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1、第1章 概 述,1.1 电话通信的起源1.2 交换与通信网1.3 电话交换机的发展与分类1.4 程控数字交换机简介1.5 程控数字交换机的优越性与技术发展,1.1 电话通信的起源,1.电话的问世电话通信是我们生活中应用最广泛、使用最频繁的一种通信方式。电话通信于1876年由美国科学家贝尔发明。最初的电话通信只能完成一部话机与一部话机的固定通信，如图1-1所示。这种仅涉及两个终端的通信称为点对点通信。,图1-1 点对点通信,点对点通信存在如下缺点：(1)任意两个用户之间的通话都需要一条专门的线路直接连接，当存在N个终端时，需要的传输线数为N(N-1)/2条，传输线的数量随终端数的增加而急剧增加，
2、如图1-2所示。(2)每个终端都有N-1条线与其他终端相连接，因而每个终端需要N-1个线路接口。(3)增加第N+1个终端时，必须增设N条线路。(4)当终端间相距较远时，线路信号衰耗大。,图1-2 多个终端的点对点通信,2.交换设备的诞生1878年，美国人阿尔蒙B史端乔提出了交换的设想，其基本思想是将多个终端与一个转接设备相连，当任何两个终端要传递信息时，该转接设备就把连接这两个用户的有关电路接通，通信完毕再把相应的电路断开。我们称这个转接设备为交换机，如图1-3所示。,图1-3 有交换设备的通信,1.2 交换与通信网,当终端用户分布的地域较广时，可设置多个交换机(如市话分局交换机)，每个交换机
3、连接与之较近的终端，且交换机之间互相连接，如图1-4所示。,图1-4 交换机之间的通信,当终端用户分布的地域更广，多个交换设备之间也不便做到个个相连时，就要引入汇接交换设备，构成典型的电信通信网，如图1-5所示。终端设备一般置于用户处，故将终端设备与交换设备之间的连接线叫做用户线，而将交换设备与交换设备的连接线叫做中继线。用户交换机是由机关、企业等集团单位投资建设，供内部通信使用的交换机。,图1-5 典型的电信通信网,1.电信网的构成要素及主要功能基本的电信网由终端、传输和交换等三类设备组成。1)终端设备终端设备的主要功能是把待传送的信息和在信道上传送的信号进行相互转换。对应不同的电信业务有不
4、同的终端设备，如电话业务的终端设备就是电话机终端，数据通信的终端设备就是计算机等。,2)传输设备传输设备是传输媒介的总称，它是电信网中的连接设备，是信息和信号的传输通路。传输链路的实现方式很多，如市内电话网的用户端电缆，局间中继设备和长途传输网的数字微波系统、卫星系统以及光纤系统等。,3)交换设备如果说传输设备是电信网络的神经系统，那么交换系统就是各个神经的中枢，它为信源和信宿之间架设通信的桥梁。其基本功能是根据地址信息进行网内链路的连接，以使电信网中的所有终端能建立信号通路，实现任意通信双方的信号交换。对不同的电信业务，交换系统的性能要求不同，例如对电话业务网，交换系统的要求是话音信号的传输
5、时延应尽量小，因此目前电话业务网的交换系统主要采用直接接续通话电路的电路交换设备。交换系统除电路交换设备外，还有适合于其他业务网用的报文交换设备和分组交换设备等。,由于交换系统的设备承担了所有终端设备的汇接及转接任务，在通信网中成为了关键点，因此在网络的结构图中，常将含交换系统的点称为节点。电信网仅有上述设备往往不能形成一个完善的通信网，还必须包括信令、协议和标准。从某种意义上说，信令是实现网内设备相互联络的依据，协议和标准是构成网络的规则。因为它们可使用户和网络资源之间，以及各交换设备之间有共同的“语言”，通过这些“语言”可使网络合理地运转和正确地控制，从而达到全网互通的目的。,2.电话网的
6、特点电话网最初的设计目标很简单，就是要支持话音通信，因此话音业务的特点也就决定了电话网的技术特征。话音业务具有如下特点：(1)速率恒定且单一。每个用户的话音经过抽样、量化、编码后都形成了64 kb/s的速率，网中只有这种单一的速率。(2)话音对丢失不敏感。电话通信中允许一定的信息丢失，因为话音信息的相关性较强，可以通过通信的双方用户来恢复。,(3)话音对实时性要求较高。话音通信中，时延应尽量小，用户双方应像面对面一样进行交流。(4)话音具有连续性。通话双方一般是在较短的时间内连续地表达自己的通信信息的。随着通信技术的发展，通信的业务将越来越丰富，传统的电话网正在向综合业务数字网(ISDN)发展
7、。,1.3 电话交换机的发展与分类,1.电话交换机的发展早期的交换设备有人工交换机、步进制交换机、纵横制交换机、空分式模拟程控交换机等，目前先进的交换机有时分式数字程控交换机、ATM交换机等。不同阶段的电话交换机简介如表1.1所示。,表1.1 不同阶段的电话交换机简介,2.电话交换机的分类(1)按交换机的使用对象，电话交换机可分为局用交换机(用于电信部门)和用户交换机(用于企、事业集团)。(2)按呼叫接续方式，电话交换机可分为人工接续交换机和自动接续交换机。(3)按所交换的信号特征，电话交换机可分为模拟信号交换机和数字信号交换机。(4)按接线器的工作方式，电话交换机可分为空分交换机(接线器采用
8、空间开关方式)和时分交换机(接线器采用时间开关方式)。(5)按控制器电路的结构，电话交换机可分为集中控制、分级控制和全分散控制。,1.4 程控数字交换机简介,1.程控数字交换机的组成一台程控数字交换机主要由三部分组成：交换网络、处理机控制系统和接口电路，如图1-6所示。,图1-6 程控数字交换机的组成框图,1)交换网络交换网络可看成是一个有M条入线和N条出线的网络。其基本功能是根据需要使某一入线与某一出线连通，提供用户通信接口之间的连接。此连接可以是物理的，也可以是逻辑的。物理连接指通信过程中，不论用户有无信息传送，交换网络始终按预先分配方法，保持其专用的接续通路；而逻辑连接即虚连接(Virt
9、ual Connection)，只有在用户有信息传送时，才按需分配提供接续通路。,2)接口电路接口电路分为用户接口电路和中继接口电路，其作用是把来自用户线或中继线的消息转换成交换设备可以处理的信号。,3)控制系统控制系统是程控数字交换机工作的指挥中心，它由处理机、存储器、I/O接口等部件组成。控制系统的功能通常分为三级。第一级为外围设备控制级，主要对靠近交换网络侧的端口电路及交换机的其他外围设备进行控制，跟踪监视终端用户、中继线的呼叫占用情况，向外围设备送出控制信息。第二级为呼叫处理控制级，主要对由第一级控制级送来的输入信息进行分析和处理，并控制交换机完成链路的建立或复原。第二级的控制部分有较
10、强的智能性，所以这一级称为存储程序控制。第三级为维护测试控制级，用于系统的操作维护和测试，定期自动地对交换系统的各个部分进行状态检测或试验，诊断各种可能出现的故障，并及时报告(输出)异常情况信息。,2.程控数字交换机的外围设备程控数字交换机除上述三部分外，还有一些外围设备。1)信号设备信号设备负责产生和接收程控数字交换机工作所需要的各种信令。信令处理过程需用规范化的一系列协议来实现。2)备份设备备份设备指磁带机或磁盘机，用于存储备份各类数据、话务统计以及计费信息等。,3)维护终端设备维护终端设备包括终端计算机及终端打印设备等，是对程控数字交换机进行日常维护管理的设备。4)测试设备测试设备包括局
11、内测试设备、用户线路测试设备和局间中继线路测试设备等。5)时钟时钟是保证程控数字交换机和数字传输系统协调、同步工作必须配置的设备。,6)录音通知设备录音通知设备用于需要话音通知用户的业务，如气象预报、号码查询、空号或更改号码提示等业务。7)监视告警设备监视告警设备用于系统工作状态的告警提示，一般为可视(灯光)信号和可闻(警铃、蜂音)信号。,3.程控数字交换机的任务程控数字交换机必须具备能够正确接收与分析从用户线和中继线发来的呼叫信号及地址信号，按目的地址正确地进行选路，控制交换网络连接的建立，按照所收到的释放信号拆除连接等功能。通过本局接续、出局接续、入局接续、转接接续可建立各种呼叫类型。目前
12、，程控数字交换机的基本任务包括以下内容：(1)通过模拟用户线接口完成模拟电话用户间的拨号接续与信息交换。,(2)通过数字用户线接口完成数字话机或数据终端间的拨号接续及数据信息交换。(3)经模拟用户线接口和Modem完成数据终端间的数据通信。(4)经所配置的硬件和应用软件，提供诸多专门的应用功能。(5)借助话务台等设备完成对用户(分机)的呼叫转接、号码查询、故障受理等服务业务。(6)借助维护终端等设备完成对程控交换系统或网络的配置，以及对各类参数数据、话务统计、计费系统等的管理与维护。,4.程控数字交换机的功能程控数字交换机的功能分为交换机业务功能和用户(分机)功能两类。1)交换机业务功能程控数
13、字交换机应提供的业务功能有以下八类：(1)控制功能。控制设备应能检测是否存在空闲通路以及被叫的忙闲情况，以控制各种电路的建立。(2)交换功能。交换网络应能实现网中任何用户之间的话音信号交换。(3)接口功能。交换机应有连接不同种类和性质的终端接口。,(4)信令功能。信令设备应能监视并随时发现呼叫的到来和呼叫的结束，应能向主、被叫发送各种用于控制接续的可闻信号，还应能接收并保存主叫发送的被叫号码。(5)公共服务功能。交换机应能向用户提供诸如银行业务、股市业务、交通业务等各种公共信息服务。(6)运行管理功能。交换机应具有对包括交换网络、处理机以及各种接口等设备的管理功能。(7)维护、诊断功能。交换机
14、应具有对交换机定期测试、故障报警、故障分析等功能。(8)计费功能。交换机应具有计费数据收集、话费结算和话单输出等计费功能。,2)用户(分机)功能程控交换机为用户(分机)提供了诸如缩位拨号、热线服务、呼叫转移、禁止呼叫、追查恶意呼叫等20多种服务功能。这些服务功能的实现为办公室工作和日常生活提供了许多方便。,5.程控数字交换机的基本原理程控数字交换机的基本原理是一种电路交换原理，主要包括以下三个通信阶段：(1)电路的建立阶段。通过呼叫信令完成逐个节点的接续，建立起一条端到端的通信电路。(2)通信阶段。在已建立的端到端的直通电路上，透明地传送和交换数字化的话音信号信息。(3)电路的拆除阶段。结束一
15、次通信时，拆除电路连接，释放节点和信道资源。,1.5 程控数字交换机的优越性与技术发展,1.程控数字交换机的优越性(1)能提供许多新的用户服务性能；(2)维护管理方便，可靠性高；(3)灵活性大；(4)便于向综合业务数字网(ISDN)方向发展；(5)可以采用公共信道信号系统(No.7信令)；(6)便于利用电子器件的最新成果，可使系统在技术上的先进性得到发挥。,2.程控数字交换机技术的发展趋势(1)软、硬件进一步模块化，软件设计和数据修改采用数据处理机完成；(2)控制部分采用计算机局域网技术，将控制部分设计成开放式系统，为今后适应新的业务和功能奠定基础；(3)在交换网络方面进一步提高网络的集成度和容量，制成大容量的专用芯片；(4)在接口电路方面进一步提高用户电路的集成度，从而降低整个交换机的成本；(5)加强有关智能网、综合业务数字网性能的开发；,(6)大力开发各种接口，包括各种无线接口和光接口；(7)通过专用接口，完成程控数字交换机与局域网LAN、分组数据网PDN、ISDN、接入网AN以及无线移动通信网的互联；(8)加强接入网业务的开发，实现电信网、有线电视网、计算机网三网合一，从而给人们提供以宽带技术为核心的综合信息服务。,
