《電話交換網(wǎng)》課件

《電話交換網(wǎng)》課程介紹課程目標(biāo)掌握基本概念深入理解電話交換網(wǎng)的基本原理、結(jié)構(gòu)和工作機(jī)制。熟悉相關(guān)技術(shù)掌握模擬交換、數(shù)字交換、信令系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)。了解行業(yè)應(yīng)用分析電話交換網(wǎng)在通信領(lǐng)域中的應(yīng)用場(chǎng)景和發(fā)展趨勢(shì)。課程大綱概述1引言電話交換網(wǎng)的定義和應(yīng)用場(chǎng)景2電話交換網(wǎng)的演進(jìn)從模擬交換到數(shù)字交換的歷程3電話交換網(wǎng)的架構(gòu)核心網(wǎng)絡(luò)、接入網(wǎng)和傳輸網(wǎng)4電話交換網(wǎng)的技術(shù)信號(hào)系統(tǒng)、路由選擇和傳輸技術(shù)5電話交換網(wǎng)的應(yīng)用語(yǔ)音通信、數(shù)據(jù)傳輸和增值業(yè)務(wù)6總結(jié)與展望電話交換網(wǎng)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)電話交換網(wǎng)的概念和作用電話交換網(wǎng)是指由通信設(shè)備和線路組成的網(wǎng)絡(luò)，用于連接電話用戶，實(shí)現(xiàn)電話通信。它通過(guò)交換機(jī)將不同的電話線路相互連接，使電話用戶能夠相互通話。電話交換網(wǎng)在現(xiàn)代社會(huì)扮演著至關(guān)重要的角色，它為人們提供了一個(gè)方便、快捷、可靠的通信方式，促進(jìn)了社會(huì)發(fā)展和人們生活水平的提高。電話交換網(wǎng)的發(fā)展歷程早期手動(dòng)交換最早的電話交換系統(tǒng)需要人工連接線路，效率低下且容量有限。機(jī)電交換系統(tǒng)機(jī)電交換系統(tǒng)利用機(jī)械和電子元件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)交換，提高了效率和容量。電子交換系統(tǒng)電子交換系統(tǒng)使用電子器件實(shí)現(xiàn)交換，進(jìn)一步提高了交換效率和容量。數(shù)字交換系統(tǒng)數(shù)字交換系統(tǒng)使用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了更高速率、更可靠的交換服務(wù)。現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)交換現(xiàn)代交換網(wǎng)融合了多種技術(shù)，提供更豐富的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)服務(wù)。電話交換網(wǎng)的基本原理1連接用戶電話交換網(wǎng)通過(guò)交換機(jī)將不同用戶連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)電話通話。2建立連接交換機(jī)在用戶呼叫時(shí)建立連接，并將通話信號(hào)傳遞給對(duì)方。3釋放連接通話結(jié)束后，交換機(jī)釋放連接，以便其他用戶使用。電話交換網(wǎng)的主要構(gòu)成交換機(jī)交換機(jī)是電話交換網(wǎng)的核心設(shè)備，負(fù)責(zé)連接用戶線路并完成呼叫的連接和路由。用戶線路用戶線路連接用戶電話機(jī)與交換機(jī)，負(fù)責(zé)傳輸用戶語(yǔ)音信號(hào)。傳輸線路傳輸線路用于連接不同交換機(jī)，負(fù)責(zé)傳輸語(yǔ)音信號(hào)和控制信號(hào)。信令系統(tǒng)信令系統(tǒng)負(fù)責(zé)交換機(jī)之間的通信，控制呼叫建立、釋放和路由選擇。電話號(hào)碼的分配和管理號(hào)碼規(guī)劃每個(gè)地區(qū)都有一套完整的號(hào)碼規(guī)劃體系，確保電話號(hào)碼的唯一性。例如，中國(guó)大陸的固定電話號(hào)碼通常由區(qū)號(hào)、交換機(jī)號(hào)碼和用戶號(hào)碼組成。號(hào)碼分配電話號(hào)碼由電信運(yùn)營(yíng)商分配給用戶，并進(jìn)行管理。分配過(guò)程要考慮用戶需求、網(wǎng)絡(luò)容量等因素。號(hào)碼管理電信運(yùn)營(yíng)商負(fù)責(zé)電話號(hào)碼的登記、變更、注銷(xiāo)等管理工作。確保號(hào)碼資源的有效利用，防止號(hào)碼重復(fù)分配或?yàn)E用。電話呼叫的處理過(guò)程1呼叫終止用戶掛機(jī)2連接建立連接成功3尋址路由查找目標(biāo)號(hào)碼4呼叫發(fā)起用戶撥號(hào)模擬交換和數(shù)字交換的原理模擬交換模擬交換是通過(guò)模擬信號(hào)進(jìn)行傳輸和交換的。它將語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)化為連續(xù)的模擬波形進(jìn)行傳輸。數(shù)字交換數(shù)字交換是通過(guò)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行傳輸和交換的。它將語(yǔ)音信號(hào)數(shù)字化后，以數(shù)字形式進(jìn)行傳輸和處理。模擬交換網(wǎng)的主要設(shè)備轉(zhuǎn)盤(pán)式電話機(jī)通過(guò)旋轉(zhuǎn)撥盤(pán)撥號(hào)，將音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)，用于呼叫連接。交叉開(kāi)關(guān)用于建立和斷開(kāi)電話線路，并通過(guò)機(jī)械控制完成呼叫連接。繼電器作為電信號(hào)的控制元件，通過(guò)電磁感應(yīng)控制線路的連接和斷開(kāi)。數(shù)字交換網(wǎng)的主要設(shè)備數(shù)字交換機(jī)數(shù)字交換機(jī)是數(shù)字交換網(wǎng)的核心設(shè)備，負(fù)責(zé)處理數(shù)字信號(hào)的交換和路由。數(shù)字線路卡數(shù)字線路卡用于連接數(shù)字線路，例如數(shù)字用戶線(ISDN)或數(shù)字傳輸線路。數(shù)字信號(hào)處理器數(shù)字信號(hào)處理器負(fù)責(zé)處理數(shù)字信號(hào)的編碼、解碼和處理，例如語(yǔ)音壓縮和加密。網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)用于監(jiān)控和管理數(shù)字交換網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，例如故障診斷和性能優(yōu)化。信號(hào)系統(tǒng)在交換網(wǎng)中的作用控制和管理信號(hào)系統(tǒng)負(fù)責(zé)控制交換網(wǎng)絡(luò)中不同設(shè)備之間的通信，例如呼叫建立、連接管理和釋放。路由選擇信號(hào)系統(tǒng)為電話呼叫選擇最佳路徑，并確保呼叫能夠順利地從發(fā)起者傳遞到接收者。用戶服務(wù)信號(hào)系統(tǒng)支持各種增值服務(wù)，例如呼叫轉(zhuǎn)移、呼叫保持和會(huì)議電話。信令系統(tǒng)SS7的基本結(jié)構(gòu)功能說(shuō)明用戶部分負(fù)責(zé)與用戶設(shè)備的通信網(wǎng)絡(luò)部分負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的通信信令點(diǎn)代碼用于識(shí)別每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信令鏈路連接不同網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信令數(shù)據(jù)包含呼叫控制信息電話交換網(wǎng)中的信令傳輸1信令傳輸交換網(wǎng)絡(luò)中的信令是通過(guò)專(zhuān)門(mén)的信令通道傳輸?shù)?信令通道信令通道可以是獨(dú)立的線路，也可以利用話音通道的空閑時(shí)隙3信令協(xié)議信令傳輸使用專(zhuān)門(mén)的信令協(xié)議，例如SS7協(xié)議信令傳輸在電話交換網(wǎng)中至關(guān)重要，它確保了交換機(jī)之間能夠正確地通信，并實(shí)現(xiàn)呼叫的建立、連接和釋放。電話交換網(wǎng)中的路由選擇1源地址路由器根據(jù)呼叫的源地址和目的地址，選擇最優(yōu)路徑來(lái)完成連接。2目的地址路由器會(huì)查閱路由表，找到指向目的地址的最佳路由，并將呼叫發(fā)送到該路徑。3路徑選擇路由選擇算法根據(jù)網(wǎng)絡(luò)條件和呼叫類(lèi)型，例如優(yōu)先級(jí)、帶寬等因素，動(dòng)態(tài)地調(diào)整路由路徑。電話交換網(wǎng)的接入技術(shù)模擬電話接入傳統(tǒng)模擬電話線，使用PSTN網(wǎng)絡(luò)接入交換網(wǎng)。數(shù)字用戶線接入利用數(shù)字用戶線（DSL）技術(shù)，提供高速數(shù)據(jù)傳輸和語(yǔ)音接入。無(wú)線接入技術(shù)包括GSM、CDMA、Wi-Fi等，提供移動(dòng)用戶接入交換網(wǎng)。電話交換網(wǎng)的傳輸技術(shù)光纖傳輸光纖傳輸技術(shù)具有高帶寬、低損耗、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，是現(xiàn)代電話交換網(wǎng)傳輸?shù)闹饕绞?。微波傳輸微波傳輸技術(shù)利用微波頻段進(jìn)行信號(hào)傳輸，適用于長(zhǎng)距離、高容量的傳輸。衛(wèi)星傳輸衛(wèi)星傳輸技術(shù)可以覆蓋廣闊的區(qū)域，適用于跨國(guó)或跨洲的通信。電纜傳輸電纜傳輸技術(shù)利用同軸電纜進(jìn)行信號(hào)傳輸，適用于短距離、高帶寬的傳輸。電話交換網(wǎng)的交換技術(shù)空間交換利用物理連接進(jìn)行交換，效率低、成本高，已基本淘汰。時(shí)分交換將時(shí)間分割成多個(gè)時(shí)間片，在同一線路上傳輸多個(gè)信號(hào)，提高線路利用率。頻分交換將頻譜分割成多個(gè)頻帶，分配給不同的用戶，實(shí)現(xiàn)多個(gè)用戶共享一條線路。分組交換將數(shù)據(jù)分割成數(shù)據(jù)包，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)傳遞，提高數(shù)據(jù)傳輸效率和靈活性。電話交換網(wǎng)的業(yè)務(wù)增值技術(shù)語(yǔ)音郵件允許用戶接收和發(fā)送語(yǔ)音郵件，方便用戶錯(cuò)時(shí)溝通。呼叫轉(zhuǎn)移將呼叫轉(zhuǎn)接到另一個(gè)電話號(hào)碼，提高用戶可達(dá)性和效率。呼叫等待當(dāng)用戶正在通話時(shí)，可以將新的呼叫掛起，用戶可選擇是否接聽(tīng)。三方通話允許用戶與多方進(jìn)行通話，方便多人協(xié)商或會(huì)議。電話交換網(wǎng)的語(yǔ)音編碼技術(shù)1脈沖編碼調(diào)制(PCM)PCM是一種將模擬語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的常見(jiàn)技術(shù)，它將語(yǔ)音信號(hào)采樣并量化為離散值。2線性預(yù)測(cè)編碼(LPC)LPC是一種更先進(jìn)的編碼技術(shù)，它通過(guò)分析語(yǔ)音信號(hào)的頻譜特征來(lái)預(yù)測(cè)其未來(lái)的值，從而實(shí)現(xiàn)更高的壓縮率。3自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制(ADPCM)ADPCM是一種利用語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域相關(guān)性來(lái)提高壓縮效率的技術(shù)，它將相鄰樣本之間的差異進(jìn)行編碼。電話交換網(wǎng)的質(zhì)量保證措施性能測(cè)試評(píng)估交換網(wǎng)絡(luò)的性能，包括呼叫建立時(shí)間、通話質(zhì)量、吞吐量等。安全測(cè)試評(píng)估交換網(wǎng)絡(luò)的安全性，包括入侵檢測(cè)、病毒防護(hù)、數(shù)據(jù)泄露等。維護(hù)管理定期維護(hù)和更新交換網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，確保其正常運(yùn)行和安全性。電話交換網(wǎng)的能源管理節(jié)能降耗采用節(jié)能設(shè)備、優(yōu)化運(yùn)行模式，降低能耗。電源備份提供可靠的電源供應(yīng)，確保網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運(yùn)行。能源監(jiān)控實(shí)時(shí)監(jiān)控能源使用情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。電話交換網(wǎng)的維護(hù)管理定期維護(hù)確保設(shè)備正常運(yùn)行，預(yù)防故障發(fā)生。故障排除及時(shí)解決設(shè)備故障，恢復(fù)正常服務(wù)。性能監(jiān)測(cè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)性能，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)配置。電話交換網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)入侵檢測(cè)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)流量，識(shí)別潛在的惡意活動(dòng)，防止黑客入侵。數(shù)據(jù)加密對(duì)敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，確保數(shù)據(jù)安全傳輸。身份驗(yàn)證通過(guò)用戶身份驗(yàn)證，控制對(duì)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的訪問(wèn)權(quán)限。電話交換網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)云化電話交換網(wǎng)將逐漸向云端遷移，實(shí)現(xiàn)虛擬化和按需服務(wù)。移動(dòng)化隨著移動(dòng)設(shè)備的普及，電話交換網(wǎng)將更加注重移動(dòng)性，提供便捷的移動(dòng)通信服務(wù)。智能化電話交換網(wǎng)將融合人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能化的呼叫管理、語(yǔ)音識(shí)別和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。電話交換網(wǎng)的應(yīng)用案例分析電話交換網(wǎng)廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)景，例如:企業(yè)通信網(wǎng)絡(luò):提供語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻等多種通信服務(wù)，提升工作效率和溝通協(xié)作能力。政府機(jī)關(guān)通信網(wǎng)絡(luò):確保政府部門(mén)之間以及與公眾之間的有效溝通，提高行政效率和服務(wù)質(zhì)量。公共服務(wù)網(wǎng)絡(luò):為市民提供便捷的電話服務(wù)，例如公共交通查詢、醫(yī)療預(yù)約等。金融機(jī)構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò):確保金融交易安全可靠，保障金融機(jī)構(gòu)之間的實(shí)時(shí)聯(lián)絡(luò)。電話交換網(wǎng)的行業(yè)發(fā)展前景5G技術(shù)的融合5G技術(shù)將為電話交換網(wǎng)帶來(lái)更高的帶寬和更低的延遲，為用戶提供更優(yōu)質(zhì)的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)服務(wù)。云計(jì)算的應(yīng)用云計(jì)算將為電話交換網(wǎng)提供更靈活的部署方式和更低廉的運(yùn)營(yíng)成本，推動(dòng)電話交換網(wǎng)向云端遷移。物聯(lián)網(wǎng)的興起物聯(lián)網(wǎng)的興起將為電話交換網(wǎng)帶來(lái)新的業(yè)務(wù)機(jī)會(huì)，例如智能家居、智能城市等。電話交換網(wǎng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中國(guó)通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu)發(fā)布了大量的