程控交換技術

1/1程控交換技術程控交換培訓資料

一、PCM原理

1.1基本概念

1．模擬信號

模擬信號是指某一電參量（如幅度、頻率、相位）在一定的取值范圍內(nèi)連續(xù)變化的信號。如話筒產(chǎn)生的話音電壓信號，攝像機產(chǎn)生的圖像電流信號等。模擬信號通常是時間連續(xù)函數(shù)，也有時間離散函數(shù)的情況。無論時間上是否連續(xù)，模擬信號的取值一定是連續(xù)的，即在一定的取值范圍內(nèi)，可有無限多個取值。最簡單的模擬信號如圖1.1所示，圖1.2為時間離散的模擬信號。

圖1.1時間連續(xù)的模擬信號圖1.2時間離散的模擬信號2．數(shù)字信號

數(shù)字信號是指某一電參量在一定的取值范圍內(nèi)跳躍變化，僅有有限個取值的信號，如電報信號、數(shù)據(jù)信號、遙測指令等。圖1.3是二進制數(shù)字信號示意圖。

圖1.3數(shù)字信號

1.2模擬信號數(shù)字化

話音信號的數(shù)字化方法很多，常用的有脈沖編碼調(diào)制(PCM)，增量調(diào)制(DM)，線性預測編碼(LPC)，以及某些改進的方案。在程控數(shù)字交換機系統(tǒng)中，除個別的應用外，基本采用PCM數(shù)字化方法。

模擬信號要變換成二進制數(shù)字信號一般必須經(jīng)過抽樣、量化和編碼三個處理過程。

時分多路復用是利用各路信號在信道上占有不同時間間隙以把各路信號分開。具體來說，把時間分成均勻的時間間隔，將每一路信號的傳輸時間分配在不同的時間間隔內(nèi)，以達到互相分形的目的。每路所占有的時間間隙稱為“路時隙”，簡稱“時隙”（TS）。如前所述，對話音信號的抽樣頻率fs=8000赫，抽樣周期T=1/8000=125微秒。

1、PCM基群格式

30/32路PCM系統(tǒng)構(gòu)成的基群幀結(jié)構(gòu)包含32個時隙，即將T=125微秒的時間分成32個時隙。除30個話路時隙外，還包含其它兩個用于同步和信令的時隙。通常將TS0作為幀同步時隙，TS16作為信令時隙（當采用隨路信令方式時）；在共路信令中，TS0仍作為幀同步時隙，其他時隙即可以做信令，又可以做話路。在隨路信令中，30個話路只有8bit信令信息，這顯然是不夠的。為此采用復幀結(jié)構(gòu)，即由16個單幀組成一個復幀（Multi-frame）。這樣安排就可以保證在2ms時間內(nèi)為每個話路分配到4個信息比特，即信令速率為2kb/s，這就是30/32PCM復幀結(jié)構(gòu)中的隨路信令的信息速率。

PCM30/32基本的復幀、單幀格式如圖1.8所示。

圖1.4PCM/32的幀結(jié)構(gòu)

2、PCM的高次群

為了能使如電視等寬帶信號通過的PCM傳輸，就要求有較高的碼率。而PCM一次群顯然不能滿足要求，因此PCM向高次群發(fā)展。在時分多路復用系統(tǒng)中，高次群由若干個低次群通過數(shù)字復用設備匯總而成，其數(shù)據(jù)如下表1.1所示。

表1.1PCM高次群

世界上已用5次群以上的PCM，并且在四次群開始，各國所用話路與碼流速率有所不同。二、電話交換機的發(fā)展

電話交換是伴隨著電話通信的出現(xiàn)而同時產(chǎn)生的，隨著電話通信技術的飛速發(fā)展，交換系統(tǒng)也是經(jīng)歷著相應的變化和發(fā)展，歸納起來可分為四個時代：

1、人工交換系統(tǒng)

這是最古老的交換機，這是依靠人（話務員）完成主被叫用戶間的接續(xù)的。它可分為磁石式或共電式交換機兩種。現(xiàn)在這種交換機已被淘汰。

2、步進制交換系統(tǒng)

從人工交換機到自動交換系統(tǒng)的革命性變革最早是由步進制交換系統(tǒng)完成的。這種機電交換機屬于直接控制方式，即用戶可以通過話機撥號脈沖直接控制步進接線器做升降與旋轉(zhuǎn)動作，從而自動完成用戶間的接續(xù)。這種交換機雖然實現(xiàn)了自動接續(xù)，但存在速度慢、效率低、雜音大、機械磨損嚴重等缺點。

3、縱橫制交換系統(tǒng)

相對于步進制交換系統(tǒng)做了兩方面改進：（1）利用繼電器控制的壓觸接線陣列代替大幅度動作的步進接線器，從而減小了磨損與雜音，提高了可靠性與接續(xù)速度。（2）由直接控制過渡到交接控制，用戶撥號脈沖不再直接控制接線器動作，而先由記發(fā)器接收、存儲，然后通過標志器驅(qū)動接線器，以完成用戶間接續(xù)。這種間接控制方式將控制部分與話務部分分開，提高了靈活性和控制效率，加快了速度。

步進制和縱橫制電話交換系統(tǒng)通常又被稱為機電式電話交換系統(tǒng)，以區(qū)別于后來出現(xiàn)的電子交換系統(tǒng)

4、電子交換系統(tǒng)

早期的電子交換系統(tǒng)，只是使用電子元件如晶體管和集成器件代替縱橫制交換系統(tǒng)中的電磁繼電器等體積大、耗電多的機電元件。但隨著計算機技術在通信技術中的應用，交換技術開始了它的第二次革命性的變革。新一代的交換系統(tǒng)利用預先編制好的計算機存儲程序來代替用布線方式連接起來的邏輯電路控制整個系統(tǒng)的運行，所以這種新型的交換系統(tǒng)叫做存儲程序控制交換系統(tǒng)，簡稱程控交換系統(tǒng)。

布線邏輯控制交換機，通過布線方式實現(xiàn)交換機的邏輯控制功能。通常仍使用機電

接線器而將控制部分更新成電子器。屬于機電式向電子式過渡的中間產(chǎn)物。

存儲程序控制交換機，將用戶的數(shù)據(jù)和交換機的控制、維護與管理功能預先編成程序，存儲到計算機的存儲器中，當交換機工作時，控制部分自動監(jiān)測用戶的狀態(tài)變化和所撥號碼，并根據(jù)要求執(zhí)行程序，從而完成各種交換功能。

程控交換機按使用用途分：市話、長話、用戶交換機。按信號傳送方式可分為：模擬程控交換機、數(shù)字程控交換機。

圖2.1交換機的發(fā)展

三、公用交換電話網(wǎng)

公用交換電話網(wǎng)（PSTN-PublicSwitchedTelephoneNetwork）：采用電路交換方式，由交換設備、傳輸鏈路設備及終端設備組成。

就全國范圍的電話網(wǎng)而言，很多國家采用等級結(jié)構(gòu)。等級結(jié)構(gòu)就是將全部交換局劃分成兩個或兩個以上的等級，低等級的交換局與管轄它的高等級交換局相連，各等級交換局將本區(qū)域的通信流量逐級匯集起來。一般將只負責轉(zhuǎn)接跨本地網(wǎng)話務的高等級交換局稱為長途局，長途局一般沒有用戶，只有部分用于測試的用戶。一般將帶有大量用戶的低級交換局稱為端局，將負責轉(zhuǎn)接同一本地網(wǎng)的市話呼叫的交換局稱為匯接局，將負責轉(zhuǎn)接至其他運營商呼叫的交換局稱為關口局，端局、匯接局和關口局等共同組成本地電話網(wǎng)。因此固定電話網(wǎng)分為本地電話網(wǎng)和長途電話網(wǎng)。

3.1長途電話網(wǎng)

長途電話網(wǎng)(longdistancenetwork)簡稱長途網(wǎng)，是在不同的編號區(qū)之間通話的網(wǎng)絡，由長途交換局和傳輸鏈路組成。

1985年12月我國第一個通信網(wǎng)技術體制，即《電話自動交換網(wǎng)技術體制》（試行）由原郵電部正式頒布，明確了我國自動電話網(wǎng)的五級結(jié)構(gòu)，如圖所示：

電話網(wǎng)的五級結(jié)構(gòu)

圖3.1我國電話網(wǎng)的五級結(jié)構(gòu)（1997年以前）

根據(jù)服務區(qū)域的大小，電話交換局可以分為大區(qū)中心局又稱省間中心局、省中心局、地區(qū)中心局、縣級中心局和端局，即C1、C2、C3、C4和C5。其中C1、C2、C3、C4為長途轉(zhuǎn)接局，C5為端局。

隨著固定電話網(wǎng)的發(fā)展和數(shù)字化進程的實現(xiàn)，現(xiàn)在C1、C2已合并為一級，即DC1；C3、C4合并為一級，即DC2，也就是所說的長途兩級網(wǎng)。

圖3.2現(xiàn)階段我國長途電話網(wǎng)的二級結(jié)構(gòu)

圖2.2中:DC1為一級交換中心,設在各省會、自治區(qū)首府和中央直轄市，其主要功能是匯接所在?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）的省際和省內(nèi)的國際和國內(nèi)長途來、去、轉(zhuǎn)話話務和DC1所在本地網(wǎng)的長途終端（落地）話務。

DC2為二級交換中心，也是長途網(wǎng)的終端長途交換中心，設在各省的地（市）本地網(wǎng)的中心城市，其主要功能是匯接所在地區(qū)的國際、國內(nèi)長途來、去話話務和省內(nèi)各地（市）本地網(wǎng)之間的長途轉(zhuǎn)話話務以及DC2所在中心城市的終端長途話務。

3.2本地電話網(wǎng)

本地電話網(wǎng)(localnetwork)簡稱本地網(wǎng)，是指在同一個長途電話編號區(qū)內(nèi)，由若干個本地電話端局，或者由若干個本地電話端局與本地匯接局及其連接它們的局間中繼線（包括各個本地電話端局和本地匯接局與設置在本長途電話編號區(qū)內(nèi)的長途交換中心之間的中繼線）和連接用戶終端設備的用戶線（或用戶接入網(wǎng)）組成的電話網(wǎng)稱為本地電話網(wǎng)（以下簡稱本地網(wǎng)）。

本地網(wǎng)的結(jié)構(gòu)為兩級結(jié)構(gòu)如圖3.11所示，即匯接局（Tandem—TM）和端局（LocalSwitch--LS）。匯接局之間由低呼損的基干電路群（路由）構(gòu)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。匯接局與端局之間由低呼損的基干電路群（路由）構(gòu)成星型結(jié)構(gòu)。

圖3.3現(xiàn)階段我國本地電話網(wǎng)的二級結(jié)構(gòu)

注：①TM為本地網(wǎng)中的匯接局；

②LS為本地網(wǎng)中的端局；

③PABX為專用自動用戶交換局。

在本地網(wǎng)中，TM是LS的上級局，是本地網(wǎng)中的第一級交換中心；LS是本地網(wǎng)中的第二級交換中心，僅有本局交換功能和終端來、去話功能。根據(jù)組網(wǎng)需要，LS以下還可接遠端用戶摸塊、PABX、接入網(wǎng)（AN）等用戶接入裝置。根據(jù)LS所接的話源性質(zhì)和設置的地點不同，有市內(nèi)LS，縣（市）及衛(wèi)星城鎮(zhèn)LS，農(nóng)村鄉(xiāng)鎮(zhèn)LS之分，但它們的功能完全一樣并統(tǒng)稱為端局LS。

3.3長途電話網(wǎng)與本地電話網(wǎng)的關系

長途電話網(wǎng)與本地電話網(wǎng)的關系如圖3.12所示。

圖3.4長途電話網(wǎng)與本地電話網(wǎng)的關系

四、交換技術

現(xiàn)代通信網(wǎng)中采用的交換方式主要有電路交換、報文交換和分組交換。從交換原理上看，電路交換是電路傳送模式，又稱為同步傳送模式；而報文／分組交換采用的是存儲／轉(zhuǎn)發(fā)模式，又稱為異步轉(zhuǎn)移模式。

電路交換是指呼叫雙方在開始通話之前，必須先由交換設備在兩者之間建立一條專用電路，并在整個通話期間由他們獨占這條電路，直到通話結(jié)束為止的一種交換方式。

4.1信令的概念

在日常生活中，我們經(jīng)常打電話。當拿起送受話器，話機便向交換機發(fā)出了摘機信息，緊接著我們就會聽到一種連續(xù)的“嗡嗡”聲，這是交換機發(fā)出的拔號音，告訴我們可以撥號。當撥通對方后，又會聽到“嘀一嘀一”的呼叫對方的聲音，這是交換局發(fā)出振鈴音，告訴我們正在呼叫對方接電話的信息。

圖4.1用戶通話信令及其流程

這里所說的摘機信息、允許撥號的信息、呼叫對方的回鈴信息等等，主要用于建立雙方的通信關系，我們把用以建立、維持、解除通信關系的這類信息稱為信令，信令是指通信網(wǎng)

在各個交換局之間為完成呼叫連接而傳送的控制信號。一個用戶在通過用戶設備、交換設備、傳輸設備與另一用戶通信的過程中，要用到許多信令。

為深入理解信令的含義，下面舉一個兩個用戶通過兩個交換局通話的例子。圖1.11（a）是兩個用戶通信的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖，圖1.11（b）是其通信過程中使用的信令及其流程。下面以圖1.11介紹整個話音通路建立、維持和拆除的整個過程以及在這個過程中涉及的各種類型的信令信號。

1．第一階段：通路的建立

（1）主叫摘機：當用戶有呼叫意向時拿起話機，即摘機，這時在用戶與交換局之間便構(gòu)成直流通路。

（2）拔號音：交換局收到摘機信號后以拔號音(一般是400Hz的連續(xù)音)來應答，拔號音表示交換局“已準備好”，用戶聽到拔號音后可以進行拔號。

（3）地址信號：用戶在聽到拔號音后開始拔被號用戶的電話號碼即地址信號，通過電話盤產(chǎn)生的地址信號有2種：一種是不同數(shù)目的脈沖信號，另一種是雙音多頻（DTMF）信號。

如果交換局沒有空閑的選線器，就發(fā)回忙音（一般是快速的連續(xù)音），用戶可以在掛機后再呼叫。

以上三類信號都是在用戶與交換機之間傳送的。

（4）占用信號：用戶拔號后，交換局經(jīng)過鑒別后若判斷被叫用戶是非本局用戶，則根據(jù)地址信號選擇合適的中繼線，并用占用信號通知該交換局，等待對方占用局的“占用應答”，再把被叫用戶地址從暫存器中傳送出去。

（5）局間地址信號：主叫交換局在收到占用證實信號后傳送地址信號。

（6）振鈴與振鈴音：被叫局在收到地址信號后，把占用的中繼話路和被叫用戶的用戶線連通，并對被叫用戶振鈴；如果被叫用戶正與其他用戶通話，則回忙音。

（7）被叫摘機：當被叫用戶聽到鈴聲以后，用摘機來作為應答，至此，兩個用戶之間的通話連接已經(jīng)建立。

2．第二階段：通信即在剛才建立起來的話音通路上進行通話。

3．第三階段：拆線

當通話結(jié)束以后，若被叫用戶先掛機，將被叫用戶先掛機的信號送回被叫局，被叫局發(fā)現(xiàn)用戶掛機后，向主叫交換局發(fā)送“后向拆線”信令。當主機掛機后，主叫局向被叫局發(fā)送“前向拆線”信令，被叫局送拆線證實信號。至此拆線過程完成，中繼線重新恢復到空閑狀態(tài)。

以上是電話接續(xù)中最基本的信令流程。在電話網(wǎng)中，實際通信過程和使用的信令比這要復雜得多。

4.2信令的分類

在交換機內(nèi)各部分之間或者交換機與用戶，交換機與交換機間，除傳送話音，數(shù)據(jù)等業(yè)

務信息外，還必須傳送各種專用的附加控制信號(信令)，以保證交換機協(xié)調(diào)動作，完成用戶呼叫的處理，接續(xù)，控制與維護管理功能。

按信令的作用區(qū)域劃分，可分為用戶線信令與局間信令，前者在用戶線上傳送，后者在局間中繼線上傳送。如果按信令的功能劃分，則可分為監(jiān)視信令、地址信令與維護管理信令，如圖1.12所示。

圖4.2信令分類

1.用戶線信令

它是在用戶與交換機之間用戶線上傳送的信令。用戶線信令主要包括：用戶狀態(tài)信令、選擇信令、鈴流和信號音。

2.局間信令

根據(jù)信令通道與話音通路的關系，可將局間信令分為隨路信令(CAS,ChannelAssociatedSignalling)與公共信道信令(CCS,CommonChannelSignalling)；若按信道與信號的形式，又可分為直流、交流與數(shù)字型信令。如同用戶線信令，也可將局間信令按功能分為監(jiān)視信令、地址信令與管理信令。隨路信令與中國1號信令

隨路信令是將話路所需要的控制信號由該話路本身或與之有固定聯(lián)系的信令通路來傳送，即同一通路傳送話音信息和與其相應的信令。共路信令與ITU-T7號信令

共路信令是將一組話路所需要的各種局間控制信號，集中到一條與話音通路分開的公共信號信道上進行傳送。

ITU-T7號信令是一種目前最為先進、應用最廣泛的國際標準化共路信令系統(tǒng)，由于它將話音與信令通路分開，可以采用高速數(shù)據(jù)鏈路傳送信號，因而，具有傳送速度快、呼叫建立時間短、信號容量大、更改與擴容靈活及設備利用率高等特點，最適合于程控數(shù)字交換與數(shù)字傳輸相結(jié)合的綜合數(shù)字網(wǎng)（IDN）以及綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)（ISDN）。

ITU-T7號信令系統(tǒng)實際上也是一種數(shù)字通信網(wǎng)絡，符合計算機開放系統(tǒng)互連參考模型（OSI-RM）?？蓪⑵浠竟δ軇澐譃楣驳南鬟f部分（MTP）和適于不同用戶、獨立信令

用戶信令

局間信令

隨路信令

公共信道信令用戶話機發(fā)出的信令

交換機發(fā)出的信令摘、掛機信令

雙音多頻信令鈴流信號音

線路信令

記發(fā)器信令

中繼線的占、拆及主、被叫摘、掛機主被叫號碼及主叫用戶類別、被叫狀態(tài)等信息將話路通道與信令通道分離，在單獨的數(shù)據(jù)鏈路上以信令消息單

元的形式集中傳送各條話路的信

令信息

的用戶部分（UP）。其中前者的功能是作為各用戶部分的公共處理系統(tǒng)，實現(xiàn)用戶功能設備間信息信令的可靠傳遞；后者是表示使用MTP的各種用戶功能部分。如電話用戶部分（TUP）、數(shù)據(jù)用戶部分（DUP）與ISDN用戶部分（ISDN-UP或ISUP）等。

電話局間呼叫的基本處理過程

為了描述電話呼叫的基本處理過程，我們首先要明確幾個常用的名詞。在電話呼叫過程中，主叫用戶是指發(fā)起呼叫的一方，而被叫用戶指的是接受呼叫的一方。如果兩個用戶連接到同一個程控交換機上，我們稱這樣的呼叫為局內(nèi)呼叫；而如果兩個用戶連接到不同的交換機上，這樣的呼叫稱為出局呼叫或局間呼叫。相應地，連接主、被叫用戶的交換端局分別稱為發(fā)話端局和受話端局（或終端局）。在一般的出局呼叫中，兩上端局間往往還會有一個或多個轉(zhuǎn)接局，各局之間為了完成呼叫需要有局間信令的配合。

下面我們將介紹一個簡單的出局呼叫的處理過程。首先我們給出這個呼叫的模型（參見圖2.10）：

圖2.10局間呼叫模型

在這個模型中，我們假設一個出局呼叫只涉及到發(fā)話端局和受話端局，局間通過一組中繼線相連，而主、被叫均是普通的單線用戶，通過模擬用戶線，即a、b線連接到交換機的模擬用戶模塊上。

上述模型對應的呼叫處理過程可概括為如下過程：

1．主叫用戶摘機，發(fā)出呼叫請求

一次呼叫處理過程是從主叫用戶摘機后開始的，主叫用戶的摘機動作對應的是用戶回路的狀態(tài)由斷開到接通的變化，這種變化被發(fā)端局程控交換機識別出后，激活呼叫處理進程，根據(jù)主叫用戶對應的用戶線的物理邊接位置（即設備碼），檢索和分析主叫用戶數(shù)據(jù)，以區(qū)分用戶的用戶線類別、話機類別等信息，而這些信息對于一個呼叫的處理是必不可少的。

2．交換機送出撥號音，準備收號

在對主叫用戶的去話分析結(jié)束后，如果判定這是一個可以繼續(xù)的呼叫，交換機就應該尋找一個空閑的收號器，并把它連接到主叫用戶回路上去，同時連接的還有作為提示的撥號音。

3．收號

當主叫用戶按位撥出被叫用戶號碼時，由連接在用戶環(huán)路上的收號器按位接收、存儲，并將號首報告給呼叫處理程序中的號碼分析程序進行分析；呼叫處理程序在收到首位號碼后應斷開撥號音。

4．號碼分析和路由選擇

根據(jù)用戶撥打的被叫號碼進行分析，如果是出局呼叫，則應該查看路由表來選擇一條空

閑的出局路由。

5．接通至被叫用戶，向被叫用戶振鈴

對于出局呼叫，在發(fā)話端局，應預占主叫用戶和和選定的出局中繼間的通路，同時通過局間信令占用發(fā)端局和終端局之間的一條局間中繼，并向被叫端局傳送被叫用戶的地址信息，由受話端局根據(jù)收到的被叫號碼完成必要的分析。如果被叫用戶處于空閑狀態(tài)，而且允許被呼入，則應預占入局中繼和被叫用戶線間的經(jīng)過交換網(wǎng)絡的一條話路；如果整條通路選試成功，則受話端局應該向被叫用戶環(huán)路發(fā)送鈴流（25Hz/90V左右的交變電流），以使被叫話機振鈴，通知被叫用戶呼叫到來，同時通過局間中繼向主叫用戶送回鈴音，以通知主叫用戶當前的呼叫所處的狀態(tài)。

6．被叫應答，通話

當被叫用戶聽到振鈴音后，摘機應答。這個動作所引發(fā)的被叫側(cè)的用戶環(huán)路的狀態(tài)變化會被被叫側(cè)的用戶模塊檢測到，并通知呼叫處理程序，斷開向被叫用戶發(fā)送的鈴流及向主叫用戶回送的回鈴音，接通預占的主、被叫之間的通路。發(fā)話端局側(cè)會根據(jù)會計費類別的需要啟動計費程序。此后，用戶的話音信息就可以通過主叫用戶——發(fā)端局交換網(wǎng)絡——出中繼——入中繼——終端局交換網(wǎng)絡——被叫用戶這樣一條建立起來的通路相互傳送了。

7．話終釋放

在用戶通話結(jié)束后，對應的就是話終釋話過程，可能是主叫用戶先掛機，也可以是被叫用戶先掛機。主叫側(cè)或被叫側(cè)的用戶模塊檢測到這類事件后，會通知對端局開始話路釋放過程，并停止計費。釋放后話路資源可以繼續(xù)分配給其他的呼叫使用。

以上是根據(jù)圖中所示的模型給出的一個具體的局間呼叫處理的例子，應當指出的是，這僅僅是一個簡化的例子，實際的呼叫處理過程會復雜得多，還需要對呼叫過程中可能出現(xiàn)的其他各種事件進行處理，如主叫用戶逾權(quán)呼叫、久不撥號、中途掛機、被叫久叫不應、話終久不掛機等。

五、七號信令

5.1公共信道信令的產(chǎn)生

在采用模擬交換與模擬傳輸?shù)哪M通信網(wǎng)中，本身接續(xù)速度和傳輸速度較慢，控制簡單，因而對信令的速度與容量要求不是很高，隨路信令就能滿足這種要求。但是隨著通信網(wǎng)日新月異的發(fā)展，數(shù)字交換和數(shù)字傳輸廣泛應用，各種新技術、新業(yè)務層出不窮，隨路信令的局限性也就日益顯見，主要表現(xiàn)為：

◆信令傳送速度慢，在采用數(shù)字交換和數(shù)字傳輸時，接續(xù)速度很快的數(shù)字程控交換機常處于等待狀態(tài)。

◆信令容量有限，限制了信令系統(tǒng)功能。

◆無法傳送與呼叫無關的信令消息（如管理信令）。

◆有些系統(tǒng)在通話期間不能傳送信令。

◆各種信令系統(tǒng)都是為特定的應用條件而設計，使得一個網(wǎng)絡中共存許多不同的系統(tǒng)，給經(jīng)濟和管理部門帶來問題。

◆在多數(shù)系統(tǒng)按話路配備信令設備，成本較高。

在這種情況下，人們開始設想一種有效的解決方法，即設置一條與話路分開的獨立的高速數(shù)據(jù)鏈路，專門負責傳送一群話路的信令,公共信道信令（CCS）便應運而生。

5.2公共信道信令的特征

電話通信網(wǎng)采用公共信道信令方式時，局間公共信道信令的傳送方式如圖5.1所示。

圖5.1公共信道信令方式傳送示意圖

由圖可見，公共信道信令方式具有的基本特征是信令傳輸通道與話路完全分開，將若干條話路的信令集中起來，在一條公共的高速數(shù)據(jù)鏈路上傳送。

No.7信令方式的總體結(jié)構(gòu)

5.2.1基本目標

為滿足電信網(wǎng)的需要，No.7信令方式的基本目標是：采用信號與話路分離的公共信道形式，透明地傳送各種用戶（交換局）所需的業(yè)務信令和其它形式的信息，滿足特種業(yè)務網(wǎng)和多種業(yè)務網(wǎng)的需要。它不僅可以在電話網(wǎng)、電路交換網(wǎng)、ISDN網(wǎng)、移動網(wǎng)和寬帶ATM網(wǎng)絡中傳送有關呼叫建立與釋放的信令，還可以為交換局和各種特服中心之間傳送數(shù)據(jù)信息，所以No.7信令網(wǎng)是能為多種業(yè)務網(wǎng)提供服務的支撐網(wǎng)。它的主要用途包括以下方面：

1.電話網(wǎng)的局間信令，完成本地、長途、國際的自動、半自動電話接續(xù)。

2.移動電話網(wǎng)的局間信令，完成本地、長途、國際的自動接續(xù)。

3.電路交換的數(shù)據(jù)網(wǎng)的局間信令，完成本地、長途、國際的各種數(shù)據(jù)接續(xù)。

4.ISDN網(wǎng)的局間信令，完成本地、長途、國際的電話和非話的各種接續(xù)。

5.智能網(wǎng)的業(yè)務信息，No.7信令網(wǎng)可以傳送與電路無關的各種數(shù)據(jù)信息，完成信令業(yè)務點（SSP）與業(yè)務控制點（SCP）間的信息交互，開放各種智能業(yè)務。

6.網(wǎng)絡運營、維護和管理信息，能滿足現(xiàn)在和將來在通信網(wǎng)中傳送呼叫控制、遠距離控制、維護管理信令和傳送處理機之間事務處理信息的需要。

5.2.2特點

No.7信令方式除具有公共信道號方式的共有特點外，在技術上還具有如下的特點：最適合采用64kbit/s的數(shù)字信道，也適合模擬信道和較低速率下的工作；多功能的模塊化系統(tǒng)可靈活地使用其整個系統(tǒng)功能的一部分或幾部分，組成需要的信令網(wǎng)絡；具有高可靠性，能提供可靠的方法保證信令按正確的順序傳遞而又不至丟失和重復；具有完善的信令網(wǎng)管理功能；采用不定長消息信令單元的形式，以分組傳送和明確標記的尋址方式傳送信令消息。

5.3功能結(jié)構(gòu)

自CCITTNo.7信令方式黃皮書建議發(fā)表以來，做了許多補充和修改。目前該信令方式仍在深入研究和完善發(fā)展中。1988年發(fā)表的藍皮書建議中，No.7信令系統(tǒng)的層次模型如圖5.2所示。

由圖5.2可見，No.7信令系統(tǒng)從功能上可以分為公用的消息傳遞部分（MTP）和適合不同用戶的用戶部分（UP）。

圖5.2No.7信令系統(tǒng)的層次模型

消息傳遞部分的功能是作為一個公共傳遞系統(tǒng)，保證在相對應的兩個用戶部分之間可靠地傳遞信令消息。用戶部分則是使用消息傳遞部分傳送能力的功能實體。目前CCITT建議使用的用戶部分主要有：電話用戶部分（TUP）、數(shù)據(jù)用戶部分（DUP）、綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)用戶部分（ISUP）、信令連接控制部分（SCCP）、移動通信用戶部分（MAP）、事務處理能力應用部分（TCAP）、操作維護應用部分（OMAP）及信令網(wǎng)維護管理部分。

每個用戶部分都包含其特有的用戶功能或與其有關的功能。在采用多個用戶部分的系統(tǒng)中，消息傳遞部分為各個用戶部分所公用。因此，在組織一個信令系統(tǒng)時，消息傳遞部分是必不可少的，而用戶部分則可根據(jù)實際需要選擇，如圖5.3所示。

下面對用戶部分（UP）作一下介紹。

圖5.3MTP與UP之間的關系

1.電話用戶部分（TUP）

電話用戶部分是CCITT最早研究提出的用戶部分之一。它規(guī)定了電話通信呼叫接續(xù)處理中所需的各種信令信息格式、編碼及功能程序。主要針對國際電話網(wǎng)的應用，但也適合于國內(nèi)電話網(wǎng)的使用。

電話用戶部分將根據(jù)發(fā)端交換局呼叫接續(xù)處理要求，產(chǎn)生所需的消息信令并經(jīng)MTP部分傳送到接收端局；還將接收由MTP部分過來的到達本端局的各種消息，分析處理后通知話路部分作出相應的處理。

2.信令連接控制部分（SCCP）

SCCP是為增強MTP的功能、提高No.7信令方式的應用性能而設置的功能塊，是用戶部分之一。

信令連接控制部分（SCCP）為消息傳遞部分（MTP）提供附加功能，以便通過No.7信令網(wǎng)，在電信網(wǎng)中的交換局和專用中心之間傳遞電路相關和與電路無關的信令信息及其它類型的信息，建立無連接和面向連接的網(wǎng)絡業(yè)務（例如用于管理和維護目的）。

3.綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)用戶部分（ISUP）

ISUP是在ISDN環(huán)境中，提供話音或非話音（如數(shù)據(jù)）交換所需的功能和程序，以支持基本的承載業(yè)務和補充業(yè)務，ISUP包括全部電話用戶部分（TUP）所實現(xiàn)的功能。因此采用ISUP后，TUP部分就可以用ISUP來承擔。此外，ISUP還具有支持非話呼叫、先進的ISDN業(yè)務和智能網(wǎng)（IN）所要求的附加功能。因此，ISUP具有廣闊的應用前景。

4.事務處理能力應用部分（TCAP）

事務處理能力（TC）是指網(wǎng)絡中分散的一系列應用在相互通信時采用的一組規(guī)約和功能，它是電信網(wǎng)提供智能網(wǎng)業(yè)務、信令網(wǎng)的運行管理和維護等功能的基礎。TC由兩個子層組成，即成份子層和事務處理子層。成份子層處理成份，即傳送遠端操作及響應的協(xié)議處理單元，事務處理子層處理兩個“TC-用戶”之間包含成份的消息交換。

消息傳遞部分（MTP）加上SCCP是TC的網(wǎng)絡層業(yè)務提供者。對于TCAP的每一應用業(yè)務稱之為一個應用業(yè)務元素，各應用元素利用TCAP的功能完成各業(yè)務所要求的操作。通常把一個TCAP和一個或多個利用TCAP的應用元素組合在一起稱應用實體（AE）。

5.數(shù)據(jù)用戶部分（DUP）

數(shù)據(jù)用戶部分是用來傳送電路交換方式的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的信令消息。由于我國的數(shù)據(jù)通信采用的是分組交換方式，故在我國不會應用DUP。

5.4No.7信令方式的功能級劃分

No.7信令方式按照所實現(xiàn)的功能，劃分為四個功能級，即：信令數(shù)據(jù)鏈路功能、信令鏈路功能、信令網(wǎng)絡功能、用戶部分。其中信令數(shù)據(jù)鏈路功能對應于MTP-1、信令鏈路功能對應于MTP-2、信令網(wǎng)絡功能部分對應于MTP-3，如圖2.3所示。

圖5.4No.7信令系統(tǒng)分級

第一級信令數(shù)據(jù)鏈路功能規(guī)定了信令數(shù)據(jù)鏈路的物理、電氣和功能特性，確定與數(shù)據(jù)鏈路連接的方法。

第二級信令鏈路功能規(guī)定了在一條信令鏈路上，消息傳遞和與傳遞有關的功能和程序，第二級功能和第一級功能相配合，為兩點間信令消息的傳遞提供可靠的信令鏈路。信令鏈路功能包括：信號單元定界、信號單元定位、差錯檢測、差錯校正、初始定位、信令鏈路差錯率監(jiān)視和流量控制等。

第三級信令網(wǎng)功能規(guī)定在信令點之間傳遞消息的功能和程序，信令網(wǎng)功能包括信令消息處理和信令網(wǎng)管理兩部分。信令消息處理由消息路由、消息識別和消息分配三部分組成，消息路由功能是根據(jù)信號單元路由標記中的目的地信令點編碼（DPC）和信令鏈路選擇字段（SLS）選擇合適的信令鏈路，以傳遞信令消息。消息識別是在信令點收到一消息信號單元后，判斷該信令點是否是信令消息的終點，如果信令點是信令消息的終點，則將該信令消息傳送到消息分配功能；如果該信令點不是信令消息的終點，則該信令點是一信令轉(zhuǎn)接點，將此信令消息傳送給消息路由功能，再發(fā)送到新選擇的信令鏈路。消息分配是信令消息到達終端點的處理功能，它的功能是確定信令消息屬哪個用戶部分，并把信令消息分配給相應的用戶部分。

信令網(wǎng)管理功能包括信令業(yè)務管理、信令鏈路管理和信令路由管理三部分。信令業(yè)務管理功能是當信令鏈路或信令路由出現(xiàn)故障時，控制將信令業(yè)務從一條不可用的信令鏈路或信令路由轉(zhuǎn)移到一條或多條不同的信令鏈路或信令路由；或當擁塞產(chǎn)生時控制減少到擁塞信令鏈路或信令路由上的信令業(yè)務。信令業(yè)務管理功能包括倒換、倒回、強制重選路由、受控重選路由、管理阻斷和信令業(yè)務流量控制等程序。信令鏈路管理用來控制本地連接的信令鏈路，該功能為建立和維持一個鏈路組的預定能力提供一些手段，當信令鏈路發(fā)生故障時，為恢復該鏈路組的預定能力而采取行動。信令鏈路管理包括信令鏈路接通，恢復和斷開等程序。信令路由管理功能用來保證在信令點之間可靠地交換有關信令路由信息，包括禁止傳遞程序、允許傳遞程序、受限傳遞程序、受控傳遞程序等。

第四級用戶部分規(guī)定了各用戶部分使用的消息格式、編碼及控制功能和程序。

應當指出的是，No.7信令方式的分層結(jié)構(gòu)是從消息傳遞的全程來劃分的。每一功能級在完成一定的消息傳遞功能的同時，又為上一級提供消息傳遞的條件。由于電話、數(shù)據(jù)及ISDN呼叫控制信令主要是控制電路的接續(xù)，沒有進一步處理的要求，因此，No.7信令方式采用這種分級結(jié)構(gòu)去描述系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)是恰當?shù)摹?/p>

5.5No.7信令方式的OSI分層結(jié)構(gòu)

在No.7信令方式研究的初期，由于主要滿足電路有關的呼叫控制應用，采用了上述的分級結(jié)構(gòu)。從1980年后，CCITT補充了黃皮書建議，同時將研究的重點放在與電路無關的信令信息的應用方面，并將OSI數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換分層協(xié)議的設計方法用于No.7信令方式的協(xié)議結(jié)構(gòu)。

5.5.1OSI參考模型

OSI參考模型是用于計算機間互連和交換信息的分層協(xié)議。由于No.7信令方式就其實質(zhì)而言，也是局間處理機之間的分組數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，所以同樣適合采用OSI參考模型。

在OSI參考模型中，把用來描述一個通信系統(tǒng)中幾個用戶間的互連和交換信息協(xié)議分為七層，即：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、傳送層、會話層、表示層、應用層。其中1~3層的功能是建立通信網(wǎng)的基礎，在1~3層的作用下，經(jīng)過若干串接的信令鏈路把信息從一個節(jié)點傳送到另一個節(jié)點。4~7層具有端到端的通信功能，這些層的定義與通信網(wǎng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)無關。另外，從七層的功能中，1~6層包括實現(xiàn)通信所采用的方式，第7層表示通信層的真正內(nèi)容。OSI參考模型各層的含義及功能如下：

第1層（物理層）：物理層位于OSI參考模型的最底層，它直接面向?qū)嶋H承擔數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢砻襟w(即信道)，物理層的傳輸單位為比特。物理層是指在物理媒體之上為數(shù)據(jù)鏈路層提供一個原始比特流的物理連接。物理層協(xié)議規(guī)定了與建立、維持及斷開物理信道所需的機械的、電氣的、功能性的和規(guī)程性的特性，其作用是確保比特流能在物理信道上傳輸，確定與互連兩個設備的實際電路相關的功能和性質(zhì)。

第2層（鏈路層）：數(shù)據(jù)鏈路層負責在兩個相鄰結(jié)點間的線路上，無差錯的傳送以幀為單位的數(shù)據(jù)，每一幀包括一定數(shù)量的數(shù)據(jù)和一些必要的控制信息。和物理層相似，數(shù)據(jù)鏈路層要負責建立、維持和釋放數(shù)據(jù)鏈路的連接。

第3層（網(wǎng)絡層）：由于兩臺計算機間的通信可能會經(jīng)過很多個數(shù)據(jù)鏈路，也可能還要經(jīng)過很多通信子網(wǎng)。網(wǎng)絡層的任務就是選擇合適的網(wǎng)間路由和交換節(jié)點，確保數(shù)據(jù)及時可靠傳送。網(wǎng)絡層將數(shù)據(jù)鏈路層提供的幀組成數(shù)據(jù)包，包中封裝有網(wǎng)絡層包頭，其中含有邏輯地址信息（源點和目的點地址的網(wǎng)絡地址）。

第4層（傳送層）：該層的任務是根據(jù)通信子網(wǎng)的特性，最佳的利用網(wǎng)絡資源，并以可靠和經(jīng)濟的方式，為兩個端節(jié)點的會話層之間，提供建立、維護和取消傳輸連接的功能，負責可靠地傳輸數(shù)據(jù)。

第5層（會話層）：該層控制通信系統(tǒng)中兩個用戶之間的對話活動。例如包括斷開和接通用戶對話通路，并可進行對用戶的流量控制。

第6層（表示層）：確定采用接收端可以識別的方法對用戶信息進行編碼和編排格式的功能，還具有信息的分組和組合功能。

第7層（應用層）：控制和監(jiān)視通信網(wǎng)中的各種業(yè)務的處理過程。

5.5.2No.7信令方式的OSI分層結(jié)構(gòu)

No.7信令系統(tǒng)與OSI分層模型之間的關系見圖2.4。

圖5.5No.7信令方式的分層結(jié)構(gòu)

從圖2.4可以看出，相當于OSI參考模型的前三層由消息部分（MTP）和信令連接控制部分（SCCP）組成。其中MTP的第一級信令數(shù)據(jù)鏈路功能相當于OSI的物理層，MTP的第二級信令鏈路功能相當于OSI的數(shù)據(jù)鏈路層，MTP的第三級信令網(wǎng)功能和SCCP合起來是OSI的第3層網(wǎng)絡層。在No.7信令方式中將上述OSI的前三層稱為網(wǎng)絡業(yè)務部分（NSP）。對于No.7信令方式的OSI模型的4~7層，目前有關4~6層協(xié)議仍在研究中，只形成了第7層應用層的建議（TCAP）。

將OSI參考模型應用于No.7信令方式之后，No.7信令方式成為同時采用按功能分級和按OSI分層模式混合結(jié)構(gòu)。但由于No.7信令方式按OSI分層模式時的一些分層（4~6層）的協(xié)議尚在研究之中，因此在與電路有關的應用方面仍采用按功能分級的結(jié)構(gòu)。

5.6No.7信令單元

No.7信令系統(tǒng)以不等長的信令單元分組形式傳送各種信令消息，每個信令單元的長度均為8比特的整數(shù)倍。通常以8比特作為信號單元的長度單位，稱為一個八位位組。

在No.7信令系統(tǒng)中規(guī)定了三種類型的信令單元，分別是消息信令單元（MSU）、鏈路狀態(tài)信令單元（LSSU）、填充信令單元（FISU）。

5.6.1信令單元的基本格式

圖5.6基本信令單元格式

在No.7信令三種信令消息中，MSU用于傳送各用戶部分的消息、信令網(wǎng)管理消息、信令網(wǎng)測試和維護消息，消息包括在信令信息字段（SIF）和業(yè)務信息字段（SIO）中。LSSU用于提供鏈路狀態(tài)信息，以便完成信令鏈路的接通、恢復等控制。鏈路狀態(tài)由狀態(tài)字段（SF）指示；FISU不含任何信息，是當信令鏈路上沒有MSU或LSSU傳送時，發(fā)送用以維持信令鏈路正常工作、起填充作用的信令單元。

各基本信令單元的格式如圖5.6所示。

5.6.2信令單元的含義

由圖5.6可以看出，信令消息單元有一部分字段是各種信令單元所共有的。

標志符（F）：長度是8比特，碼為“01111110”，用于每個信令單元的開始或結(jié)尾，以定界信令單元。F除了用于信令單元的分界作用外，在信令鏈路過負荷的情況下，還可以在信令單元之間插入若干個標志符，當信令系統(tǒng)收到連續(xù)多個標志時，將不對此比特流進行處理，以取消控制，減輕負荷。

校驗位（CK）：采用16位循環(huán)冗余碼，用于信令單元的差錯檢測。

前向序號（FSN）：信令單元攜帶的發(fā)送序號，每發(fā)送一個新的信令單元，F(xiàn)SN字段就加1。由于FSN的字段位數(shù)是7，序號的增加按照模128的規(guī)律進行。在接收端，根據(jù)信令單元的序號將它們按順序排列。

前向指示比特（FIB）：它在消息信令單元重發(fā)過程中起作用，在無差錯工作期間，它具有與收到的后向指示比特（BIB）相同的狀態(tài)。當收到BIB的變換值時，說明請求重發(fā)，信令終端在重發(fā)信令消息單元時，也將改變FIB的值，與后向指示比特保持一致，直到收到再次請求重發(fā)時，后向指示比特變化為止。

后向序號（BSN）：用來表示對收到的信息信令單元的確認（ACK），利用它通知發(fā)送方，序號數(shù)等于BSN值的信息信令單元已被接收和確認。

后向指示比特（BIB）：用在對接收到的信息信令單元進行否認的過程中，當接收到的消息信令單元出現(xiàn)差錯并對其否認（NAK）時，BIB則取反，并一直保持到下一次出錯為止。此時的BSN也用來通知對方重發(fā)從何處開始。

FIB和BIB組合可以起到差錯控制的作用，它們之間保持一致，當BIB變反時，F(xiàn)IB也變反，表示對信令消息單元進行重發(fā)。

因此，F(xiàn)SN、BSN和FIB、BIB組合可以完成對信令消息單元的序列控制和差錯控制。

長度指示語（LI）：它的范圍是0~63的二進制數(shù)，用來表示長度指示語LI至校驗比特之間的8位位組數(shù)目。在三種信令消息單元中，長度指示語是不同的，如下所示：LI＝0：填充信令單元

LI＝1或2：鏈路狀態(tài)信令單元

LI＞2：消息信令單元

在國內(nèi)信令網(wǎng)中，當消息信令單元中信令信息字段（SIO）多于62個8位位組時，長度指示語一律取63。但當LI＝63時，其指示的最大長度不能超過272個八位位組。

狀態(tài)字段