《现代通信系统+第2版》电子教案

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1、,机械工业出版社同名教材 配套电子教案,现代通信系统 （第2版）,第1章 程控交换系统 第2章 数据交换系统 第3章 移动通信系统 第4章 数字传输系统 第5章 光纤通信系统 第6章 卫星通信系统 第7章 用户接入系统,本书章节,现代通信的起源可以说是从电话开始的，电话满足了人们相互之间进行信息交流的需要。人们使用电话离不开电话交换机，交换机能够将任意两个电话用户接通。众多交换机连在一起就构成电话交换网，通过这个网，世界各地的电话用户可以相互通话。,第1章 程控交换系统,电话交换的过程中，要经过电话机、交换机，以及交换网。电话交换技术的发展也是经历了这样的过程。一百多年来，这一技术得到了巨大的

2、发展和广泛的应用，无论是在结构方面，还是功能方面，都已日趋成熟。,1.1 电话交换简介,最初的电话通讯只能在固定的两部电话机之间进行,A用户,B用户,C用户,交换技术的发展,固定的两部电话机之间的通话显然不能满足人们的需要，人们希望有选择地与对方通话，由此想到建立一个人工电话交换站。,人工交换出现,人工交换的缺点是显而易见的，如果能用机器来代替话务员的工作，那就能大大提高电话交换的工作效率。这就引出了自动电话交换机的产生。 自动电话交换机的发展经历了步进制、纵横制、程控制等发展过程。,自动交换的发展,现在，数字程控交换机已经得到广泛普及。,程控交换机房,随着社会经济的发展，人们不仅需要进行本地

3、电话交换，而且需要同世界各地进行通话联系，这就要考虑如何把各地的电话连接起来，也就是如何组建电话网。,电话交换网的出现,电话网中不同位置的交换机起着不同的作用，故有不同的名称，如端局、汇接局、长途局等。 不同的连接线也有不同的名称，如用户线、中继线等。,交换网中的交换机,电话交换网的组成,程控交换机是指用计算机来控制的交换系统，它由硬件和软件两大部分组成，其中硬件部分被分为两个子系统：,话路子系统 控制子系统,程控交换机的基本组成,程控交换机的的硬件结构,程控交换机的机柜,交换机的中央处理机柜和电源机柜,自动振铃回叫 缩位拨号 热线服务 呼叫转移 呼出限制,程控交换机的服务功能,呼叫等待 三方

4、通话 免打扰 闹钟叫醒,交换机按用途可分为局用交换机和用户交换机两类。用户交换机也称为小交换机（PBX），用于单位内的电话交换以及内部电话与公共电话网的连接。可以用用户线与局用交换机连接，也可以用中继线与局用交换机连接。最常见的连接方式是半自动中继方式和全自动中继方式。,用户交换机,在程控交换机中，为便于传输与处理,常将多条话路信号复用在一起，然后再送入交换网络。此时，在一条物理电路上顺序传送着多路话音信号，每路信号占用一个时隙。所以说，在数字交换网络中对话音电路的交换实际上是对时隙的交换。,1.2 数字交换网络,时隙交换的过程可以分成两步。 第一步是在一条电路的任意两个时隙之间进行的交换，称

5、为时分交换，由T型接线器完成； 第二步是在两条电路上的相同时隙之间进行的交换，称为空分交换，由S型接线器完成。,时隙交换,对于小型交换机来说，交换网络往往由一级T型接线器组成就可以了，而对于大型交换机则肯定是不够的。这时可以采用多级组合方案，其中T-S-T组合是最常用的。,多级组合交换网络,交换网络的控制一般包括：接收要求建立接续的地址，寻找通过单级或多级网络的通路，建立通路接续以及最后释放该通路。,交换网络的控制,电话机所产生的话音信号都是模拟信号，而程控交换机所处理的必须是数字信号。因此，程控交换机必须将电话机发出的模拟信号转换成数字信号，而且还要对电话机进行馈电、振铃和测试等。这些必不可

6、少的功能都是由用户电路来完成的。,1.3 用户电路,B向用户馈送电源 O过压保护 R振铃 S监视,C编译码及滤波 H2/4线转换 T测试,用户电路的功能可以简称为“BORSCHT”功能,用户电路的功能,用户电路一般由两块专用集成电路组件组成，一块是用户接口电路，另一块是编译码器和滤波器。,用户电路的整体结构,用 户 机 柜,电话交换机之间是由中继线连接的，中继器是交换机与中继线之间的接口设备，中继器可分为以下两种： 模拟中继器 数字中继器,1.4 中继器,模拟中继器的主要功能与模拟用户电路相似，如忙闲控制、信号发送与接收、过压保护、发送与接收电平的调节、各种传输参数的分配、提供测试接口、完成话

7、音信号的A/D和D/A转换。,模拟中继器,数字中继器的主要功能有：时钟提取、码型变换、帧同步和复帧同步等。数字中继器所连接的是传码率为2048Kbps的32路PCM基群线路,即一个数字中继器可提供30条话路、一条同步通路和一条标志信号通路。,数字中继器,中继传输模块,程控交换机是存储程序控制的交换机，也就是通过运行处理器中的程序，控制整个话路的接续，因此软件在程控交换机中具有极其重要的作用。,1.5 交换机的软件系统,程控交换机的软件系统从总体上可分为两大部分运行软件和支持软件。 运行软件是指交换系统进行呼叫处理、管理和维护等工作所需的程序和数据,是在线运行的。 支持软件是指编译程序、模拟程序

8、和连接编辑程序等，它是在编写和调试程序时为了提高效率而使用的程序，是脱机运行的。,运行软件和支持软件,程控交换机软件系统的基本任务是控制交换机运行，而交换机的基本目的是建立和释放呼叫。因此对交换机软件系统有以下一些特殊要求： 1.运行快存储小； 2.以多道程序运行的方式工作； 3.保证系统不中断； 4.通用性能好。,对软件系统的要求,呼叫处理的过程是比较复杂的，可简单地概括为三步:,输入处理 输出处理 内部处理,经过这三步后，交换机便从一种稳定状态转移到另一种稳定状态,周而复始,循环无尽。,呼叫处理的过程,信令是指通信系统中的控制指令。它可以指导终端设备、交换系统及传输系统协同运行，在指定的终

9、端之间建立临时的通信信道，并维护网络本身正常运行。信令系统是通信网的重要组成部分，是通信网的神经系统。,1.6 交换机的信令系统,按传送通道可分为：随路信令，共路信令 按功能可分为：线路信令，路由信令，管理信令 按工作区域可分为：用户线信令，局间信令,信令的分类,信令的传送要遵守一定的规约和规定，这就是信令方式。它包括信令的结构形式、信令在多段路由上的传送方式及控制方式。,信令方式,当电话网采用共路信令后，除原有电话网外，还要有一个独立的数据通信网，即信令网。它除传送呼叫控制等电话信令以外，还要传送网络管理与维护等信息，它实际上是一个载送各种信息的数据传送系统，是一个专用的数据通信网。,信令网

10、,信令模块,数据交换也称数据通信，是现代信息技术中的一个重要组成部分，它是计算机科学与通信科学相结合的产物，是把通信技术中的信息传输、交换同计算机技术中的数据处理、加工及存储有机结合而形成的一种通信方式。数据通信网的建立与应用，极大地推动了数据通信技术的发展，也为更大规模的生产活动、更大范围的信息资源共享提供了必要的条件。,第2章 数据交换系统,计算机的输入和输出都是数据信号，因此数据通信是计算机和通信相结合而产生的一种通信方式。 数据通信可定义为“用通信线路（包括通信设备）将远地的数据终端设备与主计算机连接起来进行信息处理”，以实现硬件、软件和信息资源共享。,2.1 数据通信基础,通信对象不

11、同 对可靠性的要求不同 通信的持续时间不同 通信中的信息特性不同,数据与话音的区别,数据通信系统的组成,电路交换 报文交换 分组交换,数据通信的交换方式,分组交换方式首先把来自发信终端的数据暂存在交换机的存储器里，接着在网内高速存储和传送，最后传递到收信终端。分组是将整个报文划分成一定大小的块（也叫小包），再加上接收地址和控制信息（也叫标签）所构成的信息传送单位。,2.2 分组交换技术,数据报方式 虚电路方式,分组交换方式,虚电路可以是永久连接,也可以是临时连接。永久连接的称为“永久虚电路”,用户在向网络预约了该项服务之后,就在两个用户之间建立起永久的虚连接,用户之间的通信直接进入数据的传输阶

12、段,就好象具有一条专线一样,可随时传送数据。临时连接的称为“交换虚电路”,用户终端在通信之前建立虚电路，通信结束后就拆除虚电路。,虚电路的连接,公共数据网(PDN)是在整个国家或全世界提供公共电信服务的数据通信网。为了使用户设备经PDN的连接能标准化，原CCITT在1976年制定了X.25协议标准，所以习惯上称PDN为X.25网。,X.25协议标准,X.25对高速数据文件的传送及实时性要求较高的应用不能适应。另一方面，随着LAN的普及，LAN通过WAN（广域网）彼此互连，以实现更大范围内的信息交流与合作，已成为必然趋势。这种应用需求对WAN提出了更高的要求，在这种情况下，80年代末，帧中继技术

13、应运而生。,帧中继,ATM交换也叫异步转移模式，是一种全新的交换技术，融合了电路交换和分组交换的优点。这里的“转移模式”是对通信网络中传输、复用和交换等过程的综合表述，而“异步”则是针对“同步”而言的。利用ATM交换可以实现高速数据传输，在未来通信网中它将发挥核心作用。,2.3 ATM交换,信元结构分为两类：一类用于网络节点之间的接口NNI，另一类用于用户和网络之间的接口UNI。,ATM信元的结构,ATM交换与分组交换相似，它也采用虚电路连接，但为了和分组交换有所区别，一般将ATM交换中的连接称之为“虚连接”，其连接的建立过程和分组交换完全不同,而且,这种虚连接是由若干虚信道（VC）和虚通道（

14、VP）相互连接而成。,虚连接,异步复用的基本概念,ATM交换过程主要包括以下几个方面： 1.路由选择 2.标记转换 3.信元排队 4.发送,ATM交换过程,ATM交换网络的结构,当今，计算机技术的应用已成为人们日常生活中的一个重要部分，从管理和控制自动化设备到处理文档及管理日常事物，可谓无处不在。为了解决人力和技术资源的共享，进一步提高计算机应用的效率，自计算机问世以来，人们便开始研究计算机之间的通信问题。,2.4 IP交换技术,早期的计算机之间的通信只是点到点的通信方式。例如，利用RS-232技术把两个较近距离的计算机互联起来。,早期计算机通信,随着互联计算机台数的增加，点到点的连接方式已无

15、法使用，取而代之出现了局域网（LAN）技术。,局域网（LAN）技术,如何将技术上互不兼容的局域网互联起来呢？这就要使用互联网了，互联网络中执行路由选择任务的专用计算机称为“路由器” 。,互联网技术,一个机构可以根据自己的需要选择适当的网络技术，然后由路由器把所有的网络连成一个互联网。网络互联的目的是通过异构网络实现通用服务。为了实现通用服务，在计算机和路由器上都需要配置协议软件。在人类社会交往中，除非两人会讲同一种语言，否则这两人是不可能进行交流的。这一道理也同样适用于计算机通信，因此在互联网中，也为互联通信定义了一系列协议，这些协议简称为“传输控制协议/网络互联协议”（TCP/IP）。,TC

16、P/IP协议,路由器工作原理,路由器机架,IP交换是Ipsilon公司提出专门用于在ATM网上传送IP分组的技术，其目的是使IP更快更好地提供业务质量支持。IP交换技术打算抛弃面向连接的ATM软件，而在ATM硬件的基础之上直接实现无连接的IP选路。该方法旨在同时获得无连接IP的强壮性以及ATM交换的高速、大容量的优点。IP交换基本上是一个附有交换硬件的路由器，它能够在交换硬件中高速缓存路由策略。,IP交换原理,IP网络系统整体结构,通信的普及造成各种各样通信网并存的局面，由此给用户带来麻烦。为解决这一问题，ISDN应运而生。通过一个ISDN网,用户可以将多种通信设备同时接入，只用一个号码，这无疑带来极大方便。现阶段应用还仅是N-ISDN，它是对现有程控交换机做一些软硬件的增补而成，提供两种连接方式，即2B+D方式和