【正文】 數(shù)字程控交換與電信網(wǎng) Principle of Digital Stored Program Control Exchange and Tele Network 信息工程學(xué)院電子系 常樹(shù)旺 ? 教學(xué)目的及學(xué)習(xí)要求 通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，希望大家掌握數(shù)字程控交換的基本概念、數(shù)字程控交換機(jī)的組成和基本工作原理、 、電信業(yè)務(wù)網(wǎng)、管理網(wǎng)及下一代網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和功能，為大家從事程控交換系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、計(jì)算機(jī)通信系統(tǒng)與電話網(wǎng)的接口的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)和維護(hù)打下必要的基礎(chǔ)。 ? 教學(xué)計(jì)劃 授課 48學(xué)時(shí) +實(shí)驗(yàn) 16學(xué)時(shí) ? 考核 期末筆試（開(kāi)卷） 70% 實(shí)驗(yàn)及平時(shí)成績(jī) 30% ? 內(nèi)容簡(jiǎn)介 本課程包括兩大部分內(nèi)容，第 16章為數(shù)字程控交換部分；第 78為電信網(wǎng)部分。 第 1章：電話通信的基本原理 ， 幾種基本的交換方式及我國(guó)電話通信網(wǎng)的結(jié)構(gòu) 。 第 2章 第 4章：信令技術(shù)、程控交換機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)、數(shù)字交換原理和交換機(jī)的軟件。這是當(dāng)前數(shù)字電話網(wǎng)中廣泛采用的基本技術(shù)，是本課程的基本內(nèi)容。 第 2章：通信網(wǎng)中的信令技術(shù)， 的基本原理 第 3章：程控?cái)?shù)字交換機(jī)的 硬件結(jié)構(gòu)及各部分功能 ，并詳細(xì)說(shuō)明數(shù)字交換的基本原理。 第 4章： 交換軟件 的特點(diǎn)，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)程序的結(jié)構(gòu)和有限狀態(tài)機(jī)的概念，開(kāi)發(fā)交換軟件的幾種語(yǔ)言。交換軟件的基本組成和各部分功能，交換機(jī)中作業(yè)處理的一般流程，呼叫處理程序的結(jié)構(gòu)和功能，局?jǐn)?shù)據(jù)和用戶(hù)數(shù)據(jù)是交換軟件的重要組成。 ? 內(nèi)容簡(jiǎn)介（續(xù)） 第 5章：移動(dòng)通信系統(tǒng) ， 介紹移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) ， 移動(dòng)交換系統(tǒng)的各種編碼 ， 移動(dòng)通信的信令 ， 移動(dòng)通信呼叫處理的過(guò)程 ， 支持移動(dòng)用戶(hù)漫游的原理 ， 移動(dòng)用戶(hù)位置登記與更新 、 移動(dòng)主叫與被叫 、 切換和短消息業(yè)務(wù)的信令流程 。 第 6章：分組交換的基本原理 ， 兩種主要的分組交換方式 （ 虛電路方式和數(shù)據(jù)報(bào)方式 ） 。 簡(jiǎn)單介紹 ， 幀中繼技術(shù) 、 ATM技術(shù) 、 IP交換與多協(xié)議標(biāo)簽交換 MPLS。 第 7章： 智能網(wǎng)原理和技術(shù) ， 重點(diǎn)說(shuō)明智能網(wǎng)的概念 、體系結(jié)構(gòu)及智能網(wǎng)的基本組成 ， 介紹目前得到廣泛應(yīng)用的智能業(yè)務(wù) （ 一號(hào)通業(yè)務(wù) 、 彩鈴業(yè)務(wù) 、 預(yù)付費(fèi)業(yè)務(wù) ） 的實(shí)現(xiàn)原理和信令流程 。 第 8章 ：推動(dòng)電信網(wǎng)向 下一代網(wǎng)絡(luò) 發(fā)展的主要因素，下一代網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)和分層結(jié)構(gòu)，固定電話網(wǎng)向下一代網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的演進(jìn)步驟，我國(guó)固定電話網(wǎng)的智能化改造方案。 ? 參考教材及部分參考書(shū)目 現(xiàn)代交換原理（第三版），桂海源， 1）程控?cái)?shù)字交換原理及應(yīng)用，朱世華， 2）現(xiàn)代交換技術(shù)（第 2版），張中荃， 3）電信網(wǎng)與電信業(yè)務(wù)，唐純貞等， 2022 4）交換原理與技術(shù)，劉增基等， 5）程控?cái)?shù)字交換與交換網(wǎng)（第二版），葉敏， 6）現(xiàn)代交換原理與通信網(wǎng)技術(shù)，卞佳麗， 第一章 電信交換基礎(chǔ) ? 交換的基本概念 ? 電話交換技術(shù)的發(fā)展 ? 主要的交換方式 ? 我國(guó)電話通信網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和編號(hào)計(jì)劃 交換的基本概念 ? 交換的引入 【 參 2） P12】 通信的目的是實(shí)現(xiàn)信息的傳遞 。 自從 1876年 ， 一個(gè)電信系統(tǒng)至少應(yīng)由終端和傳輸媒介組成 ， 如圖 。 終端 終端傳輸媒介電信號(hào) 電信號(hào)消息 消息圖 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信系統(tǒng) 當(dāng)存在多個(gè)終端時(shí)，人們希望其中任意兩個(gè)終端之間都可以進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。 圖 用戶(hù)間互連構(gòu) 成通信網(wǎng) 用戶(hù)間通過(guò)交換設(shè)備構(gòu)成通信網(wǎng) 圖 說(shuō)明： 在圖 ，任意兩個(gè)終端需要通信（交換信息），可由交換設(shè)備控制相應(yīng)的開(kāi)關(guān)接點(diǎn)接通，為兩者提供一條通信鏈路，當(dāng)通信結(jié)束，則相應(yīng)的開(kāi)關(guān)接點(diǎn)斷開(kāi)，釋放通信鏈路。 比較： 互連式通信網(wǎng)可靠，不會(huì)出現(xiàn)通信阻塞，但成本高（需 n (n1)/2根線）。 通過(guò)交換設(shè)備構(gòu)成的通信網(wǎng)有可能出現(xiàn)阻塞（不是一定會(huì)阻塞），成本低。 通信網(wǎng)越大，后者的優(yōu)點(diǎn)越明顯。 如 N=100時(shí)， 交換式通信網(wǎng)需 100根線 互連式通信網(wǎng)需 100 99247。 2=4950根線 終端 用戶(hù)小交換機(jī) 市話交換機(jī) 匯接交換機(jī) 中繼線 用戶(hù)線 圖 大型通信網(wǎng) 小結(jié)論： 實(shí)現(xiàn)通信必須有三個(gè)要素：終端、傳輸和交換 終端設(shè)備： 如電話機(jī)，完成聲電轉(zhuǎn)換和信令功能。 傳輸設(shè)備： 將電話機(jī)和交換機(jī)、交換機(jī)與交換機(jī)連接起來(lái)。電纜、光纖等。 交換設(shè)備： 完成交換，即將不同的用戶(hù)連接起來(lái)，以便完成通話。是通信網(wǎng)的重要組成部分，其好壞決定了通信網(wǎng)的好壞。 電話交換是電信交換中最基本的一種交換業(yè)務(wù)。它是指任何一個(gè)主叫用戶(hù)的信息，可以通過(guò)通信網(wǎng)中的交換節(jié)點(diǎn)發(fā)送給所需的任何一個(gè)或多個(gè)被叫用戶(hù)。 當(dāng)電話用戶(hù)分布的區(qū)域較廣時(shí)，就需設(shè)置多個(gè)交換節(jié)點(diǎn)，交換節(jié)點(diǎn)之間用中繼線相連，如圖 。 圖 采用多個(gè)交換節(jié)點(diǎn) ? 交換節(jié)點(diǎn)的基本功能 交換節(jié)點(diǎn)可控制以下的接續(xù)類(lèi)型： （ 1） 本局接續(xù)：本局用戶(hù)線之間的接續(xù) （ 2） 出局接續(xù)：在用戶(hù)線與出中繼線之間的接續(xù) （ 3） 入局接續(xù)：在入中繼線與用戶(hù)之間的接續(xù) （ 4）轉(zhuǎn)接接續(xù)：在入中繼線與出中繼線之間的接續(xù) 為完成上述的交換接續(xù)，交換節(jié)點(diǎn)必須具備的最基本的功能如下： （ 1）能正確接收和分析從用戶(hù)線或中繼線發(fā)來(lái)的呼叫信號(hào)。 （ 2）能正確接收和分析從用戶(hù)線或中繼線發(fā)來(lái)的地址信號(hào)。 （ 3）能按目的地址正確地進(jìn)行選路以及在中繼線上轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)。 （ 4）能控制連接的建立。 （ 5）能按照所收到的釋放信號(hào)拆除連接。 電話交換技術(shù)的發(fā)展 ? 電話機(jī)的發(fā)展 1875年 6月 2日貝爾和沃森發(fā)明了電話 （原始的電磁式電話） ↓ 1877年愛(ài)迪生發(fā)明了碳精式送話器 +手柄 +呼叫設(shè)備（電鈴） +手搖發(fā)電機(jī) +干電池 （磁石式電話機(jī)） ↓ 1882年出現(xiàn)了共電式電話機(jī) （沒(méi)有手搖發(fā)電機(jī)和干電池，通話所用電源由交換機(jī)供給） ↓ ↓ 1896年美國(guó)人愛(ài)立克森發(fā)明了旋轉(zhuǎn)式電話撥號(hào)盤(pán) 1920年美國(guó)人坎貝爾發(fā)明了消側(cè)音電路 （自動(dòng)電話機(jī) 撥號(hào)盤(pán)電話機(jī)） ↓ 60年代電子學(xué)飛速發(fā)展、 70年代大規(guī)模集成電路出現(xiàn) (電子電話機(jī) 按鍵式電話機(jī) ) ↓ 80年代隨著 NISDN的應(yīng)用出現(xiàn)了數(shù)字電話機(jī) 電話機(jī)的基本組成及功能 電話機(jī)的基本組成部分有通話設(shè)備、信令設(shè)備和轉(zhuǎn)換設(shè)備。 通話設(shè)備 ，包括送話器、受話器以及必要的接口電路。其主要功能是完成聲電轉(zhuǎn)換和電聲轉(zhuǎn)換。 信令設(shè)備 ，包括發(fā)號(hào)的號(hào)盤(pán)和接收呼叫指示的振鈴裝置。其主要功能是完成信令的發(fā)送與接收。 轉(zhuǎn)換設(shè)備 ，如叉簧，其主要功能是使用戶(hù)線在通話設(shè)備與振鈴設(shè)備之間轉(zhuǎn)換，接通或斷開(kāi)用戶(hù)直流環(huán)路。 電話機(jī)的基本組成及工作原理 電話機(jī)的基本工作原理 按照發(fā)出信號(hào)的方式 ， 電話機(jī)可分為撥號(hào)脈沖電話機(jī)和雙音多頻 DTMF電話機(jī) 。 電話機(jī)的基本組成及工作原理 撥號(hào)脈沖電話機(jī)的工作原理 (1)掛機(jī)狀態(tài) (2)振鈴狀態(tài) (3)摘機(jī)狀態(tài) (4)撥號(hào)狀態(tài) 2．雙音多頻（ DTMF）電話機(jī)的工作原理 DTMF信號(hào)是用高、低兩個(gè)不同的頻率來(lái)代表一個(gè)撥號(hào)數(shù)字。 DTMF信號(hào)的頻帶范圍在話音頻帶的范圍中，所以能通過(guò)交換機(jī)的數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)和局間數(shù)字中繼正確傳輸。 1209Hz 1336Hz 1477Hz 1633Hz 697Hz 1 2 3 A 770Hz 4 5 6 B 852Hz 7 8 9 C 941Hz * 0 D 交換機(jī)的基本組成及功能 交換機(jī)的硬件系統(tǒng)由用戶(hù)電路 、 中繼器 、 交換網(wǎng)絡(luò) 、 信令設(shè)備和控制系統(tǒng)這幾部分組成 。 交換機(jī)的基本組成及工作原理 (1)用戶(hù)電路：用戶(hù)電路是交換機(jī)與用戶(hù)話機(jī)的接口 。 (2)中繼器： 中繼器是交換機(jī)與交換機(jī)之間的接口 。 (3)交換網(wǎng)絡(luò)： 交換網(wǎng)絡(luò)用來(lái)完成任意兩個(gè)用戶(hù)之間 ，任意一個(gè)用戶(hù)與任意一個(gè)中繼器之間 ， 任意兩個(gè)中繼器之間的連接 。 (4)信令設(shè)備： 用來(lái)接收和發(fā)送信令信息 。 (5)控制系統(tǒng)：是交換機(jī)的指揮中心 ， 接收各個(gè)話路設(shè)備發(fā)來(lái)的狀態(tài)信息 ， 確定各個(gè)設(shè)備應(yīng)執(zhí)行的動(dòng)作 ， 向各個(gè)設(shè)備發(fā)出驅(qū)動(dòng)命令 ， 協(xié)調(diào)各設(shè)備共同完成呼叫處理和維護(hù)管理任務(wù) 。 本局呼叫處理的基本過(guò)程 交換機(jī)的基本組成及工作原理 （ 1） 用戶(hù)呼出階段 （ 2） 數(shù)字接收及分析階段 （ 3） 通話建立階段 （ 4） 通話階段 （ 5） 呼叫釋放階段 從以上呼叫處理的過(guò)程可看出，可將呼叫的全過(guò)程劃分為若干個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)， 交換機(jī)每次對(duì)呼叫的處理，總是使呼叫由一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。 電話交換機(jī)的類(lèi)型及其發(fā)展 交換機(jī)的幾種類(lèi)型：人工電話交換機(jī) 、 機(jī)電制交換機(jī) 、 模擬程控交換機(jī)和數(shù)字程控交換機(jī) 。 現(xiàn)在又出現(xiàn)了軟交換機(jī)和 IP電話 。 人工電話交換機(jī)是由話務(wù)員完成轉(zhuǎn)接的 （ 1）磁石式電話交換機(jī) （ 2）共電式電話交換機(jī) 機(jī)電制電話交換機(jī)：步進(jìn)制交換機(jī)和縱橫制交換機(jī) （ 1）步進(jìn)制交換機(jī) （ Step by Step System）： 史端喬（ Strowger） 式自動(dòng)電話交換機(jī) 德國(guó)西門(mén)子式自動(dòng)交換機(jī) 特點(diǎn)：直接控制方式 （ 2）機(jī)動(dòng)制交換機(jī) ： 旋轉(zhuǎn)制或升降制電話交換機(jī) 特點(diǎn)：間接控制方式 共同特點(diǎn)： 噪聲大，易磨損，維護(hù)工作量大，接線速度慢，故障率高， 電路技術(shù)簡(jiǎn)單，人員培訓(xùn)容易 （ 3）縱橫制交換機(jī) （ Crossbar System）： 特點(diǎn)：間接控制方式 接線器接點(diǎn)采用壓接觸方式 縱橫制交換機(jī)的出現(xiàn)，是電話交換技術(shù)進(jìn)入自動(dòng)化以后具有重要意義的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。 電話交換機(jī)的類(lèi)型及其發(fā)展 程控交換機(jī)分為模擬和數(shù)字程控交換機(jī) 模擬程控交換機(jī)的控制部分采用計(jì)算機(jī)控制 ， 而話路部分傳送和交換的仍然是模擬的話音信號(hào) 。 數(shù)字程控交換機(jī)的控制部分采用計(jì)算機(jī) ， 話路部分交換的是經(jīng)過(guò) PCM后的數(shù)字化的話音信號(hào) ， 數(shù)字交換機(jī)的交換網(wǎng)絡(luò)是數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò) ， 用戶(hù)話機(jī)發(fā)出的模擬話音信號(hào)在數(shù)字交換機(jī)的用戶(hù)電路上要轉(zhuǎn)換為 PCM信號(hào) 。 數(shù)字程控交換機(jī)是數(shù)字通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與大規(guī)模集成電路相結(jié)合的產(chǎn)物。 電話交換機(jī)的類(lèi)型及其發(fā)展 程控就是存儲(chǔ)程序控制 （ Stored Program Control， SPC） ， 程控交換是利用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行控制 （ 即存儲(chǔ)程序控制 ） 的一種交換方式 。 數(shù)字程控交換機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)： （ 1）能靈活向用戶(hù)提供多種新服務(wù)功能； （ 2）便于采用共路信令系統(tǒng)； （ 3）體積小、重量輕、功耗低、可靠性高； （ 4）操作維護(hù)管理自動(dòng)化。 傳統(tǒng)的電路交換機(jī) 將傳送交換硬件、呼叫控制和交換以及業(yè)務(wù)和應(yīng)用功能結(jié)合進(jìn)單個(gè)昂貴的交換機(jī)設(shè)備內(nèi)，是一種垂直集成的、封閉和單廠家專(zhuān)用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，新業(yè)務(wù)的開(kāi)發(fā)也是以專(zhuān)用設(shè)備和專(zhuān)用軟件為載體，導(dǎo)致開(kāi)發(fā)成本高、時(shí)間長(zhǎng)、無(wú)法適應(yīng)今天快速變化的市場(chǎng)環(huán)境和多樣化的用戶(hù)需求。 軟交換 打破了傳統(tǒng)的封閉交換結(jié)構(gòu)，采用完全不同的橫向組合的模式，將傳送交換硬件、呼叫控制和業(yè)務(wù)控制