《通信网理论与技术》课件第3章.ppt

1、第 3 章 电 话 通 信 网 第 3 章 电 话 通 信 网 3.1电话网概述电话网概述3.2 电话网传输技术电话网传输技术3.3 电话网交换技术电话网交换技术3.4电话网组网电话网组网3.5 电话网接口电话网接口3.6 电话网信令电话网信令3.7电话网的服务质量及运行、电话网的服务质量及运行、管理与维护（管理与维护（OAM）第 3 章 电 话 通 信 网 3.1 电话通信网概述电话通信网概述 3.1.1 3.1.1 电话通信的起源电话通信的起源1.1.电话的问世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。电话通信的起源要追溯到1876年,由美国科学家贝尔发明。最初的

2、电话通信只能完成一部话机与另一部话机的固定通信,如图3.1所示。这种仅涉及到两个终端的通信称为点对点通信。第 3 章 电 话 通 信 网 图 3.1 点对点通信第 3 章 电 话 通 信 网 点对点通信存在以下缺点：(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对,传输线的数量随终端数的增加而急剧增加。如图3.2所示。(2)每个终端都有N-1对线与其他终端相接,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对线路。(4)当终端间相距较远时,线路信号衰耗大。第 3 章 电 话 通 信 网 图 3.2 多个终端的

3、点对点通信 第 3 章 电 话 通 信 网 2.2.交换设备的诞生交换设备的诞生1878年,美国人阿尔蒙B史端乔的提出了交换的设想。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开关电路合上,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3.3所示。第 3 章 电 话 通 信 网 图 3.3 有交换设备的通信 第 3 章 电 话 通 信 网 3.1.2 3.1.2 电话通信网的特点电话通信网的特点当前在通信网中主要的业务是电话业务,因此电话网是通信网的基础,那么什么是电话通信网呢？1.1.电话通信网的定义电话通信网的定义

4、电话通信网是以电路交换为基础,以电话业务为主体的电信网。在电话通信网中还可以包含一些非话业务,例如传真、数据等。如果把其他一些业务(如电报、图像等)都包括进去就是我们通常所说的综合业务数字网(ISDN)。第 3 章 电 话 通 信 网 2.2.电话通信网的组成电话通信网的组成(1)终端设备位于电话网中的起点和终点,其任务是将含有信息的消息转换成可被传输媒介接受的电信号形式,同时将来自传输媒介的电信号还原成原始消息。此外,终端设备还用于产生和识别网内所需的信令,以便相互连系和应答。电话网中的终端设备主要指电话机。(2)传输系统是传输媒介(传输线路)和传输设备的总称,其任务是把电信号从一个地点传输

5、至另一地点。常用的传输媒介有电缆、光缆等,相应的传输设备有PCM端机、光端机等。第 3 章 电 话 通 信 网(3)交换设备承担了为所有终端提供连接通路的任务,它根据地址信息和信令进行网内链路的连接,以使电话网中的多对用户建立信号通路,实现任意通信双方的话音信号交换。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。在电话通信网中,当用户分布的地域较广时,就设置多个交换设备(如市话分局交换机设备),当电话网的范围更大时,就要引入汇接交换设备。一个典型的市话通信网如图3.4所示。第 3 章 电 话 通 信 网

6、图 3.4 典型的市话通信网结构 第 3 章 电 话 通 信 网 3.3.电话网特点电话网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。归纳起来,电话网的特点有以下几点:(1)同步时分复用。在电话网中,广泛采用同步时分复用方式。它是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。在复用时,每个用户在一帧中只能占用一个时隙,且是固定的时隙,因此每个用户所占的带宽是固定的。这一点与话音通信的恒定速率是相适应的。第 3 章 电 话 通 信 网(2)同步时分交换。在交换时,直接将一个用户所在时隙的信息同步地交换到对端用户所占

7、用的时隙中,以完成两用户之间话音信息的交换。(3)面向连接。在用户开始呼叫时,先要为两用户之间建立起一条端到端的连接,并进行资源的预留(预留时隙)。这样,当双方用户进入通话状态在进行用户信息传输时,不需要再进行路由选择和排队过程,因此时延非常小,最大时延不超过125 s。第 3 章 电 话 通 信 网(4)接口功能:能连接不同种类和性质的终端设备。(5)运行、管理和维护功能:通过信令系统和维护软件实现对电话网的配置以及对性能、故障、安全、统计、计费等的管理与维护。第 3 章 电 话 通 信 网 3.1.3 3.1.3 电话通信网的分类电话通信网的分类1.1.按照电话网所管辖的范围分类按照电话网

8、所管辖的范围分类(1)公用电话网：它又叫公众网,指的是由国家电信主管部门经营的、向全社会开放的通信网。公用电话网又可以按地理范围划分为国际长途电话网、国内长途电话网、本地电话网、城市电话网和农村电话网等。(2)专用电话网:它是为具有特殊业务性质的单位进行内部通信所设置的通信网,有各行业自己的通信特点。常见的专用网有军队网、公安网、铁路网和银行交易通信网等。第 3 章 电 话 通 信 网 2.2.按照不同的信号类型分类按照不同的信号类型分类按照不同的信号类型分为数字网、模拟网和数模混合网。(1)模拟网:指的是通信网的三要素都是按模似信号工作的。(2)数字网:指的是通信网的三要素都是按数字信号工作

9、的。(3)数模混合网:指的是通信网的三要素中有用模似信号工作的,也有用数字信号工作的。第 3 章 电 话 通 信 网 3.3.按照传输媒介分类按照传输媒介分类按照传输系统中所使用的传输媒介分为有线传输网和无线传输网。(1)有线传输网：有载波传输系统、PCM传输系统、光纤传输系统等。(2)无线传输网:有微波传输系统、卫星传输系统等。第 3 章 电 话 通 信 网 4.4.按照网络结构分类按照网络结构分类根据电话网交换节点互连的不同方法分为树型结构、星型结构、环型结构、网状结构、总线结构、蜂窝结构等。第 3 章 电 话 通 信 网 5.5.按照复用方式分类按照复用方式分类(1)频分复用方式:是指把

10、传输频带分割成若干部分,每个部分均可作为一个独立的传输信道使用,每个用户所占用的仅仅是其中的一个频段。(2)时分复用方式:是指把传输信道按时间分割成若干部分,每个部分均可作为一个独立的传输信道使用,每个用户在信道上所占用的仅仅是其中的一段使用信道时间。随着复用技术的发展，还有码分多址、空分多址等方式。第 3 章 电 话 通 信 网 6.6.按照用户业务和管理业务分类按照用户业务和管理业务分类按照用户业务和和管理业务分为业务网和支撑网。电话网属于业务网。支撑网是在业务网的基础上,为增强业务网的功能,保证全网服务质量,快速、方便、经济、灵活地提供新的电信业务而设置的附加网络结构。支撑网包括信令网、

11、同步网、智能网和管理网。(1)信令网。它是专门用来传输信令的公共网络,可实现网络节点间信令的传输和转接。(2)同步网。为提高数字信号传输的完整性,必须使数字设备中的时钟速率同步。同步网的功能就是使全网中的数字交换系统和数字传输系统工作于相同的时钟频率。第 3 章 电 话 通 信 网(3)管理网。在业务网中为防止由于某一路由或局站(节点)的阻塞而引起全网阻塞,必须对网络实行自动监控。管理网的功能就是对网络运行进行实时监测,保证网络安全运行,控制异常状态的扩散。同时做好网络设备的调度,以达到在任何情况下,最大限度地使用网络中一切可以利用的设备。(4)智能网。它是在No.7信令网的基础上发展起来的。

12、它应用智能因素对网络资源进行动态分配,使网络结构的灵活性增大,从而使用户对网络的控制能力增强。第 3 章 电 话 通 信 网 3.1.4 3.1.4 电话通信网的发展电话通信网的发展1.1.电话网业务的发展电话网业务的发展电话网提供的传统业务有:市内电话、本地网电话(郊区、郊县、农村电话)、国内长途电话、国际长途电话、用户交换机业务和各种特服呼叫等。电话网提供的新型业务有:电话会议、可视电话、智能网电话、磁卡电话、IC卡电话和向用户提供与公用网中移动用户间的呼叫等。第 3 章 电 话 通 信 网 电话网提供的补充服务有:缩位拨号、热线服务、呼叫转移等多项业务。随着各种电信新业务及其相应终端设备

13、的迅猛发展,电话网除了上面提到的传统业务、新型业务和补充业务外,还可以提供一些增值业务,如在电话网上加挂计算机控制的语音平台,可以提供语音信箱业务、电话信息服务业务(即声讯台业务)。在电话网上叠加智能网,可提供被叫集中付费的800号,密码记账的200号、300号等电话智能网业务。借助于信息电话机,通过电话网还可提供包括信息查询、短消息在内的多种信息服务。第 3 章 电 话 通 信 网 2.2.电话网设备的发展趋势电话网设备的发展趋势1)交换设备(1)交换设备模块化,控制部分采用局域网技术。交换设备的软、硬件完全模块化,软件设计和数据修改采用数据处理机。控制部分采用计算机局域网技术,将控制部分设

14、计成开放式系统,为今后适应新的业务和功能奠定基础。(2)增强交换机接口建设。大力开发交换机的各种接口,包括各种无线接口和光接口。实现终端移动性的个人化电信网,使固定通信和移动通信融为一体。第 3 章 电 话 通 信 网(3)采用集中的多业务节点与分布式开放型用户接入网相结合的方式,增大网络节点的容量,适应本地网建设需要。(4)增强No.7信令系统的处理能力。应用No.7信令系统的处理能力,提供2 Mb/s的信令链路,实现信令的集中监控及网络管理,以满足宽带网络对高带宽信令链路的要求。(5)支持IP业务的发展。随着因特网用户的迅速增加,常会给交换机带来拥塞等问题,为支持IP业务的发展,交换机要开

15、发较大容量的网关设备。第 3 章 电 话 通 信 网 2)传输设备目前，在以光纤为主要媒介的传输网上采用脉冲编码调制(Pulse Code Modulation,PCM)设备实现话音信号的数字化传输。随着通信技术的飞速发展,电话网的传输已不仅仅是包括简单的传输媒介和PCM传输设备了,而形成了包括分插复用设备(ADM)和数字交叉连接设备(DXC)的“传输网”。对于连接用户终端的用户传输设备也已经以“接入网”的形式出现了。第 3 章 电 话 通 信 网 3)终端设备随着综合业务数字网(ISDN)的出现,电话通信网的终端除电话机设备外,已发展为包括传真机、数据收发信机、PC计算机、多媒体终端等在内的

16、各种设备。第 3 章 电 话 通 信 网 3.2 电话网传输技术电话网传输技术 3.2.1 3.2.1 时分复用时分复用(TDM)(TDM)技术技术TDM是将模拟信号经过PCM调制后变为数字信号,然后采用时分多路复用的技术。1.1.脉冲编码调制过程脉冲编码调制过程脉冲编码调制过程如图3.5所示。第 3 章 电 话 通 信 网 图 3.5 脉冲编码调制过程 第 3 章 电 话 通 信 网(1)采样(sample):在采样器的控制下,以8000 Hz的采样频率离散地抽取原始话音信号的一个瞬时电压值。(2)量化(quantize):将采样得到的无数种幅度值,用有限个状态来表示,以减少编码的位数。(3

17、)编码(code):通过编码器把量化后抽样点的幅值分别用相应的二进制代码来表示。经过编码后的信号,便是PCM信号。第 3 章 电 话 通 信 网 2.PCM帧结构帧结构调制后的PCM信号以帧的形式在信道中传输。PCM帧结构在国际上有两种制式,分别是北美、日本的24路制式和欧洲、中国的30/32路制式。北美、日本的24路制式是指在一个PCM基群帧结构中,共有24个时隙(Time Slot,TS),这24个时隙全部用来传输24个话路信息。24路基群的传输速率为1.5 Mb/s,国际上称为T1。欧洲、中国的30/32路制式是指在一个PCM基群帧结构中,共有32个时隙,其中TS1TS15和TS17TS

18、31分别用来传递30个话路的话音信号,TS0用来传递同步信号,TS16用来传递控制信令。30/32路基群的传输速率为2.048 Mb/s,国际上称为E1。第 3 章 电 话 通 信 网 图 3.6 PCM30/32系统的帧结构 第 3 章 电 话 通 信 网 3.2.2 3.2.2 准同步数字体系准同步数字体系(PDH)(PDH)标称速率相同、实际允许有一定偏差的数字体系,称为准同步数字体系(PDH)。PDH是一种准同步复用方式,多个PCM的基群信号可逐步复用为二次群、三次群或更高次群以满足大容量通信的需要。PDH体系的数字复接如图3.7所示。第 3 章 电 话 通 信 网 图 3.7 PDH

19、体系的数字复接 第 3 章 电 话 通 信 网 PDH存在下述缺点:(1)没有国际统一的数字速率标准,存在T、E两大系列,这两大数字体系的信号速率在PDH中互不兼容。(2)采用异步复用。在PDH系列中只有基群速率的信号采用同步复用,其他等级的信号采用异步复用。在异步复用中由于PDH收/发两端的时钟不一样,工作频率就不一样,两端的时隙因此便不能同步。解决办法是靠塞入一些额外比特(正码速调整),使各支路信号与复用设备同步,从而才可复用成高速信号。第 3 章 电 话 通 信 网(3)面向点到点的传输,组网的灵活性不够。(4)低阶支路信号上、下电路复杂,需要逐次复用、解复用。(5)帧结构中缺乏足够的冗

20、余信息用于传输网的监视、维护和管理。第 3 章 电 话 通 信 网 3.2.3 3.2.3 同步数字体系同步数字体系(SDH)(SDH)1.SDH1.SDH特点特点与PDH相比,SDH主要有以下特点:(1)兼容PDH数字体系的所有群路等级速率信号。SDH把PDH两大数字体系在四次群以上兼容互通,将其变为155.520 Mb/s,构成一个基本模块信号STM-1。在STM-1帧结构中既可包含2 Mb/s、8 Mb/s、34 Mb/s、140 Mb/s的数字体系信号,也可包含1.5 Mb/s、6.3 Mb/s、45 Mb/s、100 Mb/s的数字体系信号。SDH可以支持任何形式的同步或异步业务数据

21、帧的传输,如ATM信元、IP分组、Ethernet帧等。第 3 章 电 话 通 信 网(2)标准统一的光接口。SDH具有全球统一的网络节点接口(NNI),解决了PDH中的“电光电”接口问题。SDH线路码型一律采用NRZ加扰码。从而使世界上各生产厂家的SDH设备在光路上都能互通。(3)采用同步复用和灵活的复用映射结构。采用指针调整技术,使得信息净负荷可在不同的环境下同步复用,引入虚容器(Virtual Container,VC)的概念来支持通道层的连接。当各种业务信息经过处理装入VC后,系统不用管所承载的信息结构如何,只需处理各种虚容器即可,从而实现业务信息传输的透明性。第 3 章 电 话 通

22、信 网(4)强大的网管功能。在SDH帧结构中传输的比特流信号分为两部分,一部分是净负荷,一部分是开销。依据开销字节的信息引入了网管功能,支持对网元的分布式管理,支持逐段的以及端到端的对净负荷字节业务性能的监视管理。第 3 章 电 话 通 信 网 2.SDH2.SDH的速率等级的速率等级SDH系统中的基本传输速率是STM-1(155.520 Mb/s),其他高阶信号速率均由STM-1的整数倍构造而成,例如STM-4(4STM-1=622.080Mb/s),STM-16(4STM-4=2488.320 Mb/s)等。SDH的速率等级如表3.1所示。第 3 章 电 话 通 信 网 表表3.1 SDH

23、的速率等级的速率等级 第 3 章 电 话 通 信 网 3.SDH3.SDH帧结构帧结构STM-N由横向270N列(N=1、4、16、64、256)和纵向9行字节(1字节为8比特)的矩形块状构成。如图3.8所示。第 3 章 电 话 通 信 网 图 3.8 SDH帧结构 第 3 章 电 话 通 信 网 4.SDH4.SDH映射和复用过程映射和复用过程SDH映射是将PDH信号和各种新业务装入SDH信号空间,并构成SDH帧的过程。SDH复用是将几路信号逐字节间插(SDH)或逐比特间插(PDH)合为一路信号的过程。PDH支路信号纳入到SDH-N帧结构中,必须经过三个过程处理:映射定位(指针调整)复用。S

24、DH映射和复用过程如图3.9所示。第 3 章 电 话 通 信 网 图 3.9 SDH映射和复用过程 第 3 章 电 话 通 信 网 由于在传输过程中,不能绝对保证所有虚容器的起始相位始终都能同步,所以要在VC的前面加上管理单元指针(AU PTR),以进行定位校准。加入指针后组成的信息单元结构分为管理单元(AU)和支路单元(TU)。AU由高阶VC(如VC4)加AU指针组成,TU由低阶VC加TU指针组成。TU经均匀字节间插后,组成支路单元组(TUG),然后组成AU3或AU4。三个AU3或一个AU4组成管理单元组(AUG),加上段开销SOH,便组成了STM-1同步传输信号;N个STM-1信号按字节同

25、步复接,便组成了STM-N。第 3 章 电 话 通 信 网 5.SDH5.SDH相关设备相关设备(1)终端复用器(TM):把PDH信号纳入SDH系统,将低阶SDH支路信号复接成高阶STM-N线路信号。例如将多路E1信号复接成STM-1信号及完成其逆过程,或者实现与非SDH网络业务的适配。(2)分插复用器(ADM):利用分接功能将输入信号所承载的信息分成两部分,一部分直接转发,另一部分卸下给本地用户。然后信息又通过复接功能将转发部分和本地上送的部分合成输出。第 3 章 电 话 通 信 网(3)数字交叉连接设备(DXC)。它是一种兼有同步复用、分插、交叉连接、网络的自动保护与恢复、网络的自动化管理

26、等多项功能的SDH设备。它类似于交换机,一般有多个输入和多个输出,通过适当配置可提供不同的端到端连接。第 3 章 电 话 通 信 网 6.SDH6.SDH传输网的拓扑结构传输网的拓扑结构SDH不仅适合于点对点传输,而且适合于多点之间的网络传输。图3.10给出了SDH传输网的拓扑结构。SDH解决了PDH存在的问题,是一种比较完善的传输体制,现已得到了广泛的应用。这种传输体制不仅适用于光纤信道,也适用于微波和卫星干线传输。第 3 章 电 话 通 信 网 图 3.10 SDH传输网的拓扑结构 第 3 章 电 话 通 信 网 3.3 电话网交换技术电话网交换技术 3.3.1 3.3.1 程控交换机的任

27、务和接续类型程控交换机的任务和接续类型1.1.程控交换机的任务程控交换机的任务程控交换机的任务如下：(1)实现模拟电话用户间的拨号接续与信息交换。(2)实现数字话机间的拨号接续及信息交换。(3)通过模拟用户线接口和Modem实现数据终端间的数据通信。(4)通过Modem Pool及模拟中继线接口实现与接于上级局或另一交换机的数据终端间的数据通信。第 3 章 电 话 通 信 网(5)通过专用接口,完成交换机与局域网LAN、分组数据网PDN、ISDN、接入网AN及无线移动通信网的互连。(6)通过所配置的硬件和应用软件,提供诸多专门的应用功能,借助维护终端、话务台等设备实现对程控交换系统或网络的配置

28、以及对故障、安全、统计与计费等的管理与维护。第 3 章 电 话 通 信 网 2.2.程控交换机的接续类型程控交换机的接续类型从电话网的角度出发,程控交换机的接续类型有以下四种:(1)本局接续:本局用户之间的接续。(2)出局接续:用户与出中继之间的接续。(3)入局接续:用户与入中继之间的接续。(4)转换接续:中继线与中继线之间的接续。第 3 章 电 话 通 信 网 3.3.2 3.3.2 电路交换技术电路交换技术目前,程控交换机的交换技术主要采用电路交换(Circuit Switching)方式。1.1.电路交换的通信过程电路交换的通信过程电路交换的通信过程分三个阶段:电路建立、信息传输和电路拆

29、除。第 3 章 电 话 通 信 网 2.2.电路交换的特点电路交换的特点(1)电路交换是面向连接的交换技术。在通信前要通过呼叫为主叫、被叫用户建立一条物理连接。如果呼叫数超过交换机的连接能力,交换机向用户送忙音,拒绝接受呼叫请求。(2)电路交换采用静态复用、预分配带宽并独享通信资源的方式。交换机根据用户的呼叫请求,为用户分配固定位置、恒定带宽(通常是64 kb/s)的电路。话路接通后,即使无信息传输,也需要占用电路。因此电路利用率低,尤其是对突发业务来说。第 3 章 电 话 通 信 网(3)控制简单。电路是“透明”的,即发送端用户送出的信息通过节点连接,毫无限制地被传输到接收端。所谓“透明”，

30、是指交换节点不对用户信息进行任何修正或解释,即在传输信息期间,没有任何差错控制措施。第 3 章 电 话 通 信 网 3.3.3 3.3.3 数字程控交换机的基本组成数字程控交换机的基本组成数字程控交换机的硬件结构可划分为话路系统和控制系统两部分。话路系统包括各种接口电路、数字交换网络和信令电路;控制系统包括CPU、存储器和I/O设备。数字程控交换机硬件结构如图3.11所示。第 3 章 电 话 通 信 网 图 3.11 数字程控交换机硬件结构 第 3 章 电 话 通 信 网(1)用户电路是终端设备与交换网络之间的接口电路。(2)交换网络的作用是提供交换机内部链路。它根据用户接续请求,由CPU送入

31、控制命令驱动工作,为主被叫用户建立通话路由。(3)出、入中继器是交换机与中继线的接口,传输交换机之间的各种通信信号。(4)处理机用于控制所有电路的运行。(5)信号电路提供程控交换机在完成话路接续过程中所必需的各种控制信令。信号电路根据功能可分为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信令系统的信令终端等设备。第 3 章 电 话 通 信 网 3.3.4 3.3.4 数字交换网络数字交换网络1.1.数字信号交换原理数字信号交换原理根据PCM帧结构所知,不同用户通话时在PCM复用线上占用的时隙是不一样的,这就意味着两个用户要想完成通信,就必须将主叫时隙上所携带的话音信号

32、搬移到被叫所占用的时隙中,反之将被叫时隙上所携带的话音信号搬移到主叫所占用的时隙中。我们把这种话音信号在不同时隙上的“搬移”就叫做数字信号“交换”。在程控交换机中,数字信号交换是由数字交换网络实现的。第 3 章 电 话 通 信 网 2.2.数字交换网络的基本功能数字交换网络的基本功能数字交换网络的基本功能是:完成同一母线(HW)不同时隙(TS)的交换;完成不同母线不同时隙的交换。图3.12表示占用HW0TS1的用户通过数字交换网络(DSN)与占用HWnTS7的用户进行话音信号交换;占用HW1TS3的用户通过数字交换网络与占用HW1TS5的用户进行话音信号交换。第 3 章 电 话 通 信 网 图

33、 3.12 数字交换网络的基本功能示意图 第 3 章 电 话 通 信 网 3.3.数字交换网络的结构和工作原理数字交换网络的结构和工作原理程控交换机的数字交换网络由“时分接线器”或“时分接线器与空分接线器”组合而成。1)时分接线器(Time Switch)时分接线器由话音存储器(Speech Memory,SM)和控制存储器(Control Memory,CM)组成。主要完成某HW线上的信号从一个TS到另一个TS的搬移。(1)话音存储器的功能:寄存经过PCM编码处理的话音信息。话音存储器的容量:话音存储器的单元数等于HW入线上的PCM复用度,即输入端时分复用线上的时隙数。话音存储器每单元的字长

34、为8 bit,这是根据PCM编码方式规定的。第 3 章 电 话 通 信 网(2)控制存储器的功能:寄存话音信号在语音存储器中的单元号。控制存储器又被称为“地址存储器”,它控制话音信号的读出或写入。控制存储器的容量:控制存储器的单元数等于话音存储器的单元数,控制存储器每单元的字长由话音存储器总单元数的二进制编码字长决定。(3)时分接线器时隙交换原理:它有两种工作方式,分别是输出控制方式和输入控制方式。在输出控制方式中,话音存储器由时钟(CP)控制写入信息,由控制存储器控制读出信息;而控制存储器由CPU控制写入信息,由时钟(CP)控制读出信息。第 3 章 电 话 通 信 网 图 3.13 输出控制

35、方式的时隙交换 第 3 章 电 话 通 信 网 要把TS5的内容交换到TS25中去,只要在TS5到来时,把它的内容先寄存到SM中,等到TS25到来时,再把该内容取走就可以了。通过这一存一取,即可实现不同时隙的交换。在输入控制方式中,话音存储器在控制存储器的控制下写入信息,由时钟(CP)控制读出信息;而控制存储器仍然由CPU控制写入信息,由时钟(CP)控制读出信息。例如,某主叫用户占用TS5,被叫用户占用TS25,他们按照输入控制方式完成话音交换的过程如图3.14所示。第 3 章 电 话 通 信 网 图 3.14 输入控制方式的时隙交换 第 3 章 电 话 通 信 网 2)空分接线器(Space

36、 Switch)在大容量的程控交换机中,只用时分接线器构成数字交换网络是不能满足信息交换要求的,为了扩大数字交换网络的交换容量,程控交换机还采用空分接线器与时分接线器组合而构成数字交换网络。常用的结构有T-S-T、S-T-S等。(1)空分接线器的作用:完成同一时隙上的信号在不同HW线上的交换。(2)空分接线器的结构:由电子开关阵列和控制存储器(CM)构成。第 3 章 电 话 通 信 网 图 3.15 输出控制方式的HW线交换 第 3 章 电 话 通 信 网 在输入控制方式中,CPU在与输入线相同序号的CM中写入输出线序号;然后由CP控制,按时隙顺序读出CM相应单元的内容,从而完成输出线与输入线

37、间的交叉点的建立。例如,按输入控制方式完成HW1 TS3HW4 TS3的交换过程如图3.16所示。第 3 章 电 话 通 信 网 图 3.16 输入控制方式的HW线交换 第 3 章 电 话 通 信 网 3)TST交换网络TST交换网络结构如图3.17所示。图 3.17 TST交换网络结构 第 3 章 电 话 通 信 网 3.3.5 程控交换机的控制系统程控交换机的控制系统 1.1.电话网对程控交换机控制系统的要求电话网对程控交换机控制系统的要求(1)对控制系统可靠性的要求:要求交换机控制设备的故障率尽可能低。一旦出现故障,要求处理故障的时间尽可能短。(2)对控制系统灵活性和适用性的要求:要求控

38、制系统能适应新的服务要求和技术发展。(3)对控制系统呼叫处理能力的要求:交换机的话务处理能力是指处理机在忙时(1 h)能及时处理的最多呼叫次数,也称忙时试呼数,用BHCA(Busy Hour Call Attempts)表示,要求BHCA值应尽可能大。第 3 章 电 话 通 信 网 2.2.程控交换机话务处理能力的核算程控交换机话务处理能力的核算话务处理能力用BHCA表示,BHCA的具体计算公式为 TANTANR36003600Tictsosub0式中,R0为所需的话务处理能力(BHCA);Nsub为用户电路数(条);Nict为来话中继电路数;Aso为用户电路的设计发话负荷(Erl);AT为来

39、话中继电路的设计负荷(Erl);T为平均通话时长(s)。第 3 章 电 话 通 信 网【例3.1】设某工程需安装的市话交换容量为20 000,每用户线忙时话务量(话务量是用户占用交换机资源的一个量度,其基本单位是WTBZErl)取0.15 Erl,其中发话话务量为0.08 Erl/用户,每来话中继电路话务量取0.7 Erl,按工程计算,需要来话中继电路1800条,平均通话长为90 s,求该处理机的话务量处理能力。解解:将各项数值代入BHCA的具体计算公式可得 BHAC10144.19036007.0180090360008.00002050R第 3 章 电 话 通 信 网 3.3.控制系统的控

40、制方式控制系统的控制方式1)集中控制方式在集中控制方式中,处理机能达到全部资源,也能执行所有功能,对整个系统的运行状态有全面的了解。集中控制方式的缺点是:处理机软件包括所有功能,规模大,管理困难,系统的可靠性差。2)分级控制方式在分级控制方式中,每台处理机只能达到资源的一部分,只执行部分功能。第 3 章 电 话 通 信 网 3)全分散控制方式全分散控制方式也叫单级多机系统。在该方式中,每台处理机只能达到全部负荷的一部分,只执行部分容量。分级控制方式、全分散控制方式的优点如下:(1)每台处理机软件只包括部分功能或容量,规模小,易管理。(2)系统的可靠性好,灵活性高,处理能力强。(3)系统扩充方便

41、而且经济。随着微处理机技术的迅速发展,程控交换普遍采用全分散控制方式。第 3 章 电 话 通 信 网 4.4.多处理机间的控制关系多处理机间的控制关系1)对于集中控制方式在集中控制方式中,考虑到系统的可靠性,处理机都采用双机配置。双机的关系有双机话务分担配置和双机主/备用配置两种方式。(1)双机话务分担配置方式:它是指两台处理机独立进行工作,在正常情况下各承担一半话务负荷。当一机发生故障,可由另一机承担全部负荷。双机话务分担配置方式如图3.18所示。第 3 章 电 话 通 信 网 图 3.18 双机话务分担配置方式 第 3 章 电 话 通 信 网 双机话务分担配置方式特点如下:两台处理机独立工

42、作,自备存储器。为防止故障,两台处理机有互通信息的通路。为防止两机同抢一个呼叫,两台处理机间有互斥电路。第 3 章 电 话 通 信 网(2)双机主/备用配置方式：它是指主处理机联机运行,备处理机与话路完全分离而作为备用。当主机发生故障时,进行主/备用转换,如图3.19所示。第 3 章 电 话 通 信 网 图 3.19 双机主/备用配置方式 第 3 章 电 话 通 信 网 双机主/备用方式又分为冷备用和热备用两种方式。冷备用。在冷备用方式中,平时备用机不保留呼叫处理数据,不做任何处理,当收到主机发来的转换请求信号后,开始接收数据,进行处理。冷备用方式的缺点:一旦因主用机故障而倒向备用机时,数据全

43、部丢失。新的主用机需要重新初始化、重新启动。一切正在进行的通话全部中断。热备用在热备用方式中,平时主/备用机都随时接收并保留呼叫处理数据,但备用机不做处理工作。当收到主机转换请求时,备用机立即工作。呼叫处理的暂时数据基本不丢失,原来处于通话状态的用户不中断。损失的只是正在处理过程中的用户。第 3 章 电 话 通 信 网 2)对于分级控制方式分级控制方式也叫多级处理机系统,如图3.20所示。图 3.20 分级控制方式 第 3 章 电 话 通 信 网 3)对于全分散控制方式全分散控制方式也叫单级多处理机系统,如图3.21所示。图 3.21 全分散控制方式 第 3 章 电 话 通 信 网 3.4 电

44、电 话话 网网 组组 网网3.4.1 3.4.1 电话网常用的网络结构电话网常用的网络结构电话网的网络结构(即网络拓扑)是指网络在物理上的连接方式。根据交换机节点互连的不同方法,可构成多种类型的结构。常见的网络结构有:星型网结构、网状网结构、树型网结构、环型网结构等。各种网络结构都有其特点,因而在网络结构选择和设计时要综合考虑现有的及长远的规划,包括节点的地理位置、网络的重要性、需要提供的业务、保护要求、经济性以及维护管理等。现代通信网已经开始向综合业务网发展,通信网往往不再是单纯的某一种结构形式,而是它们的组合,形式则更加多样化。第 3 章 电 话 通 信 网 3.4.2 3.4.2 我国的

45、电话网结构我国的电话网结构我国的电话网由长途网和本地电话网构成,分五级等级结构,即四级长途交换中心(C1C4)和第五级端局(C5)交换中心,如图3.22所示。第 3 章 电 话 通 信 网 图 3.22 我国电话网结构 第 3 章 电 话 通 信 网 1.1.长途电话网长途电话网1)长途电话网结构我国长途电话网的结构是按行政区建立的四级汇接辐射式电话网。第 3 章 电 话 通 信 网 2)长途电话网电路建设原则(1)北京至省中心局均有直达电路。(2)同一大区内的各省中心局彼此相连。(3)任何两个交换中心之间,只要长途电话业务量大,地理环境合适,又有经济效益,都可以建立直达电路。第 3 章 电

46、话 通 信 网 3)长途电话网路由选择原则(1)路由种类。长途电话网路由种类有:直达路由、迂回路由和基干路由。直达路由分为两种:低呼损直达路由和高效直达路由。当高效直达路由忙时,其溢出话务量由迂回路由疏通。所谓迂回路由是指通过其他局迂回的路由,它由部分基干路由和直达路由组成。(2)路由选择顺序。长途电话网路由选择顺序应符合受话区“自下而上”，发话区“自上而下”,全网“自远而近”的方案。即先选直达路由,次选迂回路由,最后选基干路由。路由选择顺序如图3.23所示。第 3 章 电 话 通 信 网 图 3.23 路由选择顺序第 3 章 电 话 通 信 网 4)长途电话网的发展趋势随着电话网的发展与进步

47、,我国长途电话网将逐渐去除C4、C3、C2级，向长途动态无级网过渡。电话网将演变成由一级长途网和本地网组成的两级网络结构。由于用户接入网的兴起,未来电话网将由三个平面组成,即长途无级电话网平面、本地电话网平面和用户接入网平面,如图3.24所示。第 3 章 电 话 通 信 网 图 3.24 未来的电话网结构 第 3 章 电 话 通 信 网 2.2.本地电话网本地电话网本地电话网是指在同一个长途编号区范围以内,由若干个端局、局间中继线、用户线以及话机所组成的电话网络。(1)本地电话网的组成：包括市内电话网及其周边郊区、郊县城镇和农村电话网。(2)本地电话网的结构：如图3.25所示。(3)本地电话网

48、的路由选择原则：先选直达路由，当选择两段或以上路由时,先选汇接次数少的路由,后选汇接次数多的路由。第 3 章 电 话 通 信 网 图 3.25 本地电话网的结构 第 3 章 电 话 通 信 网 3.4.3 3.4.3 用户交换机入公网方式用户交换机入公网方式用户交换机(PABX)应接入本地电话网相应的端局下面,相当于末端设备。其接入公网的方式(中继方式)有三种:全自动直拨入网方式(DOD1DID)、半自动直拨入网方式(DOD2BID)、混合入网方式。1.1.全自动直拨入网方式全自动直拨入网方式(DOD1(DOD1DID)DID)全自动直拨入网方式如图3.26所示。第 3 章 电 话 通 信 网

49、 图 3.26 全自动直拨入网方式 第 3 章 电 话 通 信 网 全自动直拨入网方式的特点如下:(1)用户交换机的出/入中继线接至公用交换机的入/出中继线。(2)用户交换机的用户出局呼叫时直接拨公网用户号码,且只听本用户交换机送的一次拨号音。公网用户入局呼叫时直接拨分机号码。(3)在该方式中,用户交换机的分机号码占用市话号码资源,费用较高。(4)公用网对分机用户直接计费。第 3 章 电 话 通 信 网 2.2.半自动入网方式半自动入网方式(DOD2(DOD2BID)BID)半自动入网方式如图3.27所示。图 3.27 半自动入网方式 第 3 章 电 话 通 信 网 半自动入网方式特点如下:(

50、1)用户交换机的出/入中继线均接至公用交换机的用户级。(2)用户交换机的每一条中继线对应公网一个号码(相当于一条用户线)。(3)用户交换机设置话务台。分机用户出局呼叫时可以直接拨号,但要听两次拨号音。公网用户入局呼叫时由话务台应答,话务员再拨分机号码，叫出被叫。(4)在该方式中,用户交换机的分机号码不占用市话号码资源,费用较低。(5)由于不能向公用网送主叫分机号码,故不能对主叫计费。第 3 章 电 话 通 信 网 3.混合入网方式混合入网方式(DODDIDBID)图 3.28 混合入网方式 第 3 章 电 话 通 信 网 3.4.4 3.4.4 电话网的编号原则电话网的编号原则1)国内长途直拨