重庆邮电大学——现代通信技术ppt课件-交换

1、1,现代通信技术,第三章 程控交换技术 2005年3月,2,目 录,3.1 概述 3.2 程控交换机的基本原理 3.3 程控交换机的构成 3.4 呼叫接续过程分析与控制原理,3,3.1.1 电话交换技术的发展历史,1、什么是电话交换机 电话交换机是一种使许多用户在需要时能及时进行通话的设备。 它的功能是建立连接用户与用户之间或与另一交换系统之间的电话电路。 2、电话交换机的发展历程 人工电话交换机： 由电话发明人贝尔和格雷在发明电话的同时设计出来的，1878年正式投入使用。,4,人工电话交换机由接线员完成电路接续；效率低、速度慢、规模小，而且劳动强度大，越来越无法满足急剧增长的通话需要。 自动电话交换机(又称机电式电话交换机)： 利用电磁机械动作来完成接线的。 步进制电话交换机： 1891年由美国的阿尔蒙B斯特罗发明，可连通99个用户。 步进制交换机是靠用户的拨号脉冲控制交换机中的选择器完成电路接续。这种滑动接点的接续方法，存在元件磨损大、寿命低、速度慢、有杂,5,杂音等缺点。 纵横制电话交换机： 1919年，瑞典的电话工程师帕尔姆格伦和贝塔兰德发明了一种自动接线器，叫做 “纵横制接线

2、器” ，并申请了专利。1929年，瑞典松兹瓦尔市建成了第一个大型纵横制电话局，拥有3500个用户。 两种方式比较： A、纵横制比步进制动作噪声小，维修工作量也小，工作寿命也较长； B、控制方式也不同。,6,步进制采用“直接控制式”，而纵横制采用先进的“间接控制制” 电子电话交换机： 20世纪60年代进入了电子交换时代。 使用晶体管电子元件代替电磁继电器，用干簧接线器代替纵横接线器。 工作速度较高，能与电子元件的控制电路配合工作。 自动电话交换由“机电”方式向“程控”方式演变。,7,1965年5月，美国贝尔系统的1号电子交换机问世，它是世界上第一部开通使用的的程控电话交换机，但这还不是时分数字式的，而式“空分”和模拟的； 1970年，法国开通了世界上第一部程控数字交换机，采用时分复用技术和大规模集成电路。 进入80年代，程控数字交换机开始在世界范围内普及。 3、程控交换机： 程控交换机是由专门的电子计算机控制的交换,8,机，它是利用电子计算机技术，用预先编好的程序来控制电话的接续工作。这种控制方式称为存储程序控制，是一种软件控制方式。只有硬件和软件配合起来才能实现交换功能。 由于程控交换

3、机中的计算机主要用来完成对交换系统中有关信息的分析、判断及逻辑运算的，因此又称为信息处理机，简称处理机。,9,3.1.2 程控交换机的特点：,灵活性强，适应性强。 能方便地向用户提供众多的服务功能和新业务。 易于实现维护自动化和集中化。 便于采用公共信道信令。 便于向综合业务数字网方向发展。 体积小、重量轻、功耗低。 速度快，容量大，可靠性高。,10,3.1.3 交换技术的发展趋势,交换技术发展经历了从人工交换到自动交换,从机电交换机到电子交换机，从模拟交换到数字程控交换的几个历程，交换机的服务性能和业务性能得到了就巨大的提高，也基本上满足了目前大多数业务的需求。 另一方面，在业务需求的不断推动下，通信技术也需要不断发展。数据业务和宽带业务是时代发展的主流。 尽管传统的电路交换技术在可以预见的未来,11,仍将是提供实时电话业务的基本技术手段，但是电路交换技术的设计思想是以基本恒定的对称话务量为中心的，无论从业务量设计、容量、组网方式，还是从交换方式上来讲都已无法适应突发性的数据业务发展的需要。 随着电信业务从以话音为主向以数据为主转移，交换技术也相应地从传统的电路交换技术逐步转向基于分

4、组（或信元）的数据交换和宽带交换，以及适应下一代网络基于IP的业务综合特点的软交换方向发展。,12,下面简单介绍几种新的交换技术：,1、分组交换技术（在后面专门学习） 分组交换主要是为数据通信设计的，对数据信息传输的信道的利用率比较高，对时延要求较低,但对差错要求严格。 2、ATM交换技术 为什么要发展ATM技术？ 随着宽带业务的发展，人们认识到实现的网络如果能与业务的种类无关，这样才能更经济地为用户提供各种业务,即建立综合业务数字网ISDN.,13,因电路交换和分组交换都不能胜任这一要求，因此人们又提出一种新的信息交换方式异步转移模式ATM。 什么是ATM技术？ ATM的复用方式为标记复用，它把具有固定长度的信息块装入具有同样长度的连续时隙之中，这个具有固定长度的信息（数字序列）被称为信元。每个信元很短，信元由53个字节组成，其中5个字节为信元头，用于表示与终点地址及传输协议有关的信息，另48个字节为信息段。ATM在每个信元中加头标记，通过标记进行交换，速率较快。,14,3、光交换技术,为什么发展光交换技术？ 光交换技术是20世纪80年代的高科技应用研究课题，是为宽带通信服务的新一代

5、交换系统。 现行的光通信系统中还使用着电子数字交换机,时分复用的光信号进入交换机后，需要先把光信号转化成电信号，以电子交换方式完成信号交换后，重新把信号转化成光信号并传送至各用户终端和网络节点。,15,与电交换方式不同，光交换不必把光信号转化成电信号，而以光的形式直接实现各用户之间的信息交换，从而省略了交换前后的光/电与电/光转换环节。 光交换的优点： 由于在光交换中，交换信息的载体是光，所以光交换具有宽带特性，不受电磁干扰，而且光在与其传播方向垂直的方向上扩散极小，即使并行传输也不会产生严重的相互干扰，所以光交换被认为是可以适应高速宽带通信业务的新一代交换系统。,16,4、软交换技术（不要求),17,3.2.1 数字交换的原理,程控数字交换机直接交换数字化的话音信号，欲实现数字信号交换的目的，必须做到在不同话路时隙发送和接收信号。只有这两个方向的交换同时建立起来，才能完成数字话音信号交换。 1、时隙交换就是两个数字话路的交换 数字交换就是在PCM传输系统中加入数字交换网，相当于将时分复用线（PCM线）分成输入侧和输出侧，如（书60页）图3-1所示。,18,其中，输入复用线和输出复用线

6、各具有32个时隙，如果输入复用线上任意时隙的内容经过数字交换网可以在输出线上任意一个时隙输出，这就称为时隙交换。 如上图中，输入复用线上的上时隙 TS4中的内容A和时隙TS23中的内容分别在输出线上的 TS23和 TS4中输出。,19,而TS4和TS23时隙其实就是两个数字话路，因此时隙交换就是完成了两个话路的交换。 输入复用线上的32个时隙是按一帧又一帧的顺序出现的，输出复用线上的32个时隙也是按一帧又一帧的顺序出现的，但是各个出入时隙内的内容可以不一一对应。这是通过数字交换网所具备的功能之一 时隙交换功能来实现的。,20,2、复用线之间交换（空分交换）,在一个数字交换网上，为加大交换容量，输入复用线和输出复用线都不只一条，如下图，这就必然出现任有输入线和输出线之间的交换，这就是复用线之间交换的概念，而各复用线在空间是分割的，因而常称为空分交换。 在下图中，输入侧复用线1的TS3的信息经过数字交换网，在输出侧复用线4的TS3上出现。这是通过数字交换的功能二空分交换功能来实现的。,21,在上图中，要注意的是经过交换后的复用线发生了变换，但是时隙没有发生变化。为什么呢？在讲授空分接线器时

7、就会了解了。,22,总结： A、时隙交换功能由时分接线器 T 实现即在同一条PCM总线的不同时隙之间进行交换； B、空分交换功能由空分接线器 S 实现即在不同PCM总线的同一时隙之间进行交换； C、为了使数字交换网兼有时空交换的功能，扩大选择的范围和交换机的容量，在程控数字交换机中的数字交换网是由T接线器和 S 接线器的不同组合而成。如TST、STS等。,23,3.2.2 接 线 器,接线器是构成数字交换网络的基本部件，按其功能不同分为两类：时分接线器和空分接线器。 1、时分接线器： 用来实现同一复用线上的时隙交换。 时分接线器T：由话音存储器SM和控制存储器CM组成，如书61页图3-3 话音存储器SM： 话音存储器SM用来暂存话音脉码信息，其存储器上的每个单元存放一个时隙的 8 位编码，话音,24,存储器的总容量应该等于输入复用线上的总时隙数。这里值得说明的是，输入复用线上的总时隙数不一定是32路，它可以是32N路，如256路，它是多个PCM基群系统的再复用。 控制存储器CM 控制存储器CM的作用是用来控制话音 PCM码如何被写入或读出话音存储器的，其内容是话音存储器的所有地址，因而

8、它的容量应等于话音存储器的容量，每个单元的位数由SM的容量确定.,25,控制存储器CM的工作过程是，当对应于某一单元的时隙到来时，处理器首先读出控制存储器中该单元的内容，并以此内容作为控制话音存储器的读出或写入的地址，以达到交换时隙的目的. 时分接线器的两种工作方式： 时钟写入、控制读出 （书61页，图3-3） 控制写入、时钟读出 （书61页，图3-3） 下面我们就举例说明上述两种工作方式的基本工作原理：,26,图3.3 时分接线器,(a)时钟写入，控制读出,27,图3.3 时分接线器,(a)控制写入，时钟读出,28,时钟写入、控制读出 （书61页，图3-3） 在这种工作方式是在各输入时隙到达时，把信息依次写入话音存储器的各相应的存储单元中，而读出的顺序受控制存储器的控制。 因此，控制存储器的内容是处理器事先写入的。在时钟脉冲的作用下，控制存储器的内容被顺序读出，作为话音存储器的读出地址，读出相应单元的话音信息，完成时隙交换。 控制写入、时钟读出 （书61页，图3-3） 在这种工作方式下，输入信息的写入是受到控,29,制存储器控制的，而不再像前一方式那样按时隙的顺序依次写入，输入信息的

9、写入内容由控制存储器的内容决定，其存储单元中的内容即为话音存储器中的地址。 在上述的两种工作方式中，每个时隙都对应着话音存储器中的一个存储单元，这就意味着是由空间位置的划分而实现时隙的交换的。,30,2、空分接线器 62页,空分接线器又称S型接线器，用来实现复用线之间的交换。图3.4给出了S型接线器的结构。 S型接线器由控制存储器CM和交叉矩阵组成. 交叉矩阵： 具有若干条入线和出线，分别连接输入和输出时分复用线，入线和出线的连通依靠相应接点开关的闭合，而究竟哪个接点开关需闭合由控制存储器控制；同时，在同一线上的若干个交叉点不会在同一时隙内闭合。,31,图3.4 空分接线器结构,输出控制方式,32,图3.4 空分接线器结构,输入控制方式,33,控制存储器CM 用来控制交叉点矩阵中某接点开关在一定的时隙的接通，其容量（单元数）由输入（输出）复用线的复用时隙总数决定，而每个单元的位数由输出线（或输入线）的数目决定。 空分接线器的两种工作方式 输出控制方式 在输出控制方式中，对应于每一条输出时分复用线就有一个CM，由这个CM决定哪条输入时分复用线上哪个时隙的信码，要交换到该输出线上来. 如书62页图3-4中，就是输出控制方式，有两,34,根输出线，就有两个CM（CM1和CM2分别控制输出线1、2与相应入线的开关的闭合，则出线编码为0、1）；其容量（单元数）由输出复用线上的时隙总数决定，图中未给，就不管了，CM的M单元就代表时隙（或时刻）TSM；由于输入线有三根,所以CM每个单元的位数是两位，其内容是要接通的入线的编号（三个：00、01、10(11没用)分别对应输入线1、2、3）。 在图3-4中，就是在时隙TS5到来的时刻，在控制存储器CM1（单元的内容为01代表入线2）的控制下，闭合入线2和出线1的交叉点开关，把入线,35,2上的TS5时隙的话音编码交换到出线1的同一时隙TS5上去。 由此得出结论：由于入线和出线的闭合是在同一时刻，空分接线器S只能完成同一时隙下的交换而不能完成时隙交换（即不同时隙的交换），因此一般将空分接线器与时分接线器结合使用，构成交换网络，完成任意复用线间任意两个时隙间的话音交换。 输入控制方式 在输入控制方式中，对应于每一条

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