電路交換技術(shù)徐繼剛打印課件

電路交換技術(shù)電路交換是一種實(shí)時(shí)交換，固定分配帶寬，主被叫建立連接后，一直占用電路，直到一次通話結(jié)束，才釋放這條電路。電路交換必須事先建立連接，對(duì)傳送的信息不進(jìn)行差錯(cuò)控制，適合實(shí)時(shí)傳送信息的要求。交換的基本功能是在任意的入線和出線之間建立連接，或者說(shuō)將入線上的信息分發(fā)到出線上去。在交換系統(tǒng)中完成這一基本功能的部件就是交換單元。交換單元是交換系統(tǒng)的核心，而各種交換單元組成了交換網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)這次的學(xué)習(xí)，能夠了解電路交換發(fā)展的歷史，正確理解電路交換特點(diǎn)和功能，電路交換的接續(xù)過(guò)程，了解適用的范圍。熟悉交換單元基本概念和組成。熟練掌握時(shí)間(T)接線器，空間(S)接線器，TST網(wǎng)絡(luò)的工作原理，掌握串/并變換電路的組成和工作原理。公用電話網(wǎng)

用戶線端局端局連接干線長(zhǎng)途局長(zhǎng)途局連接干線2.1電路交換的發(fā)展1.人工交換機(jī)2.自動(dòng)交換機(jī)

1)機(jī)電式交換機(jī)(主要部件都是采用具有機(jī)械動(dòng)作性能的電磁器件構(gòu)成)(1)步進(jìn)制交換機(jī)(2)縱橫制交換機(jī)

2)程控電子交換機(jī)(隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn))到目前為止，程控交換機(jī)技術(shù)在發(fā)展過(guò)程中大致經(jīng)歷了四代：(1)第一代程控交換機(jī)主產(chǎn)生于20世紀(jì)60年代，交換機(jī)的控制部分基本上是采用大型專用計(jì)算機(jī)進(jìn)行集中控制，話路部分仍采用電磁元器件構(gòu)成交換網(wǎng)絡(luò)，因此屬于空分模擬交換方式。 (2)第二代程控交換機(jī)出現(xiàn)于20世紀(jì)70年代。標(biāo)志著交換技術(shù)從傳統(tǒng)的模擬交換進(jìn)入數(shù)字交換時(shí)代

(3)第三代程控交換機(jī)產(chǎn)生于20世紀(jì)80年代初，在程控?cái)?shù)字交換機(jī)之中引入了分散控制方式。

(4)第四代程控交換機(jī)產(chǎn)生于20世紀(jì)80年代末,(待續(xù))。2.2電路交換基礎(chǔ)電路交換方式是指兩個(gè)用戶在相互通信時(shí)使用一條物理鏈路，在通信過(guò)程中自始至終使用該條鏈路進(jìn)行信息傳輸，同時(shí)不允許其他用戶終端設(shè)備共享該鏈路的通信方式。電路交換的基本過(guò)程如圖2.1所示。圖2.1電路交換的基本過(guò)程電路交換的三個(gè)階段

電路交換具有嚴(yán)格的三個(gè)階段：（1）呼叫建立（2）傳送信息（3）呼叫拆除在不同的階段，用戶線或中繼線中所傳輸?shù)男盘?hào)的性質(zhì)是不同的，在呼叫建立和釋放階段，用戶線和中繼線中所傳輸?shù)男盘?hào)稱為信令，而在消息傳輸階段的信號(hào)稱為消息。電路交換簡(jiǎn)單地說(shuō)要能隨時(shí)發(fā)現(xiàn)呼叫的到來(lái)、能接收并保存主叫發(fā)送的被叫號(hào)碼、能檢測(cè)被叫的忙閑以及是否存在空閑通路、能向空閑的被叫用戶振鈴，并在被叫應(yīng)答時(shí)與主叫建立通話電路、能隨時(shí)發(fā)現(xiàn)任何一方用戶的掛機(jī)。2.3.1交換單元的基本概念交換單元是構(gòu)成交換網(wǎng)絡(luò)的最基本的部件，用若干個(gè)交換單元按照一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制方式就可以構(gòu)成交換網(wǎng)絡(luò)。連接特性是交換單元的基本特性，它反映交換單元入線到出線的連接能力。1.交換單元的功能交換單元的最基本功能也就是交換的功能，即在任意的入線和出線之間建立連接，或者說(shuō)是將入線上的信息傳遞到出線上去。圖2.2中的交換單元具有M條入線，

N條出線，稱為M×N的交換單元。其中入線用0～M－1編號(hào)來(lái)表示，出線用0～N－1

編號(hào)來(lái)表示。若入線數(shù)與出線數(shù)相等且均為N，則稱為N×N對(duì)稱交換單元。圖2.2M×N的交換單元

交換單元的基本概念

2.交換單元信息交換的方式

1）時(shí)分復(fù)用方式2）統(tǒng)計(jì)復(fù)用方式

圖2.3同步時(shí)分復(fù)用方式圖2.4統(tǒng)計(jì)復(fù)用方式

交換單元的基本概念3.交換單元的分類(1)根據(jù)入線和出線的數(shù)目不同，可以大致分為三類(如圖2.5所示)：①集中型：入線數(shù)大于出線數(shù)（M＞N），可稱集中器；②分配型：入線數(shù)與出線數(shù)相等（M=N），可稱連接器；③擴(kuò)散型：入線數(shù)小于出線數(shù)（M＜N），可稱擴(kuò)展器。圖2.5交換單元按入線和出線數(shù)量分類

交換單元的基本概念4.交換單元的連接特性1)連接的表示形式連接是指交換單元連接入線和出線的“內(nèi)部通道”。交換單元的基本特性是連接特性，它反映交換單元入線到出線的連接；對(duì)連接特性有效而正確的描述，就可以反映交換單元的特性。(1)函數(shù)表示形式。(2)排列表示形式。(3)圖形表示形式。

2)交換單元常用的連接函數(shù)(1)直線連接。(2)交叉連接。(3)均勻洗牌連接。

3)交換單元的性能交換單元的性能一般用接口、容量、功能和質(zhì)量來(lái)描述。圖2.7直線連接圖2.8交叉連接

圖2.9均勻洗牌函數(shù)（a）N=4的洗牌連接(b)N=8的洗牌連接2.3.2時(shí)間(T)接線器基本原理

時(shí)間接線器用來(lái)完成在一條復(fù)用線上時(shí)隙交換的基本功能，可簡(jiǎn)稱為Ｔ接線器。交換網(wǎng)絡(luò)是交換機(jī)能實(shí)現(xiàn)任意兩個(gè)用戶通話最關(guān)鍵的部件，數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)的基本單元都是接線器。接線器按其功能不同，可分為時(shí)間接線器和空間接線器。本節(jié)主要講述時(shí)間接線器。1.時(shí)間接線器的結(jié)構(gòu)和功能

T型時(shí)間接線器簡(jiǎn)稱T接線器。它由話音存儲(chǔ)器(SM)和控制存儲(chǔ)器(CM)兩部分組成，其功能是進(jìn)行時(shí)隙交換，完成同一線路不同時(shí)隙的信息交換，即把某一時(shí)分復(fù)用線中的某一時(shí)隙的信息交換至另一時(shí)隙。圖2.10是T接線器的基本結(jié)構(gòu)示意圖，所有的數(shù)據(jù)都從數(shù)據(jù)入線進(jìn)入，所有的數(shù)據(jù)都從出線輸出。

圖2.10T接線器的結(jié)構(gòu)

時(shí)間(T)接線器基本原理2）寫入控制方式T接線器采用寫入控制方式時(shí)，T接線如圖2.12所示，它的話音存儲(chǔ)器SM的寫入受控制存儲(chǔ)器控制，它的讀出則是在定時(shí)脈沖的控制下順序讀出。圖2.12寫入控制方式T接線器時(shí)間(T)接線器基本原理3.T接線器的復(fù)用和分路對(duì)于輸入為n條PCM時(shí)，為了在T接線器上實(shí)現(xiàn)時(shí)隙交換，就要采用了復(fù)用和分路的方法。在交換前，要將多個(gè)PCM低次群系統(tǒng)復(fù)用成PCM高次群系統(tǒng)，然后一并進(jìn)行交換。這個(gè)復(fù)用的過(guò)程也稱為集中。在完成交換后，還要將復(fù)用的信號(hào)還原到原來(lái)的PCM低次群上。這個(gè)還原的過(guò)程稱為分路。圖2.13是8端脈碼輸入的T接線器方框圖，由復(fù)用器、話音存儲(chǔ)器、控制存儲(chǔ)器和分路器等組成。圖2.138輸入T接線器復(fù)用器復(fù)用器的基本功能是串/并變換。其目的是減低數(shù)據(jù)傳輸速率，便于半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)和取出操作；盡可能利用半導(dǎo)體器件的高速特性，使在每條數(shù)字通道中能夠傳送更多的信息，提高數(shù)字通道的利用率。復(fù)用器的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2.14所示，它由移位寄存器和8選1選擇器組成。圖2.14復(fù)用器的結(jié)構(gòu)示意圖時(shí)間(T)接線器基本原理(2)并行碼。所謂并行碼是把每時(shí)隙的8位碼分開在8條線上傳送，8條線為一組，每條線只傳送8位碼中的一位，而這8位碼要同時(shí)傳送，其傳送順序也是按時(shí)隙序號(hào)傳送，如圖2.16所示圖2.16并行碼示意圖時(shí)間(T)接線器基本原理(3)并路復(fù)用。從串/并變換電路出來(lái)的是8路的并行PCM碼，每一條PCM碼之間要進(jìn)行并/串復(fù)用。2)分路器分路器一般由鎖存器和移動(dòng)寄存器組成。主要是完成并/串變換和分路輸出。圖2.17是分路器的示意圖。圖2.17分路器的示意圖時(shí)間(T)接線器基本原理4.時(shí)間接線器的容量時(shí)間接線器的容量等于話音存儲(chǔ)器的容量及控制存儲(chǔ)器的容量，也即等于輸入復(fù)用線上的時(shí)隙數(shù)，一個(gè)輸入N路復(fù)用信號(hào)的時(shí)間接線器就相當(dāng)于一個(gè)N×N交換單元。因此，增加N就可以增加交換單元的容量。在輸入復(fù)用信號(hào)幀長(zhǎng)和并行數(shù)據(jù)位數(shù)確定時(shí)，N越大，存儲(chǔ)器讀寫數(shù)據(jù)的速度就要越快，所以，N的增加是有限的。三級(jí)空分交換xxxx2.4交換網(wǎng)絡(luò)

2.4.1T-S-T型交換網(wǎng)絡(luò)2.4.2T-S-S-T交換網(wǎng)絡(luò)2.4.3CLOS網(wǎng)絡(luò)2.4.4DSN網(wǎng)絡(luò)2.4.5BANYAN網(wǎng)絡(luò)圖2.21讀寫控制方式的T-S-T交換網(wǎng)絡(luò)(1)奇偶關(guān)系。如果輸入接線器的時(shí)隙為，輸出接線器的時(shí)隙選擇為，也就是主叫用戶的時(shí)間和被叫用戶的時(shí)隙相差一個(gè)時(shí)隙。(2)相差半幀的關(guān)系。主叫用戶和被叫用戶選擇的內(nèi)部時(shí)隙，相差半幀，對(duì)于T接續(xù)器如果有N個(gè)存儲(chǔ)單元，那么主叫用戶的時(shí)隙為TSi，被叫用戶的時(shí)隙選擇TSi+N/2。對(duì)于讀寫的控制方式，從圖2.21我們可以看出，由于輸入級(jí)和輸出級(jí)的T接線器使用了不同的控制方式，所以它們的控制存儲(chǔ)器可以合并使用。圖2.22是T接線器的控制存儲(chǔ)器的合用。圖2.22讀寫方式的存儲(chǔ)器合用2)寫讀控制方式同樣對(duì)于寫讀的方式，和讀寫方式一樣收發(fā)有固定的關(guān)系。常用的也是兩種：奇偶關(guān)系和反相法(相差半幀)。寫讀控制方式如圖2.23所示。圖2.23寫讀控制方式的T-S-T交換網(wǎng)絡(luò)

寫讀方式的存儲(chǔ)器合用示意圖如圖2.24所示。

圖2.24寫讀方式的存儲(chǔ)器合用

2.4.2T-S-S-T交換網(wǎng)絡(luò)T-S-S-T交換網(wǎng)絡(luò)中間兩級(jí)是S接線器，兩端各為T接線器。圖2.25是T-S-S-T四級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)的示意圖。圖2.25T-S-S-T四級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)

控制信令—controlsignaling在電路交換網(wǎng)中，控制信令是網(wǎng)絡(luò)管理的手段，同時(shí)也用于呼叫的建立、維護(hù)和終止。不論是呼叫管理，還是網(wǎng)絡(luò)整體的管理，都需要在用戶和交換機(jī)、交換機(jī)與交換機(jī)以及交換機(jī)與網(wǎng)絡(luò)管理中心之間交換信息。信令按其用途分為用戶信令和局間信令兩類。用戶信令作用于用戶終端設(shè)備(如電話機(jī))和電話局的交換機(jī)之間,后者作用于兩個(gè)用中繼線連接的交換機(jī)之間。

局間信令分類主要有隨路信令和共路信令，隨路信令就是說(shuō)信令網(wǎng)就附在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或是電話網(wǎng)絡(luò)上，不需要重新建一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，而共路信令則是需要重新建設(shè)一個(gè)信令網(wǎng)（主要是在局端之間）.2.5小結(jié)

電話通信網(wǎng)中的話音業(yè)務(wù)，具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、可靠性要求不高的特點(diǎn)，而電路交換不管是其面向連接的特點(diǎn)，還是對(duì)信息無(wú)差錯(cuò)控制、透明傳輸以及基于呼叫損失