交换原理简介
第一章电信交换基础 (2)
1.1电话交换的基本原理 (2)
1.2交换机的几种类型 (4)
1.3几种主要的交换方式 (4)
1.4电信交换网的类别和结构 (5)
第二章信令系统 (7)
2.1信令的基本概念和分类 (7)
2.2七号信令系统简介 (8)
第三章交换机硬件系统 (13)
3.1交换机的几种基本结构 (13)
3.2数字交换原理 (13)
3.3交换机的终端及接口 (14)
3.4控制系统的一般结构 (16)
第一章电信交换基础
1.1 电话交换的基本原理
一、电话通信网的基本组成部件
电话通信网的基本组成设备是终端设备、传输设备、交换设备。
最简单的终端设备是电话机，电话机的基本功能是完成声电转换和信令功能，将人的话音信号转换为交变的话音电流信号，并完成简单的信令功能。
传输设备的功能是将电话机和交换机、交换机与交换机连接起来。常用的传输设备有电缆、光纤等。
交换机的基本功能是完成交换，即将不同的用户连接起来，以便完成通话。
二、为什么要引入交换机
¾用户直接相连
描写风景优美的句子用户数为N时，所需的互连线对数为N（N-1）/2。
¾引入交换机
每个用户只要接入到一个交换机，就能与世界上的任一用户通话。
三、电话机的组成和工作原理
1)电话机的基本组成及功能
电话机的基本组成部分有通话设备、信令设备和转换设备。
通话设备，包括送话器、受话器以及必要的接口电路。其主要功能是完成声电转换和电声转换。
信号设备，包括发号的号盘和接收呼叫指示的振铃装置。其主要功能是完成信令的发送与接收。
转换设备，如叉簧，其主要功能是在通话设备与振铃设备之间转换，接通或断开用户直流环路。
2)电话机的基本工作原理
按照发出信号的方式，电话机可分为拨号脉冲电话机和双音多频DTMF电话机。
脉冲电话机是利用发出的脉冲数量表示所拨号码。
DTMF信号是用高、低两个不同的频率来代表一个拨号数字。
DTMF信号的频带范围在话音频带的范围中，所以能通过交换机的数字交换网络在局间中继正确传输。
四、交换机的基本组成和工作原理
1、交换机的基本组成
交换机的硬件系统由用户电路、中继器、交换网络、信令设备和控制系统这几部分
组成。
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(1) 用户电路：用户电路是交换机与用户话机的接口。
(2) 中继器：中继器是交换机与交换机之间的接口。
(3) 交换网络：交换网络用来完成任意两个用户之间，任意一个用户与任意一个中继器之
间，任意两个中继器之间的连接。
(4) 信令设备：用来接收和发送信令信息。
(5) 控制系统：是交换机的指挥中心，接收各个话路设备发来的状态信息，各个设备应执
行的动作，向各个设备发出驱动命令，协调各设备共同完成呼叫处理和维
护管理任务。
2、本局呼叫处理的基本过程
¾用户呼出阶段
交换机按照一定的周期检查每一条用户线的状态。当发现用户摘机时，交换机就根据用户线在交换机
上的安装位置到该用户的用户数据，并对其进行分析。如该用户有权发起呼叫，交换机就寻一个空闲的收号器并通过交换网络将该用户电路与收号器相连，向用户送拨号音，进入收号状态。
¾数字接收及分析阶段
此阶段是处理任务最繁重的一个阶段。交换机接收用户拨号。对于脉冲拨号方式，每次收到的是一个脉冲，并由信令接收程序将收到的多个脉冲装配为拨号数字；对于DTMF信号，每次收到的是一个数字。当交换机收到一定位数的号码后将进行数字分析，从而确定呼叫的类型、路由等。当数字分析的结果是本局呼叫时，就通知信令接收程序继续接收剩余号码。
¾通话建立阶段
当被叫号码收起后，交换机根据被叫号码查询被叫用户数据。若被叫空闲且未登记与被叫有关的新业务（如呼叫转移），交换机就在交换网络中寻一条能将主叫用户和被叫用户连接的通路，并预先占用该通路，同时向被叫用户送振铃信号，向主叫用户送回铃音。
¾通话阶段
当被叫用户摘机应答后，交换机停止向被叫用户送振铃信号，停止向主叫用户送回铃音，将交换网络上连接主被叫用户的通路接通，同时启动计费，呼叫进入通话阶段。
交换机透明传输话音信号，不做任何处理。
¾呼叫释放阶段
在通话阶段，交换机如果发现一方挂机，就给另一方送忙音。当双方都挂机时，交换机就收回此次呼叫占用的资源，停止计费，呼叫处理结束。
从以上呼叫处理的过程可看出，可将呼叫的全过程划分为若干个稳定状态，交换机每次对呼叫的处理，总是使呼叫由一个稳定状态转移到另一个稳定状态。
1.2 交换机的几种类型
交换机的几种类型：人工电话交换机、机电制交换机、模拟程控交换机和数字程序交换机。
人工电话交换机是由话务员完成转接的。
机电制电话交换机主要有步进制交换机和纵横制交换机。
程控交换机可分为模拟程控交换机和数字程控交换机。
模拟程控交换机的控制部分采用计算机控制，而话路部分传送和交换的仍然是模拟的话音信号。
数字程控交换机的控制部分采用计算机，话路部分交换的是经过脉冲编码调制（PCM；Pulse Code Modulation）后的数字化的话音信号，数字交换机的交换网络是数字交换网络，用户话机发出的模拟话音信号在数字交换机的用户电路上要转换为PCM信号。
数字程控交换机是数字通信技术、计算机技术与大规模集成电路相结合的产物。
数字程控交换机的主要优点是：
1) 能灵活地向用户提供多种新服务功能
2) 便于采用共路信令系统
3) 体积小、重量轻、功耗低、可靠性高
4) 操作维护管理的自动化
1.3 几种主要的交换方式
现代通讯网中采用的交换方式主要有电路交换、分组交换、ATM交换和IP交换。
一、电路交换
电话交换一般采用电路交换方式。电路交换方式是指两个用户在相互通信时使用一条实际的物理链路，在通信过程中自始至终使用该条链路进行信息传输，并且不允许其它计算机或终端同时共享该链路的通信方式。
电路交换属于电路资源预分配系统，即在一次接续中，电路资源预先分配给一对用户固定使用，不管电路上是否有数据传输，电路一直被占用着，直到通信双方要求拆除电路连接为止。
电路交换的特点是：
1)在通信开始时要首先建立连接；
2)一个连接在通信期间始终占用该电路，即使该连接在某个时刻没有信息传送，该电路也
不能被其它连接使用，电路利用率低。
3)交换机对传输的信息不作处理，对交换机的处理要求简单，但对传输中出现的错误不能
纠正。
4)一旦连接建立以后，信息在系统中的传输时延基本上是一个恒定值。
二、分组交换
数据通信的一种交换方式。它是利用存储——转发的方式进行交换的。分组交换机首先将从终端设备送来的数据报文接收、存储，而后将报文划分为一定长度的分组，并以分组为单位进行传输和交换。在每个分组中都有一个3-10个字节的分组头，在分组头中包含有分组的地址和控制信息，以控制分组信息的传输和交换。
分组交换采用的是统计复用方式，电路的利用率较高。但统计复用的缺点是可能产生附加的随机时延和丢失数据的可能。这是由于用户传送数据的时间是随机的，若多个用户同几处早莺争暖树
时发送分组数据，则必然有一部分分组需要在缓冲区中等待一段时间才能占用电路传送，若等待的分组超过了缓冲区的容量，就可能发生部分分组的丢失。
另外，在分组交换中普遍采用逐段反馈重发措施，以保证数据传送是无差错的。所谓逐段反馈重发，是指数据分组经过的每个节点都对数据分组进行检错，并在发现错误后要求对方重新发送。
三、ATM交换
ATM交换（asynchronous transfer mode switching）即异步传送模式，又叫异步转移模式。它是宽带ISDN中的一种基本交换方式。异步转移模式的特征是传输、复用和交换都是以信元为基本单位进行的。
所谓异步，是指属于同一用户的信元不一定按固定的时间间隔周期性地出现。
1.4 电信交换网的类别和结构
传统的电信网络包括：一个物理传输网络（PDH/SDH/WDM）；三个支撑网络：时钟同步网络、NO.7信令网络、电信管理网；多种业务网络：电话网PSTN、综合业务数字网ISDN、数字数据网DDN、分组交换网X.25和帧中继网络(FR)等组成。
长途电话网
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我国长途电话通信网过去采用四级辐射汇接制的等级结构，近年已采用两级网的结构。
目前的两级长途网结构
省级交换中心，用DC1表示；汇接本地网长途终端话务的交换中心用DC2表示。
①一级交换中心（DC1）
DC1为省（自治区、直辖市）长途交换中心，其职能主要是汇接所在省（自治区、直辖市）的省际长途来去话务和所在本地网的长途终端话务。
DC1之间以基干路由网状相连。
DC1设置在省会（自治区、直辖市）城市，如果在有高话务量要求的前提下，可以在同一城市设置两个甚至多个DC1。地（市）本地网的DC2与本省（自治区）所属的DC1均以直达路由相连。
②二级交换中心（DC2）
DC2是长途网的长途终端交换中心，其职能主要是汇接所在本地网的长途终端话务。
DC2与本省的DC1之间设置直达电路，根据话务流量流向，二级交换中心DC2也可与非从属一级交换中心DC1建立直达电路。同一省的DC2之间以不完全网状连接。当话务量较大时，相邻省之间的DC2之间也可设置直达电路。
DC2一般设置在地（市）本地网的中心城市。长途话务量较大的省会城市也可设置DC2。有高话务量要求时，同一城市可以设置两个以上的 DC2。
路由选择的一般原则
优先选择直达路由，后选迂回路由，最后选择由基干路由构成的最终路由。
本地电话网
(1) 本地电话网的定义
本地电话网是指在同一个长途编号区范围以内的所有交换设备，传输设备和用户终端设备组成的电话网络。
(2) 本地网网路等级结构
根据本地网规模大小、端局的数量，本地网结构可有两种：网状网结构和二级网结构。
①网状网结构
本地网中仅设置端局，各端局之间设置低呼损(≤1%呼损率)直达中继电路组成网状网。各端局对所从属的长途交换局也要设置低呼损直达中继电路。网状网结构主要适用于交换局数量较少，各局交换机容量大的本地电话网。对袁隆平爷爷说的话
②二级网结构
在本地电话网中端局数量较大时，采用二级网结构。在二级网结构中，各汇接局之间设置低呼损直达中继电路。汇接局与其所属端局之间设置低呼损中继电路。在业务量较大且经济合理的情况下，任一汇接局与非本汇接区的端局之间或者端局之间可设置直达电路(低呼损电路或高效电路)。
各端局与位于本地网内的长途局之间可设置直达中继电路（高效直达或低呼损直达），但为了经济合理和安全、灵活地组网，可在汇接局与长途局之间设置低呼损直达中继电路，作为疏通各端局长途话务之用。
编号计划
(1) 编号方式
①本地电话号码
七夕节寄语
在同一本地网范围内的用户之间相互呼叫时拨统一的本地用户号码。如果呼叫的是固定电话用户，以本地7位号码为例，应拨打PQRABCD，其中PQR为局号，ABCD为局内用户号；如呼叫移动用户，则应拨打移动网的接入码＋移动网用户号码。
②国内长途呼叫
国内长途呼叫是发生在不同本地网电话用户之间的呼叫。如呼叫固定电话网的用户，则需在本地电话号码前加拨长途字冠‘0’和长途区号，其号码方案为
0＋长途区号＋本地电话号码
如果呼叫的是异地移动网的用户，则应在移动电话号码前加拨‘0’，即号码为
0＋移动网的接入码＋移动网的用户号码
其中‘0’为国内长途字冠，长途区号采用不等位编号制度，可采用2位，3位和4位三种位长的长途区号，分配原则为：
首位号码为1的长途区号号码为两位，如北京的长途区号为10；
首位为2的长途区号号码长度为两位，记为2X；
首位为3-9的长途区号长度为3位或4位，其中第2位为奇数时号码位长为3位,

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