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1、电话交换机原理简介,介绍内容,交换机主要作用及发展史程控交换机结构交换机局内呼叫处理过程程控交换机提供的业务电话网结构,用户个个相连,交换节点的引入,电话交换机的引入,电信网发展历史回顾电信局的出现,原始的电话网模型,为保证任意两个用户间都能通话，最简单的办法就是每两个用户用一对线路连起来。那么，如果有n个用户需要连接，所用线路数为n(n-1)/2对。且每个用户家里要安装n-1对线。,引入交换局后的电话网模型,在用户分布的密集中心，部署交换局，这好比是一个开关接点，平时是打开的，当任意两个用户之间需要通话时，交换局就把连接两个用户的电话线接通。也就是说交换局可根据发话者的要求，完成与另外一个用
2、户之间交换信息的任务,当电话用户分布的区域较广时，就要设置多个交换节点，交换节点之间用中继线相连,采用多个交换节点,电信网发展历史回顾交换网简介,交换局与交换局之间的通信需要，导致了建设交换网的需要。我国的交换网由原来的5级网（C1C5）发展到现在的长途二级网加本地网的三级结构。,交换机主要作用及发展史,1.电话交换机的发展概况 1837年发明了电报，它是以数字信号的形式传递信息。1876年贝尔发明了电话，它是将语音变成模拟的电信号进行传输，从而实现了双方在两地之间的对话。随着电话用户的增加，为了使任意两个用户间都能进行通话，就发明了交换机。1878年出现了磁石式人工电话交换机。1891年开始
3、采用共电式电话交换机。1892年史端乔发明了步进制交换机.1919年出现了纵横制交换机。,交换机主要作用及发展史,1965年美国研制和开通了第一部空分程控交换机，1970年法国开通了第一部程控数字交换机，使交换技术的发展进入了更高的阶段。90年代：我国自行研究并生产了HJD-04，ZXJ10，C&C08交换机。,程控交换机:程控电话交换机就是电子计算机控制的电话交换机。它是利用电子计算机技术，用预先编好的程序来控制电话的接续工作。1965年5月，美国贝尔系统的1号电子交换机问世，它是世界上第一部开通使用的程控电话交换机。但这还不是时分数字式的，而是所谓“空分”的。什么叫“空分”？空分就是用户在
4、打电话时要占用一对线路，也就是要占用一个空间位置，一直到打完电话为止。过去机电式的交换机都是空分方式的。从1965年到1975年这10年间，绝大部分程控交换机都是空分的、模拟的。为什么不直接实现数字化呢？这是因为交换机中的两大部分，即公共控制设备部分和通话电路接续部分中，随着电子器件、集成电路和电子计算机技术的发展解决公共控制设备的电子化、实现计算机控制比较顺利；而想要把通话接续部分的金属接点换成电子接点却比较困难，因为没有一种电子接点的开关性能（即开关断开时的电阻与接通时的电阻之比）能比得上金属接触点。,交换机主要作用及发展史,发展历程大致可以分为：人工交换、机电交换与电子交换三个阶段。人工
5、交换机：借助话务员进行电话接续，效率很低。,交换机主要作用及发展史,步进制交换机（step bye step），标志交换机从人工时代进入机电自动交换时代。这种机电交换机属于直接控制方式，即用户可以通过话机拨号脉冲直接控制步进接线器做升降与旋转动作，从而自动完成用户间的接续。这种交换机虽然实现了自动接续，但存在速度慢、效率低、杂音大、机械磨损严重等缺点。,交换机主要作用及发展史,纵横制交换机，相对于步进制交换机做了两方面改进：（1）利用继电器控制的压触接线阵列代替大幅度动作的步进接线器，从而减小了磨损与杂音，提高了可靠性与接续速度。（2）由直接控制过渡到交接控制，用户拨号脉冲不再直接控制接线器动
6、作，而先由记发器接收、存储，然后通过标志器驱动接线器，以完成用户间接续。这种间接控制方式将控制部分与话务部分分开，提高了灵活性和控制效率，加快了速度。,交换机主要作用及发展史,电子交换机就控制方式分：布线逻辑控制（WLC，wired logic control）交换机，通过布线方式实现交换机的逻辑控制功能。通常仍使用机电接线器而将控制部分更新成电子器。属于机电式向电子式过渡的中间产物。存储程序控制（SPC，stored program control）交换机，将用户的数据和交换机的控制、维护与管理功能预先编成程序，存储到计算机的存储器中，当交换机工作时，控制部分自动监测用户的状态变化和所拨号码
7、，并根据要求执行程序，从而完成各种交换功能。,程控交换机的分类和特点,5.程控交换机的分类,交换机主要作用及发展史,2.电话交换机的基本功能(1)呼叫检测功能；(2)接收被叫号码；(3)对被叫进行忙闲测试；(4)若被叫空闲，则应准备好空闲的通话回路；(5)向被叫振铃，向主叫送回铃音；(6)被叫应答，接通话路，双方通话；(7)及时发现话终，进行拆线，使话路复原。,程控交换机的分类和特点,6.程控交换机的优点(1)灵活性大(2)提供新的服务项目(3)便于维护管理，可靠性高(4)通话质量高(5)体积小、耗电省(6)便于保密(7)支持综合业务数字网(ISDN),程控交换机结构,3.电话交换机的基本组成
8、,程控交换机结构,4.程控数字交换机的基本组成,SNM,交,换,单,元,8,K,8K,数字中继单元,数字中继单元,用户单元,用户单元,MFC,MFC,DTMF,DTMF,TONE,TONE,8,Mb/s,光接口,COMM,COMM,COMM,COMM,V5.2,No.7,V5.2,No.7,8Mb/s,MP0,MP1,2,Mb/s,主控单元,信令单元,2,Mb/s,2*8Mb/s,8Mb/s,8Mb/s,8Mb/s,硬件结构图,ZXJ10外围模块(PSM)以及功能单元,用户线,交换机,交换机,交换机,交换机,用户线,中继线,中继线,A,B,C,D,电路交换示意图,电路交换技术,工作原理：电路交
9、换技术即为已对需要进行通信的装置之间提供一条临时的专用传输通道。,空分电路交换,脉冲编码调制（PCM）技术,PCM 脉冲编码调制是Pulse Code Modulation的缩写。（又叫脉冲编码调制）：数字通信的编码方式之一。主要过程是将话音、图像等模拟信号每隔一定时间进行取样，使其离散化，同时将抽样值按分层单位四舍五入取整量化，同时将抽样值按一组二进制码来表示抽样脉冲的幅值。模拟信号数字化必须经过三个过程，即抽样、量化和编码，以实现话音数字化的脉冲编码调制（PCM，Pulse Coding Modulation）技术。,脉冲编码调制（PCM）技术,首先，模拟话音经防混叠低通滤波器限带（300
10、3400Hz），然后以每秒8000次（8KHz）的频率将其抽样、量化，编码成二进制数码。对于电话通信，规定每抽样值编为8位码，共有256个量化级，这样每路数字话的标准速率为：8K*8=64Kbit/S,E1制式,PCM基群复用与传输系统属于同步时分复用STDM，目前有两种制式：欧洲与我国使用E1制式，北美与日本使用T1制式。,脉冲编码调制（PCM）技术,按ITU-T G.732建议，PCM E1制式的帧长125 us，帧频为8KHz，一帧包含32个时隙，每个时隙有8bit，占3.9 us。其中TS1TS15，TS17TS31时隙固定分配并依次传送130路话音各自的8位抽样编码组；TS0时隙用于
11、传送帧同步（0011011），帧失步告警（A1），子复帧差错校验（CRC）与同步码信息。TS16时隙传送复帧同步（0000），复帧失步告警（A2）、以及各路相应的线路信令等控制信息。,时分电路交换,数字交换网络,1.时隙交换原理,数字交换网络,2.完成时隙交换的交换网基本单元:包括T型时分接线器，S型时分接线器 以及DSE。（1）T型时分接线器 可以完成同一PCM线不同时隙的交换。（2）S型时分接线器 可以完成不同PCM线相同时隙的交换。（3）DSE 可以完成不同PCM线不同时隙的交换。,呼叫处理过程,呼叫处理的基本过程：（1）主叫用户摘机,直到主叫听拨号音。（2）主叫拨号，交换机收号。（3）
12、交换机进行号码分析，确定呼叫类别以及下一步 执行的任务。（4）选择一条接通被叫的通路，接通至被叫。（5）给被叫振铃，给主叫送回铃音。（6）被叫应答，通话。（7）话终挂机。,用户摘机、呼出分析、听拨号音,摘机检测；主叫呼出分析；资源准备；听拨号音。,用户拨号、交换机收号,用户拨号，脉冲？双音频？DTMF接收送处理机。,号码分析（本局呼叫）、收号结束,号码分析，收完“287”后，判断出为局内呼叫；接收完剩余的号码。,被叫受话分析、被叫振铃,2871110,被叫受话分析；被叫振铃、主叫听回铃音；定时。,被叫应答、通话开始,2871110,被叫应答、应答检测；主叫侧用户线极性反转（若是反极性用户）；通
13、路接通、开始计费。,主叫挂机、拆线、被叫听忙音,挂机检测、计费停止、拆线；被叫听忙音。,被叫挂机、呼叫结束,定时、挂机检测、呼叫结束。,电话接续基本信令流程,呼叫处理过程,程控交换机提供的业务,ISDN业务,ISDN的网络功能体系结构,程控交换机提供的ISDN业务,程控交换机提供的ISDN业务,ISDN用户网络接口的参考配置,程控交换机提供的ISDN业务,程控交换机提供的ISDN业务,程控交换机提供的ISDN业务,程控交换机提供的ISDN业务,程控交换机提供的ISDN业务,程控交换机提供的ISDN业务,程控交换机提供的ISDN业务,程控交换机提供的ISDN业务,长途两级网的等级结构,电话网结构
14、,本地网的网络结构,电话网结构,长途电话用户编号方法,电话网结构,通信网交换技术,电路交换技术 报文交换技术分组交换技术,通信网交换技术,问题：假设有一火箭需通过铁路从制造厂运到发射场，现有三种方案：专列专线、专列非专线、非专列非专线，现要求大家一起讨论这三种方案的优劣。,通信网交换技术,结论：在这三种方案中是通过提高线路的利用率来有效地降低费用的。,类比,三种数据交换技术与三种火箭运输方案的对应关系。电路交换技术甲线报文交换技术乙线分组交换技术丙线可进行类比的项目：数据火箭（即所需运输的货物）中间交换设备火车头线路铁路线路利用率铁路的使用率,报文交换技术,工作原理：报文交换技术不需要事先建立
15、物理线路，它将发送的数据作为一个整体发给中间交换设备。中间交换设备先将数据存储起来，然后选择一条合适的空闲线路将数据转发给下一个交换设备，如此循环直至数据发送到目的节点。,分组交换技术,工作原理：分组交换技术是报文交换技术的改进，它是将用户传送的数据划分成一定的长度，每个部分叫做一个分组。在每个分组的前面加上一个分组头，用以指明该分组发往何地址，然后由交换机根据每个分组的地址标志，将它们转发至目的地，这一过程称为分组交换。分组交换技术是在数据网络中最广泛使用的一种交换技术.,软交换的特点,传统的电路交换技术面向连接，可靠性高，效率低。包交换,不面向连接，效率高，QoS（服务质量无法保证）软交换
16、的核心技术指的就是控制和承载分开了。便于灵活实现多种业务。这是软交换的核心技术wcdma r99版本核心网是面向电路交换，r4版本以后随着技术的成熟，核心网面向软件换。NGN：软交换是下一代网络(NGN)的核心网控制技术，通常业界将软交换技术的引入定义为“狭义NGN”和互联网的区别：专网专用。特点：高计算能力，大冗余。,PSTN/PLMN,TDM,BSC,TDM,H.248,IP/MPLS Backbone(See slide 15),MGw,SGW,Network Structure,61,传统的电路交换与软交换(1),TDM,TDM,时隙交换,控制器,业务与应用,软交换机,分组网,IP/A
17、TM,IP/ATM,TDM,TDM,MGCP,MGCP,媒体网关控制协议,接入/中继媒体网关,接入/中继媒体网关,下一代网络交换机功能的变化-软交换,62,系统处理机模块,中继模块,用户接口模块,信令终端,交换矩阵,软交换设备,SS7信令网关,用户接入网关,核心分组传送网,MSC Pool 技术简介,WCDMA的R4版本于2001年3月冻结,且厂商设备已趋于成熟稳定。因此，WCDMA核心网采用R4版本已不容置疑。而R4的“控制与承载分离”的特性，使运营商纷纷选择“大容量，少局所”的核心网建设原则。所以，核心网的备份策略十分重要。MSCPool这MSCServer的备份技术进行解析。提高融灾性，特别是这几年各种灾害频发，象汶川地震，玉树地震等，引起了运营商的高度重视。以提高灾害时通信系统的可用性。,定义了核心网控制节点（MSC,SGSN）以池组方式工作的机制。这打破了以往RNC与MSC间一对一的控制关系,谢谢,
