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1、,机械工业出版社同名教材 配套电子教案 高健、刘玉洁、唐升制作,现代通信系统 第4版,第1章 程控交换系统 第2章 数据交换系统 第3章 宽带交换系统 第4章 移动通信系统 第5章 数字传输系统 第6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发
2、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,张三,李四,王五,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,步进制交换机和纵横制交换机都属于机械式的，入线和出线的连接都是通过机械触点，触点的磨损是不可避免的，时
3、间一长难免接触不良，这是机械式交换机固有的缺点。,机械式交换机,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,电话交换网的组成,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,国际通话举例,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
4、本组成,程控交换机的硬件结构,程控交换机的机柜,交换机的中央处理机柜和电源机柜,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,话音信号是模拟信号，送到数字程控交换机里后，必须转换为数字信号，即完成模数转换。模数转换技术有很多种，最常用的是PCM，即脉冲编码调制，简称为PCM调制。它的任务就是把时间连续、幅值连续的模拟信号变换为时间离散、取值离散的数字信号，并按一定规律组合编码，形成数
5、字信号。该过程由抽样、量化和编码三个步骤组成。,PCM调制,抽样又称为取样，是指每隔一定的时间间隔抽取模拟信号的一个瞬时幅度值（称为抽样值或样值）。,抽样,一个模拟信号f(t)，它所包含的最高频率为fH，对它进行抽样时，如果抽样频率fS 2fH，则从抽样后得到的样值信号fT(t)可以无失真地恢复原模拟信号f(t)。 例如，一路电话信号的频带为3003400Hz，则抽样频率fS23400=6800Hz，一般经常选定： fS=2fH=8000Hz， TS=1/fS=125s。,抽样定理,量化实际上就是分级取整,编码就是给每个已量化的电平赋予一个特定的二进制代码。,编码,编码后得到的就是数字信号了。
6、数字信号的传输速率（也叫码速）常用bit/s（比特/秒）来表示。,对于模拟信号来说，话音电路的交换就是物理电路之间的交换，也就是说在交换网络的入端和出端两条电路之间建立一个实际的连接即可。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（一般是在一条传输线上复用30条话路），然后再送入交换网络。对于采用时分复用的数字信号来说，话音电路之间的交换就不那么简单了，因为在一条物理电路上顺序地传送着多路话音信号，每路信号占用一个时隙，要想对每路信号进行交换，就不能简单地将实际电路交叉连接起来，而是要对每一时隙进行交换。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
7、数字交换网络,时分复用是把时间分成均匀的时隙，将各路信号分配在不同的时隙，以达到互相分开，互不干扰的效果。,时分复用（TDM）,时分复用方式的典型应用是PCM 32路电话系统，其信号共分为32个时隙，其中30个时隙分别用来传送30路话音信号，一个时隙用来传送帧同步码，另一个时隙用来传送信令码。 PCM 32路电话系统被称为PCM一次群，也叫基群或E1。由于其传输速率为2.048Mbit/s，所以常被称为2M信号。,PCM 32路电话系统,2M信号的帧结构,时隙交换是指在交换网络的一侧，某条电路上某个时隙内的8比特信号，通过交换网络的交换，转移到另一侧某条电路上某个时隙的位置。时隙交换的过程可以
8、分成时分交换和空分交换两步来走。,时隙交换,一个能完成时分交换的电路，实际上就是一个存储器。时分交换的原理可简单概括为“顺序存入，控制读出”。,时分交换原理,空分交换可以通过电子接点矩阵完成。,空分交换原理,多级组合交换网络,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,程控交换机必须为每个用户提供一个专用的接口电路，即用户电
9、路，用它来提供“BORSCHT”功能,用户电路的功能,用户电路的整体结构,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。,用户电路的物理构成,用 户 机 柜,中继电路是数字交换网络与PCM数字中继线之间的接口设备。目前大多数数字中继电路所连接的是传码率为2.048Mbit/s的PCM32路基群线路，即一个数字中继电路可提供30条话路、一条同步通路和一条标志信号通路。PCM数字中继线上传送的信号是数字信号，但是它和数字交换网络上的数字信号具有不同的码型，而且时钟频率和相位也有差异，另外控制信号的格式也不一样，为此就需要一个接口设备来协调彼此之间的工作，这个
10、设备就是数字中继电路。其主要功能有：时钟提取、码型变换、帧同步和复帧同步等。,1.4 中继电路,单极性非归零码（NRZ） 双极性非归零码 单极性归零码（RZ） 双极性归零码 交替极性码（AMI） 三阶高密度双极性码（HDB3）,数字信号的常用码型,各种码型的波形图,时钟提取,在中继线上传输的数字信号被称为线路码型。为了适应信道传输特性和恢复数字信号的需要，线路码型应具有下列主要特性： 能从其相应的数字信号中获取定时信息。 相应的数字信号无直流成分，并只有很小的 低频成份。 不受信息源统计特性的影响，即能够适应信 息源的变化。 尽可能地提高传输效率。 具有内在的检错能力。,码型变换,帧同步就是从
11、接收的数据流中搜索并识别这一同步码字，并以该时隙作为一帧的排头，使接收端的帧结构和发送端完全一致，从而保证两个交换机能同步的工作，这样才能实现数字信息的正确接收和交换。 为了能正确提取各路信号，除了帧同步外，还要求复帧同步。在32路PCM系统中，一个复帧由16帧组成，各个话路的标志信号按复帧传输，即每隔2ms（=16125us）传输一次，占用TS16时隙。,帧同步和复帧同步,从数字中继线输入的码流有它自己的时钟信息（它局时钟），而接收端的交换机也有它自己的系统时钟（本局时钟），这两个局的时钟在频率和相位上不可能完全一致。为了进行局间交换，就必须把对端局发出的信息，准确地按照本局的时钟传送，纳入
12、本局的时间周期上来，这就需要帧定位电路解决两个局间的正常数据传输和交换的问题。,帧定位,中继电路的整体结构,中继传输模块,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。,1.5 信令系统,电话接续基本信令流程,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,信令的结构形式有未编码和已编码两种。未编码的信令可按脉冲幅度不同、脉冲持续时间不同、脉冲在时间轴上的位置、脉冲频
13、率的不同以及脉冲数量的不同来区分。其特点是，信息量少、传输速率慢、设备复杂。拨号音、振铃音就是一种未编码信令。已编码的信令主要有以下三种：模拟编码信令、数字型线路信令和信令单元。,信令的编码方式,主要指多频制信令。其中，六中取二方式是一种典型的多频制信令，简称MFC。它设置六个频率，每次取出两个同时发出，表示一种信令，共可表示15种信令。,模拟编码信令,数字型线路信令,该信令是使用4位二进制编码表示线路状态的信令。,这种方式是使用经过二进制编码的若干个8位码元构成的信令单元来表示各种信令。由于信令消息本身的长度不相等，如摘挂机等监视信令通常较短，而地址信令则较长，故采用不等长的信令单元。这种方
14、式传送速度快，容量大，可靠性高。No.7信令就是采用信令单元来传送具体的信令信息的。其基本信令单元包括：消息信令单元，链路状态信令单元，插入信令单元。,信令单元,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。信令网必须具有高度的可靠性和有效性，并有充分的冗余度，以便在网络部件出现故障时，仍能满足网络性能的要求。 信令网是由信令链路、信令点（SP）和信令转接点（STP）组成的。信令链路是信令网中的基本部件，通过它将信令点连接在一起，它提供消息差错检测和校正功能；信令点负责提供共路信令；信令转接点负责将信令从一条链路传送到另一条链路上。,信令网,信令模块,
