通信基础知识ppt课件

基础通信知识,1,第一章通信系统模型第二章通信系统相关概念第三章交换技术介绍,2,通信系统模型,通信系统的组成-通信系统的一般模型,描述了消息由发送至接收的流程,1.经典模型,第3页,模拟信号和数字信号模拟信号：代表消息的信号参量取值连续，例如麦克风输出电压：,通信系统的组成-模拟通信系统模型和数字通信系统模型,话音信号(b)抽样信号,通信系统的组成,数字信号：代表消息的信号参量取值为有限个，例如电报信号、计算机输入输出信号：,4,数字信号,什么是数字信号？什么是模拟信号？一般来说，数字信号必须满足在时间和信号幅值上是离散的，相反模拟信号在幅值上是连续的。,5,模拟通信系统模型模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统：两种变换：模拟消息原始电信号（基带信号）基带信号已调信号（带通信号）,模拟通信系统模型和数字通信系统模型,天线、变频、放大、解调等,调制、放大、天线等,模拟通信系统模型,通信系统的组成,6,通信系统的组成,模拟通信的主要特点抗干扰能力差不易于保密通信设备不易于大规模集成不适应飞速发展的计算机通信的要求简单、易于实现,7,通信系统的组成,数字通信系统模型,数字通信系统模型,8,通信系统的组成,抗干扰能力强。传输差错可控。易于与各种数字终端接口，用现代计算技术对信号进行处理、加工、变换、存储，从而形成智能网。易于集成化，从而使通信设备微型化。易于加密处理，且保密强度高。需要较大的传输带宽，对同步要求高。,数字通信的主要特点,9,通信系统分类与通信方式,按通信业务分：话务通信和非话务通信。非话务通信主要是分组数据业务、计算机通信、数据库检索、电子信箱、电子数据交换、传真存储转发、可视图文及会议电视、图像通信等。按调制方式分类：基带传输和频带（调制）传输按信号特征分类：模拟信号还是数字信号按传输媒质分类：有线通信系统和无线通信系统按工作波段分类：长波通信、中波通信、短波通信、微波通信、红外线通信按信号复用方式分类：频分复用、时分复用和码分复用。,通信系统的分类,10,通信系统分类与通信方式,通信系统的分类,常见调制方式及用途,11,通信系统分类与通信方式,通信系统的分类,续表1-1,12,通信系统分类与通信方式,单工、半双工和全双工通信单工通信：消息只能单方向传输的工作方式半双工通信：通信双方都能收发消息，但不能同时收发的工作方式,通信方式,13,通信系统分类与通信方式,单工、半双工和全双工通信全双工通信：通信双方可同时进行收发消息的工作方式,通信方式,14,通信系统主要性能指标,有效性：指传输一定信息量时所占用的信道资源（频带宽度和时间间隔），或者说是传输的“速度”问题。可靠性：指接收信息的准确程度，也就是传输的“质量”问题。,15,与网络相关的国际标准化组织,国际标准化组织国际标准化组织（ISO）电气电子工程师协会（IEEE）Internet标准化组织因特网协会（InternetSociety，ISOC）因特网体系结构研究委员会（InternetArchitectureBoard，IAB）因特网工程任务部（InternetEngineeringTaskForce，IETF）因特网工程指导组（InternetEngineeringSteeringGroup，IESG）因特网研究指导组（InternetResearchSteeringGroup，IRSG）因特网编号管理机构（InternetAssignedNumberAuthority，IANA）,16,与网络相关的国际标准化组织,电信标准化组织国际电信联盟ITU（InternationalTelecommunicationUnion）国际电报电话咨询委员会CCITT（ConsultativeCommitteeInternationalTelegraphandTelephone）其它标准化组织欧洲计算机制造协会（ECMAEuropeanComputerManufacturesAssociation）美国国家标准协会（ANSIAmericanNationalStandardsInstitute）美国电子工业协会（EIAElectronicIndustriesAssociation）,17,第一章通信系统模型第二章通信系统相关概念第三章交换技术介绍第四章SP30系统介绍,18,时分复用技术（PCM)Pulse-codemodulation），即脉冲编码调制）数字交换原理信令系统路由设计计费系统编号计划系统同步,通信系统概念-电路交换原理,19,fs2BwBw为输入信号带宽，语音信号的能量主要集中在3003400Hz频率范围内。所以抽样频率至少为6800Hz，国际标准确定为fs=8000Hz，即每秒抽样8000次，或者说每隔125us抽样一次,数字化,时分复用技术,20,数字化模型,21,抽样、量化、编码、译码,取样（Sampling）是将时间和幅度都连续的模拟信号变换成时间离散的幅度连续的另一种模拟信号（脉冲幅度调制PAM信号），为了使取样后的PAM信号能在接收端完全无失真地恢复为原始信号，取样周期应该满足如下所述的奈奎斯特定理（NyquistTheorem）：一个频带受限于BHz的信号可以唯一地用周期为的样值系列确定,只要fs2B。话音信号频率范围为300-3400Hz，国际统一规定取样频率为8KHz。,22,采样波形,23,量化就是对取样后的PAM信号的幅值转换成数字的过程。量化产生量化噪声，分均匀量化和非均匀量化。均匀量化：由于对量化范围内的大小信号均采用相等的量化阶距进行量化，造成大信号的信噪比SNR（信号功率与量化噪声功率之比）有富俗，而小信号的SNR又嫌不足（SNR值越大，音质越好）。为了提高小信号的SNR，采用非均匀量化，即对大小信号分别采用不等的量化阶距，对小信号采用小的量化阶距，对大信号采用大的量化阶距，从而使大小信号具有基本相同的SNR。,量化,24,常用的压缩特性有A律（欧洲和中国采用）和律（北美和日本采用）对数压缩。实现上述连续压扩特性需无穷多个量化级,实际上无法加以实现,为此通常采用数字电路分段进行压扩。这样，不仅实现容易,而且成本低。A律压缩采用的就是十三折线法，一象限分8段（在时间轴以1/2递减规律分成8大段，分段点是1、1/2、1/4、1/8、1/16、1/32、1/64、1/128；幅度轴分8均匀段），1-8段斜率分别为1/4、1/2、1、2、4、8、16、16，7、8段斜率一样；一、三象限对称，故共13折线段。,A律,25,A律压扩特性13折线近似图,A律13折线,26,编码就是把量化的幅度信号变成二进制数据的过程，中国采用A律13折线压缩编码，规则如下:信号样值有正有负,要用一位码来表示，这一位码叫极性码。正极性以比特“1”表示，负极性以比特“0”表示。13折线压缩律在第一象限有8大段，每一段斜率不同，故需要用3位码表示8个不同的段落，这3位叫段落码，它们也表示各段的起始电平。在每段落内再均匀分为16个小段，这4位叫段内码。由于各段长度均不同，均分后各段内的小段的长度也不等。D1D2D3D4D5D6D7D8极性码段落码段内码在PCM32系统中，采用8位码来表示一个样值，最高位是极性码，剩下的7位对应128个量化级。,编码,27,取样、量化、编码后的波形,取样速率8KHz，每路信号编码后速率64KHz,28,译码为了从数字信号恢复原模拟信号，需要对数字信号进行译码和滤波。译码是编码的逆过程，即将接收的PCM编码信号转换成与发端一样的量化信号。这可以根据码组中的段落码所对应的量化阶距值及四位段内码所对应的段序号值，求出对应的原量化值（绝对值）。译码器是一个积分过程，其充电速度快放电速度慢，其输出是一个非平滑的模拟信号，用低通滤波器对其滤波，滤除其高频分量，可使其平滑成模拟信号。尽管模拟信号的数字化及其逆过程经过很多步骤但实现起来很简单。随着大规模集成技术的发展，一片芯片可完成上述功能。,译码,29,1帧,1个TS,二进制码元,.,.,.,N,1,t,125us,a,b,c,d,e,PCM形成,8000*8*32=2048000bit/s(125us/8/32=0.488us),30,第N帧,第N+1帧,同步话路或数据信令话路或数据,PCM的帧结构,31,话音信号数字化,话音模拟信号（连续时间信号）,低通滤波器,采样器,量化器,编码器,再生中继器,再生中继器,再生电路,译码器,低通滤波器,接受器,发送端,接受端,PCM系统的基本单元,码速64kb/s,32,人类语声的基本频率范围是801200Hz，但是泛音和子音都包含有大量的比基频高的各种频率成分。试验证明，要正确的重发同样的语言，则频带必须在808000Hz范围。在电话传输中，为了减少频带，提高线路利用率，将语声的频带限制在3003400Hz，便可保证能够听清讲话内容和讲话者的语音特征。因此语声的抽样频率fS选为8000Hz，其抽样周期TS1/8000125uS。,语音信号数字化-抽样定理,33,PCM基群格式,PCM基群系统是数字复接的最基本的系统,它由30话路组成。构成的基群帧结构包含32个时隙，通常将TS0作为帧同步时隙。中国一号信令：TS1-15、TS17-31为话路时隙，TS16作为本基群线路信号时隙，30个话路只有8bit线路信号,这显然是不够的。为此采用复帧结构，即由16个单帧组成一个复帧（Multi-frame）这样安排就可以保证在2ms时间内为每个话路分配到4个信息比特，即信令速率为2Kb/s,这就是30/32PCM复帧结构中的随路信令的线路信号速率。中国七号信令：可从TS1-31时隙中任选1个时隙为信令时隙，其它时隙为话路时隙。,34,PCM基群的主要技术参数,35,16帧，2ms,复帧结构,32时隙，256bit，125us,帧结构,帧同步时隙,帧同步信号,保留给国内通信用,偶帧TS0,奇帧TS0,CH30,信令时隙,话路时隙（CH1CH15）,话路时隙（CH16CH29）,复帧同步信号,备用比特,F1,F2,F15,CH1,CH16,CH2,CH17,CH15,CH30,488ns,3.91us,PCME1复帧结构图,1个取样周期为125s，1个复帧有16个子帧，其中TS0为帧同步时隙，偶帧TS0用于传送帧同步码，奇帧TS0的比特3为帧失步告警。,36,PCM的高次群,37,常用的传输与接口,38,每秒传送8000帧，每帧32个时隙，每个时隙8比特串行码，16帧构成一个复帧，其时间长度为125s162ms。传送码率为8比特/时隙32时隙/帧8000帧/秒2048kb/s，而每一路信号的速率为64kb/s,PCM帧结构,39,四路信号复用,同步时钟,40,数字交换原理,时隙交换,将某数据流中的时隙信息转移到另一信息流中的某时隙上，这个过程称为时系隙交换。时隙交换是由数字接线器完成的。数字接线器有两种，一种叫T接线器，另一种叫S接线器。网络通常由这两者组合。,41,数字交换的基本概念,1在程控数字交换机中两个用户通话连接示意图,将A用户的话音从上行通路的HWlTS2经过数字交换网络后传送到交换网络下行通路HW3TS31后传送给B用户,将B用户的话音从上行通路的HW3TS31经过数字交换网络后，传送到交换网络的下行通路的HWlTS2后传送给A用户,数字交换网络的基本功能是完成不同复用线之间不同时隙内容的交换。数字交换网络一般由T接线器和S接线器组成,A,B,42,时间（T）接线器,T接线器的基本功能T接线器的基本功能是完成在同一条复用线（母线）上的不同时隙之间的交换。即将T接线器中输入复用线上某个时隙的内容交换至输出复用线的指定时隙。,43,T接线器的基本组成,44,T接线器的基本组成,T接线器主要由话音存贮器SM，控制存贮器CM，以及必要的接口电路（如串/并，并/串转换等）组成。SM和CM都包含若干个存储器单元，其数量等于复用线的复用度。SM用来存贮话音信号，也可以用来存贮用户的数据信息，以及信号音设备提供的数字化的信号音等。由于SM是用来存放话音信号的PCM编码的，所以每个单元的位元数至少为8位。控制存贮器CM的作用是用来存贮处理机的控制命令字，控制命令字的主要内容是用来指示写入或读出的话音存储器的地址。设控制存储器的位元数为i，复用线的复用度为j，则应满足2ij。,45,T接线器的工作方式和工作原理,T接线器可以有两种控制方式：输出控制和输入控制方式。两种控制方式下，话音存储器SM的写入和读出地址按照不同的方式确定。,46,（1）输出控制方式,控制读出,顺序写入,47,输出控制方式也叫做顺序写入，控制读出方式。T接线器的输入线的内容按照顺序写入话音存储器SM的相应单元；输出复用线某个时隙应读出话音存储器的哪个单元的内容，则由控制存储器的相应单元的内容来决定。控制存储器的第j个单元存放的内容k，就是输出复用线第j个时隙应读出的话音存储器的地址。控制存储器的内容是在呼叫建立时由计算机写入的,48,（2）输入控制方式,顺序读出,控制写入,49,数字交换网络空分接线器原理（1）,实现不同PCM之间相同时隙交换的S接线器原理图,输入控制，CM对应入线,50,数字交换网络空分接线器原理（2）,S接线器：由交叉接点距阵与控制存储器（CM）组成交叉接点分类：（1）有实线圈的交叉接点（2）没有实线圈的交叉接点CM对交叉接点的两种控制方式：（1）输入控制方式：每条入线有一个CM（2）输出控制方式：每条出线有一个CMS接线器的工作过程：当需要交换的时隙到来时，在时隙所在入（出）线对应的CM控制下，使CM存储的实线圈内交叉接点闭合，就实现了入线到出线相同时隙的交换,51,T型接线器,52,S型接线器,53,T接线器既可以实现时隙交换，又可以完成路间（PCM）交换，因此，一些小型系统的交换机常采用单T接线器构成交换网络。T接线器容量的大小取决与大规模集成电路的发展。128TS*128TS4096TS*4096TS甚至很大当网络容量增加时，必须采用若干个T接线器和S接线器组成一个多级的交换网络。如TST、STS、TSST、TTTT等。,交换网络,54,TST交换网络示例,初级T接线器采用输入控制方式，即控制写入，顺序读出方式。,S接线器采用输出控制方式。,次级T接线器采用输出控制方式，即顺序写入，控制读出方式。,下一页,55,信源信令设备,话路信令设备,信源信令设备,话路信令设备,终端交换机交换机终端,任何通信网都必须有一个信令系统。信令是网络中终端与交换机，交换机与交换机之间通信的语言。,信令系统,用户信令,局间信令,用户信令,56,用户信号和局间信号用户信号是指用户话机和交换机之间进行“对话”所使用的语言。局间信号是指交换机和交换机之间进行“对话”所使用的语言。用户信号直流脉冲和双音多频接收器（DTMF）局间信号随路信号和共路信号随路信号包括局间直流信号、局间带内单频脉冲线路信号（2600HZ）、局间数字型线路信号、局间多频互控信号（MFC）。共路信号主要是N0.7信号系统。,信令系统,57,信号过程：呼叫建立消息传递释放,呼叫建立,消息传递,释放,58,信令分类,按工作区域分用户线信令：用户与交换间的信令；局间信令：交换局间的信令；按功能分：线路信令：反映线路工作状态的信令，如空闲、占用、释放等。路由信令：提供接续信息的信令，如被叫号码、主叫类别等。管理信令：传递网络管理信息，如测试、维护等。按信道分随路信令（CAS）：e.g.中国1号共路信令（CCS）：e.g.No.7,59,信令网结构-无级信令网,信令网按网络结构的等级可分为无级信令网络和分级信令网络;无级信令网是指未引入信令转接点、信令点间都采用直联方式的信令网，所有的信令点均处于同一等级级别。无级信令网按照拓扑结构，有直线型网、环形网、格子型网、蜂窝状网、网状网等几种结构类型;,60,信令网结构-分级信令网,分级信令网也称为水平分级信令网，是引入信令转接点的信令网。分级信令网的一个重要特点是每个信令点发出的信令消息一般需要经过一级或N级信令转接点的转接。只有当信令点之间的信令业务量足够大时，才设置直达信令链路，以便使信令消息快速传递并减少信令转接负荷。,61,我国No.7信令网的网路等级分为三级。第一级是高级信令转接点（HSTP），第二级是低级信令转接点（LSTP），第三级是信令点（SP）,信令点为各种交换系统和特种服务中心。,信令网结构-我国信令网连接方式,62,OSI/RM和TCP/IP相结合的5层结构原理体系结构：应用层、传输层、网络层、数据链路层和物理层,TCP/IP与OSI/RM的对应关系,63,图中：INAP：智能网应用部分OMAP：操作维护应用部分CAP：CAMEL应用部分MAP：移动应用部分TCAP：事务处理能力应用部分BSSAP：基站子系统应用部分ISUP：ISDN用户部分TUP：电话用户部分SCCP：信令连接控制部分MTP：消息传递ISP：中间服务部分,N0.7信令系统的分层结构,MTP,UP,64,No.7信令,TUP、ISUP等信令路由选择消息单元、差错控制电气特性,信令数据链路,消息传递部分（MTP）,信令链路功能,信令网功能,用户,L1,L2,L3,L4,用户部分（UP）,No.7信令系统结构,65,SP,74,分局至分局/汇接局的直达接续,呼叫遇被叫用户空闲的接续呼叫遇被叫忙等的接续,75,呼叫遇被叫用户空闲的接续,76,呼叫遇被叫忙等的接续,77,分局经汇接局的本地转接接续,呼叫遇被叫用户空闲的接续呼叫遇被叫忙等的接续,78,呼叫遇被叫用户空闲的接续,79,呼叫遇被叫忙等的接续,80,当用户有呼叫请求时，在交换局之间要为其建立起一条传输信息的通道，这个通道就是路由。路由是网络中任意两个交换中心建立一个连接或传输信息的途径。它可以是一个电路群，也可以由多个电路群经交换局串接组成。,路由设计,A交换局,B交换局,C交换局,定义：,81,路由分类,82,选路原则,基本的原则：有明确的规律和顺序，确保传输质量和可靠；路由选择顺序是先选高效直达路由，当高效直达路由忙时，再选迂回路由。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，最后选汇接次数多的(段数多的)路由。,83,计费系统,a包月制在包月制中，每个月对每台话机收取固定的费用，通话不再收费，且通话的次数和时间不限。b单式计次制这种计费制度除收取每台话机的月租外，还对每次通话收固定的通话费，每次通话的时间不限。c复式计费在复式计费制中，除收取每台话机的月租外，还根据每次通话的距离、时间和服务种类收取通话费。,计费方式：,84,计费中心,计费中心系统,打印输出,存储（磁盘）,通信接口,交换机系统,通信接口,85,编号计划,所谓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。自动电话网中的编号计划是使自动电话网正常运行的一个重要规程。编号要求：全球统一尽可能短有规律易扩充,86,国内长途号,国家号,用户号码,862988310436,编号计划示例,87,固定电话的编号方式,编号方式是电话网中规定的号码编排方案编号方式分为：闭锁编号和开放编号，等位编号和不等位编号市话号码采用闭锁等位编号方式长话号码采用开放不等位编号方式,88,电话网的编号原则,编号计划应给本地电话与长途电话发展留有充分余地合理安排编号计划，使号码资源运用充分国内有效号码的长度不能超过位，国际有效号码长度不能超过位（CCITT）编号计划应具有相对的稳定性,89,国际长途电话号码编号方案,长途区号为两位时，用x1x2表示。北京：10，20广州，21上海，22天津，23重庆，24沈阳，25南京，26暂空，27武汉，28成都，29西安。长途区号为三位时，用x1x2x3表示，当x1=39（6除外），x2为奇数，x3=09，约有300个。分配给大中城市使用。x1=6时，60、61留给台湾作为两位区号使用，其余作为三位区号使用。,90,移动电话编号方式,移动号码由CC（国家号）+NDC（国内目的地码）+SN（移动用户号码）国家代码由ITU-T管理。如中国为86，美国为1NDC=13S。S=5，6，7，8，9为中国移动的接入网号。另13401348亦为移动的号码，1349为中国卫星集团公司所有。S0，1，2为中国联通的接入网号；NDC=15SNDC=18S,91,系统同步,在数字通信网中，传输链路和交换节点上传输和处理的都是数字信号的比特流，都具有特定的比特率。同步是指信号之间频率相同，相位之间保持某种严格的特定关系。,奇数帧,偶数帧,帧同步时隙,帧同步字,监测,92,时钟同步的方法可分为准同步法和主从同步法两种。,系统同步,准同步方式：又称独立同步方式。网内交换机都可采用独立时钟，彼此间的频率相近，要求各交换局的时钟采用高精度和高稳定度的原子钟。主从同步方式：网内设一个中心局，它具有高稳定度的主时钟源，作为各交换局的时钟基准，分送至各交换局，采用锁相环使其时钟频率锁定在主时钟频率上，使各交换局的时钟和主时钟同步。,93,我国网同步方式,我国数字网采用分级主从同步方式，分为四级：第一级为基准时钟，使用铯原子种，它是最高基准源，可设置在指定的一级交换中心和国际局所在地。有主、备用时钟。最低准确度为110-11，没有频率漂移。第二级为有记忆功能的高稳定度的晶体时钟，设置在国际局和各级长途交换中心。最低准确度为410-7，最大频率漂移110-9/天。第三级有记忆功能的高稳定度的晶体时钟，设置在本地网中的汇接局和端局内。最低准确度为410-6，最大频率漂移110-8/天。第四级为一般晶体时钟，受第三级时钟控制，设置在本地网中的远端模块、数字终端和用户交换设备中。最低准确度为5010-6,94,第一章通信系统模型第二章通信系统相关概念第三章交换技术介绍,95,交换机主要作用及发展史程控交换机结构交换机局内呼叫处理过程程控交换机提供的业务电话网结构,交换技术,96,Nx(N-1)/2,用户数电缆数51010451004950100050万,交换的基本概念,97,用户数电缆数55101010010010001000,交换的基本概念,98,原始的电话网模型,为保证任意两个用户间都能通话，最简单的办法就是每两个用户用一对线路连起来。那么，如果有n个用户需要连接，所用线路数为n(n-1)/2对。且每个用户家里要安装n-1对线。,引入交换局后的电话网模型,在用户分布的密集中心，部署交换局，这好比是一个开关接点，平时是打开的，当任意两个用户之间需要通话时，交换局就把连接两个用户的电话线接通。也就是说交换局可根据发话者的要求，完成与另外一个用户之间交换信息的任务,电信网发展历史回顾电信局的出现,99,交换局与交换局之间的通信需要，导致了建设交换网的需要。我国的交换网由原来的5级网（C1C5）发展到现在的长途二级网加本地网的三级结构。,电信网发展历史回顾交换网简介,100,交换机主要作用及发展史,1.电话交换机的发展概况1837年发明了电报，它是以数字信号的形式传递信息。1876年贝尔发明了电话，它是将语音变成模拟的电信号进行传输，从而实现了双方在两地之间的对话。随着电话用户的增加，为了使任意两个用户间都能进行通话，就发明了交换机。1878年出现了磁石式人工电话交换机。1891年开始采用共电式电话交换机。1892年史端乔发明了步进制交换机.1919年出现了纵横制交换机。,101,1965年美国研制和开通了第一部空分程控交换机，1970年法国开通了第一部程控数字交换机，使交换技术的发展进入了更高的阶段。90年代：我国自行研究并生产了HJD-04，SP30,ZXJ10，C铃流;监视;编解码;二/四线混合电路;测试；,反极性,116,数字用户接口,BRI（2B+D）；PRI（30B+D）；,码型变换回波消除均衡扰码和去扰码信令插入和提取多路复用和分路,117,中继接口部分,模拟中继；数字中继；数字光中继,功能码型变换;时钟提取、再定时;帧/复帧同步;控制、检测、告警;,功能类似于模拟用户电路的功能,118,数字中继器,码型变化,时钟提取,码型变化,信号控制,帧定位,帧同步,复帧定位信号插入,帧定位信号插入,收,发,PCM传输,119,数字中继器功能,1.帧和复帧同步码的产生与插入；2.帧定位；3.连零抑制；4.码型变换；5.告警处理；6.时钟恢复；7.帧同步；8.信令插入与提取；,120,电话交换机的基本组成,程控交换机结构,121,程控交换机结构,程控数字交换机的基本组成,122,程控交换机的分类和特点,程控交换机的分类,123,程控交换机的优点(1)灵活性大(2)提供新的服务项目(3)便于维护管理，可靠性高(4)通话质量高(5)体积小、耗电省(6)便于保密(7)支持综合业务数字网(ISDN),程控交换机的分类和特点,124,问题：假设有一火箭需通过铁路从制造厂运到发射场，现有三种方案：专列专线、专列非专线、非专列非专线，现要求大家一起看看这三种方案的优劣。,通信网交换技术,125,结论：在这三种方案中是通过提高线路的利用率来有效地降低费用的。,通信网交换技术,126,通信网交换技术,电路交换技术报文交换技术分组交换技术,127,用户线,交换机,交换机,交换机,交换机,用户线,中继线,中继线,A,B,C,D,电路交换示意图,128,电路交换技术,工作原理：电路交换技术即为已对需要进行通信的装置之间提供一条临时的专用传输通道。,空分电路交换,129,时分电路交换,130,报文交换技术,工作原理：报文交换技术不需要事先建立物理线路，它将发送的数据作为一个整体发给中间交换设备。中间交换设备先将数据存储起来，然后选择一条合适的空闲线路将数据转发给下一个交换设备，如此循环直至数据发送到目的节点。,131,分组交换技术,工作原理：分组交换技术是报文交换技术的改进，它是将用户传送的数据划分成一定的长度，每个部分叫做一个分组。在每个分组的前面加上一个分组头，用以指明该分组发往何地址，然后由交换机根据每个分组的地址标志，将它们转发至目的地，这一过程称为分组交换。分组交换技术是在数据网络中最广泛使用的一种交换技术.,132,三种交换技术类比,三种数据交换技术与三种火箭运输方案的对应关系。电路交换技术甲线报文交换技术乙线分组交换技术丙线可进行类比的项目：数据火箭（即所需运输的货物）中间交换设备火车头线路铁路线路利用率铁路的使用率,133,数字交换网络,完成时隙交换的交换网基本单元:包括T型时分接线器，S型时分接线器（1）T型时分接线器可以完成同一PCM线不同时隙的交换。（2）S型时分接线器可以完成不同PCM线相同时隙的交换。,134,数字交换网络,0,1,2,3,N,b,a,a,b,TS2,TS1,TS2,TS1,时隙交换原理,话音存储器,135,数字交换网络,时隙交换原理,136,交换网络分类,空分接续网络（空间接线器、S接线器）时分接续网络（时间接线器、T接线器）,137,T型时分接线器,T型接线器（TimeSwitch）由话音存储器（SMSpeechMemory）和控制存储器CMControlMemory）两部分组成。话音存储器是存储抽样后经编码的话音信息，由随机存储器（RAM）构成。控制存储器是控制话音存储器的写入和读出，也由RAM构成。存储单元里存放的是话音信息在话音存储器中的存放地址。按照控制存储器对话音存储器的控制关系T型接线器有两种工作方式：读出控制方式和写入控制方式。,138,单端输入的T接线器,0,1,2,3,31,b,a,a,b,TS3,TS0,TS3,TS1,读出控制方式的T接线器,SM,W,R,定时脉冲,0,1,2,3,31,A0A4,CM,139,单端输入的T接线器,0,1,2,3,31,b,a,a,b,TS3,TS1,TS3,TS0,写入控制方式的T接线器,SM,W,R,定时脉冲,0,1,2,3,31,A0A4,CM,140,多端输入的T接线器,M,A0A7,串并变换,并串变换,0,255,0,255,HW1,HW0,HW7,TS0,TS31,TS0,TS0,TS31,TS31,8端输入的T接线器,HW1,HW0,HW7,141,S型时分接线器,S型时分接线器是空间接线器，在一根入线中，可以选择任何一根出线与之相连。入线和出线只是在某一时隙内接通，每个交叉接点是时分复用的。S型接线器由mn的交叉接点和控制存储器组成。根据控制存储器是控制输出线上还是控制输入线上交叉接点的闭合，可分为输出控制方式和输入控制方式。,142,S型时分接线器,HW1,HW0,HW7,HW1,HW0,HW7,0,1,2,3,31,CM0,CM1,CM7,输出控制S接线器,TS2,TS2,143,S型时分接线器,HW1,HW0,HW7,HW1,HW0,HW7,0,1,2,3,31,CM7,CM1,CM0,输入控制S接线器,TS2,TS2,144,呼叫类型,145,本局呼叫处理的基本过程,用户呼出阶段交换机按照一定的周期检查每一条用户线的状态。当发现用户摘机时，交换机就根据用户线在交换机上的安装位置找到该用户的用户数据，并对其进行分析。如该用户有权发起呼叫，交换机就寻找一个空闲的收号器并通过交换网络将该用户电路与收号器相连，向用户送拨号音，进入收号状态。,146,本局呼叫处理的基本过程,数字接收及分析阶段此阶段是处理任务最繁重的一个阶段。交换机接收用户拨号。对于脉冲拨号方式，每次收到的是一个脉冲，并由信令接收程序将收到的多个脉冲装配为拨号数字；对于DTMF信号，每次收到的是一个数字。当交换机收到一定位数的号码后将进行数字分析，从而确定呼叫的类型、路由等。当数字分析的结果是本局呼叫时，就通知信令接收程序继续接收剩余号码。,147,本局呼叫处理的基本过程,通话建立阶段当被叫号码收起后，交换机根据被叫号码查询被叫用户数据。若被叫空闲且未登记与被叫有关的新业务（如呼叫转移），交换机就在交换网络中寻找一条能将主叫用户和被叫用户连接的通路，并预先占用该通路，同时向被叫用户送振铃信号，向主叫用户送回铃音。,148,本局呼叫处理的基本过程,通话阶段当被叫用户摘机应答后，交换机停止向被叫用户送振铃信号，停止向主叫用户送回铃音，将交换网络上连接主被叫用户的通路接通，同时启动计费，呼叫进入通话阶段。交换机透明传输话音信号，不做任何处理。呼叫释放阶段在通话阶段，交换机如果发现一方挂机，就给另一方送忙音。当双方都挂机时，交换机就收回此次呼叫占用的资源，停止计费，呼叫处理结束。,149,呼叫处理过程,呼叫处理的基本过程：（1）主叫用户摘机,直到主叫听拨号音。（2）主叫拨号，交换机收号。（3）交换机进行号码分析，确定呼叫类别以及下一步执行的任务。（4）选择一条接通被叫的通路，接通至被叫。（5）给被叫振铃，给主叫送回铃音。（6）被叫应答，通话。（7）话终挂机。,150,用户摘机、呼出分析、听拨号音,摘机检测；主叫呼出分析；资源准备；听拨号音。,151,用户拨号、交换机收号,用户拨号，脉冲？双音频？DTMF接收送处理机。,152,号码分析（本局呼叫）、收号结束,号码分析，收完“287”后，判断出为局内呼叫；接收完剩余的号码。,153,被叫受话分析、被叫振铃,2871110,被叫受话分析；被叫振铃、主叫听回铃音；定时。,154,被叫应答、通话开始,2871110,被叫应答、应答检测；主叫侧用户线极性反转（若是反极性用户）；通路接通、开始计费。,155,主叫挂机、拆线、被叫听忙音,挂机检测、计费停止、拆线；被叫听忙音。,156,被叫挂机、呼叫结束,定时、挂机检测、呼叫结束。,157,电话接续基本信令流程,呼叫处理过程,158,PSTN用户主要基本业务,用户类别普通用户/话务台/投币用户终端类别脉冲/双音频/反极性/CID计费类别不计费/定期计费/立即计费呼叫权限本局/市话/国内长途/国际长途,159,PSTN用户主要补充业务,缩位拨号热线业务呼出限制免打扰服务查恶意呼叫闹钟服务截接服务记存呼叫无条件呼叫转移无应答呼叫转移,遇忙呼叫转移缺席用户服务呼叫等待遇忙回叫三方通话会议电话主叫号码显示主叫号码显示限制,160,网状网星状网复合网,电话网的组网方式,优缺点？,161,电话网的结构,PSTN的三级结构PSTN本地网二级结构大城市本地网分区双汇接中等城市汇接局全覆盖不同运营网关口局设置,162,电话网的结构PSTN的三级结构,(PublicSwitchedTelephoneNetwork)公共电话交换网络DC1一级长途交换中心DC2二级长途交换中心DTm本地网汇接局DL本地网端局,DC2,DC1,DC1,DC1,DC1,DTm,163,二级长途网交换中心,DC1：主要是汇接所在省的省际长途来话、去话话务，以及所在本地网的长途终端话务。DC2：主要是汇接所在本地网的长途终端话务。,164,电话网的结构PSTN本地网二级结构,PABX,Telephone,Telephone,Telephone,远端模块,DTm,DTm,DTm,DTm,DL,DL,DL,DL,165,电话网的演进,我国电话网由五级逐步演变为三级，新的等级结构为：长途两级，一级交换中心DC1和二级交换中心DC2；本地两级，汇接交换中心DTm和终端交换中心DL。,按照使用范围，电话网分为农村电话网、市内电话网、本地电话网和长途电话网。,166,电话网的结构大城市本地网分区双汇接,DT,m21,DTm22,DLD,DLC,DLE,DT,m11,DTm12,DLA,DLB,汇接区1,汇接区2,167,电话网的结构中等城市汇接局全覆盖,168,电话网的结构不同运营网关口局设置,电信,联通,GW,GW,169,话务量,话务量：单位时间内发生的呼叫次数与每次呼叫的平均占用时长的乘积A=C*tA:话务量，单位为“爱尔兰”或Erl.C:单位时间内发生的平均呼叫数（呼叫秒）t:每次呼叫的平均占用时长（秒呼叫）例：设c=3600呼叫/小时=60呼叫/分钟=1呼叫/秒t=60小时/3600呼叫=1分钟/呼叫=60秒/呼叫则A=3600呼叫/小时60小时/3600呼叫=60呼叫/分钟1分钟/呼叫=1呼叫/秒60秒/呼叫=60E,170,呼叫处理能力,BHCA：忙时试呼次数，处理机单位时间（一个小时）内所处理的呼叫次数目标BHCA是衡量交换机设计处理能力的重要指标，实际BHCA与交换机工作时的话务量大小有关系程控交换机实际处理能力满足线性模型U=U0+B*N方程U为处理机的占用率（%）：交换机有呼叫发生时CPU占用率，正常时U=90%U0为处理机的固有开销（%）：无任何呼叫发生时CPU占用率B为处理机处理一次呼叫的平均开销（%）N为处理机单位时间（一个小时）内所处理的呼叫次数（BHCA）根据以上公式计算交换机的设计BHCA，设备正常工作时BHCA值要求小于N值,171,BHCA&CAPS,例：某处理机忙时用于呼叫处理的时间开销平均为0.85，固有开销a=0.29，处理一个呼叫平均需时32ms，求其BHCA为多少？0.85=0.29+（32X10-3/3600）XNN=63000次/小时注：影响呼叫处理能力的因素。BHCA是程控交换机控制部件呼叫处理能力的重要指标，公式为单位时间内的试呼次数。CAPS乘以3600就是BHCA。CAPS=用户数平均话务量/平均占用时长平均话务量：指的是每用户的平均话务量。如果用户忙时平均呼叫次数为x，则其CAPS=用户数*(x/3600)BHCA=CAPS3600/用户数=平均话务量3600/平均占用时长,BHCA表示最大忙时试呼次数；它与交换系统容量、系统结构、处理机处理能力、软件设计水平等因素有关。,172,电话复原控制方式,主叫控制通话后，主叫用户先挂机，主叫自由，通话电路复原，并向被叫用户送忙音。如被叫先挂机，通话电路在一定时间内不复原。在此时限内如被叫再取下话机，仍可继续通话。逾此时限后，如主叫用户仍不挂机或被叫用户不再摘机则话路释放，主叫端局向主叫用户送忙音。被叫控制通话后，被叫用户挂机被叫自由，通话电路复原，向主叫用户送忙音。如主叫先挂机，通话电路不复原，主叫再取下话机，仍可继续通话。互不控制通话后，主叫用户任何一方先挂机，通话电路立即复原，挂机用户立即自由，由未挂机方的端局向未挂机用户送忙音。,173,时间监视及通话强迫释放,摘机不拨号时间监视：10秒。位间不拨号时间监视：发端端局对位间不拨号的时间监视为20秒。久叫不应时间监视：本地呼叫60秒，长途呼叫90秒，国际呼叫120秒。无应答转移时间监视为20秒听忙音时间监视：40秒听嗥鸣音时间监视：60秒,174,计费要求,计费起始时间：计费起始时间为被叫用户应答时间计费结束时间：为电路拆线时间呼叫前转的计费：A用户对B用户的呼叫转移至C用户时，A用户按照A至B的计费，对B用户按照B至C的计费话单分类：详细话单：描述了一次通话的详细信息，包含呼叫的主被叫号码，通话时长（精确到秒或0.1秒），通话的起止时间等详细计费信息的记录计次表话单：描述一次或多次通话的信息，信息内容较少，仅有主叫号码，呼叫时长等简单信息,175,编号要求,0为国内长途全自动电话冠号00为国际全自动电话冠号1为本地特种业务号码，新业务号码，网号的首位号码，无线寻呼号码，网间互通号码，话务员座席群号码的首位号码等29为本地电话号码的首位号码本地电话网的编号位长一般情况下采用等位编号，但应能适应在同一本地网中号码位长差一位编号的要求长途区号34位三种位长的长途区号，长途区号的规律为：首位为2的长途区号号码长度为三位，02X首位为3.4.5.7.8.9的长途区号长度为四位,176,首位为1的常用号码,112障碍申告（部分地区统一为1000客服业务）114电话查号117报时119火警110匪警120急救中心121天气预报道路交通事故报警134139、147、150152、158、159、182、187、188中国移动通信接入码130,132,155-156,185-186联通移动通信133、153、189.中国电信DMA网接入码168自动信息服务台（168+5位）,177,交换机的控制方式,集中控制方式分散控制方式：分级控制方式分布控制方式,178,集中控制方式：是指整个交换机系统的控制系统集中在一级处理机处理所有资源的使用，全部功能的实现均由集中控制系统负担。在一级处理机中任何一台处理机均可共享所有资源，功能上由各处理机分担。执行这种形式的优点是处理机对整个系统状态较清楚，但其缺点是系统较脆弱，一旦一台处理机出现故障，将导致全机瘫痪。因此这种控制方式仅限于小交换机系统。,集中控制方式,179,二级分散控制方式这是指由主处理机和外围处理机二级控制构成的控制系统，外围处理机执行各种不同的外围功能，如：用户级、中继级、选路级等。主处理机只执行系统的调度管理等功能。三级分散控制方式是指功能上分担和话务分担，二级控制加上中央处理机系统构成三级控制形式,分级控制方式,180,分级控制方式,181,分布式控制方式分布式控制就是所有的呼叫控制功能和数字交换网络的控制功能都由和小用户线群、中继线群相连的处理机提供。由用户群及中继群组成终端模块，每个模块都带有控制单元。,分布式控制方式,182,分布式控制方式,183,控制系统的配置方式,为了提高交换机系统的可靠性，交换机系统的处理机部分常常采用双机工作系统，双机结构形式又可分为以下几种：,同步工作方式话务分担工作方式主/备用工作方式,184,同步工作方式,185,话务分担工作方式,186,主/备复用工作方式,187,程控交换机的软件系统,程控交换的特点是业务量大，实时性和可靠性要求高。因此对运行软件要求有较高的实时效率，能处理大量呼叫而且必须保证通信业务的不间断性。程控交换机的软件由运行软件和支援软件组成。,188,运行软件,运行软件是程控交换机在运行中直接使用的软件，包括运行程序和数据。运行程序分为系统程序和应用程序。系统程序是交换机硬件同应用程序的接口。应用程序时直接控制电话交换和维护管理的程序。,189,1、程控交换软件的特点和组成,程控交换软件的特点,交换软件的基本任务就是控制交换机的运行，也就是完成呼叫处理。程控交换机的特点是业务量大，实时性和可靠性要求高，因此对运行软件也要求有较高的实时效率，能处理大量的呼叫，而且必须保证通信业务的不间断性。交换软件的3大特点：实时性、多任务并发执行、高可靠性（业务的不间断性）。,190,程控交换机的软件组成,软件系统,系统软件,数据库系统,应用软件,呼叫处理,OAM,程控交换机的软件系统=系统软件+应用软件,191,程控交换机的操作系统,程控交换机的操作系统是计算机硬件与应用软件的接口，是一个实时多任务的操作系统。（1）实时操作系统：能对随机发生的外部事件做出及时地响应，并进行处理。虽然事件的发生时间是无法预知的，但必须在事件发生时能够在严格的时限内做出响应，即使是在负荷较大的情况下。（2）多任务操作系统：支持多任务（Task）并发处理，由于多任务的并发性因而必然会引起任务的同步、互斥、通信以及资源共享等问题。此外，由于程控交换系统的控制系统多采用分布式多处理机结构，所以其操作系统也具有网络操作系统和分布式操作系统的特点。,192,程控交换机的操作系统对任务调度一般采用基于优先级的抢占式调度算法。（1）基于优先级调度算法：系统中的每个任务都拥有一个优先级，任何时刻系统内核将CPU分配给处于等待队列中优先级最高的任务运行。（2）基于抢占式调度算法所谓抢占式是指如果系统内核一旦发现有优先级比当前正在运行的任务的优先级高的任务，则使当前任务退出CPU进入等待队列，立即切换到高优先级的任务执行。在处理同优先级别的任务时采用先来先服务或轮转调度的算法。,193,为什么进行任务的分级？处理机具有高速的处理能力，但同一时间也只能处理一项任务。这就需要很好的