現(xiàn)代交換原理與技術(shù)第1章 現(xiàn)代交換原理與技術(shù)

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1.1交換的基本概念1.2電話機(jī)的基本組成及工作原理1.3電話交換機(jī)的類型及發(fā)展

1.4主要的交換方式

1.1交換的根本概念通信——從發(fā)送方向接收方傳遞消息，目的——獲取信息。電信系統(tǒng)中，信息是以電信號(hào)的形式承載的。一個(gè)電信系統(tǒng)至少應(yīng)由終端和傳輸媒介組成，如圖1.1所示。終端將含有信息的消息，如話音、圖片、視頻等轉(zhuǎn)換成可在傳輸介質(zhì)里傳輸?shù)碾娦盘?hào)，同時(shí)將來自傳輸媒介的電信號(hào)復(fù)原成原始消息；傳輸媒介那么把電信號(hào)從一個(gè)地方傳送到另一個(gè)地方，這種僅涉及兩個(gè)終端的通信方式稱為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。多個(gè)終端時(shí)當(dāng)存在多個(gè)終端，且希望它們中的任何兩個(gè)用戶都可以進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信時(shí)，最直接的方法是把所有終端兩兩相連，如圖1.2所示。這樣的一種連接方式稱為全互連式，但這種方式存在以下問題：當(dāng)存在N個(gè)終端時(shí)需要線對(duì)數(shù)為N(N-1)/2，線對(duì)數(shù)量隨終端數(shù)的平方增加。當(dāng)這些終端分別位于相距很遠(yuǎn)的兩地時(shí)，兩地間需要大量的長途線路。每個(gè)終端都有N-1對(duì)線與其它終端相接，因而每個(gè)終端需要N-1個(gè)線路接口。增加第N+1個(gè)終端時(shí)，必須增設(shè)N對(duì)線路。當(dāng)用戶數(shù)量增多時(shí)，為了解決這些問題，可以在用戶分布密集的中心安裝一個(gè)設(shè)備，把每個(gè)用戶的機(jī)或其他終端設(shè)備都連接在這個(gè)設(shè)備上交換〔switching〕，即接續(xù)，就是在通信的源和目的之間建立通信信道，實(shí)現(xiàn)信息傳送的過程。是不是中國所有的用戶都連接在一個(gè)交換機(jī)上？在中國難道只有一個(gè)交換機(jī)存在嗎通信網(wǎng)中涉及到了以下幾個(gè)根本概念〔1〕市話交換機(jī)〔2〕匯接交換機(jī)〔3〕中繼線〔4〕用戶線1.1.2交換機(jī)完成的四種接續(xù)類型

〔1〕本局接續(xù)：本局用戶線之間的接續(xù)，通信的主被叫都在同一個(gè)局?！?〕出局接續(xù)：主叫用戶線與出中繼線之間建立的接續(xù)，通信的主叫在本交換局，而被叫在另一個(gè)交換局.〔3〕入局接續(xù)：在入中繼線與被叫用戶之間建立的接續(xù)，通信的被叫在本交換局，而主叫在另一個(gè)交換局?！?〕轉(zhuǎn)接接續(xù)：在入中繼與出中繼之間建立的接續(xù)，通信的主、被叫都不在本交換局。1.2機(jī)的根本組成及工作原理

1.通話設(shè)備：分為送話器和受話器，即話筒和聽筒，主要完成聲電轉(zhuǎn)換。2.信號(hào)設(shè)備：分為發(fā)信設(shè)備和受信設(shè)備。發(fā)信設(shè)備一般采用雙音多頻〔DualToneMultiFrequency〕方式，它用高、低兩個(gè)不同的頻率來代表一個(gè)撥號(hào)數(shù)字，DTMF的號(hào)碼表示方法如表1.1所示。受信設(shè)備完成信號(hào)的接收，現(xiàn)在一般采用電子振鈴器，振鈴電流是90±15V，25±3Hz。3.叉簧：完成外線與振鈴電路與通話電路的轉(zhuǎn)換，國標(biāo)規(guī)定叉簧壽命為20萬次以上。1.3．交換機(jī)的類型及開展任意兩個(gè)用戶需要通話時(shí)，就可以由交換機(jī)把它們之間連通，在通話完畢時(shí)，交換機(jī)再把其間的連線拆掉。將需要通話的用戶連接起來，并在結(jié)束時(shí)及時(shí)拆斷連線的設(shè)備稱之為交換機(jī)。交換機(jī)實(shí)現(xiàn)“交換〞的功能。交換機(jī)的開展人工交換階段機(jī)電式自動(dòng)交換階段電子式自動(dòng)交換階段軟交換階段人工交換機(jī)階段磁石式交換機(jī)磁石式交換機(jī)和它的用戶機(jī)中都裝有磁石式發(fā)電機(jī)，所以叫做“磁石式〞共電式人工交換機(jī)

它取消了用戶機(jī)里的電源〔指電池和手搖發(fā)電機(jī)〕，由局統(tǒng)一供電，所以叫做“共電式〞。人工交換機(jī)的缺點(diǎn)是接續(xù)速度慢，工作量大、易出過失，迫使人們尋求自動(dòng)接續(xù)方式。機(jī)電式自動(dòng)交換機(jī)階段1.步進(jìn)制交換機(jī)靠用戶撥號(hào)脈沖直接控制交換機(jī)的接線器一步一步動(dòng)作的。用戶撥號(hào)每產(chǎn)生一個(gè)電脈沖，自動(dòng)交換機(jī)的接線器就動(dòng)作一步。2.縱橫制交換機(jī)縱橫交換機(jī)的交換網(wǎng)絡(luò)由縱橫接線器組成，縱橫接線器由縱線〔入線〕和橫線(出線)組成。電子式自動(dòng)交換機(jī)階段/程控交換機(jī)1.4主要的交換方式1.4.1電路交換所謂電路，可以是一對(duì)銅線、一個(gè)頻段，或者是時(shí)分復(fù)用電路上一個(gè)時(shí)隙，它是承載用戶信息的物理層媒質(zhì)。電路交換就是在通信的兩個(gè)終端之間建立一條專用傳輸通道，完成通信雙方信息交換的方式。以電路為單位。電路交換是最早出現(xiàn)的一種交換方式，它是針對(duì)最早的語音通信來設(shè)計(jì)的。語音通信的特點(diǎn)是對(duì)過失率要求不高〔因?yàn)槿藢?duì)語音的誤差有一定的容錯(cuò)能力〕，但是對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高，否那么一句話需要很長時(shí)間才傳到對(duì)方，用戶的通話體驗(yàn)就會(huì)很差。針對(duì)語音通信的這個(gè)根本要求，電路交換采用面向連接的、獨(dú)占電路的方式來滿足實(shí)時(shí)性的要求。電路交換主要包括建立連接、通信和釋放連接三個(gè)過程，建立連接階段是根據(jù)用戶所撥的號(hào)碼，由交換機(jī)負(fù)責(zé)連接一條電路，在通話階段該電路由該用戶獨(dú)占，即使他們不講話，不傳輸信息，該電路也不能分配給其他用戶使用，其示意圖如圖1.10所示。電路交換主要優(yōu)點(diǎn)〔1〕信息傳輸延遲時(shí)間小〔對(duì)于一次連接來說，傳輸延遲是固定不變的〕?！?〕交換機(jī)對(duì)用戶的數(shù)據(jù)信息不進(jìn)行存儲(chǔ)、分析和處理，交換機(jī)在處理方面的開銷小，對(duì)用戶的數(shù)據(jù)信息不需要附加許多用于控制的信息，傳輸效率高?！?〕信息的編碼方法和信息格式不受限制，即可在用戶間提供“透明〞的傳輸。電路交換的缺點(diǎn)〔1〕電路的接續(xù)時(shí)間較長。當(dāng)傳輸較短信息時(shí)，建立電路和電路釋放時(shí)間較長，傳送不經(jīng)濟(jì)。〔2〕電路交換為用戶分配固定位置、恒定帶寬的電路。話路接通后，即使無信息傳送，也要占用通信電路，空閑照樣付費(fèi)，因此電路利用率低。〔3〕通信雙方在信息傳輸、編碼格式、同步方式、通信協(xié)議等方面要完全兼容，這就限制了各種不同速率、不同代碼格式、不同通信協(xié)議的用戶終端直接的互通?！?〕有呼損，即可能出現(xiàn)由于對(duì)方用戶終端設(shè)備忙或交換網(wǎng)負(fù)載過重而呼叫不通?！?〕物理連接的任何局部發(fā)生故障都會(huì)引起通信的中斷。1.4.2分組交換隨著計(jì)算機(jī)的開展，數(shù)據(jù)通信的需求越來越大，但數(shù)據(jù)與語音的傳輸要求不同，采用電路交換不能很好地滿足數(shù)據(jù)通信的要求。語音通信的特點(diǎn)是過失率要求不高，一般為10-6，但要求實(shí)時(shí)性強(qiáng)，要求在毫秒級(jí)。數(shù)據(jù)通信剛好相反，它對(duì)實(shí)時(shí)性要求不高，可以在分鐘甚至小時(shí)級(jí)，但對(duì)過失率要求極高，一般要求誤碼率到達(dá)10-9，同時(shí)還要進(jìn)行過失控制，保證數(shù)據(jù)的完全正確。分組交換采用存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)的方式進(jìn)行交換。在分組交換方式中，首先將需要傳送的信息劃分為一定長度的分組，并以分組為單位進(jìn)行傳輸和交換。在每個(gè)分組中都有一個(gè)分組頭，含有可供選路的信息和其他控制信息。優(yōu)點(diǎn)①靈活性強(qiáng),各分組可通過不同路徑傳輸。②轉(zhuǎn)發(fā)延時(shí)小——適用于交互式通信。③某個(gè)分組出錯(cuò)可以僅重發(fā)出錯(cuò)的分組——效率高。④以分組為單位，節(jié)省存儲(chǔ)空間，降低費(fèi)用。缺點(diǎn)①附加信息多，影響了效率②需要分割報(bào)文和重組報(bào)文，增加了端站點(diǎn)的負(fù)擔(dān)虛電路方式所謂虛電路是指兩個(gè)用戶在進(jìn)行通信之前要通過網(wǎng)絡(luò)建立邏輯上的連接。一次通信具有呼叫建立、數(shù)據(jù)傳輸和呼叫去除三個(gè)階段。分組按已建立的路徑順序通過網(wǎng)絡(luò)，在預(yù)先建好的路徑上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都知道把這些分組引導(dǎo)到哪里去，不再需要路由選擇判定。這種方式分組的順序容易保證，分組傳輸時(shí)延比數(shù)據(jù)報(bào)小，而且不容易產(chǎn)生數(shù)據(jù)分組的喪失，它是一種面向連接的交換方式。虛電路方式又分為永久虛電路和交換虛電路。數(shù)據(jù)報(bào)方式

數(shù)據(jù)報(bào)方式是獨(dú)立地傳送每一個(gè)數(shù)據(jù)分組。每一個(gè)數(shù)據(jù)分組都包含終點(diǎn)地址的信息，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都要為每一個(gè)分組獨(dú)立地選擇路由，因此，一份報(bào)文包含的不同分組可能沿著不同的路徑到達(dá)終點(diǎn)。數(shù)據(jù)報(bào)方式在用戶通信時(shí)不需要有呼叫建立和釋放階段，對(duì)短報(bào)文傳輸效率比較高，對(duì)網(wǎng)絡(luò)故障的適應(yīng)能力較強(qiáng)，但屬于同一報(bào)文的多個(gè)分組獨(dú)立選路，故不能保證分組按序到達(dá)，因此目的站點(diǎn)需要按分組編號(hào)重新排序和組裝。本章小節(jié)習(xí)

題一、填空題1．通信網(wǎng)的三要素是交換、傳輸和終端。2．機(jī)的根本組成局部有通話、信號(hào)、和轉(zhuǎn)換設(shè)備。3．第一臺(tái)自動(dòng)交換機(jī)是由史端喬創(chuàng)造的。4.目前在各種通信網(wǎng)中所采用的交換方式有電路和分組。在通信網(wǎng)中一般采用的是電路方式，而在數(shù)據(jù)通信網(wǎng)中更多的是采用分組方式。5.分組交換網(wǎng)中在處理分組流時(shí)有兩種方法，即數(shù)據(jù)報(bào)交換和虛電路。6.分組交換其特點(diǎn)是采用〔同步/統(tǒng)計(jì)〕時(shí)分復(fù)用；帶寬固定/可變〕、資源利用率〔高/低〕；其缺點(diǎn)是傳輸時(shí)延〔大/小〕。二、選擇題1.人類用電來傳遞信息最早的是〔〕。A．B．電報(bào)C．收音機(jī)D．電視2.N個(gè)終端采用全互連方式組成的通信網(wǎng)，需要〔〕。A．N〔N-1〕/2條線路B．N-1條線路C．N條線路D．2N條線路3.在需要通信的用戶之間建立連接，通信完成后撤除連接的設(shè)備是〔〕。A．終端B．交換機(jī)C．計(jì)算機(jī)D．調(diào)制解調(diào)器4.本局呼叫通常是指主、被叫用戶在〔〕。A.同一交換局B.不同的交換局C.通過轉(zhuǎn)接的兩個(gè)交換局D.本地網(wǎng)內(nèi)的兩用戶5.在面向連接的網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)分組的路由是在〔〕時(shí)確定的。 A.建立電路連接

B.建立虛電路

C.中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)

D.形成分組6.在分組交換網(wǎng)中，信息在從源節(jié)點(diǎn)發(fā)送到目的節(jié)點(diǎn)過程中，中間節(jié)點(diǎn)要對(duì)分組〔〕。 A.