第2章电话通信网

第2章电话通信网目前的电话通信网主要包括固定电话网和移动电话网、IP电话网，本章主要介绍固定电话网即公用电话交换网(PSTN：PublicSwitchedTelephoneNetwork)的基本概念和技术，包括PSTN的组成、结构、路由选择和编号计划。2.1电话通信网概述公众电话交换网是至今为止规模最大的通信网络，电话交换网中的关键设备之一的是电话交换机自从1876年A.G.Bell发明电话以来，为了完成多个用户之间的电话交换在1878年出现了第一个人工磁石电话交换机。由于人工接线，接续速度慢，易出错，用户使用不方便。1890年美国人A.B.史瑞乔发明了步进制电话交换机，从此，电话交换进入了自动化阶段。随着电子计算机和大规模集成电路的迅速发展，计算机技术被应用到电话交换机中，产生了程控电话交换机。所谓程控就是存储程序控制的简称，采用软件来控制交换机的动作。由于采用了计算机技术，许多功能电路可以用软件代替，因而在性能上有了很大的提高，增加了许多功能，而且增容或增加新的服务业务也都十分灵活方便。20世纪60年代初，在传输系统中成功地应用了脉冲编码技术，使得数字通信有了迅速的发展，推动了交换技术的变革，人们开始研究如何将数字信息引入交换系统中。数字交换机交换的信号为数字信号，使数字传输与数字交换实现一体化成为可能，不仅提高了通信质量，而且也为开通非电话业务（如用户电报、数据传输、图像通信等）提供了有利条件。数字程控交换机典型的机型有：德国西门子公司的EWSD、日本富士通公司的F-150、瑞典爱立信公司的AXE-10、美国AT&T公司的5ESS-2000、上海贝尔阿而卡特的S-1240以及我国自主研发的华为公司的C&C08、中兴公司的ZXJ-10和大唐公司的SP30等。2.1.1电话网的组成电话网采用电路交换方式，其节点交换设备是数字程控交换机，数字程控交换机之间采用数字传输链路相连，用户通过终端设备接入电话网。为了使全网协调一致工作，还应有各种标准和协议。全国范围的电话网采用等级结构。等级结构就是全部交换局划分成两个或两个以上的等级，低等级的交换局与管辖它的高等级的交换局相连，各等级交换局将本区域的通信流量逐级汇集起来。一般在长途电话网中，根据地理条件、行政区域、通信流量的分布情况等设立各级汇接中心，汇接中心是指下级交换中心之间的通信要通过汇接中心转接来实现。每一汇接中心负责汇接一定区域的通信流量，逐级形成幅射的星型网或网型网。等级结构的电话网一般是复合型网，电话网采用这种结构可以将各区域的话务量逐级汇集，达到既保证通信质量又充分利用电路的目的。我国以前的电话网采用如图2-1所示的五级汇接辐射式的等级结构，由一、二、三、四级交换中心以及称为端局的第五级交换中心组成。电话网分为长途网和本地网。国际局长途网本地网C1C2C3C4C5Tm图2-1电话网五等级结构示意图长途网可设置一、二、三、四级长途交换中心，分别用C1、C2、C3、C4表示。C1是大区中心局，也称省间中心局，共9个，包括上海、北京、广州、南京、沈阳、西安、成都、重庆、武汉。其职能是疏通该交换中心服务区的长途话务，包括长途来话、去话和转接业务。C2为省中心局，共22个，包括除去C1所在城市以外的各省会城市，其职能是疏通该交换中心服务区的长途话务。C3是地区中心局，其职能是疏通该交换中心服务区的长途话务。C4为县长途交换中心，是长途网的最低交换中心，其职能是疏通该交换中心服务区的长途话务。本地网可设置汇接局和端局两个等级的交换中心，分别用Tm和C5表示。汇接局用来疏通本地话务，当用于疏通长途话务时，在等级上相当于第四级长途交换中心。国际局长途网本地网C1C2C3C4C5Tm图2-1电话网五等级结构示意图2.1.2电话网结构1、四级长途网络结构存在的问题我国电话网最早分为五级，长途网分为四级，一级交换中心之间相互连接成网状网，以下各级交换中心以逐级汇接为主。这种五级等级结构的电话网在网络发展的初级阶段是可行的，在电话网由人工向自动，模拟向数字的过渡中起过较好的作用。多级网络结构存在的问题日益明显，就全网的服务质量而言表现为：转接段数多，造成接续时延长、传输损耗大、接通率低，如跨两个地市或县用户之间的呼叫，需经多级长途交换中心转接；可靠性差，多级长途网一旦某节点或某段电路出现故障，会造成局部阻塞。区域网络划分小，交换等级数量多，全网的网络管理过于复杂，维护运行困难。2、长途两级网的等级结构我国电话长途网已由四级向两级转变。由于C1，C2间直达电路增多，C1的转接功能减弱，随着C3扩大本地网的建成，C4已经消失。C1，C2两级长途交换中心合并，称为省级(包括直辖市)交换中心，用DCl表示；地(市)级交换中心C3称为DC2。DCl之间以网状网相互连接，构成长途两级网的高平面网(省际平面)。DC1与本省各地市的DC2以星型方式连接，各DC2之间以网状或不完全网状相连，由于话务流量的原因，DC2也可以有一定数量的直达电路与非本省的交换中心相连。DC2构成长途网的低平面网(省内平面)。长途两级网的等级结构如图2-2所示。图2-2两级长途网结构示意图省内平面省际平面DC2DC2DC2DC2DC1DC1DC1DC1DC2DC2DC2A省B省以各级交换中心为汇接局，汇接局负责汇接的范围称为汇接区。全网以省级交换中心为汇接局，分为31个省(自治区)汇接区。两级长途交换中心的职能如下：DCl的职能主要是汇接所在省的省际长途来去话话务，以及所在本地网的长途终端话务；DC２职能主要是汇接所在本地网的长途终端来去话务。长途电话网本地电话网接入网图2-3电话网的三个层面3、本地网本地网是本地电话网的简称，是在同一长途编号区范围内，由若干个端局，或由若干个端局和汇接局及局间中继线、用户线和话机终端等组成的电话网。本地网用来疏通本长途编号区范围内，任何两个用户间的电话呼叫和长途发话、来话业务。（1）本地网的类型①特大和大城市本地网②中等城市本地网（2）本地网的交换中心及职能本地网内可设置端局和汇接局。端局通过用户线与用户相连，其职能是负责疏通本局用户的去话和来话话务。汇接局与所管辖的端局相连，疏通端局间的话务；汇接局还与其他汇接局相连，疏通不同汇接区间端局的话务；汇接局也还与长途交换中心相连，用来疏通本汇接区内的长途转接话务。（3）本地网的网络结构由于各中心城市的行政地位、城市大小、经济发展及人口数量的不同，本地网的交换设备容量和网络规模相差很大，其网络结构可分为以下两种：①网型网端局长途交换中心长途电话网本地电话网端局端局图2-4本地电话网的网状网结构②二级网二级本地电话网可分为去话汇接、来话汇接、来去话汇接等几种方式。Tm端局端局端局端局Tm图2-5（a）去话汇接方式汇接区1汇接区2Tm端局端局端局端局Tm图2-5（b）来话汇接方式汇接区1汇接区2端局Tm端局端局端局Tm图2-5（c）来去话汇接方式汇接区1汇接区2图2-5本地网三种汇接方式(4)本地网中远端模块远端模块是一种半独立的交换设备，它在用户侧接各种用户线，在交换机侧通过PCM中继线和交换局相连。同一模块内用户通信可以在模块内自行交换，其他的呼叫通过局交换。用户交换机是指在一个单位和企业内部使用的交换机，可以看成是局用交换机的一个用户。利用它可以组成一个单位内部的电话通信网，单位内部用户之间的接续由用户交换机完成，但又能以全自动或半自动的方式接入公用电话网，和公用电话网的用户进行通信。2.2电话网的技术2.2.1电话网的路由选择1、什么是路由进行通话的两个用户如果不属于同一个交换局，当用户有呼叫请求时，在交换局之间需建立一条传送信息的通路，这条通路称为路由。路由是在两个交换局之间建立一个呼叫连接或传送消息的途径。它可以由一个电路群组成，也可以由多个电路群经交换局串接而成。•在图2-6中，假设A－B是A交换局呼叫B交换局时建立的一个路由，A－B－C是A交换局呼叫C交换局建立的一个路由，A－B是由一个电路群组成的路由，而A－B－C是由两个电路群A－B，B－C经B局串接而成的路由。ABC图2-6路由示意图ABC图2-6路由示意图2、路由的种类若按呼损指标来分，路由可分为高效路由和低呼损路由。高效路由指的是当该路由上的呼损超过规定的呼损指标时，其话务量会溢出到其它路由上。低呼损路由是指组成该路由的电路群的呼损不大于规定的标准（呼损1%），且该路由上的话务不允许溢出到其他路由上。若按路由选择来分，可将路由分为直达路由、迂回路由和最终路由。直达路由是指不经其他交换中心转接的路由，如图2-7中的C4A到C4B的路由①。而迂回路由是指某一个交换中心（如C4A）呼叫另一个交换中心（如C4B）时，有多个路由，当第一次选择遇忙（如路由①）时，迂回到第二（如路由②）或第三个路由就称为第一路由的迂回路由。最终路由是任意两个交换局之间可以选择的最后一种路由，由无溢出的低呼损电路群组成。②②③①②③C1BC2BC3BC4BC1AC2AC3AC4A图2-7迂回路由示意图2、路由的种类若按连接两个交换中心在网中的地位分，可将路有分为：基干路由、跨区路由和跨级路由基干路由是构成网路基干结构的路由，由具有汇接关系的相邻等级交换中心之间及长途网和本地网的最高等级交换中心之间的低呼损电路组成。基干路由上的电路群的呼损≤1%，其话务量不应溢出到其它路由上。3、路由设置路由设置除考虑减少话务转接的级数，注意经济合理外，还需要考虑网路的安全性、可靠性，是否便于网路管理和维护。下面仅以长途网为例说明路由设置的原则:DC1均应与本交换区内的DC2之间设置基干路由。一级长途交换区内不同的二级交换区的DC2之间可根据业务量和传输电路的情况，按技术经济原则，设置低呼损直达路由或高效直达路由。一级交换区DC1之间原则上应设置直达路由，该路由为基干路由。特大城市设置了三个或三个以上DC1长话交换中心时，如果未实施来话分区汇接时，其他省级DC1长话交换中心至少应与他的两个DC1设置基干路由；如果实施了来话分区汇接时，其他省级DC1交换系统应分别与各分区的每个DC1长话交换系统设置基干路由。任意两个交换中心之间，根据话务需要在经济合理的原则下均可建立直达路由。4、路由选择路由选择也称选路，是一个交换中心呼叫另一个交换中心时在多个可选传递信息的途径中进行选择，对一次呼叫而言，直到选到了目标局，路由选择才算结束。路由选择的顺序是：先选高效直达路由，再选迂回路由，最后选基干路由作为最终路由。目的是为了充分利用高效直达路由，尽量减少转接次数和尽量少占用传输线路。在长途网中，先选高效直达路由，当高效直达路由忙时，再选迂回路由。选择顺序是“自远而近”，先在被叫端“自下而上”选择，即先选靠近终端局的下级局，后选上级局。然后在主叫端“自上而下”选择。即先远离发端局的上级局，后选下级局。最后选择最终路由。长途路由选择举例如图2-8所示，L字母后面的数字表示选择的顺序。在本地网中通常先选直达路由，其次选汇接次数少的（段数少的）路由，最后选择汇接次数多的（段数多的）路由。图2-8长途网路由选择过程2.2.2电话网的编号计划编号计划指的是本地网、国内长途网、国际长途网、特种业务以及一些新业务等各种呼叫所规定的号码编排和规程。1、本地网中用户号码的组成根据本地网的定义，同一长途编号区范围的用户均属同一个本地网。在一个本地网，其号长要根据本地电话网的长远规划容量来确定。本地电话网的一个用户号码由两部分组成：局号和用户号。局号可以是3位(用PQR表示)和4位(用PQRS表示)用户号为4位(用ABCD表示)因此本地电话网的号码长度最长为8位。本地电话网内用户号码的首位不得使用“0”和“1”。“0”为长途全自动接续的字冠，“1”为全国统一的特种业务号码和数字移动用户的首位号。而前三位为“200”、“300”、“400”、“500”、“600”、“700”、“800”的号码作为不同智能业