ewdecade重庆邮电大学电信交换原理第一章交换技术概论.ppt

1、第一章 交换技术概论,信息交换,通信/通讯,烽烟 电报传真 电话 数据交换,交换,电话的出现 1876年，贝尔发明电话。 声音信号电信号，利用金属导线作传输媒介,第一节 交换机的产生,第一节 交换机的产生,电话是用电信号来传送人类语言信息的一种通信设备。,这种通信方式称为电话通信。 连接两个话机的这一对线为一条线路。 这种概念现在仍然使用。,第一节 交换机的产生,用户线急剧增大 每个用户如何确定与其他用户通话的问题 每当新增加一个时的处理问题 没有实用价值,用户数增加时,第一节 交换机的产生,解决办法 采用中央交换在用户区域中心安装公共设备,当任意两个用户要通话时，由交换机将它们连通，通话完毕

2、将线路拆除，供其他用户使用。,第一节 交换机的产生,电话交换机应当具备的基本功能 及时发现用户的呼叫请求 接收识别被叫用户号码 判别被叫用户当前的忙闲状态 若被叫用户空闲，交换机应能选择一条链路将主被叫用户话机连通 能通知被叫用户有电话呼叫。被叫摘机后，使双方进入通话状态 能随时监视通话状态 任意两个电话都能进行通话 能使若干对用户同时通话且互不干扰,第一节 交换机的产生,中继线,用户线,第一节 交换机的产生,交换机与交换机的连接,第一节 交换机的产生,通信网的组成,终端设备：信号的发送和接受，信号转换匹配； 传输设备：信号的远距离传输，信号转换匹配； 交换设备：信号的交换，节点链路汇集、转接

3、、分配 交换设备是现代通信网的核心，起着关键性作用。,第二节 交换技术的发展,一、人工交换机阶段 二、机电式自动交换机阶段 三、电子式自动交换机阶段,第二节 交换技术的发展,人工交换机阶段 磁石交换机 1878年，美国新港市 共电交换机 1882年， 手摇发电机 集中供电 重要概念: 中央馈电 二线传送 摘、挂机 主叫、被叫,第二节 交换技术的发展,机电式自动交换机阶段 步进制交换机 1891年，美国人史端乔 采用直接控制方式,设计自动交换机必须解决的两个关键点： 为每个话机编号，每个话机要能发出含有该号码的信号； 交换机接收信号后，要能识别号码，并以此完成接续。,最终解决办法为： 话机上设置

4、脉冲拨号盘，发出断续脉冲来代表号码； 用上升或旋转的机键接收号码并直接驱动接续动作,第二节 交换技术的发展,机电式自动交换机阶段 纵横制交换机（1926年瑞典） 间接控制：将控制部分单独出来，公用,第二节 交换技术的发展,电子式自动交换机阶段-存储程序控制 空分程控交换机 1965年，美国 AT&T 1ESS第一部存储程序控制的空分交换机 话路部分：空分网络 小型纵横继电器+电子元件 时分模拟程控交换机 话路部分传送PAM信号 时分数字程控交换机 话路部分是数字化的，是计算机与PCM技术相结合的产物,第二节 交换技术的发展,程控交换机中控制部分的三种组织形式 集中控制方式：大型处理机 分级控制

5、方式：区域处理机，减轻主处理机负荷 全分散控制方式：全部由小型处理机处理,第二节 交换技术的发展,程控交换机组成结构,交换网络,用户电路,出中继,入中继,信号设备,I/O设备,处理机,存储器,用户电路,*,*,第二节 交换技术的发展,国内目前使用的程控交换机 引进交换机（七国八制） F-150 （日本） 福州、厦门、成都、贵阳、桂林、南宁、西安、兰州、西宁 S-1240 （比利时 1976） 北京、上海、重庆、成都、广州、武汉 E10-B 法国 CIA-ALCATEL-阿尔卡特 1981 DMS-100（加拿大） 北京、重庆、西安 AXE-10 瑞典 爱立信 广州、重庆、浙江、辽宁 EWSD

6、德国 西门子。 NEAX-61 日本 NEC 5ESS-2000 美国 AT&T 1992,第二节 交换技术的发展,我国自行研制的交换机 DS30：西安十所仿F-150，长途交换机 PABX机：长邮长虹、桂林542、珠海 C5端局机：十所、重邮、万家乐、联想 HJD-04：巨龙（537厂、515厂等） SP30：大唐 ZXT10：中兴 C&C08：华为,第三节 交换方式,交换技术 电路交换 分组交换 ATM交换,第三节 交换方式,电路交换 空分交换 模拟信号 物理的实际电路 并独占线路 （同步）时分交换 数字信号 帧结构方式 分时共享 独占时隙,第三节 交换方式,语音：实时性强(ms级)、差错

7、率要求不高 分组交换 数据：实时性不强(m/h级)、差错率要求极高(10-9),分组头(标题) 地址、信息类型、编号,标志化信道,各个包分别独立传输,不定长的数据包,第三节 交换方式,ATM (Asynchronous Transfer Mode)交换 综合电路和分组交换的优点：定长、异步,第三节 交换方式,信息转移技术,电路交换,分组交换,空分,时分,固定长度,可变长度,同步转移方式(STM),异步转移方式(ATM),X.25,数据报,空分,信道,虚信道,标记,时间位置,第三节 交换方式,IP交换机,IP交换控制器,控制端口,IFMP,IFMP,GSMP,通用交换机管理协议,流管理协议,1.

8、4.1 固定电话终端,终端设备的种类 语音类：各类电话机、手机、车载台、BP 数据类：传真机、计算机、手机 固定电话终端 磁石话机 共电话机 号盘话机 脉冲话机 脉冲按键话机 双音频话机,录音话机 数字话机 无绳话机 可视话机 磁卡话机 IC卡话机 光卡话机,1.4.1 固定电话终端,2、进网话机的统一编号 各部分的含义 品种类别：由两位汉语拼音字母组成 第一位固定为H，表示话机； 第二位取话机品种名称的首位汉语拼音。 HC HG HB -淘汰 HA HL HW HCD -常用 HT HK HE -特殊话机,1.4.1 固定电话终端,双音频的频率组合,1.4.1 固定电话终端,驻极体送话器结构

9、图,1.4.1 固定电话终端,动圈式受话器结构图, ,XX XX,N,极靴,线圈,振动薄膜,S,S,1.4.1 固定电话终端,感应线圈和平衡网络,侧音：发话时，从自己的受话器中听到自己发话声音的现象，称为侧音。 它会引起人耳的疲劳，影响听对方的声音。,1.4.1 固定电话终端,平衡网络,话流iT感应出iN、iL 。 iR=iL-iN ，使iL=iN ，iR=0，消除侧音。,消除侧音的其他方法：补偿式、电子消侧音等。,感应线圈的作用：消侧音、隔直流、阻抗匹配。,1.4.1 固定电话终端,发信设备,脉冲拨号原理,Hook Off,Hook On,脉冲号码的指标 脉冲速度：822个/秒。 断续比：1

10、.60.2 : 1 1.25:13:1 最小位间隔：350ms,1.4.1 固定电话终端,脉冲号盘 脉冲按键拨号盘 专用脉冲IC检测按键，并发出相应的脉冲串 双音频按键 专用双音频IC检测按键，并发出相应的双音频,1.4.1 固定电话终端,双音频技术指标 GB3378-82电话自动交换网用户信号方式 GB9035-88电话用双音多频式按键号盘技术要求 选用的八个频率应是通话中较少出现的频率，任意两个频率不成谐波关系，任一频率不等于其他频率的和或差。 每一个单一频率的误差1.5%。 选号频率输出电平： 高频组： -73dBm0 低频组： -93dBm0,1.4.1 固定电话终端,频率组合中，高频

11、分量的电平应比低频分量的电平高21dB。 发号时双音频信号电平在达到稳定值的90%后，信号的持续时间应不小于40ms。 两组双音频信号间的时间间隔应不小于40ms。 发号时，输出信号中，无用频率分量的总功率电平应比双音频信号中低频分量的功率电平至少低20dB 不发号时，输出端上的双音频信号中每一单频信号的电平应不大于 -70dBm。,1.4.1 固定电话终端,受信信号标准：9015V，25 3Hz。 极化铃（交流铃） 电子振铃器 用振荡器产生人们喜欢的频率和音调，通过动圈式或压电式扬声器放音。所以发出的声调可根据需要进行调整，响度也可以用电位器随时调整。,a,极化铃示意图,永久磁铁,1,衔铁,

12、N,b,S,2,铃碗,铃锤,铁芯,支架,转换设备,叉簧-完成外线与振铃电路与通话电路的转换 寿命：国标规定为20万次以上。,通 话 电 路,M,a/b,a/b,H,C,D,手柄,旋转拨号盘式电话机电路方框图,极化铃,R,T,DTMF电话机电路方框图,1.4.1 固定电话终端,产品序号：2-4位阿拉伯数字组成，表示生产厂家（原则上为进网登记的顺序登记号） 818：上海中讯 868：惠州TCL 2188：东科 外型型号：用罗马数字加括号表示，各厂家自定 功能：大写英文字母表示各功能 P、 T、 P/T、 S、 D、 L、（ CD） eg： HA868(III)P/TSD HWCD2188(IX)P

13、/TSDL,1.4.1 固定电话终端,3、基本组成,电话机,通话设备,信号设备,转换设备,送话器 （炭精、驻极体）,受话器 （电磁、压电、动圈）,叉簧,发信设备 （拨号盘、按键）,受信设备 （极化铃、电子铃）,1.4.1 固定电话终端,基本功能 发话、受话、发信、受信。 各部分基本工作原理 送话器：炭精、驻极体、压电、电磁、动圈 eg：驻极体送话器 组成：驻极体振动薄膜、金属镀层、后电极、场效应管 工作原理： V=Q/C Q恒定。 密波dCV 疏波dCV,1.4.2 移动电话终端,移动通信终端是指采用无线方式进行连接，具有移动功能的通信终端设备，它是移动通信系统中重要的组成部分之一。 由于移动

14、通信采用无线传输技术，无线传输的复杂性要求导致其移动终端相对于固定电话机而言要复杂很多。 移动终端包含人们常见的手机、无线市话终端(小灵通)、对讲机、车载台等,1.4.2 移动电话终端,1. 移动终端的基本组成和功能 主要由无线射频电路、无线基带处理电路、处理器、存储器、显示器、键盘、电源控制等电路组成。 无线射频电路主要完成无线信号的收发功能，通过它既要将手机中的信号发射出去，也要接收从空中来的无线信号。 无线基带处理电路是移动终端的核心部件，它完成信号的分析、处理等功能。 处理器完成整个终端设备的控制功能，存储器具有存储基本信息的作用，如存储电话号码等。 显示器和键盘是提供给用户做信息显示

15、和操作的部件。,1.4.2 移动电话终端,电源控制电路完成电源的转换、管理、充电控制等，良好的电源控制电路，使手机电池待机更长。 GSM手机的功能还具有了更多的其它功能，主要原因是它采用了计算机的结构，在软件控制下，可完成话音编码、信道编码、信息加密、信息的调制和解调、信息发射和接收。进而可以做出更丰富的功能，如短信、收发邮件、甚至上网等。 客户识别卡（SIM）是“身份卡”，卡内存有认证客户身份所需的所有信息，并能执行一些与安全保密有关的重要信息，以防止非法客户进入网络。 SIM卡还存储与网络和客户有关的管理数据，只有插入SIM后移动终端才能接入网络。 2. 移动终端的接入方式 移动终端通过空

16、中无线信道接入到本小区的基站，然后通过基站将信号传送到网络平台中。书15页,1.4.3 计算机终端,计算机作为一种通信终端，由于其处理能力强，功能灵活，因此它与网络的连接方式很多，目前主要有以下两种方式。 （1）通过公众电话网的模拟用户线接入网络。由于计算机处理和输出的是数字信号，模拟用户线传输的是模拟信号，因此需通过一对语音MODEM或者ADSL MODEM来进行转换。 （2）通过网卡和路由器直接连接到计算机网络。,1.5 话务理论基础,有了交换机后，在组建一个交换局时，首先要考虑的是该交换局的交换设备和局间中继线的配备数量。考虑或设计它的主要依据是什么呢？话务理论要解决的问题。 电话用户的

17、希望VS可能性&经济性&可行性 因此没有必要为所有用户配备数量相等的交换设备和中继线路，那么应该配备多少交换设备和中继线路，才能做到既能保证良好的服务质量，又充分发挥交换设备的效率，同时又能尽量节省设备和中继数量，这就是话务理论研究的基本任务。,话务量 话务量反映了电话负荷的大小，与呼叫强度和呼叫保持时间有关。呼叫强度是单位时间内发生的呼叫次数，呼叫保持时间也就是占用时间。 单位时间内的话务量等于使用相同时间单位的呼叫强度与呼叫保持时间之乘积，其单位为爱尔兰（ Erlang）。 例：呼叫强度=1800次/小时 呼叫保持时间=（1/60）小时/次 话务量=1800次/小时 X （1/60）小时/

18、次=30 Erl,1.5.1 话务量的基本概念,呼叫强度,呼叫保持时间,1.5.1 话务量的基本概念,设：n =时间T内，单个用户终端发出的平均呼叫数 h =由用户终端发出的呼叫的平均占用时间 N=用户数的总和 Y=单位时间内流过所有用户终端的话务量 则： Y = N*(n/T) *h,1.5.1 话务量的基本概念,实际计算时应注意以下问题： 话务量总是针对一段时间而言，如：一天或一小时。 呼叫强度和呼叫保持时间都是平均值。 要区分流入话务量与完成话务量。 流入话务量=完成话务量+损失话务量 损失话务量=流入话务量 X 呼叫损失率（呼损率） 当线束容量为m、流入话务量为Y时，线束中任意k条线路

19、同时占用的概率P(k)为： 当k=m时，表示线束全忙，即交换系统的m条话路全部被占用，此时p(k)为系统全忙的概率。 当m条话路全部被占用时，到来的呼叫将被系统拒绝而损失掉，因此系统全忙的概率即为呼叫损失的概率(简称为呼损)，记为E(m,Y)，则爱尔兰呼损公式为：,1.5.1 话务量的基本概念,计算例：一部交换机有1000个用户终端，每个用户忙时话务量为0.1Erl，该交换机能提供123条话路同时接受123个呼叫，求该交换机的呼损。 解： Y= 0.1 Erl X 1000=100 Erl m=123 查表可得：E(m,Y)=E(123,100)=0.3 Erl 注：实际应用中，只要已知m、Y

20、、E三个量中的任意两个，通过查爱尔兰呼损表，即可查得第三个。,1.5.1 话务量的基本概念,1.5.1 话务量的基本概念,BHCA（忙时试呼次数）计算公式 系统开销：处理机时间资源的占用率。 固有开销：与呼叫处理次数（话务量）无关的系统开销。 非固有开销：与呼叫处理次数有关的系统开销。 单位时间内处理机用于呼叫处理的时间开销为： t=a+bN t：系统开销 a：固有开销 b：处理一次呼叫的平均开销（非固有开销） N：单位时间内所处理的呼叫总数，即处理能力值（BHCA）,1.5.1 话务量的基本概念,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

21、32ms，求其BHCA为多少？ 0.85=0.29+（32X10-3/3600）X N N=63000次/小时 注： 影响呼叫处理能力的因素。,1.5.1 话务量的基本概念,过负荷控制 在一个有效的时间间隔周期内（不包含峰值瞬间），出现在交换设备上的试呼次数超过它的设计能力时，则称该交换设备运行在过负荷状态。 当出现在交换设备上的试呼次数超过它的设计负荷能力的50%时，允许交换设备处理呼叫能力下降至设计负荷能力的90%。,1.5.2 线束的概念,不管交换网络内部如何连接，表现在交换系统外部则是若干入线和若干出线，入线可以通过交换网络连接到出线，这些出线组成一个线束或几个线束。 话务负载是由用户

22、出发、经交换网络的入线流向它的出线。 入线是线束的负载源，把能连接到一定线束的负载源(入线)的总和称为“负载源组”，见书18页图。 两个概念：线束的容量和线束的利用度。 线束中的出线数代表线束的大小，称它为线束的容量M。 每条入线能够到达的出线范围，即每条入线能够选用的出线数量，称为利用度D,1.5.2 线束的概念,1.全利用度线束 线束中的任一出线都能被使用这个线束的负载源组中的任一负载源所选用，这类线束称为全利用度线束。 图1-18中4条出线所组成的线束能被5条入线中的任何一条入线所选用。它的线束容量D4，线束的利用度M4。因此若线束的利用度等于线束容量，即DM 2.部分利用度线束 任一负

23、载源仅能选用其线束中的部分出线，也就是说线束中的部分出线不能被全部负载源组中的任一负载源所选用，这类线束称为部分利用度线束， 图1-19中入线1、2只能选择出线1、4；入线3、4只能选择出线2、4；入线5、6只能选择出线3、4，这里D2，M=4。显然部分利用度线束满足DM,1.5.3 爱尔兰公式,在电话系统中，考察话务量是服务提供商的事情，对用户而言关心的是服务质量，即打不通电话的概率有多大。 服务质量指标指的是交换设备未能完成接续的电话呼叫业务量与用户发出的电话呼叫业务量之比，即呼叫损失率，简称呼损。呼损愈低，服务质量愈高。 话务量、呼损与交换设备数量之间存在着固有的关系，研究它们三者的固有

24、关系的理论即是话务理论。爱尔兰在1918年首先应用概率论中的统计平衡理论，发表了立即制呼损计算公式。 流入话务量：指在一个平均占用时长内，负载源发生的平均呼叫次数。也叫呼叫强度。 完成话务量：指在一个平均占用时长内，交换设备发生的平均占用次数。也叫结束强度,1.5.3 爱尔兰公式,1. 呼损的计算方法 呼损是指由于交换机内部链路或者中继线不足引起的阻塞概率，是衡量通信系统质量的重要指标之一，呼损可用小数表示，也可用百分数表示。 同话务量一样，呼损也是一个统计量，它的计算有两种方法，一种是按时间计算的呼损E；另一种是按呼叫次数计算的呼损B。 1）按时间计算的呼损：E 等于出现出线全忙的时间与总的考察时间（一般为忙时）的比值，或指在一小时内全部出线处于忙状态的概率。 2）按呼叫计算的呼损