们预言，统一未来通信的将是i n t e m e t ，而i p 电 话技术的出现和商业应用，则开始把话音和i n t e m e t 网结合起来。也许在将来的 1 0 1 5 年内，m 电话将与现有的电信话音网综合，形成综合的语音数据视频网 络。 v o l p 的关键技术包括： ( 1 ) 信令技术，保证电话呼叫的顺利实现和话音质量，目前被广泛接受的v o l p 控制信令体系包括i t u t 的h 3 2 3 系列和i e t f 的会话初始化协议s i p 。信令控 制部分采用协议栈的方式通过软件实现。 ( 2 ) 编码技术，话音压缩编码技术是i p 电话技术的一个重要组成部分。目前， 主要的编码技术有i t u t 定义的g 7 2 9 、g 7 2 3 等。此外，静音检测技术和回声 消除技术也是v o l p 中十分关键的技术。静音检测技术可有效剔除静默信号，从 而使话音信号占用的带宽进一步降低。回声消除技术主要利用数字滤波器技术来 消除对通话质量影响很大的回声干扰，保证通话质量。这点在时延相对较大的i p 分组网络中尤为重要。 ( 3 ) 媒体实时传输技术，实时传输技术主要是采用实时传输协议r t p 。r t p 是 提供端到端的包括音频在内的实时数据传送的协议。r t p 包括数据和控制两部 第3 页 北京邮电犬学硕一卜研究生学位论文p s t n 与i p 电话网互通的分析及网关系统的实现 分，后者叫r t c p 。r t p 提供了时间标签和控制不同数据流同步特性的机制，可 以让接收端重组发送端的数据包，并可以提供接收端到多点发送端的服务质量反 馈。 ( 4 ) 业务质量保障技术，采用资源预留协议r s v p 和用于业务质量监控的实时 传输控制协议r t c p 来避免网络拥塞，保障通话质量。 ( 5 ) 网络传输技术，主要是利用传输层协议t c p 和u d p 。 此外还涉及到分组重建技术和时延抖动平滑技术、动态路由平衡传输技术、网关 互联技术( 包括媒体互通和控制信令互通) 、网络管理技术( s n m p ) 以及安全 认证技术和计费技术等等。 1 3 电路交换网和i p 网的融合是一种发展趋势 在当今网络技术飞速发展的时代，以i p 技术，特别是宽带i p 技术为代表的 新技术、新业务的不断涌现和发展，深刻地改变着传统电信网络的概念、体系结 构以及运营模式。从目前的业务发展与需求的角度来看，一方面，传统交换领域 的需求增长减缓，相对来说，数据业务的流量正逐步超越语音业务的流量，并将 成为未来网络的主导业务。另一方面，电信运营商目前超过8 0 ，有的地方甚 至超过9 0 的业务收入仍然来自语音业务。因此，互联网和数据业务在相当长 的一段时间内，还不可能替代语音业务成为电信运营商主要的业务收入，还不足 以支持电信业的下一步发展。因此，传统的p s t n 网和分组i p 网还将长期共存， 而谋求两网互通的解决方案，也成了一个当务之急。尤其是v o i p 技术的出现和 发展，如何使i p 网电话信令与p s t n 网电话信令之间进行互通，成了两网互通 的一个关键技术。 分析i p 电话网与p s t n 网络在组网方式、业务、信令承载以及媒体流编码 格式等方面存在的根本差异，考虑它们之间的互通需求，必然会涉及到如下几方 面： ( 1 ) 网络承载连接的互通 p s t n 网络的信令及媒体业务流承载在基于t d m 的e l t 1 物理时隙通道上， 而v o i p 的信令及媒体业务流则在无连接的i p 网络层上传输，并以高层i p 媒体 流控制传输及信令传输协议来保证端到端的连接可靠性。因此，两个网络的边界 上必须有合适的设备来完成不同承载模式之间的互通转换，而网络承载连接的互 通需求又可进一步划分为信令承载的互通与用户话音承载连接的互通。 ( 2 ) 应用控制信令的互通 p s t n 侧交换局间一般采用基于共路s s 7 方式的i s u p 、t u p ，或随路方式的 r 2 、中国1 号信令实现局间的呼叫互通，而i p 内则采用s i p 、h 3 2 3 等基于i p 第4 页 北京邮电大学硕上研究生学位论文p s t n 与伊电话网互通的分析及网关系统的实现 的呼叫控制协议实现局间呼叫互通，在流程及消息构成方面完全不同于p s t n 侧 各类信令，这就要求处于i p 和p s t n 互通节点位置的信令转换设备必须能同时 支持p s t n 侧及i p 侧的局间呼叫控制协议，并完成二者之间转换。 ( 3 ) 媒体格式的互通 对于语音业务，p s t n 网络中的媒体流一般采用非压缩的波形编码p c m 格 式，而在i p 侧，为了实现v o l p 带宽节省的目的，采用了压缩比较高的模型参数 编码格式，如g 7 2 3 1 、g ：7 2 9 等，而其他业务如传真等也采用了特殊的编码方式， 因此媒体格式的双向转换是必须解决的互通问题。 另外由于p s t n 端局必须实现局间双向四线到用户端双向二线之间的转换， 而实现转换功能的混合平衡线圈不可避免地存在着回声泄漏现象，并且v o i p 内 部的i p 语音承载及编解码处理存在较大时延( 超过3 6 m s ) ，使得v o i p 用户在 与p s t n 用户通话过程中必然受到发话话音回声现象的干扰，导致通话质量下 降，所以就要求在v o i p 与p s t n 的网关设备上对语音及回声流进行监视，并尽 可能自动完成对多余回声的抵消。 第5 页 北京邮电大学硕士研究生学位论文p s t n 与i p 电话网互通的分析及网关系统的实现 第二章信令网关背景技术介绍 2 1 中国1 号信令技术 信令是指为通信链路的建立与拆除设定的信号以及用于通信网管理、维护和 统计等方面的信息。信令遵循一定的信令协议，信令协议与产生和处理信令的信 令设备一起构成信令系统。 电话网的信令分为随路信令( c h a n n e la s s o c i a t e ds i g n a l l i n g ) 和共路信令 ( c o m m o nc h a n n e ls i g n a l l i n g ) 。模拟电话网通常采用i t u ts s 5 的r 1 系统( 北 美) 和r 2 系统( 欧洲) ，在我国使用的是与r 2 系统类似的中国l 号信令系统， 属于随路信令系统。数字电话网和i s d n 常采用共路信令s s 7 系统。这是一个数 字信令系统，所谓的共路信令指的是采用专用的数据通道传送局间信令。 在随路信令信令方式中，信令通过通话话路传送，即信令和话音信号在同一 条话路内传送。随路信令的局间信令可以分为线路信令和多频记发器信令( 简称 记发器信令) 。线路信令在线路设备( 例如中继线) 之间传送，记发器信令在记 发器之间传送。 中国l 号信令( n o 1s i g n a l l i n go f c h i n a ) 是国标规定的，根据中国实际情况， 适合于中国电话网的一种信令方式。属于随路信令方式。它包括线路信令和记发 器信令两部分。 根据不同的传输媒介，中国1 号信令的线路信令分为三种：带内单频脉冲线 路信令，直流线路信令和数字型线路信令。直流线路信令采用两线上的直流电位 变化来表示各种接续状态。带内单频信令通过不同的脉冲信号的组合来表示各种 接续状态。数字线路信令采用数字线路上的特定位的不同比特表示线路的不同接 续状态。局与局之间中继采用p c m 传输( p c mp u l s ec o d em o d u l a t i o n ，脉冲信 号调制) 时使用数字线路信令。p c m 传输系统共有3 2 路数字传输信道，其中第 1 信道传送同步信令，第1 6 信道传送话音信道的线路信令，其余3 0 个信道为话 音信道。每个信道传输速率为6 4 k b p s ，3 2 * 6 4 k b p s = 2 0 4 8 k b p s ，俗称2 m 口( e 1 ) 。 中国1 号信令的记发器信令用于在记发器之间传送选路信号，即用户号码信号， 分为前向信号和后向信号。前向信号采用6 中取2 的方式，即共有6 种频率，每 一种信号取其中的2 种频率组合，公有1 5 种信号内容。后向信号采用4 中取2 的方式，共有6 种信号内容。 第6 页 北京邮电人学硕士研究生学位论文p s t n 与i p 电话网互通的分析及网关系统的实现 2 1 1 局间数字线路信令 局间数字线路信令是在电话交换局间中继采用p c m 传输时的线路信号方 式。p c m 脉冲编码调制( p u l s ec o d em o d u l a t i o n ) ，编码的方法是对语音信号进 行采样，然后对每个样值进行量化编码。c c i t t ( 现i t u t ) 的6 4 k b i t s 语音 编码标准g 7 11 采用p c m 编码方式，采样速率为8 k h z ，每个样值用8 b i t 非线性 的u 律或a 律进行编码，总速率为6 4 k b i t s 。我国采用a 律。 数字型线路信号编码： 3 0 3 2 路p c m 系统传送信号的编码格式如下，3 0 个话路的数字型线路信号 由第1 6 时隙按复帧抽样集中传送。每一话路两个传输方向各有a , b ，c ，d 四位码可 供线路信号编码。第1 6 时隙结构如表2 1 所示。 0 帧1 帧2 帧3 帧 第1 6 时隙第1 6 时隙第1 6 时隙第1 6 时隙 abcdabcdabcdabcdabcdabcd 0 0 0 0 x y x x 话路1话路1 6话路2话路1 7话路1 5话路3 0 表2 1 第1 6 时隙结构表 其中：x 为备用比特，未用时置1 。y 为复帧失步对告比特。y = 0 ，表示 正常；y = l ，表示复帧失步对告。当c 、d 比特未用时，应置c = i ，d = l 。 我国国家标准g b 3 9 7 1 2 - 8 3 ( ( 电话自动交换网局间中继数字型线路信号方式 规定了具体的技术指标，每个话路双向各占用4 位码( a 、b 、c 、d ) 传送其线路 信号。考虑到目前我国的实际需要，前向采用a f , b f , c f 三位码，后向采用a b 、 b b 、c b 三位码来表示( d f 、d b 置为1 ) 。其含义如表2 2 。 前向信令 c f 话务员再振铃或强 a f 发话局状态b f 故障状态拆 0 主叫摘机( 占用)0 正常0 再振铃或强拆 l 主叫挂机( 拆线)1 故障1 未进行再振铃或强 拆 后向信令 a b 被叫用户状态b b 受话局状态c b 话务员回振铃 0 被叫摘机( 应答)0 示闲0 回振铃 1 被叫挂机( 拆线)1 占用或闭塞1 未进行回振铃 表2 - 2 前向后向信令表 中国1 号信令的线路接续状态有：示闲，占用，占用确认，被叫应答，复原 ( 主叫控制：被叫先挂机，主叫后挂机，主叫先挂机；互不控制：被叫先挂机， 第7 页 北京邮电大学硕士研究生学位论文p s t n 与i p 电话网互通的分析及网关系统的实现 主叫先挂机；被叫控制：被叫先挂机，主叫先挂机，被叫后挂机) 和闭塞。各个 状态的信号标志编码( 在此仅列举市话局一市话局的接续) 如下表2 3 所示： 编码 接续状态前向后向 a fb fa b b b 示闲 1o1 0 占用 00lo 占用确认 0d11 被叫应答 0) 01 被叫先挂机 0)ll 11 主叫后挂机 1010 01 1011 主叫控制主叫先挂机 10 0o ， 1 1 复 原 互不控制 被叫先挂机 lo1o 0 1 lo1l 主叫先挂机10 0o 被叫先挂机 11 被叫控制 10 1o 主叫先挂机 1o0l l1 被叫后挂机 10 1o 闭塞1ol1 2 1 2 记发器信令 表2 - 3 线路接续状态表 局间记发器信号是主要用作电话自动接续的控制信号，用以选择路由、选择 被叫用户等，其特点是：记发器信号数量多；记发器信号设备数量少，但较复杂。 记发器信令是在用户通话前利用话音电路传送的，整个话音频带( 3 0 0 3 4 0 0 h z ) 可以作为传送记发器信号的频带，所以记发器广泛采用具有传送速度快、具有一 定检错能力、信号容量大的带内多频编码记发器信号( 简称多频记发器信号) 。 中国一号记发器信令就采用多频编码信令。 带内多频编码记发器信号可分为脉冲方式和互控方式。 ( 1 ) 多频脉冲方式( m f p ) 第8 页 北京邮电大学硕士研究生学位论文p s t n 与i p 电话网互通的分析及网关系统的实现 又称非互控方式，是单向传送方式，只有前向信号，没有后向证实信号。传 送速度快，主要适用于卫星电路间传送。c c i t t 的n o 5 和r l 记发器信号就是 采用这种无后向证实的脉冲式带内多频编码信号方式。信令编码与m f c 相同。 ( 2 ) 多频互控方式( m f c ) 互控方式的带内多频编码记发器信号，多频编码，连续互控，端到端的传送 方式。在这种信号方式中，前向信号和后向信号都是连续的，它对每一个前向信 号都用一个后向信号加以证实。 多频互控( m f c ) 方式的传送过程分4 拍进行：第一拍：发端局发送第一位 前向信号；第二拍：收端局接收和识别此前向信号，回送第一位后向证实信号， 它不仅证实已收到了前向信号，并向发端局提供信息，以决定下一次发送什么前 向信号；第三拍：发端接收和识别到该后向信号后，停发前向信号。第四拍：收 端局识别出前向信号已停发后，停发后向信号。 当发端局识别后向信号已停发后，即可根据所收后向信号的要求，发送下一 位前向信号，开始下一个互控过程。 由于互控信号的任一端所发出的信号都是连续的，只有在对端接收器可靠地 接收和识别完毕，并回送信号，再经本端接收器可靠地接收和识别对端回送的信 号后，才停止发送。所以，互控方式的信号能适应于有不同响应时间和识别时间 的各种接收器，它具有传输可靠，适应性较强等优点，但在两个交换局之问的一 段电路上，互控方式的传送速度比脉冲方式的慢。欧洲采用的r 2 记发器信号和 我国采用的记号发器信号均为互控带内多频编码信号方式。 记发器信号经过多段电路时，其传送方式有三种：逐段转发方式、端到端方 式和混合方式。 ( 1 ) 逐段转发传送方式 逐段转发的记发器信号只在两个交换局间一段电路上进行传送，转接局记发 器则必须接收上一局送来的全部数字信号，并向下一局转发必要的数字信号。 ( 2 ) 端到端传送方式 所谓“端到端”传送方式，就是终端局记发器接收由发端局记发器沿转接局 已接通之电路直接发来的信号；转接局记发器只接收用以选择路由数字信号，不 转发任何信号，且在接通转接电路后立即释放；发端局记发器在信号传送过程中 自始至终地工作。r 2 和我国互控式多频记发器信号通常采用端到端传送方式。 端到端传送方式的优点是：在多段电路接续中，从全程来看，信号传送速度快， 转接局记发器被占用时间较短，但信号经多段电路送，对记发器的收、发码器和 电路传输质量要求较高。 第9 页 北京邮电大学硕士研究生学位论文p s t n 与i p 电话网互通的分析及网关系统的实现 ( 3 ) 混合方式 在电话网大而复杂，有些电路的传输质量不高时，多频互控记发器信号若采 用完全端到端传送方式，则将使信号传送不可靠；但若采用完全逐段转发方式， 则全程传送信号速度将很慢，各转接局记发器和局间中继电路被占用时间将相当 长。为了解决这一矛盾，可采用一种所谓混合传送方式，原则上仍采用端到端传 送方式，但当转接局所连接的两条电路中，只要有一条劣质电路( 传输质量指标 达不到规定要求的电路) ，转接局的记发器就必须要求发端局( 或上一局) 的记 发器向它发送全部数字信号，并向下一局转发必要的数字信号。混合方式不仅适 用于长途电话网，也适用于本地电话网。、例如，在大城市和郊区县组成的本地电 话网中，局间中继电路损耗超过一定指标时，汇接局记发器就需转发信号。我国 的带内多频编码记发器信号就采用这种混合方式。另外，还对长途自动接续作如 下规定：不允许发端市话局记发器直接向转接长话局或终端长话局的记发器发送 记发器信号，而必须由发端长话局记发器转发至转接长话局或终端长话局；也不 允许转接长话局或发端长话局记发器直接向终端市话局记发器发送记发器信号， 而必须由终端长话局记发器转发至终端市话局记发器。然而，当终端市话局与终 端长话局合为一个局( 长市合一局，即t l s 局) 时转接长话局或发端长话局可 直接发送信号至终端市话局。 多频记发器信号分前向和后向两种，信号编码采用1 2 0 h z 等差级频。前向 信号用1 3 8 0 - - 1 9 8 0 h z 高频群，六中取二，有1 5 种；后向用7 8 0 - - 1 1 4 0 h z 低频 群，四中取二，有6 种。 编码方式如表2 4 ，2 5 所示： 前向频率 ( 数码) 1234567891 01 11 21 31 41 5 f o ( 13 8 0 )o oooo f i ( 1 5 0 0 )ooooo f 2 ( 1 6 2 0 ) ooooo f 4 ( 1 7 4 0 ) ooooo f 7 ( 18 6 0 ) ooooo f 11 ( 1 9 8 0 )ooooo 表2 4 多频记发器信号编码方式表1 后向频率 ( 数码)123456 f o ( 11 4 0 )ooo f 1 ( 1 0 2 0 ) ooo f 2 ( 9 0 0 ) ooo 第l o 页 北京邮电大学硕士研究生学位论文p s t n 与i p 电话网互通的分析及网关系统的实现 表2 5 多频记发器信号编码方式表2 前向记发器信号数字0 - 9 ，用以表示主、被叫号码，数字1 1 1 5 可用来表示 测试连续呼叫、优先呼叫、控制卫星电路段数字等。在不同的应用场合或接续阶 段，前向记发器信号有不同的含义，如在发端市话局发端长话局的呼叫接续中， 它还可用来表示主叫用户类别：用户待等级( 普通、优先) ，计费种类( 定期， 立即，免费等) ，在接续的后阶段，又表示通信业务类别( 电话、传真、数据) ， 呼叫类别( 市内呼叫、长途、半自动呼叫) 等。 后向记发器信号是对前向记发器信号的控制和证实。例如，数码1 表示要求 发下一位号码，数码2 表示要求从第一位发起；而当终端局收完被叫最后一位号 码后，即回送a 3 信号。此后，后向记发器信号用来表示被叫用户状态，例如， 数码1 表示被叫空闲，数码4 表示被叫用户忙或机键拥塞等。 记发器信号种类如表2 - 6 所示： 向信号 后向信号日【 组别 名称基本含义容量 组别名称基本含义容量 k a主叫用户类别1 5 i k c 长途接续类别 5 收码状态和接续 长市aa 信号状态的回控证实 6 k e 市内接续类别 5 数字信令 1 0 i ik d 发端呼叫业务类别 6bb 信号 被叫用户状态6 表2 - 6 记发器信号种类表 前向i 组信号由接续控制信号和数字信号组成。 ( 1 ) k a 信号 k a 信号是发端市话局向发端长话局或发端国际局前向发送的主叫用户类别 信号，k a 信号提供本次接续的计费种类( 定期、立即、免费) ，用户等级( 普 通、优先) 信息和通信业务类别( 电话、传真、数据) 三种信息。这三种信息的 相关组合用一位k a 编码表示，因此，k a 为组合类别信号，k a 包括国内自动 用户类别和国际自动用户类别，见表。k a 中有关用户等级和通信业务类别信 息由发端长话局市话自动记发器译成相应的k c 信号。各种“优一 用户( 包括 电话、传真、数据) 只能选用优质无线电路，各种“优二 用户( 包括电话、传 真、数据) 只能选用优质电缆电路。 第l l 页 北京邮电大学硕士研究生学位论文p s t n 与m 电话网互通的分析及网关系统的实现 l 定期 2 普通 用户表，立即 3 打印机，立即 4 备用 5 普通免费 6 备用 7 8 优先，定期 9备用 1 0 优先，免费 1 1 备用 1 2 1 3 用于测试 1 4 备用 1 5 表2 7k a 信号表 ( 2 ) k c 信号 k c 信号是长话局间前向发送的接续控制信号，它具有保证优先用户优先接 通、控制卫星电路段数、完成指定呼叫及其它指定接续( 如测试呼叫) 的功能。 k c 信号编码含义如表2 - 8 。 k c 信号编码含义 1 1 备用 1 2由a t m e 或t t m 发起的指定电路呼叫 1 3 测试呼叫 1 4 优先呼叫 1 5 已经过卫星电路 表2 - 8 k c 信号表 ( 3 ) k e 信号 k e 信号是终端长话局向终端市话局以及市话局间前向传送的接续控制信号 ( 见表2 9 ) 。长市间k e 信号目前只设置“1 3 为测试呼叫。市话局间k e 1 1 为备用。但以往市话网已使用该信号为经汇接局的接续标志，现纵横交换局仍可 使用。新开的程控局则不启用汇接信号，而实行全收全发。 r t 一l | k e 信号编码l含义l 第1 2 页 北京邮电大学硕士研究生学位论文p s t n 与i p 电话网互通的分析及网关系统的实现 1 1 备用 1 2 备用 1 3“t ”测试呼叫 1 4 备用 1 5备用 表2 - 9 k e 信号表 ( 4 ) 数字信号 前向i 组信号中的“l 0 数字信号用来表示主叫用户号码、被叫区号和被 叫用户号码。此外，发话端市话局向端长话局发送的“1 5 信号表示主叫用户号 码终了。 前向i i 组信号( k d ) 是发端业务性质信号，表示发端呼叫业务类别，如表 2 1 0 所示。 k d 信令的作用 k d 发端呼叫业务类别能否插入市话能否被长途话务员插入 编号 可否可否 1 长途话务员半自动呼叫oo 长途自动呼叫( 电话通信或 2 用户传真，用户数据通信)oo 3 市内电话oo 市内用户传真或用户数据 4 通信，优先用户oo 5 半自动核对主叫号码 6 测试呼叫oo 表2 1 0 发端呼叫业务类别表 后向a 组信号是前向i 组信号的互控信号，起控制和证实前向i 组信号的作 用。 ( 1 ) a 1 、a 2 、a 6 信号 这三种信号，统称发码位次控制信号，控制前向数字信号的发码位次。 ( 2 ) a 3 信号 a 3 是转至b 组信号的控制信号。在终端长话局终端市话局接续中的市话 端局的长途入局记发器中，或在市话接续中的多频入局记发器中，a 3 信号是互 控信号。在全程全网中传递a 3 信号时，除终端长市之间采用多频互控a 3 信号 外，长长，长途、国际全自动呼叫的发端市长之间a 3 信号已不是互控制信号， 第1 3 页 北京邮电大学硕士研究生学位论文p s t n 与i p 电话网互通的分析及网关系统的实现 而是采用多频脉冲形式( 1 5 0 + 3 0 m s ) 的a 3 信号。a 3 信号的互控和脉冲的各种 情况如表2 7 所示。 ( 3 ) a 4 信号 这是接续尚未到达被叫用户之前遇忙，致使呼叫失败的信号，有前向信号的 a 4 信号是互控信号，无前向信号的a 4 是( 1 5 0 + 3 0 m s ) 脉冲信号。 ( 4 ) a 5 信号 这是接续尚未到达被叫之前，遇到空号( 区号空号或局号空号) 的信号，有 前向信号的a 5 信号是互控信号，无前向信号的a 5 是( 1 5 0 + 3 0 m s ) 脉冲信号。 收到a 5 信号的局，应接通话路，由发现空号的局送录音通知或空号音。 后向b 组信号( k b ) 表示被叫用户状态信号，起证实前向i i 组信号和控制 接续作用。如表2 1 1 所示。 k b k b 信令内容 长途接续或测试接续时市话接续时 编码 ( 当k d - - 1 、2 或6 时)( 当k d - 3 或4 时) 1 被叫用户空闲 被叫用户空闲，互不控制复原 2 被叫用户“市忙 备用 3 被叫用户“长忙 4 机键阻塞被叫用户忙或机键阻塞 5 被叫用户为空号被叫用户为空号 6 备用被叫用户空闲，主叫控制复原 2 2 s s 7 信令技术 2 2 1 s s 7 信令网 表2 1 1 后向b 组信号表 由于随路信令系统传送速度慢，信息容量小，在通话期间不能传送信令，无 法扩展新的通信业务，不能满足现代通信网对信令系统的要求。随着信通技术的 发展，出现了公共信道信令技术。公共信道信令技术的基本特征是将通话信道和 信令信道分离，在单独的数据链路上以信令消息单元的形式集中传送信令信息。 s s 7 信令就是公共信道信令。在中国国内s s 7 信令被叫作n o 7 ( 读作七号) 信令。 s s 7 信令系统是国际电信联盟( i t u ) 的标准，在国际上大部份国家得到了 应用，是目前通信领域应用最广的信令系统。 s s 7 信令系统能满足多种通信业务的要求，当前的主要应用有： 传送电话网的局间信令。 传送电路交换数据网的局间信令。 第1 4 页 北京邮电大学硕 ：研究生学位论文p s t n 与i p 电话网互通的分析及网关系统的实现 务。 传送综合业务数字网的局间信令。 在各种运行，管理和维护中心传递有关的信息。 在业务交换点和业务控制点之间传送各种控制信息，支持各种类型的智能业 传送移动通信网中与用户移动有关的各种控制登记信息。 s s 7 信令网是用于传递通信消息的数据网络，由许多各种信令点和连接信令 点的链路构成。 信令网的节点叫信令点( s p ) 。所有信令点都能接收消息并判断这一消息是 发给本节点还是汇接到别的信令点。这种决定可以由交换设备完成，也可由一台 附属计算机完成。 信令点间传送信令的通道叫链路，链路是双向的，同时具有发送和接收消息 的能力。 s s 7 信令网通过数据包发送消息，这些消息可以是：呼叫建立消息，电路管 理消息，网络管理消息，也可以是数据库访问消息或远端功能调用消息。在本课 程的开头，我们用图解来说明s s 7 信令网呼叫建立和拆除的消息流程。呼叫建立 也包括数据库的访问，比如由被叫号码查找路由信息。s s 7 信令网提供消息汇接 功能，能根据数据库中地址把消息发往相应的地方。有些消息用于维持s s 7 信令 网的连接和运行，比如：网络某部分链接中断时的路由重选消息。 信令点( s p ) 是s s 7 信令网中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。有以下三类信 令点： 业务交换点，是信令消息的产生或终结点，实质上就是本地交换系统，它发 起呼叫或接收呼入。以另一种方式说，当一个交换中心具有s s 7 信令接入能力时， 它就是一个业务交换点。业务交换点把语音交换系统信号转换成s s 7 消息。业务 交换点利用数据库调用远端功能( 通过s s 7 网络发送数据库查询命令) 。 业务控制点，( s c p ) 是典型的访问数据库服务器，一个s c p 总是要连接到 一个s t p ( 信令转接点；以下讨论) 。用于线路信息，8 0 0 号码路由，归属定位 寄存器( 无线网络) 等的数据库都是以子系统号作为参照的。每个s c p 都有一 个应用，用于根据子系统号码查找需要的数据库。 信令转接点，完成路由器的功能，它们一般不产生消息，它们查看每一个由 s s p 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。s t p 把其 它信令点和网络连接在一起组成更大的网络。 如果没有信令转接点( s t p ) ，那么每个信令点间都要有链路直接相连，当 第1 5 页 北京邮电大学硕t ：研究生学位论文p s t n 与i p 电话网互通的分析及网关系统的实现 一个网络很大时，就需要数量非常庞大的链路数，无法实现。每个交换局都要维 护包含网络中所有节点信息的路由表，当一个网络很大时，维护的工作量就会 变得难以想象。所以s t p 在国内信令网中很重要，它不但能把不同的网络连接 起来，还能把国际间的网络连接起来。国内网间s t p 信令点没有把消息转换成 其他协议或协议变化的能力。网关s t p 信令点才有这样的转换功能。网关s t p 信令点主要