通信网基础 第2章.ppt

1、第2章 电话网,本地电话网：在同一编号区内的网络，由端局、 汇接局和传输链路组成。 长途电话网：在不同的编号区之间通话的网络， 由长途交换局和传输链路组成。,2.1 电话网的结构 2.1.0电话机和交换机的发展历程,1876 贝尔 发明电话,1、电话机,脉冲型：通过控制用户环路上电流有规律的通断， 用直流脉冲表示用户拨出的电话号码。每 个脉冲占 100 ms，断续比为 2:1 ，在 两个号码之间，线路接通时间大于 200ms。 拨 1 位号码要 1 s 。,100 ms,双音多频（DTMF：Dual Tone Multi-Frequency）型： 通过同时发送两个固定频率的音频信号表示一个数字

2、或字母，主要用于程控交换机，以达到快速拨号的目的。,应用场合：查询系统,识别一位号码需 50 ms 。,2、交换机,（1）人工交换机,磁石式 供电式,（2）步进制交换机,拨号盘 开关部件,（3）纵横制交换机,改进：, 接线阵列 代替 步进接线器 ：减小了磨损与杂 音，提高了可靠性和接续速度； 直接控制 过渡到 间接控制 ：控制与话路分 开，提高了灵活性与控制效率，加快了接续速 度。,1,M,1,N,.,.,（4）电子式交换机,按控制方式分：,布线逻辑控制（布控式）：机电接线器+电子控制,存储程序控制（程控式）,空分交换机,时分交换机,1,2,4,1,2,3,3,4,.,1 2 . N,时隙交换

3、器,.,1,N,2,.,1 2 . N,.,总结：交换机的发展历程, 通过共享某些资源（如链路或缓冲区）为用 户提供连通性。 把输入链路连接到输出链路，从而使一条链 路到达的比特（或分组）可以从另一条指定 的链路上输出。,交换机的功能,交换机的性能指标,连通性：由交换机可以同时连接的输入和输出链路的对数的总和衡量。 延迟 吞吐量：由端口数和各输入链路的速率衡量 复杂性：用交叉点数、缓冲区大小、交换机内的比特流速率衡量。,3、电话网的编号规则,（1）在本地网内或同一编号区内利用闭锁编号方式,（2）在长途网内采用开放编号方式,完整的电话号码： 国家或地区号 + 国内长途区号 + 用户号码,国内长途

4、冠号：0 国际长途冠号：00,2.1.1 电话网的拓扑结构,1、网状连接：每两个交换局之间均存在一条直接 相连的路由,N：节点数,网状网中的支路数：,2、星状连接,中心交换局（汇接局）,3、重叠星状网,2.1.2 电话网的等级制结构,本地网的结构：,本地网：设置汇接局和端局两个等级的交换中心； 或者只设置端局一个等级的交换中心。 汇接局：疏通本地话务或长途话务,本地网的分类：,2.2 电话网的路由选择 2.2.1 分级路由选择,呼损： 在话务理论中把一个电话呼叫被拒绝称作呼叫 损失，简称呼损。 呼损率：呼叫损失的概率。,分类：,1、从网路结构划分, 基干路由,斜向（或直达）路由,由同一交换区内

5、相邻等级交换中心之间低呼损电路群及一级交换中心间的低呼损电路群组成。,基干路由以外的非汇接路由，在任意两交换中心之间，具有一定的话务量并在经济的原则下设置的直达路由，他同时也是高效直达路由。,2、从接续质量划分,高效路由： 任意两交换中心间，按网路经济原则 最大限度承担两交换中心间的话务的 高呼损路由。 低呼损路由：保证呼损指标的路由。,3、从路由选择顺序划分,直达路由：直接连接被叫用户所在的交换中心 的路由。,迂回路由：不能直接连接被叫用户所在的交换中 心，须经过其他交换中心转接的路由。,最终路由：交换设备选择路由规定的最末一条路由。,2.2.2 动态无级路由选择,特点：, 动态的：指网络中

6、路由选择的顺序是随时间而 变化的，即每个节点具有一张变化的 路由表。, 无级的：指路由选择的顺序与交换局的等级无 关，即在路由选择这个问题上，各交 换局都是平等的。,动态无级选路网的结构： 由路由选择处理机、程控数字交换机、传输链路，以及交换机和路由选择处理机之间的数据链路构成的。,优点：提高了网络的利用率。（据统计，无级选 路可以减小15%的费用） 效益高的原因：动态路由选择与电话网中话务量 的动态变化相适应。,2.3 电话网的节点设备,2.3.1 程控交换机结构,2.3.2 程控交换机硬件系统（话路系统、控制系统）,1、话路系统,（1）用户级：用户电路和用户集线器,用户电路：用户线与交换机

7、的接口电路。,用户电路的功能：BORSCHT,1）B（Battery feeding）馈电,2）O（Overvoltage Protection）过电压保护,3）R（Ringing Control）振铃控制,4）S（Supervision）监视,5）C（CODEC & Filters）编译码和滤波,6）H（Hybrid Circuit）混合电路,7）T（Test）测试,用户集线器：具有话务集中的功能。,（2）数字中继线接口,连接数字局之间的数字中继线与数字交换网络间的接口电路。,作用：根据 PCM 时分复用原理，将 30 路 64kb/s 的话路信号复接成 2048kb/s 的基群信号发送 出

8、去；或反之。,功能：1）完成码型变换 2）时钟提取 3）帧同步和复帧同步 4）帧定位（位同步）,16个帧构成一个复帧， 基群每帧125s， 1个帧分32个时隙， 1个时隙8位。,0 0 1 1 0 1 1,0 0 0 0,帧同步的目的：使接收端帧的时序与发送端的时序一一对应。 方法：帧同步电路要从发端送来的码流中，检出TS0时隙所发出的帧同步码 “ 0011011 ” ，以该时隙作为一帧的排头，使接收端和帧结构排列和发送端的完全一致。 复桢同步：就是要在输入的码流中，检测出 F0 桢 TS16的前4位码 “ 0000 ” 。 目的：解决各路标志信号的错路问题。在随路信号方式中，各路标志信号在一

9、个复桢的 TS16 时隙中都各有自己确定的位置，如果复桢不同步，标志信号就会错路。,（3）交换网络（补充内容）,一、交换单元的分类（按信息流向划分）, 有向交换单元,有向：指信息的流动有唯一的方向,建立连接：由控制信号控制，把入端与出端进行连 接的过程。 拆除连接：建立连接的逆过程。 连接分为：（点对点、同发、广播） 一对一的连接（点对点的连接）：一个入端与一个 出端建立连接。 同发：一点对多点的连接，指一个入端与出端的一 个子集建立连接。 广播：一个入端对全体出端的连接。 呼叫：从交换单元外部送入建立连接的请求过程。, N 无向交换单元,令： M=N 连接总是对称的，即入端 i与出端相连，则

10、入端 与出端一定也相连； 同号入出端合并，看成是一个同时具有发送和接 收信息能力的信息端。 满足以上三条结构的，称为无向交换单元。,无向：信息无确定的方向。, 的无向交换单元,把 N 分成 K+L 限制：K 线为一组，L 线为一组，组内相互之间不能互连，组间可以任意互连。 集线器：输入信息点数 输出信息点数（或反之） 作用：提高线路利用率。,二、开关阵列,1、有向交换单元的实现,结构：共有MN个开关，设 i 行 j 列处的开关为Kij 开关是有向的， 当 Kij = 1 闭合 入端与出端连接； 当 Kij = 0 断开 输出与列线断开（入出端断开）,特点：1、易于实现同发和广播功能。 2、防止

11、出现冲突。 3、只适合构成较小的交换单元（缺点）。 全连通：所有入线与所有出线之间均可连接，这 样的交换单元称为全连通的。 部分连通：部分入线与部分出线之间有连接。,2、无向交换单元的实现,（1）N 无向交换单元：每个信息端是双向的， 并且不能自通信。,物理实现方法： 若在每个信息端上信息都是双向流动的，在交 叉点上的开关采用双向开关，但由于不能自通 信，所以入端：2 N ；出端：1 N-1 若每个信息端都是一对入端和出端的复合（入 端用于输入信息，出端用于输出信息），开关 阵列的实现可以从 NN 有向交换单元导出， 要求：相同的入、出端不能相连接，以对角线 为轴对折。将同一位置的两个有向开关

12、合在一 起，并且同时开、关，即：两个单向的开关 共用一个控制端。,（2）MN 无向交换单元（两种）,A、内部采用双向开关,结构和 MN 有向交换单元一样，区别只是开关是单向传递信息还是双向传递信息。,B、内部采用单向开关。箭头是信号有效的方向。 要求：连接是对称的，入 i 与 出 j 建立连接， 则入 j 与出 i 必建立连接。按对角线对折。 区别：与 MN 有向交换单元相比，开关数目多 出一倍。,、开关（继电器、电子开关、多路选择器）,（）继电器,工作原理：由电流控制线圈产生磁场，控制开关 的开闭。,由继电器构成的交换单元： 特点：无向的，可以交换模拟信号和数字信号。 缺点：体积大（cm数量

13、级）， 动作慢（ms数量级）， 有电磁干扰。,（2）电子开关,模拟电子开关：半导体材料制成，适于传送模拟信 号，体积小，动作快，干扰和噪声 小，单向传送，信号衰减时延较大。 数字电子开关：用逻辑门实现，用于传送数字信 号，动作极快（ns级），无信号损 失。,（3）多路选择器（常用于实现开关阵列）,机械：如：步进制交换机中使用的步进制接线器。 根据触点移动位置来决定与哪一条线路相 连，一入多出。 电子：采用集成电路构成，动作快，性能好，可以 是多选一，一选多,三、交换网络,1）时分交换：实质是时隙互换。将一个样值的话 音信息从一个时隙移动到另一个时隙。,时分接线器（T接线器）组成： 信号存储器、

14、控制存储器 交换方式：写入控制方式；读出控制方式。,写入控制方式：控制写入，顺序读出。,按照控制存储器中给信号分配的地址写入，然后再按信号存储器的地址顺序读出。,b c a d,d a c b,读出控制方式的T接线器：顺序写入、控制读出,a b c d,a d c b,信号按顺序写入信号存储器，控制存储器的单元地址与输出时隙对应，单元内写入的地址与输入时隙号相对应。,2）空分交换：利用空分接线器完成对传送STDM信号的不同复用线之间的交换，而不改变其时隙位置。一根入线可以和任何一根出线相连。,空分接线器（S接线器）组成：开关阵列、控制存储器,工作方式按控制存储器（CM）的不同划分：,按输入线配

15、置输入控制方式,按输出线配置输出控制方式,优点：具有同发和广播功能。,7 6 5 . 0 (出线),a,b,ts0 ts1 ts2 ts31,ts1,ts2,001,111,a,001,输出控制存储器,ts1,ts2,（4）信令部件,1）信令音发生器：发送信令，如：拨号音、忙音等 音频信号。 2）多频接收器和发送器：专门用来接收和发送多频 信号，如：电话号码。,写入控制方式,练习题：,e b a d c,c d a b e,读出控制方式,a b c d e,e b c d a,2、控制系统,主要作用：利用程序来实现呼叫处理（控制交换） 和运行维护管理功能。 控制方式：集中控制和分散控制。,1）

16、集中控制：若在一个交换机的控制系统中，任一台处理机都可以实现交换机的全部控制功能，管理交换机的全部硬件和软件资源，则这种控制方式就叫做集中控制。,优点：处理机能掌握、了解整个系统的运行状态，使用、管理系统的全部资源，不会出现争抢资源的冲突。,缺点：由于控制高度集中，使得系统比较脆弱，一旦控制部件出现故障，就可能引起整个系统的瘫痪。,集中控制方法：一般采用双处理机或多处理机的冗 余配置方式。,2）分散控制：若在交换机控制系统中，每台处理机只能执行部分控制功能，管理交换机的部分硬件和软件资源，则这种控制方式就是分散控制。,根据处理机的自主控制能力：分为分布控制 和分级控制。,分布控制（全分散控制）

17、,特点：系统中每一个处理机都有完全的自主控制 能力，不受其他处理机的控制。,工作方式：容量分担或功能分担。,容量分担：每台处理机只对系统的部分容量执行 全部控制功能，包括呼叫处理及运行 维护功能。,优点：每个模块的完全独立性，任何一个模块中的 故障不会影响其他模块，系统扩容较为灵活 方便。,缺点：各个模块过于独立，系统地工作资源（如 中继线）难以共享。,功能分担：把交换机的接口、交换、控制功能按不 同类别分散在不同的处理机中去执行， 即有的执行接口功能，有的执行交换功 能，有的执行控制功能。,比较：容量分担具有资源分散，功能集中的特点； 功能分担具有资源集中，功能分散的特点。,分级控制：介于集

18、中控制和分步控制之间的一种 控制方式，他兼顾有这两种控制方式 的特点。 在这种方式下，有些资源和功能分散 由不同的处理机使用和实现，有些资 源和功能则集中由一台处理机进行处 理。,2.4 电话网的传输规划,2.4.1 参考当量和传输损耗及其分配,1、参考当量,参考当量：把系统的响度与一个作为电话参考当量基准系统的响度相比较而得到的。,参考当量新基准系统：CCITT推荐，NOSFER系统。,方法：利用NOSFER在两条市内线路和两部电话机之间的一个传输方向上比较响度，要由经过训练的讲话人和听话人来进行试验。,标准,被测,A,B,全程参考当量AB,2、四线链路的传输损耗,（1）混合线圈在实现2/4

19、线转换时产生的损耗为3dB，则从一个二线线路到另一个二线线路间的总的损耗（dB）为：,G4 ：四线电路的净增益,（2）混合转换损耗：四线链路中，信号经过混合线圈的损耗，等于 （6+B） dB B：平衡回损（dB） 由于二线线路和平衡网络之间的阻抗失配而产生的，它可以表示为：,Z ：二线线路的阻抗 N ：平衡网络的阻抗,（3）发话人回声损耗值 Lt（dB）可以表示为：,（4）受话人回声损耗值 Lr（dB）为,电信服务规范中，振鸣概率0.1% 准振鸣概率1%,当闭合回路的增益接近于损耗时，会使信号严重失真，产生一种使人感到在空桶中讲话的感觉，这种现象叫做准振鸣。当闭合环路中的增益大于损耗时，就会发生振鸣。,电话网的四线电路链路必须具备一定数量的传输损耗，这个损耗的作用是：,（1）使电路保持稳定，不出现振鸣或出现振鸣 的频次在允许的概率之内； （2） 电路不出现准振鸣或出现准振鸣的频次在 允许的概率之内