数字信号交换技术和设备

第2章 数字信号交换技术和设备.................................................................................................2 2.1 交换的必要性...................................................................................................................2 2.2 电路交换..........................................................................................................................2 2.2.2 话务量的概念.......................................................................................................3 2.2.3 电路交换接续方法...............................................................................................3 2.3 数字程控电话交换机.......................................................................................................7 2.3.1 程控交换系统的硬件结构...................................................................................7 2.3.2 程控交换机的软件组成.......................................................................................8 2.4 电话交换中的信令...........................................................................................................9 2.4.1 信令的分类...........................................................................................................9 2.4.3 No.7 信令系统的特点.......................................................................................11 2.5 分组交换........................................................................................................................11 2.6 综合业务数字网.............................................................................................................12 2.6.1 ISDN 的用户/网络接口.....................................................................................13 2.6.2 ISDN 交换机......................................................................................................14 2.6.3 宽带综合业务数字网(B-ISDN).........................................................................15 2.7 ATM 交换技术和ATM 网络...........................................................................................16 2.7.1 ATM 信元的结构和信头的功能.........................................................................16 2.7.2 ATM 的统计复用和虚连接.................................................................................18 2.7.3 ATM 交换.............................................................................................................18 2.7.4 ATM 的连接方式.................................................................................................19 2.7.5 ATM 网络的结构.................................................................................................19 2.8 接入网技术.....................................................................................................................20 2.8.1 接入网的物理参考模型.....................................................................................20 2.8.2 接入方式.............................................................................................................21 2.8.3 接入网的结构.....................................................................................................21 2.8.4 几种主要的接入技术.........................................................................................22 第2章 数字信号交换技术和设备 数字信号交换有电路交换和分组交换两类方式。实现信号交换的设备称之为交换机，它是通信网的核心设备。本章简要介绍各种交换技术的基本原理。 本章主要内容： 󰂗 电路交换和数字程控电话交换机及信令 󰂗 分组交换 󰂗 综合业务数字网 󰂗 ATM 交换技术和网络 󰂗 接入网技术

2.1 交换的必要性 通信网的目的是使一个用户能在任何时间、以任何方式、与任何地点的任何人、实现任何形式的信息交流。显然，不可能把千百万用户的通信终端一一相互以直达通信电路固定连接起来，因为N 个用户彼此直连需要2N(N □1)条电路，即使只有100 个用户（N=100）的

小单位，户户直连也需4950 对线，何况用户还要求移动通信！ 解决这问题的方法是在用户分布区域的中心位置安装一个公共设备，每个用户都直接接入到这个公共设备。当一个用户要与其选定的用户或用户群通信时，此公共设备能按发信用户的愿望，在这些用户间建立起承担所需通信业务的电路连接，以实现他们间的信息交流，并在通信结束后，及时地拆除这些电路连接。这种采用公共设备解决各用户间选择性连接的技术称为交换技术，而这种公共设备就称为交换机。数字交换有电路交换和分组交换两类方式，它们采用的技术有本质性的差别。 显然，一个交换机的容量和服务半径有限，随着用户的增多和通信范围的扩大，必须规划好交换局所的数量、分布和层次，配置好各局所内交换机的容量，组织好局所间的业务流量、流向和路由，即以各级交换节点为枢纽，传输链路做经纬，组织好通信网。

2.2 电路交换

电路交换是一种面向连接，直接切换电路的直接交换方式。它在两用户间进行选择性接续和建立专用的物理电路以实现通信，并在通信结束后实时拆除该电路。在从电路建立到电路拆除的时间段内，该物理电路被主、被叫用户全时独占，其间，无论该电路空闲与否，均不允许其它用户使用。此外，信号经电路交换几乎没有时延。 2.2.1 数字程控电话交换机的功能 数字程控电话交换机是一种典型的电路交换设备，图2-1 是数字程控电话交换的示意图。为完成电话的电路交换任务，电话交换机必须具备如下基本功能：

图2-1 电话交换示意图 (1) 能及时发现哪一个用户有呼叫请求； (2) 要记录被叫用户的号码； (3) 能判别被叫用户当前的使用状态； (4) 若被叫用户空闲，则交换机应选择一条空闲链路将主叫和被叫用户连通， 使双方进入通话状态； (5) 通话结束时，必须及时进行拆线释放处理； (6) 使任意两个交换机所带的用户自由通话； (7) 同一时间内，交换机要允许若干对用户同时进行通话，且互不干扰。 2.2.2 话务量的概念 虽然用户何时打电话和每次通话的时长是随机事件，但也有一定的统计规律，例如商业、机关用户和居民用户打电话的高峰时间和通话平均时长各有不同的统计分布。 为反映电话用户通话的频繁程度和通话时间的长短，电话交换中引入了“话务量”的概念。话务量定义为单位时间内发生的呼叫次数与每次呼叫的平均占用时长和计算话务量的时间范围之乘积。话务量是一个无量纲的数值，但却通常用“小时呼”或“爱尔兰（Erl）”来表示。如果某用户的一次呼叫和通话连续占用话路1 小时，则该用户的话务量为1 Erl。 电话网中电话繁忙的程度在一天24 小时内是不一样的。因此，在计算交换机的容量和网络规划及工程设计中所说的话务量都是指一天24 小时内最繁忙的一小时的平均话务量，称之为忙时话务量。 程控电话交换机是以时隙交换为基础的64kb/s 电路交换设备，并已广泛用于现有的公用电话业务网（PSTN）中。迄今，低于4800bit/s 的低速数据业务通常采用调制解调器（Modem）在PSTN 网中传输，故无低速数据通信专用的电路交换机。 为了扩大电路交换的能力或容量，在交换机内部，电路交换可采用时间交换和空间交换相互组合来实现。 2.2.3 电路交换接续方法 电路交换有时分和空分两种基本接续方法。 1. 时分交换的基本概念 现有电话网（PSTN）中，普通传统电话业务（POTS）用户仍然使用模拟电话机和传输话音模拟信号的双绞线接入数字程控电话交换机端局。数字程控电话交换机（以下简称交换机）通过用户电路把用户的话音模拟信号进行PCM编码，变成64kb/s 的数字信号。此后，交换机内部和交换机间的全部运作都是数字化的。 在交换机中，30 个64kb/s 话音电路被时分复用成一条PCM30/32 基群通路并称为 HW（Highway）。每个话路的8bit 话音编码占用HW 的一个时隙。 时分交换又称为时隙交换。以上述30 个话路构成的HW 为例，时分交换的基本原理是利用随机存储器把HW 中TS0 ～ TS31 时隙内的8 位码，在定时脉冲和写入电路的配合下，依序