程控交換原理第1章課件

第1章緒論1引言2交換機的發(fā)展3交換機的基本功能4交換機的分類5交換機的基本概念1交換（Switch)：將多個輸入和多個輸出任意兩兩聯(lián)通和切斷的功能。即電話網(wǎng)內(nèi)的任一個用戶可以按著自己的要求與網(wǎng)內(nèi)的其他用戶進行信息交換。21引言1.1交換的概念3

通信的目的是實現(xiàn)信息的傳遞。在通信系統(tǒng)中，信息是以電信號或光信號的形式傳輸?shù)?。一個通信系統(tǒng)至少應(yīng)由終端和傳輸媒介組成，如圖1所示。圖1點對點通信1.2交換機的引入終端：將含有信息的消息，如話音、圖像、計算機數(shù)據(jù)等轉(zhuǎn)換成可被傳輸媒介接受的信號形式，同時將來自傳輸媒介的信號還原成原始消息。4通信的目的是實現(xiàn)信息的傳遞。在通信系統(tǒng)中，信息是以電信號或光信號的形式傳輸?shù)?。一個通信系統(tǒng)至少應(yīng)由終端和傳輸媒介組成，如圖1所示。圖1點對點通信1.2交換機的引入傳輸媒介：把信號從一個地點傳送至另一個地點。5通信的目的是實現(xiàn)信息的傳遞。在通信系統(tǒng)中，信息是以電信號或光信號的形式傳輸?shù)?。一個通信系統(tǒng)至少應(yīng)由終端和傳輸媒介組成，如圖1所示。圖1點對點通信1.2交換機的引入這樣一種僅涉及兩個終端的單向或交互通信方式稱為點對點通信。6圖2多用戶全互連式連接當存在多個終端，且希望它們中的任何兩個都可以進行點對點通信時，最直接的方法是把所有終端兩兩相連，如圖2所示。這樣的一種連接方式稱為全互連式。7

缺點：

(1)當存在N個終端時，需用N(N-1)/2條線對，線對數(shù)量隨終端數(shù)的增加而迅猛增長。

(2)當這些終端分別位于相距很遠的兩地時，兩地間需要大量的長線路。

(3)每個終端都有N-l對線與其它終端相接，因而每個終端需要N-1個線路接口。8如果在用戶分布密集的中心安裝一個設(shè)備——交換機(switch，也叫交換節(jié)點)，每個用戶的終端設(shè)備經(jīng)各自的專用線路(叫用戶線)連接到交換機上，如圖3所示，就可以克服全互連式連接存在的問題。(4)增加第N+1個終端時，必須增設(shè)N對線路。當N較大時，無法實用化。(5)由于每個用戶處的出線過多，因此維護工作量較大。結(jié)論：不經(jīng)濟、操作復雜、難以實用化9圖3用戶通過交換機連接圖中，當任意兩個用戶之間要交換信息時，交換機將這兩個用戶的通信線路連通。用戶通信完畢，兩個用戶間的連線就斷開。10有了交換設(shè)備，N個用戶只需要N對線就可以滿足要求，線路的投資費用大大降低，用戶線的維護也變得簡單容易。盡管這樣增加了交換設(shè)備的費用，但它的利用率很高，相比之下，總的投資費用將下降。結(jié)論：引入交換機后，經(jīng)濟，易實用化。1111構(gòu)成通信網(wǎng)的三要素終端設(shè)備，完成待傳消息到信道傳輸信號的轉(zhuǎn)換和反變換。可有電話機、傳真機、數(shù)據(jù)終端、計算機等。傳輸系統(tǒng)，是終端到交換機及交換設(shè)備之間的連接媒質(zhì)，是信息的傳送通路，可有頻分載波、PCM數(shù)字時分系統(tǒng)、微波、光纖等傳輸系統(tǒng)。交換設(shè)備，實現(xiàn)通信信號的匯接、轉(zhuǎn)接和分配功能。121.3常見交換技術(shù)按交換方式的不同可有電路交換、報文交換、分組交換、異步轉(zhuǎn)移模式（ATM）交換、軟交換等。電路交換（CS:circuitswitch)電路，指承載用戶信息的物理層媒質(zhì)，可以是一對銅線、一個頻段或時分復用電路的一個時隙。電路交換模式，交換設(shè)備只為通信雙方建立透明的通路連接，不對用戶信息進行任何檢測、識別或處理。電路交換設(shè)備，常稱作程控交換機，在軟件控制下，接收和處理用戶呼叫信令，分配資源，提供雙向通信電路。131414電路交換技術(shù)的特點面向連接。用戶需先通過請求信號告訴交換機所需的連接，當需求可滿足并由交換機建好連接后，雙方才能通信。電路效率低。靜態(tài)復用、恒定帶寬，每個用戶獨占通信鏈路資源。實時交換。適合實時通信業(yè)務(wù)應(yīng)用，不會引入額外時延。應(yīng)用：固定電話網(wǎng)PSTN、移動電話網(wǎng)、智能網(wǎng)IN、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)ISDN等。1515報文交換（MessageSwitching）基本的報文交換動作是存儲報文、分析報文中的收報人地址和報文轉(zhuǎn)發(fā)。有多個報文送往同一地點時，要排隊按順序發(fā)送。報文傳送中有檢錯和糾錯措施特點：時延大、需要較大存儲量應(yīng)用:電報通信、部分專用數(shù)據(jù)網(wǎng)1616

采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式的分組交換也稱為包交換。將要傳送的數(shù)據(jù)按一定的長度分成多個數(shù)據(jù)段，這些數(shù)據(jù)段稱為“分組”

（packet）。分組交換（PS：PacketSwitching）特點：資源利用率高、實時性差、可靠性差應(yīng)用:IP電話、基于因特網(wǎng)的各種業(yè)務(wù)1717

報文交換的時延分組交換的時延分組交換和報文交換1818ATM交換ATM（AsynchronousTransferMode）即異步傳送模式，又叫異步轉(zhuǎn)移模式。是快速分組交換方式，綜合電路交換和分組交換的優(yōu)點。應(yīng)用:寬帶ISDN等軟交換通過服務(wù)器或網(wǎng)元上的軟件實現(xiàn)基本呼叫控制功能。特點：話音分組化，控制與承載的分離應(yīng)用:下一代網(wǎng)絡(luò)NGN191.4什么是電話交換機電話機具有送話、受話、振鈴以及一些轉(zhuǎn)換功能，在電話用戶分布的區(qū)域中心設(shè)置一臺電話交換機，每一用戶都有一對線路與交換機相連。將需要通話的電話用戶連接起來，并在話終時及時拆斷連線的設(shè)備稱之為電話交換機。20

(1)1號用戶摘機。發(fā)出呼叫信號，使該用戶在交換機上相應(yīng)呼叫信號燈亮；(2)話務(wù)員見到信號燈亮，則將應(yīng)答塞于插入到該用戶的塞孔，并接上話務(wù)員話機(扳上應(yīng)答鍵)和1號用戶通話，詢問被叫用戶號碼。(3)當話務(wù)員知道被叫用戶是3號后，將呼叫塞子插入3號用戶塞孔，并扳振鈴鍵向用戶話機送鈴流。(4)3號用戶(被叫用戶)應(yīng)答后，即可互相通話；(5)通話完畢，用戶掛機，話終信號燈亮，話務(wù)員拆線。

此交換功能是由話務(wù)員來完成的。

設(shè)1號用戶要呼叫3號用戶，其過程如下：21

話務(wù)員的工作大體上有兩部分：一是根據(jù)主叫用戶的要求對被叫用戶進行選擇；二是依據(jù)選擇結(jié)果，插入塞繩將兩個用戶連接起來，即實現(xiàn)對二個用戶的接續(xù)。

自動電話交換機則由用戶通過撥號盤來選擇被叫用戶，接續(xù)工作由交換機來完成。隨著通信事業(yè)的發(fā)展，電話交換機也越來越龐大、越來越復雜，從容量上已有可接10萬個甚至10萬個以上用戶的電話交換機，多個電話機可以連成電話網(wǎng)（市話電話網(wǎng)也叫通信網(wǎng)）。22

最簡單的通信網(wǎng)(communicationnetwork)僅由一臺交換機組成，如圖4所示。1.5通信網(wǎng)的概念每一臺通信終端通過一條專門的用戶環(huán)線(或簡稱用戶線)與交換機中的相應(yīng)接口連接。交換機能在任意選定的兩條用戶線之間建立和釋放一條通信鏈路。圖4由一臺交換機組成的通信網(wǎng)23當用戶數(shù)量很多且分布的區(qū)域較廣時，一臺交換機不能覆蓋所有用戶，這時就需要設(shè)置多臺交換機組成如圖5所示的通信網(wǎng)。

圖5多臺交換機組成的通信網(wǎng)24圖5多臺交換機組成的通信網(wǎng)市話交換機:網(wǎng)中直接連接電話機或終端的交換機,也稱為本地交換機，相應(yīng)的交換局稱為端局或市話局。25圖5多臺交換機組成的通信網(wǎng)匯接交換機:僅與各交換機連接的交換機稱為匯接交換機。當通信距離很遠，通信網(wǎng)覆蓋多個省市乃至全國范圍時，匯接交換機常稱為長途交換機。26圖5多臺交換機組成的通信網(wǎng)中繼線:交換機之間的線路稱為中繼線。27圖5多臺交換機組成的通信網(wǎng)用戶交換機PBX(PrivateBranchExchange)

:常用于一個集團的內(nèi)部。PBX與市話交換機之間的中繼線數(shù)目通常遠比PBX所連接的用戶線數(shù)目少，因此當集團中的電話主要用于內(nèi)部通信時，采用PBX要比將所有話機都連到市話交換機上更經(jīng)濟。當PBX具有自動交換能力時，又稱為PABX(PrivateAutomaticBranchExchange)。公共電話網(wǎng)只負責接續(xù)到PBX，進一步從PBX到電話機的接續(xù)常需要由話務(wù)員轉(zhuǎn)接，或采用特殊的直接接入設(shè)備(DID)。28圖5多臺交換機組成的通信網(wǎng)市內(nèi)交換設(shè)備既涉及到交換設(shè)備之間的通信又涉及到交換設(shè)備與終端的通信。長途交換設(shè)備僅涉及交換機之間的通信。29圖5多臺交換機組成的通信網(wǎng)由此可見，交換機在通信網(wǎng)中起著非常重要的作用，它就像公路中的立交橋，可以使路上的車輛(信息)安全、快捷地通往任何一個道口(交換機輸出端口)。302交換機的發(fā)展手搖式、戰(zhàn)爭時期312交換機的發(fā)展轉(zhuǎn)盤式、改革開放初期、自動化322交換機的發(fā)展按鍵式、開放安裝332交換機的發(fā)展無繩、移動電話34

從整個發(fā)展過程來看，大致可分為三個階段：㈠開創(chuàng)階段——人工交換時期

·1878年出現(xiàn)了磁石式人工電話交換機；

·1891年采用了共電式電話交換機35人工電話交換機36

這種交換機的交換網(wǎng)絡(luò)就是一個接線臺，非常簡單，接線由人工控制。由于人工接續(xù)的固有缺點，如接續(xù)速度慢，接線員需日夜服務(wù)等，迫使人們尋求自動接續(xù)方式。37①步進制交換機

1892年史端喬發(fā)明了自動電話交換機，并開通使用。用自動選擇器取代了話務(wù)員，通常稱步進制交換機。

㈡發(fā)展階段——機電交換時期這種交換機的交換網(wǎng)絡(luò)由步進接線器組成，主叫用戶的撥號脈沖直接控制交換網(wǎng)絡(luò)中步進選擇器的動作，從而完成電話的接續(xù)。步進選擇器動作范圍大，帶來的直接后果是接續(xù)速度慢，噪音大。直接控制的方式導致組網(wǎng)和擴容非常不靈活。383940②縱橫制交換機（1919年發(fā)明）縱橫接線器由縱線（入線）和橫線(出線)組成。平時，縱線同橫線互相隔離，但在每個交叉點處有一組接點。根據(jù)需要使一組接點閉合，就能使某一縱線與某一橫線接通。41縱橫接線器將過去滑動摩擦方式的接點改成了壓接觸，從而減少了磨損，提高了壽命?？v橫交換機的交換網(wǎng)絡(luò)由縱橫接線器組成，與步進接線器相比，器件動作范圍減小了很多，接續(xù)速度明顯提高。42它采用一種稱為“記發(fā)器”的特殊電路實現(xiàn)收號控制和呼叫接續(xù)，是一種間接控制(indirectcontrol，也叫集中控制)方式。電話機的撥號脈沖先由記發(fā)器收存下來，在適當?shù)臅r候轉(zhuǎn)發(fā)給標志器，以控制選定路由中接線器橫棒和縱棒的動作，形成間接控制方式。這種控制方式下的組網(wǎng)和容量擴充靈活。43

1926年世界上第一個大型的縱橫制自動電話交換局首先在瑞典使用.1938年美國引進了1號縱橫交換系統(tǒng)。接著法國、日本、美國等國也相繼生產(chǎn)縱橫制交換機。從此縱橫制自動電話交換機開始廣泛使用。50年代初，縱橫制交換技術(shù)已達到比較完善和成熟的階段。上述的交換機在話路連接上，各接點大多數(shù)是采用金屬接點，接觸電阻很小，接點斷開后絕緣電阻很大。各條話路在空間上都是互相分開的，故稱為空分式交換機。控制系統(tǒng)都是由一些電子器件和電磁器件構(gòu)成，故稱為布控式交換機。交換機中傳輸和交換的信號都是模擬信號。441965年美國開通了第一部空分程控交換機，它的話路系統(tǒng)采用縱橫接線器，所以話路系統(tǒng)是空分的，傳輸?shù)男盘柺悄M信號?？刂葡到y(tǒng)采用了電子計算機，使交換技術(shù)邁入了新的階段。所謂程控就是由存放在存儲器中的程序來控制交換網(wǎng)絡(luò)的接續(xù)，這就是所謂的軟件控制。45㈢迅速發(fā)展階段——電子交換時期在當時科學家們所遇到的問題有兩個：一個是用電子器件代替金屬接點問題，這一問題始終無法解決；另一個問題時脈沖編碼調(diào)制技術(shù)已經(jīng)在通信線路中使用，但是這種數(shù)字信號無法進入交換機進行交換。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，超大集成電路的出現(xiàn)，大容量存儲器的發(fā)展，使數(shù)字信號進入交換機成為可能，而且也在交換網(wǎng)絡(luò)中摒棄了金屬接點。46471970年法國開通了第一部程控數(shù)字交換機?？刂葡到y(tǒng)采用了計算機，話路系統(tǒng)采用了存儲器和與非門，構(gòu)成了數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了傳輸和交換一體化，為向綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)的發(fā)展鋪平了道路。4849由于程控數(shù)字交換技術(shù)的巨大優(yōu)越性，使通信技術(shù)的發(fā)展得到了突飛猛進。不僅傳語音，而且還可傳圖像、文字、多媒體，開辟了許多新的智能業(yè)務(wù)。50我國1982年引進數(shù)字程控交換機，90年代初研制出數(shù)字程控交換機。“巨大中華”：巨龍HJD04、大唐SP30、中興ZXJ10、華為C&C08。我國程控交換機的發(fā)展特點：“起步晚、起點高、發(fā)展快”。經(jīng)過一百多年的發(fā)展，電路交換技術(shù)已非常完善和成熟，是目前網(wǎng)絡(luò)中使用的一種主要交換技術(shù)。傳統(tǒng)電話交換網(wǎng)中的交換局，GSM(“全球移動通信系統(tǒng)”)數(shù)字移動通信系統(tǒng)的移動交換局，窄帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(N-ISDN)中的交換局，智能網(wǎng)IN均使用的是電路交換技術(shù)?；仡櫯c總結(jié)為什么引入交換？引入交換后通信網(wǎng)的三要素常用交換方式的特點及應(yīng)用程控交換機采用哪種交換方式，交換的是什么信號？IP電話采用的交換方式及特點交換機連接哪兩種設(shè)備，分別通過什么相連？交換機發(fā)展分哪三個時期？3交換機的基本功能

電話交換機的任務(wù)是完成任意兩個電話用戶之間的通話接續(xù)。通過前面對人工交換機通話接續(xù)過程，可以歸納出對電話交換機的基本功能要求：呼叫檢出功能；接收被叫號碼；對被叫進行忙閑測試；若被叫空閑，則應(yīng)準備好空閑的通話回路；向被叫振鈴，向主叫送回鈴音；被叫應(yīng)答，接通話路，雙方通話；及時發(fā)現(xiàn)話終，進行拆線，使話路復原。52交換機的功能：接入功能、交換功能、信令功能、其他控制功能4交換機的分類

1．按接續(xù)方式分類(1)人工電話交換機：接線、拆線由話務(wù)員來完成。(2)自動電話交換機：接線、拆線完全由用戶自動控制電話交換機完成。

2．按自動電話交換機信息傳遞方式分類(1)模擬交換機：它對模擬信號進行交換；

(2)數(shù)字交換機：它對數(shù)字信號進行交換。53543．按自動電話交換機控制方式分類(1)布線邏輯控制交換機(簡稱布控交換機)。這里所指的布控邏輯用機電或電子元件做在一定的印制板上，通過機架的布線做成。這種交換機的控制部件做成后便不好修改，靈活性很小。

(2)存儲程序控制SPC(StoredProgramControl）交換機(簡稱程控交換機)。這是用數(shù)字電子計算機控制的交換機，采用的是電子計算機中常用