现代交换原理 教学课件 ppt 作者李生红 第4章 电路交换和数字程控交换

1、第4章 电路交换和数字程控交换,4.1 电路交换 4.2 数字程控交换,基本电路交换一般过程： 1）呼叫建立阶段。 2）信息传送阶段。 3）连接释放阶段。,4.1 电路交换,一、基本电路交换,基本电路交换具有如下一些典型特点： 1）对呼叫请求采用呼损处理方式。 2）在通信开始之前预先建立的专用通信链路。 3）专用通信链路带宽固定，并且要求各呼叫采用相同的传输速率且在数字通信系统中采用同步时分复用传输方式。 4）存在通信时延，但时延主要集中在呼叫连接建立阶段，信息传输阶段的时延相对来说要小的多。 5）除信令信息外，对其它通信信息采用透明方式传送，在传送途中不对这些信息做任何处理。另外，对信息的传送也不进行差错控制。,4.1 电路交换,一、基本电路交换,多速率电路交换是与基本电路交换基本原理和工作机理类似，主要不同是，为了适应于若干种不同恒定速率的业务通信，多速率电路交换方式采取了下述机制： 首先给定一个基本速率，并且同步时分复用中每帧中时隙按基本速率进行划分；然后一个业务根据其速率是基本速率的多少倍，来决定并占用每帧中的时隙个数，当倍数是小数时，时隙个数取最接近于该小数的正整数，同样，对

2、于同一个业务，其在每帧中占用的时隙位置相同，但是在一帧中所占用的时隙位置不一定相邻。 。,4.1 电路交换,二、多速率电路交换,多速率电路交换速率具有如下一些典型特点： 1）适用于多个具有不同恒定速率的业务类型，每种业务类型都分配固定带宽。因此，不适合于变比特率业务。 2）基本速率较难确定。 3）除了上述独有特点外，多速率电路交换还和基本电路交换拥有一 些共性特点，例如，信息透明传送、通信链路专用、使用呼损制等特点。 。 。,4.1 电路交换,二、多速率电路交换,基本原理是，根据呼叫要求预先建立一条非物理连接的逻辑电路（即虚电路），该电路只有在该呼叫有信息传送时才被快速占用，当没有信息传送时，其可以被别的呼叫连接用于信息传输，因此，该电路不是一个呼叫所独占的，这也是虚电路概念的含义 。 。 。 。,4.1 电路交换,三、快速电路交换,多速率电路交换速率具有如下一些典型特点： 1）由于一条虚电路可以被多个呼叫复用，因此可以提高链路带宽资源的利用率。 2）各相关交换节点在呼叫需要有信息传送时，能够具有快速建立物理连接的能力。 3）可能会产生信息丢失或者排队，还会产生额外的用于建立物理连接的

3、时延。总体来说，这种交换方式的时延和呼损要比前两种电路交换方式的大。 4）控制比前两种电路交换方式要更复杂。 。 。,4.1 电路交换,三、快速电路交换,数字程控交换是建立在PCM（脉冲编码调制）技术基础上的，最初的程控交换机是空分模拟程控交换机，所交换的信息是模拟信号。20世纪60年代末至70年代处，通信网逐渐采用了PCM的传输设备，从而引入了数字交换机，数字程控交换机所交换的信息是根据PCM技术将语音转换得到的数字信号。,4.2 数字程控交换,一、数字程控交换基本原理,4.2 数字程控交换,一、数字程控交换基本原理 1、程控交换概念,程控交换机是由计算机控制的交换机，计算机上安装有程控交换控制的软件，计算机通过软件实现控制交换的接续，计算机是程控交换机的控制设备 。程控交换的基本结构如图：,4.2 数字程控交换,一、数字程控交换基本原理 2、PCM传输,4.2 数字程控交换,一、数字程控交换基本原理 3、时分多路复用,在一对传输线路上传输多个话路的信息，即多路复用。 （1）频分多路复用。将传输信道按频率分割成N个部分，每个部分作为一个独立的传输信道，从而在一对传输线路上实现N对话路

4、信息传送。 （2)时分多路复用.将一个传输信道按时间分割，把N个话路设备接入到一条公共的传输通道，分配一定的时间间隔，按一定的次序和时间间隔，依次将话路设备接入传输通道，当某个话路设备接入到传输信道时，该话路设备与信道接通，独占信道传送信息，其它话路设备与信道暂时断开端口。 频分多路复用为频分制（FDM），FDM通信又称载波通信，时分多路复用为时分制，时分制通信又称时间分割通信。,4.2 数字程控交换,二、程控交换系统硬件组成 1、硬件组成,4.2 数字程控交换,二、程控交换系统硬件组成 2、交换系统接口,从面向线路的角度来看，程控交换系统的接口可以划分为用户接口和中继接口两大类，前者对应交换系统与用户间的用户线路，而后者对应交换系统间的中继线路。 从面向信号的角度来看，程控交换系统的接口可划分为模拟接口和数字接口两大类，前者从线路接收和向线路发送模拟信号，而后者接收和发送的数字信号。 基于上述划分，数字程控交换系统的接口主要包含四种，即，模拟用户接口、数字用户接口、模拟中继接口和数字中继接口。,4.2 数字程控交换,二、程控交换系统硬件组成 2、交换系统接口,（1）模拟用户接口 CC

5、ITT为数字程控交换系统的模拟用户接口定义了7项功能：BORSCTH R-振铃功能。 O-过压保护功能。 B-馈电功能。 T-测试功能。 S-监测功能。 H-混合电路功能。 C-编解码功能。,4.2 数字程控交换,二、程控交换系统硬件组成 2、交换系统接口,（1）模拟用户接口,4.2 数字程控交换,二、程控交换系统硬件组成 2、交换系统接口,（2）模拟中继接口 通常也具有O、T、H、C功能模块，其与模拟用户接口的相应功能作用等同。此外，它也具有S（监测）功能模块，但其功能及实现与模拟用户接口的S功能模块有较大差别，原因在于：模拟用户接口仅需要单向监测用户线上直流的通断状态，而模拟中继接口不但要监测来自于对端的监测信号，还要将来自于本端系统控制部分的监测信令插入到传输信道中去，因此，模拟中继接口的S功能要比模拟用户接口的S功能要复杂的多。 模拟中继接口一般不具有B和R功能。此外，如果中继线路采用4线传输，那么模拟中继接口还可以省去H功能。,4.2 数字程控交换,二、程控交换系统硬件组成 2、交换系统接口,（3）数字用户接口 通常具有O、B、T功能模块，其与模拟用户接口的相应功能作用类似。

6、此外，数字用户接口还具有R（收发器）和S（信令插入/提取）两个功能，前者用于实现用户环线传输信号与交换系统内工作信号之间的变换和匹配以及实现数字信号的双向传输，后者用于插入和提取信令信号。 数字用户接口不需要具有R（振铃）功能，也不需要具有实现模/数和数/模转换的C功能。此外，如果用户终端本身能够提供电源，则数字用户接口还可以省去B功能 。,4.2 数字程控交换,二、程控交换系统硬件组成 2、交换系统接口,（4）数字中继接口 基于与模拟中继接口和数字用户接口相应的类似原因，数字中继接口不需要具有B、R（振铃）、2/4线变换以及C功能。数字中继接口仅具有T、S（信令插入/提取）、O功能，该三种功能与模拟中继接口的相应三种功能类似。,4.2 数字程控交换,三、程控交换系统硬件组成 3、处理机结构,（1） 控制方式 对于程控交换系统的控制部件，有两种控制方式可以采用：集中控制方式和分散控制方式。 1）集中控制方式，是针对单处理机结构，一台处理机承担对所有资源负荷及所有功能的全部控制任务。 2）分散控制方式，是针对多处理机结构，各台处理机协同工作，每台处理机只承担一部分资源负荷或者一部分功能的

7、控制任务。对于前者情况，称为负荷分担控制方式；对于后者情况，称为功能分担控制方式。 对于分散控制方式，在实际实现方面，多台处理机通常采用两种连接布置方式：分级分散控制结构和分布分散控制结构。,4.2 数字程控交换,三、程控交换系统硬件组成 3、处理机结构,（2）冗余备份机制 存在三种典型的机制 。 1）同步机制。 2）负荷分担机制。 3）主/备用机制,4.2 数字程控交换,四、软件组成 1、运行软件,包含应用软件、操作系统和数据库管理软件三部分。,4.2 数字程控交换,四、软件组成 2、支援软件,（1）用于软件开发的支援软件。主要包括：源文件的生成和编译程序、连接编辑程序、调试程序等。 （2）用于应用工程的支援软件。主要用于规划、设计、安装等交换局的各项工程。 （3）用于软件加工的支援软件。用于根据交换局的具体需求，生成并在程控交换系统内装入各种特定功能的程序和数据。,4.2 数字程控交换,四、软件组成 3、软件设计语言,针对程控交换系统，出现了诸多高级设计语言。例如：ITT公司的ESPL/1语言、贝尔实验室的EPL语言、C语言、CCITT建议的CHILL语言，等等。此外，CCITT还

8、为数字程控交换系统建议了SDL（功能规格和描述语言）和MML（人-机通信语言）。由于篇幅所限，在此，仅对SDL/ CHILL/MML语言加以简单介绍。这三种语言用于程控交换系统生存周期的不同阶段,4.2 数字程控交换,四、软件组成 3、软件设计语言,SDL/ CHILL/MML语言在生存周期中的应用阶段,4.2 数字程控交换,四、软件组成 3、软件设计语言,SDL/ CHILL/MML语言在生存周期中的应用阶段,4.2 数字程控交换,四、软件组成 4、呼叫处理,（1）一个典型的呼叫处理过程 考虑两用户A和B 之间的电话通信，令A为主叫用户，B为被叫用户。初始时，用户处于空闲状态，交换系统进行扫描，监视用户线的状态。A摘机后开始了处理机的呼叫处理。处理过程如下所述： 一）A摘机呼叫 1）交换系统检测到A 摘机状态； 2）交换系统调查A的类别，以便区分是一般电话、投币电话等； 3）交换系统调查话机类别，弄清是按钮话机还是号盘话机，以便接上相应的收号器。,4.2 数字程控交换,四、软件组成 4、呼叫处理,二）送拨号音，准备收号 1）交换系统找寻一个空闲收号器以及其与A之间的空闲路由； 2）找

9、寻A和信号音源之间的一个空闲路由，向A送拨号音； 3）监视收号器的输入信号，准备收号。 三）收号 1）由收号器接收A所拨的B用户号码； 2）收到第一位号码后，停止拨号音； 3）按位存储所收到的号码； 4）对“应收位”和“已收位”加以计数； 5）将号首送给分析程序，进行预译处理分析。,4.2 数字程控交换,四、软件组成 4、呼叫处理,四）号码分析 1）在预译处理中分析号首，以便决定呼叫类别（呼叫类别包括本局、出局、长途、特服等等），并决定该收多少位号码； 2）检查该呼叫是否允许接通（需要考虑是否是限制用户等）； 3）检查B是否空闲，若不空闲，则予以示忙。 五）接至B 测试并预占空闲路由，包括： 1）测试并预占向A送回铃音的路由； 2）测试并预占向B送铃流的路由； 3）测试并预占A和B之间的通话路由。,4.2 数字程控交换,四、软件组成 4、呼叫处理,六）向B振铃 1）向B送铃流； 2）向A送回铃音； 3）监视A和B的状态。 七） B应答通话 1）B应答，交换系统检测到后，停止振铃并停止回铃音； 2）建立A和B之间的通话路由，双方开始通话； 3）启动计费装置，开始计费； 4）监视A和B的状态。,4.2 数字程控交换,四、软件组成 4、呼叫处理,八）话终，A先挂机 1）A挂机，交换系统检测到后，复原路由； 2）停止计费； 3）向B送忙音。 九）话终，B先挂机 1）B挂机，交换系统检测到后，复原路由； 2）停止计费； 3）向A送忙音。 （呼叫处理流程结束）,4.2 数字程控交换,四、软件组成 4、呼叫处理,（2）呼叫处理过程及其状态表示和SDL-GR描述 一个呼叫处理过程是依次执行输入处理、内部分析处理和输出处理三种任务，并对这一过程循环往复执行下去。 1）输入处理是信息采集部分，监视、识别和接收外部输入信号（例如：用户线状态、拨号号码等等）以及其它相关信号。 2）内部分析处理是内部数据分析处理部分，根据所接收的输入信号以及当前所处的状态进行分析识别，并基于分析识别结果决定下一步要执行什么任务。去话分析、号码分析（又称数字分析）、路由选择、通路选择、来话分析、状态分析等软件都属于内部分析处理程序。,4.2 数字程控交换,四、软件组成 4、呼叫处理,（2）呼叫处理过程及其状态表示和SDL-GR描述 3）输出处理是输出命令部分，基

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