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通信百科
2018-08-17 11:51:57

电话信令如何分类?用户线、局间、随路与共路信令解析

电话信令用于建立、控制和释放电话呼叫,可按功能、作用区域和信令通道分类。解析用户线信令、局间信令、随路信令、共路信令及其与SS7、SIP的关系。
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电话信令如何分类?用户线、局间、随路与共路信令解析

电话通信不仅需要传送语音,还需要让终端和交换系统知道什么时候发起呼叫、拨了什么号码、对方是否振铃、什么时候接听,以及通话结束后什么时候释放线路。这些用于控制通信过程的信息统称为信令(Signaling)。

例如模拟电话摘机以后,交换机需要检测用户已经请求通信;用户拨号以后,号码要被送给交换系统进行分析;被叫空闲时,网络还要控制振铃并向主叫返回回铃音。真正开始通话以后,语音才作为用户信息在双方之间传输。

电话信令可以按照不同角度分类。同一条信令可能同时属于“用户线信令”“线路状态信令”和“带外信令”中的某几个类别,因此这些名称不是互相排斥的一套唯一分类,而是在描述信令的不同属性。

一通电话中信令负责哪些控制信息

把一次固定电话呼叫拆开,可以比较直观地看到信令与语音的区别。

主叫用户摘机后,本地交换机检测到线路状态变化,并向用户提供拨号条件;主叫输入号码以后,交换机收集数字并分析应该把呼叫送往哪个方向。如果被叫位于其他交换局,还要通过局间信令通知对端交换机建立呼叫。

被叫交换机找到目标用户以后,向电话机发送振铃,并把相应呼叫状态返回主叫侧。被叫摘机后,网络进入通话状态;任意一方挂机后,再通过释放信令拆除连接并回收通信资源。

因此,一次电话中至少存在几类信息:

  • 用户摘机、挂机等线路状态;
  • 主叫和被叫号码;
  • 占用、振铃、应答和释放状态;
  • 网络路由和中继选择;
  • 网络维护、拥塞和其他管理信息。

这些都属于信令,而用户真正讲话产生的语音属于业务媒体。

电话呼叫中用户线信令、局间信令与语音媒体之间关系示意图

按功能可以分成哪些电话信令

如果按照信令解决的问题来分类,可以把传统电话信令概括为状态监视、号码与选路、网络管理等几类。

线路或监视信令

线路信令用于表示用户或中继的占用和释放状态,例如摘机、挂机、线路空闲、线路占用等。

模拟用户线上,交换机可以通过用户环路的电气状态判断话机是否摘机;局间中继中,也需要相应状态信令告诉交换设备某条中继是否正在使用。

地址和选路信令

主叫拨出的号码属于最典型的地址信息。交换系统根据被叫号码判断目标用户、目标交换局以及应该选择哪一组中继。

早期电话资料中常把这类信息称为路由信令、选择信令或记发器信令。不同术语的侧重点略有不同,但核心都是把呼叫需要到达的位置告诉交换系统。

管理信令

除了某一通具体电话,通信网还需要交换与网络运行相关的信息,例如设备状态、链路异常、拥塞、维护以及部分计费或网络管理信息。

这类信令服务于整个网络的运行维护,不一定只对应某一个用户正在进行的通话。

用户线信令和局间信令有什么区别

按照信令出现的位置,可以把电话信令分成用户线信令和局间信令。

用户线信令

用户线信令发生在终端与本地交换或通信平台之间。

传统模拟电话中,常见用户线信令包括:

  • 摘机和挂机状态;
  • 脉冲拨号或DTMF号码;
  • 交换机向用户发送的拨号音、忙音、回铃音等提示;
  • 控制电话振铃的铃流。

在现代IP电话中,终端与SIP服务器之间不再依赖模拟电压、电流变化表示这些状态,而是通过SIP等协议消息表达注册、呼叫、应答和挂机等动作。

局间信令

局间信令用于交换机、局端设备或不同通信网络之间的呼叫控制。

传统PSTN中,两台交换机需要交换被叫号码、线路占用、应答和释放等信息。随着电话网发展,这部分信令由早期随路方式逐渐发展到SS7等独立共路信令体系。

现代网络中的SIP Trunk也是不同通信平台之间交换会话控制信息的一种方式,但其协议体系与传统SS7并不相同。

随路信令与共路信令的核心差异是什么

按信令与语音通道之间的关系,可以区分随路信令和共路信令。

随路信令

随路信令(Channel Associated Signaling,CAS)的信令资源与相应语音通道存在固定对应关系。

传统模拟中继可以直接利用话路中的电气或音频信号传递控制信息;数字E1环境中,也可以利用固定信令资源为对应的语音时隙传送线路状态和号码控制。

例如一些E1 CAS应用会使用TS16承载与多路语音通道相对应的信令信息。语音通道与信令之间的对应关系相对固定。

共路信令

共路信令(Common Channel Signaling,CCS)则把信令与实际语音话路在逻辑上分离,由一条或一组专门的信令链路为大量电话通路共同传送控制消息。

SS7是传统公共电话网中典型的共路信令体系。大量电话的建立、路由和释放控制消息可以通过专门的信令网络传递,而实际语音继续经过TDM话路或其他媒体承载。

对比项目 随路信令 共路信令
信令与话路关系 与对应话路存在固定关联 多条话路共享独立信令资源
典型应用 传统模拟中继、E1 CAS等 SS7等信令系统
信令容量 受到关联话路和方式限制 可集中传送更丰富的控制信息
业务扩展 传统基础电话业务较常见 更适合复杂网络控制和补充业务

随路信令CAS与共路信令CCS在电话网络中的通道关系对比图

如果需要继续了解共路信令网中的IAM、ACM、ANM、REL等局间呼叫消息,可以参考七号信令专题;本页不再展开具体SS7消息格式。

带内和带外信令为什么不是同一种分类

“随路/共路”和“带内/带外”经常被混在一起,但它们关注的问题不同。

带内信令(In-band Signaling)是指信令使用业务语音能够通过的同一频率范围传输。早期电话系统中的某些多频信号,以及用户拨号使用的DTMF,都属于利用音频频带表达控制信息的典型例子。

带外信令(Out-of-band Signaling)则在业务语音频带之外,或使用独立的逻辑/物理控制通道传递信令。

所以:

随路/共路主要描述信令通道与业务话路的组织关系;

带内/带外主要描述信令使用的传输频带或控制通道位置。

两组概念不能完全互相替代。

传统教材中还可能看到前向信令与后向信令、模拟信令与数字信令、线路信令与记发器信令等分类。这些名称主要用于描述特定电话网络和信令系统的工作特点,理解时应结合具体网络背景,而不必把所有分类强行放在同一个层级。

SIP时代还需要理解传统电话信令吗

现代企业电话大量采用SIP和IP承载,用户摘机、拨号、振铃和挂机不再依赖传统局间电气信令,但“信令与媒体分离”的基本思想仍然存在。

一通SIP电话可以简化为:

SIP信令:INVITE → Ringing → 200 OK → ACK → BYE

真正的语音则通常通过RTP传输。

因此,在IP电话中可以看到两条不同逻辑路径:

SIP:负责会话建立、修改和结束
RTP:负责实时语音或视频媒体

这种结构与传统电话网中“信令负责控制、话路负责语音”具有相似的分层思想,但不能因此把SIP直接等同于SS7共路信令。两者属于不同网络体系、使用不同协议和网元。

SIP信令与RTP语音媒体在IP电话系统中分别传输的关系示意图

这一区分在故障排查时尤其重要。SIP账号已经注册、被叫已经振铃,只能说明信令链路基本可用;接通以后如果出现无声或单通,还需要继续检查RTP媒体地址、端口、防火墙、NAT以及编解码协商。

电话信令从模拟用户线、局间随路控制发展到SS7,再到今天的SIP会话控制,具体协议已经发生很大变化,但核心任务一直相似:告诉通信网络谁要和谁建立连接、当前处于什么状态,以及什么时候修改或结束这次通信。

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