《现代电信交换上》课件

现代电信交换概述电信交换系统是现代信息社会的基础设施,它承载着各种通讯服务的传送与交换。本课程将深入探讨电信交换技术的原理和应用,让您全面了解这一关键的通信技术。课程概述系统概览本课程将全面介绍现代电信交换系统的构成和工作原理,帮助学生深入理解电信网络的核心技术。技术发展历程从早期的模拟交换到数字交换再到智能交换,本课程会概述电信交换技术的发展历程及其特点。应用场景分析课程还将深入分析电信交换系统在通信网络、运营商服务等领域的广泛应用。电信交换系统简介电信交换系统是现代通信网络的核心组成部分,负责实现用户间的语音、视频和数据传输。它通过复杂的电路和控制技术,实现对通信信号的选路和交换,确保用户之间的高效、可靠的通信。电信交换系统由多种硬件和软件组件构成,包括中央处理器、存储器、信号处理单元等,协同工作以完成复杂的交换功能。掌握电信交换系统的工作原理和发展趋势对于通信工程师至关重要。电信交换的历史发展11876年电话发明,开启了电信交换的历史220世纪初手工接线式交换机问世31920年代自动电话交换机出现420世纪中期电子交换机代替电磁交换机51960年代数字交换时代开启电信交换技术伴随着电话技术的发展而不断进步,从最初的手工接线式交换机到自动化电子交换机,再到现代数字交换系统,电信交换技术的演进见证了通信技术的革命性变革。电路交换技术电路建立在电路交换中,在发起呼叫时会建立一条专属的物理通信线路,直到通话结束。这种一对一的连接方式保证了通信质量和安全性。信号传输电路交换通过模拟信号在电路中传输,可以实现语音、传真等服务。信号的传输时延和失真较低,适用于对实时性和可靠性要求较高的应用场景。资源分配在电路交换中,交换机会为每个通话分配独立的通信线路资源,保证了带宽的专属使用,但也存在资源利用率较低的问题。信令协议电路交换需要专门的信令协议来实现呼叫控制、路由选择等功能,如SS7协议。这些协议确保了通信的准确性和可靠性。时间分割交换技术原理时间分割交换技术通过将连续的时间划分为多个时间槽,并分配给不同的信号源和目标,实现多路信号的交换。优势该技术可以有效利用频带资源,提高传输效率,适用于处理大量语音和数据业务。实现通常采用多路复用和时分多路访问(TDMA)等方式,在时间维度上对信号进行分割和复用。应用时间分割交换技术广泛应用于数字移动通信、宽带接入、卫星通信等领域中的信号传输和交换。空分交换技术1频带划分空分交换利用不同的频段来传送信号,通过合理划分频带实现信道隔离,提高系统容量。2波长复用在光纤传输中,使用不同波长的光波在同一光纤中独立传输,提高了光纤的利用率。3码分多址利用数字编码技术,实现多个用户在同一频带上独立通信,提高了频谱利用效率。4天线阵列通过调整天线阵列的振幅和相位,实现空间选频,从而提高信道容量。综合交换技术网络融合综合交换技术支持不同类型的网络通信,如电话、数据、视频等,实现了网络的融合与整合。服务统一通过综合交换技术,用户可以享受到统一的通信服务,不需要针对不同类型网络进行单独管理。灵活性综合交换系统具有较强的灵活性,可根据用户需求灵活配置,提高了系统的适应性。效率提升综合交换技术能够提高通信系统的整体效率,降低运营成本,提升资源利用率。模拟交换系统早期的电信交换系统采用模拟技术实现,主要包括电话交换机和中继传输设备。模拟交换系统利用电磁中继、编码转接等模拟电路,实现线路连接、信号传输等功能。这些系统简单易维护,但容量有限,只能提供基本的语音通话服务。数字交换系统数字交换系统采用数字技术对电话信号进行处理,包括信号的采样、量化和编码等。相比模拟交换系统,数字交换系统具有更高的可靠性、抗干扰能力和存储能力,能够为用户提供更优质的通信服务。数字交换系统采用全数字化的交换技术,如时分交换和空分交换,能够更好地利用线路资源,提高系统容量和传输速度。同时,数字交换系统还支持更多的增值业务,如语音邮件、视频会议等。交换系统的组成中央处理器中央处理器负责整个交换系统的控制和协调,是交换系统的核心部件。存储器存储器用于存储程序指令和交换数据,保证系统能快速、准确地处理用户请求。信号处理系统信号处理系统负责对用户输入信号进行放大、转换和编码等处理。外围设备外围设备如电话机、计算机终端等,实现与用户的交互和连接。中央处理器1核心功能中央处理器负责执行和控制整个交换系统的各种操作,它是交换系统的"大脑"。2处理能力强大的处理能力可以支持交换系统处理大量的话音和数据业务流量。3操作逻辑中央处理器根据预先设定的操作程序,对系统进行逻辑控制和协调管理。4实时性中央处理器需要能够及时响应突发事件,保证交换系统的实时性能。时序控制系统精准时序时序控制系统确保了电信交换机内部各个部件的高度协调和同步,确保了数据处理和信号交换的快速和准确。时钟系统时序控制系统依赖于高精度的中央时钟,并通过时间分割等技术精确控制各子系统的工作节奏。逻辑控制复杂的时序控制逻辑确保了交换机内各个功能模块的有序协作,保证了交换过程的高效运行。存储器数据存储交换系统需要大量的存储空间来保存用户数据、程序代码和交换状态信息。高速、大容量的存储器是交换系统的核心组件。多层存储结构交换系统采用高速缓存、主存储器和辅助存储器相结合的多层存储结构,以平衡成本和性能。电路设计存储器的电路设计需要考虑存取速度、容量、可靠性等因素,采用先进的半导体技术和存储器架构。数据管理交换系统还需要高效的数据管理机制,确保存储资源的合理分配和利用。信号处理系统数字信号处理电信交换系统使用数字信号处理技术对语音、数据等信号进行高效的编码、过滤和转换,以确保在传输过程中信号质量的稳定。信号压缩编码先进的编码算法能大幅降低信号的传输带宽需求,提高系统的传输效率和存储能力。实时信号处理交换系统需要能够对来自用户端的实时语音信号进行快速的编解码和传输处理。信号链路质量控制信号处理系统会监测链路状况,并采取动态调节等措施,确保语音和数据传输的质量。外围设备终端设备包括电话机、传真机、计算机等用于与交换系统进行信息交换的终端设备。信号设备用于向交换系统发送和接收各种控制信号,如拨号盘、按键等。其他外设如打印机、录音设备、视频会议设备等,用于增强交换系统的功能。自动化设备如自动语音应答系统、智能呼叫中心等,用于提高交换系统的服务效率。交换网络结构1集中式交换网所有终端设备均连接至中央交换机2分散式交换网终端设备分布于多个区域交换机3混合型交换网大型网络采用集中与分散相结合交换网络通过不同的拓扑结构组成,可分为集中式、分散式和混合型三种。集中式交换网由一个中央交换机管理整个系统,分散式交换网由多个区域交换机相互连接,而混合型则是两种结构的结合。各类网络结构都有各自的优缺点,需根据实际需求进行选择。集中式交换网集中式交换网络架构集中式交换网络将所有交换设备集中在一个中心枢纽,通过线路连接到各个终端。这种架构便于集中管理和维护,但需要建设大规模的交换中心。交换中心的设备集中式交换中心内包含大型交换机、路由器、服务器等设备,负责处理整个网络的通话与信号交换。中心机房需要具备可靠的电力、空调、安全等基础设施。端到端的连接方式在集中式网络中,所有终端设备都通过专线连接到中心交换节点。用户通话时,信号会先传输到交换中心进行处理和转发。这种架构具有高度集中控制的优势。分散式交换网1分散控制在分散式交换网中,各个交换中心都拥有控制和管理自身交换业务的能力,没有单一的集中控制节点。2功能分散各个交换中心承担不同的功能,如信号传输、数据处理等,并通过互联互通实现整体协作。3自主性高交换中心可根据自身需求,灵活部署和调整自身的交换能力,适应复杂的业务需求。4可靠性强分散式结构提高了系统的冗余性,减少了单点故障,提升了整体的可用性。混合型交换网集中式与分散式的结合混合型交换网结合了集中式和分散式交换网的优点,实现了灵活的网络结构。核心由集中式交换机控制,而边缘部分采用分散式的交换节点。提高可靠性和扩展性混合型网络结构可以提高整体系统的可靠性和扩展性。中心交换机负责核心功能,分散节点则灵活应对用户需求变化。更好的功能分工集中控制的核心交换机负责主要的交换和路由功能,分散的边缘节点则承担更多的用户接入和特殊功能。这种分工提高了整体系统的效率。灵活的部署方式混合网络可根据实际需求灵活部署,在城乡、大小网络之间均可应用,适应性更强。交换系统的容量规划预测需求根据用户增长趋势、业务发展计划等因素,预测未来一定时期内交换系统容量需求。分析现状评估当前交换系统的处理能力、连接数、通话量等指标,了解现有系统的运行状况。制定方案结合预测需求和现状分析,设计合理的交换系统容量扩展方案,确保满足未来需求。优化部署根据方案实施交换系统的硬件和软件升级,提高系统的可靠性和处理能力。交换容量计算30M用户数支持高达3000万用户的交换系统容量1Gbps带宽容量可提供高达1Gbps的带宽吞吐量99.999%可用性实现五个九的超高可用性指标5ms时延保证毫秒级的极低时延性能交换系统容量的合理规划是确保通信网络高效运行的关键。通过深入分析用户规模、带宽需求、可靠性指标等因素,可以准确估算出所需的交换系统容量,确保充足的资源支撑不同业务场景的需求。排队论原理应用排队模型分析根据实际需求确定合适的排队模型,如M/M/1、M/M/c等,以分析系统的平均等待时间、系统容量等关键指标。模拟分析利用仿真软件对系统进行模拟分析,考虑各种参数和约束条件,优化系统性能。性能优化根据分析结果,调整系统参数如服务台数量、调度策略等,达到最优系统性能。交换系统性能指标交换容量交换系统的容量指其每秒可以处理的最大呼叫数量。这决定了交换系统的处理能力和用户体验。时延指标时延指从用户拨号到建立电话连接所需的时间。这是衡量交换系统响应速度的关键指标。可靠性指标可靠性指交换系统能够持续稳定工作的能力。包括无故障时间、故障恢复时间等参数。用户体验指标用户体验指交换系统为用户提供的使用感受,包括通话质量、服务响应速度等。这是衡量系统性能的关键因素。可靠性和可用性系统可靠性电信交换系统必须具有很高的可靠性,能够持续稳定运行,降低故障率和中断时间。这需要优质的硬件设备、完善的软件系统以及严格的维护管理。系统可用性电信交换系统的可用性也很重要,用户能够随时拨打电话并接通。这需要快速、高效的故障处理和恢复能力,确保服务中断时间降到最低。服务质量除了可靠性和可用性,电信交换系统还应保证通话质量,确保清晰的语音传输和低延迟。这需要先进的音频处理技术和优化的网络传输。交换系统的维护1日常维护定期检查交换设备的运行状态,及时发现并解决小故障。保持交换系统各部件清洁干净,确保设备稳定运行。2预防性维护根据设备的使用寿命,定期进行检查和保养,及时更换易损件,防止突发故障的发生。3故障抢修当发生设备故障时,要采取快速响应的策略,及时定位故障原因并采取有效的修复措施,最大限度减少中断时间。监控和诊断系统1实时监控交换系统配备先进的监控系统,可实时收集并分析网络状态和设备信息,及时发现潜在问题。2智能诊断诊断系统采用机器学习技术,能自动分析故障原因,提供针对性的解决方案,提高维护效率。3远程管理集中化的管理平台支持远程监控和故障调试,工程师可随时随地对交换设备进行管理。4报警通知一旦监测到异常情况,系统会即时发出警报,通知相关人员进行处理,确保系统稳定运行。故障维修策略及时诊断快速准确地发现故障源是维修的关键。建立完善的监控诊断系统，实时分析系统状态，迅速定位问题所在。分级维修对于不同层级的故障采取分级维修策略。一线人员进行简单故障排查和处理，复杂故障则交由专业维修团队负责。预防性维护制定周期性预防性检查和维护计划,定期更换易损件,确保系统稳定运行,杜绝故障发生。应急响应建立健全的应急预案,制定快速响应机制,确保重大故障得到及时处理,将系统恢复时间缩短到最小。交换系统的发展趋势1软件定义交换更灵活、可编程的交换系统2云计算架构云端的交换资源调度和管理3大数据分析通过数据驱动优化系统性能4人工智能应用自动化维护和故障诊断55G时代来临支持高带宽、低延迟的通信电信交换系统正朝着更加智能化、虚拟化和云端化的方向发展。通过软件定义