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第三章现代数字交换技术第三章现代数字交换技术3.1概述3.2程控交换技术3.3分组交换技术3.4ATM交换技术学习要点1．理解程控交换原理。2．掌握程控交换系统结构及基本组成。3．了解呼叫基本处理过程。4．熟悉分组交换和ATM交换技术的特征。3.1概述交换技术的发展直接关系到通信和通信网的发展。什么是交换？现代通信网中都有那些交换方式？不同交换方式之间的区别是什么？一、电信交换的概念电信交换，就是在通信网上，负责在通信的源和目的终端之间建立通信信道传送通信信息的机制用户环线交换设备用户间通过交换设备连接一、电信交换的概念电信交换，就是在通信网上，负责在通信的源和目的终端之间建立通信信道传送通信信息的机制中继线多个交换节点组成的通信网终端设备交换设备传输设备二、电话ABC电话通信已经有100多年的历史目前通信手段多样，业务五花八门，电话通信仍然是人们使用最普遍的一种通信方式送话器受话器原始话音还原话音二／四转换消侧音电路电话机原始话音还原话音二、电话ABC按键号码与频率的关系频率（Hz）H1H2H3H41209133614771633L1697123AL2770456BL3852789CL4941*0#D三、人工交换交换技术是从人工交换开始的。有两种人工交换机：磁石式电话交换机（1878）；共电式电话交换机（1891）。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。四、机电式自动交换最早的自动交换机是美国人阿尔蒙．B．史端乔（AlmonB.Strowger）在1891年发明并获得专利。心脏是上升旋转选择器（步进器），步进制交换机。1927年基本完善西门子式交换机接续过程由机械完成，噪声大、易磨损，机械维护工作量大，呼叫接续速度慢，故障率高系统的电路简单，人员培训容易。四、机电式自动交换瑞典工程师G．A．贝图兰德（G.A.Betulander）和尼尔斯．帕尔默格林（NilsPalmgren）纵横接线器（Crossbar）纵横制交换机是1926年在瑞典的松兹瓦尔（Sundsvall）首先投入使用四、机电式自动交换纵横交换机有两个特点：一个就是接线器接点采用压接触方式，减少了摩擦，并且由于采用了贵金属使得接点接触的可靠性提高了；另一个特点是“公共控制”，就是控制部分和话路部分分开。步进制、纵横制交换机，它们的控制系统采用的基本元件大都是电磁元件，如电磁铁、继电器等，故统称为机电式交换机。五、数字程控交换半电子交换机自动交换机是一个庞大的实时自动控制系统。它的动作过程是按一定的功能顺序进行的，它的每一项功能也是由一定的逻辑步骤组成。用存储程序方式构成控制系统的交换机，称作存储程序控制交换机。五、数字程控交换程控交换机实质上是计算机控制的交换机。可以分为话路部分、控制部分交换网络用户电路出中继入中继用户电路中继线信息传送子系统控制子系统收号器控制系统五、数字程控交换第一台商用的模拟程控交换机是1965年美国贝尔公司投产开通的ESSNo.1。第一部程控数字交换机是法国首先开通的E10，至此开始了数字交换的新时期。五、数字程控交换七国八制1F-150日本福州、厦门、成都、贵阳、桂林、南宁、西安、兰州、西宁……2S-1240比利时1976北京、上海、重庆、成都、广州、武汉、……3E10-B法国阿尔卡特19814DMS-100加拿大北京、重庆、西安5AXE-10瑞典爱立信广州、重庆、浙江、辽宁6EWSD德国西门子7NEAX-61日本NEC85ESS-2000美国AT&T1992五、数字程控交换引进生产线上海：S1240，北京：EWSD，天津：NEAX61自行研制1DS30西安十所仿F-150生产，长途交换机2PABX机长邮长虹、桂林542、珠海……3C5端局机十所、重邮、万家乐、联想……4HJD-04巨龙（537厂、515厂等）5SP30大唐6ZXJ10中兴7C&C08华为六、信息包交换各种非话业务（一般是数据业务），通常具有突发性包交换更加适应于非话业务，如分组交换、ATM交换和IP交换包交换采用动态统计分配资源复用方式，提高了网络资源的利用率、传输效率和服务质量七、未来的交换目前各类交换和交换机都是业务接入、路由选择（交换）和业务控制作为一个整体来实现的不同业务需要采用不同的交换技术和交换机软交换技术正在研究和发展之中，可能成为下一代网络（NGN）的核心技术之一3.2程控交换技术数字程控交换机由话路子系统和控制子系统构成控制子系统是交换机的“指挥系统”，交换机的所有动作都是在控制系统的控制下完成的。话路子系统又是由交换网络和接口设备组成的。一、数字交换时分复用（TDM），不同的用户占用不同的时隙数字交换就是实现时隙交换数字交换网络PCM入PCM出ATSiTSjA数字交换网络B1234TSi1234ATSiATSjBTSj占用两个时隙一、数字交换在数字交换网络中，两种重要的交换单元时间接线器，通常称为T接线器；空间接线器，即S接线器将T接线器和S接线器适当组合，可以构成大型数字交换网络二、T接线器通过存储的方式实现不同时隙之间的交换T接线器（TimeSwitch）中，主要有话音存储器（SM，SpeechMemory）：存储话音信息，即需要交换的信息控制存储器（CM，Controlmemory）：用来控制SM的读（或写），是SM在当前时隙内应该读出（或写入）的地址二、T接线器012293031┇WR302012293031┇TS2TS30TS2WR控制信号时钟时钟话音存储器控制存储器302012293031012293031TS2TS30WR┇┇时钟时钟RW控制信号话音存储器控制存储器TS2(a)输出控制(b)输入控制W：写入R：读出TS30TS30二、T接线器T接线器原理示意二、T接线器时间接线器的控制存储器（CM）是由控制单元写入数据。在一个时隙内，话音存储器（SM）需要完成一次读操作和一次写操作，控制存储器至少一次读操作。经过时间接线器交换的信息存在时延。三、S接线器S接线器可以完成不同复用线（母线）之间的交换开关阵列（交叉矩阵）一组控制存储器（CM）三、S接线器输出控制方式012012012TS12TS1208122TS8TS80TS12TS1220127TS8TS8三、S接线器输入控制方式012012012TS12TS1208121272TS8TS81TS12TS1220TS8TS8三、S接线器S接线器只完成空间交换，不进行时隙交换S接线器按时分方式工作S接线器一般用于构成数字电话系统中的交换网络，以完成对PCM信号的交换四、数字交换网络小容量的数字交换机可以仅由T接线器构成单级数字交换网络大型程控交换机中，采用数字交换网络TST交换网络由两级T接线器和一级S接线器组合而成TST网络工作原理123123123TS2TS310723313TS2TS31S(输入控制)TS7TS2310312720313123232231731CMACMASMASMASMBSMBCMBCMBTS23TS7T(输出控制)T(输入控制)ABAB五、数字程控交换系统五、数字程控交换系统注意几个概念接口设备：是实现数字交换系统和外围环境的接口。如，数字中继和模拟中继接口。远端接口：是到集中维护操作中心、网管中心、计费中心等的数据传送接口。用户集中级：完成话务集中功能。集中比一般为2:1到8:1，一般为单T交换网络用户模块：用户集中级＋用户电路。远端模块：设置在远端的用户模块。信号收发：提供各种信号音和局间信号等信令。用户电路串并变换用户电路用户级交换网络并串变换信号提取插入网络接口收号器串并变换┆┆扫描存储器分配存储器微处理器HWHW至数字交换网络用户模块和远端模块除了实现用户功能外,还包含有交换网络（用户交换网络）以进行话务量的集中（或分散）。六（1）用户模块节省了线路投资，扩大了交换局的服务范围提高了网络的灵活性改善了用户线传输质量用户可以较容易地实现高速数据通路连接提高了系统可靠性模块与选组级间可以采用公共信道信号六（1）用户模块的优点六（2）用户电路用户电路是程控交换机通过用户线与用户终端相连的接口电路数字用户电路：与数字终端设备相连的接口电路模拟用户电路：大多数电话终端仍然是模拟终端六（2）用户电路模拟用户电路的功能框图六（2）用户电路模拟用户电路的功能可归纳为BORSCHTB(Batteryfeeding)馈电O(Overvoltageprotection)过压保护R(Ringingcontrol)振铃控制S(Supervision)监视C(CODEC&filters)编译码和滤波H(Hybirdcircuit)混合电路T(Test)测试过压保护线路信号监视忙/闲指示混合电路带通低通平衡网络编/译码器模拟中继线信号PCM信号测试模拟中继器是数字交换机和模拟局间中继线的接口电路，它用于和模拟交换机的连接。六（3）模拟中继码型变换时钟提取帧同步帧定位信号控制时钟提取帧定位信号插入复帧定位信号插入PCM传输发收码型变换和反变换时钟提取和帧同步;提取和插入随路信令信号。六（3）数字中继f2数字滤波f1数字滤波f6数字滤波数字逻辑识别输入输出………六（4）信号音的发送与接收七、控制子系统程控交换机控制系统的构成方式多种多样，但从控制系统工作的基本原理来看，主要分为两种基本方式：集中控制分散控制七、控制子系统集中控制处理机可以对交换系统内的所有功能及资源实施统一控制七、控制子系统集中控制方式具有以下特点：处理机直接控制所有功能的完成和资源的使用，控制关系简单，处理机间通信接口简单。每台处理机上运行的应用软件包含了对交换机所有功能的处理，因而单个处理机上的应用软件复杂、庞大。处理机集中完成所有功能，一旦处理机系统出现故障，整个控制系统失效，因而系统可靠性较低。七、控制子系统分散控制处理机只完成交换机的部分功能和控制部分资源七、控制子系统全分散控制方式特点各处理机处于同一级别每处理机完成部分功能，各处理机协调配合完成整个系统功能单个处理机上的应用软件相对简单可靠性比较高较好的扩充能力七、控制子系统分级分散控制方式特点处理机有等级之分处理机之间通信接口集中，控制方式复杂，但比全分散简单处理机上的应用软件较集中式简单，较全分散式复杂可靠性较集中式高，较全分散式低八、多处理机的工作方式绝大多数交换机都采用多处理机结构功能分担方式话务分担方式冗余方式八、多处理机的工作方式功能分担方式多个处理机分别负责完成不同的功能八、多处理机的工作方式话务分担方式多个处理机分别负责完成一部分话务功能八、多处理机的工作方式冗余方式主用机和备用机之间的工作方式叫做冗余方式九、程控交换软件系统概述程控交换系统软件=运行软件+系统支援软件交换软件运行软件支援软件操作系统数据库系统应用软件呼叫处理OAM软件开发支援系统软件加工系统应用工程支援系统交换局管理支援系统九、程控交换软件系统概述一般情况下程控交换软件指其的运行软件程控交换机的程序可以采用各种语言编写CHILL语言（CCITTHighLevelLanguage）主要用来进行软件设计、程序编制、软件检验等。SDL语言（SpecificationandDescriptionLanguage）是功能说明与描述语言MML语言（ManMachineLanguage）是用于人－机对话的一种交互式人－机操作和维护命令语言十、信令简介信令的概念信令：信令是各交换局在完成呼叫接续中使用的一种通信语言，它是控制交换机产生动作的命令。信令方式：是信令在传送过程中所要遵守的规约和规定。信令系统：是指为完成特定的信令方式所使用的通信设备的全体。十、信令简介信令的分类信令的分类方法有很多按信令所完成的功能按信令所工作区域信令传送通路与用户信息传送通路的关系十、信令简介按信令的功能分线路信令：具有监视功能，用来监视主被叫的摘、挂机状态及设备忙闲路由信令：具有选择功能，指主叫所拨的被叫号码，用来选择路由。管理信令：具有操作功能，用于电话网的管理和维护。十、信令简介按信令的工作区域分用户信令：是用户