第3章 电 话 通 信 网

1、第3章 电 话 通 信 网3.1 电话网的基本概念3.2 电话交换机3.3 电话网的网络结构3.4 路由选择3.5 编号计划*3.6 电话网的业务及计费方式*3.7 电话网的服务质量3.8 智能网*思考题说明：*为了解部分本章主要内容3.1 电话网的基本概念电话通信是人们进行信息交流最常用的工 具之一。电话的广泛应用使得电话通信网成为世界 上形成最早，规模最大的通信网之一。本章主要讨论电话通信网的基本概念、电话 交换机、电话网的网络结构、路由选择、编号 计划、电话网的业务及计费方式、电话网的服 务质量、智能网技术及其发展等基本内容。图3.1 电话网的构成1）语音转换功能：电话网中的用户终端设备即 电话机，是用户直接使用的工具，主要完成将用户 的声音信号转换成电信号或将电信号还原成声音信 号。2）呼出呼入功能：电话机还具有发送和接收电 话呼叫的能力，用户通过电话机拨号来发起呼叫， 通过振铃知道有电话呼入。3）信令功能：用户终端可以是送出模拟信号 的脉冲式或双音频电话机，也可以是数字电话机， 还可能是各种传真机。1用户终端设备1）信息交换功能：电话网中的交换设备称为电话交换机，主要负责用户

2、信息的交换。2）连接功能：它要按用户的呼叫要求给两个用户之间建立交换信息的通道，即具有连 接功能。3）计费等功能：交换机还具有控制和监视的功能。比如，它要及时发现用户摘机、挂 机，还要完成接收用户号码、计费等功能。2交换设备传输系统负责在各交换点之间传递信息。在 电话网中，传输系统包括用户线和中继线。1）用户线负责在电话机和交换机之间传递 信息； 2）中继线则负责在交换机之间进行信息的 传递。 3）传输介质可以是有线的也可以是无线 的，传送的信息可以是模拟的也可以是数字的， 传送的形式可以是电信号也可以是光信号。3传输系统1话音业务的特点电话网的主要业务是话音业务，下面我们先来分析 话音业务具有的特点，具体如下：(1) 速率恒定且单一。用户的话音经过抽样、量 化、编码后，都形成了64 kb/s的速率，网中只有这单 一的速率。(2) 话音对丢失不敏感。也就是说，话音通信中 ，可以允许一定的丢失存在，因为话音信息的相关性较 强，可以通过通信的双方用户来恢复。(3) 话音对实时性要求较高。话音通信中，双方 用户希望像面对面一样进行交流，而不能忍受较大的时 延。(4) 话音具有连续性。通话双方

3、一般是在较短时 间内连续地表达自己的通信信息。3.1.2 电话网的特点从设计思路上看，电话网一开始的设计目标很简单，就是要支持话音通信，因此话音业务的特点也就决定了电话网的技术特征。归纳起来，电话网的特点有以下几点：2电话网的特点在电话网中，广泛采用同步时分复用方式。它是将多个用户信息在一条物理传输媒介上以时分的方式进行复用，来提高线路利用率。在复用时，每个用户在一帧中只能占用一个时隙，且是固定的时隙，因此每个用户所占的带宽是固定的。这一点与话音通信的恒定速率是相适应的。(1) 同步时分复用在交换时，直接将一个用户所在时隙的信息同步地交换到对端用户所在时隙中，以完成两用户之间话音信息的交换。(2) 同步时分交换在用户开始呼叫时，要为两用户之间建立起一条端到端的连接，并进行资源的预留(预 留时隙)。这样，在进行用户信息传输时，不需要再进行路由选择和排队过程，因此时延非常小。电路交换的基本过程包括呼叫建立、信息传输(通话)和连接释放三个阶段，如图3.2所 示。 (3) 面向连接3.2 电路交换的基本过程透明是指对用户数据不做任何处理，因为 话音数据对丢失不敏感，因此网络中不必对用 户数据进

4、行复杂的控制(如差错控制、流量控 制等)，可以进行透明传输。从以上几点可以看出，面向连接的电路交 换方式是最适合于话音通信的。传统的电话网只提供话音业务，均采用电 路交换技术。因此，电话网又叫做电路交换网 ，它是电路交换网的典型例子。(4) 对用户数据透明传输3.2 电 话 交 换 机数字程控交换机的硬件结构可划分为话路子系统 和控制子系统两部分，如图3.3所示。1话路子系统话路子系统包括用户模块、远端用户模块、数字 中继、模拟中继、信令设备、交换网络等部件。1) 用户模块用户模块通过用户线直接连接用户的终端设备， 主要功能是向用户终端提供接口电路，完成用户话音 的模/数、数/模转换和话务集中，以及对用户侧的话 路进行必要的控制。3.2.1 交换机的硬件基本结构图3.3 数字程控交换机硬件功能结构用户模块包括两部分：用户电路和用户级。(1) 用户电路(LC：Line Circuit)是数字程控交 换机连接模拟用户线的接口电路。目前电话网中绝大 多数用户都是模拟用户，采用模拟用户电路。数字交换系统模拟用户电路的功能可归纳为 BORSCHT，如图3.4所示。BORSCHT的含义为B：馈电；

5、O ：过压保护；R：振铃；S：监视；C：编译码；H：混 合电路(24线转换)；T：测试。详见常识部分。 (2) 用户级完成话务集中的功能，一群用户经用户 级后以较少的链路接至交换网络，来提高链路的利用 率。常识：用户电路BORSCHT功能：B：馈电。为用户线提供通话和监视电流，程控数字 交换机的额定电压为-48V直流，用户线上的馈 电电流为1850mA。O：高压和过压保护。程控数字交换机一般采用两级保护：第一 级保护是总配线架保护；第二级保护是用户电 路，通过热敏电阻和双向二极管实现。常识：R：振铃。由被叫侧的用户模块向被叫用户话机馈送铃流信号，同时向主叫用户送出回铃音。铃流信号规定为25Hz3Hz，7515V正弦波，分初次振铃和断续振铃，断续振铃为5秒断续，即1秒续，4秒断。常识：S：监视。通过扫描点监视用户回路通、断状态，以检测用户摘机、挂机、拨号脉冲、过电流等用户线信号。C：编译码。通过编译码器及相应的滤波器，完成模拟语音信号的A/D和D/A变换，可由硬件选择A律或律。常识：H：混合电路（2/4线转换）。完成2线的模拟用户线与交换机内部4线的 PCM传输线之间的转换。T：测试。通

6、过软件控制用户电路中的测试转换开关 ，对用户可进行局内侧和外线侧测试。除此之外，用户电路还具有增益控制，a 、b线极性反转，12/16kHz计次脉冲发送等其 它功能。图3.4 实现BORSCHT功能的用户电路2) 远端用户模块远端用户模块是现代程控数字交换机所普 遍采用的一种外围模块，通常设置在远离交换 局(母局)的用户密集的区域。它的功能与用户模块相同，但通常与母局 间采用数字链路传输，因此能大大降低用户线 的投资，同时也提高了信号的传输质量。远端模块和母局间需要有数字中继接口设 备进行配合。3) 中继模块中继模块是程控数字交换机与局间中继线的接口 设备，完成与其他交换设备的连接，从而组成整个电 话通信网。按照连接的中继线的类型，可分成模拟中 继模块和数字中继模块。(1)数字中继模块：数字中继模块是数字交换系统 与数字中继线之间的接口电路，可适配一次群或高次 群的数字中继线。数字中继模块具有码型变换、时钟提取、帧同步 与复帧同步、帧定位、信令插入和提取、告警检测等 功能。数字中继线接口是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。数字中继线接口具有以下功能。完成码型变换。

7、将线路上传输的HDB3码变成适合机内逻辑工 作的NRZ码。时钟提取。时钟提取电路是用来从PCM传输线上送来的 码流中提取发端送来的时钟信息，以便控制帧 同步电路，使收端和发端同步。数字中继线接口帧同步和复帧同步。帧同步的目的是使接收端帧的时序与发送端的时序一一对应。即从TS0开始，使后面的 各路时隙一一对齐，保证各路信息能够准确地 被接收端的各路所接收。帧定位。帧定位是使输入的码流相位和局内的时钟相位同步，即将发端局送来的各时隙传送的信 息，准确地按照本局的时钟传送。数字中继线接口(2)模拟中继模块：模拟中继模块是数字交换系统为适应局间模拟环境而设置的终端接口，用来连接模拟中继线。模拟中继模块具有监视和信令配合、编译码等功能。目前，随着全网的数字化进程的推进，数字中继设备已经普及应用，而模拟中继设备正在逐步被淘汰。4) 信令设备信令设备提供程控交换机在完成话路接续过程中 所必需的各种数字化的信号音、接收双音多频话机发 出的DTMF信号、接收和发送的各种信令信息等。根据 功能可以分为DTMF收号器、随路记发器信令的发送器 和接收器、信号音发生器、No.7信令系统的信令终端 等设备。5)

8、交换网络交换网络是话路系统的核心，各种模块均连接在 交换网络上。交换网络可在处理机控制下，在任意两 个需要通话的终端之间建立一条通路，即完成连接功 能。控制子系统包括处理机系统、存储器、外围设备和远端接口等部件，通过执行软件系统，来完成规定的 呼叫处理、维护和管理等功能。 (1) 处理机系统是控制子系统的核心，是程控交换机的“大脑”。它要对交换机的各种信息进行处理，并对数字交换网络和公用资源设备进行控制，完成呼叫控制以及系 统的监视、故障处理、话务统计、计费处理等。处理机 还要完成对各种接口模块的控制，如用户电路的控制、 中继模块的控制和信令设备的控制等。 2控制子系统(2) 存储器是保存程序和数据的设备，可细分为程序存储器、数据存储器等区域。一般指的是内部存储器，根据访问方式又可以分成只读存储器(ROM)和随机访问存储器(RAM)等，存储器容量的大小也会对系统的处理能力产生影响。(3) 外围设备包括计算机系统中所有的外围部件：输入设备包括键盘、鼠标等；输出设备包括显示设备、打印机等；此外也包括各种外围存储设备，如磁盘、磁带和光盘等。(4) 远端接口包括：集中维护操作中心(CMOC：C

9、entralized Maintenance Operation Center)、网管中心、计费中心等的数据传送接口。1运行软件的组成运行软件又称联机软件，是指存放在交换机处理机系统中，对交换机的各种业务进行处 理的程序和数据的集合。根据功能不同，运行软件系统又可分为操作系统、数据库系统和应用软件系统三部分， 如图3.5所示。5.2.2 交换机的运行软件图3.5 运行软件的组成1) 操作系统操作系统是处理机硬件与应用程序之间的接口，用来对系统中的所有软硬件资源进行管理。程控交换机应 配置实时操作系统，以便有效地管理资源和支持应用软 件的执行。操作系统主要具有任务调度、通信控制、存 储器管理、时间管理、系统安全和恢复等功能。2) 数据库系统数据库系统对软件系统中的大量数据进行集中管理，实现各部分软件对数据的共享访问，并提供数据保护 等功能。3) 应用软件系统应用软件系统通常包括呼叫处理程序、维护和管理程序 。呼叫处理程序主要用来完成呼叫处理功能，包括呼叫的 建立、监视、释放和各种新业务的处理。在这个过程中，要 监视主叫用户摘机，接收用户拨号数字，进行号码分析，接 通通话双方，监视双方状态，直到双方用户全部挂机为止。维护和管理程序的主要作用是对交换机的运行状况进行 维护和管理，包括及时发现和排除交换机软硬件系统的故障 ，进行计费管理，管理交换机运行时所需的数据，统计话务 数据等功能。4) 数据在程控交换机中，所有有关交换机的信息都是通过数据来描 述的，如交换机的硬件配置、使用环境、编号方案、用户当前状 态、资源(如中继、路由等)的当前状态、接续路由地址等。根据信息存在的时间特性，数据可分为：半固定数据和暂时性数据两类。半固定数据：用来描述静态信息，它有两种类型：一种是 与每个用户有关的数据，称为用户数据；另一种是与整个交换局 有关的数据，称为局数据，这些数据在安装时一经确定，一般较 少变动, 因此也叫做半固定数据。半固定数据可由操作人员输入 一定格式的命令加以修改。暂时性数据：用来描述交换机的动态信息，这类数据随着 每次呼叫的建立过程不断产生变化，呼叫接续完成后也就没有保 存的必要了，如忙闲信息表、事件登记表等。2呼叫处理程序呼叫处理程序用于控制呼叫的建立和释放。呼叫 处理程序包括用户扫描

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