现代交换技术电路交换控制.pptx

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1、 最基本的交换控制是呼叫连接控制，即呼叫连接的建立、维护和释放。本章主要讨论电路交换的控制技术。交换控制是一种复杂的系统工程，涉及到整个电信网的结构、路由规划、编号制度、信令系统、交换机的硬件系统和软件系统。1关于交换控制第1页/共152页24.1 电信网的组织 电信网主要由交换系统、传输系统和用户终端组成。用户终端包括电话机、传真机和各种数据终端；交换系统负责用户终端之间的连接；传输系统是交换机与用户终端之间、交换机与交换机之间的传输线路及相关设备。交换机与用户终端之间的传输线路，称为用户线或用户环路；交换机之间的传输线路，称为中继线。中继线往往称为中继线群或中继电路群。交换系统的设计是与整

2、个通信网的规划密切相关的。在设计交换系统时，必须考虑通信网的以下几个方面：路由规划、编号制度、计费系统、交换机接口与传输系统、网同步方式和信令系统。第2页/共152页4.1.1 路由规划 电信网的路由是指在两个交换局之间建立的呼叫连接路径。路由规划包括路由设计和路由选择，这些都与电信网的组织结构有关。31.电信网的一般结构 电信网结构的基本形式有网状网和星形网，网状网的一种形态是全互连网，其中每个交换局均有直达中继线和其他交换局相连。星形网中设有一个中心局，称为汇接局，其他局与中心局之间设有直达中继线，各局之间的通信都需经中心局转接。第3页/共152页 实际组网中，网络的结构形式多种多样，比如

3、网状网结构可以简化成环形网。星形网可以扩展成 树状网。可采用网状网与星形网的综合构成 复合网，复合网结构能吸取两种基本形式的优点。如下图复合网中A、B、C三个交换局之间为网状网结构，汇接局以下其他各局为星形结构。复合网结构具有一定的灵活性，可在话务量较大的局间设置直达电路，如 D 局和 E局之间。复合型网提高了电路利用率，在实际中得到广泛采用。网络的结构形式4第4页/共152页2.路由设计 路由设计是根据给定的交换机之间的话务量及服务质量要求，决定交换机之间中继线的容量及配置方式。设有 A、B、C 三台交换机，给定呼损指标为 0.01。它们之间的话务量如下图所示。试确定交换机之间如何连接及所需

4、中继线的数量。第一种方法采用全互连方式的网状网结构，交换机间采用直达路由。第二种方法把交换机B作为汇接交换机，构成星形网结构。5第5页/共152页 一种更有效的方法是采用混合路由，两台交换机之间的话务量部分通过直达中继，部分通过汇接中继，使直达中继具有较高的效率，同时又减少了较昂贵的汇接中继设备的数量。具体设计中，提高直达中继的呼损率，以达到较高的效率。对于直达中继溢出的话务量，则经过汇接中继接续，使其达到规定的服务质量指标。因此，汇接中继仅作为直达中继溢出时的后备路由，汇接路由常称为替代路由或迂回路由。混合路由6第6页/共152页7 现行电信网为等级制树状网络，整个通信网分为国内和国际两部分

5、。根据 CCITT(现ITU-T)的建议，用于国内通信的部分可包括 45 级，国际部分规定为 3 级。实际通信网的结构自上而下可分为国际网、国内长途网和本地网。3.路由选择 第7页/共152页国 际 网 8 国际电话网结构如下图所示。国际局分为三级，分别用 CT1、CT2、CT3 表示。CT1为最高国际汇接局，CT2 为国际汇接局，CT3为国际出入局。CT1 之间均有直达电路，为全互连网状网结构。CT1到所属CT2，CT2到所属CT3均有直达电路，它们是星形网结构。第8页/共152页国内长途网 我国国内电话网自1986年以来，实现了五级的等级结构，由四级长途交换中心和第五级的端局组成。其中 C

6、1C4构成国内长途网，采用复合型网络结构。C1之间采用网状网结构，其他各级逐级汇接，并且辅以一定数量的直达路由，如右图所示。9第9页/共152页本 地 网 10 本地电话网简称为本地网，本地网是指在同一长途编号区范围内，由若干个端局或者若干个端局和本地汇接局、局间中继线、用户线和用户终端组成的电话网。一个本地电话网属于长途电话网中的一个长途编号区，且仅有一个长途区号。本地网内用户之间的呼叫只需拨本地号码，不需要拨长途区号。根据本地网规模大小和分布范围，本地网中电话局之间有各种连接方式，即有不同的网络结构。实际中有采用网状网结构，也有采用汇接制的星形网，大型城市的本地网多为复合型网络。第10页/

7、共152页 在等级制通信网中，任何两台交换机之间都可能存在多条路由。因此，必须有一种经济合理的路由选择方案。选择路由时应充分利用高效直达路由，尽量减少转接次数和尽量少占长途电路。路由选择顺序和原则如下：(1)先选高效直达路由。当高效直达路由忙时，选迂 回路由，选择顺序是“由远至近”。(2)最后选择最终路由。最终路由可以是实际的最终 路由（低呼损电路），也可以是基干路由。路由选择方案11第11页/共152页例 两个地区之间的长途网络结构如下图所示，假定交换中心A呼叫交换中心B，试按“由远至近”选择顺序依次给出全部路由。解：根据路由选择顺序和原则，首选直达路由，当直达路由忙时，再选迂回路由，最后选

8、基干路由。路由选择举例12第12页/共152页13 随着通信网中交换设备的数字化以及传输网的光纤化，通信网的网络结构也在发生变化。过去广泛采用的等级制结构实行的是一种静态管理方法，缺乏灵活性，越来越不适应现代通信的技术要求。等级制通信网尤其是长途交换网正在向 无级 动态网 演进。其中，程控数字交换设备、No.7信令系统及网络管理的智能化是实现无级动态网的必要条件。所谓“无级”是指在电话网中的各个结点(交换机)处于同一等级，不分上下级。所谓“动态”是指选择路由的方式不是固定的，而是随网络话务量变化或其他因素而变化。4.网络结构的变化演进 第13页/共152页14我国长途电话网的演进 我国长途电话

9、网向无级动态网过渡和扩大本地网同步进行。首先把C3和C4合并成一级DC3，形成扩大的本地网。再进一步过渡到三级网(两级长途网)。最后形成由一级长途网和本地网组成的二级网络结构，从而实现长途无级网。我国的电话网将由三个层面：长途电话网平面、本地电话 网 平面 和用户 接入网平面组成。在这种结构中，长途网和本地网均可采用动态路由选择。第14页/共152页154.1.2 编号制度 任何通信网都需要一个合理的寻址方案。电话网中为使用户可以呼叫网中其他任何用户，必须对网中每一用户分配一个唯一的号码。一个良好的编号制度应符合下列原则：（1）全球编号统一。（2）号码的位数尽可能的短。（3）编号要有规律。（4

10、）编号制度应充分考虑电信网的发展，应有预 见性。第15页/共152页16CCITT建议的每部话机的完整电话号码为：本地号码 本地号码是同一本地网或编号区域中各个话机的号码，一般情况下采用等位编号，号码长度要根据本地网的长远规划容量来定。本地电话网的一个用户号码由两部分组成：局号和用户号，本地电话网的号码长度最多为 8 位。本地电话网内呼叫时只需拨本地号码。国家号国内长途区号+完整电话号码第16页/共152页17 其中10为北京；2X(X=09)为特大城市 或大区中心城市 本地长途区号；XYZ(X=39,Y为奇数,Z=09)用于省会和省辖市；县级长途区号为4位。随着C3本地网的建立，各县的长途区

11、号均与C3局一致。拨打国内长途电话，首先拨国内长途冠号“0”，然后拨国内长途区号和本地号码。国内长途区号 是用于区别同一国家内不同编号区域的号码。我国采用不等长区号，区号位长为24位。国内长途区号第17页/共152页18 国家号是用来区分世界上不同国家和地区的号码。国家号由 13 位组成，第一位是国际区号，各区域的划分及编号以及一些国家和地区的号码如右表所示。在我国拨打国际长途电话时，首先拨国际长途冠号“00”，然后是国家号、国内长途区号和本地号码。我国除首位“0”表示长途冠号外，首位“1”表示特种业务，如114为查号台；117为报时台；119为火警；110为匪警等等。特种业务采用3位编号。国

12、 家 号第18页/共152页194.1.3 计费系统 计费系统用来记录和计算每次呼叫的通话费。合理的收费可以使通信系统的投资得到适时的回收，保证系统正常维护和运行，促进通信业务的迅速发展。实际中的计费方法常受限于交换机控制系统及计费系统的发展水平，现代的程控交换机与计算机自动计费系统相结合，可以实现理想的计费。实用中的计费方法主要有下列三种：（1）包月制；（2）单式计次制；（3）复式计费。第19页/共152页20 复式计费除收取每部话机的月租外，还根据每次通话的距离、时间和服务种类收取通话费。复式计费分为周期脉冲计费法和 计 算 机 自动计费法。程控交换系统常采用计算机自动计费。在计算机自动计

13、费系统中，计算机将记录通话所有相关数据，如主、被叫地址，通话开始时间，通话结束时间以及服务类别等，并据此计算出各次通话的费用。计算机自动计费系统的组成如图所示。通话原始数据以数据包的形式通过通信接口发送给计费计算机，由计费计算机完成数据的处理、存储和打印输出。计算机自动计费第20页/共152页21 交换机接口是交换机中唯一与外界实现物理连接的部分。数字程控交换机的接口分为数字接口和模拟接口，每一种接口又分为用户线侧和中继线侧两部分。用户线侧 连接 各种用户线，称为用户接口；中继线侧通过各种传输系统连接其他交换机，称为中继接口。交换机间的传输系统和信令系统具有严格的统一标准和规定，交换机只需提供

14、标准的模拟中继接口和数字中继接口，就可满足应用的需要。对于用户接口，交换机制造商有着较大的设计灵活性。程控交换机所能配备的用户接口种类及功能是体现交换机设计水平的一个重要方面。4.1.4 交换机接口与传输系统第21页/共152页22数字交换机接口示意图 第22页/共152页23（1）用户接口：在用户线侧的模拟接口为Z接口，Z1接口连接用户线；Z2和Z3接口连接模拟远端集线器和模拟 PABX。在用户线侧的数字接口为 V 接口，包括V1V5。V1接口连至用户设备，一般速率为64kb/s；V2接口连接数字远端模块；V3接口属于30B+D接口；V4为2B+D接口，支持ISDN接入；V5 接口支持nE1

15、的接入网，包括V5.1(n=1)和V5.2(1n16)。（2）中继接口：在中继线侧的 模拟 接口为 C 接口，C11 通过通路转换设备接入FDM系统，C12 通过模拟中继器接入四线传输线路。在中继侧的数字接口有 A接口和 B接口，A接口是速率为2.048Mb/s的一次群接口。B接口是速率为8.448Mb/s的二次群接口。1.接口第23页/共152页24 Z接口是应用最广泛的一种接口，它是数字交换机与模拟用户线之间的接口，常称为 模拟用户接口。模拟用户线可以连接模拟话机、传真机或PABX等终端设备。CCITT为程控数字交换机的模拟用户接口规定了七项功能，称为BORSCHT功能，如下图所示。接口举

16、例模拟用户接口 第24页/共152页25 A接口是中继侧应用广泛的一种数字接口，PCM一次群数字中继接口的典型结构如下图所示。整个接口可划分为四部分，分别完成信号的收发、同步时钟提取、信令提取和插入及异常情况下报警。数字中继接口电路由专用集成电路芯片来实现。接口举例数字中继接口 第25页/共152页262.传输系统 电信网中模拟用户线大多采用双绞线，即模拟二线传输。中继传输系统常用的传输媒介有多线对电缆、同轴电缆、微波（包括卫星）和光纤等。模拟二线传输 通过Z接口的模拟二线传输中，收发两个方向使用同一对导线，发送信号可能直接返回到己方的接收端，形成所谓的“侧音”，也可能通过远端返回，形成“回音

17、”。侧音和回音都影响通话质量，一般侧音通过话机终端里的消侧音电路加以抑制，回音必须通过接口混合电路里的平衡网络加以抵消。第26页/共152页27模拟二线的传输距离 二线传输距离由话机中送话器所需要的工作电流决定。程控交换机向终端馈送的电压为-48V，话机所获得的电流取决于话机内阻、交换机馈电电路内阻和用户环线的电阻，并应满足如下公式：对于目前的电话机制造技术，实际中为了保证送话器和交换机接口中摘机检测电路正常工作，常规定环路电阻不大于1300。因此，可根据用户环线的特性参数求得最大传输距离。第27页/共152页28 中继传输 中继传输系统往往根据传输容量和距离选用不同的复用方式（频分复用FDM

18、或时分复用TDM）和传输媒介。电缆载波中继传输系统如下图所示。电缆中继传输系统第28页/共152页29 交换机 C 接口输出的模拟话音信号，或 A接口输出的PCM一次群信号，经过相应的调制，可通过微波中继系统传输。下图给出了典型的微波中继传输系统的组成。微波中继传输系统第29页/共152页30 光纤中继传输系统一般仅用于数字信号传输，数字信号输入光纤传输系统，经扰码和 5B6B 编码后，对光源进行调制，调制后的光信号再经过光纤线路传输。下图为典型光纤中继传输系统的组成。尽管中继传输系统种类繁多，数字交换机只需提供输出单话路模拟信号和各次群PCM信号的中继接口。光纤中继传输系统第30页/共152

19、页4.1.5 数字网的同步 数字网由数字交换机和数字传输系统组成，为了保证接收数字信号的完整性和有效性，全网中的数字设备之间必须同步。同步包括帧同步和时钟频率同步。PCM一次群信号的帧同步是利用同步时隙TS0来实现的，每个偶帧的TS0被固定的设置为 x0011011，帧同步字为 0011011。当接收端的帧同步字检测电路检测到与同步字相匹配的数字序列时，检测电路输出一个帧脉冲。帧同步电路以帧脉冲为参考点，检查后续各帧 TS0中是否也含有同步字，在所期望的时刻(每隔250s)连续数次收到同步字，才确认系统进入同步状态。1.帧同步31第31页/共152页 在同步状态下，如果帧同步检测电路连续数次不

20、能在预定时刻收到同步字，就认为系统失步，立即重新开始同步建立过程，这是为了避免偶然的传输误码造成假失步。帧同步检测32第32页/共152页 两台交换机通过数字中继线相连时的传输过程如右图。首先交换机 A发出一帧信号经过传输时延 ts 到达交换机 B，假定交换机 B的计数器与接收信号帧同步，且两个方向的传输时延相等，则交换机A接收到的信号帧将比它发送的帧滞后 2ts。交换机A的发送信号与接收信号达到帧同步的条件是 2ts=n125s （n为正整数）33交换机之间的帧同步第33页/共152页 实际中，交换机之间的信号时延受距离、温度和传输系统等因素的影响，ts 总是处于变化中。帧同步常采用弹性存储

21、器来实现，线路上的传输时延会被弹性存储器自动吸收。下图为帧同步原理电路。弹性存储器34第34页/共152页2.比特时钟频率同步 由多台交换机构成的数字网，要求各个交换机具有相同的发送时钟频率和接收时钟频率。由于传输介质的影响和时钟频率的漂移，一般很难做到各交换机时钟频率完全一致，这就产生了时钟频率的同步问题。对于任一台交换机，输入信号时钟频率和接收端本地时钟不一致时，就会产生“滑码”，如图所示。滑码的主要影响是引起帧失步，从而损伤话音(特别是加密话音)和数据的质量。35第35页/共152页(1)准同步 准同步方式又叫独立时钟法，各个交换局均设立互相独立的、标称频率相同的高稳定度时钟。由于它们的

22、频率不完全相等，经过时间上的积累可能发生滑码。设置容量足够大的缓冲存储器，是解决滑码问题的一种方法。当存储器为n位，标称频率为f，相对频差为f时，滑码发生周期为:T=n/(ff)CCITT建议数据传输系统应满足20小时里滑码不超过一次，对于 PCM 一次群而言，当 n 取 256 时，相当于要求时钟频差 f=n/(Tf)=256/(2036002.048106)=1.7410-9一般晶体振荡器已无法满足要求，需要使用原子钟。频率同步方法36第36页/共152页（2）主从同步 这种方法基于电信网的等级制结构，即各个交换机的工作时钟来自上级交换机。各下级交换机从接收到的数字信号中提取时钟，本地时钟

23、由接收到的外时钟通过锁相环锁定。主从同步的优点是经济、简单，但它的缺点是可靠性差，当一个交换机发生故障时，受其控制的下级交换机都将失去工作时钟。依靠本地时钟交换机仍可正常工作，但滑码的频度会明显增加。国内通信网通常采用主从同步方式。37频率同步方法(续)第37页/共152页（3）相互同步 各交换机都有自己的时钟，并且相互连接，无主从之分，互相控制，互相影响。最后各个交换局的时钟锁定在所有输入时钟频率的平均值上，以同样的时钟频率工作。相互同步的优点是网内任何一个交换局发生故障，不影响其他局，从而提高了可靠性。其缺点是同步系统较为复杂。通常同级交换机可采用相互同步方式。38频率同步方法(续)第38

24、页/共152页 随着通信网的发展，CCITT建议了No.1No.7信令以及R1和R2信令，我国也相应规定了中国No.1No.7信令和中国1号信令等。目前存在于通信网中的信令十分复杂，需要有一个完善的、统一的信令系统。从通信网的发展趋势看，今后将统一在No.7信令系统下。本节主要介绍信令的概念、信令的设计，最后详细讨论得到广泛应用的No.7信令系统。4.2 信令系统39第39页/共152页 通信网是由交换系统、传输系统和用户终端组成的。信令系统的作用是协调交换系统、传输系统和用户终端的运行，在指定的用户终端之间建立电路连接，并维护网络本身的正常运行和提供各种各样的服务等。任何通信网，无论是固定电

25、话网、移动电话网、数据网 及 综合业务数字网 都离不开信令，信令系统是通信网的神经系统。这里主要介绍电信网的信令系统。4.2.1 信令的基本概念1.信令的作用40第40页/共152页412.信令的分类 信令的分类方法很多，我们以端到端电话通信过程为例，说明信令的作用及其分类方法。一次正常电话通信的全过程包括呼叫连接建立、用户信息传输和连接释放三个阶段。在不同的阶段，用户线或中继线中传输的信号的性质是不同的。在呼叫连接建立和释放阶段，用户线和中继线中传输的是呼叫连接控制信令。而在用户信息传输阶段，线路中传输的主要是主、被叫终端之间的用户信息，或称之为用户消息。在每一阶段信令都起到关键作用，即使在

26、用户信息传输阶段，信令系统也始终对用户通信状态进行着不间断的监视。第41页/共152页42一次电话通信的基本信令流程 第42页/共152页43 信令按其工作区域的不同，可分为用户线信令和局间信令。用户线信令是指在终端和交换机之间的用户线上传输的信令，它包括用户状态信息(摘机、挂机)、数字(电话号码)信令、铃流以及各种信号音。局间信令是交换机之间的信令，它分成两类：一类是占用、占用确认、应答、拆线等信令，这类信令是监视接续用的，反映呼叫接续的进展情况。另一类是传送号码和控制接续的信令。任何电话网的信令都应该具有监视、选择、控制三种功能。按工作区域划分第43页/共152页44 信令按其传送的方向，

27、可分为前向信令和后向信令。由主叫向被叫方向传送的信令叫做前向信令。反之，从被叫向主叫方向传送的信令叫做后向信令。按传送方向划分按传送信道划分 信令按其传送信道和用户消息传送信道的关系，可分为随路信令和公共信道信令。除以上对信令的分类方法外，信令还可以分为模拟与数字、带内与带外信令等等。第44页/共152页45随路信令与公共信道信令 随路信令系统的特点是信令与用户消息在同一条信道上传送，或信令信道与用户消息信道一一对应。当呼叫发生时，交换机先为呼叫选择一条空闲话路，然后在这条空闲的话路上传送信令，当端到端的连接建立成功后，再在该话路上传送用户的话音信号。随路信令系统的主要特点第45页/共152页

28、46 公共信道信令系统的特点是信令在专门的信令信道上传送，信令信道为多个用户消息信道所共享。交换机之间有直接相连的信令信道，信令的传送是与话路分开的、独立的。与随路信令相比，公共信道信令具有以下优点：(1)信令系统独立于业务承载网，具有改变和增加信令而不影响承载网业务的灵活性。(2)信令信道与用户消息信道分离，使得在通信的任意阶段都可传输和处理信令，可以方便地支持未来出现的各类交互、智能新业务。(3)便于实现信令系统的维护管理，降低信令系统的成本和维护开销。公共信道信令的特点和优点第46页/共152页47 4.2.2 信令的设计 信令的设计包括三个方面的内容：信令的定义、信令的编码和信令的传输

29、。信令的定义即确定实际应用中所需的信令条目，并给出其准确的含义和功能。信令的编码是根据传输系统的特征确定每一条信令的格式、代码和信号形式。信令的传输即规定信令的传输过程及信令网络的组织等。第47页/共152页48 信令系统必须定义一组信令或一个信令集合，该集合应包括指导话路接续和维护其自身及整个网络正常运行所需的全部命令。信令集合中所含的信令条目及含义与信令的应用场合有关，比如用户线信令在定义时，由于终端数量远大于交换机的数量，出于经济上的考虑，用户线信令一般设计得比较简单，通常只具有最基本的呼叫连接建立和释放功能。1.信令的定义第48页/共152页49(1)请求 它由用户终端发出，使用户终端

30、由空闲状态变为忙状态，“摘机”就是典型的请求信令。(2)地址 它由用户终端发出，供交换机接续和选择路由使用。在电话网中，这种信令称为电话号码。(3)释放 它由用户终端发出，使用户终端由忙状态变为空闲状态，“挂机”就是典型的释放信令。(4)来话提示 由交换机发出，提示外来呼叫的到达。典型的来话提示信令是“振铃”。(5)应答 它由用户终端发出，作为对来话提示的响应。(6)进程提示 为了呼叫信令以正确的时序可靠地传送，终端与交换机之间常存在着必要的握手过程，在电话网中，进程提示信令包括各种信号音。用户线信令集合举例第49页/共152页50局间信令集合举例 局间信令集合中除包括用户终端所需要的各种接续

31、信令外，还包括以下信令：(1)路由 用来通知相关交换局修改原定的路由方案。(2)管理 用于传送网络的状态信息。(3)用户类型 说明用户的类别及权限等。(4)业务类别 说明呼叫本身的特点，通常反映呼叫所涉及的网络设备。(5)维护 包括测试设备的测试信号，测试呼叫的指示信号，故障报警，以及发出诊断和维护命令等等。(6)计费 交 换 局 之间常需要交换一些有关计费的信息，例如，完整的通话记录等。第50页/共152页51 为了实现自动通信，一个统一的局间信令系统标准是至关重要的。通常国际信令系统标准由 ITU-T 制定，而国内标准由各国自行规定。在国际通信中，国家信令在进入国际通信网时必须经过必要的变

32、换和匹配。下表是原CCITT在不同阶段建议的各种局间信令系统。信令系统标准第51页/共152页 为每条信令规定一种信号格式，这就是信令的编码。信令编码必须考虑以下因素：(1)信令的信号格式必须适合于传输系统。传输系统有模拟与数字之分，信令也有模拟编码和数字编码。(2)信令的编码必须适合于信令的传输信道。对于模拟传输系统，有带内信令和带外信令。对于数字传输系统，有时隙内信令和时隙外信令，时隙外信令又分为每信道信令和公共信道信令。(3)信令的编码必须适合于信令的收发及处理主体。2.信令的编码52第52页/共152页 信令的编码方式有未编码方式和已编码方式两种。未编码方式的信令可按脉冲幅度的大小、持

33、续时间的长短、脉冲数 量 的多少来区分，由于其可用的信令条目少、传输速度慢，目前已经很少使用。已编码方式有以下几种形式：(1)模拟编码方式：有起止式单频编码、双频二进制编码和多频编码方式。(2)二进制编码方式：典型的代表是数字线路信令，它使用4比特二进制编码来表示线路的状态信息。(3)信令单元方式：采用不定长分组的信令单元表示各种信令。典型代表是No.7信令系统。未编码方式和已编码方式53第53页/共152页摘机用户环路直流电路由开路变为导通。挂机用户环路直流电路由导通变为开路。拨号音连续的450Hz正弦信号。忙音450Hz正弦信号，通断比0.35:0.35(秒)。振铃25Hz正弦信号，通断比

34、1:4(秒)。回铃音450Hz正弦信号，通断比1:4(秒)。拨号有脉冲拨号和双音多频(DTMF)拨号之分。脉冲拨号用脉冲个数表示号码数字。双音多频拨号的每个数字用两个音频表示，目前普遍使用的拨号方式为DTMF，其拨号速度远快于脉冲拨号方式。用户线信令的编码举例54第54页/共152页用户线信令波形和DTMF号码55第55页/共152页 为了提高信令传输的可靠性和增加信令能力，信令传输具有明确的时序规定。在呼叫的每一阶段，所应传输的信令是明确的，任何其他信号均可看成非法信号。借助于时序，同一信号形式，可表示不同的信令。随路信令系统中，信令与相关话路总是同路甚至同信道，因而信令与用户消息的传输路由

35、总是相同的。对于公共信道信令，信令信道与用户消息信道并不存在一一对应的关系。收发及处理信令的点称为信令点(SP:Signaling Point)，转发信令的点称为信令转移点(STP:Signaling Transfer Point)。信令点和信令转移点常作为交换机控制系统的一个子系统位于交换机中。3.信令的传输56第56页/共152页 对于公共信道信令系统，信令传输完全独立于用户消息传输，信令信道、信令点和信令转移点构成了一个独立的信令传送网。信令传送网是一种分组交换网，信令点成为分组网的终端，而信令转移点相当于分组交换机。信令传送网57公共信道信令传输模式第57页/共152页（1）端到端方式

36、 主叫端局收到用户所拨的完整号码后，仅向第一转接局发送选择路由所需的长途区号，并完成到第一转接局的接续。第一转接局根据收到的长途区号，完成到第二转接局的接续，然后由主叫端局直接向第二转接局发送长途区号。第二转接局根据长途区号，直至被叫端局，主叫端局向被叫端局发送用户号码，建立起主叫端到被叫端的接续。58 信令在多段链路上传输方式有两种，下面以电话通信中的地址信令为例，分别说明其传送过程。信令传输方式第58页/共152页 端到端方式的优点是发码速度快，拨号后等待时间短。缺点是要求全程采用同一信令系统，对链路质量要求高，在连接建立期间占用主叫端局的信令设备时间长。59端到端方式示意图端到端方式优缺

37、点第59页/共152页 信令逐段进行接收和转发，全部被叫号码由每一个转接局全部接收，转接局根据被叫号码确定传输路由，并依次逐段转发下去，直至被叫端局，如下图所示。（2）逐段转发方式60第60页/共152页 逐段转发方式的优点是在每一段链路上信令类型可以不一致，对链路质量要求低。但其缺点是转接局信令设备略为复杂，信令的传输速度慢。逐段转发方式的优缺点 实际应用中，可将两种传输方式结合起来混合使用，在质量差的链路段采用逐段转发方式，在优质链路上采用端到端方式。目前广泛应用的No.7信令系统，主要采用逐段转发方式，但也支持端到端信令方式。61两种传输方式的混合应用第61页/共152页 4.2.3 N

38、o.7信令系统 No.7信令系统最适用于由数字程控交换机组成的数字通信网，它大量采用了现代数字通信的成果与技术，除了能传输传统的电话呼叫和数据通信所需的控制信令外，还具有传送运行维护管理(OAM)信令的能力，可以满足目前和未来通信网交换各种信息的要求。No.7信令系统使用一个或多个64kb/s的信道进行信令传输，可用作国际和国内通信网。62第62页/共152页 为了适应程控数字交换、数据通信、移动电话和ISDN业务的需要，ITU-T从上个世纪70年代就开始No.7信令系统的研究。1980 年正式提出了No.7信令系统建议，即黄皮书，主要是有关电路交换网应用No.7信令系统的建议。1984年形成

39、了No.7信令系统红皮书建议，补充了对综合业务数字网和智能网业务的研究成果。1988年提出的蓝皮书建议，完成了MTP、TUP和信令网的监视与测量的研究，并在ISUP、SCCP和TC 3个重要领域取得进展。1993年的白皮书，继续完善了ISUP、SCCP和TC三部分的标准。此后，ITU-T的第11工作组在继续研究宽带网络中的信令技术。1.No.7信令系统概述63第63页/共152页 我国于1984年制定了第一个No.7信令系统技术规范，经过几年的实践和修改，1990年经邮电部批准发布执行中国国内电话网 No.7信令方式技术规范，1993年发布了No.7信令网体制，1998年经修改后再次发布了No

40、.7信令网体制。No.7信令技术已经广泛应用于我国的电话网、ISDN网、智能网和移动通信网中。中国 No.7信令系统概况64第64页/共152页No.7信令系统的基本功能结构65 为了各种业务信令功能的实现以及未来信令网的扩充和维护，No.7信令系统设计成分层(或分级)的协议体系结构。其基本功能结构分为两部分：消息传递部分(MTP)和适合不同业务的独立用户部分(UP)。信令收发和处理模块的总称，负责信令消息的生成、语法检查、语义分析和信令控制过程。这些模块通常属于交换机控制系统的一部分或一个子系统，体现No.7信令系统对不同应用的适应性和可扩充性。ITU-T目前已定义的用户部分有电话用户部分(

41、TUP)、数据用户部分(DUP)、ISDN用户部分(ISUP)等。用户部分是各类 用户部分(UP)第65页/共152页 消息传递部分是一个公共消息传送系统，其功能是在对应的两个用户部分之间可靠地传递信令消息。任何UP都是公共的MTP的使用者，都要用到MTP的传递功能。根据MTP的具体功能，它又分为3级，并同UP部分一起构成No.7信令系统的4级结构。下图给出了4级结构的信令网中，信令点(SP)和信令转移点(STP)的协议栈。消息传递部分(MTP)66第66页/共152页4 级结构中各级的主要功能 第一级 信令数据链路级 第一级规定信令数据链路的物理、电气和功能特性以及链路接入方法。在采用数字传

42、输设备的情况下，通常采用64kb/s的数字信道，这也是No.7信令系统的最佳传输速率。实际系统中，常常在PCM一次群中采用TS16作为信令数据链路，这个时隙可以通过交换网络的半固定连接和信令终端相连。67 在No.7信令网中，STP可以只有MTP部分，而没有任何UP。对于一个 SP来说，MTP部分是必须的，UP可以根据实际的业务需要来选择。第67页/共152页4 级结构中各级的主要功能(续)第二级 信令链路功能级 第二级规定信令消息沿信令数据链路传送的功能和过程，它和第一级一起为两个信令点之间的消息传送提供了一条可靠的链路。在No.7信令系统中，信令消息是以不等长的信号单元的形式传送的，第二级

43、的功能包括：差错控制、流量控制、顺序控制、信号单元定界等。68第68页/共152页4 级结构中各级的主要功能(续)第三级 信令网功能级 第三级规定信令网操作和管理的功能和过程。这些过程独立于各个信令链路，是各个信令链路操作公共的控制部分。该级的主要功能包括：信令路由、转发、网络发生故障时的路由倒换、拥塞控制等。第四级 用户部分 由不同的用户部分组成，每个用户部分定义与某类用户业务相关的信令功能和过程。最常用的用户部分包括：电话用户部分(TUP)、数据用户部分(DUP)和ISDN用户部分(ISUP)。69第69页/共152页 通信和计算机两大领域的互相渗透以及各种电信新业务的出现，要求信令系统

44、应具有更大的灵活性和开放性。ITU-T在扩充No.7信令系统的过程中，充分考虑了与OSI参考模型的一致性。新增设的功能模块均注意与OSI层次结构的对应，并且参照OSI结构预留了未来功能模块的位置。No.7信令系统的第一级信令数据链路功能级和OSI第一层物理层对应，主要确定与物理电路相关的功能和特性。No.7信令系统的第二级信令链路功能级和OSI第二层数据链路层对应，保证消息的可靠传输。No.7信令系统的第三级信令网功能级和信令连接控制部分(SCCP)与OSI的第三层网络层对应，完成路由控制功能。No.7信令系统与OSI 参考模型70第70页/共152页No.7信令系统与OSI层次的对应关系71

45、第71页/共152页 信令连接控制部分(SCCP)和事务处理能力应用部分(TCAP)是ITU-T新增的两个功能模块，SCCP 的主要目的是解决上层应用需求与MTP-3提供的服务之间不匹配问题，TCAP完成OSI应用层的部分功能，其他由TCAP用户来完成。SCCP和TCAP与原来的MTP和UP一起构成了一个4级结构与7层协议并存的功能结构。为支持智能网应用、移动应用和信令网络运营维护管理，在TCAP之上分别引入了3种应用：智能网应用部分(INAP)、移动应用部分(MAP)和运行维护管理部分(OMAP)。目前，中间服务部分(ISP)还处于研究之中，现行的基于无连接服务的应用均可不涉及ISP。SCC

46、P和TCAP72第72页/共152页 No.7信令系统的信令消息是以信号单元(SU)的形式在信令链路上传输，No.7信令系统定义了三种SU类型：消息信号单元(MSU)、链路状态信号单元(LSSU)和填充信号单元(FISU)。不同类型的SU长度不同，格式也不完全一样。下图给出了No.7信令系统定义的三种信号单元格式。2.信号单元的类型、格式和功能73第73页/共152页 三种信号单元格式都有一个由MTP-2来处理的公共部分(图中用灰色表示)，公共部分分为4个字段，它们的含义如下：（1）标志码（F，Flag）：F也称为分界符，采用8比特的固定码型“01111110”来标识一个 SU的开始或结束。（

47、2）校验码（CK，Cheek Bits）：该字段采用CRC方法检测SU在信令链路上传输时是否发生了差错，一旦发现SU传输错误，就要求发送端重传该SU。该字段由16比特组成，其校验多项式为X16+X12+X5+1。MTP-2处理的公共部分74第74页/共152页（3）长度指示码（LI，Length Indicator）：用来说明位于长度指示码和校验码之间的8位位组(字节)的数目，以区别三种SU类型。当LI=0时为FISU，LI=1或2时为LSSU，LI2时为MSU。（4）差错控制信息（FSN/FIB，BSN/BIB)：分别代表前向顺序号/前向指示比特、后向顺序号/后向指示比特。其中 FSN和 B

48、SN各占7比特，FIB和 BIB各占1比特。在链路的发送端，每个SU分配一个FSN，MTP-2会将该SU在本端缓存，直到链路的接收端通过BSN字段对该 SU 进行了确认，发送端才将该 SU彻底释放。假如接收端通过BSN/BIB字段告知发送端该SU传输出错，发送端将通过本端的缓冲区重传该SU。MTP-2处理的公共部分(续)75第75页/共152页差错控制各字段的作用原理 76 发送端发送SU时，依次递增FSN，FIB保持不变。接收端收到SU后，如果无差错，便将后向SU中的BSN设置为接收到的FSN，BIB不变。当接收端检测到SU有错时，只需将有错的 SU 抛弃。当接收端接收到无差错的 SU，但发

49、现与前一次正确的SU的FSN不连续时，立即将 BIB反转，请求重传。发送端根据BSN指示的已正确传送 SU的序号，从BSN+1开始重传，并将各SU的FIB反转。接收端发出重传请求后，将抛弃随后收到的所有 SU，直至FIB反转时才恢复接收。第76页/共152页 FISU 是当没有MSU和LSSU发送时才发送，用于维持信令链路的正常工作。由于接收端对FISU要进行差错检验，因此用它可以监视信令链路的性能，并对已经收到的信令消息进行证实。FISU是由 MTP-2产生的。LSSU 用于在一条信令链路两端的信令点之间传递状态信息，这些信息包含在 LSSU 的 SF 字段中。由于LSSU 只在一条信令链路

50、的两端的信令点间传送，因而LSSU不需要任何地址信息。MSU 是No.7信令网上最重要的一类 SU，是信令消息的载体。与呼叫建立、监视、释放、数据库查询、响应、信令网维护、测试、管理等相关的信令均通过MSU传递，其信令消息包含在SIO和SIF两个字段中。3种SU的功能77第77页/共152页 SIO占8比特，主要用来指明MSU的类型，以帮助MTP-3进行消息的分配。SIO分为两部分，低4位为业务指示码SI，高4位为子业务字段SSF，SIO的编码和含义如下表所示。SIO78第78页/共152页SIF79 SIF字段由3部分组成：路由标记、消息类型和信令消息。所有的 MSU 路由标记部分都有相同的