现代交换技术 课件全套 张中荃 第1-8章 交换技术概述-新型网络交换技术

第一章交换技术概述第一章交换技术概述本章内容：交换的基本概念交换技术分类交换技术的发展本章重点：电路交换与分组交换1.1交换的基本概念1.1.1交换的引入主叫用户被叫用户1.1.1交换的引入主叫用户被叫用户1.1交换的基本概念1.1.1交换的引入N对连接线?N1.1交换的基本概念1.1.1交换的引入

如果所有用户都两两相连，互连线数会很大：N×（N-1）÷2例：N=10000连线数=50000000对1.1交换的基本概念1.1.1交换的引入实际上，每个用户话机只有一对连接线。

电话交换机引入了一种交换设备。1.1交换的基本概念1.1.1交换的引入一、什么是交换

电话交换机

交换就是利用交换设备（交换机），将所有用户话机都用一对线接到交换设备上，由交换设备完成任意两个或多个用户话机连通。实现通信必须要有三个要素：终端、传输和交换。二、交换节点的连接方式1、全互联方式

设置多个交换节点，每个交换节点之间用中继线两两相连。

1.1.1交换的引入二、交换节点的连接方式2、汇接方式

多个交换节点之间不能做到个个相连，而是引入汇接交换节点，实现各交换节点之间的间接相连。

汇接交换机1.1.1交换的引入1.1.2交换节点的基本功能1、交换接续功能

（1）本局接续：本交换机内部用户线之间接续（2）出局接续：用户线与出中继线之间的接续（3）入局接续：入中继线与用户线之间的接续（4）转接接续：入中继线与出中继线之间的接续

2、交换机基本功能

（1）接收和分析从用户线或中继线来的呼叫信号（2）接收和分析从用户线或中继线来的地址信号（3）按目的地址进行选路和中继线上转发信号（4）能控制连接的建立（5）能按照所收到的释放信号拆除连接1.1.2交换节点的基本功能1.2交换技术分类按传输信号形式分：模拟交换与数字交换按接续控制方式分：布控交换与程控交换按信道占用方式分：电路交换与分组交换按带宽分配方式分：窄带交换与宽带交换

1.2.1模拟交换与数字交换一、模拟信号与数字信号►连续消息：消息的状态随时间是连续变化的,如强弱连续变化的语音等。（模拟消息）►离散消息：消息的状态是可数的或离散的,如符号、文字和数据等。（数字消息）一、模拟信号与数字信号►模拟信号：对应于模拟消息的电信号形式。是指代表消息的信号及其参数（幅度、频率或相位）随着时间连续变化的信号。

tu也包含“模仿”的意思。1.2.1模拟交换与数字交换一、模拟信号与数字信号►数字信号：对应于数字消息的电信号形式。是指信号幅度不随时间作连续的变化，只能取有限个离散值的信号。tu01010011例如：“0”“1”表示进制数字信号五位“0”“1”用于电报通信七位“0”“1”用于计算机通信1.2.1模拟交换与数字交换二、模拟通信与数字通信►模拟通信：以模拟信号来传送消息的通信方式。基带信号

已调信号基带信号

已调信号模拟信道

主要缺点：抗干扰能力弱、保密性差、设备不易大规模集成

噪音源受信者解调器调制器传输媒质（发信机）（收信机）模拟通信系统模型图信息源1.2.1模拟交换与数字交换二、模拟通信与数字通信►数字通信：以数字信号来传送消息的通信方式。数字通信系统模型噪音源调制器受信者解调器传输媒质信源编码器信源译码器信道译码器信道编码器信息源模拟信号

数字信号数字信道

已调信号主要优点：抗干扰性强、保密性好、设备易于集成化、便于计算机处理1.2.1模拟交换与数字交换三、模拟交换与数字交换►模拟交换：以模拟信号为对象的交换方式。传输和交换的信号是模拟信号的交换机称为模拟交换机。（模拟交叉接点）

►数字交换：以数字信号为对象的交换方式。传输和交换的信号是数字信号的交换机称为数字交换机。（数字交换网络）1.2.1模拟交换与数字交换1.2.2布控交换与程控交换►布控交换：是利用布线逻辑电路进行控制的一种交换方式。步进制、机动制和纵横制等机电制交换机都是布控交换机。►程控交换：是利用计算机软件进行控制（即存储程序控制）的一种交换方式。程控交换包括模拟程控交换和数字程控交换。

1.2.3电路交换与分组交换传统的电路交换多速率电路交换快速电路交换电路交换分组交换传统的分组交换帧交换快速分组交换

（一）电路交换1、传统的电路交换是指固定分配带宽（传送通路），连接建立后，即使无信息传送也占用电路的一种交换方式。

主要特点：►采用固定分配带宽，电路利用率低。►要预先建立连接，有一定的连接建立时延。

►无差错控制措施。►用基于呼叫损失制的方法来处理业务流量，过负荷时呼损率增加。不适于突发业务和对差错敏感的数据业务。基本工作过程分为三阶段：

呼叫建立、信息传送、连接释放。

交换节点A交换节点B交换节点C建立传送释放（一）电路交换2、多速率电路交换其基本思路是：在传统电路交换基础上，对不同的业务提供不同的带宽（基本速率的整数倍）。主要特点（缺点）：►基本速率较难确定。►速率类型不能太多。►固定带宽分配，不适应突发业务的要求。►控制较复杂等。（一）电路交换3、快速电路交换其基本思路是：只在信息要传送时才分配带宽和有关资源，并快速建立通道，用户没有信息传输时则释放传输通道。

主要特点：►在呼叫建立时，寻找一条适合的通道。►将带宽、路由编号填入相关交换机中，不建立实际连接和分配资源，只是“虚电路”。►当用户发送信息时，通过呼叫标识激活虚电路，迅速建立物理连接。►会引起信息丢失或排队时延。

（一）电路交换（二）分组交换

采用报文交换的“存储-转发”方式，把用户所要传送的信息（报文）分割为若干个较短的、被规格化了的“分组”进行交换与传输。主要特点：►每个分组中有一个分组头（含有可供选路的信息和其他控制信息）。►分组交换节点对各个分组分别处理。►根据选路信息选择去向，转发分组。

1、相关概念

（1）通信线路的资源共享多路复用方法：►预分配资源法（预分配复用或固定分配）►动态分配资源法（统计时分复用）

组合多个低速数据终端共同使用一条高速的线路（即多路复用），以便经济有效地使用通信线路。（二）分组交换1、相关概念

（1）通信线路的资源共享（2）交织传输在预分配复用方式下，每个用户数据都在特定的子信道中流动，接收端很容易把它们区分开来。在统计时分复用方式下，在发端，先将各个用户数据打上与终端或子信道有关的“标记”，然后交织在一起发送到线路上。在收端，可利用“标记”，很容易识别不同终端的用户数据。主要有：比特交织、字节交织、分组交织。（二）分组交换1、相关概念

（1）通信线路的资源共享（2）交织传输（3）分组的形成►将数据按一定长度进行分割（分组）►每一个组都加上一个分组头（包含逻辑信道号和其他控制信息）（二）分组交换1、相关概念

（1）通信线路的资源共享（2）交织传输（3）分组的形成（4）分组的交换根据各组数据的分组头信息，各自独立传送，按要求正确到达相应的目的地。（二）分组交换交换节点

A交换节点

B交换节点

C传输时延存储时延处理与排队时延图1.10分组交换的时延分组1分组2分组3分组5分组4分组1分组2分组3分组5分组4交换节点

A交换节点

B交换节点

C图1.11报文交换的时延报文报文传输时延存储时延处理与排队时延（二）分组交换2、虚电路和数据报

（1）虚电路方式：在用户数据传送前，先要通过发送呼叫请求分组建立端到端之间的虚电路；一旦虚电路建立后，属于同一呼叫的数据分组均沿着这一虚电路传送；最后通过的呼叫分组来拆除虚电路。呼叫建立时，有关交换节点在相应路由上寻找一条适合的通道；此时并不建立连接和分配资源，而是将通信所需的带宽、所选的路由编号填入相关交换机中，从而“记忆”所分配的带宽和去向，实际上只是建立了“虚电路”。（二）分组交换2、虚电路和数据报

（1）虚电路方式：在用户数据传送前，先要通过发送呼叫请求分组建立端到端之间的虚电路；一旦虚电路建立后，属于同一呼叫的数据分组均沿着这一虚电路传送；最后通过的呼叫分组来拆除虚电路。特点：►虚电路是一种逻辑连接。►虚电路不独占线路，在一条物理线路上可以同时建立多个虚电路。►是一种面向连接的方式。有两种虚电路：交换虚电路（SVC）永久虚电路（PVC）（二）分组交换2、虚电路和数据报（1）虚电路方式：在用户数据传送前，先要通过发送呼叫请求分组建立端到端之间的虚电路；一旦虚电路建立后，属于同一呼叫的数据分组均沿着这一虚电路传送；最后通过的呼叫分组来拆除虚电路。（2）数据报方式：不需要预先建立逻辑连接，而是按照每个分组头中的目的地址对各个分组独立进行选路的分组交换方式。是一种无连接的方式。（二）分组交换虚电路（VC）数据报（DG）分组头只含有VC逻辑信道标识包含详细目的地址选路预先建立，后续分组只查找映射表要独立进行选路分组顺序分组按顺序到达可能引起失序故障敏感性敏感防卫能力较强适用场合连续数据流传送突发数据传送虚电路与数据报的比较（二）分组交换3、路由选择是指从源点至终点之间信息传送路径的选择方法。通常有三种：扩散式路由法查表路由法虚电路路由表法

（二）分组交换（1）扩散式路由法►分组从原始节点发往它的每个相邻节点；►接收该分组的节点检查它是否已经收到；►该节点把分组再发往其所有相邻的节点；►最先到达终点的分组拷贝保留，后续到达的该分组拷贝被抛弃。AB（二）分组交换（1）扩散式路由法►分组从原始节点发往它的每个相邻节点；►接收该分组的节点检查它是否已经收到；►该节点把分组再发往其所有相邻的节点；►最先到达终点的分组拷贝保留，后续到达的该分组拷贝被抛弃。特点：►路由选择与网络的拓扑结构无关，可靠性高。►无效传输量很大，网络额外开销大，时延大。

（二）分组交换（2）查表路由法►每个节点中使用路由表，选择从该节点到网络中所需终点的路径；►路由选择按照第1、2、3……的顺序进行；►分组到达节点之后按照路由表规定的路径前进；►路由表是根据网络拓扑结构、链路容量、业务量等因素和某些准则来建立。AB④①②③（二）分组交换（2）查表路由法►每个节点中使用路由表，选择从该节点到网络中所需终点的路径；►路由选择按照第1、2、3……的顺序进行；►分组到达节点之后按照路由表规定的路径前进；►路由表是根据网络拓扑结构、链路容量、业务量等因素和某些准则来建立。特点：►查表路由法与网络结构参数有关。►最短距离法是分组经过的中继线数越少越好。►最小时延法根据网络中某些因素的变化而自动修改路由表。（二）分组交换（3）虚电路路由表法►在节点接收到呼叫请求分组之后建立虚电路；►一个端到端的虚电路路由表分散在各节点中；►指明了虚电路途径的各节点的端口号和逻辑信道号之间的链接关系；►虚电路路由表的内容随着呼叫的建立而产生、呼叫的清除而消失；►当因线路或设备故障而导致虚电路中断时，将进行虚电路的重连接。（二）分组交换如何进行虚电路的重连接？►一旦节点检测到故障，将向源节点和终节点发送清除指示分组（包含原因和诊断码）；►源节点收到后，就会发送新的呼叫请求分组；►选择新的替换路由与终点节点建立新的连接；►所有未被证实的分组将沿新的虚电路重新发送。（二）分组交换（三）帧交换►帧交换是以一种帧方式来承载业务，在数据链路层以上简化的方式来传送和交换数据单元。►第三层传送的数据单元称为分组，第二层传送的数据单元称为帧（frame）。帧方式是将用户信息流以帧为单位在网络内传送。特点：►帧交换是在第二层（链路层）进行复用和传送，而不是在分组层；►帧交换将用户面与控制面分离，而通常的分组交换则未分离。（四）快速分组交换►进一步简化了协议，非但不涉及第三层，第二层也只保留了链路层的核心功能，如帧的定界、同步、透明性以及帧传输差错检测等。►广义上，快速分组交换（FPS）包括帧中继（FR）与信元中继（CR）两种交换方式。信元中继为ATM所采用，有时FPS是专指ATM交换。1.2.4窄带交换与宽带交换►窄带交换：业务速率限定为64kbit/s或n×64kbit/s的交换方式，如程控交换等。►宽带交换：ATM、IP交换、IP/ATM集成交换、标记交换、帧中继交换及光交换等新的交换方式。1.3交换技术的发展1.3.1电话交换技术的发展1.3.2分组交换技术的发展1.3.3ATM交换技术的发展1.3.4IP交换技术的发展1.3.1电话交换技术的发展1．机电式电话交换人工磁石：自从1876年BellA.G.发明电话以后，为适应多个用户之间电话交换的要求，在1878年就出现了第一部人工磁石电话交换机。步进制：1892年开通的第一部自动交换机是由StrowgerA.B.于1889年发明的步进制史端乔式自动交换机。纵横制：最先在瑞典和美国获得较广泛的应用，有代表性的是瑞典开发的ARF，ARM及ABK等系列和美国先后于1938年、1943年和1948年开通的l号、4号和5号纵横制交换机。1.3.1电话交换技术的发展2．模拟程控交换标志：1965年，美国开通世界上第一个程控交换系统。从此，各国纷纷致力于程控交换系统的研制。世界上较具代表性的模拟程控交换系统有美国的1ESS，2ESS，3ESS和1EAX，日本D10，D20和D30，法国E11，德国EWS系列等。优越性：相对于机电式自动交换而言。（1）灵活性大，适应性强（2）能提供多种新服务性能（3）便于实现共路信令（4）操作维护管理功能的自动化（5）适应现代电信网的发展1.3.1电话交换技术的发展3．数字程控交换标志：20世纪70年代开始出现数字程控交换，到20世纪80年代初期，数字程控交换在技术上已日趋成熟，众多型号的数字程控交换系统纷纷推出。国外：1970年E10A和1976年4ESS是最早推出的市话和长话数字交换机；1980年推出DMS-100是最早的全数字市话交换机；1982年开通的S1240和5ESS是最早的分布式控制系统。国内：我国起步较晚，但起点较高，在20世纪80年代中后期到90年代初相继推出了HJD04、C&C08、ZXJ10及SP30等大型数字程控交换系统。1.3.1电话交换技术的发展4．POTS交换节点的发展趋势用于公用电话交换网（PSTN）的电话交换系统提供的是普通电话业务（POTS）。为了进一步适应电信网综合化、智能化、个人化的发展，自20世纪80年代中期以来，数字程控交换节点的功能在POTS的基础上不断增强。（1）增强为窄带综合业务数字网中的交换节点。（2）增强为智能网中的业务交换点。（3）增强为移动网中的移动交换局。1.3.2分组交换技术的发展1．早期的研究和试验1964年8月，BaranP．在以分布式通信为题的一组兰德（Band）公司的研究报告中，首先提出了分组交换的有关概念。1965年英国（NPL）的DaviesD．构想了存储转发分组交换系统的原理，并于1966年6月的建议中提出了“分组（Packet）”这一术语，1967年10月公开发表了NPL关于分组交换的建议。1967年6月美国发布了ARPAnet的计划，用专线将多个节点的小型计算机互连，每个计算机可用作分组交换和接口设备。1.3.2分组交换技术的发展2．分组交换公用数据网ARPAnet和一些专用分组交换网的试验，促进了分组交换进入公用数据网，形成分组交换公用数据网（PSPDN）。1976年3月制订了原CCITT的X.25协议，又陆续制订了其他有关协议，如X.28、X.29及X.75等。1975年8月第一个公用分组网（美国Telenet）运行。开始时只有7个互连的节点，到1978年4月增加到187个节点，使用了79部分组交换机，为美国156个城市服务，并与14个国家互连。X.25建议产生后，Telenet即采用X.25协议。1.3.2分组交换技术的发展3．分组交换系统的分代第一代分组交换系统实质上是用计算机来完成分组交换功能。它将存储器中某个输入队列中的分组转移到某个输出队列中，典型的代表如ARPAnet中所用的分组交换系统。第二代分组交换系统采用共享媒体将前端处理机互连，计算机主要用于虚电路的建立，不再成为系统中的瓶颈。第三代分组交换系统采用空分交叉矩阵来取代共享媒体这一瓶颈。实际上，第三代分组交换已进入快速分组交换的范畴。1.3.3ATM交换技术的发展1．早期的研究1983年出现的快速分组交换（FPS）和异步时分（ATD）交换的结合，导致了ATM交换方式产生。1985年以来，CCITT也开始了这种新交换方式的研究。在1987年的第18研究组会议上，决定采用信元来表示分组。1988年CCITT第18研究组的会议上决定采用固定长度的信元，定名为ATM。1990年制订了关于ATM的一系列协议，并在以后的研究中不断地深入和完善。1.3.3ATM交换技术的发展2．公用ATM交换网公用ATM宽带试验网：1994年8月投入运营的美国北卡罗来纳信息高速公路，是美国第一个在州的范围内采用ATM和SONET的公用ATM宽带网，被看作未来国家基础信息设施的雏型。公用ATM交换系统：公用网ATM骨干交换系统必须具有高吞吐量和可扩展性，吞吐量通常为40～160Gbit/s，应能支持各种接口、业务和连接类型。代表产品有富士通的FETEX-150、爱立信的AXD301和ESP等。我国的中兴、华为、上海贝尔等公司均推出了ATM交换系统。1.3.3ATM交换技术的发展3．研究的重点（1）ATM交换结构：是研究重点之一，包括拓扑结构、缓冲方式、控制机理、性能分析等。（2）ATM网的业务流控制：如何能有效而公平地分配带宽等资源，保证各种特性不同的业务和各种呼叫连接的服务质量，是业务流控制要解决的重要而复杂的问题。（3）话音通过ATM：ATM网的最终目标是实现包括话音在内的各种业务的综合交换。（4）与智能网的结合：智能网的能力集3的目标是将智能网（IN）与B-ISDN结合。1.3.3ATM交换技术的发展4．光交换光交换和ATM交换一样，是宽带交换重要组成。光波技术已经在信息传输中得到广泛的应用，其传输过程一般是先把光信号变成电信号才能送入到电交换机，从电交换机送出的电信号又要先变成光信号才能送上传输线路。因此，如果是用光交换机，这些光电变换过程都可以省去了，减少了光电变换的损伤，并可以提高信号交换的速度。光交换机也应由传输和控制两部分组成；把光波技术引入交换系统的主要课题，是如何实现传输和控制的光化。光交换的传输路径采用空分交换方式、时分交换方式和波分交换方式。1.3.4IP交换技术的发展1．发展背景Internet在全球范围内快速增长，从1989年开始，大约每隔56周，Internet上的主机数就翻一番，呈指数级增长。2000年以后，每隔23周Internet上的Web服务器数就翻一番。经过30多年的发展，根据中商情报网的“2021年全球互联网用户规模大数据分析”，2016-2021年全球互联网用户数量仍呈波动上升趋势，2021年40.47亿；截止2021年12月，中国网络用户达10.32亿，较2020年12月增加4296万，互联网普及率73.0%。1.3.4IP交换技术的发展2．IP与ATM的融合IP在技术上需要ATM，而ATM在商业应用方面又需要IP，能否将IP和ATM的优势相结合（融合），构筑新一代宽带网络正是人们所关心的问题。重叠模型就是将IP当成一个网络与ATM网络互连，不更改ATM网络的协议模块，而将IP的功能层叠加在ATM上。其主要存在传送IP包的效率较低，地址和路由功能重复等缺点。集成模型是将IP路由器的智能和管理性能集成到ATM交换中形成的一体化平台。其优点是传送IP包的效率比较高，不需要地址解析协议等。1.3.4IP交换技术的发展3．IP交换IP交换是Ipsilon公司提出的专门用于在ATM网上传送IP分组的技术。IP交换机由ATM交换机、IP交换机控制器组成。核心思想：IP交换把输入数据流划分为持续期长、业务量大的用户数据流和持续期短、业务量小、呈突发分布的用户数据流这两种类型。对于前者，用户数据流在ATM交换机硬件中直接进行交换；对于后者，用户数据与传统路由一样，逐跳式的存储、转发传送。1.3.4IP交换技术的发展4．标记交换是Cisco推出的一种基于传统路由器的ATM承载IP技术。它把ATM第二层交换技术和第三层路由技术结合起来，使处于交换边缘的路由器能将每个输入帧的第三层地址映射为简单的标记，然后把打了标记的帧转化为ATM信元，基于ATM层面实现信息交换。1.3.4IP交换技术的发展5．多协议标记交换MPLS是ITU-T所推荐的一种用在公网上的IPoverATM技术，它基于标记交换的机制，在ATM层上直接承载IP业务。（1）MPLS简化了分组转发机制（2）MPLS实现了有效的显式路由功能（3）MPLS有利于实现流量工程（4）MPLS支持QoS选路（5）从IP分组到转发等价类的映射（6）MPLS支持多网络功能划分（7）MPLS实现了用户不同服务级别要求的单一转发规范（8）MPLS提高了网络扩展性1.3.4IP交换技术的发展6．软交换和IMS软交换最早由贝尔实验室于1997年提出，我国于1999年开始研究。软交换的核心思想是控制与承载的分离，软交换系统的核心硬件采用通用ATCA平台，核心功能都由软件实现。2011年我国已全面使用软交换设备。IMS是ETSI从事3G研究的标准化组织3GPP在2002年3月的3GR5版本中提出的，其目的是为了在移动通信网上以最大的灵活性提供IP多媒体业务，以弥补软交换的不足。目前我国已经全面部署使用IMS设备。End第二章程控交换技术本章内容：程控交换机的总体结构话路系统的硬件实现技术呼叫处理的基本原理

电话交换信令方式本章重点：交换网络、接口电路、呼叫处

理原理、局间信令第二章程控交换技术程控数字交换机5120015120032.1程控交换机的总体结构程控数字交换机①摘机②听拨号音③拨号码④听回铃音④听振铃⑤摘机⑦挂机⑧听忙音⑨挂机⑥通话⑥通话2.1程控交换机的总体结构2.1程控交换机的总体结构用户用户电路用户电路

数字交换网络用户处理机数字中继数字中继系统监测台输入/输出处理机用户测试台存储器维护处理机模拟中继数字中继信号部件用户处理机用户电路用户电路

中央处理机程序数据模拟中继线数字中继线远端用户集线器集线器话路系统维护操作系统控制系统2.1程控交换机的总体结构用户用户电路用户电路

数字交换网络用户处理机数字中继数字中继系统监测台输入/输出处理机用户测试台存储器维护处理机模拟中继数字中继信号部件用户处理机用户电路用户电路

中央处理机程序数据模拟中继线数字中继线远端用户集线器集线器维护操作系统控制系统话路系统用户电路用户集线器交换网络信号部件中继器2.1程控交换机的总体结构用户用户电路用户电路

数字交换网络用户处理机数字中继数字中继系统监测台输入/输出处理机用户测试台存储器维护处理机模拟中继数字中继信号部件用户处理机用户电路用户电路

中央处理机程序数据模拟中继线数字中继线远端用户集线器集线器话路系统维护操作系统控制系统控制交换接续和协调管理功能由处理器及各种存储器组成包括中央处理机和各级子处理机2.1程控交换机的总体结构用户用户电路用户电路

数字交换网络用户处理机数字中继数字中继系统监测台输入/输出处理机用户测试台存储器维护处理机模拟中继数字中继信号部件用户处理机用户电路用户电路

中央处理机程序数据模拟中继线数字中继线远端用户集线器集线器话路系统维护操作系统控制系统主要完成系统的数据配置与日常维护（包括用户测量台、系统监测台、维护台等）实现部件主要是服务器和PC终端话路系统用户电路用户集线器中继接口电路信号部件数字交换网络2.2话路系统的硬件实现技术用户级话路2.2.1数字交换网络一、时隙交换原理1、交换机的任务

是要通过数字交换网络来实现任意两个用户之间的语音交换，即要在这两个用户之间建立一条数字话音通道。2、数字交换的本质

完成两个用户不同时隙内的信息交换。TSiABTSjABTSjTSi交换网络2.2.1数字交换网络BTS8ATS2BTS8ATS2ATS8BTS2ATS8BTS2AB数字交换网络TS2

TS82.2.1数字交换网络二、T型时分接线器（一）T接线器的基本组成►由话音存储器（SM）和控制存储器（CM）组成。►完成同一时分复用线中不同时隙的信息交换。1、话音存储器（SM）►存放各个输入时隙的8位PCM话音信息。►每个存储单元对应一个话路时隙。PCM话音信息单元数N=复用线时隙数SM（一）T接线器的基本组成2、控制存储器（CM）

►存放话音存储器的地址信息，以便能够控制话音存储器的写入或读出。►每个存储单元对应一个话路时隙。►单元内容的位数等于log2N。话音存储器的地址信息单元数N=复用线时隙数CM（二）T接线器的工作原理1、读出控制方式SM：►在定时脉冲控制下顺序写入话音信息；

►在CM控制下，将CM内容作为SM的读出地址，读出SM相应单元的话音信息。CM：►在中央处理机控制下写入；

►在定时脉冲控制下读出。SMTSiABTSj写时钟控制计数器iAjBCM读写CPU控制jiji读时钟ATSjBTSi顺序写入，控制读出（二）T接线器的工作原理SMTS1ABTS8写时钟控制计数器1A8BCM读写CPU控制8181读时钟ATS8BTS1顺序写入，控制读出（TS1——TS8）（二）T接线器的工作原理2、写入控制方式SM：►在CM控制下，将CM内容作为SM的写入地址，把话音信息写入到SM相应单元中；

►在定时脉冲控制下顺序读出话音信息。CM：►在中央处理机控制下写入；

►在定时脉冲控制下读出。（二）T接线器的工作原理SMTSiABTSjiBjACM写写CPU控制jiji读时钟ATSjBTSi读时钟控制计数器（二）T接线器的工作原理（三）T接线器的电路组成TS0TS31TS0TS31TS0TS31HW1HW0HW7HW0HW1HW70255CMSM0255A7～A08端输入的T接线器复用器分路器T接线器由SM、CM、复用器、分路器四部分组成1、复用器基本功能：串并变换和并路复用

复用器输入端：是8条PCM线（HW0～HW7），每条HW为32个时隙（即TS0～TS31），并以2Mbit/s速率串行方式传送码流信息；复用器的输出端：复用后送给话音存储器时将变成8×32=256个时隙。输出时隙与输入时隙之间的对应关系为ITS=TS×32+HW。串行码和并行码串行码：是指各时隙内的8位码D0～D7是按时间的顺序依次排列。并行码：是指各时隙内的8位码D0、D1、…、D7分别同时出现在8条线上。TS0TS1HW7HW1HW0输入D6D7D5D3D2D1D4D0D6D7D5D3D2D1D4D0（a）串行码TS0TS1D7D1D0输出HW6HW7HW5HW3HW2HW1HW4HW0HW6HW7HW5HW3HW2HW1HW4HW0（b）并行码把8个HW的并行码按一定的次序排列送到8条输出线上。并路复用输出时钟CP1的速率是并行码速率的8倍，并行码输出速率为2048kbit/s。（16端PCM时为并行码速率的16倍，即4096kbit/s）HW0TS0对应于总时隙的TS0，HW1TS0对应于总时隙的TS1，……HW0TS1对应于总时隙的TS8，……

HW7TS31对应于总时隙的TS255控制时序总时隙TS号=HW线时隙号×8+HW号2、分路器基本功能：完成复用器的反变换

（四）T接线器的实际电路与应用MT8980串/并转换器数据存储器器并/串转换器控制接口控制寄存器接续存储器输出复用帧计数器SDO0SDO1SDO2SDO3SDO4SDO5SDO6SDO7SDI0SDI1SDI2SDI3SDI4SDI5SDI6SDI7CPFSDSCSR/WDTAA5-A0D7-D0CBOVDDVSSODE如何实现SDI3TS5→SDO1TS20

MT8980串/并转换器数据存储器器并/串转换器控制接口控制寄存器接续存储器输出复用帧计数器SDO0SDO1SDO2SDO3SDO4SDO5SDO6SDO7SDI0SDI1SDI2SDI3SDI4SDI5SDI6SDI7CPFSDSCSR/WDTAA5-A0D7-D0CBOVDDVSSODE如何实现SDI3TS5→SDO1TS20

①给0#控制寄存器（A5=0，A4～A0=00000）写入8位控制信息“00010001”（即D7～D0=00010001）。其中，D7=0表示非分离方式，D6=0表示交换方式，D4D3=10表示指向接续存储器低8位，D2D1D0=001表示输出码流号“1”（SDO1），D5备用。（四）T接线器的实际电路与应用MT8980串/并转换器数据存储器器并/串转换器控制接口控制寄存器接续存储器输出复用帧计数器SDO0SDO1SDO2SDO3SDO4SDO5SDO6SDO7SDI0SDI1SDI2SDI3SDI4SDI5SDI6SDI7CPFSDSCSR/WDTAA5-A0D7-D0CBOVDDVSSODE如何实现SDI3TS5→SDO1TS20

②给接续存储器20#信道（A5=1，A4～A0=10100，对应于输出时隙号20）所对应的存储单元写入低8位控制信息“01100101”（即D7～D0=01100101）。其中，A5=1表示指向接续存储器，D7D6D5=011表示SDI3，D4D3D2D1D0=00101表示TS5。（四）T接线器的实际电路与应用MT8980串/并转换器数据存储器器并/串转换器控制接口控制寄存器接续存储器输出复用帧计数器SDO0SDO1SDO2SDO3SDO4SDO5SDO6SDO7SDI0SDI1SDI2SDI3SDI4SDI5SDI6SDI7CPFSDSCSR/WDTAA5-A0D7-D0CBOVDDVSSODE如何实现SDI3TS5→SDO1TS20

③给0#控制寄存器（A5=0，A4～A0=00000）写入8位控制信息“00011001”（即D7～D0=00011001）。其中，D7=0表示非分离方式，D6=0表示交换方式，D4D3=11表示指向接续存储器高3位，D2D1D0=001表示输出码流号“1”（SDO1），D5备用。（四）T接线器的实际电路与应用MT8980串/并转换器数据存储器器并/串转换器控制接口控制寄存器接续存储器输出复用帧计数器SDO0SDO1SDO2SDO3SDO4SDO5SDO6SDO7SDI0SDI1SDI2SDI3SDI4SDI5SDI6SDI7CPFSDSCSR/WDTAA5-A0D7-D0CBOVDDVSSODE如何实现SDI3TS5→SDO1TS20

④给接续存储器20#信道（A5=1，A4～A0=10100，对应于输出时隙号20）所对应的存储单元写入高3位控制信息“00000001”。其中，D7D6D5D4D3备用，D2=0表示交换方式，D1=0表示从CBO输出内容为“0”，D0=1表示当ODE=1、控制寄存器D6=0时允许将数据存储器中的数据输出到相应码流和时隙中。（四）T接线器的实际电路与应用三、S型时分接线器（一）

S接线器的基本组成►由m×n交叉矩阵和控制存储器（CM）组成。►在某一时隙内，将一根入线与某根出线接通，实现空间交换。►CM与T接线器的CM结构基本相同。交叉接点Kij的接通或断开由CM控制下完成（二）S型接线器的工作原理aaHW0HW1HW7TS2TS2HW0/HW1/HW7/CM0CM1CM7012310输出控制方式►

CM按出线进行配置，即每个CM对应一条出线。aaHW0HW1HW7TS2TS2HW0/HW1/HW7/CM0CM1CM7012310输出控制方式►

CM的内容用于指定本出线与哪一条入线接通。►CM单元数等于HW时隙数。►CM的i单元内容为j，表示在i时隙内要将入线j与本出线接通。（二）S型接线器的工作原理HW0HW1HW7HW0/HW1/HW7/01231aTS2aTS2CM0CM1CM77输入控制方式►

CM按入线进行配置，即每个CM对应一条入线。（二）S型接线器的工作原理HW0HW1HW7HW0/HW1/HW7/01231aTS2aTS2CM0CM1CM77输入控制方式►

CM的内容用于指定本入线与哪一条出线接通。►CM单元数等于HW时隙数。►CM的i单元内容为j，表示在i时隙内要将出线j与本入线接通。（二）S型接线器的工作原理四、T-S-T型时分交换网络►基本组成：由输入级T接线器（TA）、输出级T接线器（TB）和中间S接线器组成。►控制方式读写方式：TA读出控制、TB写入控制、S输出控制。写读方式：TA写入控制、TB读出控制、S输出控制。（一）读-写方式的TST网络···

···TS316×162424255255240240aabba255S/PP/S···

······

HW0HW7aS/P···

HW120HW1270TS31TS24TS255SMA0TA0SMA15TA15RR0WWbTS3b···

HW0HW7P/STS31···

HW120HW127（16）（16）aaTS255TS24TB0SMB15TB15aabb0002130255ITS2ITS130ITS130ITS2CMS0CMS15CMB15CMA15CMA0CMB022130130S输出控制写入控制读出控制15出0入15入0出25515255255bb255SMB0···

···TS316×162424255255240240aabba255S/PP/S···

······

HW0HW7aS/P···

HW120HW1270TS31TS24TS255SMA0TA0SMA15TA15RR0WWbTS3b···

HW0HW7P/STS31···

HW120HW127（16）（16）aaTS255TS24TB0SMB15TB15aabb0002130255ITS2ITS130ITS130ITS2CMS0CMS15CMB15CMA15CMA0CMB022130130S输出控制写入控制读出控制15出0入15入0出25515255255bb255SMB0►要实现HWiTSj与HWmTSn的交换，必须经过中间时隙ITS►要实现双向通信，ITS必须成对出现►有两种方法：奇偶关系、相差半帧1、中间时隙的选择···

···TS316×162424255255240240aabba255S/PP/S···

······

HW0HW7aS/P···

HW120HW1270TS31TS24TS255SMA0TA0SMA15TA15RR0WWbTS3b···

HW0HW7P/STS31···

HW120HW127（16）（16）aaTS255TS24TB0SMB15TB15aabb0002130255ITS2ITS130ITS130ITS2CMS0CMS15CMB15CMA15CMA0CMB022130130S输出控制写入控制读出控制15出0入15入0出25515255255bb255SMB0►HW0TS3经复用后变为TS24=3×8+0HW127TS31经复用后变为TS255=31×8+7►A→B方向：选取中间时隙ITS2►CMA0的2#单元内容为“24”CMS15的2#单元内容为“0”CMB15的2#单元内容为“255”

2、工作原理···

···TS316×162424255255240240aabba255S/PP/S···

······

HW0HW7aS/P···

HW120HW1270TS31TS24TS255SMA0TA0SMA15TA15RR0WWbTS3b···

HW0HW7P/STS31···

HW120HW127（16）（16）aaTS255TS24TB0SMB15TB15aabb0002130255ITS2ITS130ITS130ITS2CMS0CMS15CMB15CMA15CMA0CMB022130130S输出控制写入控制读出控制15出0入15入0出25515255255bb255SMB0B→A方向：►反相法：选取中间时隙ITS130►CMA15的130#单元内容为“255”CMS0的130#单元内容为“15”CMB0的130#单元内容为“24”

2、工作原理（二）写-读方式的TST网络···

···TS316×1613021302201300aabba255S/PP/S···

······

HW0HW7aS/P···

HW120HW1270TS31TS24TS255SMA0TA0SMA15TA15WW0RRbTS3b···

HW0HW7P/STS31···

HW120HW127（16）（16）aaTS255TS24TB0SMB15TB15aabb0002130255ITS2ITS130ITS130ITS2CMS0CMS15CMB15CMA15CMA0CMB02552425524S输出控制读出控制写入控制15出0入15入0出25515255255bb255SMB01302···

···TS316×1613021302201300aabba255S/PP/S···

······

HW0HW7aS/P···

HW120HW1270TS31TS24TS255SMA0TA0SMA15TA15WW0RRbTS3b···

HW0HW7P/STS31···

HW120HW127（16）（16）aaTS255TS24TB0SMB15TB15aabb0002130255ITS2ITS130ITS130ITS2CMS0CMS15CMB15CMA15CMA0CMB02552425524S输出控制读出控制写入控制15出0入15入0出25515255255bb255SMB01302►选取中间时隙ITS2►CMA0的24#单元内容为“2”CMS15的2#单元内容为“0”CMB15的255#单元内容为“2”

1、A→B方向···

···TS316×1613021302201300aabba255S/PP/S···

······

HW0HW7aS/P···

HW120HW1270TS31TS24TS255SMA0TA0SMA15TA15WW0RRbTS3b···

HW0HW7P/STS31···

HW120HW127（16）（16）aaTS255TS24TB0SMB15TB15aabb0002130255ITS2ITS130ITS130ITS2CMS0CMS15CMB15CMA15CMA0CMB02552425524S输出控制读出控制写入控制15出0入15入0出25515255255bb255SMB01302►反相法：选取中间时隙ITS130►CMA15的255#单元内容为“130”CMS0的130#单元内容为“15”CMB0的24#单元内容为“130”

2、B→A方向话路系统用户用户电路用户电路

数字交换网络用户处理机数字中继数字中继系统监测台输入/输出处理机用户测试台存储器维护处理机模拟中继数字中继信号部件用户处理机用户电路用户电路

中央处理机程序数据模拟中继线数字中继线远端用户集线器集线器维护操作系统控制系统2.2.2用户级话路提供程控数字交换机和模拟用户话机之间的接口电路

它是指程控数字交换机中用于连接用户话机的接口电路

根据所连接用户的不同，将用户电路分为两种：模拟用户电路和数字用户电路一、用户电路提供程控数字交换机和数字用户话机或话务台之间的接口电路

它是指程控数字交换机中用于连接用户话机的接口电路

根据所连接用户的不同，将用户电路分为两种：模拟用户电路和数字用户电路一、用户电路用户电路用户电路板：包含多个用户电路（如8、16、24、32等）模拟用户电路板模拟二线接口混合电路编译码电路PCMPCM二线四线发四线收完成BORSCHT功能B：Batteryfeed馈电O：Over-voltageprotection过压保护R：Ringingcontrol振铃控制S：Supervision监视C：CODEC&filters编译码和滤波H：Hybrid混合电路T：Test测试模拟用户电路模拟二线接口混合电路编译码电路PCMPCM二线四线发四线收完成BORSCHT功能BORSTCH模拟用户电路馈电（B）馈电电压一般为－48V。在通话时,馈电电流在18~50mA之间。馈电有两种方法:——电压馈电

——电流馈电-48vab电压馈电L1L2C1C2馈电回路网络侧通直流，隔交流通交流，隔直流-48vabL1L2C1C2馈电回路-48v电压馈电电流馈电ab-48v电压馈电-48vab恒流源过压保护（O）过压保护就是采取措施，防止高压从用户线进入交换机内部，以便保护交换机内部的集成电子元器件不会受到损伤。1.一次保护：配线架上安装保安器,以防止外界雷电等高压。2.二次保护：由于保安器的击穿速度不够快，高压仍能在短时间内进入交换机内部，因此在用户电路中设置过压保护电路。-48VabRR正向高电压嵌位到0V负向高电压嵌位到-48VD1D2D3D4AB网络侧用户侧振铃控制（R）

振铃控制就是在处理机控制下，给被叫用户送符合规定的振铃信号，以便提示被叫用户有电话呼叫到来。1.振铃电压为75V±15V（25Hz）。2.铃流信号高压送到用户线时，必须采用隔离措施，以免损坏内线电路。3.通常采用振铃继电器，在过压保护（O）之前单独向用户话机提供。开关速度快接入损耗小完全隔离振铃电路处理机振铃驱动器RJ振铃继电器用户内线铃流用户外线静合接点动合接点线圈振铃控制123456振铃电路处理机振铃驱动器RJ振铃继电器振铃控制用户内线铃流用户外线振铃电路处理机振铃驱动器RJ用户内线用户外线振铃继电器振铃控制铃流监视（S）

监视就是对用户分机的摘挂机状态和拨号脉冲信号进行监视。是通过微处理机监测用户线环路电流的变化来实现的。-48Vab放大监视信号R网络侧用户侧-48Vab监视信号RR比较器网络侧用户侧编译码和滤波（C）

编译码器的任务是完成模拟信号和数字信号的转化。

滤波的任务是防止带外信号的干扰。目前，常用单路编译码器（如MT8965，MC145503等），对每个用户实行编译码，然后合并成PCM串行码流。混合电路（H）

数字交换网络为四线制单向交换，即收发是分开的；而用户线上的模拟话音是二线制双向传输的，所以应进行二线与四线的转换。发送接收ZBZL网络侧用户侧300K300K450Ω450ΩBG1BG2BG5BG3BG6BG4-48V0VRRR1R2R3ZBZL+--+-++--1+1接收发送A300K300K450Ω450ΩBG1BG2BG5BG3BG6BG4-48V0VRRR1R2R3ZBZL+--+-++--1+1接收发送A300K300K450Ω450ΩBG1BG2BG5BG3BG6BG4-48V0VRRR1R2R3ZBZL+--+-++--1+1接收发送A300K300K450Ω450ΩBG1BG2BG5BG3BG6BG4-48V0VRRR1R2R3ZBZL+--+-++--1+1接收发送A测试（T）

为用户电路或用户线测试提供入口，一般位于用户线一侧。测试开关可是电子开关，也可是继电器接点，负责将用户线接至测试设备。外线测试内线测试R1R2驱动电路用户线交换机内侧测试控制ab模拟用户电路的功能框图测试振铃控制系统测试设备铃流源TROBSHC用户编译码和滤波交换网络混合馈电监视过压保护模拟用户电路设计举例二、用户集线器1、作用：进行话务量的集中（或分散）的。►将几百个甚至上千个用户话路集中到少量话路上。►复接的用户群数就是集中比。2、组成：由用户级T组成。2.2.2用户级话路SMU号用户时隙号上行通道输出母线120CH送至数字交换网络0127LCMU0127SMU0R用户群00127SMU15R用户群15话存输出复接存储内容上行通路：用户话机至交换网络方向的通道。►4条PCM（120个用户）复用后变成高速数据流。►经过用户级T完成时隙交换（使每个用户能选用输出母线的任一时隙）。►16群用户的输出母线完全复接，合用4条PCM母线。►16群用户T的CM合用（读出控制）。其内容为：SMU号和用户时隙号下行通路：交换网络至用户话机方向的通道。►合用后的CM内容为：SMU号和用户时隙号SMD号用户时隙号01270127SMD0SMD15WW

来自数字交换网络0下行通道输入母线120CH127LCMD用户群0用户群15存储内容话存输入复接三、数字用户电路

是数字用户终端设备与程控数字交换机之间的接口电路。如数字话机、个人计算机、数字传真机及数字图像设备等，它们都是以数字信号的形式与交换机相沟通。

数字用户电路与模拟用户电路不同，为了在二线制的用户线上进行数字信号的双向传输，需要采取一些特殊的技术，如时间分隔复用法、回波消除法（EchoCancellation）等。2.2.2用户级话路（一）模拟中继器是数字交换机与其他交换机之间采用模拟中继线相连接的接口电路。其功能与用户电路类似，也有过压保护（O）、编译码及滤波（C）和测试（T）功能，不同的是它不需要馈电（B）和铃流控制（R）功能。

2.2.3中继接口电路（二）数字中继器是交换机与交换机之间的数字中继线接口。其功能：码型转换、时钟提取、帧定位、帧定位信号与复帧定位信号的插入、信令提取、告警处理等。2.2.3中继接口电路输入控制PCM输入PCM输出至交换机由交换机来CP双/单双/单时钟提取码型变换帧定位告警检测码型变换同步插入信令提取信令插入同步提取1、码型变换是将线路上传输的HDB3码型变成适合机内逻辑电路工作的NRZ码。HDB3码是连“0”抑制码，它将4个连零码变成了“000V”或“B00V”的型式。在向外发送时，将机内的NRZ码变成HDB3码，送至PCM传输线上。2、时钟提取从PCM传输线上送来的码流中提取发端送来的时钟信息，以便控制帧同步电路，使收端和发端同步。从传输线上传来的HDB3码变成的AMI码。AMI码型中没有时钟频率成份，需将AMI码经整流变成RZ码，从RZ码中提取时钟频率成份。3、帧同步和复帧同步利用TS0发送来的帧同步码来确定时序对齐。利用TS16中的复帧同步信息来使收/发端复帧对齐。4、帧定位利用弹性存储器来实现输入码流相位与内部时钟同步原理：写入由时钟提取电路送出的时钟控制读出由局内时钟控制5、信号控制：信令插入和信令提取功能。6、帧和复帧定位信号插入。（一）数字音频信号的产生1．单音频信号的产生2msIIIIIIIV17125μs18000÷500＝162.2.4信号部件162ROM1四位循环计数器译码器帧脉冲读出数据读出控制450Hz信号：►450Hz和8000Hz的最大公约数为50Hz。►8000÷50＝160，要求ROM有160个单元。►根据图形的对称性，可以节省ROM容量。

700Hz+900Hz的双音频信号：抽样频率是8000Hz►先找出700Hz、900Hz、8000Hz的最大公约数，即：

700/m=900/n=8000/p，求出m=7，n=9，p=80。►最大公约数为100Hz（得T=10ms）。►8000÷100＝80，则ROM需要有80个存储单元。►根据对称性，采用节省单元的信号音产生办法，故ROM只需21个存储单元就够了。2．双音频信号的产生（二）数字音频信号的发送1．用T接线器发送音频信号先将数字音频信号存放在Ｔ接线器的某个指定单元（如TS0或TS16）。当需要对某个用户送去音频信号时，则可从该单元中取出而送至该用户的所在时隙上。2.2.4信号部件2．T-S-T链路半永久性连接法半永久性连接是在开局时，就将各链路接好。信号音接在TST网入口处的指定时隙TSi中，指定一条链路作半永久性连接，将各模块的链路TSi和TSi+半帧腾出来专门用来接续拨号音。（三）数字音频信号的接收F1数字滤波器F6数字滤波器F2数字滤波器数字逻辑识别输出输入2.2.4信号部件以实际交换机ZXJ10为例，ASIG电路板就是用来接收与发送各种多频信号的，由于其内部功能的软件化实现，它可以根据用户需要随意配置成DTMF、MFC、CID、会议电路等功能。TheEnd第二章程控交换技术本章内容：程控交换机的总体结构话路系统的硬件实现技术呼叫处理的基本原理

电话交换信令方式本章重点：交换网络、接口电路、呼叫处

理原理、局间信令第二章程控交换技术主要内容：呼叫接续过程概述用户线扫描及呼叫识别去话分析处理用户拨号扫描及识别接收号码分析处理来话分析与呼出被叫状态分析处理接通话路及话终处理2.3呼叫处理的基本原理程控数字交换机①摘机②听拨号音③拨号码④听回铃音④听振铃⑤摘机⑦挂机⑧听忙音⑨挂机⑥通话⑥通话2.3.1呼叫接续过程概述1、主叫用户摘机：检测摘机状态；调查用户相关类别2、送拨号音：寻找空闲收号器和路由；送拨号音并监视3、收号：接收号码并存储；已收位计数；首位号预译处理4、号码分析：确定接续类别、应收位；检查呼叫权限、被叫状态5、接通被叫：测试并预占通话路由；找出送振铃、回铃音路由6、振铃：向被叫振铃，主叫送回铃音；监视主被叫状态7、被叫应答和通话：检测应答；停振铃和回铃音；通话、计费8、话终挂机：检测挂机、停计费、空闲；路由复原；另一方忙音2.3.1呼叫接续过程概述一、呼叫处理的基本过程有用户呼叫吗？第一位号码来了吗？测被叫忙闲？被叫应答吗？主叫挂机？话终？开始图2-23某用户一次呼叫的处理流程检出主叫线号有去话分析找空闲时隙并占用送拨号音停送拨号音继续收号数字分析来话分析找空闲时隙向被叫振铃向主叫送回铃音闲建立通话路由忙拆线结束向主叫送忙音无无否否否有是是是2.3.1呼叫接续过程概述1．稳定状态的迁移稳定状态稳定状态输入处理输出处理内部分析输入信息硬件驱动二、呼叫处理的状态迁移2.3.1呼叫接续过程概述2．状态迁移图

一种稳定状态到另一种稳定状态的转移，并不是只有一种迁移方向，而要根据输入信息、所处状态及环境情况的不同而有不同的迁移方向。（见图2-26