第三章:电路交换技术详解
第三章电路交换技术
电路交换方式是一种面向连接的技术，PSTN网采用电路交换方式。本章系统地介绍电路交换的基本原理和技术，包括电路交换的概念和特点、电路交换系统的基本功能、电路交换机的组成和分类等。同时，重点阐述了电路交换机的硬件结构及其各部分功能。介绍了电路交换机的软件系统的组成、要求及其呼叫处理软件，并对电路交换机的技术指标进行了分析。
一、电路交换机的发展过程
（一）电话的产生
电路交换的概念始于电话交换。最早的电话通信是模拟电话通信，在线路上传输的信号是模拟信号。实践证明，模拟信号最大的缺点是：杂音积累较太、抗干扰性能弱、保密性能差。随着电子科学、特别是集成电路和PCM技术的发展，世界上许多国家都竞相研制数字电话，1970年在法国成功开通了世界上第1个程控交换系统，它标志着交换技术从传统的模拟交换时代进入了新的数字交换时代。
（二）电路交换机的发展过程
1. 人工交换设备
2. 机电式自动电路交换机
3. 电子式自动电路交换机
4. 程控电路交换机
5. 综合业务数字交换机
二、电路交换原理与特点
电路交换(Circuit Switching)，又叫线路交换。电路交换系统需要为进行通信的终端之间提供一条专用的信息传输线路(通道)，这条传输线路可以传送用户信息。该线路既可以是物理路径也可以是逻辑路径；既可以是永久连接也可以是临时连接。它是一种直接的交换方式。
（一）电路交换的基本原理
1. 电路交换基本原理
电路交换的概念始于电话交换。在电路交换过程中，主叫终端发出呼叫请求，交换机根据网络的资源情况按照主叫的要求试图连通被叫终端，检测被叫终端状态，并征求被叫用户
意愿。如果被叫用户同意接受呼叫，交换机就在主、被叫之间建立一条连接通路，供通信双方传送消息。该连接通路在通信期间始终保持，直到通信结束才释放建立的连接。其过程如图3-1所示。
图3-1 电路交换基本原理
在电路交换方式中，交换机的作用就是根据用户的需要，将指定入线和指定出线之间的开关闭合或断开。也就是说，交换机根据用户的需要建立连接和拆除连接。电路交换是一种面向连接的、支持实时业务的交换技术。
2. 电路交换的3个基本要素
个人通信就是在任何时间，使任何地点之间的人能相互进行信息交流，它是通信今后发展的主要方向。要实现个人通信，就必须组建大型的通信网，覆盖人类存在的所有空间。因此，采用电路交换技术的通信网必须具备以下3个基本要素。
（1）终端设备：终端设备就是将消息转变成电信号，送给传输电路，同时将来自传输电路的电信号还
原成消息的设备。电话网是电路交换技术的典型应用，在电话网中，电话机就是发送和接收话音的终端设备，其功能是将人的声音转换成电信号传到对方，同时将对方送来的电信号转换为人能够听到的声音。
（2）传输系统：传输系统由传输设备和传输线路组成，其功能是完成电信号在终端之间的相互传送。传输设备主要有载波设备、微波设备、卫星设备以及光端机等，传输线路主要有金属线路、无线信道以及光缆等。
（3）交换机：将信源的信息按照用户的要求，到相应的链路连通到信宿，也就是说，在信源和信宿之间建立一条连接，以便信源与信宿之间进行通信，通信结束，要拆除连接。在电话网中，电话交换机对语音信号完成交换接续，便于组建大型网络。
3．电路交换机的基本呼叫任务与结构
（1）电路交换机的基本任务
我们如果将交换机理解为一个交换局，一个大型电路交换网是由若干交换局、用户终端、中继线以及用户线组成。在电路交换网中，根据进出交换机的呼叫流向及发起呼叫的起源，可以将呼叫分为本局呼叫、出局呼叫、人局呼叫和转移呼叫。也就是说，网络中的电路交换机有4种基本呼叫任务，如图3-2所示。．
图3-2 电路交换机的4种基本呼叫任务
①本局呼叫：本局呼叫就是主叫用户发起呼叫请求，被叫是本局中另一个用户时进行的通话就叫本局呼叫。也就是说，本局呼叫通话的两个用户属于同一个交换机。
②出局呼叫：出局呼叫就是主叫用户发起呼叫请求，被叫用户不是本局中的用户时进行的通舌就叫出局呼叫。也就是说，出局呼叫通话的两个用户不属于同一个交换机，且主叫用户属于本地交换机。
③入局呼叫：入局呼叫就是从其他交换机(局)发来的呼叫请求，呼叫本局的一个用户时进，行通话就叫入局呼叫。也就是说，人局呼叫通话的两个用户不属于同一个交换机，且主叫用户属于其他交换机。
④转移呼叫：转移呼叫就是主、被叫用户不属于同一个局，要完成呼叫，交换机之间需要经过其他交换
机提供汇接中转，形成转移呼叫。这样，在网络中只完成提供汇接中转的交换机叫做汇接交换机，又称汇接局。在网络中，除了汇接局一般只具备“转移呼叫”的功能外，每个局用电路交换机都具备这四种呼叫的处理能力。汇接局转移的通话距离很远时，我们称其为长途交换机。
（2）电路交换机的基本结构
电路交换机的基本结构由两大部分构成：话路系统和控制系统。
话路系统包括所有的提供电话接续任务的设备。话路系统的核心部分是“交换网络”，从人工台的接线面板与塞绳电路到步进制的各级接线器，从纵横制的用户级、选组级交换网络到数字交换机的数字交换网络，都是用以提供在各种交换方式下的通话通路的。话路系统
中还包括各种需要通过交换网络进行交换连接的设备，如用户电路、中继设备和信号设备等。
控制系统的作用是控制话路系统在需要的时候接通和断开，以便话路系统提供语音信号的通路。
（二）电路交换系统的基本功能
电话交换机设置1. 电路交换一次成功的呼叫接续过程
电路交换系统中两个用户终端问的每一次成功的通信都包括以下3个阶段，如图3-3所示。
图3-3 一次正常的电路交换过程
（1）连接建立
①用户摘机表示向交换机发出通信请求信令。
②交换机向用户送拨号音。
③用户拨号告知所需被叫号码。
④如果被叫用户与主叫用户不属于同一个交换机，则还应由主叫方交换机通过中继线向被叫方交换机或中转汇接机发电话号码信令。
⑤测试被叫忙闲，如被叫空闲，向被叫振铃。
⑥向主叫送回铃音。
⑦各交换机在相应的主、被叫用户线之间建立起一条用于用户通信的通路。
（2）消息传输
主、被叫终端间通过用户线及交换机内部建立的通路和中继线进行通信。
（3）话终释放
①任何一方挂机表示向本地交换机发出终止通信的信令。
②使通路涉及的各交换机释放其内部链路和占用的中继线，供其他呼叫使用。
在早期的电路交换中，不同的阶段，用户线或中继线中所传输的信号的性质是不同的。在呼叫建立和释放阶段，用户线和中继线中所传输的信号称为信令，而在消息传输阶段的信号称为消息。
电路交换采用在终端之间建立连接通路后才能通信，因此，网络存在呼损。如用户有呼叫请求，但因网络中无空闲路由或被叫站占线就会造成呼叫失败，我们称之为呼损。
2. 电路交换在呼叫处理方面的要求
从上面电路交换过程的3个阶段可以看出，电路交换机在呼叫处理方面有5个基本要求。
（1）电路交换机能随时发现用户呼叫的到来。
（2）电路交换机能接收并保存主叫用户发送的被叫用户地址。、
（3）电路交换机能根据主叫用户提供的地址，检测被叫用户的忙闲以及网络是否存在空闲通路。
（4）电路交换机能向空闲的被叫用户振铃，并在被叫应答时建立主、被叫之问的通话电路。
（5）电路交换机能随时发现任何一方用户的挂机，然后将连接的线路拆除。
3. 电路交换系统的基本功能
在电路交换技术中，交换系统的基本功能应包含连接、信令、终端接口和控制4大功能。
（1）连接功能
连接功能是为了实现通信双方话音信号的交换。对于电路交换而言，呼叫处理的目的是在需要通话的用户之间建立一条通路，这就是连接功能。连接功能由交换机中的交换网络实现。交换网络可在处理机控制下，建立任意两个终端之间的连接。
（2）信令功能
在呼叫建立的过程中，要求交换设备能随时发现呼叫的到来和结束，能向主、被叫发送各种用于控制接续的可闻信号音，能接收并保存主叫发送的被叫号码。
（3）终端接Vl功能
接Vl功能是为了连接不同种类和性质的终端设备。用户线和中继线均通过终端接121而接至交唤网，终端接口是交换设备与外界连接的部分，又称为接口设备或接l21电路。终端接Vl功能与外界连接的设备密切相关，因而，终端连接l21的种类也很多，主要划分为中继侧接口和用户侧接口两大类。终端接口还有一个主要功能就是与信令的配合，因此，终端接口与信令也有密切的关系。
（4）控制功能
控制功能是为了检测是否存在空闲通路以及被叫的忙闲情况，控制各电路完成接续。连接功能和信令功能都是按接收控制功能的指令而工作的。人工交换机由话务员控制，程控交换机由处理机控制。

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