音声 : デジタル CAS

音声ネットワークの信号方式と制御

2015 年 11 月 26 日 - 機械翻訳について
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目次


概要

この文書では、ボイス伝送の制御に必要な信号技術について説明します。 これらの信号技術は、次の 3 つのカテゴリに分けることができます。 監視、アドレッシング、通知。 監視には、ループまたはトランクの状態変化の検出が含まれます。 このような変化が検出されると、監視回線はあらかじめ決められた応答を行います。 たとえば、コールを接続するために回線(ループ)を閉じます。 アドレッシングでは、ダイヤルされたディジット(パルスまたはトーン)を構内交換機(PBX)またはセントラル オフィス(CO)へ渡します。 ダイヤルされたディジットによって、他の電話機や customer premises equipment(CPE; 顧客宅内機器)へ接続されます。 通知は、電話の着信や話し中などの状態時に、ユーザに対して音を発します。 コールは、これらの信号技術がなくては実現できません。 このドキュメントでは、各カテゴリ内の特定のシグナリング タイプを説明してから、基本的なコール プログレスについて、開始から終了まで詳しく説明します。

前提条件

要件

このドキュメントに関する特別な要件はありません。

使用するコンポーネント

このドキュメントは、特定のソフトウェアやハードウェアのバージョンに限定されるものではありません。

表記法

ドキュメント表記の詳細は、『シスコ テクニカル ティップスの表記法』を参照してください。

基本的なコール プログレス

ループスタート シグナリングによる通話の進行状況は、 オンフック、オフフック、ダイヤル、交換、呼び出し、および会話の 5 段階に分割できます。 図 1 にオンフック フェーズを示します。

図 1

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受話器がクレードルに置かれているときは、回線はオンフックです。 つまり、通話が開始される前は、電話機が、発信者が受話器を取るのを待つ準備状態になっています。 この状態はオンフックと呼ばれます。 この状態のときは、電話機から CO 交換機への 48-VDC 回線は開かれた状態です。 CO 交換機には、この DC 回線のための電源装置が取り付けられています。 CO 交換機に電源装置を設置すると、電話機のある場所が停電になったときに電話サービスが停止することを防止できます。 電話機がこの位置にあるときは、呼出音だけがアクティブです。 図 2 にオフフック フェーズを示します。

図 2

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オフフック フェーズは、利用者が電話をかけようとして、クレードルから受話器を持ち上げると発生します。 スイッチ フックによって CO 交換機と電話機との間のループが閉じられ、電流が流れます。 この電流の流れが CO 交換機で検出され、ダイヤル トーン(連続して発信される 350 ヘルツおよび 440 ヘルツ [Hz] のトーン)が電話機側に送信されます。 このダイヤル トーンは、利用者がダイヤルを開始できるという合い図です。 利用者側にすぐにダイヤル トーンが聞こえる保証はありません。 すべての回線が使用されている場合は、利用者がダイヤル トーンを待機しなければならない可能性があります。 使用する CO 交換機のアクセス容量によって、発信者の電話機へダイヤル トーンが送られるまでの時間の長さが決まります。 CO 交換機がダイヤル トーンを生成するのは、これからダイヤルされる着信者側のアドレスを保存するレジスタを予約した後だけです。 このため、利用者はダイヤル トーンを受信するまではダイヤルできません。 ダイヤル トーンが聞こえない場合、レジスタが使用できないことを意味します。 図 3 にダイヤル フェーズを示します。

図3

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ダイヤル フェーズでは、利用者が別の場所にある電話の電話番号(アドレス)を入力できます。 利用者は、パルスを生成する回転式電話、またはトーンを生成するタッチ トーン(押しボタン)式電話で、この番号を入力します。 これらの電話機は、2 種類のアドレス シグナリング (デュアル トーン多重周波(DTMF)ダイヤルとパルス ダイヤル)を使用して、利用者の通話先を電話会社に通知します。

これらのパルスまたはトーンは、2 線式のツイストペア ケーブル(チップおよびリング回線)を通って CO 交換機に送られます。 図 4 に交換フェーズを示します。

図 4

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交換フェーズでは、CO 交換機が、パルスまたはトーンを、着信側の電話機に接続するポート アドレスに変換します。 この接続は、要求された電話機に直接接続される(市内通話)か、別の 1 台以上の交換機を経由して接続されます(長距離通話)。 図 5 に呼び出し フェーズを示します。

図 5

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CO 交換機が着信側の回線に接続されると、20Hz 90V の信号がこの回線に送られます。 この信号によって着信側の電話機が鳴ります。 着信側の電話機の呼び出し中に、CO 交換機は、発信者にリングバック トーンを送信します。 このリングバック トーンで発信者は、着信側で呼び出し音が鳴っていることがわかります。 CO 交換機は、発信側に 440 および 480 トーンを送信してリングバックを生成します。 これらのトーンが一定間隔で繰り返し再生されます。 着信側の電話が使用中の場合、CO 交換機は発信者側にビジー信号を送信します。 ビジー信号は、480Hz と 620Hz のトーンで構成されています。 図 6 に会話フェーズを示します。

図 6

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会話フェーズでは、着信側が電話の呼び出し音を聞いて、応答します。 着信側の利用者が受話器を持ち上げると、ただちにオフフック フェーズが、着信側で開始されます。 ローカル ループが着信側で閉じられるため、CO 交換機へ電流が流れ始めます。 この交換機が電流を検出すると、発信側の電話への音声接続が完了します。 これで、音声による通信が、発信側と着信側の間で開始されます。

表 1 に CO 交換機によってコール中に生成される通知トーンを要約します。

表 1

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表 1 のプログレス トーンは、北米の電話システム用です。 国際電話システムでは、一連のプログレス トーンがまったく異なる場合があります。 すべてのユーザが、これらのプログレス トーンのほとんどを知っている必要があります。

ダイヤル トーンは、電話会社がユーザの電話から番号を受信する準備が整っていることを示します。

ビジー トーンは、リモート エンドの電話機がすでに使用中であるためにコールを完了できないことを示します。

リング バック(標準または PBX)トーンは、利用者に代わって電話会社がコールを完了しようとしたことを示します。

輻輳プログレス トーンは、スイッチ間で使用され、長距離電話ネットワークに輻輳が存在しているために通話が進行しないことを示します。

リオーダ トーンは、すべてのローカル電話回線がビジーであるため、電話コールが処理されないことを示します。

レシーバ オフフック トーンは、電話の受話器が長時間にわたってオフフックになっていることを示す、大きな呼び出し音です。

該当番号なしトーンは、ダイヤルした番号を、交換機のルーティング テーブルで確認できないことを示します。

アドレス信号とチップおよびリング

アドレス信号

北米番号計画

North American Numbering Plan(NANP)では、電話番号の表現に 10 桁の数字を使用します。 この10桁の数字は、3つの部分に分けられます: エリア コード、局コード、端末コード

元の NANP では、エリア コードは、電話番号の最初の 3 桁であり、北米の各地域(カナダを含む)を表します。 1 桁目は 2 ~ 9 の数字のいずれか、2 桁目は 1 または 0、3 桁目は 0 ~ 9 の数字のいずれかです。 局コードは、電話番号の 4 桁目から 6 桁目までで、電話ネットワーク内の交換機を一意に識別します。 その 1 桁目は 2 ~ 9 の数字のいずれか、2 桁目は 2 ~ 9 の数字のいずれか、3 桁目は 0 ~ 9 の数字のいずれかです。 エリア コードと局コードは、それぞれの 2 桁目の数字が常に異なるため、同じになることはありません。 この番号付けシステムでは、交換機が、エリア コードの 2 桁目の数字で、市内通話か長距離通話かを判別できました。 端末コードは、電話番号の最後の 4 桁で構成されていました。 この番号は、着信する電話が接続されている交換機のポートを一意に識別していました。 この 10 桁の番号付けシステムに基づいて、1 つの局コードには 10,000 件までの端末コードを保持できました。 1 台の交換機で 10,000 件を超える接続を保持するには、さらに局コードを割り当てる必要があります。

家庭、インターネット アクセス、ファックス機などに取り付けられる電話回線の数が増えるにつれて、使用可能な電話番号の数が極端に減少しました。 このため、NANP の変更が求められました。 現在の計画では、電話番号のエリア コードと局コードのセクション以外は、基本的に古い計画と同じです。 現在は、エリア コード用と、局コード用の各 3 桁の数字が同じ方法で選択されます。 1 桁目は 2 ~ 9 の数字のいずれかで、2 桁目と 3 番目の数字はそれぞれ、0 ~ 9 の数字のいずれです。 このシナリオにより、使用できるエリア コードの数が大幅に増加し、それによって、割り当てることができる端末コードの数が増加します。 長距離通話の場合は、10 桁の番号をダイヤルする前に 1 をダイヤルする必要があります。

国際電話番号計画

国際電話番号計画は、ITU-T 仕様 E.164 に基づき、すべての国が従わなければならない国際標準です。 この計画には、どの国の電話番号も 15 桁を超えてはならないと明確に記されています。 最初の 3 桁は国番号を表しますが、各国は、3 桁すべてを使用するかどうかを選択できます。 残りの 12 桁は各国の固有の番号を表現します。 たとえば、北米の国番号は 1 です。 したがって、別の国から北米に電話するときは、NANP にアクセスするために、最初に 1 をダイヤルする必要があります。 次に、NANP が必要とする 10 桁の数字をダイヤルします。 各国固有の 12 桁の番号は、その国で適切と思われる方法を自由に使って取り決めることができます。 また、国によっては、国際電話の発信を意味する番号の組み合わせを使用しています。 たとえば、アメリカ合衆国の国内から国際電話を発信するには、011 が使用されます。 図 7 に、北米でのネットワーク アドレッシングを説明します。

図 7

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この図では、発信者が、発信者の施設内から電話を掛けています。この施設では、PBX を使用して Public Switched Telephone Network(PSTN; 公衆電話交換網)にアクセスしています。 発信者は、PBX を通過するために最初に 9 をダイヤルします(ほとんどの PBX はこのように設定されています)。 次に、発信者は、長距離通話であることを示す 1 と、通話する相手の 10 桁の電話番号をダイヤルする必要があります。 このエリア コードに従って、発信者は 2 台の交換機を経由します。1 台目はローカル局の交換機で、2 台目は、長距離通話を行う Inter-exchange Carrier(IXC; 中継キャリア)の交換機です。 局コード(その次の 3 桁の数字)により、発信者は再びローカルの交換機を経由して相手の PBX に到達します。 最後に、端末コード(最後の 4 桁の数字)によって、着信側の電話につながります。

パルス ダイヤル

パルス式ダイヤルは、インバンドの信号技術です。 この方法は、ダイヤルを備えたアナログ電話機で使用されます。 回転ダイヤル式電話機の大きな数字ダイヤルは、回転して数字を送信し、電話をつなぎます。 これらの数字は、特定の速度と、特定のレベルの許容範囲で送信される必要があります。 各パルスは、ローカル ループ回線の開閉で発生する「Break」と「Make」で構成されます。 Break 部分は、回線が開いている時間です。 Make 部分は、回線が閉じている時間です。 ダイヤルが回転するたびに、ダイヤルの底部によって CO 交換機または PBX 交換機に繋がる回線が開閉されます。

ダイヤル内の「governor」で、数字のパルスの速度が制御されます。 たとえば、利用者がだれかに電話をかけるために回転式ダイヤルの番号を回すと、スプリングが巻かれます。 ダイヤルを放すと、スプリングによりダイヤルが回転して元の位置に戻り、カム駆動スイッチによって電話会社への接続が開閉されます。 連続する開閉の数--または Break と Make の数-- は、ダイヤルされた数字を表します。したがって、数字 3 をダイヤルすると、スイッチが 3 回、開いたり、閉じたりします。 図 8 は、パルス ダイヤルで数字 3 をダイヤルしたときに発生する一連のパルスを表します。

図 8

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次の図は、Break と Make という 2 つの用語を表示しています。 電話がオフフック状態になると Make になるため、発信者は CO 交換機からダイヤル トーンを受信します。 そして、発信者が数字をダイヤルすると、Make と Break のシーケンスが 100 ミリ秒(ms)ごとに生成されます。 Break と Make のサイクルは、60% の Break に対して 40% の Make という比率に対応している必要があります。 その後、電話機は、別の番号がダイヤルされるか、電話がオンフック(Break と同じ)状態に戻されるまで、Make 状態のままになります。 ダイヤル パルスによるアドレス設定は、非常に低速なプロセスです。これは、ダイヤルされた数字と同じ数のパルスが発生するためです。 したがって、9 をダイヤルすると、Make と Break のパルスが 9 回発生します。 0 をダイヤルすると、Make と Break のパルスが 10 回発生します。 ダイヤル速度を上げるために、新しいダイヤル技術(DTMF)が開発されました。 図 9 に DTMF ダイヤル(プッシュフォン ダイヤルとも呼ばれます)によって生成される周波数トーンを示します。

DTMF ダイヤル

図 9

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DTMF ダイヤルは、パルス式ダイヤルと同様に、インバンドの信号方式です。 この技術は、プッシュフォン ボタンが付いたアナログ電話機で使用されます。 こダイヤル技術は、図 9 に示すように、数字ごとに 2 つの周波数トーンだけを使用します。 タッチ トーン パッドまたは押しボタン式電話のキーパッドの各ボタンは、高い周波数と低い周波数のセットに関連付けられています。 キーパッドでは、キーの各行が、低い周波数のトーンで識別され、各列が、高い周波数のトーンに関連付けられています。 両方のトーンの組み合わせで、ダイヤルされた番号が電話会社に通知されます。このため、デュアル トーン多重周波数という用語が使われます。 したがって、0 をダイヤルすると、パルス式のダイヤルで 10 回発生する Make と Break のパルスの代わりに、941 と 1336 という周波数トーンだけが発生します。 タイミングは、この場合も、発生する周波数ごとに、60 ミリ秒の Break と 40 ミリ秒の Make です。 これらの周波数は、一般的な周囲のノイズから影響の受けにくいものが DTMF 用として選択されました。

単一周波数信号と多重周波数信号

R1 および R2 の信号規格は、ボイスネットワークの交換機の間で監視信号やアドレス信号の情報の送信に使用されます。 これらの規格では、どちらも監視情報の送信に単一周波数信号を、アドレス情報の送信に多重周波数信号を使用します。

R2 シグナリング

R2 シグナリングの仕様は、ITU-T 勧告の Q.400 ~ Q.490 に記述されています。 R2 の物理接続層は、通常は ITU-T 標準 G.704 に準拠した E1(2.048 メガビット/秒[Mbps])インターフェイスです。 E1 デジタル機能キャリアは、2.048 Mbps で動作し、32 のタイムスロットを備えています。 E1 タイムスロットは、TS0 ~ TS31 の番号が付けられており、そのうち、TS1 ~ TS15 および TS17 ~ TS31 が音声または 64 Kbps データを伝送するために使用されます。音声の場合は、パルス符号変調(PCM)でエンコードされます。 このインターフェイスでは、タイムスロット 0 をフレーム同期に使用し(Primary Rate Interface [PRI; 一次群速度インターフェイス] と同じ)、タイムスロット 16 を ABCD 信号に使用します。 これには 16 フレームのマルチフレーム構造があり、8 ビットのタイムスロット 1 つで 30 のデータ チャネルすべてに対する回線信号を処理できます。

R2 コール制御とシグナリング

信号方式には、2 種類があります。 回線シグナリング(監視信号)とレジスタ間シグナリング(コール セットアップ制御信号)です。 回線シグナリングには、監視情報(オンフックとオフフック)が含まれ、レジスタ間シグナリングはアドレス設定を処理します。 これらについては、このドキュメントで詳しく説明します。

R2 回線シグナリング

R2 はチャネル対応シグナリング(CAS)を使用します。 これは、E1 の場合は、T1 に使用するシグナリングとは対照的に、タイム スロット(チャネル)の 1 つをシグナリング専用にすることを意味します。 T1 に使用するシグナリングでは、6 番目の各フレームで、すべてのタイム フレームの上位ビットを使用します。

この信号方式は、アウトバンドの信号方式で、T1 Robbed ビット シグナリングと同じ方法で ABCD ビットを使用し、オンフック/オフフック状態を表します。 これらの ABCD ビットは、各 16 フレームのタイムスロット 16 にあり、マルチフレームを形成します。 これらの 4 ビットは、シグナリング チャネルと呼ばれることもあります。R2 シグナリングで実際に使用されるのは、そのうちの 2 つ(A と B)だけです。 他の 2 つは予備用です。

これらの 2 ビットはウィンク スタートなどの Robbed ビット シグナリングと異なり、順方向と逆方向で異なる意味を持っています。 しかし、基本的な信号プロトコルに違いはありません。

回線シグナリングは、これらのタイプで定義されます。

デジタル R2:R2 回線シグナリング タイプ ITU-U Q.421 です。通常、PCM システム(A および B ビットを使用する)で使用されます。

アナログ R2:R2 回線シグナリング タイプ ITU-U Q.411 です。通常、キャリア システム(トーン/A ビットを使用する)で使用されます。

パルス R2:R2 回線シグナリング タイプ ITU-U Supplement 7 です。通常、衛星回線を使用するシステム(トーン/A ビットをパルス送信する)で使用されます。

R2 レジスタ間シグナリング

通話情報(着信者番号や発信者番号など)の転送は、通話に使用するタイムスロットでトーンにより実行されます(イン バンド シグナリングと呼ばれます)。

R2 は、順方向に(コールの発信側から)は 6 つのシグナリング周波数を使用し、逆方向に(コールの着信側から)は、別の 6 つの周波数を使用します。 これらのレジスタ間信号は、6 つのうちの 2 つのインバンド コードを使用する多重周波数タイプです。 R2 信号方式のバリエーションで、6 つの周波数のうちの 5 つを使用するものは、decadic CAS システムとして知られています。

レジスタ間シグナリングは、通常、強制な手順によりエンドツーエンドで行われます。 これは、1 方向のトーンが他方向のトーンによって確認されることを意味します。 この種類の信号方式は、multifrequency compelled(MFC)信号方式として知られています。

レジスタ間シグナリングには、次の 3 つのタイプがあります。

R2-Compelled:トーン ペアがスイッチから送信されると(順方向信号)、リモート側が、トーンをオフにする信号であるトーン ペアで応答(ACK を送信)するまで、トーンはオンのままです。 トーンは、オフにするまで、必ずオンのままになります。

R2-Non-Compelled:トーン ペアがパルスとして送信され(順方向信号)、短時間だけオンのままになります。 スイッチへの応答(逆方向信号)(グループ B)は、パルスとして送信されます。 強制的でないレジスタ間シグナリングにはグループ A 信号はありません。

: ほとんどのインストールでは、強制的でないレジスタ間シグナリングが使用されます。

R2-Semi-Compelled:順方向のトーン ペアが、強制的なシグナリングとして送信されます。 スイッチへの応答(逆方向信号)は、パルスとして送信されます。 このシナリオは、強制的なタイプと同じですが、逆方向信号は、連続的でなく、パルスを使用します。

信号を使用できる機能は次のとおりです。

  • 着信または発信番号

  • コール タイプ(中継、メンテナンスなど)

  • エコー抑制信号

  • 発信側のカテゴリ

  • ステータス

R1 信号方式

R1 信号方式の仕様は、ITU-T 勧告の Q.310 から Q.331 に記述されています。 このドキュメントには、主要なポイントがまとめられています。 R1 の物理接続層は、通常は ITU-T 標準 G.704 に準拠した T1(1.544Mbps)インターフェイスです。 この規格では、フレーム同期のためにフレームの 193 番目のビットを使用します(T1 と同じ)。

R1 コール制御と信号方式

この場合も、信号方式には2種類あります。 回線シグナリングとレジスタ シグナリングです。 回線信号方式には、監視情報(オンフック/オフフック)が含まれ、レジスタ信号方式にはアドレッシングが関係しています。 その両方について、より詳しく説明します。

R1 回線信号方式

R1 では、6 フレームごとに各チャネルの 8 番目のビットを使用して、インスロットの CAS を使用します。 この信号方式では、T1 Robbed ビット シグナリングとまったく同じ方法で ABCD ビットを使用し、オンフック/オフフック状態を表します。

R1 レジスタ信号方式

通話情報(着信者番号や発信者番号など)の転送は、通話に使用するタイムスロットでトーンにより実行されます。 このタイプの信号方式は、インバンド信号方式とも呼ばれます。

R1 では、700Hz から 1700Hz まで、200Hz ごとの 6 つの周波数を使用します。 これらのレジスタ間信号は多重周波数タイプであり、6 つのうちの 2 つのインバンド コードを使用します。 レジスタ信号方式に含まれるアドレス情報は、KP トーン(パルス開始信号)の次から始まり、ST トーン(パルス終了信号)で終ります。

信号を使用できる機能は次のとおりです。

  • 着信側の電話番号

  • コール ステータス

チップ回線とリング回線

図 10 に plain old telephone service(POTS; 一般電話サービス)ネットワークにおけるチップ回線とリング回線を示します。

図 10

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2 台の電話機の間での標準的なボイス伝送には、チップ回線とリング回線が使用されます。 チップ回線とリング回線は、ツイストペアのワイヤーで、RJ-11 コネクタで電話線に接続されます。 スリーブは RJ-11 コネクタ用の接地リード線です。

ループスタート方式

ループスタート方式は、ボイスネットワークでのオンフックとオフフックを示す監視信号技術です。 ループスタート シグナリングは、主に、電話機が交換機に接続されている場合に使用されます。 この信号技術は、次の接続にも使用できます。

  • 電話機から CO 交換機

  • 電話機から PBX 交換機

  • 電話機から外部交換ステーション(FXS)モジュール(インターフェイス)

  • PBX 交換機から CO 交換機

  • PBX 交換機から FXS モジュール(インターフェイス)

  • PBX 交換機から外部交換局(FXO)モジュール(インターフェイス)

  • FXS モジュールから FXO モジュール

アナログ ループスタート シグナリング

図 11 から図 13 に、電話機、PBX 交換機、または FXO モジュールから、CO 交換機または FXS モジュールへ送られるループスタート方式を示します。 図 11 はループスタート方式が発生する前のアイドル状態を示します。

図 11

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このアイドル状態にある電話機、PBX、または FXO モジュールでは、2 線のループが開いた(チップ回線とリング回線が開いた)状態になります。 この場合、電話機で受話器がオンフックの状態であるか、PBX または FXO モジュールでチップ回線とリング回線の間が開いた状態であることが考えられます。 CO または FXS は、電流が流れるクローズド ループを待機します。 CO または FXS には、チップ回線と -48VDC のリング回線に接続されたリング ジェネレータがあります。 図 12 に電話機でのオフフック状態と PBX または FXO モジュールでの回線捕捉を示します。

図 12

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この図では、電話機、PBX、または FXO モジュールで、チップ回線とリング回線の間のループが閉じられます。 電話機で受話器が取り上げられたか、PBX または FXO モジュールで回線接続が閉じられました。 CO または FXS モジュールは電流を検出し、ダイヤル トーンを生成します。これが、電話機、PBX、または FXO モジュールに送信されます。 これは、利用者がダイヤルを開始できることを示します。 この CO 交換機からの着信コールがあった場合、何が起きるでしょうか。 その状態を図 13 に示します。

図 13

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この図では、電話、PBX、または FXO モジュールのリング回線が、CO または FXS モジュールによって捕捉されています。電話などの装置は、-48VDC のリング回線に 20Hz、90VAC の信号を重ねて呼び出されます。 この手順により、着信側の電話機が鳴らされるか、着信コールがあることを示す信号が PBX または FXS モジュールに送られます。 電話機、PBX、または FXO モジュールでチップ回線とリング回線の間の回路が閉じられると、CO または FXS モジュールではこの呼び出し音が止められます。 着信側で受話器が取り上げられると、その電話機によってこの回線が閉じられます。 PBX または FXS モジュールでは、着信側への接続に使用できる空きリソースがある場合に回路を閉じます。 CO 交換機によって生成される 20Hz の呼び出し信号は、利用者側の回線の影響を受けません。また、これは着信コールがあることを利用者に知らせる唯一の方法です。 利用者側の回線には、専用のリング ジェネレータはありません。 したがって、CO 交換機は、鳴らす必要のある回線をすべて巡回する必要があります。 この巡回には、約 4 秒ほどかかります。 CO 交換機と、電話機、PBX、FXO モジュールが回線を同時に捕捉すると、この呼び出しの遅延により、グレアと呼ばれる問題を引き起こします。 この問題が発生すると、通話を開始した利用者は、ほぼ瞬時にリングバック トーンなしで着信側に接続されます。 電話機から CO 交換機への接続では、一時的にグレアが発生する程度であれば許容されるため、大きな問題にはなりません。 グレアは、PBX または FXO モジュールから CO 交換機または FXS モジュールに対してループスタートが使用されると、大きな問題になります。これは、より多くの通話のトラフィックが関係するためです。 したがって、グレアが発生する可能性が増大します。 このシナリオは、電話機から交換機へと接続される場合にループスタート シグナリングが主に使用される理由を説明しています。 グレアの発生を防ぐ最もよい方法は、グラウンド スタート方式を使用することです。これについては後述します。

26/36/37xx プラットフォームのデジタル ループスタート シグナリング

次の各図は、26/36/37xx プラットフォームに適用される FXS/FXO ループスタート シグナリングの ABCD ビットのビット状態を示します。

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AS5xxx のデジタル ループスタート シグナリング

次の各図は、AS5xxx プラットフォームだけに適用される FXS/FXO ループスタート シグナリングの ABCD ビットのビット状態を示します。 これは、26/36/37xx プラットフォームには適用されません。 この動作モードは、通常は off-premise extension(OPX)アプリケーションで使用されます。 この方法には 2 つの状態信号方式があり、信号方式として「B ビット」を使用します。

アイドル状態:

FXS へ: A ビット = 0、B ビット = 1

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FXS から: A ビット = 0、B ビット = 1

FXS 側発呼:

ステップ 1: FXS が A ビットを 1 に変更し、ループを閉じるように FXO に信号を送ります。

FXS へ: A ビット = 0、B ビット = 1

/image/gif/paws/14007/fxotofxssignaling.gif

FXS から: A ビット = 1、B ビット = 1

FXO 側発呼:

ステップ 1: FXO が B ビットを 0 に設定します。 B ビットは、呼び出し音とともに固定されます。

FXS へ: A ビット = 0、B ビット = 1

/image/gif/paws/14007/fxotofxssignaling.gif

FXS から: A ビット = 1、B ビット = 1

ループスタートのテスト

ループスタート トランクのシグナリング状態のテスト方法については、次の 2 つの観点から説明します。 分界点から見て CO 側と、 PBX 側

アイドル状態(オンフック、初期状態)

図 14 にアイドル状態を示します。 ブリッジング クリップは、PBX から CoS を分離するために取り外されます。

PBX 側を見ると、分界点で T と R のリード線が開いた状態にあることが分かります。

分界点から CO 側を見ると、T リード線が接地され、R リード線が -48V になっていることが分かります。 分界点の CO 側で T と R の間に接続された電圧計は、-48V に近い値になっていることが理想的です。

図 14

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発信(オフフック)

CO 側で動作をテストするために、ブリッジング クリップを取り外し、CO 側の T-R リード線の間にテスト用電話機を接続します。 このテスト用電話機により、ループが閉じられます。 CO はループの閉じた状態を検出し、ディジット レシーバを回線に接続し、音声パスを確立して、PBX 側にダイヤル トーンを送信します。 (図 15 を参照)。

図 15

loopandgroundstarttesting2.gif

テスト用電話機がダイヤル トーンを受信すると、CO で許可されている DTMF またはダイヤル パルス シグナリングでダイヤルすることができます。 CO には、ダイヤル パルス アドレスだけを受信する機能を備えているものもあります。 DTMF を受信できる CO では、ダイヤルパルスも受信できます。 最初にダイヤルされた数字を受信すると、CO はダイヤル トーンを削除します。

すべての数値がダイヤルされた後、CO でディジット レシーバが削除され、遠隔地の端末または交換機へと通話がルーティングされます。 ボイスパスが発信装置を越えて延長され、コール プログレス トーンがテスト用電話機に返されます。 通話が応答されると、音声が音声パスを通じて聞こえるようになります。

着信(宛先での呼び出し)

分界点のテスト用電話機は、着信通話操作のループスタート トランクのテストにも使用できます。 テスト用の設定は、発信コールの場合と同様です。 通常は、PBX 側の技術者が CO 側の技術者に他の回線を使って電話を掛け、テスト中のトランクを使って PBX 側に電話を掛けるように CO 側の技術者に依頼します。 CO 側ではそのトランクに呼び出し用の電圧が加えられます。 理想的には、分界点の電話機が鳴ります。 PBX 側の技術者はそのテスト用電話機を使って電話に応答します。 テスト対象のトランクを使って双方の技術者が会話できれば、そのトランクは正常に動作しています。

ブリッジング クリップを取り外すと、PBX と分界点との間のテストは困難になります。 ほとんどの PBX にあるループスタートのインターフェイス回線は、動作するために CO からのバッテリー電圧を必要とします。 この電圧がないと、トランクを発信コール用として選択できなくなります。 通常の手順としては、分界点から CO へのトランクのテストを、最初は、上記で説明したようにブリッジング クリップを取り外して行い、次に、ブリッジング クリップを取り付けた後に行います。 PBX に接続しているときにトランクが正常に動作しない場合は、おそらく、PBX、または PBX と分界点との間の配線に問題があります。

グラウンド スタート方式

グラウンド スタート方式は、ループスタートと同様に、オンフックとオフフックの状態を調べるもう 1 つの監視信号技術です。 グラウンド スタート方式は、主に交換機間の接続で使用されます。 グラウンド スタート方式とループ スタート方式の大きな違いは、グラウンド スタート方式では、チップとリングのループが閉じられる前に接続の両端で接地の検出を行う必要があることです。

家で電話を使用するときはループスタート シグナリングが機能しますが、電話交換センターで大容量のトランクを使用している場合は、グラウンドスタート シグナリングの方が適しています。 グラウンドスタート シグナリングでは、要求を使用し、インターフェイスの両端で交換を確認するため、使用率が高いトランクでは、FXO やその他のシグナリング方式より推奨されます。

アナログ グラウンド スタート方式

図 16 から図 19 に、グラウンド スタート方式について、CO 交換機または FXS モジュールと、PBX または FXO モジュール との間の動作のみを示します。 図 16 にグラウンド スタート方式のアイドル(オンフック)状態を示します。

図 16

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この図では、チップ回線とリング回線の両方が接地から切り離されています。 PBX と FXO は、接地用のチップ回線を常に監視し、CO と FXS は、接地用のリング回線を常に監視します。 バッテリ(-48 VDC)は、ループスタート シグナリングと同様に、リング回線に接続されたままです。 図 17 に PBX または FXO から発せられたコールを示します。

図 17

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この図では、PBX または FXO でリング回線が接地され、CO または FXS に対して着信コールがあることを示しています。 CO または FXS では、リング回線の接地を検出し、チップ回線を接地して PBX または FXO に着信コールを受信する準備ができたことを通知します。 応答として、PBX または FXO はチップ接地を検出し、チップ回線とリング回線の間のループを閉じます。 さらに、リング回線の接地を切り離します。 このプロセスにより、CO または FXS への接続が完了し、ボイスによる通信が開始されます。 図 18 に CO または FXS からのコールを示します。

図 18

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図 18 では、CO または FXS でチップ回線が接地され、20Hz、90VAC の呼び出し用電圧がリング回線上に 乗せて、PBX または FXO へ着信コールが通知されます。 図 19 にグラウンド スタート方式の最終フェーズを示します。

図 19

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この図では、PBX または FXO が、チップ接地と呼び出し音の両方を検出しています。 PBX または FXO に通信を確立するための空いたリソースがある場合、PBX または FXO ではチップ回線とリング回線間のループが閉じられ、リングの接地が取りはずされます。 CO または FXS は、チップとリングのループからの電流を検出し、呼び出し用トーンを削除します。 PBX または FXO は、チップ接地と呼び出しを 100 ms 以内に検出する必要があります。検出できなかった場合はタイムアウトとなり、発信者は電話をかけ直さなければなりません。 100 ms のタイムアウトにより、グレアの発生が抑えられます。

デジタル グラウンド スタート方式

次の各図は、26/36/37xx プラットフォームに適用される FXS/FXO ループスタート シグナリングの ABCD ビットのビット状態を示します。

注: この図は、ルータの FXO の観点から見たものです。

注: 切断監視は A ビットで行われます。

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AS5xxx プラットフォームのデジタル グラウンドスタート シグナリング

次の各図は、AS5xxx プラットフォームだけに適用される FXS/FXO ループスタート シグナリングの ABCD ビットのビット状態を示します。 これは、26/36/37xx プラットフォームには適用されません。 この動作モードは、通常は foreign exchange(FX; 外部交換)トランクのアプリケーションで使用されます。

FXS 側発呼:

アイドル状態:

FXS へ: A ビット = 1、B ビット = 1

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FXS から: A ビット = 0、B ビット = 1

ステップ 1: FXS が通話を発信します。 FXS からの B ビットが 0 になります。

FXS へ: A ビット = 1、B ビット = 1

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FXS から: A ビット = 0、B ビット = 0(FXS 側からの発呼)

ステップ 2: FXS からの A ビットが 0 になります。

FXS へ: A ビット = 0(FXO 側応答)、B ビット = 1

/image/gif/paws/14007/fxotofxssignaling.gif

FXS から: A ビット = 0、B ビット = 0

ステップ 3: FXS が、A=1、B=1 を FXO に送信して応答します。

FXS へ: A ビット = 0、B ビット = 1

/image/gif/paws/14007/fxotofxssignaling.gif

FXS から: A ビット = 1、B ビット = 1

FXO 側発呼:

ステップ 1: FXO は、A ビットと B ビットを 1 から 0 に変更します(B ビットは呼び出しサイクルに従います)。

FXS へ: A ビット = 0、B ビット = 0

/image/gif/paws/14007/fxotofxssignaling.gif

FXS から: A ビット = 0、B ビット = 1

ステップ 2: 応答として、FXS は、A ビットを 0 から 1 に変更します。 応答として、FXO はリング ジェネレータをトリップします。 リング ジェネレータが切り離されると、FXO では B ビットを 1 に戻します。

FXS へ: A ビット = 0、B ビット = 1

/image/gif/paws/14007/fxotofxssignaling.gif

FXS から: A ビット = 1、B ビット = 1

グラウンド スタートのテスト

グラウンドスタート トランクのテストは、ループスタート トランクのテストと同様です。 ただし、ブリッジング クリップを取り外した状態でも、PBX と分界点との間のテストを実行できるのが普通です。

アイドル状態(オンフック)

図 20 にアイドル状態を示します。 ブリッジング クリップは、PBX を CO から文時するために取り外します。PBX 側を見ると、T リード線上に -48V の電圧がかかり、R リード線が開いています。 CO 側を見ると、R リード線上に -48V の電圧がかかり、T リード線は開いていることが分かります。

図 20

loopandgroundstarttesting3.gif

理想的には、分界点の CO 側で R リード線から接地に、または PBX 側で T リード線から接地に接続された電圧計は、約 -48V を示します。 CO 側で T リード線と接地との間に接続された抵抗計は、非常に高い抵抗値を示します。 PBX の多くでは、アイドル状態で R リード線とグラウンドとの間にいくらかの電圧が認められます。 抵抗値を測定しようとすると、誤った測定値が得られたり、測定機器が損傷する場合があります。 分界点の PBX 側での R リード線から接地までの抵抗を計測する際は、あらかじめ PBX の製造元の技術マニュアルを参照してください。

発信(オフフック)

発信コールのグラウンドスタート トランクをテストするには、ブリッジング クリップを取り外し、テスト用電話機と電圧計を接続します。 そして、次のステップに進みます。

  1. 電圧計を観察します。 テスト用電話機がオンフック状態の場合は、電圧計が約 0.0V を示すのが理想的です。

  2. オフフックにして、音を聞きます。 理想的には、ダイヤル トーンが聞こえません。

  3. メーターを観察します。 理想的には、約 -48V を示します。

  4. ジャンパ線を使って瞬間的に R リード線を接地し、再度ダイヤル トーンを確認します。 理想的には、接地が取り外された直後にダイヤル トーンが聞こえます。

  5. 電圧計を観察します。 前によりもずっと低い値が示されます。これは、CO が T 接地を送信していることを示しています。

  6. 適当な電話機、もしくはテスト用の電話機へダイヤルします。 コールが確立すると、ボイスが聞こえるようになります。

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着信(宛先での呼び出し)

グラウンドスタート トランクは、テスト用の電話機を使用して、ループスタート トランクとまったく同じ方法で着信コールについてテストできます。

ループ電流のテスト

ループスタート トランクとグラウンド スタート トランクでは、動作の信頼性を保つためにループが閉じられたときに最低でも 23 ミリアンペア(mA)の直流電流(ループ電流)が流れている必要があります。 23mA 以下の場合、断続的なドロップアウトが発生したり、捕捉ができないなどの誤動作が発生します。 ループ電流が 23mA ぎりぎりの場合は、テスト用の電話機でのテストが成功していても、PBX に接続すると誤動作が発生する場合があります。 トランクで誤動作が発生した場合は、ループ電流を回線テスト セットで計測する必要があります。

図 22 にテスト用の設定を示します。 ブリッジ用クリップを取りはずし、分界点の CO 側で緑色のテスト用リード線を T リード線に、赤色のテスト用リード線を R リード線に接続します。 このテストでは、黄色のリード線は使用しません。

図 22

loopandgroundstarttesting5.gif

ループ電流を測定するには、テスト用電話機をオフフックにし、ダイヤル トーンを聞きます。 グラウンドスタート トランクをテストする場合は、少しの間、R リード線を接地します。 ダイヤル トーンが聞こえたら、テスト セットの計測ボタンを押し、mA の目盛で ループ電流を読み取ります。 理想的には、23mA と 100mA の間を示します。

DID トランクのテスト

図 23 にアイドル状態を示します。 PBX 側を見ると、T リード線上に接地が、R リード線上にバッテリがあることが分かります。 CO 側を見ると、T リード線と R リード線の間に高い抵抗値を持つループがあることが分かります。

図 23

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コールに応答があったとき、PBX では T リード線にバッテリを繋ぎ、R リード線を接地します。 この状態は、T-R 反転と呼ばれます。 この電圧の反転は、電圧計で観察できます。 T リード線と R リード線との間でバッテリと接地が反転するため、このタイプの信号はループ反転バッテリと呼ばれます。

コールの接続解除

CO が最初に接続を解除すると、わずかな電圧の上昇が観察され、同時に CO 交換機内のループが低い抵抗値から高い抵抗値に変化します。 PBX がオンフックになったとき、このプロセスに続いて電圧の反転が発生します。

PBX が最初に接続を解除した場合は、電圧の反転が生じ、続いて CO がオンフックになったときに電圧が上昇し、CO のループが低い抵抗値から高い抵抗値に変化します。

テスト コールを複数回、行います。 各テスト コール後に、ブリッジング クリップと、テストした回線を取り外し、回線がアイドル状態に戻っていることを確認してください。

Demarc から PBX

PBX の多くは、分界点からブリッジ用クリップをはずして direct inward dial(DID; ダイヤルイン方式)の動作をテストすることができます。 次の手順を実行します。

  1. テスト用電話機をオフフックにします。

  2. PBX 内線番号の 1 ~ 4 桁のアドレスをダイヤルします。

  3. 呼び出された内線番号が鳴ったら、ステップ 4 に進みます。

  4. テスト用の電話機と、呼び出された内線との間で会話ができるかどうかを試します。 音声の伝送状態が良好な場合は、分界点までは PBX とトランクが正常に動作しています。

  5. ステップ 3 または 4 で問題が発生した場合は、DID の動作に問題があり、修正する必要があります。

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E&M 信号方式

PBX 間、または他のネットワーク間テレフォニー交換機(Lucent 5 Electronic Switching System [5ESS]、Nortel DMS-100 など)間で主に使用されるシグナリング技術は、もう 1 つあり、E&M と呼ばれています。E&M シグナリングは、音声交換機間のタイライン タイプのファシリティまたは信号をサポートします。 E&M では、同じ回線で音声と信号を重ねるのではなく、それぞれに別のパス(リード線)を使用します。 E&M は、通常、耳と口、または受信と送信と呼ばれます。 E&M 信号には、5 つのタイプと、2 種類の配線方式があります(2 線式と 4 線式)。 表 1 を見ると、E&M 信号方式のいくつかのタイプが似ていることが分かります。

タイプ M リード線オフフック M リード線オンフック E リード線オフフック E リード線オンフック
I バッテリ 接地 接地 オープン
II バッテリ オープン 接地 オープン
III ループ電流 接地 接地 オープン
IV 接地 オープン 接地 オープン
V 接地 オープン 接地 オープン
SSDC5 アース オン アース オフ アース オン アース オフ

4 線式 E&M タイプ I シグナリングは、実際には、北米で一般的な 6 線式 E&M シグナリング インターフェイスです。 1 本の回線は E リード線で、 2 番目の回線は M リード線です。そして、残りの 2 つのペアの回線は、音声パスとして機能します。 この配置では、M リード線と E リード線の両方に対して、PBX が電源(バッテリ)を供給します。

タイプ II、III、および IV は、8 線式インターフェイスです。 1 本の回線は E リード線で、もう 1 本の回線は M リード線です。 他の 2 本の回線は信号接地(SG)と信号バッテリ(SB)です。 タイプ II では、SG と SB がそれぞれ、E リード線と M リード線のリターン パスです。

タイプ V は、別の 6 線式 E&M シグナリング タイプで、北米以外で使用される最も一般的な E&M シグナリング形式です。 タイプ V では、1 本の回線が E リード線で、もう 1 本の回線は M リード線です。

SSDC5A はタイプ V と似ていますが、フェールセーフ動作を備えているために、オンフックとオフフックの状態が逆である点が異なります。 つまり、回線が途切れた場合、インターフェイスはデフォルトであるオフフック(ビジー)状態になります。 すべてのタイプの中で、タイプ II とタイプ V だけが対称(クロスケーブルを使用してバックツーバックの接続が可能)です。 SSDC5 は、イギリスで最も一般的に使用されます。 Cisco 2600/3600 シリーズでは、現在はタイプ I、II、III、および V を、2 線式と 4 線式の両方でサポートします。 次の図は、2 線式および 4 線式の E&M シグナリング接続を示します。 ボイスは、チップ回線とリング回線を使って送信されます。 信号は E 回線と M 回線を使って送られます。

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この図は、回線が 2 線式のタイプ 1 E&M シグナリングを示しています。

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次の図は、ウィンク スタート シグナリング中に行われるプロセスを示します。

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次の図は、イミディエート ウィンク スタート シグナリング プロセスを表します。

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デジタル E&M シグナリング

デジタル E&M シグナリングは、2 つの状態(オンフックとオフフック)を表すシグナリング方式で、デジタルの 4 線式 CO およびタイ トランクで一般的に使用されます。 「A ビット」信号では、信号の状態を送信します。 「B ビット」(extended superframe [ESF] の場合は B、C、D ビット)は、A ビットと同じ状態を示します。

アイドル状態

PBX B へ: A ビット = 0、B ビット = 0

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PBX B から: A ビット = 0、B ビット = 0

PBX A がオフフックになる

PBX B へ: A ビット = 1、B ビット = 1

pbxtopbxsignaling1png.gif

PBX B から: A ビット = 0、B ビット = 0

PBX B が応答

PBX B へ: A ビット = 1、B ビット = 1

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PBX B から: A ビット = 1、B ビット = 1

注: 発信側交換機は、通話開始後に遠隔端末から返されるダイヤル トーンまたはウィンクを受信できますが、これはアプリケーションによって異なります。

E&M タイ・トランク・テスト

タイ トランクの両端にある PBX は同じプライベート ネットワークの一部であるため、プライベート ネットワークの技術者は、公衆ネットワークのリース設備が伝送用経路に含まれていても、トランクでエンドツーエンドのテストを実行できます。 トランクの両端の技術者が協力して作業し、互いの設備を介して会話し、その活動を調整します。 次のテスト手順は、E&M シグナリングのタイプ I および II だけのテストについての説明です。

タイプ I:

タイプ I E&M シグナリングをテストするために、E リード線と M リード線の両端からブリッジング クリップを取り外します。 E リード線と接地との間に抵抗計を接続します。 トランクの片方の端の M リード線が -48V にジャンパされている場合、理想的には、別の端の抵抗計が示す値が、オープンから非常に抵抗に変わります。 これは E リード線接地を示します。 (図 27 を参照してください)

図 27

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タイプ II:

タイプ II 用のテスト設定を図 28 に示します。 ブリッジング クリップは、M リード線と信号バッテリ(SB)のリード線からだけ取り外します。 E リード線と signal ground(SG; 信号接地)との間に電圧計を接続します。 理想的には、アイドル状態では電圧計に PBX からのバッテリ電圧、約 -48V が示されます。 トランクの片方の端でジャンパ線が M リード線と SB の間で接続されている場合、理想的には、遠い方の端の電圧計が示す値が小さくなります。これは、E リード線接地を示しています。

図 28

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ITU-T Signaling System 7

共通チャネル信号システム

Common channel signaling(CCS; 共通チャネル信号)システムは、通常は High-level Data Link Control(HDLC; 高レベル データリンク制御)をベースとするメッセージ指向の信号システムです。 米国の PSTN では、CCS の初期の実装は 1976 年に始まり、CCIS(共通チャネル局間信号)と呼ばれています。 この信号方式は、ITU-T の Signaling System 6(SS6)に似ています。 CCIS プロトコルは、比較的低いビット レート(2.4K、4.8K、9.6K)で動作していましたが、わずか 28 ビットの長さのメッセージを伝送しました。 CCIS では、ボイスとデータの統合環境を十分にサポートできませんでした。 そのため、HDLC ベースの信号規格と ITU-T 勧告が新たに策定されました: それが Signaling System 7 です。

最初の定義は ITU-T によって 1980 年に行われました。1983 年にスウェーデンの Post, Telephone, and Telegraph(PTT; 電気通信省庁)が SS7 の試行を開始し、今ではヨーロッパの数か国が完全な SS7 ベースの運用を行っています。

米国国内では、1988 年に Bell operating company(BOC)の中で Bell Atlantic が最初に SS7 の実装を開始しました。

現在では、ほとんどの長距離電話網や地域の電話会社の電話網で ITU-T の Signaling System 7(SS7)を実装するようになりました。 1989 年までに AT&T は、そのデジタル ネットワーク全体を SS7 に変換しました。 US Sprint も SS7 ベースとなりました。 しかし、ほとんどの地域電話会社(LEC)では、まだ、そのネットワークを SS7 にアップグレード中です。これは、SS7 をサポートするためにアップグレードが必要な交換機の数が、IC に比べて非常に多いためです。 地域電話会社での SS7 の展開の遅れは、米国内での ISDN の導入の遅れの一因ともなっています。

現時点で、SS7 プロトコルには次の 3 つのバージョンがあります。

  • ITU-T バージョン(1980、1984)、ITU-T Q.701 - Q.741 に記載

  • ATT および Telecom Canada(1985)

  • ANSI(1986)

Signaling System 7 U.S. PSTN 機能

現在、SS7 では、telephony user part(TUP)を使用して POTS をサポートします。TUP は、このサービスのサポートで使用されるメッセージを定義するものです。 補足された ISDN user part(ISUP)は、ISDN 伝送をサポートするように定義されています。 ISUP に POTS から ISDN への変換が組み込まれるため、徐々に ISUP が TUP に置き換わることが期待されます。 図 29 に SS7 がボイスネットワークを制御している様子を示します。

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