程控交换第1章 概述

程控交换技术周聘麟[e-mail]第一章概论1.1交换与通信1.2交换技术的分类1.3交换技术的发展概况1.4我国电话通信网的结构和编号计划1.5课程介绍1.1交换与通信1.1.1引言交换设备是通信网的重要组成部分;交换技术与通信的发展是分不开的;交换技术的发展应与终端业务及传输技术的发展相适应.1.1.2将交换引入通信系统的必要性1.1.2.1通信的目的:在任意终端之间实现信息的传递。点对点的通信(电信)系统终端终端传输媒介消息消息图1.1(a)点到点通信系统图1.1(b)广播通信系统终端信道终端消息终端终端消息消息消息1.1.2.2多点通信解决方案之一全互联通信系统当存在多个终端且希望它们任意对之间都可进行通信时的最简单的方法就是全互联通信系统.1.1.2.3全互联通信系统的分析问题对于如图的一个N=8的全互联通信系统,需要多少对连线和多少个线路接口?图1.2多个终端全互连方式连接1.1.2.4使用全互联方法存在的问题连线数随终端数平方增加:N(N-1)/2长途线路费用大每个终端需N-1个线路接口;总共需要N(N-1)个线路接口.增加第N+1个终端时,需要增设N条线路.终端异构时情况将更为复杂.1.1.2.5最终解决方案引入交换节点设备解决多个终端集合中任意两个都可以进行点对点通信问题的解决方案就是___在通信系统中引入交换节点设备引入交换机的互连通信网交换机用户接口用户环线图1.3用户通过交换机互连组成通信网每个通信终端通过一对专门的用户环线连到交换机的线路接口交换机负责监测各个用户状态，需要时在两用户之间建立和释放通信连路不足：（1）用户多时连接管理复杂性急剧上升；（2）用户分布区域大时用户线投资代价占主要部分。1.1.3将交换节点引入通信网络的优点(1)统一标准接口(2)集中共享通信网中的资源(3)提供各种业务(4)方便构筑大型异构通信系统1.1.4交换机的组合同理,当终端数目很多,且分布在相距很远的几处时,可以用交换机组成如图1.4的通信网.通信网图1.4多台交换机组成的通信网汇接交换机端局交换机用户交换机中继线用户线即交换机的交换机---------汇接交换机---------核心交换机相对应的有接入交换机本地交换机电话交换网的一般结构No.7信令网汇接交换机端局交换机端局交换机端局交换机图1.5传统电话交换网的一般体系结构信令链路语音/数据链路用户环路专门用来传送各交换机之间通信操作和维护信令的数据通信的分组交换网络。用户环路，常以模拟方式传送300-3400Hz话音信号。采用PCM时分复用，每个用户占用64kbit/s带宽，常以2Mbit/s或更高速率的复用群传送话音/数据。交换一般概念接续类型本局接续：本局用户线之间的接续出局接续：出局接续是在用户线与出中继线之间的接续入局接续：入局接续是在入中继线与用户线之间的接续转接接续：转接接续是在入中继线与出中继线之间的接续交换一般概念交换节点必须具备的最基本的功能能正确接收和分析从用户线或中继线发来的呼叫信号；能正确接收和分析从用户线或中继线发来的地址信号；能按目的地址正确地进行选路以及在中继线上转发信号；能控制连接的建立；能按照所收到的释放信号拆除连接。电话机组成和工作原理1、电话机的基本组成及功能电话机的基本组成部分有通话设备、信令设备和转换设备。通话设备，包括送话器、受话器以及必要的接口电路。其主要功能是完成声电转换和电声转换。信令设备，包括发号的号盘和接收呼叫指示的振铃装置。其主要功能是完成信令的发送与接收。转换设备，如叉簧，其主要功能是在通话设备与振铃设备之间转换，接通或断开用户直流环路。电话机结构及工作原理二/四线变换器手柄麦克耳机a/bb/a二线环路DP拨号DHC振铃器叉簧图1.6电话机的原理结构12M当用户未摘机时，交换机通过二线环路的直流馈电被C隔断，呈高阻状态，但25Hz铃流可以送给振铃器，以提示有来话呼叫。空闲状态电话机结构及工作原理二/四线变换器手柄麦克耳机a/bb/a二线环路DP拨号DHC振铃器叉簧图1.6电话机的原理结构12M摘机状态，二线环路低阻状态，直流馈电可以流过，耳机可接收音频信号，麦克可将语音信号送给交换机。摘机状态脉冲拨号时，D点以10Hz频率按照所拨号码M使二线环路通断M次。二/四线变换器由混合线圈或变换电路构成，完成耳机、麦克四线到二线传输的变换。电话机结构及工作原理当话机采用DTMF(Dual-ToneMulti-Frequency)方式拨号时，采用专门电路产生双频编码信号，并替换麦克通路经二/四线变换器送给交换机。表1.1DTMF频率编码对应表高频低频数字697Hz770Hz852Hz941Hz1209Hz1336Hz1477Hz1633Hz13A2456B789C*0#D1.2交换技术的分类1.2.1交换的基本概念:何谓”交换(switching)”,从字面看就是一种转发(在IP技术文献中,交换习惯称作转发(Forwarding),有时也称路由(Routing),但Routing目前有时仅专指与路由协议有关的技术).在本课程中”交换”的广义概念指信息(话音、数据)从通信设备的一个端口（不论物理或逻辑的）输入到从另一个端口输出的过程。而“交换”实际要完成的功能是：业务的汇聚、转接和分配。1.2.2交换设备的功能就在于解决N个用户终端之间要进行相互通信时所存在的N2问题。1.2.3交换技术的分类按交换器所接续的信号进行分类：按交换所承载的业务进行分类：按交换器的应用场合进行分类：按交换对信息的处理方式分类：此外还有按实现交换的控制手段进行分类；按交换信息所在层进行分类等等…..1.2.3.1按交换器所接续的信号进行分类：模拟交换与数字交换；电交换与光交换；窄带交换与宽带交换。1.2.3.2按交换所承载的业务进行分类：话音交换（电话交换）；数据交换；图象交换及多媒体信息交换等。1.2.3.3按交换器的应用场合进行分类：电信网络--------电信交换计算机网络-------IP交换1.2.3.4按交换对信息的处理方式分类：电路交换分组交换信元交换1.2.4电路交换1.2.4.1电路交换的过程三个阶段：呼叫建立、信息传输（通话）、呼叫释放。1.2.4.2电路交换电路交换的特点实时预先建立连接，固定分配带宽过负荷时呼损率增加对传送的信息不做处理，透明传送在整个呼叫过程中独占物理资源适合于电话交换，不适合突发业务和对差错敏感的数据业务。快速电路交换为了克服电路交换固定分配带宽的缺点而提出只在信息要传送时才分配带宽和有关资源。在呼叫建立时，要求通路上的交换节点分配并“记忆”所需的带宽和去向，但并不占用该带宽，称之为逻辑连接。当用户发送信息时，交换机才通过呼叫标识确定并激活该逻辑连接，形成物理连接。虽然快速电路交换提高了带宽利用率，但控制复杂，时延和呼损比通常的电路交换大，灵活性又比不上分组交换，因此也未得到实际应用。1.2.5分组交换1.2.5.1过程将报文分组（Packet）-------长度短、格式统一。在电路有空闲时，以“分组”为单位传送。分组穿过网络和交换机的时间很短（ms），满足实时性要求。1.2.5.2分组交换的两种工作模式数据报：根据分组头中的地址，独立选择通路。虚电路（逻辑连接）：可传输，不独占。1.2.5.3分组交换的优点不同数据终端之间灵活沟通;时延小,能满足数据交互业务要求;实现线路动态统计复用,在一条物理线路上同时提供多条信息通路;-----经济性好,网络利用率高,可靠性高,有分段差错校验功能(X.25规定);网络费用低。1.2.5.4分组交换的缺点：附加信息多，长报文效率低；-------合理分组；技术复杂，随时分析处理，要求交换机要有较高的处理能力。1.2.6信元交换1.2.6.1设计思想：吸取快速电路交换和快速分组交换的优点。1.2.6.2设计目标高速、高吞吐量、高服务质量、灵活分配带宽，适应从很低速率到很高速率的各种带宽的业务交换要求。1.2.6.3特点:采用ATM固定信元长度复用方式;采用面向连接并预约传输资源的方式工作;在保证QOS的同时提高资源利用率.在ATM网络内部取消逐段链路的差错控制和流量控制,而将这些工作推到了网络的边缘.降低网络负担.信元头部功能降低,仅标识虚电路.提供有保证的服务质量.1.4交换技术的发展概况原始通信烽火，消息树初始通信1876年贝尔发明电话，点到点连接，人工接续自动交换通信1889年发明步进制交换机1932年出现纵横制交换机网络自动化二战后，长途网络实现了自动化交换技术的发展概况程控交换1965年AT&T推出第一台程控交换机，空分开关模拟交换。数字传输脉冲编码调制－－PCM的产生。程控数字交换1970年首先在法国拉尼翁开通第一台数字程控交换机。开创了数字化语音网络新时期。交换技术的发展概况数据网络和分组交换，始于20世纪70年代。CCITT建立了一个称作X.25的标准协议。ISO通过了OSI七层框架协议，为世界上任何计算机与其他计算机通信提供了条件。Internet,路由器，IP技术，现已成为NGN的技术基础。交换技术的发展概况宽带交换技术，主要用来交换大块数据业务和视频业务。快速电路交换和帧中继，解决数据分组交换的节点处理速度问题。ATM交换，将数据组装成定长的短分组，利用电路交换机制实现高速数据交换。多协议标记交换(MPLS)，是IP技术和ATM交换相结合的产物。交换技术的发展概况光交换技术，随着光器件和波分复用技术的发展和不断成熟，光交换机技术成为实现NGN的一个核心技术，当前有空分机制的光路交换(ODX)、时空结合的光突发交换(OBS),只完成光层交换。软交换技术，将呼叫控制和业务处理分离，采用开放式结构，方便新业务的开发和部署。软交换也称作呼叫代理、媒体网关控制器，是实现传统程控交换机的“呼叫控制”功能的实体。1.3我国电话通信网的结构和编号计划我国的电话通信网采用分级网结构，包括长途电话网和本地电话网两大部分。1.3.1长途电话网长途电话二级网的等级结构及网路组织示意图如图1-3所示。长途电话二级网等级结构及网路组织示意（1）一级交换中心一级交换中心（DC1）为省（自治区、直辖市）长途交换中心，其功能主要是汇接所在省（自治区、直辖市）的省际长途来去话务和所在本地网的长途终端话务。（2）二级交换中心二级交换中心（DC2）是本地网的长途交换中心，其主要职能为汇接所在本地网的长途终端话务。1.3.2本地电话网本地电话网指由同一个长途编号区范围内的所有交换设备、传输设备和用户终端设备组成的电话网络。根据本地网的规模大小和端局数量，本地网网路等级结构可分为网状网结构和二级网结构。（1）网状网结构（2）二级网结构1.3.3编号计划1．编号方式（1）本地电话号码同一本地网范围内的用户之间相互呼叫时拨打同一本地用户号码，号码结构为局号＋局内用户号。（2）国内长途呼叫需在对方电话号码前加拨国内长途字冠0和长途区号，号码方案为0＋长途区号＋对方电话号码如果呼叫的是异地移动网用户，则应在移动电话号码前加拨0，即号码为0＋移动网的接入码＋移动网的用户号码（3）国际长途呼叫国际自动拨号程序为00＋国家号码＋被叫国的国内有效号码2．首位号码分配0为国内长途全自动呼叫字冠号；00为国际长途全自动字冠号；1为特种业务、新业务及网间互通的首位号码；2~9为本地电话首位号码，其中200，300，400，500，600，700，800为新业务（智能业务）号码。3．首位为1的号码安排4．新业务接入码编号1.4课程介绍先修课程：信号与系统、通信原理课程简介：本课程主要内容：电话交换的基本原理，组成和分类：数字交换和数字交换网络中的多路复用技术，话音信号数字化，网络的基本结构和工作原理，串—并，并—串变换电路的组成的工作原理，T，S接线器的组成和工作原理；交换机控制系统结构方式，备用方式，故障的处理方式和表现，处理机间的通信方式；数字交换系统的终