1-1 程控交换技术概述解析
传输媒介
终端
终端
图1.1 点对点通信
电话通信的起源
点对点通信存在如下缺点：
1）传输线的数量随终端数的增加而急剧增加
N x (N-1) / 2
用户数 电缆数
5
10
45
100 4950
1000 50万
图1.2 多用户全互连式连接
电话通信的起源
点对点通信存在如下缺点：
2）每个终端都有N-1条线与其他终端相连接，因而 每个终端需要N-1个线路接 3）增加第N+1个终端时，必须增设N条线路 4）当终端间相距较远时，线路信号衰耗大
✓ 电路的拆除阶段。结束一次通信时，拆除电路 连接，释放节点和信道资源
程控数字交换机的基本原理
✓ 电路的建立阶段 信令/消息
主叫：摘机-听拨号音-拨号-听回铃音
被叫：
振铃-应答
✓ 通信阶段 语音信号
✓ 电路的拆除阶段 信令/消息 主叫：前向拆线 被叫：后向拆线 另一方听 催挂音
目录
电话通信的起源 电话交换机的发展与分类 语音信号的数字化基础
➢ 按所交换的信号特征：模拟信号交换机和数字 信号交换机
➢ 按接线器的工作方式：空分交换机（接线器采
电话交换机的组成
小王
用户电路
用户电路
交换网络
小李
存储器 CPU I/O设备
出中继 入中继 收号器
电源 时钟
电话交换机的组成
用户电路
交
换
小王
用户电路
网 络
出中继 入中继 收号器
存储器 CPU I/O设备
入中继
交
用户电路
换
网
出中继
络
用户电路
收号器 存储器 CPU I/O设备
小王 的舅舅
广州市
惠州市
程控数字交换机的基本原理
程控交换机的基本原理是一种电路交换原理， 主要包括以下三个通信阶段：
✓ 电路的建立阶段。通过呼叫信令完成逐个节点 的接续，建立起一条端到端的通信电路
✓ 通信阶段。在已建立的端到端的直通电路上， 透明地传送和交换数字化的话音信号信息
增加量化级数 采用非均匀量化的方法
脉冲编码调制（PCM）
四舍五入量化方法的示意图
脉冲编码调制（PCM）
抽样值 1000.3 100.5
10.8 5.1 0.5 0.2 0.03
四舍五入量化值 1000 101 11 5 1 0 0
脉冲编码调制（PCM）
非均匀量化法的原理：非均匀量化是一种在信号动 态范围内，量化分级不均匀、量化阶距不相等的量 化
➢ 舍去法（将小于1V的尾数舍去） ➢ 补足法（将小于1V的尾数补足为1V） ➢ 四舍五入法（将每个抽样后的幅值用一个邻近的
“整数”值来近似 ）
脉冲编码调制（PCM）
量化误差：量化值与信号值之间的差异。 把无限多种幅值量化成有限的值必然会产 生误差
量化误差是数字通信中的主要噪声来源之 一
减少信号的量化噪声有以下两种方法：
脉 A冲律压编缩码采调用制的是（十P三C折M线）法
Y
1
7/8
7 6/8
5/8
6
4/8
5
4 3/8
3 2/8
2 1/8
1
11 1
1
1
1
128 64 32
16
8
模拟信号
低通 滤波器
发送端
抽样器
量化器
编码器
PCM信号
再生 中继器
再生 中继器
译码器
低通 滤波器
接收端
接收器 模拟信号
脉冲编码调制（PCM）
1.抽样
目的：使模拟信号在时间上离散化 原理：通过抽样脉冲按一定周期去控制抽
样器的开关电路，取出模拟信号的瞬时电 压值，从而将连续的原始话音信号变成间 隔相等但幅度不等的离散电压值
脉冲编码调制（PCM）
脉冲幅度信号 （PAM）
数字信号的调制
模拟信号
低通 滤波器
发送端
抽样器
量化器
编码器
PCM信号
再生 中继器
再生 中继器
译码器
低通 滤波器
接收端
接收器 模拟信号
脉冲编码调制（PCM）
2.量化 目的：将抽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 原理：用有限个电平表示模拟信号的样值 量化方法有：
电信网概述及发展
发信
信源编码器 信道编码器 传输媒介 信道译码器 信源译码器 收信
噪声
模拟信号的数字化处理
模拟信号：
数值上连续变化的信号， 数字信号：
某一种参量可以取无限 离散信号，由许多脉冲组
多个数值，且直接与消 成，某一参量只能取有限
息相对应
个数值，且不直接与消息
相对应
数字信号的调制 脉冲编码调制（PCM）的模型
脉冲编码调制（PCM）
1.抽样
所抽取的每个幅度值为样值，可以看做是 按幅度调制的脉冲信号，称为脉冲幅度 （PAM）信号
话音信号频率范围为300-3400Hz。为了使 抽样信号不失真地还原为原始信号，抽样 频率应大于话音信号的最高频率的两倍， 实际中取8000Hz，则抽样周期为1/8000, 即125us
在均匀量化时，由于量化分级间隔是均匀的，对大 信号和小信号量化阶距相同，因而小信号时的相对 误差大，大信号的相对误差小
脉冲编码调制（PCM）
非均匀量化就是非线性量化，其压、扩特性采 用的是近似于对数函数的特性。CCITT建议采 用的压缩率有两种，分别叫做A律和u律
A律的压缩系数（A）为87.6，用13折线来近 似。欧洲各国、中国的PCM设备采用这种压 缩律。U律的压缩系数（u）为255，用15折线 来近似。北美各国的PCM设备采用这种压缩 律
程控数字交换技术概述
目录
电话通信的起源 电话交换机的发展与分类 语音信号的数字化基础
电信网概述
电话通信的起源
1876年Bell发明了电话，从而开始了点到点的 双向会话通信 “沃森先生，请过来！我有事找你！”
最初的电话通信只能完成一部话机与一部话机 的固定通信。这种仅涉及两个终端的通信称为 点对点通信
这些缺点便造成了 交换设备的诞生……
电话通信的起源
最早的自动电话交换机在1892年11月3日投入使用 由美国人阿尔蒙.B.史瑞乔提出步进制自动电话交换机
人工交换机 1878
步进制交换机 1892
纵横制交换机 1919
空分模拟程控交换机 1965
时分数字程控交换机 1970
程控交换机的发展
人工交换机 1878
步进制交换机 1892 纵横制交换机 1919 自动交换 空分模拟程控交换机 1965
时分数字程控交换机 1970
空分模拟
1 2 3
4
12 3
4 5 6
电话交换机的分类 电话交换机的分类:
➢ 按交换机的使用对象：局用交换机（用于电信 部门）和用户交换机（用于企、事业集团）
➢ 按呼叫接续方式：人工接续交换机和自动接续 交换机
程控交换与综合业务通信网程控交换机的组网方式课件
现代的智能程控交换机集成了语音 、数据和多媒体等多种通信功能， 能够提供更加丰富的业务和服务。
程控交换的优势与局限性
优势
程控交换机具有高度的自动化和智能化，能够提供灵活的业务和服务，提高通 信网络的效率和可靠性。
局限性
程控交换机的建设和维护成本较高，需要专业的技术人员进行管理和维护。同 时，随着通信技术的发展，程控交换机的升级和改造也面临一定的挑战。
SDH网络具有灵活的组网结构和强大的网络管理功能，可以方便地进行网络扩展和 升级。
基于IP的组网方式
IP（Internet Protocol）是一种 网络层协议，广泛应用于互联网
和局域网中。
基于IP的组网方式利用IP网络将 程控交换机与其他网络设备连接 起来，实现数据的快速传输和交
换。
IP组网方式具有灵活性和可扩展 性，可以支持多种业务类型，并 且能够实现全球范围内的互联互
通。
基于ATM的组网方式
ATM（Asynchronous Transfer Mode）是一种面向 分组的交换技术，用于高速数 据传输和多媒体通信。
基于ATM的组网方式利用ATM 网络将程控交换机与其他设备 连接起来，实现高速、可靠的 数据传输和交换。
ATM组网方式适用于需要支持 多媒体业务和实时通信的网络 ，如视频会议和远程教育等。
原理
程控交换机采用存储程序控制技术， 将交换逻辑编成程序，存放在存储器 中，利用存储器中的程序对输入的呼 叫信号进行处理，完成交换动作。
程控交换的发展历程
模拟程控交换机
早期的程控交换机采用模拟技术 ，主要功能是实现简单的电话交
换。
数字程控交换机
随着数字技术的发展，数字程控交 换机逐渐取代模拟程控交换机，具 有更高的可靠性和稳定性。
程控交换技术的现状与发展分析
程控交换技术的现状与发展分析【摘要】程控交换技术作为通信领域的重要技术之一，经过多年发展已经在各个领域得到广泛应用。
本文通过历史回顾介绍了程控交换技术的起源和发展过程，详细解析了其技术原理和在不同应用领域的应用情况。
分析了程控交换技术的发展趋势和面临的挑战，提出了相关对策。
展望了程控交换技术的未来发展方向，并进行了总结评价，并提出了相关建议和展望。
通过本文的分析，读者可以更全面地了解程控交换技术的现状和发展态势，为相关领域的研究和应用提供参考和借鉴。
【关键词】程控交换技术、现状、发展分析、历史回顾、技术原理、应用领域、发展趋势、挑战与对策、未来展望、总结评价、建议和展望。
1. 引言1.1 程控交换技术的现状与发展分析程控交换技术是指利用计算机程序控制交换设备的通信技术，它的出现标志着通信技术的革命性发展。
随着信息化时代的来临，程控交换技术在通信领域的地位愈发重要。
本文将就程控交换技术的现状与发展进行深入分析，旨在探讨其历史、技术原理、应用领域、发展趋势、挑战与对策等方面，以期为读者提供全面的了解。
通过对程控交换技术的分析，我们可以更好地把握其发展方向和潜力，为未来的通信领域做出更为准确的预测和规划。
在未来的展望中，我们将着重探讨程控交换技术在5G时代的应用前景和发展趋势，总结其优势和不足之处，并提出相关的建议和展望，希望能为读者对程控交换技术的认识和理解提供帮助。
2. 正文2.1 历史回顾程控交换技术的历史可以追溯到20世纪50年代，当时的电信领域主要采用的是机械交换设备。
这些机械交换设备存在着速度慢、容量小、故障率高等问题，无法满足日益增长的通信需求。
人们开始探索新的通信技术，其中包括了程控交换技术。
1958年，美国贝尔实验室研制成功了世界上第一个程控电话交换机，标志着程控交换技术的诞生。
随后，在20世纪60年代和70年代，程控交换技术得到了更广泛的应用，逐渐取代了传统的机械交换设备，成为主流通信技术。
程控交换技术PPT课件
分组交换和报文交换比较
报文交换的时延
2020/9/28
分组交换的时延
22
分组交换实现的关键：分组长度的选择 分组越小，冗余量（分组中的控制信息等）在
整个分组中所占的比例越大，最终将影响用户数 据传输的效率；
分组越大，数据传输出错的概率也越大，增加 重传的次数，也影响用户数据传输的效率。
交换节点必须具备的基本功能： 能正确接收和分析从用户线或中继线发来的呼叫
信号、地址信号 能按目的地址正确地进行选路以及在中继线上转
发信号 能控制连接的建立与拆除
2020/9/28 10
用户终端:电话机 用户线:用户终端与交换机之间的连线 中继线:连接交换机之间的线路 用户交换机:集团或单位内部的交换机 本地交换机-市话交换机:直接连接用户终端或用户交换机 汇接交换机:仅连接各交换机的交换机
第一章 概述
1.1 交换的基本概念 1.2 交换方式 1.3 交换系统的基本结构
2020/9/28 1
1.1 交换的基本概念
通信的目的是实现信息的传递。自从1876年 Bell.A.G发明电话以来，一个通信系统至少应由终 端和传输媒介组成，如图下图所示。
电信号
电信号
信息
终端
传输媒介
终端
信息
图1.1 点对点通信系统
Fast Circuit Switching
FCS是电路交换的又一种形式，是为 了前述电路交换中固定分配带宽的缺点和 提高灵活性而提出的。
对系统的软件控制及硬件动作速度要 求较高,且灵活性不如帧中继和ATM交换.
2020/9/28 18
报文交换
为了克服电路交换中不适应 突发业务、通信电路利用率低 以及有呼损等方面的缺点，提 出了报文交换的思想。
程控交换技术与设备
接口技术
1
接口技术用于程控交换机与其他通信设备之间的 连接和通信。
2
接口技术需要支持多种通信协议和接口标准，如 RS232、RS485、E1、以太网等，以满足不同设 备和网络的需求。
3
接口技术需要保证数据传输的可靠性和高效性， 同时还需要考虑接口的扩展性和兼容性，以便与 其他设备进行无缝连接。
作状态。
常见故障处理
硬件故障
如电源故障、线路故障 等，需要检查设备硬件 连接是否正常，电源是
否稳定。
软件故障
如系统崩溃、软件错误 等，需要重新启动设备
或更新软件版本。
通信故障
如呼叫阻塞、通话中断 等，需要检查网络连接 和通信协议是否正常。
日常维护保养
清洁保养
定期对程控交换设备进行清洁保养，保持设备 外观整洁。
01
02
03
用户电路
提供用户接口，实现用户 线与交换网络的连接。
交换网络
实现不同用户电路之间的 信号交换。
控制设备
包括中央处理器和存储器 ，用于控制交换设备的运 行。
软件系统
操作系统
01
负责管理硬件资源，提供系统级服务。
数据库系统
02
存储交换设备的配置信息和运行数据。
呼叫处理软件
03
实现呼叫的建立、维持和释放等功能。
检查运行状态
定期检查设备的运行状态，包括各部件的工作 情况和系统性能等。
更新软件版本
及时更新软件版本，以修复可能存在的漏洞或 提高系统性能。
05
程控交换技术的发展趋势
大规模集成与高可靠性
01
集成电路技术的飞速发 展为程控交换设备的集 成度和可靠性提供了有
程控交换技术专业
环保技术：减少有害物质的排放，保护环境
智能技术：通过智能控制，实现能源的高效利用
05
5G技术的融合
融合应用：物联网、工业自动化、远程医疗等
03
发展趋势：5G技术与程控交换技术的进一步融合，推动通信技术的发展
04
5G技术的特点：高速、低时延、高连接密度
01
5G技术与程控交换技术的融合：实现更高效、更可靠的通信
02
人工智能技术的应用
B
D
A
C
E
自然语言处理：实现人机交互，提高工作效率
05
技术应用
云计算：实现云计算平台的搭建和维护
物联网：实现物联网设备的连接和控制
视频通信：实现视频信号的交换和处理
网络通信：实现网络信号的交换和处理
数据通信：实现数据信号的交换和处理
电话通信：实现电话信号的交换和处理
E
D
C
B
A
F
2
硬件设备
程控交换机：核心设备，负责处理电话信号
数字信号处理器：负责处理数字信号，提高处理速度
网络结构
01
程控交换技术的网络结构主要包括：电路交换、分组交换和报文交换
03
分组交换：基于分组的交换方式，适用于数据传输和实时性要求较低的应用
02
电路交换：基于电路的交换方式，适用于实时性要求较高的应用
04
报文交换：基于报文的交换方式，适用于数据传输和实时性要求较低的应用
网络拓扑结构：包括星型、环型、总线型、树技术出现，推动程控交换技术发展
01
02
03
04
05
06
技术原理
程控交换技术：利用计算机技术实现电话交换
01
第1章程控数字交换技术概述
1938 制”接续，接线器的制造工艺有了很大改进，部分地解决了步进
制的问题
交换机进入电子计算化时代。靠软件程序控制完成电话接续， 1965 所交换的信号是模拟信号，交换网络采用空分技术
交换技术从传统的模似信号交换进入了数字信号交换时代，在 1970 交换网络中采用了时分技术
第20页，此课件共40页哦
第1章程控数字交换
技术概述
第1页，此课件共40页哦
第1章 概 述
1.1 电话通信的起源 1.2 交换与通信网 1.3 电话交换机的发展与分类
1.4 程控数字交换机简介
1.5 程控数字交换机的优越性与技术发展
第2页，此课件共40页哦
1.1 电话通信的起源
1. 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
第三级为维护测试控制级，用于系统的操作维护和测试，定期 自动地对交换系统的各个部分进行状态检测或试验，诊断 各种可能出现的故障，并及时报告(输出)异常。
第27页，此课件共40页哦
2. 程控数字交换机的外围设备 程控数字交换机除上述三部分外，还有一些外围设备。 1) 信号设备 信号设备负责产生和接收程控数字交换机工作所需要的各 种信令。 2) 备份设备
第17页，此课件共40页哦
(3) 话音对实时性要求较高。话音通信中，时延应尽量小， 用户双方应像面对面一样进行交流。
(4) 话音具有连续性。通话双方一般是在较短的时间内连 续地表达自己的通信信息的。
随着通信技术的发展，通信的业务将越来越丰富
第18页，此课件共40页哦
1.3 电话交换机的发展与分类
(6) 运行管理功能。交换机应具有对包括交换网络、处理机 以及各种接口等设备的管理功能。
程控交换概述
程控交换概述第一节电话交换的基本原理1.1.1. 电话通信网的基本组成部件电话通信网的基本组成设备是终端设备、传输设备、交换设备。
最简单的终端设备是电话机，电话机的基本功能是完成声电转换和信令功能，将人的话音信号转换为交变的话音电流信号，并完成简单的信令功能。
传输设备的功能是将电话机和交换机、交换机与交换机连接起来。
常用的传输设备有电缆、光纤等。
交换机的基本功能是完成交换，即将不同的用户连接起来，以便完成通话。
1.1.2. 为什么要引入交换机用户直接相连：用户数为N时，所需的互连线对数为N（N-1）/2。
引入交换机：每个用户只要接入到一个交换机，就能与世界上的任一用户通话。
1.1.3. 数字交换原理语音信号数字化：语音信号的数字化要经过抽样、量化和编码三个步骤。
抽样：抽样的功能是将时间上连续的模拟信号变为时间上离散的抽样值。
抽样频率取值为8000Hz，即抽样周期为125μs。
量化：量化是指用有限个度量值来表示抽样后的信号的幅度值。
编码：根据量化级的选取，有均匀量化和非均匀量化两种方法。
在PCM32系统中，采用8位码来表示一个样值，最高位是极性码，剩下的7位对应128个量化级。
话音信号的PCM编码的传输速率=8000Hz/s×8=64kb/s。
64kb/s是程控数字交换机中基本的交换单位。
频分复用方式和时分复用方式频分复用方式是将信道的可用频带划分为若干互不交叠的频段，每路信号的频谱占用其中的一个频段，以实现多路传输。
时分制是把一条物理通道按照不同的时刻分成若干条通信信道(如话路)，各信道按照一定的周期和次序轮流使用物理通道，这样，从宏观上看，一条物理通路就可以‘同时’传送多条信道的信息。
PCM时分多路通信系统的基本原理PCM30/32系统的几个主要参数为：每秒传送8000帧，每帧32个时隙，每个时隙8比特串行码，16帧构成一个复帧，其时间长度为125μs×16＝2ms。
传送码率为8比特/时隙×32时隙/帧×8000帧/秒＝2048kb/s，而每一路信号的速率为64kb/s。
第1章 程控交换技术概述PPT课件
长沙学院 通信工程
7
最终成绩组成
• 卷面成绩: 70%
• 实验成绩 20%
• 作业情况
5%
• 课堂情况
5%
长沙学院 通信工程
8
特别重要提示：
• 1、缺课、逃课、迟到、早退对考试成绩会造成 什么恶劣影响？
• 2、我的课考前不划重点、不点题（不信可以问 原来上过我课的同学），成绩要靠平时努力。
• 3、考试中你不可能舞弊。
长沙学院 通信工程
9
长沙学院 通信工程
目录
电话通信的起源 电信网基础 电话网
电信网发展 作业与要求
电话通信的起源
• 1876年Bell发明了电话，从而开始了点到点的双 向会话通信 “沃森先生，请过来！我有事找你！”
• 最初的电话通信只能完成一部话机与一部话机的 固定通信。这种仅涉及两个终端的通信称为点对 点通信
• 话音具有连续性。通话双方一般是在较短的时
间内连续地表达自己的通信信息的。
长沙学院 通信工程
24
程控数字交换机的基本与原理
• 程控交换机的基本原理是一种电路交换原理，主 要包括以下三个通信阶段：
✓电路的建立阶段。通过呼叫信令完成逐个节点的 接续，建立起一条端到端的通信电路。
✓通信阶段。在已建立的端到端的直通电路上，透 明地传送和交换数字化的话音信号信息。
存储器 CPU I/O设备
长沙学院 通信工程
电源 时钟
19
电话交换机的组成
用户电路 交
换
小王
用户电路
网 络
出中继 入中继 收号器
存储器 CPU I/O设备
入中继
交
换
网
出中继
浅述程控交换技术及发展前景
浅述程控交换技术及发展前景简介程控交换技术（Program-Controlled Switching Technology）是一种利用计算机控制和管理的电话交换技术。
它通过在交换机内部嵌入计算机，通过程序控制来实现电话交换的功能。
程控交换技术的发展极大地改进了通信系统的可靠性、灵活性和功能性，成为现代通信网络发展的重要里程碑。
在本文中，我们将简要介绍程控交换技术的基本原理和发展前景。
原理程控交换技术的基本原理是使用计算机控制电话交换机的工作。
在传统的电话交换机中，电话线路的接入和转接是由人工操作完成的，而在程控交换机中，这些操作都由计算机自动完成。
当用户拨打电话时，电话交换机将呼叫信息传输给计算机，计算机通过程序控制来决定呼叫的目的地，并将呼叫路由到对应的目标电话机上。
同时，计算机还负责管理电话线路、呼叫记录和计费等功能。
发展历程程控交换技术诞生于上世纪60年代，在此之前，人工交换机主导了电话通信领域。
然而，人工交换机存在工作效率低、维护困难等问题。
随着计算机技术的发展，程控交换技术应运而生，取得了巨大的成功。
最早的程控交换机是使用离散元器件构建的，它们的计算能力相对较弱。
在20世纪70年代末和80年代初，随着大规模集成电路（VLSI）技术的应用，程控交换机得以进一步发展。
VLSI技术使得交换机的计算能力大大提高，同时也提高了交换机的可靠性和稳定性。
在90年代，随着互联网的普及和数字通信技术的发展，程控交换技术进入了新的阶段。
现代的程控交换机不仅可以处理传统的电话呼叫，还可以实现更多的增值业务，如语音信箱、传真转发等。
同时，程控交换机还可以与计算机网络相互连接，实现电话网络和数据网络的融合。
这一时期，程控交换技术在全球范围内得到了广泛应用。
前景展望目前，随着移动通信技术的快速发展和互联网的普及，通信行业正面临着巨大的变革机遇。
在这种背景下，程控交换技术将继续发挥重要作用，并有着广阔的发展前景。
首先，随着智能手机和移动互联网的普及，人们对通信服务的要求越来越高，对通信网络的可靠性和灵活性也提出了更高的要求。
程控交换技术ppt课件
模拟PABX
数字用户线 NT Z1 数字远端模块
V1
LT
数字PABX LT
m X (2B+D)
LT
n X E1 LT
Z3
数
V1 ET 字
ET 交
V2
换
V3 ET 网
ET 络
V4 ET
V5
ET
B ET
C11 ET
C12 ET
C21 ET
C22 ET
精选课件ppt
2,048kbit/s LT
8,448kbit/s
LT
PCM
8,448kbit/s LT
LT 34,368kbit/s
通路转 换设备
中继器
FDM 实线
四线
转换
本地
二线
NCEPU 19
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。
精选课件ppt
NCEPU 20
数字中继电路的基本功能
收
码型变换
PCM
时钟提取
帧同步
号码分析
是在收到用户拨号号码以后开始进行的，信息源是用户 所拨号码，其分析的目的是确定接续方向、还应收几位、 要调用什么程序。
号码分析可分为二个步骤：号首预译、地址翻译
硬件变化 用户拨号
输入信息 收到的号码
分析程序 接续方向
输出
出局 出局接续
本局
来话接续
号码分析
分析号码
国 际 长 途
国 内 长 途
发
码型变换
帧定位信号 插入
精选课件ppt
帧定位
信号提取
复帧定位 信号插入
NCEPU 21