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通信交换系统——信令和端口

一、 接口功能
       各种交换系统都接有入线和出线。入线和出线终接在交换系统的接口上,进而接至交换网络。
       不同类型的交换系统具有不同的接口功能。例如,数字程控电话交换要有适配模拟用户线、模拟中继线和数字中继线的接口电路;N-ISDN交换系统要有适配2B+D的基本速率接口和30B+D和基群速率接口;移动交换系统要具有通往基站的无线接口;ATM交换系统则要有适配不同码率、不同业务的各种物理媒体接口。
二、 信令/协议功能
1.信令的基本概念
       通信交换离不开信令,信令功能是通信交换系统的基本功能之一。简单地说,信令是指通信系统中的控制指令,它可以在指定的终端之间建立临时的通信信道,并维护网络本身的正常运行。
       图15为两个用户通过两个端局进行电话接续的基本信令流程,以此为例了解信令的基本概念。 
电话接续基本信令流程
图15     电话接续基本信令流程
       首先,主叫用户摘机,发端交换机A收到主叫用户的摘机信号后,向主叫用户送拨号音,主叫用户听到拨号音后,开始拨号,将被叫号码送到发端交换机A。
       发端交换机A根据被叫号码选择到收端交换机B及A、B间的空闲中继线,并向收端交换机B发送占用信令,然后将选择信令,即与收端交换机B相关的被叫号码送给B。
       收端交换机B根据被叫号码,连通被叫用户,向被叫用户发送振铃信令,向主叫用户发送回铃音。
       被叫用户摘机应答.将应答信令送给收端交换机B,并由B转发给发端交换机A,双方开始通话。
       话终时,若被叫用户先挂机,则被叫用户向收端交换机B送挂机信令(也称复原或后向拆线信令),并由收端交换机B将此信令转发给发端交换机A;若是主叫用户先挂机,A向B发正向拆线信令,B拆线后,向A回送拆线证实信令,A也拆线,一切复原。
       从上述电话接续基本信令流程的实例引申到各种通信网,可以认为,信令就是除了通信时的用户信息(包括话音信息和非话业务信息)以外的各种控制命令。
2. 信令方式
       信令的传送要遵守一定的规约和规定,这就是信令协议和信令方式。交换节点的信令系统是为实现和配合各种信令协议和信令方式而需具有的所有硬件和软件设备。
3. 信令的分类
(1)随路信令和共路信令
       按信令传送通道与用户信息传送通道的关系不同,信令可分为随路信令和共路信令。图4.16(a)是随路信令系统示意图。由图可知,两端网络节点的信令设备之间没有直接相连的信令通道,信令是通过话路来传送的。当有呼叫到来时,先在选好的空闲话路中传信令,接续建立后,再在该话路中传话音。因此,随路信令是信令通道和用户信息通道合在一起或有固定的一一对应关系的信令方式,适合在模拟通信系统中使用。这里有固定的一一对应关系的随路信令指中国一号的数字型线路信令。
       图16(b)为共路信令系统示意图,与图16(a)相比较可以看出,两个网络节点的信令设备之间有一条直接相连的信令通道,信令的传送是与话路分开、无关的。当有呼叫到来时,先在专门的信令链路中传信令,接续建立后,再在选好的空闲话路中传话音。因此,共路信令也称公共信道信令,指以时分方式在一条高速数据链路上传送一群话路的信令。共路信令利用信令中所携带的标记(Lable)来识别该信令属于这一群话路中的哪一个话路。
随路信令和共路信令
图16    随路信令和共路信令
       公共信道信令的优点是:信令传送速度快,具有提供大量信令的潜力,具有改变或增加信令的灵活性,便于开放新业务,在通话时可随意处理信令,成本低等。因此公共信道信令得到越来越广泛的应用。目前使用的共路信令为No.7信令系统。
(2) 线路信令、路由信令和管理信令
       信令按其功能可分为线路信令、路由信令和管理信令。
线路信令
       线路信令是具有监视功能的信令,用来监视终端设备的忙闲状态,如电话机的摘、挂机信令。
路由信令
       路由信令是具有选择功能的信令,用来选择接续方向,如电话通信中主叫所拨的被叫号码。
管理信令
       管理信令是具有操作功能的信令,用于通信网的管理和维护。如检测和传送网络拥塞信息、提供呼叫计费信息、提供远距离维护信令等。
(3) 用户线信令和局间信令
       信令按其工作区域不同可分为用户线信令和局间信令。
用户线信令
       用户线信令是通信终端和网络节点之间的信令,也被称为用户网络接口(UNI)信令。这里,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、数据库等。因为终端数量通常远大于网络节点的数量,出于经济上的考虑.用户线信令一般设计得较简单,通常可包括请求信令、地址信令、释放信令、来话提示信令、应答信令、进程提示信令等。 
局间信令
       局间信令是网络节点之间的信令,在局间中继线上传送,也被称为网络接口(NNI)信令。局间信令通常远比用户线信令复杂,因为它除应满足呼叫处理和通信接续的需要外。还应能够提供各种网管中心、服务中心、计费中心、数据库等之间的与呼叫无关信令的传递。
       随路信令的局间信令又可分为具有监视功能的线路信令和具有选择、操作功能的记发器信令。
4.协议的概念
       在通信网络中的各个节点之间传递信息时,有时需要遵守一些事先约定好的规则,这些规则明确规定所传送的信息的格式、时序等问题,这些为进行网络中的通信而建立的规则、标准或约定称为网络协议。一个网络协议主要有以下三个要素:
       ① 语法,指用户信息和控制信息的结构和格式;
       ② 语义,指需要发出何种控制信息,完成何种动作及如何应答;
       ③ 同步,指事件实现顺序的说明。
       网络协议是网络通信中的重要组成部分,4.2.3节中介绍的OSI协议就是两个节点通信时的一种分层通信协议。其中各层及其协议的集合也被称为网络的体系结构。
三、控制功能
       交换系统要自动完成大量的交换接续,并保证良好的服务质量,必须具有有效、合乎逻辑的控制功能。连接功能、接口功能及信令功能都与控制功能密切相关。控制功能主要由软件实现,但有些也可用硬件实现。
       不同类型的交换系统各有其主要的控制功能及相应的实现技术,如电路交换的数字分析、路由和通路选择、并发进程管理,分组交换的选路控制和流量控制,ATM交换的呼叫接纳控制和自选路由控制。控制技术的实现与处理机控制方式密切相关。处理机控制方式是各类交换系统在设计中必须考虑的重要问题,关系到整个系统的性能和服务质量。
       集中控制与分散控制是两种基本的控制方式。现代交换系统大多采用分散控制方式,但分散的程度有所不同。分散控制意味着采用多处理机结构,可称为处理机复合体(Pro¬cessorComplex)。为此,要确定处理机复合体的最佳结构,包括数量、分级、分担方式、冗余结构等,以实现高效而灵活的控制机理。
       分担方式可有功能分担与容量分担两种类型。功能分担只执行一项或几项功能,但面向全系统;容量分担是执行全部功能,但只面向系统的一部分容量。从功能分配的灵活性来看,可有固定分配与灵活分配两种方式.
      交换与路由技术是网络的重要组成部分,采用不同交换路由技术的节点交换设备可组成提供不同业务的通信网络。网络组网的基本技术要素包括网络结构、编号计划、计费方式等。目前,主要的典型网络有公用电话交换网、ISDN、数字数据网DDN、X.25分组交换数据网、帧中继网、以太网、IP网,ATM网、移动通信网以及智能网等。 
       交换设备是通信网络的重要组成部分。交换的基本功能就是在交换设备上的任意的入线和出线之间建立连接,或者说是将入线上的信息分发到出线上去。
       交换节点中传送的信号形式与节点交换技术密切相关,同步时分复用信号和统计时分复用信号(或称异步时分复用)是两种重要的信号。交换技术主要包括电路交换、分组交换、快速电路交换、快速分组交换、ATM交换及光交换等。其中电路交换基于同步时分复用,分组交换和ATM交换基于统计时分复用。开放系统互连参考模型OSI与各种交换技术及由此构成的业务网有一定的对应关系。
       网络技术指通信网络中任意用户之间通信时,在网内各节点间实现其通信的方式。网络技术分为无连接和面向连接两大类,面向连接方式可分为面向物理连接和面向逻辑连接,还可按照连接建立和拆除的控制方式又分为半永久连接和交换式连接,以及半永久虚连接(PVC)和交换式虚连接(SVC)。
       通信交换系统的基本功能可概括为连接功能、接口功能、信令/协议功能和控制功能.交换网络是交换系统的核心部分。