[信息与通信]现代交换技术第4章 电路交换和数字程控交换.ppt
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1、第4章 电路交换和数字程控交换,4.1 电路交换 4.2 数字程控交换,基本电路交换一般过程:1)呼叫建立阶段。2)信息传送阶段。3)连接释放阶段。,4.1 电路交换,一、基本电路交换,呼损:用户发起呼叫后,由于网络的原因呼叫未能完成而损失的比例,称为 呼损。,基本电路交换具有如下一些典型特点:1)对呼叫请求采用呼损处理方式。2)在通信开始之前预先建立的专用通信链路。3)专用通信链路带宽固定,并且要求各呼叫采用相同的传输速率且在数字通信系统中采用同步时分复用传输方式。4)存在通信时延,但时延主要集中在呼叫连接建立阶段,信息传输阶段的时延相对来说要小的多。5)除信令信息外,对其它通信信息采用透明
2、方式传送,在传送途中不对这些信息做任何处理。另外,对信息的传送也不进行差错控制。,4.1 电路交换,一、基本电路交换,(重点),多速率电路交换是与基本电路交换基本原理和工作机理类似,主要不同是,为了适应于若干种不同恒定速率的业务通信,多速率电路交换方式采取了下述机制:首先给定一个基本速率,并且同步时分复用中每帧中时隙按基本速率进行划分;然后一个业务根据其速率是基本速率的多少倍,来决定并占用每帧中的时隙个数,当倍数是小数时,时隙个数取最接近于该小数的正整数,同样,对于同一个业务,其在每帧中占用的时隙位置相同,但是在一帧中所占用的时隙位置不一定相邻。,4.1 电路交换,二、多速率电路交换,多速率电
3、路交换速率具有如下一些典型特点:1)适用于多个具有不同恒定速率的业务类型,每种业务类型都分配固定带宽。因此,不适合于变比特率业务。2)基本速率较难确定。3)除了上述独有特点外,多速率电路交换还和基本电路交换拥有一 些共性特点,例如,信息透明传送、通信链路专用、使用呼损制等特点。,4.1 电路交换,二、多速率电路交换,基本原理是,根据呼叫要求预先建立一条非物理连接的逻辑电路(即虚电路),该电路只有在该呼叫有信息传送时才被快速占用,当没有信息传送时,其可以被别的呼叫连接用于信息传输,因此,该电路不是一个呼叫所独占的,这也是虚电路概念的含义。虚电路,在后续章节有详述。,4.1 电路交换,三、快速电路
4、交换 概述,(路由表),快速电路交换,具有如下一些典型特点:1)由于一条虚电路可以被多个呼叫复用,因此可以提高链路带宽资源的利用率。2)各相关交换节点在呼叫需要有信息传送时,能够具有快速建立物理连接的能力。3)可能会产生信息丢失或者排队,还会产生额外的用于建立物理连接的时延。总体来说,这种交换方式的时延和呼损要比前两种电路交换方式的大。4)控制比前两种电路交换方式要更复杂。,4.1 电路交换,三、快速电路交换 概述,数字程控交换是建立在PCM(脉冲编码调制)技术基础上的,最初的程控交换机是空分模拟程控交换机,所交换的信息是模拟信号。20世纪60年代末至70年代处,通信网逐渐采用了PCM的传输设
5、备,从而引入了数字交换机,数字程控交换机所交换的信息是根据PCM技术将语音转换得到的数字信号。,4.2 数字程控交换,一、数字程控交换基本原理,4.2 数字程控交换,一、数字程控交换基本原理 1、程控交换概念,程控交换机是由计算机控制的交换机,计算机上安装有程控交换控制的软件,计算机通过软件实现控制交换的接续,计算机是程控交换机的控制设备。程控交换(空分交换)的基本结构如图:,交换节点的“存储-转发”机制,4.2 数字程控交换,一、数字程控交换基本原理 2、PCM传输,4.2 数字程控交换,一、数字程控交换基本原理 3、时分多路复用,在一对传输线路上传输多个话路的信息,即多路复用。(1)频分多
6、路复用。将传输信道按频率分割成N个部分,每个部分作为一个独立的传输信道,从而在一对传输线路上实现N对话路信息传送。(2)时分多路复用.将一个传输信道按时间分割,把N个话路设备接入到一条公共的传输通道,分配一定的时间间隔,按一定的次序和时间间隔,依次将话路设备接入传输通道,当某个话路设备接入到传输信道时,该话路设备与信道接通,独占信道传送信息,其它话路设备与信道暂时断开端口。频分多路复用为频分制(FDM),FDM通信又称载波通信,时分多路复用为时分制,时分制通信又称时间分割通信。,4.2 数字程控交换,二、程控交换系统硬件组成 1、硬件组成,4.2 数字程控交换,二、程控交换系统硬件组成 2、交
7、换系统接口,从面向线路的角度来看,程控交换系统的接口可以划分为用户接口和中继接口两大类,前者对应交换系统与用户间的用户线路,而后者对应交换系统间的中继线路。从面向信号的角度来看,程控交换系统的接口可划分为模拟接口和数字接口两大类,前者从线路接收和向线路发送模拟信号,而后者接收和发送的数字信号。基于上述划分,数字程控交换系统的接口主要包含四种,即,模拟用户接口、数字用户接口、模拟中继接口和数字中继接口。,4.2 数字程控交换,二、程控交换系统硬件组成 2、交换系统接口,(1)模拟用户接口CCITT为数字程控交换系统的模拟用户接口定义了7项功能:BORSCTHR-振铃功能。O-过压保护功能。B-馈
8、电功能。T-测试功能。S-监测功能。H-混合电路功能。C-编解码功能。,(重点了解),4.2 数字程控交换,二、程控交换系统硬件组成 2、交换系统接口,(1)模拟用户接口,用户电路功能方框图,BORSCHT的含义如下:B(Battery feed):馈电。所有连接在交换机上的终端,均由交换机馈电。程控交换机的馈电电压一般为-48 V。通话时馈电电流在20100 mA之间。馈电方式有恒压馈电和恒流馈电两种。O(Over-voltage):过压保护。程控交换机内有大量的集成电路,为保护这些元器件免受从用户线进来的高电压、过电流的袭击,一般采用二级保护措施。,R(Ring):振铃。振铃信号送向被叫用
9、户,用于通知被叫有呼叫进入。向用户振铃的铃流电压一般较高。我国规定的标准是用7515 V、25 Hz交流电压作为铃流电压。高电压是不允许从交换网络中通过的,因此,铃流电压一般通过继电器或高压集成电子开关单独向用户话机提供,并由微处理机控制铃流开关的通断。铃流信号,属于大电流驱动信号,是模拟电话特有的信号。数字电话不需要铃流信号,数字电话一般自带有电子铃音发生器电路。,S(Supervision):监视。用户话机的摘/挂机状态和拨号脉冲数字的检测,是通过微处理机监视用户线上直流环路电流的有、无状态来实现的。用户挂机空闲时,直流环路断开,馈电电流为零;反之,用户摘机后,直流环路接通,馈电电流在20
10、 mA以上。,对于脉冲话机,微处理机通过检测直流环路的状态变化,就可以识别用户所发出的脉冲拨号数字。这种收号方式主要由软件程序实现,称为软收号器。对于双音多频DTMF(Dual-tone Multi Frequency)话机,用户所拨号码以双音多频信号形式出现在线路上,交换机内要有专用收号器对号码进行接收和识别。专用收号器也叫“硬收号器”。,C(Codec):编码、译码。数字交换机只能对数字信号进行交换处理,而话音信号是模拟信号,因此,在模拟用户电路中需要用编码器把模拟话音信号转换成数字话音信号,然后送到交换网络进行交换。反之,通过解码器把从交换网络输出的数字话音转换成模拟话音送给用户。,H(
11、Hybrid):混合电路。数字交换网络完成4线交换(接收和发送各1对线),而用户传输线路上用2线双向传送信号。因此,在用户话机和编/解码器之间应进行2/4线转换,以把2线双向信号转换成收、发分开的4线单向信号,而相反方向需进行4/2线转换;同时可根据每一用户线路阻抗的大小调节平衡网络,达到最佳平衡效果。这就是混合电路的功能。,(频分复用),T(Test):测试。交换机运行过程中,用户线路、用户终端和用户接口电路可能发生混线、断线、接地、与电力线相碰、元器件损坏等各种故障,因此需要对内部电路和外部线路进行周期巡回自动测试或指定测试。测试工作可由外接的测试设备来完成,也可利用交换机的软件测试程序进
12、行自动测试。测试是通过测试继电器或电子开关为用户接口电路或外部用户线提供的测试接入口而实现的。,4.2 数字程控交换,二、程控交换系统硬件组成 2、交换系统接口,(2)模拟中继接口 通常也具有O、T、H、C功能模块,其与模拟用户接口的相应功能作用等同。此外,它也具有S(监测)功能模块,但其功能及实现与模拟用户接口的S功能模块有较大差别,原因在于:模拟用户接口仅需要单向监测用户线上直流的通断状态,而模拟中继接口不但要监测来自于对端的监测信号,还要将来自于本端系统控制部分的监测信令插入到传输信道中去,因此,模拟中继接口的S功能要比模拟用户接口的S功能要复杂的多。模拟中继接口一般不具有B和R功能。此
13、外,如果中继线路采用4线传输,那么模拟中继接口还可以省去H功能。,4.2 数字程控交换,二、程控交换系统硬件组成 2、交换系统接口,(3)数字用户接口 通常具有O、B、T功能模块,其与模拟用户接口的相应功能作用类似。此外,数字用户接口还具有R(收发器)和S(信令插入/提取)两个功能,前者用于实现用户环线传输信号与交换系统内工作信号之间的变换和匹配以及实现数字信号的双向传输,后者用于插入和提取信令信号。数字用户接口不需要具有R(振铃)功能,也不需要具有实现模/数和数/模转换的C功能。此外,如果用户终端本身能够提供电源,则数字用户接口还可以省去B功能。,(ISDN的)数字用户接口,连接用户终端的环
14、线采用数字传输的交换机接口称为数字用户接口。,ISDN采用两种标准的用户网络接口,即:基本速率接口(BRI)和基群速率接口(PRI)。基本速率接口即2B+D,其中B为64kbits速率的数字信道,D为16kbits速率的数字信道。其中,B信道主要用于传送用户信息流;D信道主要用于传送电路交换的信令信息。基群速率接口也称一次群速率接口,即30B+D。B和D均为64kbits的数字信道。B信道主要用于传送用户信息流;D信道主要用于传送电路交换的信令信息,也用于传送分组交换的数据信息。,数字用户接口的基本功能,4.2 数字程控交换,二、程控交换系统硬件组成 2、交换系统接口,(4)数字中继接口 基于
15、与模拟中继接口和数字用户接口相应的类似原因,数字中继接口不需要具有B、R(振铃)、2/4线变换以及C功能。数字中继接口仅具有T、S(信令插入/提取)、O功能,该三种功能与模拟中继接口的相应三种功能类似。,4.2 数字程控交换,三、程控交换系统硬件组成 3、处理机结构,(1)控制方式 对于程控交换系统的控制部件,有两种控制方式可以采用:集中控制方式和分散控制方式。1)集中控制方式,是针对单处理机结构,一台处理机承担对所有资源负荷及所有功能的全部控制任务。2)分散控制方式,是针对多处理机结构,各台处理机协同工作,每台处理机只承担一部分资源负荷或者一部分功能的控制任务。对于前者情况,称为负荷分担控制
16、方式;对于后者情况,称为功能分担控制方式。对于分散控制方式,在实际实现方面,多台处理机通常采用两种连接布置方式:分级分散控制结构和分布分散控制结构。,(一般了解),4.2 数字程控交换,三、程控交换系统硬件组成 3、处理机结构,(2)冗余备份机制 存在三种典型的机制。1)同步机制。2)负荷分担机制。3)主/备用机制,(一般了解),4.2 数字程控交换,四、软件组成 1、运行软件,包含应用软件、操作系统和数据库管理软件三部分。,(一般了解),4.2 数字程控交换,四、软件组成 2、支援软件,(1)用于软件开发的支援软件。主要包括:源文件的生成和编译程序、连接编辑程序、调试程序等。(2)用于应用工
17、程的支援软件。主要用于规划、设计、安装等交换局的各项工程。(3)用于软件加工的支援软件。用于根据交换局的具体需求,生成并在程控交换系统内装入各种特定功能的程序和数据。,4.2 数字程控交换,四、软件组成 3、软件设计语言,针对程控交换系统,出现了诸多高级设计语言。例如:ITT公司的ESPL/1语言、贝尔实验室的EPL语言、C语言、CCITT建议的CHILL语言,等等。此外,CCITT还为数字程控交换系统建议了SDL(功能规格和描述语言)和MML(人-机通信语言)。由于篇幅所限,在此,仅对SDL/CHILL/MML语言加以简单介绍。这三种语言用于程控交换系统生存周期的不同阶段,(一般了解),4.
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