第9章 电话交换网

1、第9章 电话交换网 主要内容主要内容1.1.了解了解PSTNPSTN网络结构，电话号码分配及发展现状；网络结构，电话号码分配及发展现状；2.2.了解交换机原理；了解交换机原理；3.3.了解交换机的路由；了解交换机的路由；4.4.了解信令的分类及功能；了解信令的分类及功能；5.5.了解智能网结构及功能；了解智能网结构及功能；6.PSTN6.PSTN用于数据接入的三种方式。用于数据接入的三种方式。电话的发明与应用回顾电话的发明与应用回顾 1834年，莫尔斯发明了年，莫尔斯发明了莫尔斯电码莫尔斯电码。 用电流的用电流的“通通”、“断断”时长来表示时长来表示“点点”（通电时长（通电时长0.1秒）、秒）

2、、“划划”（接通时长（接通时长0.3秒），用秒），用“点点”、“划划”组合来表示字母和数字的电码组合来表示字母和数字的电码。1837制作成了莫尔斯电报机。制作成了莫尔斯电报机。电报的发明，拉开了电信时代的序幕，开创了人类利用电来传电报的发明，拉开了电信时代的序幕，开创了人类利用电来传递信息的历史。递信息的历史。 注：莫尔斯原本是个画家，并不懂技术。可查阅其生平。注：莫尔斯原本是个画家，并不懂技术。可查阅其生平。电话发明家电话发明家 贝尔贝尔 贝尔发明的液体话筒贝尔发明的液体话筒 电话发明家电话发明家:贝尔贝尔(18471922) 15岁岁，大胆改革老式水推磨，使生产效率大大提高。大胆改革老式水

3、推磨，使生产效率大大提高。16岁，以优异成绩考入爱丁堡大学，语言学专业岁，以优异成绩考入爱丁堡大学，语言学专业 。 20岁，进伦敦大学深造。岁，进伦敦大学深造。 22岁，担任美国波士顿大学语言学教授。岁，担任美国波士顿大学语言学教授。 在父亲开办了一所聋哑学校任教。在父亲开办了一所聋哑学校任教。 发现发现: 在电流导通和截止时，螺旋线圈发出的声音。在电流导通和截止时，螺旋线圈发出的声音。大胆设想：大胆设想：通过电流传送声音。通过电流传送声音。电话的发明与应用回顾电话的发明与应用回顾 电话发明家电话发明家 贝尔贝尔 贝尔发明的液体话筒贝尔发明的液体话筒 请教请教: 1875年年3月月,贝尔（贝尔

4、（28岁）时岁）时带着他的想法请教当时带着他的想法请教当时美国著名物理学家约瑟夫美国著名物理学家约瑟夫亨利亨利“What would you advise me to do, sir, publish my discovery and let others work it out, or attempt to solve the problem myself ? ” 鼓励鼓励 : “You have the idea for a great invention, Bell, Work at it.” 电话传送的第一句完整语音电话传送的第一句完整语音 : 1876年年3月月10日日“Mr. Wa

5、tson, come here, I want you!” 纪念纪念: 电学和声学中计量单位或功率密度比值的单位被命电学和声学中计量单位或功率密度比值的单位被命名为名为“贝尔贝尔”。 注：注：发明电话日的两种说法：发明电话日的两种说法：a，美国波士顿法院路美国波士顿法院路109号铜牌上号铜牌上面镌有面镌有:“1875年年6月月2日电话诞生在此日电话诞生在此”；b，1876年年3月月10日。前日。前者只是制作出了一个可产生声音的装置，无法传连续语音。可用电者只是制作出了一个可产生声音的装置，无法传连续语音。可用电话的诞生时间是后者。话的诞生时间是后者。电话的发明与应用回顾电话的发明与应用回顾 1

6、882年出现了共电式电话机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）（没有手摇发电机和干电池，通话所用电源由交换机供给） 1877年爱迪生发明碳精式送话器年爱迪生发明碳精式送话器+手柄手柄+呼叫设备（电铃）呼叫设备（电铃）+手摇发电机手摇发电机+干电池干电池 （磁石式电话机）（磁石式电话机） 1896年美国人爱立克森发明了旋转式电话拨号盘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年美国人坎贝尔发明了消侧音电路 （自动电话机（自动电话机-拨号盘电话机）拨号盘电话机） 60年代电子学飞速发展、年代电子学飞速发展、70年代大规模集成电

7、路出现年代大规模集成电路出现 (电子电话机电子电话机-按键式电话机按键式电话机) 80年代随着年代随着N-ISDN的应用出现了数字电话机的应用出现了数字电话机电话技术进步与应用电话技术进步与应用 (a)1878年手持电话年手持电话 (b)1880年贝尔电话年贝尔电话 (c)1885年木支架电话年木支架电话 (d)1892年磁力电话年磁力电话 （e）1901年磁力电话年磁力电话 (f)1914磁力发电机电话磁力发电机电话 (g)1920号码盘电话号码盘电话 (h)1930年号码盘电话年号码盘电话 “磁石磁石共电共电自动自动”的发展过程的发展过程 电话技术进步与应用电话技术进步与应用 188918

8、89年年 纽约曼哈顿街上的电话线纽约曼哈顿街上的电话线电话技术进步与应用电话技术进步与应用 我国电话的发展史我国电话的发展史1882年年6月，皮晓浦以月，皮晓浦以“上海电话互助协会上海电话互助协会”名义开办了第二个电话局，用户名义开办了第二个电话局，用户30余家。余家。 1882年年2月，丹麦大北电报公司在上海外滩扬于天路开办第一个电话局，用户月，丹麦大北电报公司在上海外滩扬于天路开办第一个电话局，用户25家。家。 1881年，英籍电气技师皮晓浦在上海十六铺沿街架起一对露天电话，付年，英籍电气技师皮晓浦在上海十六铺沿街架起一对露天电话，付36文制钱可文制钱可通话一次。通话一次。(中国土地上的第

9、一部电话中国土地上的第一部电话) 1882年年6月，月， 英商英商“东洋德律风东洋德律风”公司兼并上述两电话局经营，用户仅公司兼并上述两电话局经营，用户仅300多家。多家。 1889 ，安徽省安庆州候补知州彭名保，自行设计、制造了五六十种大小零件，造出，安徽省安庆州候补知州彭名保，自行设计、制造了五六十种大小零件，造出了中国的第一部电话机。了中国的第一部电话机。 当代：当代：“华为华为”、“中兴中兴”为代表的具有国际竞争力的大型综合性通信企业。为代表的具有国际竞争力的大型综合性通信企业。电话技术进步与应用电话技术进步与应用 为什么要交换机为什么要交换机? ?用户数用户数 电缆数电缆数 5 5

10、10 10 10 10 45 45 100100 4950 4950 10001000 5050万万答：为少用电话线。（电话铜线占投资比重远超过答：为少用电话线。（电话铜线占投资比重远超过50%50%）电话交换机简介电话交换机简介为什么要交换机为什么要交换机? ?Text交换机交换机每个用户只需一根双绞线每个用户只需一根双绞线电话交换机简介电话交换机简介 人工交换阶段：人工交换阶段： 磁石式电话机磁石式电话机 共电式电话机共电式电话机早期的人工交换早期的人工交换电话交换机简介电话交换机简介 电子式自动交换阶段：电子式自动交换阶段： 机电式自动交换阶段：机电式自动交换阶段： 程控交换机阶段：程控

11、交换机阶段： 步进制交换机步进制交换机: 原理：由用户拨出的电话号码直接控制步进继电器选线，接通线路。原理：由用户拨出的电话号码直接控制步进继电器选线，接通线路。 缺点：步进继电器动作噪声大缺点：步进继电器动作噪声大到机房维护人员难以承受。到机房维护人员难以承受。纵横制交换机纵横制交换机：原理：改进了步进继电器，由用户拨号直接控制改为间接控制，接原理：改进了步进继电器，由用户拨号直接控制改为间接控制，接线器动作噪声小。线器动作噪声小。半电子交换机半电子交换机：话路部分采用机械接点，控制部分采用电子器件。：话路部分采用机械接点，控制部分采用电子器件。全电子交换机全电子交换机：话路部分和控制部分均

12、采用电子器件。：话路部分和控制部分均采用电子器件。模拟程控交换机模拟程控交换机：1965年年5月美国开通了第一个程控交换机月美国开通了第一个程控交换机。数字程控交换机数字程控交换机：1970年法国开通了第一个数字程控交换机年法国开通了第一个数字程控交换机。电话交换机简介电话交换机简介 1 1、电话电缆线、电话电缆线 现代电话交换局机房概况现代电话交换局机房概况 不不同同规规格格市市话话电电缆缆照照片片 2 2、机房电缆布线、机房电缆布线 电话电缆进入交换机房电话电缆进入交换机房电缆在交换机房走线电缆在交换机房走线现代电话交换局机房概况现代电话交换局机房概况3 3、交换机布置和监控、交换机布置和

13、监控 交换机房内的交换机架组图交换机房内的交换机架组图 交换机背面的走线交换机背面的走线交换机房监控室交换机房监控室现代电话交换局机房概况现代电话交换局机房概况交换机原理交换机原理1. 1. 能够通过路由表识别出应该如何找到被叫方；能够通过路由表识别出应该如何找到被叫方；“寻址寻址”2. 2. 有能力指挥搭通电路，并在通话结束后拆除电路；有能力指挥搭通电路，并在通话结束后拆除电路；“建建链链/ /拆链拆链”；3. 3. 识别主叫方的请求并通过内部机制搭通电路；识别主叫方的请求并通过内部机制搭通电路；“交换交换”；4. 4. 如果连接了电话机，必须能够向如果连接了电话机，必须能够向“共电式电话机

14、共电式电话机”供电；供电；“馈电馈电”；5. 5. 能够存储所有电话通过的重要参数，比如起始时间，终止时能够存储所有电话通过的重要参数，比如起始时间，终止时间，时长，主叫号码，被叫号码等，即间，时长，主叫号码，被叫号码等，即CDRCDR存储（存储（CDRCDR，Call Call Detail RecordsDetail Records）；）；“记录记录”；主叫用户摘机：主叫用户摘机：送出摘机信号，扫描器收到用户摘机信号之送出摘机信号，扫描器收到用户摘机信号之后，立即将信息送到中央处理器，由中央处理器驱动信号后，立即将信息送到中央处理器，由中央处理器驱动信号音送用户端口，同时驱动收发码器准备收

15、号；音送用户端口，同时驱动收发码器准备收号；拨号：拨号：用户听到信号音，拨号；拨号（脉冲或双音频）数码用户听到信号音，拨号；拨号（脉冲或双音频）数码送入收号器，中央处理器同时分析号码，送被叫交换机；送入收号器，中央处理器同时分析号码，送被叫交换机；振铃：振铃：若被叫空闲，则主叫预占一条话路资源，同时给被叫若被叫空闲，则主叫预占一条话路资源，同时给被叫振铃；振铃； 被叫用户摘机：被叫用户摘机：处理机将预占的话路与被叫接通，主、被叫处理机将预占的话路与被叫接通，主、被叫进入通话。进入通话。拆线：拆线：主叫或者被叫任何一方挂机，处理机将话路释放，通主叫或者被叫任何一方挂机，处理机将话路释放，通信终断

16、。信终断。 交换机基本工作过程交换机基本工作过程 信令信令信令信令：用户利用电话网完成通话，交换机必须执行各：用户利用电话网完成通话，交换机必须执行各种动作（硬件的、软件的）才能完成对系统的操作。种动作（硬件的、软件的）才能完成对系统的操作。 “信令信令”就是操作交换机的指令。就是操作交换机的指令。信令的分类信令的分类：按作用区域分：按作用区域分：用户线信令用户线信令和和局间信令局间信令；按信令的传递途径分：按信令的传递途径分：随路信令随路信令和和共路信令共路信令。用户线信令用户线信令：在用户和交换机之间的用户线上传送的：在用户和交换机之间的用户线上传送的信令，包括摘机信号、挂机信号，直流脉冲

17、或双音多信令，包括摘机信号、挂机信号，直流脉冲或双音多频信号，供电信号，拨号音、忙音、回铃音、振铃信频信号，供电信号，拨号音、忙音、回铃音、振铃信号等；号等；局间信令局间信令：在局间中继线上传送的交换机之间的信令。：在局间中继线上传送的交换机之间的信令。电话呼叫流程电话呼叫流程信令信令随路信令随路信令：隐藏在话路的传送信号中。：隐藏在话路的传送信号中。共路信令共路信令：是能够管理多个话路的信令体系，以统一：是能够管理多个话路的信令体系，以统一格式的格式的“消息信令单元形式传送消息信令单元形式传送”。七号信令（简称七号信令（简称SS7SS7）是目前使用最普遍的共路信令。）是目前使用最普遍的共路信

18、令。交换网络交换机A公共控制信令设备交换网络交换机B公共控制信令设备话路(a)交换网络交换机A处理机信令设备交换网络交换机B处理机信令设备话路(b)数据链路随路信令随路信令共路信令共路信令七号信令网由七号信令网由3 3部分组成，分别是部分组成，分别是SPSP，STPSTP和和SLSL。信令点信令点SPSP：处理控制消息的节点；：处理控制消息的节点；信令转接点信令转接点STPSTP：信令转发功能，类似：信令转发功能，类似“路由器路由器”，又，又分为高级信令转接点分为高级信令转接点HSTPHSTP和低级信令转接点和低级信令转接点LSTPLSTP；信令链路信令链路SLSL：在两个信令点之间传送信令消

19、息的链路。：在两个信令点之间传送信令消息的链路。七号信令网七号信令网SP(DC1)SP(DC2)SP(C5)话路LSTPHSTP信令链路七号信令网与七号信令网与PSTNPSTN的对应关系的对应关系公众电话交换网公众电话交换网PSTNPSTN1. 1. 固定电话网的构成固定电话网的构成公众电话交换网公众电话交换网PSTNPSTN我国本地电话网的结构图我国本地电话网的结构图国际电话局国际电话局 各国固定电话的体制、信号结构不同，打国各国固定电话的体制、信号结构不同，打国际长途电话要根据各国固定电话的体制、信号结际长途电话要根据各国固定电话的体制、信号结构进行转换。只有国际电话局才有信号转换功能。构

20、进行转换。只有国际电话局才有信号转换功能。 目前中国有三个国际交换中心，分设在目前中国有三个国际交换中心，分设在北京、北京、上海、广州上海、广州。 C1C1C5C5是因为交换机的位置不同而分成的五种类型是因为交换机的位置不同而分成的五种类型，C1C1、C4C4、C5C5真实存在。真实存在。C1C1骨干骨干C4C4汇聚汇聚C5-C5-接入接入 公众电话交换网公众电话交换网PSTNPSTN2.2.电话号码的分配电话号码的分配公众电话交换网公众电话交换网PSTNPSTN编号要求：编号要求：长度规范；号码前缀要代表某个特定地区长度规范；号码前缀要代表某个特定地区或者特定应用。或者特定应用。好处好处：便

21、于用户拨号；便于扩展。：便于用户拨号；便于扩展。我国电话号码规范：我国电话号码规范：（1 1）本地网编号：局号（）本地网编号：局号（2 24 4位）位）+ +话机号（话机号（4 4位）。位）。（2 2）特种业务号码和特服号码：特种业务：）特种业务号码和特服号码：特种业务：1XY1XY；特服：；特服：10 xxx10 xxx。（3 3）长途网的编号：）长途网的编号：“0+0+区号区号+ +本地网号码本地网号码”区号：北京：区号：北京：1010；直辖市和省中心：；直辖市和省中心：2X2X；其他地区；其他地区（3 39 9）XY;XY;（4 4）国际电话编号：）国际电话编号：区号（国家号码（区号（国

22、家号码（1 13 3）位）：）位）：“世界编号区世界编号区+ +国家识别号国家识别号”；如；如中国中国8686。公众电话交换网公众电话交换网PSTNPSTN字冠及首位号码的分配字冠及首位号码的分配“0”0”为国内长途全自动电话冠号；为国内长途全自动电话冠号；“00”00”为国际全自动电话冠号为国际全自动电话冠号“1”1”为长途、本地特种业务号码或话务员座席群号码的首位号码为长途、本地特种业务号码或话务员座席群号码的首位号码“2 29”9”为本地电话号码的首位号码。为本地电话号码的首位号码。3.PSTN3.PSTN的拓扑结构的拓扑结构公众电话交换网公众电话交换网PSTNPSTN双子星结构在一个城

23、市和两个城市的情形双子星结构在一个城市和两个城市的情形树状结构是电话交换网最适合的拓树状结构是电话交换网最适合的拓扑结构。但是在较为核心的层面，扑结构。但是在较为核心的层面，一般采用全网状或者不完全网状结一般采用全网状或者不完全网状结构，这是出自对路由备份的考虑。构，这是出自对路由备份的考虑。某运营商全国某运营商全国PSTNPSTN骨干节点分布图骨干节点分布图4.4.电话接入网电话接入网公众电话交换网公众电话交换网PSTNPSTN接入网（接入网（Access NetworkAccess Network，ANAN）是指本地交换机与用户是指本地交换机与用户终端设备之间的实施网络，有时也称之为用户网

24、（终端设备之间的实施网络，有时也称之为用户网（User User NetworkNetwork，UNUN）或本地网（或本地网（Local NetworkLocal Network，LNLN）。）。复用数字交叉AN复用数字交叉传输系统ETETETT EP ST NT EIS DNT EB -IS DNT EP S DNT EF R NT ELL业 务 侧用 户 侧QANQL E管 理 接 口本 地 交 换 接 口LE5.PSTN5.PSTN的话务强度测定的话务强度测定公众电话交换网公众电话交换网PSTNPSTN爱尔兰（爱尔兰（ErlErl）：衡量话务量的大小，用语音信道：衡量话务量的大小，用语音

25、信道的占空比来衡量。的占空比来衡量。呼叫频率呼叫频率用两个参数表示用两个参数表示: :忙时试呼次数忙时试呼次数(BHCA)(BHCA)和和每秒建立呼叫次数（每秒建立呼叫次数（CAPSCAPS）；智能网智能网v基础的电信业务基础的电信业务： 缩位拔号、呼叫前转、遇忙回叫、三方通话、闹缩位拔号、呼叫前转、遇忙回叫、三方通话、闹钟服务、免打搅服务等；钟服务、免打搅服务等；v智能网智能网：智能网带给：智能网带给PSTNPSTN的，不是功能的增加，的，不是功能的增加，而是控制权的分离和与之带来的新业务开发的便而是控制权的分离和与之带来的新业务开发的便利性。利性。智能网实现新业务，是将交换机的智能网实现新

26、业务，是将交换机的交换部交换部分和业务控制逻辑部分分离分和业务控制逻辑部分分离，程控交换机只完成，程控交换机只完成基本的交换和话务统计功能，业务控制逻辑则由基本的交换和话务统计功能，业务控制逻辑则由专门的部件业务控制点（专门的部件业务控制点（SCPSCP）来完成。）来完成。v 智能网一般由智能网一般由业务控制节点业务控制节点SCPSCP、业务交换节点、业务交换节点SSPSSP、业务数、业务数据点据点SDPSDP、智能外设、智能外设IPIP、业务管理系统、业务管理系统SMSSMS、业务生成环境、业务生成环境SCESCE等几部分组成，并通过等几部分组成，并通过NO.7NO.7信令网组成全国智能网。

27、信令网组成全国智能网。智能网智能网智能网智能网 ININ网网800800业务示意图业务示意图SDPSCP800-5558888SSPSSP52533888800-555888852533888 用户拨打用户拨打800800业务号码；业务号码； SSPSSP识别智能业务，挂起当前呼叫，向识别智能业务，挂起当前呼叫，向SCPSCP查询查询800800业务号码；业务号码； SCPSCP查询数据库后向查询数据库后向SSPSSP返回译码结果返回译码结果( (被叫的真实号码被叫的真实号码) )； SSPSSP根据被叫的真实号码继续执行呼叫处理，直至接通被叫。根据被叫的真实号码继续执行呼叫处理，直至接通被叫

28、。PSTNPSTN用于数据接入的三种武器用于数据接入的三种武器v第一种：拔号上网第一种：拔号上网v第二种：第二种：ISDNISDN的组网与应用的组网与应用v第三种：第三种：ADSLADSL的组网与应用的组网与应用第第1 1种武器种武器拔号上网拔号上网v 拨号上网是在拨号上网是在PSTNPSTN基础上发展起来的互联网接入技术；基础上发展起来的互联网接入技术；v 1998200219982002年国内接入互联网的主要方式；年国内接入互联网的主要方式；v 过程过程：用户端的计算机通过串口或者：用户端的计算机通过串口或者USBUSB接口连接拨号接口连接拨号ModemModem，ModemModem通过

29、电话线连接局端。电信公司的机房，电通过电话线连接局端。电信公司的机房，电话线通过交换机后，汇聚成话线通过交换机后，汇聚成E1E1形式的连接接入服务器，接形式的连接接入服务器，接入服务器一端通过入服务器一端通过E1E1连接连接PSTNPSTN，一端连接互联网。，一端连接互联网。v 认证认证：拨号过程中，帐号和密码采用：拨号过程中，帐号和密码采用PPPPPP，通过电话线路，通过电话线路与接入服务器交互信息，指定一个认证服务器（与接入服务器交互信息，指定一个认证服务器（RADIUSRADIUS），在，在RADIUSRADIUS服务器上存在所有帐号和密码的列表，若用户服务器上存在所有帐号和密码的列表，

30、若用户输入正确，则数据通道打开；若不正确，数据通道关闭，输入正确，则数据通道打开；若不正确，数据通道关闭，拨号失败。拨号失败。v RADIUSRADIUS：远程用户拨号认证服务：远程用户拨号认证服务第第2 2种武器种武器ISDNISDN的组网和应用的组网和应用v ISDNISDN，Integrated Service Digital NetworkIntegrated Service Digital Network，综合业务综合业务数字网；数字网；v ISDNISDN终端和终端和ISDNISDN交换机之间的接口有两种常用类型：交换机之间的接口有两种常用类型：BRIBRI接口和接口和PRIPRI

31、接口接口。前者是。前者是1 12 2根电话线连接交换机和终端根电话线连接交换机和终端，后者则采用，后者则采用E1E1连接；连接；v BRIBRI：ISDNISDN基本速率接口。基本速率接口。2B+D2B+D。B B通道速率通道速率64kbit/s64kbit/s，传，传送用户信息，送用户信息，D D通道速率通道速率16kbit/s16kbit/s，传送信令和低速档的，传送信令和低速档的分组数据。分组数据。v PRIPRI：基群接口结构。对于欧洲和中国，采用：基群接口结构。对于欧洲和中国，采用2048kbps2048kbps的的传输速率，基群接口信道结构为传输速率，基群接口信道结构为30B+D3

32、0B+D。B B通道速率通道速率64kbit/s64kbit/s，传送用户信息，传送用户信息，D D通道速率通道速率64kbit/s64kbit/s，传送用，传送用户户网络信令。网络信令。第第3 3种武器种武器ADSLADSL的组网和应用的组网和应用v xDSLxDSL技术的思想技术的思想：将电话线上的高频将电话线上的高频部分利用起来传送部分利用起来传送数据，充分利用频数据，充分利用频谱资源。谱资源。v “A A”表示不对称，表示不对称，ADSLADSL是是xDSLxDSL中应用最广泛的技术；中应用最广泛的技术；v 用户发送请求信号到互联网的信息服务器，即用户发送请求信号到互联网的信息服务器，即“上行上行”，所，所需带宽窄；信息流通过电话线传送到用户端，即需带宽窄；信息流通过电话线传送到用户端，即“下行