程控交换原理第1章课件

第1章绪论1引言2交换机的发展3交换机的基本功能4交换机的分类5交换机的基本概念1交换（Switch)：将多个输入和多个输出任意两两联通和切断的功能。即电话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。21引言1.1交换的概念3

通信的目的是实现信息的传递。在通信系统中，信息是以电信号或光信号的形式传输的。一个通信系统至少应由终端和传输媒介组成，如图1所示。图1点对点通信1.2交换机的引入终端：将含有信息的消息，如话音、图像、计算机数据等转换成可被传输媒介接受的信号形式，同时将来自传输媒介的信号还原成原始消息。4通信的目的是实现信息的传递。在通信系统中，信息是以电信号或光信号的形式传输的。一个通信系统至少应由终端和传输媒介组成，如图1所示。图1点对点通信1.2交换机的引入传输媒介：把信号从一个地点传送至另一个地点。5通信的目的是实现信息的传递。在通信系统中，信息是以电信号或光信号的形式传输的。一个通信系统至少应由终端和传输媒介组成，如图1所示。图1点对点通信1.2交换机的引入这样一种仅涉及两个终端的单向或交互通信方式称为点对点通信。6图2多用户全互连式连接当存在多个终端，且希望它们中的任何两个都可以进行点对点通信时，最直接的方法是把所有终端两两相连，如图2所示。这样的一种连接方式称为全互连式。7

缺点：

(1)当存在N个终端时，需用N(N-1)/2条线对，线对数量随终端数的增加而迅猛增长。

(2)当这些终端分别位于相距很远的两地时，两地间需要大量的长线路。

(3)每个终端都有N-l对线与其它终端相接，因而每个终端需要N-1个线路接口。8如果在用户分布密集的中心安装一个设备——交换机(switch，也叫交换节点)，每个用户的终端设备经各自的专用线路(叫用户线)连接到交换机上，如图3所示，就可以克服全互连式连接存在的问题。(4)增加第N+1个终端时，必须增设N对线路。当N较大时，无法实用化。(5)由于每个用户处的出线过多，因此维护工作量较大。结论：不经济、操作复杂、难以实用化9图3用户通过交换机连接图中，当任意两个用户之间要交换信息时，交换机将这两个用户的通信线路连通。用户通信完毕，两个用户间的连线就断开。10有了交换设备，N个用户只需要N对线就可以满足要求，线路的投资费用大大降低，用户线的维护也变得简单容易。尽管这样增加了交换设备的费用，但它的利用率很高，相比之下，总的投资费用将下降。结论：引入交换机后，经济，易实用化。1111构成通信网的三要素终端设备，完成待传消息到信道传输信号的转换和反变换。可有电话机、传真机、数据终端、计算机等。传输系统，是终端到交换机及交换设备之间的连接媒质，是信息的传送通路，可有频分载波、PCM数字时分系统、微波、光纤等传输系统。交换设备，实现通信信号的汇接、转接和分配功能。121.3常见交换技术按交换方式的不同可有电路交换、报文交换、分组交换、异步转移模式（ATM）交换、软交换等。电路交换（CS:circuitswitch)电路，指承载用户信息的物理层媒质，可以是一对铜线、一个频段或时分复用电路的一个时隙。电路交换模式，交换设备只为通信双方建立透明的通路连接，不对用户信息进行任何检测、识别或处理。电路交换设备，常称作程控交换机，在软件控制下，接收和处理用户呼叫信令，分配资源，提供双向通信电路。131414电路交换技术的特点面向连接。用户需先通过请求信号告诉交换机所需的连接，当需求可满足并由交换机建好连接后，双方才能通信。电路效率低。静态复用、恒定带宽，每个用户独占通信链路资源。实时交换。适合实时通信业务应用，不会引入额外时延。应用：固定电话网PSTN、移动电话网、智能网IN、综合业务数字网ISDN等。1515报文交换（MessageSwitching）基本的报文交换动作是存储报文、分析报文中的收报人地址和报文转发。有多个报文送往同一地点时，要排队按顺序发送。报文传送中有检错和纠错措施特点：时延大、需要较大存储量应用:电报通信、部分专用数据网1616

采用存储转发方式的分组交换也称为包交换。将要传送的数据按一定的长度分成多个数据段，这些数据段称为“分组”

（packet）。分组交换（PS：PacketSwitching）特点：资源利用率高、实时性差、可靠性差应用:IP电话、基于因特网的各种业务1717

报文交换的时延分组交换的时延分组交换和报文交换1818ATM交换ATM（AsynchronousTransferMode）即异步传送模式，又叫异步转移模式。是快速分组交换方式，综合电路交换和分组交换的优点。应用:宽带ISDN等软交换通过服务器或网元上的软件实现基本呼叫控制功能。特点：话音分组化，控制与承载的分离应用:下一代网络NGN191.4什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。20

(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：21

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。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

最简单的通信网(communicationnetwork)仅由一台交换机组成，如图4所示。1.5通信网的概念每一台通信终端通过一条专门的用户环线(或简称用户线)与交换机中的相应接口连接。交换机能在任意选定的两条用户线之间建立和释放一条通信链路。图4由一台交换机组成的通信网23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5所示的通信网。

图5多台交换机组成的通信网24图5多台交换机组成的通信网市话交换机:网中直接连接电话机或终端的交换机,也称为本地交换机，相应的交换局称为端局或市话局。25图5多台交换机组成的通信网汇接交换机:仅与各交换机连接的交换机称为汇接交换机。当通信距离很远，通信网覆盖多个省市乃至全国范围时，汇接交换机常称为长途交换机。26图5多台交换机组成的通信网中继线:交换机之间的线路称为中继线。27图5多台交换机组成的通信网用户交换机PBX(PrivateBranchExchange)

: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(PrivateAutomaticBranchExchange)。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图5多台交换机组成的通信网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。长途交换设备仅涉及交换机之间的通信。29图5多台交换机组成的通信网由此可见，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)。302交换机的发展手摇式、战争时期312交换机的发展转盘式、改革开放初期、自动化322交换机的发展按键式、开放安装332交换机的发展无绳、移动电话34

从整个发展过程来看，大致可分为三个阶段：㈠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35人工电话交换机36

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。37①步进制交换机

1892年史端乔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。

㈡发展阶段——机电交换时期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。383940②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。41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。42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(indirectcontrol，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。43

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。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。441965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。45㈢迅速发展阶段——电子交换时期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。46471970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。4849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。不仅传语音，而且还可传图像、文字、多媒体，开辟了许多新的智能业务。50我国1982年引进数字程控交换机，90年代初研制出数字程控交换机。“巨大中华”：巨龙HJD04、大唐SP30、中兴ZXJ10、华为C&C08。我国程控交换机的发展特点：“起步晚、起点高、发展快”。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”)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均使用的是电路交换技术。回顾与总结为什么引入交换？引入交换后通信网的三要素常用交换方式的特点及应用程控交换机采用哪种交换方式，交换的是什么信号？IP电话采用的交换方式及特点交换机连接哪两种设备，分别通过什么相连？交换机发展分哪三个时期？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。52交换机的功能：接入功能、交换功能、信令功能、其他控制功能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。53543．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(StoredProgramControl）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