程控交換原理第1章課件

第1章緒論1引言2交換機(jī)的發(fā)展3交換機(jī)的基本功能4交換機(jī)的分類5交換機(jī)的基本概念1交換（Switch)：將多個(gè)輸入和多個(gè)輸出任意兩兩聯(lián)通和切斷的功能。即電話網(wǎng)內(nèi)的任一個(gè)用戶可以按著自己的要求與網(wǎng)內(nèi)的其他用戶進(jìn)行信息交換。21引言1.1交換的概念3

通信的目的是實(shí)現(xiàn)信息的傳遞。在通信系統(tǒng)中，信息是以電信號(hào)或光信號(hào)的形式傳輸?shù)?。一個(gè)通信系統(tǒng)至少應(yīng)由終端和傳輸媒介組成，如圖1所示。圖1點(diǎn)對點(diǎn)通信1.2交換機(jī)的引入終端：將含有信息的消息，如話音、圖像、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)等轉(zhuǎn)換成可被傳輸媒介接受的信號(hào)形式，同時(shí)將來自傳輸媒介的信號(hào)還原成原始消息。4通信的目的是實(shí)現(xiàn)信息的傳遞。在通信系統(tǒng)中，信息是以電信號(hào)或光信號(hào)的形式傳輸?shù)?。一個(gè)通信系統(tǒng)至少應(yīng)由終端和傳輸媒介組成，如圖1所示。圖1點(diǎn)對點(diǎn)通信1.2交換機(jī)的引入傳輸媒介：把信號(hào)從一個(gè)地點(diǎn)傳送至另一個(gè)地點(diǎn)。5通信的目的是實(shí)現(xiàn)信息的傳遞。在通信系統(tǒng)中，信息是以電信號(hào)或光信號(hào)的形式傳輸?shù)摹Ｒ粋€(gè)通信系統(tǒng)至少應(yīng)由終端和傳輸媒介組成，如圖1所示。圖1點(diǎn)對點(diǎn)通信1.2交換機(jī)的引入這樣一種僅涉及兩個(gè)終端的單向或交互通信方式稱為點(diǎn)對點(diǎn)通信。6圖2多用戶全互連式連接當(dāng)存在多個(gè)終端，且希望它們中的任何兩個(gè)都可以進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)通信時(shí)，最直接的方法是把所有終端兩兩相連，如圖2所示。這樣的一種連接方式稱為全互連式。7

缺點(diǎn)：

(1)當(dāng)存在N個(gè)終端時(shí)，需用N(N-1)/2條線對，線對數(shù)量隨終端數(shù)的增加而迅猛增長。

(2)當(dāng)這些終端分別位于相距很遠(yuǎn)的兩地時(shí)，兩地間需要大量的長線路。

(3)每個(gè)終端都有N-l對線與其它終端相接，因而每個(gè)終端需要N-1個(gè)線路接口。8如果在用戶分布密集的中心安裝一個(gè)設(shè)備——交換機(jī)(switch，也叫交換節(jié)點(diǎn))，每個(gè)用戶的終端設(shè)備經(jīng)各自的專用線路(叫用戶線)連接到交換機(jī)上，如圖3所示，就可以克服全互連式連接存在的問題。(4)增加第N+1個(gè)終端時(shí)，必須增設(shè)N對線路。當(dāng)N較大時(shí)，無法實(shí)用化。(5)由于每個(gè)用戶處的出線過多，因此維護(hù)工作量較大。結(jié)論：不經(jīng)濟(jì)、操作復(fù)雜、難以實(shí)用化9圖3用戶通過交換機(jī)連接圖中，當(dāng)任意兩個(gè)用戶之間要交換信息時(shí)，交換機(jī)將這兩個(gè)用戶的通信線路連通。用戶通信完畢，兩個(gè)用戶間的連線就斷開。10有了交換設(shè)備，N個(gè)用戶只需要N對線就可以滿足要求，線路的投資費(fèi)用大大降低，用戶線的維護(hù)也變得簡單容易。盡管這樣增加了交換設(shè)備的費(fèi)用，但它的利用率很高，相比之下，總的投資費(fèi)用將下降。結(jié)論：引入交換機(jī)后，經(jīng)濟(jì)，易實(shí)用化。1111構(gòu)成通信網(wǎng)的三要素終端設(shè)備，完成待傳消息到信道傳輸信號(hào)的轉(zhuǎn)換和反變換。可有電話機(jī)、傳真機(jī)、數(shù)據(jù)終端、計(jì)算機(jī)等。傳輸系統(tǒng)，是終端到交換機(jī)及交換設(shè)備之間的連接媒質(zhì)，是信息的傳送通路，可有頻分載波、PCM數(shù)字時(shí)分系統(tǒng)、微波、光纖等傳輸系統(tǒng)。交換設(shè)備，實(shí)現(xiàn)通信信號(hào)的匯接、轉(zhuǎn)接和分配功能。121.3常見交換技術(shù)按交換方式的不同可有電路交換、報(bào)文交換、分組交換、異步轉(zhuǎn)移模式（ATM）交換、軟交換等。電路交換（CS:circuitswitch)電路，指承載用戶信息的物理層媒質(zhì)，可以是一對銅線、一個(gè)頻段或時(shí)分復(fù)用電路的一個(gè)時(shí)隙。電路交換模式，交換設(shè)備只為通信雙方建立透明的通路連接，不對用戶信息進(jìn)行任何檢測、識(shí)別或處理。電路交換設(shè)備，常稱作程控交換機(jī)，在軟件控制下，接收和處理用戶呼叫信令，分配資源，提供雙向通信電路。131414電路交換技術(shù)的特點(diǎn)面向連接。用戶需先通過請求信號(hào)告訴交換機(jī)所需的連接，當(dāng)需求可滿足并由交換機(jī)建好連接后，雙方才能通信。電路效率低。靜態(tài)復(fù)用、恒定帶寬，每個(gè)用戶獨(dú)占通信鏈路資源。實(shí)時(shí)交換。適合實(shí)時(shí)通信業(yè)務(wù)應(yīng)用，不會(huì)引入額外時(shí)延。應(yīng)用：固定電話網(wǎng)PSTN、移動(dòng)電話網(wǎng)、智能網(wǎng)IN、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)ISDN等。1515報(bào)文交換（MessageSwitching）基本的報(bào)文交換動(dòng)作是存儲(chǔ)報(bào)文、分析報(bào)文中的收報(bào)人地址和報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)。有多個(gè)報(bào)文送往同一地點(diǎn)時(shí)，要排隊(duì)按順序發(fā)送。報(bào)文傳送中有檢錯(cuò)和糾錯(cuò)措施特點(diǎn)：時(shí)延大、需要較大存儲(chǔ)量應(yīng)用:電報(bào)通信、部分專用數(shù)據(jù)網(wǎng)1616

采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式的分組交換也稱為包交換。將要傳送的數(shù)據(jù)按一定的長度分成多個(gè)數(shù)據(jù)段，這些數(shù)據(jù)段稱為“分組”

（packet）。分組交換（PS：PacketSwitching）特點(diǎn)：資源利用率高、實(shí)時(shí)性差、可靠性差應(yīng)用:IP電話、基于因特網(wǎng)的各種業(yè)務(wù)1717

報(bào)文交換的時(shí)延分組交換的時(shí)延分組交換和報(bào)文交換1818ATM交換ATM（AsynchronousTransferMode）即異步傳送模式，又叫異步轉(zhuǎn)移模式。是快速分組交換方式，綜合電路交換和分組交換的優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用:寬帶ISDN等軟交換通過服務(wù)器或網(wǎng)元上的軟件實(shí)現(xiàn)基本呼叫控制功能。特點(diǎn)：話音分組化，控制與承載的分離應(yīng)用:下一代網(wǎng)絡(luò)NGN191.4什么是電話交換機(jī)電話機(jī)具有送話、受話、振鈴以及一些轉(zhuǎn)換功能，在電話用戶分布的區(qū)域中心設(shè)置一臺(tái)電話交換機(jī)，每一用戶都有一對線路與交換機(jī)相連。將需要通話的電話用戶連接起來，并在話終時(shí)及時(shí)拆斷連線的設(shè)備稱之為電話交換機(jī)。20

(1)1號(hào)用戶摘機(jī)。發(fā)出呼叫信號(hào)，使該用戶在交換機(jī)上相應(yīng)呼叫信號(hào)燈亮；(2)話務(wù)員見到信號(hào)燈亮，則將應(yīng)答塞于插入到該用戶的塞孔，并接上話務(wù)員話機(jī)(扳上應(yīng)答鍵)和1號(hào)用戶通話，詢問被叫用戶號(hào)碼。(3)當(dāng)話務(wù)員知道被叫用戶是3號(hào)后，將呼叫塞子插入3號(hào)用戶塞孔，并扳振鈴鍵向用戶話機(jī)送鈴流。(4)3號(hào)用戶(被叫用戶)應(yīng)答后，即可互相通話；(5)通話完畢，用戶掛機(jī)，話終信號(hào)燈亮，話務(wù)員拆線。

此交換功能是由話務(wù)員來完成的。

設(shè)1號(hào)用戶要呼叫3號(hào)用戶，其過程如下：21

話務(wù)員的工作大體上有兩部分：一是根據(jù)主叫用戶的要求對被叫用戶進(jìn)行選擇；二是依據(jù)選擇結(jié)果，插入塞繩將兩個(gè)用戶連接起來，即實(shí)現(xiàn)對二個(gè)用戶的接續(xù)。

自動(dòng)電話交換機(jī)則由用戶通過撥號(hào)盤來選擇被叫用戶，接續(xù)工作由交換機(jī)來完成。隨著通信事業(yè)的發(fā)展，電話交換機(jī)也越來越龐大、越來越復(fù)雜，從容量上已有可接10萬個(gè)甚至10萬個(gè)以上用戶的電話交換機(jī)，多個(gè)電話機(jī)可以連成電話網(wǎng)（市話電話網(wǎng)也叫通信網(wǎng)）。22

最簡單的通信網(wǎng)(communicationnetwork)僅由一臺(tái)交換機(jī)組成，如圖4所示。1.5通信網(wǎng)的概念每一臺(tái)通信終端通過一條專門的用戶環(huán)線(或簡稱用戶線)與交換機(jī)中的相應(yīng)接口連接。交換機(jī)能在任意選定的兩條用戶線之間建立和釋放一條通信鏈路。圖4由一臺(tái)交換機(jī)組成的通信網(wǎng)23當(dāng)用戶數(shù)量很多且分布的區(qū)域較廣時(shí)，一臺(tái)交換機(jī)不能覆蓋所有用戶，這時(shí)就需要設(shè)置多臺(tái)交換機(jī)組成如圖5所示的通信網(wǎng)。

圖5多臺(tái)交換機(jī)組成的通信網(wǎng)24圖5多臺(tái)交換機(jī)組成的通信網(wǎng)市話交換機(jī):網(wǎng)中直接連接電話機(jī)或終端的交換機(jī),也稱為本地交換機(jī)，相應(yīng)的交換局稱為端局或市話局。25圖5多臺(tái)交換機(jī)組成的通信網(wǎng)匯接交換機(jī):僅與各交換機(jī)連接的交換機(jī)稱為匯接交換機(jī)。當(dāng)通信距離很遠(yuǎn)，通信網(wǎng)覆蓋多個(gè)省市乃至全國范圍時(shí)，匯接交換機(jī)常稱為長途交換機(jī)。26圖5多臺(tái)交換機(jī)組成的通信網(wǎng)中繼線:交換機(jī)之間的線路稱為中繼線。27圖5多臺(tái)交換機(jī)組成的通信網(wǎng)用戶交換機(jī)PBX(PrivateBranchExchange)

:常用于一個(gè)集團(tuán)的內(nèi)部。PBX與市話交換機(jī)之間的中繼線數(shù)目通常遠(yuǎn)比PBX所連接的用戶線數(shù)目少，因此當(dāng)集團(tuán)中的電話主要用于內(nèi)部通信時(shí)，采用PBX要比將所有話機(jī)都連到市話交換機(jī)上更經(jīng)濟(jì)。當(dāng)PBX具有自動(dòng)交換能力時(shí)，又稱為PABX(PrivateAutomaticBranchExchange)。公共電話網(wǎng)只負(fù)責(zé)接續(xù)到PBX，進(jìn)一步從PBX到電話機(jī)的接續(xù)常需要由話務(wù)員轉(zhuǎn)接，或采用特殊的直接接入設(shè)備(DID)。28圖5多臺(tái)交換機(jī)組成的通信網(wǎng)市內(nèi)交換設(shè)備既涉及到交換設(shè)備之間的通信又涉及到交換設(shè)備與終端的通信。長途交換設(shè)備僅涉及交換機(jī)之間的通信。29圖5多臺(tái)交換機(jī)組成的通信網(wǎng)由此可見，交換機(jī)在通信網(wǎng)中起著非常重要的作用，它就像公路中的立交橋，可以使路上的車輛(信息)安全、快捷地通往任何一個(gè)道口(交換機(jī)輸出端口)。302交換機(jī)的發(fā)展手搖式、戰(zhàn)爭時(shí)期312交換機(jī)的發(fā)展轉(zhuǎn)盤式、改革開放初期、自動(dòng)化322交換機(jī)的發(fā)展按鍵式、開放安裝332交換機(jī)的發(fā)展無繩、移動(dòng)電話34

從整個(gè)發(fā)展過程來看，大致可分為三個(gè)階段：㈠開創(chuàng)階段——人工交換時(shí)期

·1878年出現(xiàn)了磁石式人工電話交換機(jī)；

·1891年采用了共電式電話交換機(jī)35人工電話交換機(jī)36

這種交換機(jī)的交換網(wǎng)絡(luò)就是一個(gè)接線臺(tái)，非常簡單，接線由人工控制。由于人工接續(xù)的固有缺點(diǎn)，如接續(xù)速度慢，接線員需日夜服務(wù)等，迫使人們尋求自動(dòng)接續(xù)方式。37①步進(jìn)制交換機(jī)

1892年史端喬發(fā)明了自動(dòng)電話交換機(jī)，并開通使用。用自動(dòng)選擇器取代了話務(wù)員，通常稱步進(jìn)制交換機(jī)。

㈡發(fā)展階段——機(jī)電交換時(shí)期這種交換機(jī)的交換網(wǎng)絡(luò)由步進(jìn)接線器組成，主叫用戶的撥號(hào)脈沖直接控制交換網(wǎng)絡(luò)中步進(jìn)選擇器的動(dòng)作，從而完成電話的接續(xù)。步進(jìn)選擇器動(dòng)作范圍大，帶來的直接后果是接續(xù)速度慢，噪音大。直接控制的方式導(dǎo)致組網(wǎng)和擴(kuò)容非常不靈活。383940②縱橫制交換機(jī)（1919年發(fā)明）縱橫接線器由縱線（入線）和橫線(出線)組成。平時(shí)，縱線同橫線互相隔離，但在每個(gè)交叉點(diǎn)處有一組接點(diǎn)。根據(jù)需要使一組接點(diǎn)閉合，就能使某一縱線與某一橫線接通。41縱橫接線器將過去滑動(dòng)摩擦方式的接點(diǎn)改成了壓接觸，從而減少了磨損，提高了壽命?？v橫交換機(jī)的交換網(wǎng)絡(luò)由縱橫接線器組成，與步進(jìn)接線器相比，器件動(dòng)作范圍減小了很多，接續(xù)速度明顯提高。42它采用一種稱為“記發(fā)器”的特殊電路實(shí)現(xiàn)收號(hào)控制和呼叫接續(xù)，是一種間接控制(indirectcontrol，也叫集中控制)方式。電話機(jī)的撥號(hào)脈沖先由記發(fā)器收存下來，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候轉(zhuǎn)發(fā)給標(biāo)志器，以控制選定路由中接線器橫棒和縱棒的動(dòng)作，形成間接控制方式。這種控制方式下的組網(wǎng)和容量擴(kuò)充靈活。43

1926年世界上第一個(gè)大型的縱橫制自動(dòng)電話交換局首先在瑞典使用.1938年美國引進(jìn)了1號(hào)縱橫交換系統(tǒng)。接著法國、日本、美國等國也相繼生產(chǎn)縱橫制交換機(jī)。從此縱橫制自動(dòng)電話交換機(jī)開始廣泛使用。50年代初，縱橫制交換技術(shù)已達(dá)到比較完善和成熟的階段。上述的交換機(jī)在話路連接上，各接點(diǎn)大多數(shù)是采用金屬接點(diǎn)，接觸電阻很小，接點(diǎn)斷開后絕緣電阻很大。各條話路在空間上都是互相分開的，故稱為空分式交換機(jī)?？刂葡到y(tǒng)都是由一些電子器件和電磁器件構(gòu)成，故稱為布控式交換機(jī)。交換機(jī)中傳輸和交換的信號(hào)都是模擬信號(hào)。441965年美國開通了第一部空分程控交換機(jī)，它的話路系統(tǒng)采用縱橫接線器，所以話路系統(tǒng)是空分的，傳輸?shù)男盘?hào)是模擬信號(hào)?？刂葡到y(tǒng)采用了電子計(jì)算機(jī)，使交換技術(shù)邁入了新的階段。所謂程控就是由存放在存儲(chǔ)器中的程序來控制交換網(wǎng)絡(luò)的接續(xù)，這就是所謂的軟件控制。45㈢迅速發(fā)展階段——電子交換時(shí)期在當(dāng)時(shí)科學(xué)家們所遇到的問題有兩個(gè)：一個(gè)是用電子器件代替金屬接點(diǎn)問題，這一問題始終無法解決；另一個(gè)問題時(shí)脈沖編碼調(diào)制技術(shù)已經(jīng)在通信線路中使用，但是這種數(shù)字信號(hào)無法進(jìn)入交換機(jī)進(jìn)行交換。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，超大集成電路的出現(xiàn)，大容量存儲(chǔ)器的發(fā)展，使數(shù)字信號(hào)進(jìn)入交換機(jī)成為可能，而且也在交換網(wǎng)絡(luò)中摒棄了金屬接點(diǎn)。46471970年法國開通了第一部程控?cái)?shù)字交換機(jī)?？刂葡到y(tǒng)采用了計(jì)算機(jī)，話路系統(tǒng)采用了存儲(chǔ)器和與非門，構(gòu)成了數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了傳輸和交換一體化，為向綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)的發(fā)展鋪平了道路。4849由于程控?cái)?shù)字交換技術(shù)的巨大優(yōu)越性，使通信技術(shù)的發(fā)展得到了突飛猛進(jìn)。不僅傳語音，而且還可傳圖像、文字、多媒體，開辟了許多新的智能業(yè)務(wù)。50我國1982年引進(jìn)數(shù)字程控交換機(jī)，90年代初研制出數(shù)字程控交換機(jī)。“巨大中華”：巨龍HJD04、大唐SP30、中興ZXJ10、華為C&C08。我國程控交換機(jī)的發(fā)展特點(diǎn)：“起步晚、起點(diǎn)高、發(fā)展快”。經(jīng)過一百多年的發(fā)展，電路交換技術(shù)已非常完善和成熟，是目前網(wǎng)絡(luò)中使用的一種主要交換技術(shù)。傳統(tǒng)電話交換網(wǎng)中的交換局，GSM(“全球移動(dòng)通信系統(tǒng)”)數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的移動(dòng)交換局，窄帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(N-ISDN)中的交換局，智能網(wǎng)IN均使用的是電路交換技術(shù)?；仡櫯c總結(jié)為什么引入交換？引入交換后通信網(wǎng)的三要素常用交換方式的特點(diǎn)及應(yīng)用程控交換機(jī)采用哪種交換方式，交換的是什么信號(hào)？IP電話采用的交換方式及特點(diǎn)交換機(jī)連接哪兩種設(shè)備，分別通過什么相連？交換機(jī)發(fā)展分哪三個(gè)時(shí)期？3交換機(jī)的基本功能

電話交換機(jī)的任務(wù)是完成任意兩個(gè)電話用戶之間的通話接續(xù)。通過前面對人工交換機(jī)通話接續(xù)過程，可以歸納出對電話交換機(jī)的基本功能要求：呼叫檢出功能；接收被叫號(hào)碼；對被叫進(jìn)行忙閑測試；若被叫空閑，則應(yīng)準(zhǔn)備好空閑的通話回路；向被叫振鈴，向主叫送回鈴音；被叫應(yīng)答，接通話路，雙方通話；及時(shí)發(fā)現(xiàn)話終，進(jìn)行拆線，使話路復(fù)原。52交換機(jī)的功能：接入功能、交換功能、信令功能、其他控制功能4交換機(jī)的分類

1．按接續(xù)方式分類(1)人工電話交換機(jī)：接線、拆線由話務(wù)員來完成。(2)自動(dòng)電話交換機(jī)：接線、拆線完全由用戶自動(dòng)控制電話交換機(jī)完成。

2．按自動(dòng)電話交換機(jī)信息傳遞方式分類(1)模擬交換機(jī)：它對模擬信號(hào)進(jìn)行交換；

(2)數(shù)字交換機(jī)：它對數(shù)字信號(hào)進(jìn)行交換。53543．按自動(dòng)電話交換機(jī)控制方式分類(1)布線邏輯控制交換機(jī)(簡稱布控交換機(jī))。這里所指的布控邏輯用機(jī)電或電子元件做在一定的印制板上，通過機(jī)架的布線做成。這種交換機(jī)的控制部件做成后便不好修改，靈活性很小。

(2)存儲(chǔ)程序控制SPC(StoredProgramControl）交換機(jī)(簡稱程控交換機(jī))。這是用數(shù)字電子計(jì)算機(jī)控制的交換機(jī)，采用的是電子計(jì)算機(jī)中常用