现代交换技术 信令系统

1、第五章 信令系统在交换机各部分之间或者交换机与用户、交换机与交换机之间，除传递话音、数据等信息外，还必须传送各种专用的附加性质的控制信号，以保证交换机协调动作，完成用户呼叫的处理、接续、控制与维护管理等功能。5.1 信令的概述信令（signaling）是面向连接工作模式通信网络为实现源和目的端点之间准确而有效地互通信息，协调网络设备建立传信通路所必需的协议命令序列。是通信网中规范化的控制命令。信令是通信网的神经系统。信令技术是通信网的基本技术。信令的组成：包含源地址、目的地址、信令类别、设备状态和要完成的任务等信息。5.1.1 信令的基本功能1. 电话通信网中的信令电话通信网把各种类型的电话机

2、和交换机连成一个整体，为了完成全程全网的接续，必须在用户与交换机之间以及交换局与交换局之间传送一些接续、控制信息，以建立、维护、解除双方的通信关系。这些信息称为信令（信号）。信令：在电话网中，信令是传递非话音的电信号，依靠它来实现电话网中通信电路的建立、释放、控制和维护。它是各交换局在完成呼叫接续过程中控制交换机产生动作所采用的一种“通信语言”。用于协调动作、控制呼叫。三个阶段如图 ：(1) 建立连接(2) 消息传输(3) 释放连接在连接建立和释放阶段，用户线和中继线中所传输的便是指导通信网络接续或拆线的信号。Ø 终端和本地交换机之间信号称为终端信令或用户网络信号（用户线信号）。&#

3、216; 交换机之间通过中继线传递的信号称为局间信令或网络内部信号。电话交换网中呼叫接续过程所需要的基本信令： 主叫用户 发端局 终端局 被叫用户交换机交换机 用户线 中继线 用户线 呼叫摘机（请求信令） 拨号音（进程提示信令）建 拨号信号（被叫号码）立 占用信号（向选择好的中继线）连 占用确认接 选择路由信号（被叫用户号码，地址信令） 回铃音（进程提示信令） 振铃信号（来话提示信令） 应答信号 应答摘机（应答信令）消息 语音信号（双方通话）传输 复原挂机（释放信令） 忙音 （进程提示信令） 话终信号（后向拆线信号）释 复原挂机 前向拆线信号（通知拆线）放连 拆线证实信号（拆线后）接 示闲 示

4、闲2信令方式信令方式：信令在传送过程中所要遵守的规约和规定，就是信令方式。它包括信令的结构形式，信令在多段路由上的传送方式及控制方式。选择合适的信令方式，关系到整个通信网通信质量的好坏及投资成本的高低。3信令系统信令系统是指为完成特定的信令方式所使用的通信设备和相关协议实体。是通信网的重要组成部分。任何通信网都离不开信令系统，它可以指导终端、交换系统及传输系统协同运行，在指定的终端之间建立临时的通信信道，并维护网络本身正常运行。4. 信令系统的功能信令系统的功能是处理和维护控制信息，为网络设备提供命令传送接口和通道，包括监视功能、选择功能和管理功能。监视功能，完成网络设备忙闲状态和呼叫处理情况

5、的监视。它用来反映或改变用户线和中继线的状态。例如：用户线的摘机和挂机状态，中继线的占用和示闲状态。选择功能，是指通信信息走哪条路，包括路由选择和连接时隙，通信结束时释放路由和相关资源。要从众多的电话机中选出主叫所指定的被叫话机，电话号码就是选择信令，也称地址信令。管理功能，完成网络设施的管理和维护，如拥塞、计费等。指电话网管理。5.1.2 信令的分类1.用户信令和局间信令（按工作区域分） 用户信令：用户话机和交换机之间传送的信令。在用户线上传送，又称它为用户线信号。主要包括：Ø 用户向交换机发送的监视信令（用户状态信号）和选路信令（地址信号）；Ø 交换机向用户发送的铃流和

6、各种音信号。局间信令：交换局之间在中继线上传递的信号，用来控制呼叫的接续和拆线。网间信令：电话网与其它网相互连接时传送的信号。网络管理信号：交换局与网络管理中心之间传送的信号。2.随路信令和公共信道信令（按传递途径的方式分）随路信令：语音/数据与信号采用相同的传输通路。是指在话路接续过程中所需的占用、应答、拆线等业务信令均由该话路本身来传送的一种方式。公共信道信令（CCS Common Channel Signaling)：一群话路的信令以时分方式公用一条高速数据信道传送。将信号信道和话路信道分开。信令消息通过标记与话路通道在逻辑上建立临时联系。3.带内信令和带外信令在电话交换局间，在话音频带

7、（3003400Hz）之内传送的信令称为带内信令；在话音频带之外传送的信令称为带外信令。（1）带内信令可用于任何形式的电路，凡是能传送话音的电路均能传送带内信令。（2）采用带内信令不会将呼叫接至有故障的话音电路上，因为话音电路有故障时，信令也无法传递，因而也不可能建立接续。（3）带内信令可使用的频带较宽，可以采用速度快、具有自检能力的多频编码信号。（4）采用带内信令时，容易受到话音电流的干扰，因为线路信号设备跨接在话音电路上，很容易受到话音电流的干扰，有时甚至会将话音误认为是信令而导致错误的动作，因此，要采取必要的措施加以防护。4.模拟信令和数字信令模拟信号：将信号按模拟方式传送，适用于模拟通

8、路。数字信号：按数字方式编码的信号。适合在数字媒介上传送。5.线路信令和记发器信令（局间的随路信号）线路信令：在线路设备之间传送的信令。 监视接续和反映呼叫进展情况的监视信令。用来检测或改变中继线的呼叫状态和条件，以控制接续的进行。 记发器信号：记发器间发送和接收的信令 。建立接续的选择信令。局间传送被叫（或主叫）号码，供交换机选择路由、选择被叫用户。6.前向信令和后向信令（按传递方向分）前向信号：由发端局记发器或出中继电路发送，而由终端局记发器或入中继电路接收的信令，即沿着建立接续的前进方向传递的信号。后向信号：与前向信令相反，逆着建立接续的前进方向传送的信令。7.按功能划分(1)监视信号（

9、线路信号）用来监视（检测）或改变线路上的呼叫状态或条件，以控制接续的进行。(2)地址信号（记发器信号）主要是主叫用户所送出的被叫用户的地址信息，供交换机选择路由。 (3)可闻音信号反映线路接续状态的信号音。(4)操作信号（管理信号）用于电话网的管理和维护。 5.1.3 信令方式信令方式是为了适应不同厂商设备之间能相互配合工作，网络设备之间传送信令所须遵守的规则和协议，包括结构形式、传送方式和控制方式。1.信令的结构形式结构形式有：未编码方式和已编码方式。Ø 未编码方式可按脉冲幅度不同、脉冲持续时间不同、脉冲在时间坐标上的位置、脉冲数量的不同、脉冲频率的不同来区分。未编码信号的结构形式

10、：(1)按脉冲幅度区分 (2)按电流持续时间长短区分 (3)按脉冲在时间坐标上的位置区分(4)按脉冲数量的多少区分(5)按频率的不同区分Ø 已编码方式，有模拟型多频编码、二进制编码和信令单元方式。（1）模拟编码起止式单频编码、双频二进制编码和多频编码方式。有DTMF、MFC，例如中国No.1的记发器信令为多频编码，前向6种频率15种编码。（2）二进制编码数字型线路信令，用4比特二进制编码表示线路状态。主要指PCM中的TS16的信令。（3）信令单元用不定长分组容纳若干字节的二进制编码消息来表示各种信令。例如NO.7信令使用的形式，特点是容量大、传递速度快、可靠性高、可扩充性强。2、信令

11、的传送方式：随路信令在多段路由上的传送方式有： 端到端方式 逐段转发方式 混合方式逐段转发：逐段识别，校正后转发。 端-端方式：将信号路由进行接通以后透明传递。混合方式是将端到端和逐段转发两种方式结合起来使用，在劣质链路部分采用逐段转发方式，在优质链路部分采用端到端方式。目前No.7信令系统中，主要采用逐段转发方式，但也支持端到端方式。 3. 控制方式是指控制信令发送的方法。（1）非互控方式（脉冲方式）发端不断地将需要发送的连续或脉冲信令发向收端，而不管收端是否收到。不必等待接收端的证实信号。机制简单，速度快，但可靠性差。适于误码率很低的数字信道。（2）半互控方式发端向收端每发一个或

12、一组脉冲信令后，必须等待收到收端回送的接收正常的证实信令后，才能接着发下一个信令。 也就是前向信令受控于后向信令。（3）全互控方式发端连续发一个前向信令，不能自动中断，要等收到收端的后向证实信令后才停发前向信令；接收端发送证实信令也是连续发送，不能自动中断，须在收到发端停发前向信令后才停发证实信令。连续互控，分四拍。特点是抗干扰能力强、可靠性好，但设备复杂、发码速度慢。5.2 用户线信令1.用户状态信令（监视信令）由用户话机叉簧产生，形成和切断用户线直流回路 。2.选择信令（地址信令）用户拨号所产生的数字信号。3.各种可闻音信令交换机向用户话机发送的信号。4. 用户线信令的作用Ø 请

13、求信令：由终端发出，使通信终端由空闲转为工作状态，并“唤醒”网络节点为它提供规定的服务。Ø 地址信令：即路由信令。Ø 释放信令：由终端发出，使通信终端由工作状态转为空闲状态，并释放所占用的网络节点、控制设备及传输设备。Ø 来话提示信令：由网络节点发出，提示外来呼叫的到达，请求通信终端由空闲状态转为工作状态。Ø 应答信令：由终端发出，作为对来话提示信令的响应，同时使终端转入工作状态。Ø 进程提示信令：网络节点在呼叫的各个阶段向终端发送适当的信令，使终端了解呼叫处理进展情况。5.3 局间信令局间信令和各种技术因素有关：(1)不同交换机类型采用不同的

14、信号(2)不同类型的传输媒介所传输的信号类型也不同 局间信令分类： 线路信令 （监视信令） 记发器信令（选择信令）Ø 线路信令是在线路设备（如各种中继接口）之间进行传送的信令，用来检测或改变中继线的呼叫状态和条件，以控制接续的进行。 如：示闲信号、占用信号、应答信号、拆线信号和闭塞信号等。5.3.1 局间线路信令1. 线路信令的种类及适用范围 直流线路信令，局间采用实线传输时，利用中继线上直流电位变化来表示各种接续状态。 带内单频线路信令，采用2600Hz单频信号的各种长、短组合表示接续状态。两交换局间采用实线或频分复用方式传输时使用。 数字型线路信令，局间传输线路采用PCM数字复用

15、线，中继电路采用数字中继器。2.带内单频脉冲线路信令（交流型线路信号）线路信号频率采用带内单频2600Hz。脉冲式线路信号单频断续式脉冲组成。信号分为：前向信号、后向信号连续式线路信号用连续稳定的音频来代表用户或中继线的状态。3. 局间数字型线路信号(1)定义TS16的信号。TS16提供一条64Kbit/S（8bit/帧×8000帧/S）的数字通道。(2)传送方法F1F15的TS16各传送两个话路的线路信号。(4)每位含义前向信号：af：识别出局设备的状态。af=0 主叫摘机占用状态，af=1 主叫挂机拆线状态；bf：识别出局设备的故障状态。bf=0 正常， bf=1 故障。后向信号

16、：ab：识别入局设备的工作状态。ab=0 被叫摘机（应答），ab=1 被叫挂机（后向拆线）bb：入局设备的空闲或占用状态。bb=0 示闲， bb=1 占用或闭塞。(5)复原方式主叫控制：只要主叫挂机，则afbf=10 主叫示闲。而被叫先挂机，要等主叫挂机后，被叫才示闲，即abbb=10。复原时前、后向信号有三种：前向正向拆线信号（主叫挂机后发，主叫示闲）：af(0 1) 拆线（主被叫通路释放，主叫示闲）后向反向拆线信号（被叫挂机后发，被叫不示闲）：ab(0 1) 不拆线释放监护信号（拆线证实信号，被叫示闲）：bb(1 0) 拆线。复原过程线路信令的发送顺序：主叫控制：主叫先挂机af ：0 1

17、（正向拆线信号） （强拆） ab：0 1（反向拆线信号），bb：1 0（拆线证实信号）被叫先挂机ab：0 1（反向拆线信号） 主叫后挂机 af：0 1（正向拆线信号），bb：1 0（拆线证实信号）互不控制：主叫先挂机af ：0 1 （正向拆线信号）（强拆） ab：0 1（反向拆线信号），bb：1 0（拆线证实信号）被叫先挂机ab：0 1（反向拆线信号 ）（强拆） af：0 1（正向拆线信号 ），bb：1 0（拆线证实信号 ）被叫控制：主叫先挂机af ：0 1（正向拆线信号 ）被叫后挂机 ab：0 1（反向拆线信号 ），bb：1 0（拆线证实信号）被叫先挂机ab：0 1（反向拆线信号 ） （强拆

18、） af：0 1（正向拆线信号 ），bb：1 0（拆线证实信号 ）数字线路信令过程：4.线路信令的传送在电信通信网中凡经过一个或几个中间局转接时，叫做多段接续。经过多段接续的电话接续，其信令传递时有两种方式：端端传送方式和逐段转发方式。端端：信令从发端局发出，不经过转接局转接，而由终端局直接接收。逐段转发：从发端局发出信令，经过转接局时，由转接局接收，再由转接局向下一个局发送，每经过一个转接局，信号就转发一次，直至终端局接收为止。5.3.2 多频记发信令 1. 概念记发器信令是在记发器（多频收发码器）之间进行传送的信令，属于选择信令，用来选择路由或用户。主要包括选择路由所需的地址信令（即被叫号

19、码）和其他用于建立接续的控制信令。记发器信令由一个交换局的记发器发出，由另一个交换局的记发器接收。主要功能是控制电路的自动接续。为了保证有效快速的传送速度和有一定的抗干扰能力，记发器信令采用多频互控方式。因此叫做“多频互控信号”。所谓“多频”指的是多频编码信号，即由多个频率组成的编码信号。所谓“互控”是指信号传送过程中必须和对端发回来的证实信号配合工作。 (1)多频由多个频率组成的编码信号。 组成原理：给六个频率编号，要传送的某个数字为两个相应频率编号之和。前向信号：1380 1500 1620 1740 1860 1980 Hzf0 f1 f2 f4 f7 f11后向信号：1140 1020

20、 900 780 660 540 Hz 中国No.1信令方式中，记发器信令采用多频互控（MFC）信号方式。前向信令采用13801980Hz高频群，6个等差120Hz频率，按6中取2方式组合编码成15种信号。后向信令采用7801140Hz低频群， 4个等差120Hz频率，按4中取2组合编码成6种信号。多频信号属于带内信号。它有脉冲式多频信号和互控式多频信号两种结构方式。脉冲式多频信号是一种编码信号，每个数字采用六中取二方式，它只有前向信号，无后向（证实信号），不证实的脉冲信号方式。只适用于逐段转发传送。 t1接收器的响应时间。 t2信号识别时间。传送每一位号码脉冲的时长必须大于t1+t2。 (2

21、)互控每个信号的发送和接收都有一个互控过程。每一个互控过程分为四个节拍：第一拍：去话记发器发送前向信号；第二拍：来话记发器接收和识别前向信号，发后向信号；第三拍：去话记发器接收和识别后向信号后，停发前向信号；第四拍：来话记发器识别前向信号停发以后，停发后向信号。多频互控信号基本上采用端端的传送方式。2.信号种类和含义前向组主要代表数字信息，组代表发端业务类别。后向 A组起控制前向数字信号的发码位次及证实作用，B组表示被叫用户状态。前向 （数字信息） （发端业务类别） KA、KC、KE、数字信号 KD 后向 A （发码位次及证实） B （被叫用户状态） A1、A2、A3、A5、A6 等 KB在后

22、向A3信号发送之前，由前向组和后向A组组成互控关系；在A3信号发送后，由前向组和后向B组组成互控关系。3.前向组信号的含义由接续控制信号和数字信号组成。(1)KA 发端市话 发端长话（国际）(2)KC 长话局 长话局（终端长）(3)KE 终端长话 终端市话(4)数字信号 （09，15）发端市话发端长话(国际)长话局终端长话局终端市话 KA KC KC KE4.前向组信号(KD)的基本含义KD：发端业务性质信号。5.后向A组信号的基本含义是前向组信号的互控信号，起控制和证实前向组信号的作用。Ø A1 发下一位Ø A2 由第一位起重发Ø A3 发端发够号码时，转换控制

23、至B信号。 Ø A5 空号Ø A6 发KA和主叫用户号码 发端收到A3后，从组转成组（KD），第组前向信号与B组后向信号进行多频互控。前向组、组信号：6.后向B信号(KB)的基本含义KB：被叫用户状态的信号（如：空闲、忙、空号）。7.局间多频记发器信号发送顺序国际 I1I2I3国内 X1X2X3X4用户 PQRABCD（或PQRSABCD）几种主要接续：(1)本地网间的记发器信号发送顺序KD=3（市内电话），KB=4（被叫用户忙），无长话局：无KA、KC、KE，只有数字信号和KD。(a) 不重发局号(b)(b)重发局号(2)本地端局和国内长途局间记发器信号发送顺序KA后为主

24、叫号码，15表示为主叫号码结束，这里的A3表示脉冲式信号。8、MFC在多段路由上的传送方式MFC采用多频编码、连续互控、端到端传送方式，也采用逐段转发方式。(1)端到端方式，转接局只接收必要的选路由信令，选路后接通通路，退出MFC收发，由两终端局完成MFC过程。(2)逐段转发，转发局需接收全部MFC信令后，再转发必要的信令到下一交换局。(3) 混合方式，逐段转发和端到端方式结合，当下一段电路为劣质电路时，则转接局必须收全号并向下一转接局发必要信令。MFC互控传送方式： 去话端发前向信令； 来话端识别前向信令，发后向信令； 去话端识别后向信令，停发前向信令； 来话端识别前向停发，停发后向信令。

25、去话端识别后向停发，根据后向信令要求发下一位前向信令，开始新的互控过程。a.端端方式终端局记发器所收到的记发器信号是由发端局记发器直接发来的，没有经过转接局转发。而每个转接局仅接收用以选择路由数字信号（如长途区号），而不向下局发任何信号。例子：沈阳呼叫长沙，途经北京、武汉两个转接局转接的情况。b.逐段转发转接局的记发器必须接收上一局送来的全部数字信号，并转发给下一局。应用举例：长途接续，记发器信令传送过程。主叫号码23456，被叫021-86453。其中：亦可采用混合方式传送信号：原则上采用端到端，若有劣质电路，则劣质电路的段采用逐段转发方式。采用中国1号信令的一次市话接续：5.4 公共信道信

26、令系统（CCS）5.4.1 概述 通信网中采用的信号方式与通信网交换技术密切相关。随路信号存在些限制：Ø 信号传送速度较慢Ø 信息容量有限Ø 传递呼叫无关的信号信息能力有限Ø 信号种类少Ø 按每话路配备信号设备1.组成公共信道信令系统，它是在两个处理机之间提供一条双向高速信号链路，通过该链路以数字方式传送信号，即一群电路以时分方式共享一条公共信道信号链路，使信号通道和话音/数据通道完全分开来。公共信道信令系统与随路信令系统区别之一是它有一个独立于信息网的信令网。2.好处与特点 系统灵活。由于分开传送，信令发展不受业务系统约束，可随时改变或增删信

27、令内容。 传送速度快。一个时隙字节可传2位数字，可缩短呼叫建立时间，提高网络使用效率和服务质量。 容量大。不等长信令单元编码，信令内容不受限。 格式统一。多厂商不同设备可方便接口和相互配合。 支持交互式业务。传送完全分离，通话期间可处理信令，不影响业务使用。 代价低。数千话路共用一条信令链路，节省投资。3.类型No.7 适用于数字网和ISDN。我国采用的是中国No.7信令系统。5.4.2 7号信令系统 基本特点：No.7信令系统是一种国际性的标准化通用公共信道信令系统。是为现代数字交换，数字传输和ISDN而设计的。能满足国际、国内电话网，移动通信网、ISDN、电路交换数据传输业务网的信号传递要

28、求 。局间的No.7信令链路是由两端的信令终端(SP)设备和它们之间的数据链路组成。数据链路是速率为64kbit/s的双向数据通道。No.7信令是基于分组交换的， 采用分组消息格式传送电路交换机的接续控制信息，其分组是经数字编码的信令单元（SU）。信令终端具有对SU同步、定位和差错控制功能，以保证发送端发送的信令消息被接收端可靠地接收。必须要设置备用设备，以保证可靠性。No.7信令系统是一种多功能的模块化分级结构的系统。 信令消息传送与信息传送网逻辑上相互独立，可多达4096个话路共享一条信令链路。信令单元SU中必须包含一个标记，以识别该信令单元传送的信令属于哪一个话路。还必须要对话路进行单独

29、的导通检验。No.7信令系统由两个部分组成：Ø 公共的消息传递部分（MTP：Message Transfer Part）。它为正在通信的用户功能实体之间提供信令消息的可靠传递。Ø 适合不同用户的独立用户部分（UP：User Part）。它是使用消息传递部分传送能力的功能实体。2. No.7信令系统的功能结构分层通信体系结构的基本概念： 将通信功能划分为若干层次，每一个层次完成一部分功能，每一个层次可单独进行开发和测试。 每一层只和直接相邻的两层打交道，它利用下一层所提供的功能，向高一层提供本层所能完成的服务。 每一层是独立的，各层都可以采用最适合的技术来实现，当某层由于技术

30、的进步发生变化时，只要接口关系保持不变，则其他各层不受影响。No.7信令的功能结构：No.7信令系统是局间处理机之间的分组数据通信系统。在计算机通信过程中，为了满足多厂商异构设备间的正常通信，No.7信令系统参照OSI模型结构。3.中国7号信令中国7号信令是根据原CCITT No.7信令结合我国电信网实际而制定的，是支持现有网络中话音呼叫和非话音呼叫有关的信令的共路信令系统。它提供的交换控制信息的程序和协议，使信令消息可以在这一信令链路上安全可靠地传送。各部分主要功能：MTP：消息传递部分（Message Transfer Part）信令链路传送消息的程序、协议和进行消息选路的机制综合在一起被

31、称为消息传递部分。消息传递部分MTP由三个功能级组成：信令数据链路（第一级，MTP1）规定了信令传输通路的物理、电气和功能的特性，用于信令消息的双向传递。数字链路采用速率为64kbit/s的PCM通路。信令链路功能（第二级，MTP2）也是为窄带应用规定的，它定义了两个直接连接的信令点之间的信令数据链路上传送信令消息的功能和程序，提供信令两端的信号可靠传送。它包括差错检测、差错校正、差错率监视和流量控制等。信令网功能（第三级，MTP3）规定在信令点之间传送管理消息的功能和程序。在第1级或第2级出现故障时，负责将信令消息从一个信令点可靠地传送到另一个信令点，并且要求在窄带和宽带的环境时是相同的。分

32、为信令消息处理和信令网管理两部分。信令消息处理功能是指当本地节点为消息的目的地信令点时，将消息送往指定的用户部分；当本地节点为消息的转接信令点时，将消息转送至预先确定的信令链路。信令消息处理功能包含有消息鉴别、消息分配和消息路由三个子功能。信令网管理功能是指在信令网发生故障的情况下，根据预定数据和信令网状态信息调整消息路由和信令网设备配置，以保证消息传递不中断。信令网管理功能包括信令业务管理、信令链路管理和信令路由管理。用户部分UP（第四级）主要功能是控制各种基本呼叫的建立和释放。它由各种不同的用户组成，每个用户部分定义和某一用户有关的信令功能和过程。TUP：电话用户部分（Telephone

33、User Part）DUP：数据用户部分（Data User Part）ISUP：ISDN用户部分（ISDN User Part）它在ISDN环境中提供话音和非话交换所需的功能。四级基本结构，用于数字电话网、电路方式数据网、N-ISDN，随着新业务涌现，暴露出局限性：Ø MTP只能以逐段转发方式传递信令，不支持端到端传递。Ø MTP不能传递与电路无关的信令。为了使通信网的信令可支持不断涌现的新技术新业务，使No.7信令与OSI参考模型相一致，在信令系统的结构中又增加了信令连接控制部分（SCCP）和事务处理能力部分（TC），与原来的MTP、TUP、DUP、ISUP一起构成了一个四级结构和七层协议并存的功能结构。信令连接控制部分：Signalling Connection and Control Part SCCP ）