现代通信技术概论现代通信技术概论程控数字电话交换系统课件程控数字电话交换系统课件程控数字电话交换系统课件程控数字电话交换系统课件第第3章章 程控数字电话交换系统程控数字电话交换系统3.1 程控数字电话概述3.2 程控数字电话交换系统3.3 软交换及软交换系统23.1 电话交换系统概述电话交换系统概述 电电话话交交换换系系统统从从早早期期人人工工式式、机机械械式式、电电子子式式交交换换阶阶段段，发发展展成成为为如如今今以以计计算算机机程程序序控控制制为为主主的的程程控控数数字字交交换换阶阶段段，不不仅仅实实现现了了数数字字语语音音通通信信，还还能能实实现现传传真真、数数据据、图图像像通通信信，构构成成了了综综合合业业务数字通信网。务数字通信网。 本本章章将将首首先先给给出出电电话话交交换换的的概概念念模模型型、功功能能模模型型以以及及程程控控数数字字交交换换机机的的基基本本组组成成，然然后后就就程程控控数数字字电电话话交交换换系系统统的的基基本本工工作作原原理理从从硬硬件件和和软软件件两个方面进行说明。两个方面进行说明。33.1.1 电话交换的概念模型电话交换的概念模型 交交换换机机能能够够实实现现多多用用户户之之间间“两两两两连连线线构构通通回回路路”的设想，同时也节省了连接线路。的设想，同时也节省了连接线路。43.1.2 电话交换技术发展史电话交换技术发展史交换机类型接续方式控制方式接线器供电方式交换信息年代磁石式人工铃流*塞绳自备模拟话音1878共电式人工环路电流 *塞绳交换机提供模拟话音1891步进制自动拨号脉冲步进接线器交换机提供模拟话音1891纵横制自动布线逻辑纵横接线器交换机提供模拟话音1919模拟程控自动存储程序干簧接线器交换机提供模拟话音1965程控数字自动存储程序电子接线器交换机提供数字话音等1970*铃流：接线员听到主叫振铃后，人工完成接线*用户摘机后接线员看到灯闪，人工完成接线表3-1 各类交换机及其主要特点53.1.3 电话交换的功能模型电话交换的功能模型 终端接口模块：与外部设备（本地用户设备和中终端接口模块：与外部设备（本地用户设备和中继线）连接。继线）连接。 接续模块：任意两用户之间连接矩阵网络。接续模块：任意两用户之间连接矩阵网络。 控制模块：控制建立或拆除接续。控制模块：控制建立或拆除接续。63.1.4 电话交换机的基本组成电话交换机的基本组成信令设备产生各种标准的信令信号，如振铃信号、信令设备产生各种标准的信令信号，如振铃信号、拨号音、忙音等，其他与功能模型等效。拨号音、忙音等，其他与功能模型等效。73.2 程控数字电话交换系统程控数字电话交换系统 程程控控数数字字电电话话交交换换系系统统实实际际上上完完全全是是由由计计算算机机控控制制的的电电话话交交换换系系统统，由由硬硬件件和和软软件件两两大大部部分分组组成成。本本节节将将重重点点说说明明其其中中数数字字交交换换的的基基本本工工作作原原理。理。83.2.1 硬件的基本组成硬件的基本组成 分话路和控制两大部分：分话路和控制两大部分：91. 话路部分话路部分 话话路路部部分分的的主主要要任任务务是是根根据据用用户户拨拨号号状状况况，实实现现用用户户之之间间数字通路的接数字通路的接续续：u数数字字交交换换网网络络：为为参参与与交交换换的的数数字字信信号号提提供供接接续续通路。通路。u 用用户户电电路路：与与用用户户线线之之间间的的接接口口电电路路，用用于于完完成成A/D和和D/A变变换换，同同时时为为用用户户提提供供馈馈电电、过过压压保保护护、振振铃铃、监视监视、二、二/四四线转换线转换等等辅辅助功能。助功能。u 中中继继电电路路：与与中中继继线线的的接接口口电电路路，具具有有码码型型变变换换、时钟时钟提取、提取、帧帧同步等功能。同步等功能。101. 话路部分话路部分u 扫扫描描器器：收收集集用用户户的的状状态态信信息息，如如摘摘机机、挂挂机机等动作。等动作。u 交交换换网网驱驱动动器器：在在控控制制部部分分控控制制下下具具体体执执行行数数字交换网络中通路的建立和释放。字交换网络中通路的建立和释放。u信信令令设设备备产产生生控控制制信信号号，主主要要包包括括信信号号音音发发生生器器（产产生生拨拨号号音音、忙忙音音、回回铃铃音音等等）、话话机机双双音音频频 (DTMF) 号号码码接接收收器器、局局间间多多频频互互控控信信号号发发生生器器和和接接收收器器（用用于于交交换换机机之之间间的的“对对话话”）以以及及完完成成CCITT No.7号共路信令的部件。号共路信令的部件。112. 控制部分控制部分 控控制制部部分分的的主主要要任任务务是是根根据据外外部部用用户户与与内内部部维维护护管管理理的的要要求求，执执行行控控制制程程序序，以以控控制制相相应应硬硬件件实现交换及管理功能：实现交换及管理功能：u中中央央处处理理器器：普普通通计计算算机机或或交交换换专专用用计计算算机机，用用于控制、管理、监测和维护交换系统的运行。于控制、管理、监测和维护交换系统的运行。u 程程序序和和数数据据存存储储器器：分分别别存存储储交交换换系系统统的的控控制制程序和执行过程中用到的数据。程序和执行过程中用到的数据。u 维护终端：包括键盘、显示器、打印机等设备。维护终端：包括键盘、显示器、打印机等设备。u 远端接口：分散控制方式下实现远程控制连接。远端接口：分散控制方式下实现远程控制连接。123.2.2 软件的基本功能与组成软件的基本功能与组成 基本功能：程控数字交换机将各种控制功能预基本功能：程控数字交换机将各种控制功能预先编写成功能模块存入存储器，并根据对交换机先编写成功能模块存入存储器，并根据对交换机外部状态作周期扫描所取得的数据，通过中断方外部状态作周期扫描所取得的数据，通过中断方式调用相应的功能模块对交换机实施控制，协调式调用相应的功能模块对交换机实施控制，协调运行交换系统的工作。运行交换系统的工作。13软件的组成软件的组成143.2.3 时隙交换与复用线交换时隙交换与复用线交换 为为了了说说明数字交明数字交换换网的交网的交换换原理，先要了解原理，先要了解时时隙交隙交换换和复用和复用线线交交换换两个重要的数字交两个重要的数字交换换概念。概念。而而时时分接分接线线器和空分接器和空分接线线器器则则分分别别用来用来实现这实现这两两种交种交换换。151. 时隙交换时隙交换 时时隙隙交交换换实实现现同同一一条条复复用用线线上上两两个个用用户户之之间间话话音信息的交音信息的交换换。 TSi TSj（ij）16T型时分接线器型时分接线器17读出控制方式读出控制方式 又称又称为时钟为时钟（顺顺序）写入，控制（地址）序）写入，控制（地址）读读出。出。 首先在定首先在定时时脉冲控制下按照脉冲控制下按照TS0TSM的的顺顺序把序把输输入复用入复用线线上的上的M个个时时隙的隙的话话音数据写入到音数据写入到SM单单元，与此同元，与此同时时，把每一个，把每一个时时隙要交隙要交换换去的去的单单元地元地址写入到址写入到CM单单元。元。 当从当从SM读读出出话话音音时时隙隙时时，按照，按照CM中地址中地址顺顺序序读读出。出。18写入控制方式写入控制方式 与与读读出控制方式不同，向出控制方式不同，向SM写入写入话话音音时时隙隙时时，按照按照CM单单元指定的元指定的顺顺序写，序写，SM读读出出则则在定在定时时脉脉冲的控制下从上到下冲的控制下从上到下顺顺序完成。序完成。 以上两种方式的时隙交换路由是由联机程序根以上两种方式的时隙交换路由是由联机程序根据用户拨号号码通过用户忙闲表，查出被叫空闲据用户拨号号码通过用户忙闲表，查出被叫空闲链路而得到的。链路而得到的。192. 复用线交换复用线交换 复复用用线线交交换换完完成成两两条条复复用用线线之之间间话话音音信信息息的的交交换，可以实现扩大交换容量的目的。换，可以实现扩大交换容量的目的。20S型空分接线器型空分接线器 S型型接接线线器器能能够够把把任任一一复复用用线线上上的的任任一一时时隙隙信信息息交交换换至至另另一一复复用用线线上上任任一一时时隙隙。交交叉叉矩矩阵阵是是由由复复用用线线交交叉叉点点阵阵组组成成的的，交交叉叉点点阵阵中中的的每每一一个个交交叉叉点点就就是是一一个个高高速速电电子子开开关关。这这些些高高速速电电子子开开关关受受CM中中存存储储数数据据的的控控制制，用用于于实实现现交交叉叉点点的的接接通通和和断开。断开。21S型空分接线器（输出控制方式）型空分接线器（输出控制方式）22输出控制方式说明输出控制方式说明u 按照按照输输出复用出复用线线来配置来配置CM，每一条，每一条输输出复用出复用线线都要都要设设置一个固定的置一个固定的CM，图图中共有中共有n条条输输出复用出复用线线需要需要n个个CM。u 每个每个话话路路时时隙隙对应对应一个一个CM存存储单储单元。元。u CM存存储单储单元中存元中存储储的内容是需要接通的的内容是需要接通的输输入复入复用用线线的的编编号，因此，用二号，因此，用二进进制表示制表示输输入复用入复用线编线编号号时时CM要保持足要保持足够够的位数。的位数。23S型空分接线器（输入控制方式）型空分接线器（输入控制方式）24输入控制方式说明输入控制方式说明u 每一条入每一条入线线都都设设置一个固定的置一个固定的CM，图图中共有中共有n条入条入线线，也就需要，也就需要n 个个CMu CM存存储单储单元数量与复用元数量与复用线话线话路路时时隙数相同。隙数相同。u CM存存储单储单元中存元中存储储的内容是需要接通的的内容是需要接通的输输出出复用复用线编线编号。号。 25两种接线器的不足两种接线器的不足T型接型接线线器只能完成同一条复用器只能完成同一条复用线线交交换换； S型接型接线线器只能完成或者入器只能完成或者入线线指定指定时时隙或者出隙或者出线线指定指定时时隙情况下复用隙情况下复用线线之之间间的交的交换换，而不能完成，而不能完成入入线线和出和出线线同同时时指定指定时时隙的交隙的交换换；对对于大于大规规模的交模的交换换网网络络，必，必须须既能既能实现实现同一复用同一复用线线不同不同时时隙之隙之间间的交的交换换又能又能实现实现不同复用不同复用线线之之间间的的时时隙交隙交换换。因此，两种接。因此，两种接线线器器结结合合组组成复合型成复合型交交换换网网络络，才能，才能实现这实现这一要求。一要求。263.2.4 TST型数字交换网络型数字交换网络T-S-T数字交换网交换过程示意图数字交换网交换过程示意图27举举例例说说明一次明一次AB的的交交换过换过程程 把把PCM0TS205时时隙的隙的话话音信号交音信号交换换到到PCM15TS35时时隙中去：隙中去：假假设选设选中了中了TS58，则处则处理机分理机分别别在在输输入入侧侧T级级的的CMA0的第的第205号号单单元写入元写入“58”，在，在S级级CMS15的第的第58号号单单元写入元写入“0”（0号复号复用用线线），在），在输输出出侧侧T级级的的CMB15的第的第35号号单单元写入元写入“58”，于，于是各是各CM分分别别控制各控制各级动级动作。首先，当作。首先，当PCM0的的TS205时时隙信息隙信息来到来到时时，由，由CMA0控制写入控制写入SMA0的第的第58号号单单元；当元；当TS58时时隙隙到来到来时时，该该信息被信息被顺顺序序读读出到出到S级级的的输输入端的入端的0号入号入线线，并由，并由CMS15控制交叉开关点控制交叉开关点0入入/15出出闭闭合接通至合接通至输输出出侧侧T级级的第的第15个个T接接线线器的入器的入线线端，同端，同时时写入到写入到SMB15的第的第58号号单单元；最后元；最后当当TS35到来到来时时，再由，再由CMB15控制从控制从SMB15的第的第58号号单单元元读读出至出至接收端接收端B的解的解码码接收接收电电路中去。路中去。283.2.5 程控交换机主要性能指标程控交换机主要性能指标系统容量：用户线数和中继线数系统容量：用户线数和中继线数呼损率：呼叫未通量与呼叫总量之比呼损率：呼叫未通量与呼叫总量之比接续时延：接续时延：400ms1000ms之间之间话务负荷能力：爱尔兰（话务负荷能力：爱尔兰（Erl）呼叫处理能力：最大忙时试呼叫次数呼叫处理能力：最大忙时试呼叫次数可靠性和可用性：可靠性和可用性：不不中断中断，故障少，故障少主主要要业业务务：基基本本业业务务（通通话话）和和补补充充业业务务（呼呼叫叫转移、呼叫等待、免打扰等转移、呼叫等待、免打扰等）293.3软交换及软交换系统软交换及软交换系统 软交换是互联网进化过程中因特网与电话交换软交换是互联网进化过程中因特网与电话交换网络充分融合的一种新兴技术，将成为下一代网网络充分融合的一种新兴技术，将成为下一代网络（络（NGN）一种最基本的技术。）一种最基本的技术。303.3.1 软交换的概念软交换的概念 软交换可以理解为利用因特网实现软交换可以理解为利用因特网实现ISDN的功的功能。能。313.3.2 软交换系统软交换系统组成框图组成框图32软交换系统各部分的功能软交换系统各部分的功能u 信令网关：信令网关： IP网与交换机之间信令中继转换网与交换机之间信令中继转换处理处理u 媒体网关：媒体网关： 两种网络之间媒体数据格式的转两种网络之间媒体数据格式的转换（包括中继媒体网关和接入媒体网关）换（包括中继媒体网关和接入媒体网关）u IP媒体服务器：媒体资源的生成、控制和管理媒体服务器：媒体资源的生成、控制和管理u 应用服务器：提供业务执行环境应用服务器：提供业务执行环境u 网管中心：网络的整体控制管理。网管中心：网络的整体控制管理。333.3.3 软交换系统的应用软交换系统的应用目前软交换的应用主要集中在如下几个方面：目前软交换的应用主要集中在如下几个方面： 分组中继：在分组中继网中，通过媒体网关直分组中继：在分组中继网中，通过媒体网关直接提供高速的分组数据接口接提供高速的分组数据接口 分组本地接入：实现话音的本地分组接入，淘分组本地接入：实现话音的本地分组接入，淘汰掉电话终端局汰掉电话终端局 多媒体业务多媒体业务 支持支持3G网：适用于网：适用于3G网呼叫控制与媒体承载网呼叫控制与媒体承载分离分离34本章小结和知识点本章小结和知识点u电话交换的概念模型与功能模型电话交换的概念模型与功能模型u电话交换机的基本组成电话交换机的基本组成u单条复用线上时隙交换：时分接线器单条复用线上时隙交换：时分接线器u多条复用线之间时隙交换：空分接线器多条复用线之间时隙交换：空分接线器u程控数字电话交换系统的硬件组成程控数字电话交换系统的硬件组成u程控数字电话交换系统的软件组成程控数字电话交换系统的软件组成uTST数字交换网数字交换网u软交换的概念软交换的概念35