1、预备知识 电话网的基本概念,1 电话网的构成要素,把声音信号转换成电信号，利用金属导线作媒介.,1876年6月2日贝尔和沃森发明了电话（原始的电磁式电话）,预备知识 电话网的基本概念,2 电话机的工作原理,预备知识 电话网的基本概念,2 电话机的工作原理,预备知识 电话网的基本概念,2 电话机的工作原理,预备知识 电话网的基本概念,3 时隙交换,在电话线路中，每秒钟产生8000帧数据，每帧的时长是125ns。一个语音数据含有32个时隙。每个用户占据一个固定的时隙，无论发话还是受话，都使用该时隙。上图中，a用户占据时隙1，b用户占据时隙4。当a用户和b用户通话时，a用户和b用户的语音信息要进行交
2、换，将语音信息送入对方的信道，双方才能互通信息。,第一章 公用电话交换网,1.1公用电话交换网概述1.2电话交换网的网络结构1.3电话网编号计划1.4电话交换技术1.5 电话交换网信令系统简介1.6数字同步网和网同步,1.1公用电话交换网概述,1.1.1电话网的特点 1.1.2公用电话交换网的组网要求 1.1.3公用电话交换网的组成 1.1.4公用电话交换网的分类,1.1公用电话交换网概述1.1.1 电话网的特点,1)采用时分复用方式 将多个用户信息在一条物理传输媒介上以时分的方式进行复用，来提高线路利用率。每帧有32个时隙，每个用户在一帧中占用一个固定时隙，无论受话还是发话，均使用该时隙。语
3、音信号传输速率为64kb/s2)采用时分交换A用户和B用户分别占用不同时隙。要进行通话，就要进行时隙交换，把己方的语音信息交换到对方的时隙中。3)面向连接通话双方要建立起一条端到端的连接 4)对用户数据透明传输透明是指对用户数据不做任何处理。可以进行透明传输。因为话音数据对丢失不敏感，所以网络中不必对用户数据进行复杂的控制(如差错控制、流量控制等),1.1 公用电话交换网概述1.1.2 公用电话交换网的组网要求,1)话务处理能力话务流向合理，话务均衡能力强，中继线利用率高；窄带宽带综合业务的传输交换及接入能力满足要求；2)网路性能接续性能，接续时延，时延抖动，清晰度，传输性能，网路安全可靠。3
4、)可持续发展能适应通信技术和通信业务的不断发展4)便于维护和管理,1.1公用电话交换网概述1.1.3 公用电话交换网的组成,公用电话交换网由以下几个部分组成：交换系统传输系统终端设备信令协议,1.1公用电话交换网概述1.1.4 公用电话交换网的分类,公用电话交换网的分类：本地电话网包括大中小城市和县一级的电话网络，处于同一长途编号范围内。国内长途电话网提供城市之间或省之间的电话业务国际长途电话网提供国家之间的电话业务,1.2电话交换网的网络结构1.2.1 电话交换网中采用的网状结构,(a)网状网(b)星形网(c)树形网(d)环形网(e)总线网(f)复合型网,星形网：节省线路，但可靠性差环形网：
5、路径简单，但是当任一节点发生故障，会影响网络的运行。较少用网状网：可靠性高，但线路投资也高树形网：网络分级使用复合式：上述几种结构的混合形式,1.2电话交换网的网络结构1.2.2 我国电话网的网络结构,我国原有电信网路由结构是按行政区建立的等级制树形网络。五级等级结构，即四级长途交换中心(C1C4)和第五级本地网端局(C5)交换中心。见左图三级等级结构，C1级和C2级演变为DC1，C3级和C4级演变为DC2。见右图,首都和大区中心局为一级交换中心(C1)，我国共有6个大区中心局：华北、东北、华东、中南、西南和西北。到1992年底我国共有8个C1(北京、沈阳、上海、南京、广州、西安、成都)，有3
6、个国际局(北京、上海和广州)。省中心局为二级交换中心(C2)，我国大约有30个二级交换中心。地市中心局为三级交换中心(C3)，全国大约有350多个三级交换中心。县区中心局为四级交换中心(C4)，全国大约有2200多个四级交换中心。C1级采用网状结构，以下各级逐级汇接，并且辅以一定数量的直达路由。,1.2电话交换网的网络结构1.2.2我国电话网的网络结构,我国电话网目前采用等级制，并将逐步向无级网发展。在等级网中，为每个交换中心分配一个等级；除了最高等级的交换中心以外，每个交换中心必须接到等级比它高的交换中心。本地交换中心位于较低等级，而转接交换中心和长途交换中心位于较高等级。低等级的交换局与管
7、辖它的高等级的交换局相连，形成多级汇接辐射网即星型网；而最高等级的交换局间则直接相连，形成网状网。等级结构的电话网一般是复合型网。原邮电部规定我国电话网的网络等级分为五级，包括长途网和本地网两部分。长途网由大区中心C1、省中心C2、地区中心C3、县中心C4等四级长途交换中心组成，本地网由第五级交换中心即端局C5和汇接局Tm组成。五级结构存在的问题：(1)转接段数多。造成接续时延长，传输损耗大，接通率低。(2)可靠性差。一旦某节点或某段电路出现故障，将会造成局部阻塞。(3)网络管理工作复杂。(4)不利于新业务的发展。,1.2电话交换网的网络结构1.2.2我国电话网的网络结构,目前我国的电话网已由
8、五级网向三级网过渡，其演变推动力有两个：(1)随着C1、C2间话务量的增加，C1、C2间直达电路增多，从而使C1局的转接作用减弱，当所有省会城市之间均有直达电路相连时，C1的转接作用完全消失，因此，C1、C2局可以合并为一级。(2)全国范围的地区扩大本地网已经形成，即以C3为中心形成扩大本地网，因此C4的长途作用也已消失。三级网包括长途网和本地网两部分。长途网由一级长途交换中心DC1、二级长途交换中心DC2组成；本地网与五级网类似，由端局DL和汇接局Tm组成。,1.2电话交换网的网络结构1.2.2我国电话网的网络结构,1长途电话网的结构二级长途网的结构如图所示。二级长途网由DC1、DC2两级长
9、途交换中心组成，为复合型网络。DC1为省级交换中心，设在各省会城市。主要职能：疏通所在省的省际长途来话、去话业务，以及所在本地网的长途终端业务。DC2为地区中心，设在各地区城市。主要职能：汇接所在本地网的长途终端业务。二级长途网中，形成了两个平面：DC1之间以网状网相互连接，形成高平面（省际平面）；DC1与本省内各地市的DC2局以星状相连；省内各地市的DC2局之间以网状或不完全网状相连，形成低平面（省内平面）；（根据话务流量流向）二级交换中心DC2也可与非从属的一级交换中心DC1之间建立直达电路群。注意：较高等级交换中心可具有较低等级交换中心的功能，即DC1可同时具有DC1、DC2的交换功能。
10、,1.2电话交换网的网络结构1.2.3 长途电话网,长途电话网由各城市的长途交换中心、长市中继线和局间长途电路组成，用来疏通各个不同本地网之间的长途话务。,2长途交换中心的设置原则设置长途交换中心时应遵循的原则：(1)省会(自治区、直辖市)本地网至少应设置一个省级长途交换中心；省(自治区)本地网内设一个或两个长途交换中心时，均设为DC1(含DC2功能)；设三个及三个以上长途交换中心时，一般设两个DC1和若干个DC2；(2)直辖市本地网内设一个或多个长途交换中心时，一般均设为DC1(含DC2功能)；地(市)本地网可单独设置一个长途交换中心，也可与省(自治区)内地理位置相邻的本地网共同设置一个长途
11、交换中心。地(市)本地网内设长途交换中心时，所有长途交换中心均设为DC2。随着长途业务量的增长，允许在同一本地网设置多个长途交换中心；例如：当一个DCx的话务量达6000-8000erl，且两年内忙时话务量达12000erl时，可建第二个DCx。,1.2电话交换网的网络结构1.2.3 长途电话网,3.长途电话网的路由计划路由的定义：路由是网络中任意两个交换中心之间传递信息的一组不同的路径 路由的种类：按呼损分：低呼损路由、高效路由低呼损电路群的呼损指标应小于1%，其话务量不允许溢出至其他路由。高效电路群没有呼损指标，其话务量可以溢出至其他路由。按路由选择分：基干路由、直达路由、迂回路由1)基干
12、路由由具有上下级汇接关系的相邻等级交换中心之间以及长途网和本地网的最高等级交换中心(指C1局、DC1局或Tm)之间的低呼损电路群组成。电路群的呼损指标应小于1%，且话务量不允许溢出。2)直达路由指由任意两个交换中心之间的电路群组成的，不经过其他交换中心转接的路由。3)迂回路由当某一交换中心呼叫另一交换中心时，对目标局的选择可以有多个路由。第一次选择的路由称为首选路由，当首选路由遇忙时，就迂回到第二路由或者第三路由。迂回路由一般是由两个或两个以上的电路群转接而成的。,1.2电话交换网的网络结构1.2.3 长途电话网,3.长途电话网的路由计划长途路由选择顺序(1)先选高效直达路由,(2)当高效直达
13、路由忙时，选迂回路由。选择顺序是“自远而近”，即先在被叫端“自下而上”选择，然后在主叫端“自上而下”选择。(3)最后选择基干路由。,1.2电话交换网的网络结构1.2.3 长途电话网,长途网路由选择示例,B局到C局有如下的路由顺序：先选直达路由B局C局；若直达路由全忙，再选迂回路由B局A局C局，路由选择结束。此时，只有一条迂回路由，该迂回路由也是最终路由。最后得到B局的路由表如表6.1所示。,1.2电话交换网的网络结构1.2.3 长途电话网3.长途电话网的路由计划 举例说明,4我国长途网向无级动态网过渡无级网的概念：无级网是指网络中所有交换中心不分等级，完全平等，各长途交换机利用计算机控制可以在
14、整个网络中灵活选择最经济、最空闲的通路，即在任何时候都可以充分利用网络中的空闲电路疏通业务。并且在完成同样的接续中，可选择的路由及选择的顺序随时间或网中负荷的变化而变动，即采用动态路由。无级网的特点：灵活性和自适应性，大大地提高了接通率；网络结构的简单，管理简化，节省费用，降低投资；但对网络的发达程度和设备之间的配合要求特别高。实现无级网，应在网络中减少交换节点和机型，多开DC1、DC2两个平面上和平面之间的直达电路，进行网络改造和技术更新。美国在1984年成为世界上第一个在长途网上采用无级网的国家。我国长话网络结构的发展趋势是无级网，并且已经具备了建设无级网的能力，将建成以光纤骨干网为主体，
15、把全国340多个本地长途交换中心个个相连的一级长途型网。,1.2电话交换网的网络结构1.2.3 长途电话网,1本地网的交换等级划分本地电话网是指在同一个长途编号区范围内，由若干个端局和汇接局，局间中继线，长、市中继线，用户线以及用户端接设备所组成的电话网路。本地电话网一般是由汇接局Tm和端局DL构成的两级结构。汇接局为高一级，端局为低一级。端局：通过用户线与用户相连，职能是疏通本局用户的去话和来话业务。根据服务范围的不同，可以有市话端局、县城端局、卫星城镇端局和农话端局等。汇接局：与本汇接区内的端局相连，同时与其他汇接局相连，职能是疏通本汇接区内用户的去话和来话业务，还可疏通本汇接区内的长途话
16、务。汇接局可有市话汇接局、市郊汇接局、郊区汇接局和农话汇接局等几种类型。,1.2电话交换网的网络结构1.2.4 本地电话网,1本地网的交换等级划分本地电话网的类别：特大城市本地电话网（千万）大城市本地电话网（100万以上）中等城市本地电话网（30万-100万以下）小城市本地电话网（30万以下）县本地电话网（县城及所辖农村范围）,1.2电话交换网的网络结构1.2.4 本地电话网,2 本地网等级结构按照规模大小和端局的数量，本地网结构可分为两种：网状网结构和二级网结构。1)网状网结构 仅设置端局，各端局之间个个相连组成网状网。网络结构主要适用于交换局数量较少，各局交换机容量大的本地电话网。2)二级
17、网结构 设置端局DL和汇接局Tm两个等级的交换中心，组成二级网结构。各汇接局之间个个相连组成网状网，汇接局与其所汇接的端局之间以星状网相连。,1.2电话交换网的网络结构1.2.4 本地电话网,网状网结构的本地网,本地网二级网结构,常用的汇接方式(1)去话汇接(2)来话汇接(3)来去话汇接(4)主辅汇接,1.2电话交换网的网络结构1.2.4 本地电话网,1国际电话网国际电话网由国际交换中心和局间长途电路组成，用来疏通各个不同国家之间的国际长途话务。国际电话网中的节点称为国际电话局（国际局）。2国际电话网络结构国际网的网络结构如图所示，国际交换中心分为CT1、CT2和CT3三级。各CT1局之间均有
18、直达电路，形成网状网结构，CT1至CT2，CT2至CT3为辐射式的星状网结构。CT1和CT2只连接国际电路，CT1局是在很大的地理区域汇集话务的，其数量很少。在每个CT1区域内的一些较大的国家可设置CT2局。CT3局连接国际和国内电路，它将国内和国际长途局连接起来，各国的国内长途网通过CT3进入国际电话网，因此CT3局通常称为国际接口局，每个国家均可有一个或多个CT3局。我国在北京上海和广州设置了三个国际局。并且根据业务需要还在广州南宁等地设立边境局，疏通与港澳等地区间的话务量。,1.2电话交换网的网络结构1.2.5 国际电话网,国际电话网结构,1.3 电话网编号计划,1.3.1 本地网的编号
19、计划1.3.2 长途网的编号计划1.3.3 国际电话编号计划1.3.4 特种业务电话编号计划,用户号码是用于区别同一本地网中各个话机的号码。被叫用户在本地网中统一采用等位制编号方式。我国本地电话网的号码长度最多为8位。本地网的一个用户号码由两部分组成：局号(1-4位)+用户号(4位),1.3电话网编号计划1.3.1 本地网的编号计划,国内长途区号 国内长途区号采用不等长度编号。我国的长途区号是23位。长途电话号码 长途字冠(0)+长途区号+本地网电话号码,1.3电话网编号计划1.3.2 长途网的编号计划,我国部分城市的长途区号,国家号码采用不等长度编号，一般规定为13位。各国的国家号码位数随该
20、国家的话机密度而定，比如中国的国家号码是86。国际长途电话号码：国际长途字冠(00)+国家号码+长途区号+本地网电话号码例如：中国南京金陵科技学院校长室电话 00-86-25-86188902,1.3电话网编号计划1.3.3 国际网的编号计划,1.3电话网编号计划1.3.3 国际网的编号计划,特种号码主要用于紧急业务、需要全国统一的业务接入码、网间互通接入码和社会服务号码等。我国的特种业务号码为三位，第一位为1，第二位为1或2，第三位是09的数。112：电话故障申告台；114：查号台；117：报时台；119：火警台；110：匪警台；120：医疗急救台。,1.3电话网编号计划1.3.4 特种业务
21、电话的编号计划,800 业务是中国电信开办的由被叫方集中付费主叫客户不需支付通信费用的一种新的服务方式。该业务适用于大中型企业、银行、商店、保险公司、酒店、民航、宾馆、供销、采购、快餐店等有商业目的的服务性企业或个人。特别是在电话订货、购货，业务咨询介绍、订房、订票、订餐、租车等行业有显著的优势。800 业务号码是唯一的，不管800 用户有多少分支机构，不管这些分支机构分布在何处，均可使用唯一的号码：800*，以一个统一的800 标志给客户一个完整的印象。企业也可利用800 业务被叫付费的特点，为出差的职工提供方便的打电话机会，免去出差人员在外用现金支付电话费的麻烦，非常有利于经常有人员在外流
22、动的单位使用800的业务功能。,1.3电话网编号计划1.3.4 特种业务电话的编号计划,1.4 电话交换技术,1.4.1 电话交换的基本概念1.4.2 程控数字交换的基本原理1.4.3 电路交换的呼叫接续过程,1876年贝尔发明了电话机。1878年，美国人阿尔蒙B史端乔(A.B.Strowger)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，如图所示。,1.4 电话交换技术1.4.1 电话交换的基本概念,不同阶段的电话交换机简介,1.4 电话交换技术1.
23、4.1 电话交换的基本概念,电话交换机能够完成四种基本呼叫接续任务：本局呼叫接续，出局呼叫接续，入局呼叫接续，转移呼叫接续。,1.4 电话交换技术1.4.1 电话交换的基本概念,1.程控数字交换机的基本结构如图所示，一台程控数字交换机主要由三部分组成：（1）交换网络（2）处理机控制系统（3）接口电路，,1.4 电话交换技术1.4.2程控数字交换的基本原理,程控数字交换机的组成框图,1.程控数字交换机的基本结构(1).交换网络 是话路系统的核心，各种模块均连接在交换网络上。交换网络可在处理机控制下，在任意两个需要通话的终端之间建立一条通路，即完成连接功能。交换网络可看成是一个有M条入线和N条出线
24、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。(2).接口设备 接口设备包括用户电路、中继器、信号设备等(3).控制系统 控制系统包括中央处理器、存储器和输入输出设备等。,1.4 电话交换技术1.4.2程控数字交换的基本原理,程控数字交换机的组成框图,程控数字交换机的基本结构,1.4 电话交换技术1.4.2程控数字交换的基本原理,2.数字交换原理,1.4 电话交换技术1.4.2程控数字交换的基本原理,T 时分接线器结构原理图,时分接线器(T接线器)时分接线器的功能是完成一条PCM复用线上各时隙间信息的交换，它主要由话音存储器和控制存储器组成，如图所示。话音存
25、储器(SM)是用来暂时存储话音脉码信息的，故又称“缓冲存储器”。控制存储器（CM）是用来寄存话音时隙地址的，又称“地址存储器”或“时址存储器”,1.4 电话交换技术1.4.2 程控数字交换的基本原理,3.数字交换网络,空分接线器(S接线器)数字交换网络中的空分接线器，完成不同PCM复用线上相同时隙间的信码交换，即将一条PCM复用线上的信息转移到另一条PCM复用线上去。组成：空分接线器由电子交叉点矩阵和控制存储器组成。CM的标号对应于输入线路的标号，CM的单元号对应于时隙号，CM的单元中写入的是输出线路的标号。从PCM0入从PCM1出，则在TS3时隙到来时，01交叉点闭合。从PCM1入从PCM0
26、出，则在TS14时隙到来时，10交叉点闭合,1.4 电话交换技术1.4.2 程控数字交换的基本原理,3.数字交换网络,S 空分接线器结构示意图,TST交换网络结构举例,3.数字交换网络程控交换机的交换网络可以是单级T接线器。但有的程控交换机的交换网络可能由T接线器和S接线器多级组合而成，其中TST和STS网络是最基本的两种组合形式，尤其是TST网络，由于成本低、路由选择简单，从80年代开始就被广泛采用。,1.4 电话交换技术1.4.2 程控数字交换的基本原理,TST交换网络结构举例,3.数字交换网络下面以时隙TS2和TS31交换为例，说明TST交换网络的工作原理选取PCM0和PCM7作为传输线
27、路，并由处理机找到一个空闲的内部时隙TS7；当TS2时隙到来时，该时隙的话音信息被写入SMA0的第2号单元；当TS7时隙到来时，从SMA0的第2号单元读出语音信息，空分接线器S的07交叉点闭合，语音信息被写入SMB7的第31号单元；当TS31时隙到来时，从SMB7的第31号单元读出语音信息，放到PCM7传输线上进行传输。如此，便完成了通过PCM0-空分接线器的07交叉点-PCM7的传输，反相法：正反向路由相差半帧时隙。,1.4 电话交换技术1.4.2 程控数字交换的基本原理,4.接口设备 包括用户电路、中继器、信号设备等(1)用户电路 是数字程控交换机连接模拟用户线的接口电路。目前电话网中绝大
28、多数用户都是模拟用户，采用模拟用户电路。数字交换系统模拟用户电路的功能BORSCHT，如图所示。BORSCHT的含义为B：馈电；O：过压保护；R：振铃；S：监视；C：编译码；H：混合电路(24线转换)；T：测试。(2)数字中继器 是程控数字交换机与局间中继线的接口设备，主要功能功能有：码型变换、时钟提取、帧同步与复帧同步、帧定位、信令插入和提取、告警检测等。(3)信令设备 提供程控交换机在完成话路接续过程中所必需的各种数字化的信号音、接收双音多频话机发出的DTMF信号、接收和发送的各种信令信息等。根据功能可以分为DTMF收号器、随路记发器信令的发送器和接收器、信号音发生器、No.7信令系统的信
29、令终端等设备。,1.4 电话交换技术1.4.2 程控数字交换的基本原理,实现BORSCHT功能的用户电路,5程控数字交换机的控制系统包括处理机系统、存储器、外围设备和远端接口等部件，通过执行软件系统，来完成规定的呼叫处理、维护和管理等功能。(1)处理机是控制子系统的核心。对交换机的各种信息进行处理，并对数字交换网络和公用资源设备进行控制，完成呼叫控制以及系统的监视、故障处理、话务统计、计费处理等；完成对各种接口模块的控制。(2)存储器是保存程序和数据的设备，可细分为程序存储器、数据存储器等区域。根据访问方式又可以分成只读存储器(ROM)和随机访问存储器(RAM)等。(3)外围设备包括计算机系统
30、中所有的外围部件：输入设备包括键盘、鼠标等；输出设备包括显示设备、打印机等；此外也包括各种外围存储设备，如磁盘、磁带和光盘等。(4)远端接口包括到集中维护操作中心(CMOC：Centralized Maintenance Operation Center)、网管中心、计费中心等的数据传送接口。控制方式：集中控制，分散控制保证系统可靠性的方法：双重备用方式，主/备用方式，成对互助方式，N+1备用方式,1.4 电话交换技术1.4.2 程控数字交换的基本原理,程控数字交换机的基本结构,1.4 电话交换技术1.4.2程控数字交换的基本原理,程控交换机处理一次电话呼叫的流程如图所示。包括：输入处理、分析
31、处理和输出处理。对照书上表1-2，一次局内呼叫处理过程概要,1.4 电话交换技术1.4.3 电路交换的呼叫接续过程,1.5 电话交换网信令系统简介 1.5.1 简述,1.信令的基本概念信令，即控制信号，是各交换局在呼叫接续过程中使用的一种通用语言。控制信号在电话通信网中传递，起着指挥、联络、协调各部分的作用，以确保通信网作为一个整体有条不紊地运转，因此也把这些控制信号称为信令。信令系统定义了一组用于指导通信设备接续话路和维持整个网络正常运行所需的信令集合。信令集合中的每一条信令与其应用的场合有关。,呼叫过程的基本信令,2.信令的分类（1）按信令使用的场合可分为：用户线信令和局间信令（2）按信令
32、的信道类型可分为：模拟信号信令和数字信号信令（3）按信令传送的方向可分为：前向信令和后向信令 前向信令是由主叫用户发送至交换机或主叫用户侧交换机发送至被叫用户侧交换机的信令 后向信令是由被叫用户发送至交换机或被叫用户侧交换机返回至主叫用户侧交换机的信令（4）局间信令按传递方式可分为：随路信令(CAS)和公共信道信令(CCS)（5）局间随路信令按接收设备不同可分为：线路信令和记发器信令,1.5 电话交换网信令系统简介 1.5.1 简述,3.ITU建议的信令系统,ITU（国际电信联盟,原CCITT)制定的信令系统1、2、3、4、5、5bis、6、7号信令系统以及R1、R2等。中国No.1信号系统。
33、中国一号信令是随路信令，分为线路信号和记发器信号两部分。线路信号在线路设备之间传输，主要是一些线路监视信号，因为每条线路配备一个线路设备，因此力求简单；记发器信号在记发器之间传送，记发器是共用设备，可以做得复杂一些，传送的信号种类也多一些。7号信令（Common Channel Signaling System No.7）是由ITU-T（International Telecommunication Union-Telecommunication Standardization Sector）制定的全球电信业的标准。这个标准指定了在PSTN中各个网络点通过数字信令网交换信息的过程及协议。使用这些协议，使的有线及无线呼叫的建立、路由及控制更为有效。7号信令协议及信令网的设计是为了以下目的：基本呼叫的建立、管理及拆除；无线业务（例如个人通讯服务PCS），无线漫游，移动用户身份鉴定；本地可移植号
