现代交换原理与通信网技术：3 数字程控电话交换和电话通信网

三、程控数字交换与电话通信网11.电话通信的基本原理2.电话交换技术的发展3.程控数字交换机的系统结构4.接口电路5.电话通信网6.路由规划本章主要内容21、电话通信的基本原理31.1电话机的发明1875年6月2日贝尔和沃森发明了电话（原始的电磁式电话）↓1877年爱迪生发明了碳精式送话器+手柄+呼叫设备（电铃）+手摇发电机+干电池（磁石式电话机）↓1882年出现了共电式电话机（没有手摇发电机和干电池，通话所用电源由交换机供给）↓4↓1896年美国人爱立克森发明了旋转式电话拨号盘1920年美国人坎贝尔发明了消侧音电路（自动电话机-拨号盘电话机）↓60年代电子学飞速发展、70年代大规模集成电路出现(电子电话机-按键式电话机)↓80年代随着N-ISDN的应用出现了数字电话机5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1.2电话机的构成及通话原理6受话器：将相应的电信号还原为声音的转换器。送话器：将声音变换为相应电信号的转换器。旋转式拨号盘（三个参数）：

脉冲速度：表示拨号盘每秒钟发生的脉冲个数。普通：10/s快速：20/s

脉冲断续比：在一个脉冲周期里，断开电流的时间和接通电流的时间之比。

t断/t续=1.6:1或2:1

位间隔：≥300ms1.2电话机的构成及通话原理7按键式拨号盘：与拨号集成电路配合发出脉冲或双音频(DTMF)信令。振铃器：交流铃、音调振铃器开关、叉簧：接插件，二、四线绳1.2电话机的构成及通话原理8697Hz770Hz852Hz941Hz1209Hz1336Hz1477Hz1633Hz高频低频12457*80369ABCD#910扬声电话机免提电话机无绳电话机录音电话机可视电话机投币电话机磁卡电话机1.3电话机的分类112、电话交换技术的发展12模拟程控交换机：1965年5月美国开通了第一个程控交换机（ESSNo.1）。数字程控交换机：1970年法国开通了第一个数字程控交换机（E10）。电话交换技术发展的三个阶段(了解)13缩位拨号热线服务呼出限制免打扰服务查找恶意呼叫闹钟服务截接服务缺席用户服务补充业务遇忙回叫无条件呼叫前转遇忙呼叫前转无应答呼叫前转呼叫等待三方通话会议电视主叫号码显示等14

引进交换机

AXE10，FETEX-150，E10B，5ESS、NEAX61、EWSD

引进生产线上海：S1240，北京：EWSD，天津：NEAX61

自行研制巨龙HJD-04，大唐SP30，华为C&C08，中兴ZXJ10

我国程控交换技术的发展153、程控数字交换机的系统结构16数字程控电话交换系统话路子系统控制子系统接口设备交换网络CPU与存储器远端接口外部设备模拟/数字用户电路数字/模拟中继器信令设备MFC接收和发送器DTMF接收器信号音发生器用户集中级17程控交换机典型系统结构18接口设备：是实现数字交换系统和外围环境的接口。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。几个概念19数字交换系统接口类型交换网络控制系统模拟用户接口用户侧接口中继侧接口数字用户接口数字中继接口模拟中继接口数字用户接口操作维护OAMZVABCQ320数字交换机接口类型ETETETETETETETETETETETETETET数字交换网络模拟用户线Z1模拟远端集线器Z2模拟PABXZ3数字用户线V1LTLTLTLTZ1V2V3V4V5数字远端模块Z1V1NT数字PABXmX(2B+D)nXE12,048kbit/sABLTC11C12C21C22LT本地转换二线中继器通路转换设备四线FDM实线PCM8,448kbit/sLT34,368kbit/s8,448kbit/sLT21V接口：

V1：64kb/s，可为2B+D或30B+D的终端V2：连接数字远端模块的接口V3：连接数字PABX的接口，属30B+D的接口V4：可接多个2B+D的终端，支持ISDN的接入V5：支持nXE1的接入网，包括V5.1和V5.2接口A接口：速率为2048kb/s的数字中继接口B接口：PCM二次群接口，其接口速率为8448kb/s程控交换系统接口类型——数字接口22Z1接口：连接单个模拟用户的接口

Z2接口：连接模拟远端集线器的接口Z3接口：连接模拟PABX的接口程控交换系统接口类型——模拟接口233.4接口电路24模拟用户电路模拟用户电路的功能可归纳为BORSCHT七个功能：——B(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25馈电电容的特性：“隔直流，通交流”电感的特性：“隔交流，通直流”（-48v）26过压保护27可检测以下各种用户状态：1、用户话机的摘挂机状态2、用户话机（号盘）发出的拨号脉冲3、投币话机的输入信号4、话终挂机状态监视28编译码和滤波（CODEC）编码器：完成模拟信号到数字信号的转换（Coder）。译码器：完成数字信号到模拟信号的转换（Decoder）

。29混合电路完成二线到四线的转换功能。30举例——用户电路板31模拟中继器：是程控数字交换机与模拟中继线的接口，用于与模拟交换机的连接。模拟中继电路32数字中继器：是连接数字局间中继线的接口电路，用于与数字交换局或远端模块的连接。主要作用：是根据PCM时分复用原理，将30路64kb/s的话路信号复接成2048kb/s的基群信号发送出去，或者反之，把从其它数字交换系统（或数字传输系统）来的2048kb/s的基群信号分成30路话路信号，然后再通过数字交换网络分接到各个相应的用户。在上述过程中，完成信号传输、信号同步、信令配合数字中继电路33数字中继电路的基本功能码型变换：单极性不归零码HDB3（高密度双极性码）时钟提取：就是从输入的数据流中提取时钟信号，作为输入数据流的基准时钟。同时该时钟信号还用来作为本端系统时钟的外部参考时钟源。帧同步：就是从接收的数据流中搜索并识别到同步码，并以该时隙作为一帧的开始，以便接收端的帧结构排列和发送端的完全一致。34复帧同步：如果数字中继线上使用的是随路信号（中国1号信令），则除了帧同步外，还要有复帧同步。复帧同步是为了解决各路标志信号的错路问题。提取和插入随路信号数字中继电路的基本功能35码型变换码型变换时钟提取帧同步帧定位信号提取帧定位信号插入复帧定位信号插入收发PCM数字中继电路的基本功能36音频信号的产生、发送和接收1、信号种类：

交换机到用户：各种信号音（单频，信号源450Hz或950Hz的正弦波）

交换机到交换机：

局间信号（MFC）

前向信号频率：1380Hz,1500Hz,1620Hz,1740Hz,1860Hz,1980Hz（6中取2）后向信号频率：1140Hz,1020Hz,900Hz,780Hz,（4中取2）用户到交换机：拨号信息（直流脉冲、DTMF）3738395、电话通信网

40

电话通信网概述通信网的分类：1）根据对信息的不同处理方法进行分类：电路交换方式：PSTN、ISDN

存储转发方式：分组交换网、帧中继网信元交换方式：ATM

2）根据不同的业务进行分类：

电话网、电报网、数据网、ISDN413）根据不同的传输媒介进行分类：有线网：传输媒介为电缆、光缆、明线

无线网：GSM、无线寻呼、卫星通信4）根据不同的使用场合进行分类：

公用网、专用网5）根据不同的传输信号进行分类：

数字网、模拟网42434445电话网的组成对组建电话网的要求:保证网内每个用户都能任意呼叫网内的其它用户保证满意的服务质量能不断适应通信新业务和通信新技术的发展投资和维护费用尽可能低46电话网的一般结构星形网：节省线路，但可靠性差环形网：较少用网状网：可靠性高，但线路投资也高树形网：网络分级使用复合式：上述几种结构的混合形式电话网的组成用户终端（用户话机）+交换机+传输线路47国际电话通信是通过国际电话局完成的，每一个国家都设有国际电话局，国际局之间形成国际电话网，也就是为进行国家之间的通信，在一个国家内将设置一个或几个国际交换中心，以疏通国际话务。目前我国有三个国际交换中心，分设在北京、上海、广州，这三个国际交换中心均具有转接和终端话务的功能。国际电话通信48北京国际交换中心与现有八个大区中心的C1，与北京、沈阳、西安大区所属的C2，以及相应的经济发达城市、旅游地区、港口城市等所在地区的长途交换中心相连。

上海国际交换中心与现有八个大区中心的C1，与上海、南京、武汉、成都大区所属的C2，以及相应的经济发达城市、旅游地区、港口城市等所在地区的长途交换中心相连。

广州国际交换中心与现有八个大区中心的C1，与广州大区内的长沙、南宁、海口的C2，以及相应的经济发达城市、旅游地区、港口城市等所在地区的长途交换中心相连。

49

我国的长话网的结构我国电话网采用等级结构，分为5级（C1、C2、C3、C4、C5），它是由本地网和长途网构成的。

I、大区中心局/C1局（省间中心局）负责输通、汇接本大区的长途受话、发话以及转话业务。长话网中的大区与我国大经济协作区是一致的。即分六个大区：华北、东北、华东、中南、西南、西北。在各大区内选定一个长话局作为大区中心局。如北京、沈阳、南京、武汉、成都、西安。50II、省中心局/C2局省中心局为各省会所在地的长局如合肥是C2局对于江苏，南京是C1局，就不设C2局。我国共有30个省中心。III、地区中心局/C3局（县间中心局）地区中心局为地区机关所在地的长话局；我国共有350多个地区中心，如徐州属于C3局。IV、县中心局/C4局县中心局为县长话局，是终端局（长话网的末端局）。负责输通本局内的发话、受话业务,没有转话业务。全国共有2200多个县中心。5152

市话通信网的结构a、单局制市话网：较小的城市、县只有一个市话局，构成单局制市话网。见下图。所有用户通过用户线接到市话交换机；各个用户小交换机也通过小交换机中继线（对市话交换机往往相当于用户线）接到市话局。市话局位置一般应设置在用户的密度中心，以节省线路投资。5354b、多局制市话网当市话网发展到一定容量时，应该在市区内实行分区，每区建立一个电话分局，负责本区内电话用户的通话，这样就构成了分局（多局）制市话网（各分局间用局间中继线相连接，用以沟通各个分局）。这种市话网中，各分局之间中继线的连接方法，一般采用直接中继法，即各分局各个相连，中等以上城市都属于多局制。5556с、汇接制市话网当市话网的分局数增加（几十个），由于分局数目多，服务区域扩大，局间中继线的数量和平均长度都相应增大。这时，在市话网分区以后，可把若干个分区组成一个联合区，整个市话网由若干个联合区构成，这种联合区叫做汇接区。57在每个汇接区内设汇接局（下设若干个电话分局），当某汇接局的用户呼叫其它汇接区的用户时，是由发话用户经过发话分局，通过受话区的汇接区接到受话分局而到达受话用户。注：在同一汇接区内的各个分局间，仍采用个个相连的原则

5859汇接方式：在电信网上采用的汇接方式主要有去话汇接、来话汇接、来去话汇接、集中汇接、主辅汇接等。603、来去话汇接616、路由规划电信网主要由交换网络、传输系统和通信终端组成；交换网络在设计时必须考虑通信网得以下几个方面：路由规划、编号制度、计费系统、传输系统、信令系统。一、路由设计即讨论给定交换机之间得话务量后，中继线应如何配置？6263（1）增加了中继线数：6条AB中继线，6条BC中继线，6路汇接交换设备；（2）节约的中继线数：11条AC直达中继线

考虑到实际中，AC直达中继，仅是电气上的直达，地理位置上并非直达。

原因有两点：（1）直达汇接中继线的物理上可利用同一管道或线杆或同一电缆，节省施工量。（2）大容量电缆价格低。两种比较：方法2比方法164因此，汇接法比直达法节约11－6＝5条中继线路，但增加6路交换设备。采用何方法，应由两种方案的价格比较决定。总之，采用汇接中继法：话务量集中，即中继线的利用率高；缺点：增加附加的交换设备。解决方法：采用混合路由。AC间：话务量主要由直达中继负担，溢出得话务量由汇接中继传输，所以汇接路由也常称为替代路由或迂回路由。65在等级制通信网中，任何两台交换机之间都可能存在多条路由。因此，必须有一种经济合理的路由选择方案。选择路由时应充分利用高效直达路由，尽量减少转接次数和尽量少占长途电路。路由选择顺序和原则如下：

(1)先选高效直达路由。当高效直达路由忙时，选迂回路由，选择顺序是“由远至近”。

(2)最后选择最终路由。最终路由可以是实际的最终路由（低呼损电路），也可以是基干路由。路由选择方案6666例两个地区之间的长途网络结构如下图所示，假定交换中心A呼叫交换中心B，试按“由远至近”选择顺序依次给出全部路由。解：根据路由选择顺序和原则，首选直达路由，当直达路由忙时，再选迂回路由，最后选基干路由。

路由选择举例676768编号制度在电话通信中，每台电话机的地址称为电话号码。要使通信网正确地接续线路，必须有一合理地寻址方案，则自动电话机就必须有一合理的编号制度，编号时应符合下列原则：（1）全球编号统一，即整个国际网那任何一台话机的号码必须是唯一的。（2）号码位数尽可能短且有规律，便于用户记忆。（3）编号应充分考虑系统的发展，易于扩充。（4）即不仅考虑近期情况，还要考虑远期的发展情况。69下面主要介绍我国现行的编号制度

1、市内电话号码和特种业务号码（1）特种业务号码

112市话障碍114市话查号

119火警70（2）市内电话号码

用户号＝分局号+话机号局号：1－3位；局内号码：同一局内不同电话用户的号码4位和5位

1位分局最多能支持8个分局；2位分局最多能支持80个分局；4位局内号码支持8000门话机；5位局内号码支持8万门话机。712、长途自动电话号码我国长途自动电话号码由三部分组成：

[长途电话字冠]+[长途区号]+[市内电话号码]

三部分最多不超过11位组成长途电话字冠位“0”，市