传统电话不仅要传输双方讲话的声音，还需要告诉交换设备“用户已经摘机”“开始拨号”“被叫正在振铃”以及“通话已经结束”等状态。这些在用户终端与交换设备之间传递的控制信息，可以统称为用户线信令。
在传统模拟电话中，语音和控制信息通常共用同一对用户线，但不同信令采用的实现方式并不相同。摘机和挂机主要通过用户环路的直流状态变化表示，拨号可以使用DTMF双音多频信号，来电号码等信息则可通过FSK等方式传送。
因此，用户线信令并不是某一种单独协议，而是一组围绕电话接入线路完成呼叫控制的信令机制。今天使用FXS语音网关或ATA把模拟电话接入SIP系统时，这些传统信令仍然需要被识别，只是进入IP网络以后会转换为SIP等数字通信系统能够处理的呼叫事件。
一条电话线上为什么既要传语音又要传控制信息
普通模拟电话与电话交换设备之间通常通过用户线连接。如果这条线路只能传送声音，交换设备就无法知道用户什么时候准备打电话，也不知道输入了什么号码，更无法判断通话什么时候结束。
因此，电话线路除了传递语音，还需要完成一系列控制动作。例如：
| 用户动作或业务 | 线路需要表达的信息 |
|---|---|
| 拿起话机 | 用户请求发起或接听电话 |
| 按下电话号码 | 告诉交换设备目标号码 |
| 外部来电 | 交换设备向电话提供振铃 |
| 来电显示 | 向终端发送主叫号码等信息 |
| 放回话筒 | 通知网络结束当前通话 |
这些控制信息与真正的语音内容作用不同。语音解决“双方说了什么”，用户线信令解决的则是“这一通电话现在处于什么状态，以及下一步应该做什么”。
摘机和挂机怎样通过用户环路识别
传统模拟电话的摘机和挂机，主要通过用户线路的直流环路状态进行判断，而不是通过语音频带中的某个声音来表示。
话机处于挂机状态时，用户环路处于相应的空闲状态；拿起话筒以后，话机内部电路使线路进入环路工作状态，交换设备检测到电流或线路状态变化后，就知道用户已经摘机并准备发起电话。
交换设备随后可以向用户提供拨号音，提示用户输入被叫号码。当用户通话结束并挂机后，线路状态再次变化，交换设备据此释放这次呼叫所占用的相关资源。
所以，将所有模拟用户线信令都简单称为“带内信令”并不准确。摘机、挂机属于线路状态和监视类信令，而DTMF拨号才是典型利用话音频带传送控制信息的方式。
DTMF怎样把电话号码送给交换设备
按键电话常使用DTMF（Dual Tone Multi-Frequency，双音多频）传送用户输入的号码。按下一个数字键时，电话机会同时产生两个不同频率的音调，一个来自低频组，一个来自高频组。
交换设备或语音网关检测到这两个频率的组合后，就可以判断用户按下的是哪个数字或功能键。
例如用户连续输入一个电话号码时，过程可以简化为：
用户按键 → 电话产生DTMF音 → 线路传输 → 交换设备识别数字 → 完成号码收集
由于DTMF本身处于电话语音频带内，所以它属于典型的带内拨号信令。在传统模拟电话系统中，它可以直接通过用户线传递。
进入VoIP系统以后，DTMF的处理方式会发生变化。模拟电话连接到FXS网关时，网关先识别用户按键，再根据系统配置通过RTP事件、SIP INFO或其他支持的方式把按键信息送入IP电话系统。
因此，VoIP环境中出现“能通话但按键无法控制IVR”的问题时，除了检查电话本身，还需要检查网关、IP PBX和对端系统之间的DTMF传递方式是否一致。
来电显示为什么经常使用FSK
模拟电话线路除了摘挂机和拨号，还需要向用户终端发送一些网络侧信息，其中最典型的就是主叫号码显示。
FSK（Frequency Shift Keying，频移键控）可以通过两个不同频率表示数字数据，并把主叫号码、日期时间等信息发送给支持来电显示的电话终端。
在一种常见的模拟来电显示流程中，可以理解为：
网络产生来电 → 振铃/相应提示 → FSK数据发送 → 电话解析主叫号码 → 显示号码
不同地区、运营商和设备可能采用不同的来电显示方式和时序，因此FXO/FXS网关中的Caller ID参数不能简单套用同一种配置。设备虽然能够正常响铃，并不代表来电号码一定能够被正确解析。
这也是模拟线路接入VoIP系统时常见的兼容性问题之一：FXO网关需要正确识别运营商线路上的来电显示格式，再将得到的主叫号码转换到SIP信令中。
ISDN用户线为什么采用不同的信令方式
模拟用户线中的语音和部分控制信息共享传统电话线路，而ISDN从用户接入开始就是数字通信，因此可以将业务承载与信令更加明确地分开。
ISDN基本速率接口（BRI）采用2B+D结构：
- B信道：每路64kbit/s，可承载语音或用户数据；
- D信道：16kbit/s，主要用于呼叫控制信令，也可承载相应分组数据；
- 2B+D：两个64kbit/s B信道加一个16kbit/s D信道，业务信道总速率为144kbit/s。
与模拟电话通过环路状态和DTMF等方式表达呼叫控制不同，ISDN能够通过独立的D信道传递数字信令。这种设计使信令和用户业务之间的边界更加清晰。
不过，ISDN只是理解数字用户线信令演进的一个重要阶段，不应把它写成今天企业电话接入的主流方式。随着宽带IP网络、SIP和光纤接入的发展，传统BRI在很多场景中的使用已经明显减少。
如果需要深入了解BRI、PRI、B信道和D信道，可以单独查看站内ISDN相关百科，659这篇不再展开完整ISDN系统结构。
模拟用户线信令怎样进入SIP和VoIP系统
今天很多企业电话系统已经使用IP PBX和SIP服务器，但酒店话机、传统模拟电话、传真设备和部分工业终端仍可能保留模拟接口，因此用户线信令并没有完全失去作用。
以模拟电话通过FXS网关接入SIP系统为例：
模拟电话 → FXS接口 → 语音网关 → SIP/IP PBX
用户摘机以后，FXS接口检测环路状态；用户按键时，网关接收DTMF号码；随后网关把这些传统线路事件转换成SIP呼叫过程，并通过RTP传送语音。
呼入方向则相反。IP PBX向网关发起SIP呼叫后，FXS接口需要向模拟电话提供振铃；如果需要显示主叫号码，还要按照终端支持的方式发送相应Caller ID信息。
因此，一台模拟语音网关实际上需要同时处理两套通信关系：
- 模拟侧：环路、振铃、DTMF、FSK以及语音电气接口；
- IP侧：SIP呼叫信令和RTP语音媒体。
这正是用户线信令在现代VoIP系统中的现实价值。VoIP改变了电话核心网络的传输和控制方式，但只要系统仍需要连接普通模拟电话，传统摘挂机、拨号和来电显示信令就必须由接入设备正确处理。
如果需要进一步了解FXS、FXO以及语音网关怎样连接传统电话和SIP系统，可查看VoIP Gateway是什么？语音网关的工作原理与类型；关于PSTN一次电话从拨号到应答的完整交换过程，可查看PSTN网络如何实现语音通信？。
