現(xiàn)代交換原理與通信網(wǎng)技術(shù)：3 數(shù)字程控電話交換和電話通信網(wǎng)

三、程控?cái)?shù)字交換與電話通信網(wǎng)11.電話通信的基本原理2.電話交換技術(shù)的發(fā)展3.程控?cái)?shù)字交換機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)4.接口電路5.電話通信網(wǎng)6.路由規(guī)劃本章主要內(nèi)容21、電話通信的基本原理31.1電話機(jī)的發(fā)明1875年6月2日貝爾和沃森發(fā)明了電話（原始的電磁式電話）↓1877年愛迪生發(fā)明了碳精式送話器+手柄+呼叫設(shè)備（電鈴）+手搖發(fā)電機(jī)+干電池（磁石式電話機(jī)）↓1882年出現(xiàn)了共電式電話機(jī)（沒有手搖發(fā)電機(jī)和干電池，通話所用電源由交換機(jī)供給）↓4↓1896年美國(guó)人愛立克森發(fā)明了旋轉(zhuǎn)式電話撥號(hào)盤1920年美國(guó)人坎貝爾發(fā)明了消側(cè)音電路（自動(dòng)電話機(jī)-撥號(hào)盤電話機(jī)）↓60年代電子學(xué)飛速發(fā)展、70年代大規(guī)模集成電路出現(xiàn)(電子電話機(jī)-按鍵式電話機(jī))↓80年代隨著N-ISDN的應(yīng)用出現(xiàn)了數(shù)字電話機(jī)5送話器受話器原始話音還原話音二-四轉(zhuǎn)換消側(cè)音電路電話機(jī)原始話音還原話音1.2電話機(jī)的構(gòu)成及通話原理6受話器：將相應(yīng)的電信號(hào)還原為聲音的轉(zhuǎn)換器。送話器：將聲音變換為相應(yīng)電信號(hào)的轉(zhuǎn)換器。旋轉(zhuǎn)式撥號(hào)盤（三個(gè)參數(shù)）：

脈沖速度：表示撥號(hào)盤每秒鐘發(fā)生的脈沖個(gè)數(shù)。普通：10/s快速：20/s

脈沖斷續(xù)比：在一個(gè)脈沖周期里，斷開電流的時(shí)間和接通電流的時(shí)間之比。

t斷/t續(xù)=1.6:1或2:1

位間隔：≥300ms1.2電話機(jī)的構(gòu)成及通話原理7按鍵式撥號(hào)盤：與撥號(hào)集成電路配合發(fā)出脈沖或雙音頻(DTMF)信令。振鈴器：交流鈴、音調(diào)振鈴器開關(guān)、叉簧：接插件，二、四線繩1.2電話機(jī)的構(gòu)成及通話原理8697Hz770Hz852Hz941Hz1209Hz1336Hz1477Hz1633Hz高頻低頻12457*80369ABCD#910揚(yáng)聲電話機(jī)免提電話機(jī)無繩電話機(jī)錄音電話機(jī)可視電話機(jī)投幣電話機(jī)磁卡電話機(jī)1.3電話機(jī)的分類112、電話交換技術(shù)的發(fā)展12模擬程控交換機(jī)：1965年5月美國(guó)開通了第一個(gè)程控交換機(jī)（ESSNo.1）。數(shù)字程控交換機(jī)：1970年法國(guó)開通了第一個(gè)數(shù)字程控交換機(jī)（E10）。電話交換技術(shù)發(fā)展的三個(gè)階段(了解)13縮位撥號(hào)熱線服務(wù)呼出限制免打擾服務(wù)查找惡意呼叫鬧鐘服務(wù)截接服務(wù)缺席用戶服務(wù)補(bǔ)充業(yè)務(wù)遇忙回叫無條件呼叫前轉(zhuǎn)遇忙呼叫前轉(zhuǎn)無應(yīng)答呼叫前轉(zhuǎn)呼叫等待三方通話會(huì)議電視主叫號(hào)碼顯示等14

引進(jìn)交換機(jī)

AXE10，F(xiàn)ETEX-150，E10B，5ESS、NEAX61、EWSD

引進(jìn)生產(chǎn)線上海：S1240，北京：EWSD，天津：NEAX61

自行研制巨龍HJD-04，大唐SP30，華為C&C08，中興ZXJ10

我國(guó)程控交換技術(shù)的發(fā)展153、程控?cái)?shù)字交換機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)16數(shù)字程控電話交換系統(tǒng)話路子系統(tǒng)控制子系統(tǒng)接口設(shè)備交換網(wǎng)絡(luò)CPU與存儲(chǔ)器遠(yuǎn)端接口外部設(shè)備模擬/數(shù)字用戶電路數(shù)字/模擬中繼器信令設(shè)備MFC接收和發(fā)送器DTMF接收器信號(hào)音發(fā)生器用戶集中級(jí)17程控交換機(jī)典型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)18接口設(shè)備：是實(shí)現(xiàn)數(shù)字交換系統(tǒng)和外圍環(huán)境的接口。遠(yuǎn)端接口：是到集中維護(hù)操作中心、網(wǎng)管中心、計(jì)費(fèi)中心等的數(shù)據(jù)傳送接口。用戶集中級(jí)：完成話務(wù)集中功能，集中比一般為2:1到8:1一般為單T交換網(wǎng)絡(luò)。用戶模塊：用戶集中級(jí)+用戶電路遠(yuǎn)端模塊：設(shè)置在遠(yuǎn)端的用戶模塊。幾個(gè)概念19數(shù)字交換系統(tǒng)接口類型交換網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)模擬用戶接口用戶側(cè)接口中繼側(cè)接口數(shù)字用戶接口數(shù)字中繼接口模擬中繼接口數(shù)字用戶接口操作維護(hù)OAMZVABCQ320數(shù)字交換機(jī)接口類型ETETETETETETETETETETETETETET數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)模擬用戶線Z1模擬遠(yuǎn)端集線器Z2模擬PABXZ3數(shù)字用戶線V1LTLTLTLTZ1V2V3V4V5數(shù)字遠(yuǎn)端模塊Z1V1NT數(shù)字PABXmX(2B+D)nXE12,048kbit/sABLTC11C12C21C22LT本地轉(zhuǎn)換二線中繼器通路轉(zhuǎn)換設(shè)備四線FDM實(shí)線PCM8,448kbit/sLT34,368kbit/s8,448kbit/sLT21V接口：

V1：64kb/s，可為2B+D或30B+D的終端V2：連接數(shù)字遠(yuǎn)端模塊的接口V3：連接數(shù)字PABX的接口，屬30B+D的接口V4：可接多個(gè)2B+D的終端，支持ISDN的接入V5：支持nXE1的接入網(wǎng)，包括V5.1和V5.2接口A接口：速率為2048kb/s的數(shù)字中繼接口B接口：PCM二次群接口，其接口速率為8448kb/s程控交換系統(tǒng)接口類型——數(shù)字接口22Z1接口：連接單個(gè)模擬用戶的接口

Z2接口：連接模擬遠(yuǎn)端集線器的接口Z3接口：連接模擬PABX的接口程控交換系統(tǒng)接口類型——模擬接口233.4接口電路24模擬用戶電路模擬用戶電路的功能可歸納為BORSCHT七個(gè)功能：——B(Batteryfeeding)饋電——O(Overvoltageprotection)過壓保護(hù)——R(Ringingcontrol)振鈴控制——S(Supervision)監(jiān)視——C(CODEC&filters)編譯碼和濾波——H(Hybirdcircuit)混合電路——T(Test)測(cè)試25饋電電容的特性：“隔直流，通交流”電感的特性：“隔交流，通直流”（-48v）26過壓保護(hù)27可檢測(cè)以下各種用戶狀態(tài)：1、用戶話機(jī)的摘掛機(jī)狀態(tài)2、用戶話機(jī)（號(hào)盤）發(fā)出的撥號(hào)脈沖3、投幣話機(jī)的輸入信號(hào)4、話終掛機(jī)狀態(tài)監(jiān)視28編譯碼和濾波（CODEC）編碼器：完成模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換（Coder）。譯碼器：完成數(shù)字信號(hào)到模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換（Decoder）

。29混合電路完成二線到四線的轉(zhuǎn)換功能。30舉例——用戶電路板31模擬中繼器：是程控?cái)?shù)字交換機(jī)與模擬中繼線的接口，用于與模擬交換機(jī)的連接。模擬中繼電路32數(shù)字中繼器：是連接數(shù)字局間中繼線的接口電路，用于與數(shù)字交換局或遠(yuǎn)端模塊的連接。主要作用：是根據(jù)PCM時(shí)分復(fù)用原理，將30路64kb/s的話路信號(hào)復(fù)接成2048kb/s的基群信號(hào)發(fā)送出去，或者反之，把從其它數(shù)字交換系統(tǒng)（或數(shù)字傳輸系統(tǒng)）來的2048kb/s的基群信號(hào)分成30路話路信號(hào)，然后再通過數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)分接到各個(gè)相應(yīng)的用戶。在上述過程中，完成信號(hào)傳輸、信號(hào)同步、信令配合數(shù)字中繼電路33數(shù)字中繼電路的基本功能碼型變換：?jiǎn)螛O性不歸零碼HDB3（高密度雙極性碼）時(shí)鐘提取：就是從輸入的數(shù)據(jù)流中提取時(shí)鐘信號(hào)，作為輸入數(shù)據(jù)流的基準(zhǔn)時(shí)鐘。同時(shí)該時(shí)鐘信號(hào)還用來作為本端系統(tǒng)時(shí)鐘的外部參考時(shí)鐘源。幀同步：就是從接收的數(shù)據(jù)流中搜索并識(shí)別到同步碼，并以該時(shí)隙作為一幀的開始，以便接收端的幀結(jié)構(gòu)排列和發(fā)送端的完全一致。34復(fù)幀同步：如果數(shù)字中繼線上使用的是隨路信號(hào)（中國(guó)1號(hào)信令），則除了幀同步外，還要有復(fù)幀同步。復(fù)幀同步是為了解決各路標(biāo)志信號(hào)的錯(cuò)路問題。提取和插入隨路信號(hào)數(shù)字中繼電路的基本功能35碼型變換碼型變換時(shí)鐘提取幀同步幀定位信號(hào)提取幀定位信號(hào)插入復(fù)幀定位信號(hào)插入收發(fā)PCM數(shù)字中繼電路的基本功能36音頻信號(hào)的產(chǎn)生、發(fā)送和接收1、信號(hào)種類：

交換機(jī)到用戶：各種信號(hào)音（單頻，信號(hào)源450Hz或950Hz的正弦波）

交換機(jī)到交換機(jī)：

局間信號(hào)（MFC）

前向信號(hào)頻率：1380Hz,1500Hz,1620Hz,1740Hz,1860Hz,1980Hz（6中取2）后向信號(hào)頻率：1140Hz,1020Hz,900Hz,780Hz,（4中取2）用戶到交換機(jī)：撥號(hào)信息（直流脈沖、DTMF）3738395、電話通信網(wǎng)

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電話通信網(wǎng)概述通信網(wǎng)的分類：1）根據(jù)對(duì)信息的不同處理方法進(jìn)行分類：電路交換方式：PSTN、ISDN

存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式：分組交換網(wǎng)、幀中繼網(wǎng)信元交換方式：ATM

2）根據(jù)不同的業(yè)務(wù)進(jìn)行分類：

電話網(wǎng)、電報(bào)網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、ISDN413）根據(jù)不同的傳輸媒介進(jìn)行分類：有線網(wǎng)：傳輸媒介為電纜、光纜、明線

無線網(wǎng)：GSM、無線尋呼、衛(wèi)星通信4）根據(jù)不同的使用場(chǎng)合進(jìn)行分類：

公用網(wǎng)、專用網(wǎng)5）根據(jù)不同的傳輸信號(hào)進(jìn)行分類：

數(shù)字網(wǎng)、模擬網(wǎng)42434445電話網(wǎng)的組成對(duì)組建電話網(wǎng)的要求:保證網(wǎng)內(nèi)每個(gè)用戶都能任意呼叫網(wǎng)內(nèi)的其它用戶保證滿意的服務(wù)質(zhì)量能不斷適應(yīng)通信新業(yè)務(wù)和通信新技術(shù)的發(fā)展投資和維護(hù)費(fèi)用盡可能低46電話網(wǎng)的一般結(jié)構(gòu)星形網(wǎng)：節(jié)省線路，但可靠性差環(huán)形網(wǎng)：較少用網(wǎng)狀網(wǎng)：可靠性高，但線路投資也高樹形網(wǎng)：網(wǎng)絡(luò)分級(jí)使用復(fù)合式：上述幾種結(jié)構(gòu)的混合形式電話網(wǎng)的組成用戶終端（用戶話機(jī)）+交換機(jī)+傳輸線路47國(guó)際電話通信是通過國(guó)際電話局完成的，每一個(gè)國(guó)家都設(shè)有國(guó)際電話局，國(guó)際局之間形成國(guó)際電話網(wǎng)，也就是為進(jìn)行國(guó)家之間的通信，在一個(gè)國(guó)家內(nèi)將設(shè)置一個(gè)或幾個(gè)國(guó)際交換中心，以疏通國(guó)際話務(wù)。目前我國(guó)有三個(gè)國(guó)際交換中心，分設(shè)在北京、上海、廣州，這三個(gè)國(guó)際交換中心均具有轉(zhuǎn)接和終端話務(wù)的功能。國(guó)際電話通信48北京國(guó)際交換中心與現(xiàn)有八個(gè)大區(qū)中心的C1，與北京、沈陽(yáng)、西安大區(qū)所屬的C2，以及相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市、旅游地區(qū)、港口城市等所在地區(qū)的長(zhǎng)途交換中心相連。

上海國(guó)際交換中心與現(xiàn)有八個(gè)大區(qū)中心的C1，與上海、南京、武漢、成都大區(qū)所屬的C2，以及相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市、旅游地區(qū)、港口城市等所在地區(qū)的長(zhǎng)途交換中心相連。

廣州國(guó)際交換中心與現(xiàn)有八個(gè)大區(qū)中心的C1，與廣州大區(qū)內(nèi)的長(zhǎng)沙、南寧、?？诘腃2，以及相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市、旅游地區(qū)、港口城市等所在地區(qū)的長(zhǎng)途交換中心相連。

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我國(guó)的長(zhǎng)話網(wǎng)的結(jié)構(gòu)我國(guó)電話網(wǎng)采用等級(jí)結(jié)構(gòu)，分為5級(jí)（C1、C2、C3、C4、C5），它是由本地網(wǎng)和長(zhǎng)途網(wǎng)構(gòu)成的。

I、大區(qū)中心局/C1局（省間中心局）負(fù)責(zé)輸通、匯接本大區(qū)的長(zhǎng)途受話、發(fā)話以及轉(zhuǎn)話業(yè)務(wù)。長(zhǎng)話網(wǎng)中的大區(qū)與我國(guó)大經(jīng)濟(jì)協(xié)作區(qū)是一致的。即分六個(gè)大區(qū)：華北、東北、華東、中南、西南、西北。在各大區(qū)內(nèi)選定一個(gè)長(zhǎng)話局作為大區(qū)中心局。如北京、沈陽(yáng)、南京、武漢、成都、西安。50II、省中心局/C2局省中心局為各省會(huì)所在地的長(zhǎng)局如合肥是C2局對(duì)于江蘇，南京是C1局，就不設(shè)C2局。我國(guó)共有30個(gè)省中心。III、地區(qū)中心局/C3局（縣間中心局）地區(qū)中心局為地區(qū)機(jī)關(guān)所在地的長(zhǎng)話局；我國(guó)共有350多個(gè)地區(qū)中心，如徐州屬于C3局。IV、縣中心局/C4局縣中心局為縣長(zhǎng)話局，是終端局（長(zhǎng)話網(wǎng)的末端局）。負(fù)責(zé)輸通本局內(nèi)的發(fā)話、受話業(yè)務(wù),沒有轉(zhuǎn)話業(yè)務(wù)。全國(guó)共有2200多個(gè)縣中心。5152

市話通信網(wǎng)的結(jié)構(gòu)a、單局制市話網(wǎng)：較小的城市、縣只有一個(gè)市話局，構(gòu)成單局制市話網(wǎng)。見下圖。所有用戶通過用戶線接到市話交換機(jī)；各個(gè)用戶小交換機(jī)也通過小交換機(jī)中繼線（對(duì)市話交換機(jī)往往相當(dāng)于用戶線）接到市話局。市話局位置一般應(yīng)設(shè)置在用戶的密度中心，以節(jié)省線路投資。5354b、多局制市話網(wǎng)當(dāng)市話網(wǎng)發(fā)展到一定容量時(shí)，應(yīng)該在市區(qū)內(nèi)實(shí)行分區(qū)，每區(qū)建立一個(gè)電話分局，負(fù)責(zé)本區(qū)內(nèi)電話用戶的通話，這樣就構(gòu)成了分局（多局）制市話網(wǎng)（各分局間用局間中繼線相連接，用以溝通各個(gè)分局）。這種市話網(wǎng)中，各分局之間中繼線的連接方法，一般采用直接中繼法，即各分局各個(gè)相連，中等以上城市都屬于多局制。5556с、匯接制市話網(wǎng)當(dāng)市話網(wǎng)的分局?jǐn)?shù)增加（幾十個(gè)），由于分局?jǐn)?shù)目多，服務(wù)區(qū)域擴(kuò)大，局間中繼線的數(shù)量和平均長(zhǎng)度都相應(yīng)增大。這時(shí)，在市話網(wǎng)分區(qū)以后，可把若干個(gè)分區(qū)組成一個(gè)聯(lián)合區(qū)，整個(gè)市話網(wǎng)由若干個(gè)聯(lián)合區(qū)構(gòu)成，這種聯(lián)合區(qū)叫做匯接區(qū)。57在每個(gè)匯接區(qū)內(nèi)設(shè)匯接局（下設(shè)若干個(gè)電話分局），當(dāng)某匯接局的用戶呼叫其它匯接區(qū)的用戶時(shí)，是由發(fā)話用戶經(jīng)過發(fā)話分局，通過受話區(qū)的匯接區(qū)接到受話分局而到達(dá)受話用戶。注：在同一匯接區(qū)內(nèi)的各個(gè)分局間，仍采用個(gè)個(gè)相連的原則

5859匯接方式：在電信網(wǎng)上采用的匯接方式主要有去話匯接、來話匯接、來去話匯接、集中匯接、主輔匯接等。603、來去話匯接616、路由規(guī)劃電信網(wǎng)主要由交換網(wǎng)絡(luò)、傳輸系統(tǒng)和通信終端組成；交換網(wǎng)絡(luò)在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮通信網(wǎng)得以下幾個(gè)方面：路由規(guī)劃、編號(hào)制度、計(jì)費(fèi)系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、信令系統(tǒng)。一、路由設(shè)計(jì)即討論給定交換機(jī)之間得話務(wù)量后，中繼線應(yīng)如何配置？6263（1）增加了中繼線數(shù)：6條AB中繼線，6條BC中繼線，6路匯接交換設(shè)備；（2）節(jié)約的中繼線數(shù)：11條AC直達(dá)中繼線

考慮到實(shí)際中，AC直達(dá)中繼，僅是電氣上的直達(dá)，地理位置上并非直達(dá)。

原因有兩點(diǎn)：（1）直達(dá)匯接中繼線的物理上可利用同一管道或線桿或同一電纜，節(jié)省施工量。（2）大容量電纜價(jià)格低。兩種比較：方法2比方法164因此，匯接法比直達(dá)法節(jié)約11－6＝5條中繼線路，但增加6路交換設(shè)備。采用何方法，應(yīng)由兩種方案的價(jià)格比較決定?？傊?，采用匯接中繼法：話務(wù)量集中，即中繼線的利用率高；缺點(diǎn)：增加附加的交換設(shè)備。解決方法：采用混合路由。AC間：話務(wù)量主要由直達(dá)中繼負(fù)擔(dān)，溢出得話務(wù)量由匯接中繼傳輸，所以匯接路由也常稱為替代路由或迂回路由。65在等級(jí)制通信網(wǎng)中，任何兩臺(tái)交換機(jī)之間都可能存在多條路由。因此，必須有一種經(jīng)濟(jì)合理的路由選擇方案。選擇路由時(shí)應(yīng)充分利用高效直達(dá)路由，盡量減少轉(zhuǎn)接次數(shù)和盡量少占長(zhǎng)途電路。路由選擇順序和原則如下：

(1)先選高效直達(dá)路由。當(dāng)高效直達(dá)路由忙時(shí)，選迂回路由，選擇順序是“由遠(yuǎn)至近”。

(2)最后選擇最終路由。最終路由可以是實(shí)際的最終路由（低呼損電路），也可以是基干路由。路由選擇方案6666例兩個(gè)地區(qū)之間的長(zhǎng)途網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下圖所示，假定交換中心A呼叫交換中心B，試按“由遠(yuǎn)至近”選擇順序依次給出全部路由。解：根據(jù)路由選擇順序和原則，首選直達(dá)路由，當(dāng)直達(dá)路由忙時(shí)，再選迂回路由，最后選基干路由。

路由選擇舉例676768編號(hào)制度在電話通信中，每臺(tái)電話機(jī)的地址稱為電話號(hào)碼。要使通信網(wǎng)正確地接續(xù)線路，必須有一合理地尋址方案，則自動(dòng)電話機(jī)就必須有一合理的編號(hào)制度，編號(hào)時(shí)應(yīng)符合下列原則：（1）全球編號(hào)統(tǒng)一，即整個(gè)國(guó)際網(wǎng)那任何一臺(tái)話機(jī)的號(hào)碼必須是唯一的。（2）號(hào)碼位數(shù)盡可能短且有規(guī)律，便于用戶記憶。（3）編號(hào)應(yīng)充分考慮系統(tǒng)的發(fā)展，易于擴(kuò)充。（4）即不僅考慮近期情況，還要考慮遠(yuǎn)期的發(fā)展情況。69下面主要介紹我國(guó)現(xiàn)行的編號(hào)制度

1、市內(nèi)電話號(hào)碼和特種業(yè)務(wù)號(hào)碼（1）特種業(yè)務(wù)號(hào)碼

112市話障礙114市話查號(hào)

119火警70（2）市內(nèi)電話號(hào)碼

用戶號(hào)＝分局號(hào)+話機(jī)號(hào)局號(hào)：1－3位；局內(nèi)號(hào)碼：同一局內(nèi)不同電話用戶的號(hào)碼4位和5位

1位分局最多能支持8個(gè)分局；2位分局最多能支持80個(gè)分局；4位局內(nèi)號(hào)碼支持8000門話機(jī)；5位局內(nèi)號(hào)碼支持8萬門話機(jī)。712、長(zhǎng)途自動(dòng)電話號(hào)碼我國(guó)長(zhǎng)途自動(dòng)電話號(hào)碼由三部分組成：

[長(zhǎng)途電話字冠]+[長(zhǎng)途區(qū)號(hào)]+[市內(nèi)電話號(hào)碼]

三部分最多不超過11位組成長(zhǎng)途電話字冠位“0”，市