第一章电信交换基础2012

第一章电信交换基础天津工业大学电子与信息工程学院通信工程系王学静基本要求掌握电话机的基本组成及基本工作原理；了解电话交换机的几种类型；掌握交换机的基本组成部件；掌握电话交换和分组交换方式的主要特点；了解我国电话网的结构及路由选择原则；了解本地电话网的定义及结构；了解电话网的编号方案。第1章电信交换基础&1.1电话交换的基本原理&1.2电话交换机的类型及发展&1.3主要交换方式&1.4我国的电话网的结构和编号计划第1章电信交换基础第1章电信交换基础1.1电话交换的基本原理一、电话通信

电话通信是通过声能和电能的相互转换，并利用“电”这个媒介来传输语音的一种通信技术。话音二、交换和交换机1、交换：按照原始的概念，在多个电话用户中，任意两个用户之间语音交流的过程称为交换。2、交换机：2个用户：1对3个用户：3对4个用户：6对N个用户：对每个用户：N-1对不经济解决的办法：是在用户分布的密集中心，安装一个公共设备，由这个设备来完成连接两部电话机之间的接续式工作。那么，如何实现任意两个用户之间的通话，而且所用电话线路最少呢？用户环线交换设备XXXXXX

我们把能够完成交换的设备称为交换机。

交换机的接续作用电话通信网的基本组成设备包括终端设备、传输设备和交换设备。电话机电缆、光纤等交换机多个交换节点组成的通信网中继线所谓电信交换，就是在通信网上，负责在通信的源和目的终端之间建立通信信道传送通信信息的机制，也就是根据目的地，在源和目的终端之间传送通信信息。交换的过程三、电话机的基本工作原理

电话机是电话通信网的终端设备。它的基本功能是完成声—电转换，并接收和发送用户线信令。电话机由转换设备、信令设备和通话设备组成。1、拨盘式电话机的工作原理先看一下现在并不常见的拨盘式电话机。手柄通话电路交换机用户线123DMCH电压定向（1）转换设备

叉簧。完成通话和信令设备间的转换，接通或断开用户直流环路。挂机、摘机。手柄通话电路交换机用户线123DMC挂机状态，用户线无环流。摘机状态，用户线有环流。电压定向（2）信令设备—完成信令的发送和接收信令设备由拨号电路和振铃电路组成。

①拨号电路：发送选择信号给交换机以供其识别被叫用户，进而将两个电话线接通。手柄通话电路交换机用户线123DMC电压定向断续350ms100ms

脉冲电话机所发脉冲的电压波形闭合时间断开时间最小间歇

位间隔：两个脉冲串之间的间隔。不一样，环路短开200ms以上系统视为挂机，而脉冲拨号信号8~14个脉冲/s，脉冲之间最大的断的时间为54ms，系统不视为挂机。那么，当有脉冲时D不断开合，与摘挂机识的情况是否一样？通话电路交换机用户线123DMC电压定向假设拨号码88888888，每个号码用0.8s,拨完号码用时间多少？拨号速度太慢②振铃电路手柄通话电路交换机用户线123DMC振铃发生器：25Hz，90-110V的交流信号。电压定向（3）通话设备—完成声电转换手柄通话电路交换机用户线123DMC包括：送话器、受话器和必要的接口电路电压定向旋转式拨号盘的缺点：（1）速度慢。回转需要一段时间，占用了线路，降低了电话交换设备的有效利用率。（2）容易出故障。拨号盘卡住或回转速度不合标准。2、按键式电话机的工作原理手柄电压定向通话电路交换机用户线123C拨号电路振铃电路

与拨盘式电话机的不同之处：（1）振铃电路采用专门的集成电路芯片，LM1240、LM8204等。（2）发号电路也采用专门的集成电路芯片，W91330、W91210等。这些芯片是脉冲和双音频兼容的。

发出的信号有两种类型：（1）直流脉冲（2）双音多频信号（DTMF:DualToneMultipleFrequency)即高、低两个音频正弦信号的组合信号，以此来代表一个拨号数字。1209Hz1336Hz1477Hz1633Hz697Hz133A770Hz456B852Hz789C941Hz*0#DDTMF频率编码四、交换机的基本组成及工作原理交换机与交换机的接口接收和发送信令信息指挥中心话路部分控制部分用户间及交换机间的通信1、交换机的基本组成交换机与电话机的接口2、呼叫处理的基本过程用户呼出阶段数字接收及分析阶段通话建立阶段通话阶段呼叫释放阶段1.2电话交换机的类型及发展1876年贝尔发明电话机，至今一百多年里，电话交换技术的发展大体分为三个阶段：一、人工交换机用户首先用手摇发电机发出呼叫信号，使相应的用户接口电路的指示灯亮，话务员转接，向被叫送铃流，相互通话，话闭，拆线。

由话务员完成转接。二、机电制电话交换机（1）步进制交换机（直接控制）由用户话机发出的拨号脉冲直接控制交换机的步进选择器动作。即用户直接控制中心交换。它的缺点是噪声大，易于磨损，维护工作量大。（2）纵横制交换机（间接控制）4门纵横制电话交换机脉冲不直接控制节点，而是控制标志器和记发器。记发器接收主叫用户所拨的全部号码，通过标志器统一控制话路中各级接线器的接续。纵横接线器公共控制方式（3）程控交换机

几个重要概念1．程控和布控程控和布控是控制部分两种不同的实现方法。布控是布线逻辑控制的简称，是利用逻辑电路进行控制的一种交换方式。程控是程序存储控制的简称，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。2．空分和时分空分和时分是通话网络的两种不同分割方式：空分，是指对各个通话接续分别按实线通道进行接续的一种方法。时分，在时间分割中，不同的话路在时间上彼此是分开的。模拟（空分）交换机程控交换机模拟语音信号数字（时分）交换机PCM语音信号国产大容量数字交换机：中兴：ZXJ10巨龙：HJD-04大唐：EIM610华为：C&C081.3主要交换方式一、电路交换在通话期间专用一条实际的物理链路，在通信过程中自始至终使用该条链路进行信息传输，同时不允许其他用户终端设备共享该链路的通信方式。

((((交换机交换机交换机交换机用户线用户线中继线中继线BDCA1.3主要交换方式一、电路交换

电路交换的特点：

1、在通信开始时要建立连接

2、一个连接在通信期间始终占用该电路

3、交换机对传送的信息不做任何处理

4、信息在系统中的传输时延是一个恒定值

这种交换方式适合传输信息量较大并且传输速率恒定的业务，不适合突发业务和对差错敏感的数据业务。电话网二、分组交换

分组交换的特点：（1）分组交换是数据通信的一种交换方式；（2）以分组为单位进行“存储-转发”，分组长度一定；（3）分组采用统计复用方式，链路利用率高；（4）产生附加的随机时延多、容易丢失数据；（5）对差错敏感，采用逐段反馈重发措施。分组交换的两种方式：（1）虚电路方式数据分组按顺序在虚电路中传送。（2）数据报方式独立传送每一个数据分组。同一报文的不同分组可以按照不同路径非顺序到达。(ATM和帧中继）（IP网络）提供虚电路服务的特点

H1H5H2H4H3ACDBH6E分组交换网H1

要和

H5

通信主机

H1

先向主机H5发出一个特定格式的控制信息分组，要求进行通信，同时寻找一条合适路由。若主机H5同意通信就发回响应，然后双方就建立了虚电路。虚电路H1

向

H5

发送的所有分组都沿此虚电路传送。4.3.3分组交换

提供虚电路服务的特点H1H5H2H4H3ACDBH6E分组交换网同理，主机

H2

和主机H6通信之前，也要建立虚电路。4.3.3分组交换

提供虚电路服务的特点H1H5H2H4H3ACDBH6E分组交换网在虚电路建立后，网络向用户提供的服务就好像在两个主机之间建立了一对穿过网络的数字管道。所有发送的分组都按顺序进入管道，然后按照先进先出的原则沿着此管道传送到目的站主机。提供数据报服务的特点

H1H5H2H4H3ACDBH6E分组交换网H1

向

H5

发送分组H2

向

H6

发送分组路径可能变化网络随时接受主机发送的分组（即数据报）网络为每个分组独立地选择路由。4.3.3分组交换

提供数据报服务的特点H1H5H2H4H3ACDBH6E分组交换网网络尽最大努力地将分组交付给目的主机，但网络对源主机没有任何承诺。4.3.3分组交换

提供数据报服务的特点H1H5H2H4H3ACDBH6E分组交换网网络不保证所传送的分组不丢失也不保证按源主机发送分组的先后顺序以及在时限内必须将分组交付给目的主机4.3.3分组交换

提供数据报服务的特点H1H5H2H4H3ACDBH6E分组交换网当网络发生拥塞时网络中的结点可根据情况将一些分组丢弃4.3.3分组交换

提供数据报服务的特点H1H5H2H4H3ACDBH6E分组交换网数据报提供的服务是不可靠的，它不能保证服务质量。实际上“尽最大努力交付”的服务就是没有质量保证的服务。1.4我国电话网的结构和编号计划

一个完整的电话交换网是由用户设备、交换设备和传输设备组成的统一整体。用户设备是电话通信网的终端设备；交换设备在网中起节点的作用；传输设备起链路作用。一、网的基本结构1、网状网（直达网）ABCD任意两个节点之间都有互相直接连接的直达电路群。优点：（1）个个相连，信息传递迅速（2）灵活性大，可靠性高（3）不需汇接，设备简单缺点：（1）线路数增加快，投资维护费用高（2）通信业务量小时，电路利用率低

这种网络结构一般在交换局数较少，相互之间又有较大业务量的情况下采用。我国长话网的DC1局之间和中小城市本地网多采用这种结构。2、星状网（辐射网）中心局ABEDC在某地区中心设置一个中心交换局，其它各交换点至中心局之间都设有直达链路，构成辐射状网结构，又称辐射网。优点：（1）结构简单，投资和维护费用低（2）通信均通过中心局，链路利用率高缺点：（1）无迂回路由，可靠性低（2）中心局负荷过重时，影响接续速度

这种网络结构适用于交换点分散、距离远，相互之间业务量不大，且大部分通信都来往于中心局之间的地区。我国长话网的DC1—DC2局之间和大城市本地网多采用这种结构。实际上，电话通信网的拓扑结构是十分复杂的，可以将电话网看成是网状网和星状网的结合，称为复合网。二、我国电话网的结构

我国的电话通信网采用的是分级结构，包括长途电话网和本地电话网两部分。1、长途电话网

我国长途电话网过去采用的是四级汇接辐射式结构。

C1级：大区中心（6个），网状相连华北（北京）、东北（沈阳）、华东（南京）、中南（武汉）、西南（成都）、西北（西安）用于汇接大区内各省之间的长途业务C2级：省中心，用于汇接省内各地区（市）之间的长途业务，中心局设在省会城市。各省中心与大区中心之间以星状网相连。任何两省之间如果话务量大，也可设置直达电路群。C3级：地区（市）中心，用于汇接本地区（市）内各县的长途业务，中心局设在地区中心城市。各地区（市）中心与省中心之间以星状网相连。任何两地区（市）之间如话务量大，也可设置直达电路群如果话务量大，某地区中心与邻省中心之间也可设置直达电路群。C4级：县中心，用于汇接本县内城镇、农村之间的长途业务，中心局设在县中心城镇。县中心与地区（市）中心之间以星状网相连。如果话务量大，各县中心之间、县中心与相邻地区中心之间也可设置直达电路群。四级长途电话网的复杂结构，使得电话接续速度慢，路由选择过于复杂。上世纪90年代中后期，随着我国长途光纤骨干网、本地光纤骨干网的建成和投入使用，我国长途电话网逐步演化成二级。1、C1级取消，原C2级改为DC1，称为一级交换中心，汇接所在省的省际长途业务（如果是直辖市，也可直接汇接本地网的长途终端业务。DC1之间以网状网相连。2、C4级取消，原C3级改为DC2，称为二级交换中心，汇接本地网的长途终端业务。DC2与所属DC1之间以星状网相连。DC1DC23、任意两DC2之间（包括邻省）可设置直达电路群。4、根据话务流量和流向，DC2与非从属的DC1之间也可设置直达电路群。5、DC1设置在省会城市，如果话务量大，可设置2个或多个DC1。6、DC2设置在本地网中心城市，如果话务量大，可设置2个或多个DC2。7、DC1可以包含DC2的功能，即也可汇接本地网长途终端业务。DC1DC22、长途电话通信的路由选择

长途电话网由四级演化为二级，使得路由选择得到了极大的简化，但也要遵循一定的原则。

（1）基干路由：DC2与所属DC1之间的直达电路群，就构成了基干路由。DC1DC2DC1DC212AB

长话网仅由基干路由组成是不够的。这会使得转接次数较多，影响接续速度。A—1—2—B，中间经过2个交换点，3段长途电路。（2）迂回路由：DC2与非所属DC1之间的直达电路群，就构成了迂回路由。A—2—B，中间经过一个交换点，2段长途电路。

（3）直达路由：两DC2之间的直达电路群，就构成了直达路由。A—B，中间只经过1段长途电路。

（4）路由选择原则

优先选择直达路由；当直达路由全忙或故障时，选择迂回路由；当迂回路由全忙或故障时，最终由基干路由保证长途通信的实现。12ABDC1DC23、本地电话网

本地电话网是指同一个长途编号区内所有交换设备、传输设备和用户终端设备组成的电话网。

本地网的交换局主要是端局，也可以包括汇接局。（1）端局（LS）端局是指通过用户线直接连接用户的交换局。它只有本局交换功能和来、去话功能。根据组网需要，端局以下还可以接用户远端模块、用户集线器和用户交换机（PABX）。（2）汇接局（MS）一个大型城市，行政区域面积较大，端局数量多，各端局之间组成网状网很困难，那么可以在相对集中的几个端局之间设置一个汇接局。汇接局与所属端局组成一个汇接区。汇接局用于汇接本汇接区内的本地业务，也可以汇接本汇接区内的长途业务。在一个汇接区内，通常各LS之间以网状网相连；MS与LS之间以星状网相连。LSLSMSMSLSLSLSLSLSLSABC（3）本地网结构①高效直达电路群：可以溢出话务量到其它路由上。也就是说，当这种直达电路群全忙或故障时，接续可以选择其它路由。②低呼损（呼损率≦1%）直达电路群：不能溢出话务量到其它路由上。当这种直达电路群全忙或故障时，通信不能保证。但这种电路群硬件、软件简单，十分适合本地网使用。呼损率=不能完成呼叫次数/总呼叫次数

③在中、小城市，仅设端局，端局之间设置低呼损直达电路群，组成网状网；各端局至长话局之间设置低呼损直达电路群。LSLSLSLSDC2

④在大城市，采用端局、汇接局二级结构。LSLSLSLSMSLSLSLSLSMS汇接区1汇接区2

a、各汇接局之间可设置低呼损直达电路群。LSLSLSLSMSLSLSLSLSMS汇接区1汇接区2

b、汇接局与所属端局之间可设置低呼损直达电路群。LSLSLSLSMSLSLSLSLSMS汇接区1汇接区2

c、非同一汇接区的端局之间可设置直达电路群（低呼损或高效）。LSLSLSLSMSLSLSLSLSMS汇接区1汇接区2

d、任一汇接局与非本汇接区端局之间可设置直达电路群（低呼损或高效）。但这样将导致网络结构复杂，不推荐。LSLSLSLSMSLSLSLSLSMS汇接区1汇接区2

e、各端局与长话局之间可设置直达电路群（低呼损或高效）。不推荐。DC2LSLSLSLSMSLSLSLSLSMS汇接区1汇接区2

f、为了安全，简化路由选择算法，通常在汇接局与长途局之间可设置低呼损直达电路群，疏通各端局的长途业务。DC2B大区A大区C0（国际出入口局）TM乙

本地网甲

本地网长途电话网本地电话网TMC1C2C3C4C1C2C3C4C5C5C5C5长途电话网本地电话网二十世纪八十年代：中国电话交换网二十世纪九十年代以后：中国的三级电话网四、编号计划1、本地网编号计划

本地网采用等位编号。（1）端局用户号码一般情况下，端局容量不超过10000门，编号4位：0000—9999，称为局内用户号（用户号）。本地网可有多个端局，每个端局分配一个端局号码（局号），长度为2—4位。

本地网号码：局号+局内用户号

如24528459，2452为局号，8459为用户号。

（2）首位号码的分配电信网号码除普通电话用户号码外，还有特种业务号码，特种业务号码位长要尽可能的短，称为短号码，便于记忆。通过首位加以区分。“1”特种业务号码首位原信产部在2003年，颁布了《电信网编号计划》（2003年版），该版对短号码进行了大量的扩充和修改，并重新核配。大致分为以下几类：①紧急业务号码：110、119、120、122

②查号台：114（113改为95113—人工半自动长途，112并入各电信运营商客服中心）

③政府公务类号码：

12311新华社新闻热线新华社

12315打假举报、消费者投诉国家工商总局

12318全国文化市场举报文化部

12345全国市长（政府）热线各地市政府、直辖市区政府④公益类：报时12117，天气预报12121

⑤各基础电信运营商客户服务号码：

10000（中国电信）10010（中国联通）

10050（中国铁通）10060（中国网通）

10070（中国卫通）10086/10088（中国移动）

电信业重组方案：中国联通C网并入中国电信；中国卫通的基础电信业务并入中国电信；中国联通G网与中国网通合并；中国铁通并入中国移动；中国电信业出现了中国电信、中国联通和中国移动三足鼎立的局面。

⑥各基础电信运营商标识码（CIC）：

CIC用于各基础电信运营商在全国范围内统一提供的语音类业务。

190（中国电信）193（中国联通）

195（中国移动）196（中国网通）

197（中国铁通）如原中国电信和中国网通的300电话卡业务，由中国电信提供的接入号码是190300。启用CIC冠头的业务码报信产部审批。

⑦运营商业务代码：运营商代码用于各基础电信运营商开展增值业务的接入码。

101（00-99）中国联通(00-99为业务代码）

102（00-99）中国铁通

116（00-99）中国网通

118（00-99）中国电信

125（00-99）中国移动

⑩179XXIP电话类业务接入码除了上述号码外，126、127、128、129、191、192、198、199号码收回，改为95字头，备用。（3）2—8普通电话用