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现代交换原理

现代交换原理（第2版）

桂海源

人民邮电出版社

目录

第1章电信交换基础

1.1电话交换的基本原理

1.2电话交换机的类型及发展

1.3主要交换方式

1.4我国电话网的结构和编号计划

第2章信令系统

2.1信令的基本概念和分类

2.2用户线信令

2.3中国1号信令

2.47号信令系统概述

2.5消息传递

2.6电话用户部分

2.7信令连接控制部分

2.8事物处理能力

2.9综合业务数字网用户部分

第3章数字程控交换机的硬件系统

3.1程控交换机硬件的基本结构

3.2数字交换原理和数字交换网络

3.3数字程控交换机的终端和接口

3.4控制系统的一般结构

第4章数字程控交换系统的软件

4.1程控交换软件的概述

4.2运行软件的一般结构

4.3操作系统

4.4呼叫处理程序

第5章移动交换技术

5.1移动通信系统的结构和接口

5.2移动通信系统的编号

5.3移动交换信令

5.4移动交换的处理过程

第6章智能网

6.1新业务的传统实现方法

6.2智能网的基本概念

6.3几种典型的智能业务

6.4固定智能网的结构

6.5智能网的应用

6.6移动智能网

第7章分组交换技术

7.1分组交换的基本原理

7.2X.25简介

7.3帧中继

7.4ATM

7.5IP交换和MPLS

第8章下一代网络

8.1电信网发展概述

8.2下一代网络概述

8.3以软交换为中心的下一代网络结构

8.4固定电话网向下一代网的演进

第1章电信交换基础

1.1电话交换的基本原理

1.1.1电话交换网的基本组成及功能

终端设备：

负责信息发送、接收的设备。

电话交换网

传输设备：

负责信息传送的设备。

交换设备：

负责信息交换的设备。

1.1.2电话机的基本组成及工作原理

通话设备

电话机的基本组成

信令设备

转换设备

挂机：

放下电话机的听筒，向交换机呈现高阻态、可以接收振铃信号。

电话机的工作原理振铃：

交换机向电话机发振铃信号。

摘机：

取下电话机的听筒，接听电话或者准备打电话。

拨号：

取下电话机的听筒，利用电话机的键盘进行拨号。

1.1.3交换机的基本组成及工作原理

用户电路：

交换机和用户线的接口。

交换机的基本组成中继器：

交换机和交换机的接口。

交换网络：

信息交换的设备。

信令设备：

发送、接收信令。

控制系统：

控制通信系统的运行。

用户呼出：

数字接收及分析：

呼叫处理过程通话建立：

通话：

呼叫释放：

1.2电话交换机的类型及发展

人工交换

机电交换

程控交换程控模拟交换

程控数字交换

1.3主要交换方式

1.3.1电路交换

1.3.2分组交换

虚电路：

数据报：

1.4我国电话网的结构和编号计划

第2章信令系统

2.1信令的基本概念和分类

信令：

是指挥、协调通信系统各个部分协调工作的控制信息。

通信系统的协议的基本内容：

语法：

规定收发双方交换信息的表现形式。

语义：

说明需要发送何种控制信息，完成何种动作，如何应答等等。

同步：

事件完成顺序的详细说明。

信令的分类：

1）按照信令传送区域划分

用户线信令：

交换局和用户之间传送的信令。

局间信令：

交换局和交换局之间传送的信令。

2）按照信令和语音传输通道的关系划分

随路信令：

信令和语音信号的传送共用一个信道。

NO.1

共路信令：

信令和语音信号的传送使用不同的信道。

NO.7

3）按照信令的功能划分

线路信令：

检测或改变中继线的呼叫状态和条件，控制接继进行。

记发器信令：

传送主、被叫的电话号码，路由选择，用户选择信息。

4）按照传送方向划分

前向信令：

从主叫到被叫传送的方向。

后向信令：

从被叫到主叫被叫传送的方向。

2.2用户线信令

2.2.1用户电话机发出的信令

1）监视信令

用户电话摘机；

用户电话挂机。

2）选择信令

选择信令：

用户话机向交换机发送出的电话号码。

直流拨号脉冲信号；

双音多频信号。

2.2.2交换机发出的信令

1）铃流：

有效值（75±15）V，频率（25±3）HZ。

2）信号音：

忙音；

拨号音；

回铃音；

2.3中国1号信令

中国1号信令是随路信令，分为线路信令和记发器信令2大类。

2.3.1线路信令

（介绍PCM帧的格式。

）

2.3.2记发器信令

2.47号信令系统概述

第1级信令数据链路

第2级信令链路

第3级信令网功能级

第4级用户

2.5消息传递

2.6电话用户部分

2.7信令连接控制部分

2.8事物处理能力

2.9综合业务数字网用户部分

第3章数字程控交换机的硬件系统

3.1程控交换机硬件的基本结构

3.1.1分级控制方式程控交换机硬件结构

数字交换网络

用户电路

用户模块

用户

PCM

用户处理机

模拟中继器

数字中继器

信令设备

存储器

I/O设备

CPU

图3-1分级控制交换机结构图

数字交换网络：

完成数字信号的交换设备。

远端用户模块：

把一个小的交换网络放置在各个小区，用中继线把它们和电信的交换机相连。

中继器：

交换机和交换机之间的接口。

信令设备：

产生信令、识别信令的设备。

CPU：

按照一定的方式控制程控交换网络运行。

3.1.2全分散控制方式交换机的基本结构

高级信令模块

ISDN用户模块

模拟用户模块

ISDN中继模块

数字用户模块

交换网络

服务电路模块

模拟中继模块

控制单元模块

外设接口模块

数字中继模块

特点：

各个模块都有处理机控制。

3.1.3容量分担的分散控制方式交换机的基本结构

管理模块

通信模块

交换模块2

交换模块1

交换模块N

……

交换模块：

是能够完成本局信息交换的小型交换机。

通信模块：

完成交换模块、管理模块的通信任务。

管理模块：

对交换机进行集中管理。

3.2数字交换原理和数字交换网络

3.2.1语音信号的数字化和时分多路通信

1）语音信号的数字化

抽样：

话音带宽300~3400HZ，取抽样频率8000HZ；

量化：

A率压缩，线性量化。

编码：

8位编码。

1路数字话的数据速率是8000*8=64kbps.

2）时分多路通信

时分多路通信：

把一条物理通信线路按照传送信息的时间顺序划分成若干条通信信道（话路），各个信道按照一定的周期和顺序轮流使用同一条物理通信线路。

时隙TS：

对模拟话音进行一次抽样、量化、编码形成的8位二进制数。

PCM帧：

32个时隙TS组成一个PCM帧。

PCM复帧：

16个PCM帧组成一个PCM复帧。

3.2.2数字交换的基本概念和基本接线器

1）T接线器

T接线器的作用是完成在同一条复用线上不同时隙的信息的交换，把输入的某个时隙的信息交换到输出的某个时隙上去。

PCM时隙

分用

复用

数字话TS0TS0数字话

0…9…310

1…199…191

99

31顺序写入控制31

31

话音存储器读出地址控制

0

9

1

1

CPU

9

31

地址存储器

时隙交换过程

2）S接线器

S接线器的作用是把不同复用线上同一个时隙的信息进行交换。

3）TST交换网络

3.3数字程控交换机的终端和接口

3.4控制系统的一般结构

第4章数字程控交换系统的软件

4.1程控交换软件的概述

4.1.1程控交换机软件的特点：

实时性强；

并发性和多道程序运行；

可靠性要求高；

能方便地适应交换机的各种条件；

软件的可维护性；

4.1.2

4.2呼叫处理的基本原理

4.2.1呼叫处理过程及状态迁移

1）呼叫处理过程

（1）主教用户摘机

交换机检测到用户A摘机；

交换机查询用户A的类别、话机类别和服务类别；

（2）送拨号音

交换机为用户A寻找一个空闲的收号器及其空闲路由；

向主教用户送拨号音，监视收号器的输入。

（3）收号

收号器收到用户A拨出的第一个号码以后，停止送拨号音；

收号器按位存储用户A继续拨出号码；

对已收号码位进行计数；

把号首送到分析程序进行预译处理。

（4）号码分析

（5）接通被叫

（6）振铃

（7）被叫应答和通话

（8）话终挂机

2）状态转移

4.2.2输入处理

用户线扫描

脉冲号码扫描

双音频号码扫描

4.2.3分析处理

4.3操作系统

4.4呼叫处理程序

第5章移动交换系统

5.1移动交换系统概述

移动通信是指用户终端处于可移动情况下，采用无线电技术实现信息传输的通信方式。

陆地移动通信

卫星移动通信

移动通信的类型集群调度移动通信

无绳电话系统

码分多址系统

无线寻呼系统

地下移动通信系统

5.1.1移动通信系统组成

移动通信系统由移动台（MS）、基站（BS）、移动交换中心（MSC）、与固定通信网相连的中继线等等构成。

无线小区

BS

移动台MS

BS

移动交换

中心MSC

市话局

/转接局

BS

BS

移动交换

中心MSC

市话局

/转接局

BS

BS

图5-1移动通信系统的组成

1）移动台MS

移动台MS是移动网的用户终端设备。

主要功能：

（1）通过无线接入通信网络，完成主叫或者被叫通信业务、及其各种处理和控制。

（2）通过无线和基站BS进行信息传输，通过移动交换中心实现信息交换。

（3）移动用户终端有车载式、手持式、便携式。

2）基站BS

基站BS提供了移动台和移动交换中心之间连接的接口，执行移动交换中心MSC分配的管理、控制、信息传输的任务。

它通过有线方式和移动交换中心相连接，通过无线电方式和移动台进行信息传输。

主要功能：

（1）和移动台之间的无线电信号的收发。

（2）和移动交换中心之间的信息传输。

（3）无线电信道的分配、管理、控制。

共用器

收发装置

信道合成

信道分配

交换接口

连接MCS

基站控制

呼叫控制

信令控制

图5-2基站BS的功能结构图

3）移动交换中心MSC

移动交换中心MSC是对本辖区移动通信设备进行管理、控制和信息交换的中心。

主要功能：

（1）指导、管理、控制基站的工作，和基站之间进行信号的传输。

（2）指导、管理、控制移动台的业务，指导基站和移动台之间的信息传输，实现信息交换。

（3）实现移动网络和固定网络的连接。

用户鉴别

管理维护

交换网络

基站接入

越区管理

登记管理

用户管理

信道管理

固话接入

图5-3移动交换中心功能结构图

4）与固网的连接

（1）用户线接入

用户线接入是用程控交换代替移动交换中心，实现固定电话和移动电话统一编址。

（2）市话中继线接入

固定电话网的程控交换和移动交换中心之间用模拟中继连接。

（3）移动电话汇接中心接入

固定电话网的程控交换和移动交换中心之间用数字中继连接。

5.1.2移动交换控制

1）用户信息管理

2）用户位置管理

3）基站管理

4）信道管理

5）通话管理

6）和固话网络连接的管理

5.2移动交换控制原理

5.2.1移动台呼叫处理

1）移动台初始化（位置登记与验证）

移动通信概况：

一个移动交换中心MSC管理若干个基站BS，每个基站BS为其中的若干移动台MS提供通信服务。

每个基站BS管理一个区域，对其指定一个识别码；每个区域的识别码由基站用广播信道定期广播。

移动台的扫描：

移动台MS开机以后，定期接收小区广播，对于当前小区的移动网号，基站号，等等位置信息进行接收、存储。

移动台的注册登记：

移动台根据接收的位置信息，通过公用信道、经过当地基站、向当地移动交换中心MSC发出入网申请。

当地移动交换中心MSC向移动台注册地移动交换中心MSC调阅该移动台的信息，审查该移动台的资格。

经过审查批准，当地移动交换中心MSC为该移动台分配移动识别码和移动识别号，进行通信服务。

2）呼叫接续控制

（1）公用固定电话网至移动台MS的接续控制：

MSCBSMS

市话用户呼叫

呼叫识别码寻呼信息信息相符

呼叫响应

寻呼响应

选择空闲信道

信道指定发送检测音

调协信道

环回检测音

通知振铃

振铃成功振铃

送回铃音

断回铃音应答信息应答讲话

检测通话

（2）移动台MS至固定电话的呼叫

5.2.2移动交换的基本技术

1）漫游技术

2）切换技术

3）网络安全技术

5.3移动交换接口信令

5.3.1无线接口信令

5.3.2基站接入信令

5.3.3网络接入信令

第6章智能网

6.1新业务的传统实现方法

6.2智能网的基本概念

6.3几种典型的智能业务

6.4固定智能网的结构

6.5智能网的应用

6.6移动智能网

第7章分组交换技术

7.1分组交换的基本原理

7.2X.25简介

7.3帧中继

7.4ATM

7.5IP交换和MPLS

第8章下一代网络

8.1电信网发展概述

8.2下一代网络概述

8.3以软交换为中心的下一代网络结构

8.4固定电话网向下一代网的演进