第1章 电信交换基础

现代交换技术东北电力大学信息工程学院邬春明课程性质与任务

通信工程专业的专业课程交换是现代信息网络核心，“交换”的发展，决定了“整个通信网络”的发展运营商的主要任务就是做好交换和传输系统的建设与维护华为、中兴也从交换设备起家3G、4G中离不开交换，Internet离不开交换交换的实质就是在通信网上建立交桥，“传输是修路，交换是建桥”。程控数字交换机是通信技术、计算机技术和大规模集成电路的产物，是数字电话网、移动电话网、综合业务数字网中的关键设备。以数字交换和数字传输为基础的数字电话网已能向用户提供良好的话音及相关新业务。程控数字电话网是我国最大的一个网络（10亿用户）,掌握程控交换机基本原理，对从事通信工程的技术人员十分必要。通过本课程学习，将掌握程控数字交换、No.7信令系统、智能网及ATM的基本原理及下一代网络的结构，为从事程控交换系统开发、计算机通信系统与电话网的接口的开发、设计和维护打下基础。

实践环节课程内容第1章：电话通信的基本原理、几种基本的交换方式及我国电话通信网的结构，是基础。第2章-第4章：信令技术、程控交换机的硬件结构、数字交换原理和交换机的软件。当前数字电话网中广泛采用的基本技术，是基本内容。第2章：通信网中的信令技术，重点No.7信令系统的基本原理。第3章：程控数字交换机的硬件结构及各部分功能，详细说明数字交换的基本原理。第4章：交换软件的特点，数据驱动程序的结构和有限状态机的概念，开发交换软件的几种语言，举例说明了规范描述语言描述系统的三个层次等，为在交换软件的开发和维护上奠定了一定的理论基础。第6章：智能网原理和技术，重点说明智能网概念、体系结构及智能网基本组成。第7章：分组交换的基本原理，两种主要的分组交换方式（虚电路方式和数据报方式）。简单介绍X.25，说明帧中继技术、ATM技术、IP交换与多协议标签交换MPLS。第8章：下一代网络的特点和分层结构，固定电话网向下一代网络发展的演进步骤，我国固定电话网的智能化改造方案。

参考书金惠文等.现代交换原理（第2版），电子工业出版社陈锡生.现代电信交换，北京邮电大学出版社糜正琨.七号共路信令系统，人民邮电出版社赵慧玲.以软交换为核心的下一代网络技术，人民邮电出版社万晓榆等.下一代网络的业务生成技术，北京邮电大学出版社教学安排理论教学48学时实验16学时

第1章

电信交换基础

1.1电话交换的基本原理1.2

电话交换机的类型与发展1.3几种主要的交换方式1.4我国电话网结构和编号计划基本要求

1．了解电话交换机的类型。2．掌握电话机的基本组成及基本工作原理。3．了解交换机的基本组成部件。4．掌握电路交换和分组交换方式的主要特点。5．了解我国电话网的结构及路由选择原则。6．了解本地电话网的定义及结构。7．了解电话网的编号方案。

电话的产生发明者：

1847年生于苏格兰的贝尔，从小就对声学和语言学有浓厚的兴趣。时间：1876年3月10日现象：他发现一块铁片在磁铁前振动会发出微弱声音，且能通过导线传向远方。

思考：如果对着铁片讲话，也可引起铁片振动吗,这是贝尔关于电话的最初构想，并最终实现。1.1电话交换的基本原理电话的出现：把声音信号转换成电信号，利用金属导线作媒介

电话：是用电信号来传送人类语言信息的一种通信设备。这种通信方式称为电话通信。

称连接两个话机的这一对线为一条线路。这种概念现在仍然使用。？讨论：形成网，有何问题需要解决，如何解决？

用户线急剧增大(N(N-1)/2)；每个用户如何确定与其他用户通话的问题；每新增加一个用户的处理问题。没有实用价值解决办法：采用中央交换的方法任两个用户要通话时，由交换机将它们连通，通话完毕将线路拆除，供其他用户使用。

一、电话通信网的基本组成基本组成：终端设备、传输设备、交换设备。最简单的终端设备是电话机：完成声电转换和简单的信令功能。传输设备：将电话机和交换机、交换机与交换机连接起来。电缆、光纤等。交换机：将不同用户连接起来，以便完成通话。

二、电话机的基本组成和工作原理

(一）电话机的基本组成及功能组成：通话设备、信令设备和转换设备。通话设备：包括送话器、受话器以及必要的接口电路。完成声电转换和电声转换。信令设备：包括号盘和振铃装置。完成信令发送与接收。转换设备：叉簧，使用户线在通话设备与振铃设备之间转换，接通或断开用户直流环路。

（二）电话机的基本工作原理

按照发出信号的方式，分拨号脉冲和双音多频（DTMF）电话机。

1.拨号脉冲电话机的工作原理

挂机状态

振铃状态

摘机状态

拨号状态

2．双音多频（DTMF）电话机的工作原理

DTMF信号是用高、低两个不同的频率来代表一个拨号数字。

DTMF信号的频带范围在话音频带的范围中，所以能通过交换机的数字交换网络和局间数字中继正确传输。

1209Hz1336Hz1477Hz1633Hz697Hz123A770Hz456B852Hz789C941Hz*0#D三、交换机的基本组成及工作原理

（一）交换机的基本组成用户电路：交换机与用户话机的接口。中继器：交换机与交换机之间的接口。交换网络：完成任两用户间，任一用户与任一中继器间，任两中继器之间的连接。信令设备：用来接收和发送信令信息。控制系统：是交换机的指挥中心接收各话路设备发来的状态信息确定各设备应执行的动作向各设备发出驱动命令协调各设备共同完成呼叫处理和维管任务。（二）本局呼叫处理的基本过程

1.用户呼出（摘挂机检测）2.收号阶段（数字接收与分析）最繁重的阶段：前缀分析+数字翻译3.通话建立阶段（接续）4.通话阶段（启动计费）5.呼叫释放阶段（挂机检测、拆除链路、输出计费数据）各个阶段对时间的要求不一样。各个阶段之间有较长的时间等待。所以，处理器不连续为一个呼叫服务。稳态：空闲、等待收号、收号、振铃、通话1.2

电话交换机的类型与发展一、人工交换机阶段二、机电式自动交换机阶段三、电子式自动交换机阶段一、人工交换机阶段

1.磁石交换机

1878年，美国新港市

2.共电交换机(1882年)

手摇发电机集中供电重要概念：中央馈电；两线传送； 摘、挂机；主叫、被叫；人工交换机的基本功能检测出主叫用户呼叫；建立电话交换机到主叫用户的临时通路，通过此通路获得被叫用户信息；通过振铃呼出被叫用户；为主、被叫建立通话通路；检测话终释放通路。二、机电式自动交换机阶段1.步进制交换机

1891年，美国史端乔发明直接控制方式自动交换机的2个关键点：

为每个话机编号，每个话机要能发出号码；交换机要能识别号码，并根据号码完成接续。解决办法：采用脉冲拨号盘，用断续的脉冲来表示号码；用上升旋转的机键接收号码--直接受号码脉冲控制2.纵横制交换机

1926年，瑞典研制成功。

间接控制，将控制部分单独出来，公用。三、电子式自动交换机阶段--存储程序控制。

1、空分程控交换机

1965年，美国AT&T1ESS—第一部存储程序控制的空分交换机。话路部分：空分网络小型纵横继电器+电子元件

2、时分模拟程控交换机话路部分：PAM3、时分数字程控交换机话路部分：PCM

它是计算机与PCM技术相结合的产物。我国程控交换机的发展：

引进情况（七国八制）1.F-150日本。福州、厦门、成都、贵阳、桂林、南宁、西安、兰州、西宁…2.S-1240比利时1976。北京、上海、重庆、成都、广州…3.E10-B法国CIA-ALCATEL---阿尔卡特1981。4.DMS-100加拿大。北京、重庆、西安5.AXE-10瑞典爱立信。广州、重庆、浙江、辽宁6.EWSD德国西门子。7.NEAX-61日本NEC。8.5ESS-2000美国AT&T1992。我国自行研制情况：1.DS30：西安十所仿F-150生产，长途交换机2.PABX机：长邮长虹、桂林542、珠海…3.C5端局机：十所、重邮、万家乐、联想…4.HJD-04：巨龙（537厂、515厂等）5.SP30：大唐6.ZXT10：中兴7.C&C08：华为1.3几种主要的交换方式现代通信网中采用的交换方式主要有电路交换、分组交换方式。电话网主要采用电路交换方式。ATM、帧中继、IP网络等采用分组交换方式一、电路交换

两用户在通信时使用一条实际物理链路，不许其它终端同时共享。属电路资源预分配系统电路交换的特点：

1.

通信开始时建立连接，通信结束时释放连接；2.

通信期间无论是否传送信息始终占用电路，电路利用率低。3.

交换机对传输的信息不作处理，对传输中出现的错误不能纠正。4.

连接建立后，传输时延基本恒定。电路交换适合传输信息量较大且传输速率恒定的业务（如电话通信），不适合突发性要求高和对差错敏感的数据业务。二、分组交换

原为完成数据通信业务发展起来的交换方式。利用存储-转发的方式进行交换。首先将需传送信息划分为一定长度分组，并以分组为单位进行传输和交换。每分组中有一个3-10个字节的分组头，含有分组的地址和控制信息，以控制分组信息的传输和交换。

采用统计复用方式，电路利用率较高。可能产生附加的随机时延和丢失数据。采用逐段反馈重发措施，保证数据传送无差错。有虚电路（面向连接）和数据报（无连接）两种方式。

1.虚电路通信前要通过网络建立逻辑上连接。传输数据一般包括三个阶段：1）

建立连接2）

数据传输3）

释放连接非物理连接，是逻辑连接。不独占电路，一条物理线路上可同时建立多个虚电路，资源共享。有一定处理开销，但在每个中间节点不需要进行复杂选路，对数据量较大的通信效率高对故障较敏感，当链路或节点发生故障时可能引起虚电路中断。ATM和帧中继采用虚电路方式。2.数据报

独立传送包含终点地址信息的数据分组，节点为每个分组独立选路，不同分组可能沿不同路径到达终点。不需呼叫建立和释放，对短报文传输效率较高对网络故障适应能力较强，分组在接收端可能失去顺序。IP网络中交换采用的是数据报方式。1.4我国电话网结构和编号计划一、长途电话网我国长途电话通信网过去采用四级辐射汇接制的等级结构，近年已采用两级网的结构。（一）四级长途电话网

长途电话网中各C1间采用网状网形式相连，以下各级主要是逐级汇接，并且辅以一定数量的直达路由。

（二）目前的两级长途网结构

由省级交换中心DC1和本地网长途交换中心DC2两级组成。

（1）一级交换中心（DC1）

汇接省际长途来去话务和所在本地网的长途终端话务。DC1之间以基干路由网状相连。设置在省会城市。

（2）二级交换中心（DC2）

汇接所在本地网的长途终端话务。DC2与本省DC1之间设置直达电路。DC2一般设置在地（市）本地网中心城市。（三）路由选择的一般原则

优先选择直达路由，后选迂回路由，最后选择由基干路由构成的最终路由。

二、本地电话网（一）本地电话网的定义在同一长途编号区范围内所有交换设备，传输设备和用户终端设备组成的电话网络。（二）本地网网路等级结构本地网结构一般采用二级网结构。三、

编号计划（一）

编号方式(1)

本地电话号码同一本地网范围内用户之间相互呼叫时拨统一的本地用户号码。如果呼叫固定电话用户，以本地7位号码为例，应拨打PQRABCD，其中PQR为局号，ABCD为局内用户号。(2)

国内