電路交換技術(shù)徐繼剛打印課件

電路交換技術(shù)電路交換是一種實時交換，固定分配帶寬，主被叫建立連接后，一直占用電路，直到一次通話結(jié)束，才釋放這條電路。電路交換必須事先建立連接，對傳送的信息不進(jìn)行差錯控制，適合實時傳送信息的要求。交換的基本功能是在任意的入線和出線之間建立連接，或者說將入線上的信息分發(fā)到出線上去。在交換系統(tǒng)中完成這一基本功能的部件就是交換單元。交換單元是交換系統(tǒng)的核心，而各種交換單元組成了交換網(wǎng)絡(luò)。通過這次的學(xué)習(xí)，能夠了解電路交換發(fā)展的歷史，正確理解電路交換特點(diǎn)和功能，電路交換的接續(xù)過程，了解適用的范圍。熟悉交換單元基本概念和組成。熟練掌握時間(T)接線器，空間(S)接線器，TST網(wǎng)絡(luò)的工作原理，掌握串/并變換電路的組成和工作原理。公用電話網(wǎng)

用戶線端局端局連接干線長途局長途局連接干線2.1電路交換的發(fā)展1.人工交換機(jī)2.自動交換機(jī)

1)機(jī)電式交換機(jī)(主要部件都是采用具有機(jī)械動作性能的電磁器件構(gòu)成)(1)步進(jìn)制交換機(jī)(2)縱橫制交換機(jī)

2)程控電子交換機(jī)(隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn))到目前為止，程控交換機(jī)技術(shù)在發(fā)展過程中大致經(jīng)歷了四代：(1)第一代程控交換機(jī)主產(chǎn)生于20世紀(jì)60年代，交換機(jī)的控制部分基本上是采用大型專用計算機(jī)進(jìn)行集中控制，話路部分仍采用電磁元器件構(gòu)成交換網(wǎng)絡(luò)，因此屬于空分模擬交換方式。 (2)第二代程控交換機(jī)出現(xiàn)于20世紀(jì)70年代。標(biāo)志著交換技術(shù)從傳統(tǒng)的模擬交換進(jìn)入數(shù)字交換時代

(3)第三代程控交換機(jī)產(chǎn)生于20世紀(jì)80年代初，在程控數(shù)字交換機(jī)之中引入了分散控制方式。

(4)第四代程控交換機(jī)產(chǎn)生于20世紀(jì)80年代末,(待續(xù))。2.2電路交換基礎(chǔ)電路交換方式是指兩個用戶在相互通信時使用一條物理鏈路，在通信過程中自始至終使用該條鏈路進(jìn)行信息傳輸，同時不允許其他用戶終端設(shè)備共享該鏈路的通信方式。電路交換的基本過程如圖2.1所示。圖2.1電路交換的基本過程電路交換的三個階段

電路交換具有嚴(yán)格的三個階段：（1）呼叫建立（2）傳送信息（3）呼叫拆除在不同的階段，用戶線或中繼線中所傳輸?shù)男盘柕男再|(zhì)是不同的，在呼叫建立和釋放階段，用戶線和中繼線中所傳輸?shù)男盘柗Q為信令，而在消息傳輸階段的信號稱為消息。電路交換簡單地說要能隨時發(fā)現(xiàn)呼叫的到來、能接收并保存主叫發(fā)送的被叫號碼、能檢測被叫的忙閑以及是否存在空閑通路、能向空閑的被叫用戶振鈴，并在被叫應(yīng)答時與主叫建立通話電路、能隨時發(fā)現(xiàn)任何一方用戶的掛機(jī)。2.3.1交換單元的基本概念交換單元是構(gòu)成交換網(wǎng)絡(luò)的最基本的部件，用若干個交換單元按照一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制方式就可以構(gòu)成交換網(wǎng)絡(luò)。連接特性是交換單元的基本特性，它反映交換單元入線到出線的連接能力。1.交換單元的功能交換單元的最基本功能也就是交換的功能，即在任意的入線和出線之間建立連接，或者說是將入線上的信息傳遞到出線上去。圖2.2中的交換單元具有M條入線，

N條出線，稱為M×N的交換單元。其中入線用0～M－1編號來表示，出線用0～N－1

編號來表示。若入線數(shù)與出線數(shù)相等且均為N，則稱為N×N對稱交換單元。圖2.2M×N的交換單元

交換單元的基本概念

2.交換單元信息交換的方式

1）時分復(fù)用方式2）統(tǒng)計復(fù)用方式

圖2.3同步時分復(fù)用方式圖2.4統(tǒng)計復(fù)用方式

交換單元的基本概念3.交換單元的分類(1)根據(jù)入線和出線的數(shù)目不同，可以大致分為三類(如圖2.5所示)：①集中型：入線數(shù)大于出線數(shù)（M＞N），可稱集中器；②分配型：入線數(shù)與出線數(shù)相等（M=N），可稱連接器；③擴(kuò)散型：入線數(shù)小于出線數(shù)（M＜N），可稱擴(kuò)展器。圖2.5交換單元按入線和出線數(shù)量分類

交換單元的基本概念4.交換單元的連接特性1)連接的表示形式連接是指交換單元連接入線和出線的“內(nèi)部通道”。交換單元的基本特性是連接特性，它反映交換單元入線到出線的連接；對連接特性有效而正確的描述，就可以反映交換單元的特性。(1)函數(shù)表示形式。(2)排列表示形式。(3)圖形表示形式。

2)交換單元常用的連接函數(shù)(1)直線連接。(2)交叉連接。(3)均勻洗牌連接。

3)交換單元的性能交換單元的性能一般用接口、容量、功能和質(zhì)量來描述。圖2.7直線連接圖2.8交叉連接

圖2.9均勻洗牌函數(shù)（a）N=4的洗牌連接(b)N=8的洗牌連接2.3.2時間(T)接線器基本原理

時間接線器用來完成在一條復(fù)用線上時隙交換的基本功能，可簡稱為Ｔ接線器。交換網(wǎng)絡(luò)是交換機(jī)能實現(xiàn)任意兩個用戶通話最關(guān)鍵的部件，數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)的基本單元都是接線器。接線器按其功能不同，可分為時間接線器和空間接線器。本節(jié)主要講述時間接線器。1.時間接線器的結(jié)構(gòu)和功能

T型時間接線器簡稱T接線器。它由話音存儲器(SM)和控制存儲器(CM)兩部分組成，其功能是進(jìn)行時隙交換，完成同一線路不同時隙的信息交換，即把某一時分復(fù)用線中的某一時隙的信息交換至另一時隙。圖2.10是T接線器的基本結(jié)構(gòu)示意圖，所有的數(shù)據(jù)都從數(shù)據(jù)入線進(jìn)入，所有的數(shù)據(jù)都從出線輸出。

圖2.10T接線器的結(jié)構(gòu)

時間(T)接線器基本原理2）寫入控制方式T接線器采用寫入控制方式時，T接線如圖2.12所示，它的話音存儲器SM的寫入受控制存儲器控制，它的讀出則是在定時脈沖的控制下順序讀出。圖2.12寫入控制方式T接線器時間(T)接線器基本原理3.T接線器的復(fù)用和分路對于輸入為n條PCM時，為了在T接線器上實現(xiàn)時隙交換，就要采用了復(fù)用和分路的方法。在交換前，要將多個PCM低次群系統(tǒng)復(fù)用成PCM高次群系統(tǒng)，然后一并進(jìn)行交換。這個復(fù)用的過程也稱為集中。在完成交換后，還要將復(fù)用的信號還原到原來的PCM低次群上。這個還原的過程稱為分路。圖2.13是8端脈碼輸入的T接線器方框圖，由復(fù)用器、話音存儲器、控制存儲器和分路器等組成。圖2.138輸入T接線器復(fù)用器復(fù)用器的基本功能是串/并變換。其目的是減低數(shù)據(jù)傳輸速率，便于半導(dǎo)體存儲器件的存儲和取出操作；盡可能利用半導(dǎo)體器件的高速特性，使在每條數(shù)字通道中能夠傳送更多的信息，提高數(shù)字通道的利用率。復(fù)用器的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2.14所示，它由移位寄存器和8選1選擇器組成。圖2.14復(fù)用器的結(jié)構(gòu)示意圖時間(T)接線器基本原理(2)并行碼。所謂并行碼是把每時隙的8位碼分開在8條線上傳送，8條線為一組，每條線只傳送8位碼中的一位，而這8位碼要同時傳送，其傳送順序也是按時隙序號傳送，如圖2.16所示圖2.16并行碼示意圖時間(T)接線器基本原理(3)并路復(fù)用。從串/并變換電路出來的是8路的并行PCM碼，每一條PCM碼之間要進(jìn)行并/串復(fù)用。2)分路器分路器一般由鎖存器和移動寄存器組成。主要是完成并/串變換和分路輸出。圖2.17是分路器的示意圖。圖2.17分路器的示意圖時間(T)接線器基本原理4.時間接線器的容量時間接線器的容量等于話音存儲器的容量及控制存儲器的容量，也即等于輸入復(fù)用線上的時隙數(shù)，一個輸入N路復(fù)用信號的時間接線器就相當(dāng)于一個N×N交換單元。因此，增加N就可以增加交換單元的容量。在輸入復(fù)用信號幀長和并行數(shù)據(jù)位數(shù)確定時，N越大，存儲器讀寫數(shù)據(jù)的速度就要越快，所以，N的增加是有限的。三級空分交換xxxx2.4交換網(wǎng)絡(luò)

2.4.1T-S-T型交換網(wǎng)絡(luò)2.4.2T-S-S-T交換網(wǎng)絡(luò)2.4.3CLOS網(wǎng)絡(luò)2.4.4DSN網(wǎng)絡(luò)2.4.5BANYAN網(wǎng)絡(luò)圖2.21讀寫控制方式的T-S-T交換網(wǎng)絡(luò)(1)奇偶關(guān)系。如果輸入接線器的時隙為，輸出接線器的時隙選擇為，也就是主叫用戶的時間和被叫用戶的時隙相差一個時隙。(2)相差半幀的關(guān)系。主叫用戶和被叫用戶選擇的內(nèi)部時隙，相差半幀，對于T接續(xù)器如果有N個存儲單元，那么主叫用戶的時隙為TSi，被叫用戶的時隙選擇TSi+N/2。對于讀寫的控制方式，從圖2.21我們可以看出，由于輸入級和輸出級的T接線器使用了不同的控制方式，所以它們的控制存儲器可以合并使用。圖2.22是T接線器的控制存儲器的合用。圖2.22讀寫方式的存儲器合用2)寫讀控制方式同樣對于寫讀的方式，和讀寫方式一樣收發(fā)有固定的關(guān)系。常用的也是兩種：奇偶關(guān)系和反相法(相差半幀)。寫讀控制方式如圖2.23所示。圖2.23寫讀控制方式的T-S-T交換網(wǎng)絡(luò)

寫讀方式的存儲器合用示意圖如圖2.24所示。

圖2.24寫讀方式的存儲器合用

2.4.2T-S-S-T交換網(wǎng)絡(luò)T-S-S-T交換網(wǎng)絡(luò)中間兩級是S接線器，兩端各為T接線器。圖2.25是T-S-S-T四級交換網(wǎng)絡(luò)的示意圖。圖2.25T-S-S-T四級交換網(wǎng)絡(luò)

控制信令—controlsignaling在電路交換網(wǎng)中，控制信令是網(wǎng)絡(luò)管理的手段，同時也用于呼叫的建立、維護(hù)和終止。不論是呼叫管理，還是網(wǎng)絡(luò)整體的管理，都需要在用戶和交換機(jī)、交換機(jī)與交換機(jī)以及交換機(jī)與網(wǎng)絡(luò)管理中心之間交換信息。信令按其用途分為用戶信令和局間信令兩類。用戶信令作用于用戶終端設(shè)備(如電話機(jī))和電話局的交換機(jī)之間,后者作用于兩個用中繼線連接的交換機(jī)之間。

局間信令分類主要有隨路信令和共路信令，隨路信令就是說信令網(wǎng)就附在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或是電話網(wǎng)絡(luò)上，不需要重新建一個網(wǎng)絡(luò)，而共路信令則是需要重新建設(shè)一個信令網(wǎng)（主要是在局端之間）.2.5小結(jié)

電話通信網(wǎng)中的話音業(yè)務(wù)，具有實時性強(qiáng)、可靠性要求不高的特點(diǎn)，而電路交換不管是其面向連接的特點(diǎn)，還是對信息無差錯控制、透明傳輸以及基于呼叫損失