电话交换技术基础.ppt

程控交换与宽带交换,CCIT-wsh,本课程的基本要求,CCIT-wsh,本课程的基本要求,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,1.1 电话交换的发展过程,自1876年美国贝尔发明电话以来，随着社会需求的日益增长和科技水平的不断提高，电话交换技术处于迅速的变革和发展之中。,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,在多用户通信时，为了降低用户线路的投资，在通信网中就要引入交换机进行交换。交换机在通信网中起着非常重要的作用。由此可见，实现通信必须要有三个要素，即终端、传输和交换。,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,人工交换1876年贝尔发明电话1878年人工电话交换机开通使用（21线磁石式）1891年供电式交换机开始使用 人工电话交换机的优点是设备简单、安装方便、成本低廉。缺点是话务员的接线速度慢、易出错、劳动效率低。,电话交换是指根据电话用户的要求，用一条传递语音信号的电路将电话的主叫用户与被叫用户连接起来；在通话过程中，这条电路由他们独占使用，而在通话结束后，将原来连通的电路断开，并准备分配给其他用户使用。,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,机电交换1891年史瑞乔发明了机电制自动电话交换机1919年，瑞典的电话工程师帕尔姆格伦和贝塔兰德发明了一种自动接线器，叫做“纵横制接线器”。电子交换1965年美国贝尔系统的1号电子交换机问世，它是世界上第一部开通使用的程控电话交换机。1970年，法国开通了世界上第一部程控数字交换机，采用时分复用技术和大规模集成电路。随后世界各国都大力开发。进入80年代，程控数字电话交换机开始在世界上普及。,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,电话交换机经历了人工交换系统、机电式自动交换系统（如步进制和纵横制交换系统）和电子交换系统三个发展阶段。目前，公用电话交换网采用的是电子式存储程序控制SPC（Stored Program Controlled）交换机，简称程控数字交换机,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,CCIT-wsh,Cycle Diagram,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,1.2 电话交换的基本原理电话通信网的基本组成。,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,1.2.2 电话机的基本组成与工作原理电话机完成通信网中电信号和用户语音信号的转换：（1）将本端用户的语音信号以电流的方式传送到对端用户；（2）同时将对端用户送来的语音电信号转换为语音信号。一、电话机技术的发展过程第一代电话机 磁石电话机以贝尔发明的电话机为代表，其主要特点是电源自备，另设一手摇发电机作为信号源；第二代电话机 脉冲拨号盘的共电式自动电话机，其主要特点是电话机的电源都集中到交换机；第三代电话机 按键拨号盘的自动电话机。其主要特点为电子化，按键拨号盘取代了旋转拨号盘。,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,二、电话机的基本组成模拟电话机通过二线的模拟用户线（通常称为a、b线）与程控交机连接，与程控交换机的硬件系统和呼叫处理程序相配合，使用户完成发呼、拨号、振铃、通话和释放等操作。通话设备 包括送话器、受话器和必要的接口电路信号设备 用来发送和接收用户信号的设备，包括发送被叫号码的号盘和接收入呼叫指示的振铃装置。转换装置 信号设备和通话设备一般不能同时工作，由转换装置完成切换。如电话中的叉簧。,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,三、电话机的类型,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,DTMF电话机双音频电话出现于20世纪60年代，它以双音多频信号（DTMF）代替传统的脉冲拨号。双音频电话分别用高、低两个频率的正弦波单音频信号表示按键盘中的每个数字键（0-9）和符号键（*、#）。高音频信号（高于1075Hz）和低音频信号（低于1075Hz）各4个。双音频信号为语音频带内信号，无直流成分，传输性能远优于脉冲信号，并且缩短了发号时间，发号时间与数字本身无关，易于实现新业务所需的特殊拨号（如*、#键）,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,1209HZ,1477HZ,1336HZ,1633HZ,697HZ,770HZ,852HZ,941HZ,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,1.2.3 交换机的基本组成在程控交换机的发展史上，首先出现的是模拟程控交换机，然后才是数字程控交换机。我们首先介绍模拟程控交换机的硬件结构。,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,话路部分：（1）用户电路是交换机与每个电话机的接口电路，每个电话机对应一个用户电路，主要用于监视用户状态（如摘挂机）及提供驱动（如振铃）功能。（2）出入中继是交换机之间的接口电路，传输交换机之间的各种通信信号，以及监视局间通话话路的状态。（3）收号器主要接收用户发出的号码，可以包括硬件和软件或只包括软件。（4）信号音设备则是为用户提供各种所需的信号音，如拨号音、忙音、回铃音等。（5）交换网络是话路部分的核心，通过交换网络实现用户与用户之间的信息交换。在模拟程控交换机种交换网络一般由电子开关矩阵组成。控制部分：控制部分实际上是一台电子计算机，它控制话路部分的接续，由中央处理器（CPU）、存储器和输入输出设备组成。,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,数字程控交换机的用户电路除了包含模拟交换机用户接口的功能外，还必须有A/D和D/A转换、2线/4线、4线/2线转换功能。数字中继是数字交换局间或数字交换局与远端模块的接口电路。信号收/发包括信号音的产生以及多频互控信号音的收发。交换网络实现数字化，一般是由存储器及一些控制电路组成。,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,交换网络结构的演进空分和时分是交换网络的两种不同的实现方式。空分是指空间分隔，时分是指时间复用。空分交换由空分交换网络来实现。不同通话话路是通过空间位置的不同来进行分隔的，即在空间位置上实现的一种交换方式。时分交换是指对时分复用的信号进行交换。时分复用通常采用脉冲编码调制(PCM)。,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,控制系统的演进（1）布线逻辑控制（WLC：Wired Logical Control）交换机 所谓布控，是指将交换机各控制部件按逻辑要求设计好，并用电路板布线的方法将各元器件固定连接好，具有一定的逻辑操作功能，在外来信号作用下，交换机的各项功能即能实现的一种控制方法。这种交换机的控制部件做成后不好修改，灵活性很小。(2)存储程序控制（SPC：Stored Program Control）交换机所谓程控，是存储程序控制的简称，程控交换是一种用计算机控制的电话交换技术，它将对交换机话路设备的控制功能预先编制好程序存到存储器中，然后用计算机启动运行程序，再通过接口电路控制交换机话路设备接续。,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,程控交换机的发展及特点,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,1.2.4 电话呼叫的基本处理过程,用户甲主叫用户（发起呼叫端）,用户线,用户线,中继线,用户乙被叫用户（接受呼叫端）,发端局,收端局,图4 局间电话呼叫,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,一、主叫用户摘机，发出呼叫请求一次呼叫处理过程是从主叫用户摘机后开始的，主叫用户的摘机动作对应的是用户回路的状态由断开到接通的变化，这种变化被发端局程控交换机识别后，激活呼叫处理进程，根据主叫用户对应的用户线的物理连接位置（即设备码），检索和分析主叫用户数据，以区分用户的用户类别、话机类别等信息。1.交换机检测到主叫用户摘机的状态 2.交换机调查主叫用户的状态 3.调查话机类别（一般电话、投币电话、小交换机等），以便接上相应的收号器,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,二、交换机送拨号音，准备收号在对主叫用户的去话分析结束后，如果判定这是一个可以继续的呼叫，交换机就应该寻找一个空闲的收号器，并把它连接到主叫用户回路上去，同时连接的还有作为提示的拨号音 1.交换机寻找一个空闲收号器以及与主叫用户之间空闲的路由 2.寻找一个与主叫用户之间空闲的信号音源，向主叫用户送拨号音 3.监视收号器的输入信号，准备收号,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,三、收号当主叫用户按位拨出被叫号码时，由连接在用户环路上的收号器按位接收、存储，并将号首报告给呼叫处理程序中的号码分析程序进行分析；呼叫处理程序在收到首位号码后应断开拨号音 1.收到第一位号之后停送拨号音 2.对收到的号码按位存储 3.对“应收位”和“已收位”进行计数 4.将号首送给分析程序进行分析,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,四、号码分析和路由选择根据用户拨打的被叫号码进行分析，如果是出局呼叫，则应该查找路由表来选择一条空闲的出局路由 1.分析号首以决定呼叫类别（本局、出局、长途、特服）2.检查这个呼叫是否允许接通（是否限制用户等）3.检查被叫用户是否空闲，若空闲则予以示忙,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,五、接至被叫用户，向被叫用户振铃对于出局呼叫，在发话端局，应预占主叫用户和选定的出局中继间的通路，同时通过局间信令占用发端局和终端局之间的一条局间中继，并向被叫端局传送被叫用户的地址信息，由受话端局根据收到的被叫号码完成必要的分析。如果被叫用户处于空闲状态，而且允许被呼入，则应预占入局中继和被叫用户线间的经过交换网络的一条话路；如果整条话路通路选试成功，则受话端局应该向被叫用户环路发送铃流（25HZ/90V左右的交变电流），使被叫话机振铃，同时通过局间中继向主叫送回铃音。1.测试并预占与被叫用户之间的空闲路由 2.向被叫用户所在交换局发送被叫用户号码 1.向被叫用户送振铃音 2.向主叫用户送回铃音 3.监视主、被叫用户状态,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,六、被叫用户应答通话当被叫用户听到振铃音后，摘机应答。这个动作所引发的被叫侧的用户环路的状态变化会被被叫侧的用户模块检测到，并通知呼叫处理程序，断开向被叫用户发送的铃流及向主叫用户回送的回铃音，接通预占的主、被叫之间的通路。发话端局侧会根据计费类别的需要启动计费程序。此后，用户的话音信息可以通过：主叫用户发端局交换网络出中继入中继终端局交换网络被叫用户。这样一条建立的通路相互传送了。1.被叫用户摘机应答，交换机检测到以后停振铃和回铃音 2.建立主、被叫用户之间的通话路由，开始通话 3.启动计费设备 4.监视主、被叫用户状态,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,七、话终释放用户通话结束后，对应的就是话终释放过程，可能是主叫用户先挂机，也可能是被叫用户先挂机。主叫侧或是被叫侧的用户模块检测到这类事件后，会通知对端局开始话路释放过程，并停止计费。释放后话路资源可以继续分配给其他的呼叫使用。在市话自动呼叫中，一般采用互不控的复原方式，即任何一方挂机，都会启动话路资源的释放过程；即使这样，主叫先挂机或是被叫先挂机对应的释放过程中的信令程序还是有所不同的。1.一方挂机被交换机检测到以后，释放复原路由 2.停止计费 3.向未挂机一方送忙音,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,1.3 电话通信网的结构及编号制度电话通信网承担了绝大部分的通信业务流量，因此在设计电话通信网结构时，要求既要满足电话业务的要求，保证满意的服务质量，如传输质量、接通率和足够高的稳定性；也要考虑网络建设的经济性和合理性，尽量降低投资和维护费用；此外，还应能够适应通信技术和通信业务的发展，使得网络能够及时和稳定的扩展。1.3.1 电话通信网的一般结构按照拓扑学结构分析，通信网的基本形式有星型网、网状网、环型网、复合网等。,星型网：中央节点相当于汇结局，而周边节点就相当于端局，这种网络结构的优点是节省传输线路设备，缺点是缺乏可靠性。,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,网状网：节点是个个相连的，显然这种结构具有最高的可靠性，但是同时线路投资也是最高，不适合节点较多的网络。,环型网：在计算机通信网中使用，电话网中应用较少。,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,复合网：以星形网为基础，在通信量较大的地区间构成网状网，又称为汇接辐射式网，比较经济合理且有一定的可靠性，是目前构成长途通信网的最基本形式。,1.3.2 电话网等级结构及网络组织,一、电话网等级结构 电话网等级，主要是依据交换中心之间的话务流量、流向、交换和传输设备之间的费用比以及运营管理等因素划分的。（本地中心位于较低等级，汇接中心和长途交换中心位于较高等级。）电话网的结，构包含各个交换中心（节点）设置、选路规划，以及按照一定的规则连接交换中心间的路由，以能够经济、合理、高效、优质地疏通用户之间的话务。动态路由选择的算法，使电话网络由固定路由选择变为动态选择，促进了动态无极网的发展和实际应用。,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,二、我国的电话网络发展我国的电话通信网采用分级网结构：长途电话网和本地电话网两大部分。采用五级网的结构：四级长途交换中心的长途电话网+第五级的本地交换中心的本地电话网随着通信技术的进步和网管理论的成熟，以及长途骨干光缆的铺设，我国长途电话网的等级结构由四级逐步演变为两级，整个电话通信网也相应又五级网向三级网过渡，即两级的长途交换中心和一级的本地交换中心。整个电话通信网将由三个层面组成：长途电话平面动态路由选择本地电话平面动态路由选择用户接入平面环形网结构并实现光纤化和宽带化,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,B,大,区,A,大,区,C0,（,国际出入口局）,TM,乙,本地网,甲,本地网,长,途,电,话,网,本,地,电,话,网,TM,C1,C2,C3,C4,C1,C2,C3,C4,C5,C5,C5,C5,长,途,电,话,网,本,地,电,话,网,C1,第二级为省际交换中心,C2,第三级为省内地区局交换中心,C3,第四级为县交换中心,C4,第五级为市话端局,C5,全国八个大行政区中心是最高一级，即一级交换中心,图5 我国电话网结构,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,DC1,DC2,目前我国电话网正逐步向三级过度，即两级长途交换中心和一级本地交换中心。,图6 长途电话二级等级结构,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,长途电话网平面,本地电话网平面,用户接入网平面,将来长途电话网将进一步演变成动态无级网结构，整个电话通信网将有三个层面组成即：长途电话网平面本地电话网平面用户接入网平面。,图7 将来的电话网结构,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,1.3.3 长途电话网四级长途电话网结构C1为大区中心，采用网状结构。任意一级至下一级均采用辐射结构。1.路由分类：基干路由（最终路由）：C1级交换中心之间的低呼损电路群，同一交换区内中各相邻级长话中心之间的低呼损电路群。基干路由上的话务量不允许溢出。直达路由（高效路由）：低呼损直达路由：任意两级之间设置的低呼损电路群所组成的路由，用来旁路或部分旁路基干路由。这种路由不允许溢出。高效直达路由：任意两级之间设置的高呼损电路群所组成的路由，用来旁路或部分旁路基干路由。这种路由允许溢出。,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,2.长途路由的选择高效直达路由迂回路由基干路由,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,DC1,DC2,目前的两级长途网DC1是各省的长途汇接中心，相当与原四级结构中的C1和C2。DC2是汇接本地长途话务的交换中心，相当于原四级结构中的C3和C4,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,1.3.4 本地电话网本地电话网：同一个长途编号范围内所有的交换设备、传输设备和用户终端组成的电话通信网。本地电话网：由端局组成，也可包括汇接局。端局是与电话终端直接相连的交换机所在地，具有来话和去话功能。五级结构中用C5表示，三级结构中用DL表示。汇接局是连接本地端局的交换机所在地，该交换机一般不与电话终端直接相连，若有电话用户连接在该交换机上，则成为混合汇接局。五级结构中用Tm表示，三级结构中用DTm表示,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,本地网的等级结构网状网结构（仅设置端局，适用于本地网中端局数量较少，而各端局容量较大的情况）二级网结构（设置端局和汇接局两个等级的交换中心）,DC2,DL,DTm,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,二级结构本地网网络组织去话汇接方式来话汇接方式来话去话汇接方式集中汇接方式,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,本地网络路由选择计划先选择直达路由再选择汇接次数少的路由最后选择汇接次数多的路由,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,1.3.5 接入网一、接入网的概念接入网（AN）：指交换局到用户端之间的所有机线设备。,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,1.3.6 电话通信网的支撑网电话通信网作为一种业务网络，其可靠运行需要有支撑网的支持，目前的支撑网主要包括：N0.7信令网、电信管理网和数字同步网。信令网是一个与业务网从逻辑上分离的通信网络。用来传送网络节点间通信的控制信息，保证了电信网的可靠运行。不仅为电话网服务，同时也为移动通信网、智能网和综合业务数字网服务。信令网于通信网可喻为人体中的神经网络。电信管理网是通过一个有组织的网络结构，以取得各种类型的操作系统之间、操作系统与电信设备之间的互连。采用商定的具有标准协议和信息的接口进行管理信息交换的体系结构。,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,五种管理功能域：性能管理配置管理账务管理故障管理安全管理数字同步网为全网提供基准时钟，保证全网中的数字交换系统和数字传输系统工作相同的时钟速率下，我国国内电话网采用的是分级的主从同步法，国际网中采用准同步法。,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,1.3.7 编号计划编号计划是在电话接续、网间互通和某些新业务使用过程中所采用的号码规程。一、编号原则见教材P24二、编号方式本地电话号码 在同一本地网范围内的用户之间相互呼叫时拨统一的本地用户号码。如果呼叫的是固定电话用户，以本地8位号码为例，应拨打PQRSABCD，其中PQRS为端局号，ABCD为局内用户号。,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,国内长途呼叫国内长途呼叫是发生在不同本地网电话用户之间的呼叫。如呼叫固定电话网的用户，则需在本地电话号码前加拨长途字冠0和长途区号，其号码方案为：0长途区号本地电话号码长途区号分配规则：长途区号采用不等位编号制度，可采用2位，3位和4位三种位长的长途区号，分配原则为：北京：全国中心，区号为两位10中央直辖市或大区中心：区号为两位，编号2x，x可为1-0，如，武汉27，广州20，上海21等省中心、地区中心：区号三位，编号为（39）x1x，其中x1为奇数。如深圳755，孝感712等。县中心：区号四位，编号为（39）x2xx，其中x2为偶数数。,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,国际长途呼叫：是指发生在不同国家之间的电话通信，需要两个或更多的国家通信网的配合完成。国际自动拨号程序为：00国家号码长途区号本地电话号码 其中 00为国际长途字冠，国家号码采用不等位编号制度，由1-3位组成。若美国的国家号为1，中国为86CCITT规定：国家号+长途区号+市话号码 不得超过12位,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,首位号码分配：0为国内长途全自动呼叫字冠号；00为国际长途全自动字冠号；1为特种业务、新业务及网间互通的首位号码；29为本地电话首位号码，其中200，300，600，700，800为新业务(智能业务)号码。,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,移动电话网的编号计划：移动用户ISDN号码（MSISDN）：国家号码CC+移动网号（NDC）+HLR识别号H0H1H2H3+用户号码SNCC：不等长，中国86NDC：3位，移动139、138、137、136、135、157、187、188等；联通130、156、185、186等；中国电信：133，180、189 等HLR：4位，归属位置寄存器，用来识别位置用户号码：4位，用来识别用户。,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,国际移动用户识别码（IMSI）：移动国家号MCC+移动网号（MNC）+移动用户识别码（MSIN）MCC：3位，中国460MNC：2位，移动00，联通01，MSIN：10位移动用户漫游号码（MSRN）：1390+M1M2M3+ABCM1M2M3：MSC号码ABC：临时移动用户识别码（TMSI）：4字节的BCD编码，由VLR自行分配。,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,电信网编号计划：10开头，电信服务号码，如103国际半自动挂号，108国际对方付费电话，10000电信服务中心，10010联通服务中心等等，10086移动服务中心。11开头，赋予特种服务号码，如110匪警，111电信内部测试，112报修（已取消），113、115国内人工长途挂号，114查号台，116国内人工长途查询，117报时，119火警等，12开头，赋予民用特殊号码，如120（医院），12121（天气预报），122交通事故告警，126、127、128、129寻呼台（BP机时代）。所以分配到手机用户时，以13开始做号段。后来分配130133为联通，134139为移动。其他的特殊号段号码有：16，声讯类，如160中国电信工人信息服务接入码，166语音信箱业务，167吉通计算机互联网业务接入码，168声讯服务，中国电信公众多媒体网接入码等 17，长途电话服务，如170国内长途全自动话费查询台，173国内立接制长途半自动挂号台，176国内长途半自动查询台，177国内长途半自动班长台，179IP语音服务接入码等 18，部分服务台，如180邮政服务，184邮政编码查询接入码，185国家邮政局电话信息服务接入码，186移动服务中心，188固定电话交费台，189中国电信业务受理特服台等。19，寻呼接入，191联通无线电人工寻呼接入码，192联通无线电自动寻呼接入码等等 20，30，电话卡服务,CCIT-wsh,第一章 电话交换技术基础,新业务接入码编号：见教材P27 表1.3.8 计费方式一、本地网电话自动计费方式复式计费方式：通话时长+通话距离计次表方式：市话计费中，只是根据时长和局向选择来累计主叫用户对应的计次表的数值，不保留详细通话记录。本地详细话单方式（LAMA)：每次通话保留详细的通话记录，包括主、被叫号码，通话的起始时间，通话时长等。二、长途自动电话计费方式集中的详细话单方式(CAMA)：发端长话局产生的详细话单，根据发话时间、通话时长和通话距离来确定费率、折扣、基本话费和相应的附加费用。三、智能网业务的计费方式单独计费方式,Thank You!,