第1章《程控数字交换与交换网》绪论-程控交换玉数字交换网.ppt

*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,程控交换原理,1,程控数字交换与交换网,（第二版）,叶敏 编著,2,成绩考核：,考试成绩*,60%+,平时成绩*,10,%,+,实验成绩*,30%,要求：,不准旷课；,上课专心听课；,课后按质、按量、按时完成作业；,听课或学习过程中出现问题及时与老师沟通。,3,目录,第1章 绪论,第2章 话音信号的数字化基础,第3章 数字交换机的话路部分,第4章 程控交换系统控制部件的组成特点,第5章 程控交换机软件概况,第6章 呼叫处理的基本原理,第7章 交换技术基础,第8章 电话通信网,第9章 信令方式,第10章 部分有关通信网简介,4,固定电话的传递过程：,6,7,8,10,1.1,引言,1.1.1,交换的引入,主叫用户,被叫用户,11,1.1.1,交换的引入,N,对连接线,?,N,13,1.1.1,交换的引入,实际上，每个用户话机只有一对连接线。,电话,交换机,引入了一种交换设备。,1.1,交换的基本概念,15,1.1.1,交换的引入,一、什么是交换,电话,交换机,交换就是利用交换设备（交换机），将所有用户话机都用一对线接到交换设备上，由交换设备完成任意两个或多个用户话机连通。,16,二、交换节点的连接方式,1,、全互联方式,设置多个交换节点，每个交换节点之间用中继线两两相连。,1.1.1,交换的引入,18,2,、汇接方式,多个交换节点之间不能做到个个相连，而是引入汇接交换节点，实现各交换节点之间的间接相连,。,汇接交换机,19,网内的任一个用户可以按着自己的要求与网内的其他用户进行信息交换。,1.1.2,交换的概念,20,电话交换机实现“电话交换”功能,1、什么是电话交换机,电话机具有送话、受话、振铃以及一些转换功能，在电话用户分布的区域中心设置一台电话交换机，每一用户都有一对线路与交换机相连,。,将需要通话的电话用户连接起来，并在话终时及时拆断连线的设备,称之为电话交换机,。,21,最早的电话交换是人工来完成的，叫“,人工交换机”,。,以后逐步由机器取代人工连接。出现了“,自动电话交换机,”。随着通信事业的发展，电话交换机也越来越庞大、越来越复杂，从容量上已有可接10万个甚至10万个以上用户的电话交换机，多个电话机可以连成,电话网（市话电话网也叫通信网）,。,22,图 由一台交换机组成的通信网,24,当用户数量很多且分布的区域较广时，一台交换机不能覆盖所有用户，这时就需要设置,多台交换机,组成如图所示的通信网。,25,图 多台交换机组成的通信网,26,图5 多台交换机组成的通信网,用户交换机,PBX,(Private Branch Exchange),:,常用于一个集团的内部。,PBX,与市话交换机之间的中继线数目通常远比,PBX,所连接的用户线数目少，因此当集团中的电话主要用于内部通信时，采用,PBX,要比将所有话机都连到市话交换机上更经济。当,PBX,具有自动交换能力时，又称为,PABX(Private Automatic Branch Exchange)。,公共电话网只负责接续到,PBX，,进一步从,PBX,到电话机的接续常需要由话务员转接,，或采用特殊的直接接入设备(,DID)。,28,长途交换设备仅涉及交换机之间的通信，而市内交换设备既涉及到交换设备之间的通信又涉及到交换设备与终端的通信。,由此可见，交换机在通信网中起着非常重要的作用，它就像公路中的立交桥，可以使路上的车辆(信息)安全、快捷地通往任何一个道口(交换机输出端口)。,29,以最简单的人工交换机为例：,图中有3个用户1、2和3，他们的话机分别通过线路接到交换机上的用户塞孔。用户塞孔装有一个信号灯。交换机内有若干条,塞绳,。每条塞绳有一对插塞应答插塞和呼叫塞子，用以连接用户塞孔，塞绳还包括话终信号灯、振铃用的铃流源、话务员话机等设备。,31,(1)1号用户摘机。发出呼叫信号，使该用户在交换机上相应呼叫信号灯亮；,(,2),话务员见到信号灯亮，则将应答塞于插入到该用户的塞孔，并接上话务员话机(扳上应答键)和1号用户通话，询问被叫用户号码。,(3)当话务员知道被叫用户是3号后，将呼叫塞子插入3号用户塞孔，并扳振铃键向用户话机送铃流。,(4)3号用户(被叫用户)应答后，即可互相通话；,(5)通话完毕，用户挂机，话终信号灯亮，话务员拆线。,此交换功能是由话务员来完成的,。,设1号用户要呼叫3号用户，其过程如下,：,32,话务员的工作大体上有两部分：,一是,根据主叫用户的要求对被叫用户进行选择；,二是,依据选择结果，插入塞绳将两个用户连接起来，即实现对,二个用户的,接续,。,自动电话交换机则由用户通过拨号盘来选择被叫用户,，,接续,工作由交换机来完成。,33,2,交换机的发展,电话的发展,手摇式、战争时期,34,转盘式、改革开放初期、自动化,35,按键式、开放安装,36,无绳、移动电话,37,数字无绳、时尚家居,38,从整个发展过程来看，大致可分为三个阶段：,开创阶段人工交换时期,1878,年出现了磁石式人工电话交换机；,1891,年采用了共电式电话交换机,39,人工电话交换机,40,这种交换机的交换网络就是一个接线台，非常简单，接线由人工控制。由于人工接续的固有缺点，如接续速度慢，接线员需日夜服务等，迫使人们寻求自动接续方式。,41,步,进制交换机,1892,年发明了自动电话交换机，并开通使用。用自动选择器取代了话务员，通常称步进制交换机。,发展阶段机电交换时期,42,43,44,这种交换机的交换网络由步进接线器组成，主叫用户的拨号脉冲直接控制交换网络中步进选择器的动作，从而完成电话的接续。,步进选择器动作范围大，带来的直接后果是,接续速度慢，噪音大,。直接控制的方式导致,组网和扩容,非常不灵活。,45,纵横制交换机（,1919,年发明,）,纵横接线器由纵线（入线）和横线,(,出线,),组成。平时，纵线同横线互相隔离，但在每个交叉点处有一组接点。根据需要使一组接点闭合，就能使某一纵线与某一横线接通。,46,纵横接线器将过去滑动摩擦方式的接点改成了压接触，从而减少了磨损，提高了寿命,。,纵横交换机的交换网络由纵横接线器组成，与步进接线器相比，器件动作范围减小了很多，接续速度明显提高。,47,它采用一种称为“,记发器”,的特殊电路实现收号控制和呼叫接续，是一种,间接控制,(,indirect control，,也叫集中控制)方式。,电话机的拨号脉冲先由记发器收存下来，在适当的时候转发给标志器，以控制选定路由中接线器横棒和纵棒的动作，形成间接控制方式。,这种控制方式下的,组网和容量,扩充灵活,48,1926年世界上第一个大型的,纵横制自动电话交换局,首先在瑞典使用.,1938年美国引进了1号纵横交换系统。接着法国、日本、美国等国也相继生产纵横制交换机。从此纵横制自动电话交换机开始广泛使用。50年代初，纵横制交换技术已达到比较完善和成熟的阶段。,49,上述的交换机在话路连接上，各接点大多数是采用金属接点，接触电阻很小，接点断开后绝缘电阻很大。各条话路在空间上都是互相分开的，故称为空分式交换机。控制系统都是由一些电子器件和电磁器件构成，故称为布控式交换机。交换机中传输和交换的信号都是模拟信号。,50,1965,年美国开通了第一部,空分程控交换机,，它的话路系统采用纵横接线器，所以话路系统是空分的，传输的信号是模拟信号。控制系统采用了电子计算机，使交换技术迈入了新的阶段。,所谓,程控,就是由存放在存储器中的程序来控制交换网络的接续，这就是所谓的软件控制。,迅速发展阶段电子交换时期,51,在当时科学家们所遇到的问题有两个：一个是,用电子器件代替金属接点,问题，这一问题始终无法解决；另一个问题时脉冲编码调制技术已经在通信线路中使用，但是这种,数字信号无法进入交换机进行交换,。,随着微电子技术的发展，超大集成电路的出现，大容量存储器的发展，使,数字信号进入交换机,成为可能，而且也在交换网络中摒弃了金属接点。,52,53,1970,年法国开通了第一部,程控数字交换机,。控制系统采用了计算机，话路系统采用了存储器和与非门，构成了数字交换网络，实现了传输和交换一体化，为向综合业务数字网的发展铺平了道路。,54,由于程控数字交换技术的巨大优越性，使通信技术的发展得到了突飞猛进。,不仅使数字交换技术迅速发展，不仅传电话，而且还可传图像、文字、多媒体，开辟了许多新的智能业务。数据交换也得到了长足发展，有了电路交换、分组交换、,ATM,交换。,55,经过一百多年的发展，,电路交换技术,已非常完善和成熟，是目前网络中使用的一种主要交换技术。,传统电话交换网中的交换局，,GSM(“,全球移动通信系统,”,Global System for Mobile Communication),数字移动通信系统的移动交换局,，窄带综合业务数字网(,N-ISDN),中的交换局，,智能网,IN(Intelligent Network),中的业务交换点,SSP(Service Switching Point),均使用的是电路交换技术。,56,3,交换机的基本功能,电话交换机的任务是完成任意两个电话用户之间的通话接续。,通过前面对人工交换机通话接续过程，可以归纳出对电话交换机的基本功能要求：,呼叫检出功能；,接收被叫号码；,对被叫进行忙闲测试；,若被叫空闲，则应准备好空闲的通话回路；,向被叫振铃，向主叫送回铃音；,被叫应答，接通话路，双方通话；,及时发现话终，进行拆线，使话路复原。,57,4,交换机的分类,1按接续方式分类,(1)人工电话交换机：接线、拆线由话务员来完成。,(2)自动电话交换机：接线、拆线完全由用户自动控制电话交换机完成。,2按自动电话交换机信息传递方式分类,(1)模拟交换机,：它对模拟信号进行交换；,(2)数字交换机,：它对数字信号进行交换。,58,3按自动电话交换机控制方式分类,(1)布线逻辑控制交换机(简称布控交换机),。这里所指的,布控逻辑,用机电或电子元件做在一定的印制板上，通过机架的布线做成。这种交换机的控制部件做成后便不好修改，灵活性很小。,(2),存储程序控制,SPC(Stored Program Control）,交换机(简称程控交换机),。这是用数字电子计算机控制的交换机，采用的是电子计算机中常用的“存储程序控制”方式，即把各种控制功能、步骤、方法编成程序，放入存储器，利用存储器由所存储的程序控制整个交换机工作。要改变交换机功能，增加交换机的新业务，只要修改程序就可实现。,59,4程控交换机按其交换网络接续方式、交换信息的类型、以及控制方式的不同可作如下分类：,60,5,交换机的基本概念,61,分为,话路部分,和,控制部分,二部分。其,话路部分,可以和现在运行的纵横制交换机的话路部分相比拟。而,控制部分,则是一台数字电子计算机，它包括中央处理机(,CPU)，,存贮器和输入输出设备。,62,交换网络,可以是各种接线器(如纵接线器，编码接线器，笛簧接线器)，也可以是电子开关矩阵(电子接线器)。它可以是空分的，也可以是时分的。,交换网络由,CPU,送控制命令驱动。,63,出中继电路,和,入中继电路,是和其它电话交换机的接口电路。它传输交换机之间的各种通信信号，也监视局间通话话路的状态；,64,用户电路,是每个用户话机独用设备，只为一个用户服务。它包括用户状态的监视和用户直接有关的功能等。用户电路不仅担负了馈电、监视和振铃功能，而且还增加了模,/,数转换和数,/,模转换功能，以适应用户话机的接入，其他还有模拟中继器，数字中继器及非话业务的接口。,65,程控交换机的中继器和用户电路包括收号器都受中央处理机控制。,我们可以得出,结论,：,程控交换机实质上是数字电子计算机控制的交换机,。,66,6,程控数字交换机的性能和指标,用途,容量,话务负荷能力,呼叫处理能力,新服务性能,服务标准,67,用途,程控数字交换系统主要用于：,市话交换；,长话交换；,汇接交换；,国际长途交换；,农话交换；,用户话机交换；,远端用户单元等。,68,容量,容量通常以用户线数和中继线数来表示。,门：,一门就是一对用户线；,线：,指交换网络出、入线的端子数，这是最基本的表示方法。,路：,指接长途电路数。,69,70,话务负载能力,话务负载能力是指在一定的呼损率下，交换系统在忙时可以负载的话务量。,话务量,Y,等于单位时间内所产生的平均呼叫次数,C,和每次呼叫平均占用时间,t,的乘积,即：,Y=Ct,t,若以小时为单位，则其计量单位用爱尔兰表示，简写为,Erl,。,71,呼叫处理能力,呼叫处理能力以忙时试呼叫次数来表示，通常称为,BHCA,值,（,Maximum Value of Busy Hour Call Attempt,）。,是衡量交换系统处理机能力的重要指标；,表明处理机能处理的用户在忙时摘机呼叫的次数。,BHCA,值的大小决定于处理机的速度、程序的结构和指令条数以及有关的话务参数。,处理机的速度表明了执行指令所需要的时间，速度越高，处理机在单位时间里处理的指令条数越多，,BHCA,值就越大，处理能力就越强。,72,新服务性能,缩位拨号、热线服务、呼出限制、免打扰服务、查找恶意呼叫、截接服务、闹钟服务、无应答转移,可供选择的服务项目,缺席用户服务、遇忙记存呼叫、遇忙回叫、转移呼叫、呼叫等待、三方通话、会议电话,73,服务标准,呼损指标,呼损指标,：呼损率是交换设备未能完成的电话呼叫业务量与用户发出的电话呼叫业务之比，简称呼损。呼损越低，服务质量越高。,呼损的大小应考虑两个基本因素,：用户对服务质量的满意程度；交换系统的设备具有较高的使用效率。,这两者是互相矛盾的，若让用户满意呼损就不能太大，但呼损小了，设备的利用率就要降低。经过调查研究表明，在市内电话通信网上，一般地说总呼损在,2%-5%,范围内是比较合适的。,74,接续时延,接续时延一般是指：,拨号音时延,：主叫摘机到听到拨号音的时延。,拨号后时延,：拨完最后一位号码到听到回铃音的时延。,拨号音时延表明了从主叫用户摘机到听到拨号音这一阶段中呼叫处理过程所需要的时间。在这一阶段硬件要反馈用户回路状态的变化；处理机要收集到回路状态变化的信息；当判明为呼出事件后，应登记呼出事件，再进行查明主叫用户数据、链路和收号器选试，驱动拨号音的送出。,75,拨号音时延主要取决于：,处理机收集到状态变化信息所需的时间，对呼出事件分析判断所需的操作时间。,如用户摘机识别扫描周期的长短，基本级程序操作时开销的大小，处理机之间通信所需的时间开销。,这些事件总和要求其平均值也不应超过,400ms,，同时还规定超过,600ms,的概率应小于,0.5,。在超负荷,25%,的情况下时延的平均值不应超过,800ms,，超过,1s,的概率应小于,0.5,。,76,拨号后时延与号码的数字分析、判别接续去向和完成接续任务、选择接续通路、驱动回铃音和铃流等操作时间有关。,这里也涉及到处理机的速度，软件的结构及效率，处理机间通信速度等因素。,拨号后时延规定其平均值应小于,650ms,，超过,900ms,的概率应小于,0.05,。在超负荷,25%,的情况下，平均值应不大于,1000ms,超过,1600ms,的概率应小于,0.05,。,77,程控交换机的优越性,程控交换机的服务性能,程控交换技术的发展,当前世界通信的发展,补充,78,程控交换机的优越性,技术上的优越性,能提供许多新的用户服务性能,维护管理方便，可靠性高,灵活性大,便于向综合业务数字网方向发展,有可能采用公共信号系统,便于利用电子器件的最新成果，使整机技术的先进性得到发挥,79,2、经济上的优越性,1.交换设备方面,：,a、,程控交换机主要采用电子器件，这样和纵横制相比较可以节省大量有色和黑色金属。,b、,程控交换机体积小，占用机房面积小；,c、,重量轻，可节省基建费用；,d、,耗电省，在集成电路大幅度降价的状况下，有可能大幅度降低程控交换机成本。,2.线路设备方面,程控交换机可以通过采用,远端用户模块方式,；节省用户线，降低线路设备的费用。,80,3 维护和生产方面：,由于检测和诊断故障的自动化减少了维护工作量，节省了维护人员。在制造中工艺也简单了，提高了生产效率。,程控交换机的服务性能,给一般用户的服务,给各种用户交换机用户的服务,在管理和维护上的新业务,81,程控交换技术的发展,目前程控交换技术在下列方而进一步发展：,1.软、硬件模块化。软件采用高级语言，尤其是,ccitt,建议的高级语言。数据修改采用数据处理机；,2.在控制方面采用分级控制方式，并且逐步向全分散方式过渡；,3.进一步提高用户电路的集成度并降低其成本，,4.在交换网络方面已有数字交换网络的集成电路。经过拼接以后可以达到2048*,2048,个时隙的交换；16,k*16k,32k*32k,等等。,82,5.大量采用微处理器，甚至单片微型计算机，使得体积和成本进一步降低。,6.大力开发各种接口，包括无线接口和光接口；,7.加强接入网的开发，为以后用户传输各种非话业务（包括宽带业务）打下基础。,8.,加强网络管理功能，并为进入管理网做好准备。,83,当前世界通信的发展,1.7.1,当前世界通信产业发展的特点,世界通信技术进步越来越快,世界通信市场竞争日趋激烈,1.7.2,当代通信技术综观,传送网技术,接入网技术,ISDN,技术和,ATM,技术,移动通信和个人通信技术,智能网技术,多媒体通信技术,支撑网技术,因特网技术,下一代的通信技术,84,当前世界通信的发展,1.通信形式由听觉信息为主发展为以视觉信息为主。传统的话音通信业务已不能满足用户要求。视像电话、图文传真等信息系统迅速兴起。,2.通信设备向数字化、高速化、高频化、宽带化以及集成化、微型化、智能化方面发展。传递信号的电信网结构发生明显变化。光纤代替电缆明线，卫星通信代替短波通信，,程控交换机从集中控制方式发展为多机处理分散控制方式,。国际、洲际及边缘地区的通信愈来愈方便和多样化、个人化。,3.通信技术过程由信息传递转向信息收集、传递、处理和控制一体化。综合业务的范围将越来越广泛。,85,