1、 第19章程控交换与ISDN19.1数字程控交换技术数字程控交换技术19.2信令系统及信令系统及No.7信令信令19.3综合业务数字网综合业务数字网本章小结本章小结19.1 数字程控交换技术数字程控交换技术19.1.1 程控交换的基本概念程控交换的基本概念1.程控交换的基本结构程控交换机由话路部分和控制部分构成，其基本结构如图19.1.1所示。话路部分由交换网络、用户电路、出入中继等构成；控制部分主要由计算机系统构成。图19.1.1 程控交换机结构框图交换网可以是各种接线路(如纵横接线器、编码接线器、笛簧接线器等)，也可以是电子开关矩阵；它可以是空分的，也可以是时分的。交换网络由CPU控制接续
2、。出入中继电路是和其他电话交换机进行接口的电路。它用以传输交换机之间的各种通信信号，同时也用来监视局间通话话路的状态。用户电路是每个用户话机独用设备，只为一个用户服务，它包括用户状态的监视以及与用户直接有关的功能等。2.程控交换的特点（1）可为用户提供除基本通话外的服务，如缩位拨号、叫醒服务、呼叫转移、三方通话等服务。（2）操作维护方便，可靠性高。程控交换机可以通过故障诊断程序对故障检测和定位，在发生故障时能及时迅速处理。（3）具有较高的灵活性。对于交换机外部条件的变化，新业务的增加比较方便,往往只要改变软件就能满足不同外部条件（如市话局、长话局、汇接局或国际局等的不同需求）的需要，对于将来新
3、业务的发展也带来了方便。（4）便于向综合业务数字网方向发展。在发展过程中，程控交换机是非常重要的节点设备。（5）可采用公共信道信号系统。采用该系统后，可以提高呼叫接续的速度,提供更多服务，改善通信质量。（6）有利于采用最新的电子技术，使整机的技术水平不断提高和发展。3.程控交换技术提供的服务一般服务主要包含以下基本内容：市内、长途、国际长途接续与计费、话务员服务，信息查询服务、特服电话、公用电话、捣乱用户查询、缺席用户服务、呼叫禁止、用户观察、缩位拨号、呼叫转移、呼叫等待、遇忙转移、无应答转移、叫醒服务、遇忙回叫、免打扰、热线服务、限制呼叫、防止插入、会议电话、及时呼叫计费通知等。小交换机服务
4、主要包含以下内容：小交换机号的连选（即呼入、呼出中继可选择几条线中的任意一个，这些线可用同一个号码）、夜间服务、直接拨入分机、查询保持呼叫、呼叫转移、多方电话会议。对于集中式小交换机，与一般服务内容相同外，还可提供直接拨出、同组中分机间拨号、保留呼叫、分机连选、截取呼叫、呼叫限制等。19.1.2 数字交换网络的基本结构和工作原理数字交换网络的基本结构和工作原理数字交换网络是整个交换系统的核心，被交换的语音信号是PCM数字信号。在数字交换中，用户的语音信号经过抽样、量化和编码后组成PCM帧进入到数字交换网络中。对于一个语音电话通信来说，通信的信号分为发送语音信号和接收语音信号两部分，发送的语音信
5、号需到达目标接收端，而接收的语音信号是由目标接收端所发出的，因此电话语音信号的交换是一个四线制的PCM信号交换，即时隙交换。其基本原理如图19.1.2所示。在图19.1.2中，PCM的发送/接收支路通过数字交换网络的时隙交换进行交换，A端的发送时隙为Ts1，而到B端接收的已换成Ts3；相反方向，B端信号从Ts3发出，经过交换网络的交换后，在A端，收到的B信号被换成Ts1。图19.1.2 数字时隙交换原理图1.时间T接线器时隙交换所采用的器件是T接线器，T接线器的结构如图19.1.3所示，其功能是完成一条PCM复用线上各时隙之间信息的交换。图19.1.3(a)为输出控制方式的T接线器，图19.1
6、.3(b)为输入控制方式的T接线器，它们均由语音存储器(SM)可控制存储器(CM)构成。图19.1.3 T接线器结构图语音存储器(SM)用来暂时存储1帧的语音编码信息，又称缓冲存储器，其存储容量取决于PCM复用一帧的时隙数。当一帧有32个时隙时，SM有32个存储单元；当1帧有512个时隙时，SM有512个存储单元。由于SM中存放的是8 bit语音编码信息，故SM的字长为8 bit。控制存储器(CM)用于对SM进行读/写控制，即用来寄存语音时隙地址，是SM存储单元的地址，又称地址存储器或时址（时隙地址）存储器，因此，CM的存储容量大小与SM相同。CM的字长取决于SM的容量，也就是地址的多少，即T
7、接线器PCM复用1帧的时隙总数。若时隙总数为32，则CM的字长应为5 bit，此时SM的地址只有2532个；若时隙总数为512，则CM的字长应为9 bit。输出控制方式又称“顺序写入，控制读出”。SM的写入由时隙计数器控制，按时隙计数顺序进行，PCM入线上各时隙信号按时隙顺序依次写入对应的SM的存储单元，SM的单元号与输入时隙号相对应。例如，Ts1时隙中的信息被写入SM的1号单元。SM的读出要受到CM的控制，由CM提供地址。当时隙计数器计数到规定的输出时隙时，读取CM内容，根据CM给出的SM地址读出SM内的数字信息，并送至出线相应时隙，因此CM的单元号与输出时隙号相对应。例如，图19.1.3(
8、a)中T接线器的输入线和输出线都为包含32个时隙的PCM复用线，即SM和CM的存储单元数均为32。假设用户A占用时隙1(Ts1)，用户B占用时隙12(Ts12)，若A、B两个用户要互相通话，则在A通话时应将Ts1上的语音编码信息a交换到Ts12中。此时，当时隙计数器计数到1时，就将信息a写入SM的1号单元内，该信息a的读出受CM控制，必须在第12个时隙到来时读出，因此，由处理机在CM的12号单元中写入“1”，这个“1”就是SM的读出地址。当第12个时隙到来时，从CM的12号单元中读出输出地址“1”，从CM的1号单元中读取信息a，将a放到输出线上，从而完成将Ts1中的语音编码信息a交换到Ts12
9、中。输入控制方式又称“控制写入，顺序读出”。其工作原理与输出控制方式相似，不同之处在于由CM来控制SM的写入，由时隙计数器来控制SM的读出。采用该方式时，SM的单元号与输出时隙号相对应，而CM的单元号与输入时隙号相对应。又例如，要把用户A的Ts1语音编码信息a交换到用户B的Ts12上，采用输入控制方式，则由处理机在CM的1号单元中写入“12”，这个“12”就是SM的写入地址，将信息a写入SM地址为12号的单元内；该信息a的读出受时隙计数器控制，当第12个时隙到来时，读出SM第12号单元中的编码信息a，则完成了交换。顺序写入和顺序读出中的“顺序”是指按照SM的地址顺序。由时隙计数器来控制SM的写
10、入或读出，而控制写入和控制读出中的“控制”是指按CM中已规定的内容，即SM的地址来写入或读出SM。CM中的内容都是由处理机控制写入和清除，并按时隙计数器的顺序依次读出。为输入时隙选定一个输出时隙后，在整个通话期间保持不变，对每一帧都重复以上的读/写过程，即PCM信号在T接线器中需每帧交换1次。若A、B两个用户的通话时长为2分钟，则上述时隙交换的次数达96万次。T接线器中的存储器一般采用高速的RAM，所交换的时隙数高达512、11024，甚至4096个。2.空分S接线器空分接线器简称S接线器，S接线器主要由电子交叉点矩阵和控制存储器(CM)组成，如图19.1.4所示。若有M条复用线，就有M个CM
11、，每个CM控制它所连接的交叉点矩阵的开关。CM存储单元的数量取决于PCM复用线的时隙数。S接线器中的CM对交叉点矩阵的控制有输出控制和输入控制两种方式。图19.1.4 空分S接线器结构图输出控制方式的S接线器，如图19.1.4(a)所示。4条PCM复用线，每条PCM复用线包含32个时隙。对应每1条输出PCM复用线有1个CM来控制，共有4个CM，由这些CM决定输入PCM复用线上各时隙中的信号经过哪一个交叉点交换到哪一条输出PCM复用线的相应时隙中去。如果将输入PCM0复用线的Ts1中语音编码信息a交换到输出PCM3复用线，则在Ts1时隙时，处理机在CM3的第1号单元中写入0，也就是CM的单元号与
12、时隙号相对应，CM的单元中写入的内容是输入PCM复用线的线路号。在此之后在每帧的Ts1时间内，CM3控制交叉点“03”（输入PCM0复用线与输出PCM3复用线的交叉点）闭合，将输入PCM0复用线上Ts1中信息a传输至输出PCM3复用线上Ts1中去，实现线路交换。输入控制方式的S接线器如图19.1.4(b)所示，对应每1条输入PCM复用线有1个CM。如果要将输入PCM0复用线上Ts1中信息a交换到输出PCM3复用线，则在Ts1时隙时，处理机在CM0的第1号单元中写入3，即CM的单元号与时隙号相对应，CM的单元中写入的内容是输出PCM复用线的线路号。在此之后在每帧的Ts1时间内，CM0控制交叉点“
13、03”闭合，将信息a由输入PCM0复用线交换到PCM3复用线，实现线路交换。S接线器最主要的特点是不能进行时隙交换，由于它没有数字信息寄存的元器件，输入的时隙语音编码立即通过有关门电路输出，因此，语音编码的时隙号不能改变。S接线器只能完成同一时隙上的不同线路之间的信号交换，而不能完成时隙交换，所以S接线器不能在数字交换网络中单独使用。S接线器的作用是增加交换网络的线路数，以扩大交换网络的容量。3.TST数字交换网络TST数字交换网络是一个三级交换网络，两边为T接线器，中间一级为S接线器，如图19.1.5所示。若PCM0复用线上Ts2的用户A与PCM7复用线上Ts31的用户B进行通话，假设A的语
14、音信号为a，B的语音信号为b。由于电话交换为四线通话方式，因此，数字交换应建立AB和AB两条通话路由。图19.1.5 TST数字交换网络原理图在AB方向，PCM0的Ts2到输入级T接线器，在Ts2到来时，该时隙的语音信息。被写入SMA0的第2号单元。由处理机寻找到1个空闲的内部时隙Ts7，则在输入级T接线器的CMA0中第7号单元中写入SMA0的地址“2”；中间级S接线器的CM0中第7号单元中写入输出PCM7复用线的线号7；在输出级T接线器的CMB7中第7号单元中写入SMB7的地址31”。这样就可以在Ts7时刻读出输入级T接线器的SMA0中第2号单元的语音信号a，S接线器在CM0的控制下闭合交叉
15、点“07”，将信息a送至输出级T接线器上，输出级T接线器再把语音信号a送至SMB7地址为“31”的存储单元，于是在Ts31时隙到来时读出信号a，并其送到PCM7的Ts31时隙，此过程每帧完成1次，从而实现AB方向的通话。在AB方向，语音信号b是由PCM7的Ts31时隙送来的，顺序写入到输入级T接线器的SMA7的第31号单元中；由处理机寻找到1个空闲的内部时隙Ts23，则在CMA7中第23号单元中写入SMB7的地址“31”，用于控制Ts23时隙到来时读出SMB7中第31号单元的语音信号b。在S接线器CM7中第23号单元中写入“0”，用于控制在Ts23时隙到来时闭合交叉点“70”，并将信息b送至输
16、出级T接线器。在输出级T接线器的CMB0中第23号单元中写入SMB0的地址“2”，输出级T接线器将信号b写入SMB0第2号单元，在下一帧Ts2时隙到来时顺序读出b并送至PCM0的Ts2，这样就完成AB方向的通话。在整个通话过程中，这些控制存储器中的值不变，通话完毕拆线时，只需将这些控制存储器中的值清零即可。数字交换系统中的话路部分采用4线制，来、去话都是单向传输、单向交换，当AB的路由确定以后，AB的路由也随即需要建立。这个反向路由的建立虽然可以自由确定，但处理机就需两次寻找通道。最常用的是采用“反相法”，反相法就是正、反向路由相差半帧时隙，即AB方向的内部时隙选定时隙号为i，则BA方向所用的
17、内部时隙号为i+n/2，其中n为连接到交叉点矩阵的复用线上的复用度，即TST交换网络中内部链路上一帧时长内的时隙总数。如果交换网络的内部时隙总数为32，当AB方向选用的内部时隙为7时，BA方向的内部时隙号就采用7+32/223。采用反相法可以减少空闲时隙选择的工作量，使得查找空闲时隙的运算量减少了一倍。19.1.3 数字程控交换机的组成数字程控交换机的组成1.数字程控交换机的硬件组成数字程控交换机的硬件部分通常可划分为话路部分和控制部分。话路部分由数字交换网络、信令设备以及各种接口设备组成，接口设备主要包括用户电路、用户集线器、数字中继、模拟中继、信令设备等。控制部分由处理机和存储器、外部设备
18、和远端接口等部件组成。数字程控交换机的硬件组成如图19.1.6所示。图19.1.6 数字程控交换机的硬件组成1）数字交换网络数字交换网络是数字交换系统的核心，其功能是实现任意用户之间的语音交换，也就是要在两个用户之间建立一条语音通路。2）用户电路用户电路是程控数字交换机系统连接模拟用户线的接口电路，每个用户有一套用户电路。由于数字交换网络只能以数字信号的方式进行交换，不能采用直流信号或交流信号，因此用户电路必须向用户线馈电，提供振铃信息，对用户线进行摘/挂机监视及测试等动作。一般用户线大多是2线制线路，传输的是模拟信号，为此用户电路还要具有模/数转换及数/模转换、2/4线变换的功能。用户电路功
19、能结构如图19.1.7所示。图19.1.7 用户电路功能结构用户电路的基本功能可归纳为BORSCHT。（1）馈电(Battery feed,B)：连接在交换机上的所有电话机，交换机均要对其馈电。在数字交换机中由用户电路馈电。数字交换机的馈电电压在我国规定为4860 V，通话时馈电电流为2050 mA。（2）过压保护(Over-voltage protection,O)：用户线是外线，有可能受到雷电袭击，也可能和高压线碰撞，如果这些高电压从用户线进入交换机，则会毁坏交换机内的板件。为了防止外来高压，交换机一般采用二级保护措施。第一级保护是在总配线架上安装碳素避雷器和放电管，但从这一级输出的电压仍
20、可能达到上百伏，对交换机中的器件仍会造成致命的损伤。第二级保护措施，就是保护二次进入的高压。图19.1.8 振铃控制电路原理图（3）振铃(Ringing control,R)：向用户振铃的铃流电压一般较高，我国规定的标准是以90 V15 V、25 Hz交流为铃流信号，这样高的电压是不允许从用户电路中通过的，因此铃流电压一般通过继电器K向用户话机提供。振铃控制电路如图19.1.8所示。振铃由继电器控制，控制驱动信号由处理机按振铃节奏发出，使其形成1 s续、4 s断的断续周期将铃流送往用户。被叫用户摘机后，振铃开关送出截铃信号，停止振铃。（4）监视(Supervision,S)：对用户线的监视是通
21、过监视用户线上直流环路电流的通/断来实现的，用户挂机空闲时直流环路断开，馈电电流为0，用户摘机后直流环路接通，馈电电流在20 mA以上。通过监视用户线回路的通/断状态不仅能检测用户话机的摘/挂机状态，还可以检测号盘话机发出的拨号脉冲、投币话机的输入信号以及用户通话时的话路状态。监视电路的原理如图19.1.9所示，通过检测电阻R上的直流电压，可检测在a、b线上是否形成直流回路。图19.1.9 监视电路原理图（5）编译码与滤波(Coding&Filter,C)：编译码器的功能是完成模拟信号和数字信号之间的转换。数字交换机只能对数字信号进行交换处理，而语音信号是模拟信号，因此，需要用编码器将模拟语音
22、信号转换成数字语音信号，然后将其送到数字交换网络进行交换，最后通过译码器把从数字网络来的数字语音信号转换成模拟语音信号送给用户。为了避免在A/D转换中由于信号采样而产生混叠失真以及50 Hz电源的干扰，并为0.34 kHz 语音信号抽样、量化和编码，需要采用4 kHz的带通滤波器；而在接收端，从译码器输出的脉冲幅度调制(PAM)信号要通过一个低通滤波器，以恢复原来的模拟语音信号。目前常采用单路编/译码器(即对每个用户实行编译码)，然后合并成PCM的相应时隙的数字串。一般采用集成电路实现这一功能，同样也可用集成电路实现编码前和译码后的滤波以及信号放大等功能。（6）混合电路(Hybrid circ
23、uit,H)：用来完成2/4线变换功能。用户话机的模拟信号是2线双向的，但数字交换网络的PCM数字信号是4线单向的，因此，在编码以前和译码以后一定要进行2/4线变换。目前，已广泛采用集成电路。（7）测试(Test,T)：主要用于及时发现用户线和用户电路的各种故障，如混线、断线、电路元器件的损坏等。3）用户集线器用户集线器的主要功能是负责话务量的集中。由于每个用户的话务量不高，而交换机用户容量很大，因此通过用户集线器可以将一组用户集中起来，并通过较少的几条线路与交换网络连接。集中比一般为2 18 1。实际上用户集线器就是一个简单的数字交换网络，可采用T接线器构成用户集线器。用户电路和用户集线器统
24、称为数字程控交换机的数字用户级。4）模拟中继模拟中继器是数字交换系统为适配模拟通信系统的终端而设置的接口，用来连接模拟中继线。模拟终端和用户电路都与模拟线路相连接，二者的功能有很多相同之处。如图19.1.10所示，模拟终端比用户电路少了振铃控制和对用户馈电的功能，而增加了一个忙闲指示功能，同时把对用户线状态监视变为对线路信号的监视功能。还有一个不同之处是用户电路接至用户集线器，用户话务量经集中后才进入选组级，而模拟终端的每线话务负荷已经较重，故无需进行集中收敛，复用后即可进入选组级。图19.1.10 模拟中继功能结构5）数字中继数字中继是数字交换系统与数字中继线之间的接口，可适配一次群或高次群
25、的数字中继线。数字终端具有码型变换、时钟提取、帧同步与复帧同步、帧定位、信令插入和提取、告警检测等功能，其系统结构如图19.1.11所示。图19.1.11 数字中继系统结构6）信令设备当采用随路信令(CAS)时应具有多频接收器和多频发送器，用来接收或发送数字多频信号，数字多频信号是通过交换网络在相应的话路中传送的。信令设备还应包括双音多频(DTMF)接收器和信号音发生器。双音多频(DTMF)接收器用来接收用户使用按键话机拨号时发来的DTMF信号。信号音发生器用来产生数字化的信号音，经交换网络发送到所需的话路上去。若采用共路信令(CCS)，则应具有专门的共路信令终端设各，完成No.7信令的硬件功
26、能。7）处理机系统数字程控交换机的处理机系统主要由处理机、存储器和外设构成，是数字程控交换机的控制系统，主要完成交换控制和管理功能，是整个交换机的核心。处理器系统对数字程控交换机的控制方式有集中式、分散式和分布式三种控制方式。（1）集中式控制：用一台处理机对整个系统的运行工作进行直接控制，并执行交换系统的全部功能，如图19.1.12所示。集中控制的优点是处理机对系统的状态有全面的了解，处理机能有效地使用各部分资源，同时各功能间的接口主要是软件程序问的接口，通过改变软件即可方便地改变功能；缺点是软件量大，设计复杂，需要采用处理能力强的高速处理机，同时系统较易瘫痪。为了提高系统的可靠性，一般采用冗
27、余备份的双机系统，双机系统可采用同步双工工作、主/备用方式工作或话务分担方式工作等。图19.1.12 集中式控制结构（2）分散式控制：在系统给定的状态下，每台处理机只能到达一部分资源和只能执行一部分功能。分散控制方式有单级系统、多级处理机系统。单级多机系统可分为容量分担、功能分担两种方式。单级多机系统和三级多机系统的结构如图19.1.13所示。图19.1.13 分散式控制系统结构功能分担是指每台处理机只承担一部分功能，即只运行部分软件，其优点是分工明确，缺点是当容量较小时也须配置全部处理器。大型程控交换机常将容量分担和功能分担结合使用。应注意的是，为了提高可靠性，每台处理机均有其备用，按主/备
28、方式工作，当然也可采用N+1的备用方式。如图19.1.13(b)所示的是一个三级多机系统，即一个多级控制方式的系统。在交换处理中，有一些工作是执行频繁而简单的任务，如用户电路的扫描等；另一些工作处理较复杂但执行次数要少一些，如数字接收与数字分析；而故障诊断等维护测试执行的次数更少，但处理更复杂。采用多级系统可以根据任务的性质来配置处理机，使其负荷与复杂度相平衡。（3）分布式控制：分布控制方式也是一种分散控制方式。在分布控制方式中不设中央处理机，把控制功能分布在系统的各个部分，如图19.1.14所示。这种控制方式的分散度更高，可视为一级结构的功能与容量分担。图19.1.14 分布式控制方式2.数
29、字程控交换机的软件组成1）操作系统操作系统对系统中所有软、硬件资源进行管理，也为其他软件部分提供支持。与实时操作系统相比，程控交换机的功能相对较少，它主要完成内存管理、程序调度、程序间通信、处理机间通信、时间服务和出错处理等。2）数据库系统数据库系统是对软件中的大量数据进行集中管理，以实现各部分软件对数据的共享访问，并提供数据保护功能。3）应用软件应用软件通常包括呼叫处理程序、管理程序和维护程序三部分。其中呼叫处理程序主要用来完成交换机的呼叫处理功能，普通的呼叫处理过程从一方用户摘机开始，接收用户拨号、经过对拨号信息分析后接通双方，一直到双方用户全部挂机为止。4）支援软件支援软件又称脱机软件，
30、它是软件系统中的服务程序，多用于开发和生成交换局的软件和数据以及开通时的测试等。支援软件包括软件开发支援系统、应用工程支援系统、软件加工支援系统和交换局管理支援系统等，它是在交换系统设计、安装和调试程序过程中为了提高效率而应用的。19.1.4 呼叫处理过程呼叫处理过程1.呼叫处理的一般过程在呼叫开始前，用户处于空闲状态，交换机进行扫描，监视用户线的状态，用户摘机后便开始了呼叫处理。呼叫处理的一般过程如下：第一步，呼出接续。交换机通过周期性地定时扫描，对用户线路状态进行监测，从主叫用户摘机到用户听到拨号音，交换机要完成检测主叫摘机呼出、查明主叫类别、选择空闲收号器、发送拨号音、分配存储区等主要任
31、务。第二步，收号。主叫接收到拨号音后，开始拨号，交换机收号器开始收号，当接收到被叫号码的第一位数字时，停送拨号音，并对已收到的号码进行按位存储，同时进行“已收位”和“应收位”的对比计算。第三步，号码分析。处理机在接收完全部被叫号码后将进行内部分析处理，分析处理的主要内容有：根据被叫号码首位确定呼叫类型，如本局呼叫、出局呼叫、长途或特服呼叫等；检查主叫用户的身份，查找权限；检测被叫忙闲状态，若空闲，则予以占用，同时示忙以避免其他用户的呼叫和呼入。第四步，选路。在主叫与被叫之间选择一条空闲通路，该通路包括中继线和交换网络路由，同时通过驱动命令使硬件动作，但这个动作需待发码结束或本局呼叫时被叫应答以
32、后执行，为此应将所选定的通路识别码暂存在内存中。第五步，向被叫振铃。交换机在测到被叫为空闲后找到一个空闲振铃器；回铃音器，然后向被叫用户振铃，向主叫用户回送回铃音，同时监视主、被叫用户的状态变化。第六步，应答监视。被叫听到振铃后摘机应答，此时交换机要进行应答识别（识别主叫身份）、切断铃流及回铃音、启动计费系统开始计费、通话接续（为主、被叫连通通话路由）、监测挂机信号及特殊情况（如根据需要进行必要的特殊处理，若需进行三方通话，用户会拍叉簧或按一下话机上的特殊按键，使用户回路产生短暂的中断，交换机监视到此变化后会做相应的处理）等操作。第七步，话毕释放。主、被叫任何一方话毕挂机，线路的状态都会发生变
33、化，交换机检测到其变化后即送出拆线信息，释放通话通路，并停止计费，同时向释放端发送忙音。2.状态转移图从上述呼叫处理的一般过程可以看到，整个呼叫处理过程就是处理机监视、识别、分析、执行、再监视、再分析、再执行等环节的循环，因此一个呼叫处理过程是一个非常复杂的计算过程。为了把复杂的执行交换动作计算过程用程序表现出来以便于理解，可以把一次接续分解若干阶段，每个阶段用一个稳定状态来表示。各个稳定状态间由要执行的各种处理连接，这样便形成了完成一次本局接续时的状态迁移图。图19.1.15为一个局内接续过程的状态转移图，可将稳定状态按接续过程分为空闲、等待收号、收号、振铃、通话和忙音六个稳定状态。图19.
34、1.15 局内接续过程状态转移图例如，用户摘机，从“空闲”状态转移到“等待收号”状态。它们之间由主叫摘机识别、收号器接续、拨号音接续等各种处理来连接。又如“振铃”状态到“通话”状态间可由被叫摘机检测、振铃停、回铃音停、路由驱动等处理来连接。在一个稳定状态下，如果没有输入信号，即如果没有处理要求，则处理机是不会处理的。如在空闲状态时，只有当处理机检测到摘机信号以后，才开始处理，并进行状态迁移。同样输入信号，在不同状态时会进行不同的处理，并会转移至不同的新状态。如同样检测到摘机信号，在空闲状态下，则认为是主叫摘机呼叫，要找寻空闲收号器和送拨号音，转向“等待收号”状态；如在振铃状态，则认为是被叫摘机
35、应答，要进行通话接续处理，并转向“通话”状态。在同一状态下，不同的输入信号其处理也不同，如在“振铃”状态下，收到主叫挂机信号，则要做中途挂机处理；收到被叫摘机信号，则要做通话接续处理。前者转向“空闲”状态，后者转向“通话”状态。在间一状态下，输入同样信导，也可能因不同情况得出不同结果。如在空闲状态下，主叫用户摘机，将进行收号器接续处理。如果遇到无空闲收号器，或无空闲路由（收号路由或送拨号音路由），则就要进行“送忙音”处理，转向“听忙音”状态。如能找到，则就要转向“等待收号”状态。因此，一个状态迁移图能反映交换系统呼叫处理中各种可能的状态、各种处理要求、各种可能结果以及转移的新状态等一系列复杂过
36、程。3.状态转移与呼叫处理程序间的关系状态转移与呼叫处理程序之间的关系如图19.1.16所示。由一个稳定状态转移到另一个稳定状态的原因可能是用户线或中继线上信号的到来，也可能是事件的推移，这些均称为任务的启动原因。对启动原因的识别处理就是监视处理，相应的程序称为输入程序。输入程序由各种扫描程序组成，可对用户线、中继线等进行监视，以便确定摘机、挂机、应答、拨号和数字间隔等。图19.1.16 状态转移与呼叫处理程序的关系1）输入处理程序输入处理程序由各种扫描程序所组成，监视用户线和中继线的变化以获取输入数据。具体程序主要有：识别主叫的用户线监视扫描程序、识别应答和挂机的中继器监视程序、接收拨号脉冲
37、的脉冲识别程序、计数程序和存储程序等。2）内部处理程序内部处理程序包括任务分析程序和任务执行程序，使输入处理所获得的数据通过相应的分析程序以完成状态迁移。具体程序包括去话分析（分析主叫类别以确定应执行的任务）、数字分析（根据第一位号码分析接续性质和应收位数，有时称为预译处理）、来话分析（当本局来话时，根据被叫用户号码分析被叫类别和忙闲以确定下一个处理是送振铃音还是送忙音）、状态分析（分析在什么状态下出现了何种变化因素，应转入到何种新的状态）。19.2 信令系统及信令系统及No.7信令信令19.2.1 信令系统信令系统1.信令的概念当进行电话通信时，主叫必须通过交换系统发出操作命令为主叫和被叫间
38、建立一条专用的通信链路。如图19.2.1所示为两个用户通过两个端局进行电话接续的基本信令流程。图19.2.1 电话接续基本信令流程在主、被叫分属两个交换局的情况下，当主叫摘机后，发送端交换机A收到主叫用户摘机信号后，向主叫发送拨号音，主叫听到拨号音后，开始拨号，将被叫号码发送到发送端交换机A。发送端交换机A根据被叫号码选择到终端被叫交换机B，选择一条A到B的空闲中继线，并向被叫终端交换机B发送占用信令，然后将选择信令，即终端交换机B相关的被叫号码发送给B。终端交换机B根据被叫号码接通被叫用户后，向被叫用户送振铃信令，向主叫用户送回铃音。被叫用户摘机应答，将应答信令发送给终端交换机B，并由B转发
39、给发送端交换机A。双方开始通话。话终时，若被叫用户先挂机，则被叫用户向终端交换机B发送挂机信令，并由B交换机将该信令转发给发送端交换机A；若是主叫先挂机，则A向B发送正向拆线信令，B拆线后，向A回送拆线证实信令，A也拆线，A、B复原。2.信令的分类1）随路与共路信令按信令传送信道与用户信息传送信道的关系不同，信令分为随路信令和共路信令，如图19.2.2所示。随路信令信令信道与用户信息信道合在一起或具有固定的一一对应关系的信令方式，该信令适合模拟通信系统。共路信令是指信息信道和信令信道分开，它具有传输速度快、容量大的特点。图19.2.2 随路与共路信令系统示意2）线路信令线路信令用来监视终端设备
40、的忙闲，如摘机、挂机等信令。3）路由信令路由信令用来选择接续方向。如电话通信中主叫所拨的被叫号码是具有选择功能的信令。4）管理信令管理信令用于管理线路拥塞、计费及故障告警等信息。5）用户线信令用户线信令是通信终端盒网络节点之间的信令，也称为用户网络接口信令。网络节点既可以是交换系统，也可以是各种网管中心、服务中心、计费中心和数据中心等。6）局间信令局间信令是网络节点间的信令，在局间中继线上传送，也称为网络接口信令。局间信令除应满足呼叫处理和通信接续外，还应提供各种网管中心、服务中心、计费中心、数据库等之间与呼叫无关的信令传递。19.2.2 信令方式信令方式1.信令的结构形式信令的结构形式分为未
41、编码和已编码两种。未编码的信令可按脉冲幅度不同、脉冲持续时间不同、脉冲在时间上的位置、脉冲频率的不同来区分。未编码信令的特点是信息量少、传输速度慢及设备复杂。已编码信令主要分为模拟型线路、数字型线路和信令单元三种类型。1）模拟已编码信令模拟已编码信令主要指多频信令。其中，六中取二是一种典型的多频信令，即由六个频率中每次取出两个频率同时发送，表示一种信令，共可表示15种。它的特点是编码较多、传送速度快、可靠性高、有一定的自检能力。中国1号记发器信令为六中取二的多频编码，如表19.2.1所示。2）数字型线路信令数字型线路信令采用4位二进制编码表示线路状态的信令。当局间传输采用PCM时，在随路信令系
42、统中采用数字型线路信令。例如，中国1号信令的数字型信令是基于PCM30/32路帧结构中的复帧的16个子帧中的第16时隙构成的，具体构成见图18.2.2。3）信令单元No.7信令是采用二进制编码组成的若干个字节（每字节8 bit）构成的信令单元来表示各种信令的。该信令方式具有传送容量大、传送速度快、可靠性高的特点。2.传送方式信令在多段路由上有端到端、逐段转发和混合三种传送方式。1）端到端传送方式如图19.2.3所示，在电话通信中，发送端局收号器收到用户发送的全部号码后，由发送端局的发号器发送转接局所需要的长途区号，并将其接续到第一个转接局，第一个转接局根据收到的区号再将其接续到第二个转接局，再
43、由发送端局的发号器向第二个转接局发送区号，找到接收端局后，接续到端局，此时由发送端局向接收端局发送用户号码，建立起收发端的接续。图中的ABC为长途区号、XXXX为被叫的电话号码。该方式具有速度快、拨号后等待时间短的优点，但信令在多段路由上的类型必须相同。图19.2.3 端到端方式示意图2）逐段转接如图19.2.4所示，信令逐段进行接收和转发，全部被叫号码由每一转接局全部接收，并逐段转发。逐段转发方式具有对线路要求低的特点，信令在多段路由上的类型可以不同，但缺点是信令传送速度慢、接续时间长。图19.2.4 逐段转发示意图3）混合方式在实际电话通信中，通常将前两种方式混合起来使用。如中国1号记发器
44、信令可根据线路质量，在不良电路中采用逐段转发方式，在优质电路中采用端到端方式。No.7信令通常采用逐段转发方式，但也可采用端到端方式。3.控制方式1）非互控方式非互控方式也称为脉冲方式，即发送端不断地将需要发送的连续或脉冲信令发送给接收端，而不管接收端是否收到，如图19.2.5所示。该方式设备简单、可靠性差。图19.2.5 非互控方式2）半互控方式发送端向接收端每发送一个或一组信令，必须等待收到接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，这种信令控制方式为半互控方式，如图19.2.6所示。由发端向收端的信令叫前向信令，由收端发给发送端的信令叫后向信令。半互控方式就是前向信令受后向信
45、令控制。图19.2.6 半互控方式3）全互控方式全互控方式是指发送端发送前向信令且不能自动中断，要等待收到接收端的证实信令后才停止发送该前向信令；接收端连续发证实信令也不能自动中断，必须在发送端停发后才能停发证实信令。由于前、后向信令均是连续的，所以全互控方式也称为连续互控，如图19.2.7所示。该方式具有抗干扰强、可靠性高的特点，但其设备较复杂，传输速度慢。中国1号信令的记发器采用全互控方式。图19.2.7 全互控方式19.2.3 No.7信令系统信令系统 No.7信令系统是ITU-T于20世纪80年代初为数字电话网设计的一种局间公共信道信令方式。随着多年来的不断研究和完善，No.7信令系统
46、已成为最适合面向连接的数字交换和传输网络的国际标准化公共信道信令系统。该信令系统主要应用在数字电话网、基于电路交换方式的数据网、N-ISDN和B-ISDN、智能网、移动通信网的呼叫连接控制、网络维护管理和处理机之间事务处理信息的传送和管理等方面。1.No.7信令系统的特点No.7信令系统是以PCM传送和电路交换技术为基础而发展起来的信令系统，信令采用分组化方式在64 kb/s的信道中传送，最适合于数字通信网络应用。与随路信令系统相比，No.7信令系统采用分组方式传送信令消息，与信息交换网在逻辑上相互独立，自己组成专用的信令传送网。通常在两个信令终端之间，采用一条与业务传送信道分离的双向64 k
47、b/s 数据链路传送信令消息，可被多达4095条话路所共享。其主要特点如下：（1）信令系统更加灵活。该信令中，一群话路以时分方式共享一条公共信道信令链路，两个交换局之间的信令通过一条与语音通道分开的信令链路传送。信令系统的发展和改变不受业务系统约束，可随时改变或增删信令内容。（2）信令在信令链路上以信号单元方式传送，传送速度快，缩短了呼叫建立时间，提高了网络设备的使用效率和服务质量。（3）采用不等长信令单元编码方式，信令编码容量大，便于增加新的网络管理和维护信号，可满足新业务发展的需要。（4）信令以统一格式的信号单元传送，简化了不同交换系统的信令接口方式的复杂度。（5）信令消息的传送和交换与话
48、路完全分离，可在通话期间可以随意处理信今，便于支持复杂的交互式业务。（6）众多条话路共用一条64 kb/s数据链路，节省了信令设备总投资。2.No.7信令的功能与结构No.7信令系统采用分组方式的消息单元来传送信令，因此，No.7信令消息的交互和传送可看做是分组数据通信。No.7信令的基本结构由消息传递部分(MTP)和用户部分(UP)组成，如图19.2.8所示。用户部分可以是电话用户部分(TUP)、数据用户部分(DUP)、ISDN用户部分(ISUP)等。图19.2.8 No.7信令基本功能结构MTP作为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。按照具体功能的不同
49、，它又分为三级，并和用户部分一同构成No.7信令基本四级结构。UP是信令功能的实体，如图19.2.9所示。图19.2.9 No.7信令系统的四级结构4级结构中各级的主要功能如下：（1）信令数据链路功能级。该级定义了No.7信令网上使用的信令链路的物理、电气特性以及短路的接入方法等，相当于OSI参考模型的物理层。（2）信令链路功能级。该级负责确保在一条信令链路直连的两点之间可靠地交换信号单元。它包含差错控制、流量控制、顺序控制、信元定界等功能，与OSI参考模型的数据链路层相当。（3）信令网功能级。该级在信令链路功能级的基础上，为信令网上任意两点之间提供可靠的信令传送能力，而不管它们是否直接相连。
50、该级的主要功能包括信令路由、转发、网络故障时的路由倒换、拥塞控制等。（4）用户部分功能级。该级由不同的用户部分组成，每个用户部分定义了与某一类用户业务相关的信令功能和过程。3.信令单元格式在No.7信令系统中，所有信令消息都是以可变长度的信令单元形式在信令网中传送和交换的。No.7信令协议定义了三种信令单元类型，即消息信号单元(Message Signal Units,MSU)、链路状态信号单元(Link Satus Signal Units,LSSU)和填充信号单元(Fill-In Signal Units,FISU)，格式如图19.2.10所示。图19.2.10 No.7信令单元格式信令单
