Chapter3 数字程控电话交换与电话通信网

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单元三、数字程控交换与现代通信网.pptx

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6.1 现代通信网的基本概念及构成
6.1.1 1．点到点的通信系统
通信网是通信系统的一种形式。为了更好地理解通信网，我们从点到点的通信系统开始介绍。实际应用中存在各种类型的通信系统，它们在具体的功能和结构上各不相同，然而都可以抽象成如图 6-1 所示的模型，其基本组成包括：信源、发送器、信道、接收器和信宿五部分。
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2．通信网的构成要素通信网是由软件和硬件按特定方式构成的一个通
信系统，每一次通信都需要软硬件设施的协调配合来完成。
从硬件构成来看：通信网由终端节点、交换节点、业务节点和传输系统构成，它们完成通信网的基本功能：接入、交换和传输。
软件设施则包括信令、协议、控制、管理、计费等，它们主要完成通信网的控制、管理、运营和维护，实现通信网的智能化。
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3．通信网的基本结构
在我们日常的工作和生活中，经常接触和使用各种
类型的通信网。例如电话网、计算机网络等。
电话网是目前我们最熟悉和最普及的通信网，它主
要用来传送用户的话音信息；
Internet 是计算机的互联网络，它将全球绝大多数的
计算机网络互连在一起，以实现更为广泛的信息资源共
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图6-2 点到点的网络与交换式网络
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交换式网络主要有如下优点： (1) 大量的用户可以通过交换节点连到骨干通信网上，
由于大多数用户并不是全天候需要通信服务，因此骨干网上交换节点间可以用少量的中继线路以共享的方式为大量用户服务，这样大大降低了骨干网的建设成本。

数字程控交换与现代通信网

路由器、服务器
分组交换
ATM网络综合业务
ATM交换机
信元交换
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支撑网支撑网负责提供业务网正常运行所必需的信
令、同步、网络管理、业务管理、运营管理等功能，以提供用户满意的服务质量。支撑网包含三部分：同步网、信令网、管理网。
通信网还可以分成用户驻地网 CPN、接入网和核心网三部分，其中用户驻地网是业务网在用户端的自然延伸，接入网也可以看成传送网在核心网之外的延伸，而核心网则包含业务、传送、支撑等网络功能要素。
(3) 信令机制。它是通信网上任意两个通信实体之间为实现某一通信任务，进行控制信息交换的机制，
(4) 网络管理。它负责网络的运营管理、维护管理、资源管理，以保证网络在正常和故障情况下的服务质量。它是整个通信网中最具智能的部分。
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因此，从功能的角度看，一个完整的现代通信网可分为相互依存的三部分：业务网、传送网、支撑网，如图6-4所示。
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(2) 交换节点的引入也增加了网络扩容的方便性，便于网络的控制与管理。实际中的大型交换网络都是由多级复合型网络构成的，为用户建立的通信连接往往涉及多段线路、多个交换节点。
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6.1.2 1．定义
我们为通信网下一个通俗的定义：通信网是由一定数量的节点(包括终端节点、交换节点)和连接这些节点的传输系统有机地组织在一起的，按约定的信令或协议完成任意用户间信息交换的通信体系。用户使用它可以克服空间、时间等障碍来进行有效的信息交换。
可以将通信网分为广域网(WAN：Wide Area
Network)、城域网(MAN：Metropolitan Area Network)

Chapter3_数字程控电话交换与电话通信网

第 3 章数字程控电话交换与电话通信网
REVIEW 3.3

接口设备

程控交换机由控制子系统和话路子系统构成，控制子系统采取分级分散控制方式，设有中央处理机和用户处理机；话路子系统由各种接口、交换网络组成。接口设备是数字程控交换机与外围环境的接口，其功能是完成外部信号与交换机内部信号的转换。
接口设备

⑦ 检测和告警处理
检测：帧/复帧同步检测误码检测对端告警检测告警处理：告警比特插入
第 3 章数字程控电话交换与电话通信网
收
码型变换
帧定位
信令提取信令交换网络
PCM 发
时钟提取
帧/复帧同步告警检测
帧/复帧同步信号插入
帧同步指示信令
复帧同步
码型变换
信令插入
内部时钟
接口设备
用户侧
模拟
编码器
PCM 交换机侧 PCM
300～3400HZ
译码器
模拟
平滑
第 3 章数字程控电话交换与电话通信网
3.3
⑥混合电路：完成二/四线的转换。用户话机的模拟信号是二线双向的， PCM数字信号是四线单向，因此，在编码以前和译码之后要进行二/四线的转换。
接口设备

3.2
数字程控交换机系统结构
程控交换机的总体结构话控
路子系统制子系统
第 3 章数字程控电话交换与电话通信网
第 3 章数字程控电话交换与电话通信网
3.2
几个概念
接口设备：是实现数字交换系统和外围环境的接口。远端接口：是到集中维护操作中心、网管中心、计费中心等的数据传送接口。

第3章电话交换技术

3.3程控数字交换机软件系统原理 3.3程控数字交换机软件系统原理 3.3.1电话交换的呼叫接续过程电话交换的呼叫接续过程
程控交换机的呼叫处理接续过程与其他制式交换机一样，可分为如下几个阶段：交换机一样，可分为如下几个阶段：主叫摘机，识别主叫、向主叫送拨号音； ①主叫摘机，识别主叫、向主叫送拨号音；接收主叫拨号脉冲； ②接收主叫拨号脉冲；分析号码，确定是局内接续还是出局接续； ③分析号码，确定是局内接续还是出局接续；
二、程控数字交换基本原理
1.用户级网络 1.用户级网络
用户级网络包括用户电路和用户集线器。用户级网络包括用户电路和用户集线器。
图3.7用户级网络用户级网络
用户电路：用户电路：用户线进入交换局的接口电路。用户电路的主要功能可以归纳为如下七点：馈电：供给用户话机的通话电流(B) (B)； ① 馈电：供给用户话机的通话电流 (B) ；过压保护：局内电路的过压保护(O) (O)； ② 过压保护：局内电路的过压保护 (O) ；振截铃：控制和输送振铃电压(R) (R)； ③振截铃：控制和输送振铃电压(R)；监视： ④ 监视：对用户线通话环路进行监视 (S)； (S)；
控制机构，控制机构，数字交换是建立在脉码调制与计算机的技术基础上，算机的技术基础上，存储程序控制系统的控制机构是整个交换系统的大脑部分，制机构是整个交换系统的大脑部分，控制着全系统的工作。全系统的工作。运转维护系统在电话交换机中完成一系列如通话计费，故障诊断，故障处理以及告警，通话计费，故障诊断，故障处理以及告警，话务统计等大量维护与运转任务。话务统计等大量维护与运转任务。
用户集线器：用户集线器：用户集线器的作用就是将大量的低利用率的用户线集中到少量的具有高利用率的线路上去。高利用率的线路上去。集中前的话音通道数和集中后的话音通道数之比就叫做“ 和集中后的话音通道数之比就叫做 “ 集中比”。用户集线器除完成主要的话务量集中功能之外，还应完成信令信号的插入和提取，能之外，还应完成信令信号的插入和提取，网络接口等功能。网络接口等功能。

第三章数字程控电话交换

• Test:测试 : 通过继电器的动作,可将用户线的外线和内线接到用户测试设备。
话路子系统的其他组成部分
用户集中级
基本功能: 话务集中—将用户线集中起来转换成少量的时分数字话路,以PCM话路方式接至交换网络。
远端模块:相当于装在远端的用户级，在远离电话局的某些密集点的用户经集中后接出PCM中继线通往电话局,以节省用户线。
摘机
挂机
1 1 1 0 0 0 01 1 1 1 1 1 1 0 0 00 1 1 0 0 0 1 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 01 0 0
摘机识别
挂机识别
拨号收集
▪ 脉冲号码扫描程序
▪ 它利用周期扫描的办法来识别环路的断续，来接收用户的拨号脉冲。为防止脉冲的漏识别，一般每隔8ms进行一次扫描，通过扫描识别脉冲，同时对脉冲进行计数。
数字终端
数字终端（DT-Digital Terminal）或称为数字中继（DTDigital Trunk）,是数字交换系统与数字中继线之间的接口电路
模拟终端信令设备
随路信令（CAS）设备共路信令（CCS）设备
数字交换网络
软件功能结构
1) 呼叫处理
2) 操作系统
程序
3) 维护管理
4) 数据库
该编号计划的主要内容还有：
该编号计划的主要内容还有：
交换技术基础－数字程控电话交换
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路由选择
▪ 任务：确定中继线群并从中选择1条空闲中继线 ▪ 我国自动电话交换网的路由选择规则是：
• 有高效直达路由时的选择顺序为：高效直达路由、迂回路由、基干路由；
• 无高效直达路由时的选择顺序为：跨级或跨区的路由、基干路由；
电话编号计划

数字程控电话交换和电话通信网资料课件

设备驱动等功能。
呼叫处理软件
实现呼叫的建立、保持和释放过程，包括用户摘机检测、拨号音识别、号码分析、路由选择、通话建立等功能。
数据库管理软件
用于存储和管理用户数据、系统配置数据、呼叫记录数据等，提供数据查询、修改和统计功能。
数字程控电话交换机的工作原理
呼叫建立过程
当用户摘机拨号时，交换机检测到摘机信号并开始收集拨号音。根据拨号音识别出被叫号码后，交换机进行号码分析，选择最佳路由并建立通话通路。同时，交换机向被叫用户发送振铃信号，等待被叫用户摘机应答。被叫用户摘机应答后，通话通路建立完成，双方可以开始通话。
专线连接
用于连接重要部门或机构的电话系统，确保通信的安全性和可靠性。
无线通信接口
用于连接移动通信网络，实现固定电话与移动电话之间的通信。
CHAPTER 06
电话通信网的发展趋势与展望
电话通信网的发展趋势
融合化
宽带化
电话通信网将逐渐与其他通信网络融合，形成统一的通信网络平台，实现多种业务的无缝连接和协同工作。
呼叫转移功能
当用户不在座位上时，程控电话交换机能够将呼叫转到其他电话号码或语音信箱，以确保用户不错过重要电话。
会议电话功能
程控电话交换机能够将多个电话号码连接起来，实现多方通话，方便用户进行远程会议或协作。
语音信箱功能
程控电话交换机能够为用户提供语音信箱服务，当用户无法接听电话时，对方可以留言到用户的语音信箱中，用户可以随时随地听取留言。
人工智能技术的应用将为电话通信网提供智能化的决策和服务能力，提高用户体验和服务质量。
电话通信网的安全与可靠性保障措施
01
加强网络安全防护
建立完善的网络安全防护体系，包括防火墙、入侵检测、数据加密等技

第3章电话网技术..

第一部自动交换机-Strowger Switch
电子式自动交换阶段

1960年，美国贝尔系统试用程序控制(以下简称程控)交换机(Stored Program Controlled Switching)成功，1965年5月世界第一部程控电话交换机开始运作。－模拟程控交换机程控交换机的控制中心使用：专门的电子计算机，人们根据需要把预先编制好的程序存入计算机后即可自动完成交换； 1970年法国拉尼翁开通了数字程控交换机；
电话网的网路等级结构图
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目前我国电话网的结构
DTm DC1 DC1 DC1 DC1 DTm DL DC2 A省 B省 DC2 DL
远程模块
DTm
DTm DL DL PABX
终端用户
（a）长途电话网的二级结构
（b）本地电话网的二级结构
中国电话网结构演进

全国设若干个一级长途交换区，每个长途交换区设一级长途交换中心DC1；每个一级长途交换区划分为一个或若干个二级长途交换区，每个二级长途交换区设二级长途交换中心DC2；每个二级长途交换区划分为一个或几个本地网，本地网可以设置汇接局和端局两个等级的交换中心，也可只设置一个等级的交换中心。
路由概念

路由定义

路由是网路中任意两个交换中心之间建立的一个呼叫连接或传递信息的途径。可由一个电路群组成，也可由多个电路群经交换机串接而成。低呼损电路群

电路上的呼损指标

呼损≤1％

高效电路群
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路由分类

基干路由

第三章数字程控电话交换与电话通信网

l 位间隔：用户每拨一个数字，拨号盘就发出一串脉冲，
脉冲个数与拨号数字相同（0为10个脉冲）。在拨两个数字之间，也就是在发两个脉冲串之间应有一个时间间隔，以使交换机能正确区分所拨数字，这个间隔就叫做位间隔。按照我国电话交换设备用户信令的相关规定位间隔应≥350ms。
3.1.2 电话交换技术的发展
2,048kbit/s LT
8,448kbit/s
LT
PCM
8,448kbit/s LT
34,368kbit/s LT
通路转换设备
中继器
FDM 实线
四线
转换
本地
二线
图3.4数字程控交换机的接口类型
（1）V接口： V1：连接数字用户线接口，速率一般为64kbit/s,它所
连接的终端可为ISDN的2B+D或30B+D的终端或其它数字终端。 V2：是连接数字远端模块的接口。 V3：连接数字PABX的接口，为ISDN的基群速率接口
数字中继电路的基本功能主要有：
l 码型变换
由于PCM线上使用的传输码型与交换网络内部的码型不一样，PCM线上使用的传输码型一般是HDB3型码（高密度双极性码），交换机内部的码型一般采用单极性不归零码（NRZ码），码型变换的任务就是在接收和发送方向完成这两种码型的相互转换。
l 帧同步
数字中继线上的PCM信号是以帧方式传输的，其帧格式如图3.12所示。帧同步就是从接收的数据流中搜索并识别到帧同步码，以确定一帧的开始，使接收端的帧结构排列和发送端的完全一致，从而保证数字信息的正确接收。帧同步码0011011在PCM偶帧的TS0中。
（30B+D）。 V4：是支持多个2B+D终端接入的接口。 V5：是接入网第一个标准化的接口，支持n条E1的接入

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接口设备

⑦ 检测和告警处理
检测：帧/复帧同步检测误码检测对端告警检测告警处理：告警比特插入
第 3 章数字程控电话交换与电话通信网
收
码型变换
帧定位
信令提取信令交换网络
PCM 发
时钟提取
帧/复帧同步告警检测
帧/复帧同步信号插入
帧同步指示信令
复帧同步
码型变换
信令插入
内部时钟
数字交换网络
ET
B
V2
ET
C11
ET C12 ET C21
通路转换设备
LT
n X E1 V5 LT
ET
ET
ET
C22 ET
第 3 章数字程控电话交换与电话通信网
程控交换系统接口类型——数字接口
3.3
接口设备
V接口： V1：64kb/s，可为2B+D或30B+D的终端 V2：连接数字远端模块的接口 V3：连接数字PABX的接口，属30B+D的接口 V4：可接多个2B+D的终端，支持ISDN的接入
接口设备
用户侧
模拟
编码器 PCM 交换机侧 PCM
300～3400HZ
译码器
模拟
平滑
第 3 章数字程控电话交换与电话通信网
3.3
⑥混合电路：完成二/四线的转换。用户话机的模拟信号是二线双向的， PCM数字信号是四线单向，因此，在编码以前和译码之后要进行二/四线的转换。
接口设备
接口设备
第 3 章数字程控电话交换与电话通信网
3.3
数字中继电路
数字中继器：是连接数字局间中继线的接口电路，用于与数字交换局或远端模块的连接。主要作用：是根据PCM时分复用原理，将30路64kb/s 的话路信号复接成2048kb/s的基群信号发送出去，或者反之，把从其它数字交换系统（或数字传输系统）来的2048kb/s的基群信号分成30路话路信号，然后再通过数字交换网络分接到各个相应的用户。在上述过程中，完成信号传输、信号同步、信令配合
——H(Hybird circuit)混合电路 ——T(Test)测试
第 3 章数字程控电话交换与电话通信网
3.3

①馈电：为用户终端提供通信所需的直流电源。
接口设备
电容特性：隔直流、通交流电感特性：隔交流、通直流
a 用户线 b -48V
第 3 章数字程控电话交换与电话通信网
3.3
用户集中级：完成话务集中功能，集中比一般为2:1到8:1 一般为单T交换网络。
用户模块：用户集中级+用户电路远端模块：设置在远端的用户模块。
第 3 章数字程控电话交换与电话通信网
数字程控电话交换系统 3.2 话路子系统接口设备交换网络控制子系统 CPU与存储器外部设备模拟/数字用户电路数字/模拟中继电路信令设备用户集中级
3.2
数字程控交换机系统结构
程控交换机的总体结构话控
路子系统制子系统
第 3 章数字程控电话交换与电话通信网
第 3 章数字程控电话交换与电话通信网
几个概念
3.2
数字程控交换机系统结构
接口设备：是实现数字交换系统和外围环境的接口。远端接口：是到集中维护操作中心、网管中心、计费中心等的数据传送接口。
接口设备
第 3 章数字程控电话交换与电话通信网
3.3
①码型变换
完成中继线上适于远距离传输的双极性的 HDB3或AMI码与交换机内部单极性的NRZ 码之间的相互转换。 HDB3 型码 NRZ码
接口设备

②时钟提取
就是从输入的数据流中提取时钟信号，作为输入数据流的基准时钟。同时该时钟信号还用来作为本端系统时钟的外部参考时钟源。
接口设备
第 3 章数字程控电话交换与电话通信网
5）、数字音频信号的接收
3.3
接口设备
①发给用户的数字音频信令经用户电路变成模拟
信号由用户话机自动接收。
②发给交换机的多频信令由交换机内部的收号器
接收。通过交换网络实现多频信号的接收。DTMF收号器和MFC接收器接在交换网络的出线上。
的交流电压。
接口设备
R 振铃电路振铃控制用户线截铃控制系统
第 3 章数字程控电话交换与电话通信网
3.3
④监视：监视用户线通/断状态，及时将用户线的状态信息送给处理机处理。
接口设备
-V a ＞监视信号
b
第 3 章数字程控电话交换与电话通信网
3.3
⑤编译码和滤波：完成模拟信号和数字信号间的转换。
模拟用户电路的功能可归纳为BORSCHT七个功能： ——B(Battery feeding)馈电 ——O(Overvoltage protection)过压保护 ——R(Ringing control)振铃控制 ——S(Supervision)监视
——C(CODEC & filters)编译码和滤波
第 3 章数字程控电话交换与电话通信网
REVIEW 3.3

接口设备

程控交换机由控制子系统和话路子系统构成，控制子系统采取分级分散控制方式，设有中央处理机和用户处理机；话路子系统由各种接口、交换网络组成。接口设备是数字程控交换机与外围环境的接口，其功能是完成外部信号与交换机内部信号的转换。
1）、信号种类：交换机到用户：各种信号音（单频，信号源450Hz或 950Hz的正弦波）交换机到交换机：局间信号（MFC）前向信号频率：1380Hz, 1500Hz, 1620Hz, 1740Hz, 1860Hz, 1980Hz（6中取2）后向信号频率：1140Hz, 1020Hz, 900Hz, 780Hz, （4中取2）用户到交换机：拨号信息（直流脉冲、DTMF）
第 3 章数字程控电话交换与电话通信网
3.3
⑤帧定位
采用弹性缓存的方式，使输入的码流相位和局内的时钟相位同步。
PCM入
接口设备
弹性存储器
PCM出
时钟提取及帧同步
写入控制
读出控制
本局时钟及帧同步
第 3 章数字程控电话交换与电话通信网
3.3
⑥提取和插入信号
在交换网络输出的信号中，不包含帧和复帧的同步信号，故在发送时，应将帧和复帧的同步信号插入，这样就形成了完整的帧和复帧的结构。
第 3 章数字程控电话交换与电话通信网

介绍电话通信的产生和电话交换技术的发展
本章主要内容

介绍数字程控电话交换系统的体系结构，并在此基础上重点阐述电话交换系统硬件系统各个组成部分的工作原理、控制系统的构成方式、软件系统的组成以及程控交换软件技术

介绍电话通信网的网络结构和工作原理等相关技术。
V5：支持n X E1的接入网，包括V5.1和V5.2接口
A接口：速率为2048kb/s的数字中继接口 B接口：PCM二次群接口，其接口速率ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ8448kb/s
第 3 章数字程控电话交换与电话通信网
程控交换系统接口类型——模拟接口
3.3
接口设备
Z1接口：连接单个模拟用户的接口 Z2接口：连接模拟远端集线器的接口
第 3 章数字程控电话交换与电话通信网
第 3 章数字程控电话交换与电话通信网
2）、单频信号的产生
3.3
接口设备
将信号按125us间隔进行抽样（也就是8kHz的 PCM抽样频率），然后进行量化和编码，得到各抽样点的PCM信号，放到ROM中，使用时对ROM 按一般PCM信号读出，就是这个音频信号（数字化的信号）。

⑦测试：用于及时发现用户终端、用户线路和用户线接口电路可能发生的混线、断线、接地、与电力线碰接以及元器件损坏等各种故障，以便及时修复和排除。
第 3 章数字程控电话交换与电话通信网
3.3
测试
接口设备
第 3 章数字程控电话交换与电话通信网
3. 中继电路
3.3
模拟中继电路
模拟中继器：是程控数字交换机与模拟中继线的接口，用于与模拟交换机的连接。
第 3 章数字程控电话交换与电话通信网
3.1.1 电话通信与电话机
3.1
概述
图3.1电话机的基本构成及通话原理
第 3 章数字程控电话交换与电话通信网
3.2.1 电话交换技术的发展
3.1
电话交换技术的发展经历了三个阶段：

概述
人工交换阶段机电式自动交换阶段电子式自动交换阶段

第 3 章数字程控电话交换与电话通信网
第 3 章数字程控电话交换与电话通信网
3.3
接口设备
输入
F1数字滤波 F2数字滤波
数字逻辑识别
输出
Fn数字滤波
多频的接收
数字逻辑识别：根据频率的组合判断信令含义（代表什么数字）
第 3 章数字程控电话交换与电话通信网
3.4
3.4.1 复用器与分路器

话路建立
PCM信号传输采用串行码，即一个时隙的8位码在一条线路上串行传输，而T接线器的话音存储器字长一般为8位，其写入和读出是以字长为单位进行的，即8位码并行同时写入或读出。数字程控交换系统的交换网络一般由T接线器或T和S接线器组合构成的，因此当话音信号进入交换网络交换时，先要将串行码转换为并行码，这个过程叫做串并变换；当话音信号完成交换从交换网络输出时，也要进行一个反变换，即将并行码转换为串行码，这个过程叫做并串变换。