第周，第讲次课程名称：现代交换技术摘要第一章绪论1.1自动电话交换机的发展1.2自动电话交换机的分类1.3程控交换机授课题目（章节）的基本概念1.4程控交换机的优越性1.5程控交换机的服务性能1.6程控交换技术的发展1.7当前世界通信的发展本讲目的要求及重点难点：【目的要求】通过本讲课程的学习，了解：1.自动电话机的发展：2.自动电话机的分类：3.程控交换机的概念：4程控交换机的优越性：5.程控交换机的服务性能：6.程控交换机的发展：7.当前世界通信的发展。[重点】程控交换机的概念【难点】空分和时分的概念内容【本讲课程的引入】程控数字交换技术是当前通信领域里一项重要的技术。当前，通信发展较快。在交换方面，由手高速、宽带的需要，以统计复用技术为基础的各个领域，如因特网、IP电话，以及下一代的软交换技术等，得到了人们的广泛关注。但以电路交换为基础的程控交换技术在当前的通信领域里仍占有重要比重。（当两个用户需要通话时，交换机在这两个用户间建立一条通路一直保持到通话结束时拆断。这种在通话用户间直接建立一条专供其使用的物理通路的交换方式，称为电路交换（circuitswitching）电话交换普遍采用电路交换方式）它仍然是当前通信的主要手段和主要收入来源，因此，作为基础，了解程控交换技术是必不可少的。【本讲课程的内容】首先我们来看一下第一章绪论交换的引入通信网是由用户终端设备、传输设备和交换设备组成。它由交换设备完成接续，使网内任一用户可与其他用户通信。通信的目的是实现信息的传递。自从1876年Bell.AG发明电话以来，一个电信系统至少应由终端和传输媒介组成，如图1.1所示。电信号电信号1消息终端终端消息传输媒介S图1.1点对点通信系统当存在多个终端时，人们希望其中任意两个终端之间都可以进行点对点通信。由此可见，实现通信必须要有三个要素，即终端、传输和交换
1 课程名称：现代交换技术 第 周，第 讲次 摘 要 授课题目（章,节） 第一章 绪论 1.1 自动电话交换机的发展 1.2 自动电话交换机的分类 1.3 程控交换机 的基本概念 1.4 程控交换机的优越性 1.5 程控交换机的服务性能 1.6 程控交换技术的发展 1.7 当前世界通信的发展 本讲目的要求及重点难点： 【目的要求】通过本讲课程的学习，了解：1.自动电话机的发展； 2. 自动电话机的分类；3.程控 交换机的概念；4. 程控交换机的优越性；5. 程控交换机的服务性能；6. 程控交换 机的发展；7.当前世界通信的发展。 【重 点】程控交换机的概念 【难 点】空分和时分的概念 内 容 【本讲课程的引入】程控数字交换技术是当前通信领域里一项重要的技术。当前，通信 发展较快。在交换方面，由于高速、宽带的需要，以统计复用技术为基础的各个领域， 如因特网、IP 电话，以及下一代的软交换技术等，得到了人们的广泛关注。但以电路交 换为基础的程控交换技术在当前的通信领域里仍占有重要比重。（当两个用户需要通话 时，交换机在这两个用户间建立一条通路一直保持到通话结束时拆断。这种在通话用户 间直接建立一条专供其使用的物理通路的交换方式，称为电路交换（circuit switching） 电话交换普遍采用电路交换方式）它仍然是当前通信的主要手段和主要收入来源，因此， 作为基础，了解程控交换技术是必不可少的。 【本讲课程的内容】首先我们来看一下 第一章 绪论 交换的引入 通信网是由用户终端设备、传输设备和交换设备组成。它由交换设备完成接续，使 网内任一用户可与其他用户通信。通信的目的是实现信息的传递。自从 1876 年 Bell.A.G 发明电话以来，一个电信系统至少应由终端和传输媒介组成，如图 1.1 所示。 图 1.1 点对点通信系统 当存在多个终端时，人们希望其中任意两个终端之间都可以进行点对点通信。 由此可见，实现通信必须要有三个要素，即终端、传输和交换。 终端 传输媒介 终端 电信号 电信号 消息 消息
电话交换是电信交换中最基本的一种交换业务。它是指任何一个主叫用户的信息，可以通过通信网中的交换节点发送给所需的任何一个或多个被叫用户。当电话用户分布的区域较广时，就需设置多个交换节点，交换节点之间用中继线相连，如图1.2所示。O0CO图1.2采用多个交换节点交换节点的基本功能：交换节点可控制以下的接续类型。（1）本局接续：本局用户线之间的接续。（2）出局接续：在用户线与出中继线之间的接续。（3）入局接续：在入中继线与用户之间的接续。（4）转接接续：在入中继线与出中继线之间的接续。为完成上述的交换接续，交换节点必须具备的最基本的功能如下。（1）能正确接收和分析从用户线或中继线发来的呼叫信号。（2）能正确接收和分析从用户线或中继线发来的地址信号。（3）能按目的地址正确地进行选路以及在中继线上转发信号。（4）能控制连接的建立。（5）能按照所收到的释放信号拆除连接。81.1自动电话交换机的发展一、机电式电话交换11876年贝尔发明了电话机，但是如果不提供交换连接手段，电话的用途就不能充分发挥，因此，为适应多个用户之间电话交换的要求，在1878年出现了世界上第一部人工磁石电话交换机。当然是采用的人工接线方式。2最早的自动电话交换机是在1892年11月3日投入使用的。是由美国人史端乔（StrowgerA.B）创造的步进制自动电话交换机。这种步进制自动电话交换机的发明很具有戏剧性：史端养是美国堪萨斯城的一个殡仪馆老板，他发觉每当城里发生死亡事件时，用户往往向话务员（人工交换机)说明要接通某一家“殡仪馆”，而那位话务员总是把电话接通到另一家殡仪馆。这使史端乔很生气，发誓要将电话交换机自动化。结果他成功了，取得了第一个自动电话交换机的专利权。以后就管这种交换机叫做史端养交换机。3稍后，开始引入间接控制的原理，用户的拨号脉冲由交换机内的公用设备记发器接收和转发，以控制接线器的动作。它属于直接控制方式例如：德国西子式自动交换机。4纵横制交换机的出现，是电话交换技术进入自动化以后具有重要意义的转折点。纵横制的技术进步主要体现在两个方面：一是采用了比较先进的纵横接线器，杂音小、2
2 电话交换是电信交换中最基本的一种交换业务。它是指任何一个主叫用户的信息，可以 通过通信网中的交换节点发送给所需的任何一个或多个被叫用户。 当电话用户分布的区域较广时，就需设置多个交换节点，交换节点之间用中继线相连， 如图 1.2 所示。 图 1.2 采用多个交换节点 交换节点的基本功能： 交换节点可控制以下的接续类型。 （1）本局接续：本局用户线之间的接续。 （2）出局接续：在用户线与出中继线之间的接续。 （3）入局接续：在入中继线与用户之间的接续。 （4）转接接续：在入中继线与出中继线之间的接续。 为完成上述的交换接续，交换节点必须具备的最基本的功能如下。 （1）能正确接收和分析从用户线或中继线发来的呼叫信号。 （2）能正确接收和分析从用户线或中继线发来的地址信号。 （3）能按目的地址正确地进行选路以及在中继线上转发信号。 （4）能控制连接的建立。 （5）能按照所收到的释放信号拆除连接。 §1.1 自动电话交换机的发展 一、机电式电话交换 1 1876 年贝尔发明了电话机，但是如果不提供交换连接手段，电话的用途就不能充分发 挥，因此，为适应多个用户之间电话交换的要求，在 1878 年出现了世界上第一部人工 磁石电话交换机。当然是采用的人工接线方式。 2 最早的自动电话交换机是在 1892 年 11 月 3 日投入使用的。是由美国人史端乔 （Strowger A.B）创造的步进制自动电话交换机。这种步进制自动电话交换机的发明很 具有戏剧性：史端乔是美国堪萨斯城的一个殡仪馆老板，他发觉每当城里发生死亡事件 时，用户往往向话务员(人工交换机)说明要接通某一家“殡仪馆”，而那位话务员总是把 电话接通到另一家殡仪馆。这使史端乔很生气，发誓要将电话交换机自动化。结果他成 功了，取得了第一个自动电话交换机的专利权。以后就管这种交换机叫做史端乔交换机。 3 稍后，开始引入间接控制的原理，用户的拨号脉冲由交换机内的公用设备记发器接 收和转发，以控制接线器的动作。它属于直接控制方式。 例如：德国西子式自动交换机。 4 纵横制交换机的出现，是电话交换技术进入自动化以后具有重要意义的转折点。 纵横制的技术进步主要体现在两个方面：一是采用了比较先进的纵横接线器，杂音小
通话质量好、不易磨损、寿命长、维护工作量减少；另一个是采用公共控制方式，将控制功能与话路设备分开，使得公共控制部分可以独立设计，功能增强，灵活性提高，接续速度快，便于汇接和选择迁回路由，可以实现长途电话交换自动化。例子：1919瑞典工程师比图兰得(Betulander)和帕尔默格林(Palmgren）将过去的滑动摩擦方式的接点改成了压接触，从而减少了磨损，提高了寿命。这种接线器称为“纵横接线器”。1926年和1938年纵横制交换机分别在瑞典和美国开通，接着法国、日本和英国等国也相继生产出纵横制交换机。5电子交换机：随着电子技术，尤其是半导体技术的迅速发展，人们在交换机内引入电子技术，称做电子交换机。最初引入电子技术的是在交换机的控制部分。而在话路部分则在较长一段时期未能引入电子技术，因此出现了“半电子交换机”和“准电子交换机”。它们都是在话路部分采用机械接点，而控制部分则采用电子器件。差别只是后者采用速度较快的“笛簧接线器”，速度较快。二、模拟交换相对于机电式自动交换而言，程控交换的优越性概括如下。（1）灵活性大，适应性强（2）能提供多种新服务性能（3）便于实现共路信令（4）操作维护管理功能的自动化（5）适应现代电信网的发展三、数字交换：数字程控交换普遍采用7号共路信令方式，这就是说，一方面从随路信令发展为共路信令，另一方面又从适用于模拟网的6号共路信令发展为适合于数字网的7号共路信令。自20世纪80年代中期以来，数字程控交换节点的功能在POTS的基础上不断增强，主要有以下3个方面。（1）增强为窄带综合业务数字网中的交换节点：在POTS交换系统中增加必要的硬件和软件，可以增强为窄带综合业务数字网（Narrowband-ISDN，N-ISDN）的交换节点。（2）增强为智能网中的业务交换点：智能网（IntelligentNetwork，IN）可以在POTS的基础上提供很多先进的智能网业务，POTS交换系统通过功能增强可以成为智能网中的业务交换点（ServiceSwitchingPoint，SSP）。（3）增强为移动网中的移动交换局：实现终端移动性以至个人移动性的个人化是电信网发展的又一主要方向，移动交换中心（MobileSwitchingCenter，MSC）实际上是在数字程控交换平台上增加无线接口和相应的移动交换性能。例子：1970年法国首先在拉尼翁开通了第一台数字交换系统E10，开始了数字交换的新时期。81.2自动电话交换机的分类1自动电话交换机从信息传递方式上可分为：（1））模拟交换机：它对模拟信号进行交换。包括机电式交换机、空分式电子交换机和脉幅调制（PAM）的时分式交换机3
3 通话质量好、不易磨损、寿命长、维护工作量减少；另一个是采用公共控制方式，将控 制功能与话路设备分开，使得公共控制部分可以独立设计，功能增强，灵活性提高，接 续速度快，便于汇接和选择迂回路由，可以实现长途电话交换自动化。 例子：1919 瑞典工程师比图兰得(Betu1ander)和帕尔默格林(Palmgren) 将过去的滑动摩 擦方式的接点改成了压接触，从而减少了磨损，提高了寿命。这种接线器称为“纵横接 线器”。1926 年和 1938 年纵横制交换机分别在瑞典和美国开通，接着法国、日本和英国 等国也相继生产出纵横制交换机。 5 电子交换机：随着电子技术，尤其是半导体技术的迅速发展，人们在交换机内引入电 子技术，称做电子交换机。最初引入电子技术的是在交换机的控制部分。而在话路部分 则在较长一段时期未能引入电子技术，因此出现了“半电子交换机”和“准电子交换机”。 它们都是在话路部分采用机械接点，而控制部分则采用电子器件。差别只是后者采用速 度较快的“笛簧接线器”，速度较快。 二、 模拟交换： 相对于机电式自动交换而言，程控交换的优越性概括如下。 （1）灵活性大，适应性强 （2）能提供多种新服务性能 （3）便于实现共路信令 （4）操作维护管理功能的自动化 （5）适应现代电信网的发展 三、数字交换： 数字程控交换普遍采用 7 号共路信令方式，这就是说，一方面从随路信令发展为共 路信令，另一方面又从适用于模拟网的 6 号共路信令发展为适合于数字网的 7 号共路信 令。 自 20 世纪 80 年代中期以来，数字程控交换节点的功能在 POTS 的基础上不断增强， 主要有以下 3 个方面。 （1）增强为窄带综合业务数字网中的交换节点：在 POTS 交换系统中增加必要的硬件 和软件，可以增强为窄带综合业务数字网（Narrow band-ISDN，N-ISDN）的交换节点。 （2）增强为智能网中的业务交换点：智能网（Intelligent Network，IN）可以在 POTS 的基础上提供很多先进的智能网业务，POTS 交换系统通过功能增强可以成为智能网中 的业务交换点（Service Switching Point，SSP）。 （3）增强为移动网中的移动交换局：实现终端移动性以至个人移动性的个人化是电信 网发展的又一主要方向，移动交换中心（Mobile Switching Center，MSC）实际上是在数 字程控交换平台上增加无线接口和相应的移动交换性能。 例子：1970 年法国首先在拉尼翁开通了第一台数字交换系统 E10，开始了数字交换的新 时期。 §1.2 自动电话交换机的分类 1 自动电话交换机从信息传递方式上可分为： （1） 模拟交换机：它对模拟信号进行交换。包括机电式交换机、空分式电子交换机 和脉幅调制（PAM）的时分式交换机
2）数字交换机：它对数字信号进行交换。这里的数字信号包括脉码调制（PCM）信号和增量调制（△M）信号。这将在第二章中进行具体介绍。2自动电话交换机从控制方式上可分为：（1）布线逻辑控制交换机（简称布控交换机）：这里指所有控制逻辑用机电或电子元件做在一定的印制板上，通过机架的布线做成。这种交换机的控制部件作成后便不容易更改，灵活性很小。(2）存储程序控制交换机（简称程控交换机）：这是用数字电子计算机控制的交换机（一般都是电子交换机）。采用的是电子计算机中常用的“存储程序控制，方式。即把各种控制功能、步骤、方法编成程序，存入存储器，利用存储器内所存储的程序来控制整个交换机工作。要改变交换机功能，增加交换机的新业务，只要修改程序就可以了，这样就提高了交换机的灵活性。S1.3程控交换机的基本概念程控交换机的基本结构如图1.1所示。图中分为话路和控制两部分。其话路部分可以和现在运行的纵横制交换机的话路部分相比拟。话路设备的具体组成随交换机的类型和用途而异，最基本的话路设备是用户线、中继线的终端接口以及提供连接电路的交换网络。而控制部分则是一台数字电子计算机，它包括中央处理机(CPU)、存储器和输入/输出设备。用户电路出中继交换网络入中继:用户电路九收导器存储器中央处理机VO设备-图1.1程控交换机结构框图交换网络可以是各种接线器（如纵横接线器，编码接线器，笛簧接线器等），也可以是电子开关矩阵（电子接线器）。它可以是空分的，也可以是时分的。交换网络由CPU送控制命令驱动。（1）空分（spacedivision）：是指通过交换网络的每个连接通路各自有不同的空间位置，可用金属接点或电子接点构成。早期的程控交换机采用空分的金属接点，如电保持或磁保持的笛簧管。电子接点由于传输指标不如金属接点，未获得广泛应用。(2）时分（timedivision）：是指通过交换网络的每个连接通路各自有不同的时间位置，也就是采用时分复用方式（后面介绍）。可有脉幅调制（PAM），增量调制（△M）和脉冲编码调制（PCM）3种方式。采用PCM方式的数字交换网络得到了广泛的应用，交换网络除了提供通话用户间的连接通路外，还应提供必要的传送信号的通路，例如信号音的发送、控制接续的信号的接收等。出中继电路和入中继电路是与其他电话交换机的接口电路。它传输交换机之间的各种通4
4 （2） 数字交换机：它对数字信号进行交换。这里的数字信号包括脉码调制（PCM） 信号和增量调制（ M ）信号。这将在第二章中进行具体介绍。 2 自动电话交换机从控制方式上可分为： （1） 布线逻辑控制交换机(简称布控交换机)：这里指所有控制逻辑用机电或电子元件 做在一定的印制板上，通过机架的布线做成。这种交换机的控制部件作成后便 不容易更改，灵活性很小。 （2） 存储程序控制交换机（简称程控交换机）：这是用数字电子计算机控制的交换机 (一般都是电子交换机)。采用的是电子计算机中常用的“存储程序控制’’方式。 即把各种控制功能、步骤、方法编成程序，存入存储器，利用存储器内所存储 的程序来控制整个交换机工作。要改变交换机功能，增加交换机的新业务，只 要修改程序就可以了，这样就提高了交换机的灵活性。 §1.3 程控交换机的基本概念 程控交换机的基本结构如图 1.1 所示。图中分为话路和控制两部分。其话路部分可 以和现在运行的纵横制交换机的话路部分相比拟。话路设备的具体组成随交换机的类型 和用途而异，最基本的话路设备是用户线、中继线的终端接口以及提供连接电路的交换 网络。而控制部分则是一台数字电子计算机，它包括中央处理机(CPU)、存储器和输入/ 输出设备。 交换网络可以是各种接线器(如纵横接线器，编码接线器，笛簧接线器等)，也可以是 电子开关矩阵(电子接线器)。它可以是空分的，也可以是时分的。交换网络由 CPU 送控 制命令驱动。 （1） 空分（space division）：是指通过交换网络的每个连接通路各自有不同的空间位 置，可用金属接点或电子接点构成。早期的程控交换机采用空分的金属接点， 如电保持或磁保持的笛簧管。电子接点由于传输指标不如金属接点，未获得广 泛应用。 （2） 时分（time division）：是指通过交换网络的每个连接通路各自有不同的时间位 置，也就是采用时分复用方式（后面介绍）。可有脉幅调制（PAM），增量调制 （ M ）和脉冲编码调制（PCM）3 种方式。采用 PCM 方式的数字交换网络得 到了广泛的应用，交换网络除了提供通话用户间的连接通路外，还应提供必要 的传送信号的通路，例如信号音的发送、控制接续的信号的接收等。 出中继电路和入中继电路是与其他电话交换机的接口电路。它传输交换机之间的各种通
信信号，也监视局间通话话路的状态。用户电路包括用户状态的监视和用户直接有关的功能等。图中所示的中继器和用户电路包括收号器都受中央处理机控制。可以得出结论：程控交换机实质上是数字电子计算机控制的交换机。S1.4程控交换机的优越性1技术上的优越性（如书）(1)能提供许多新的用户服务性能。如缩位拨号、叫醒业务、呼叫转移等等。(2)维护管理方便，可靠性高。(3)灵活性大。(4)便于向综合业务数字网方向发展。(5)有可能采用公共信道信号系统。(6)便于利用电子器件的最新成果，使整机技术上的先进性得到发挥。2经济上的优越性（如书）(1)交换设备方面。(2)线路设备方面。维护和生产方面。(3）3与程控模拟交换机相比，程控数字交换机有以下优点：不仅在控制设备中，而且在交换网络中也使用了大规模集成电路。这导致交换技术与计算机技术的直接合并：②可使交换机设备的体积进一步缩小；③可以和PCM传输设备配合使用：④易于实现模块化技术，故可做到初装容量很小而终局容量很大的交换局：③易于实现无阻塞交换网络：③易于实现无衰减交换；话音、数据和图像等信息都以64kbit/s或nX64kbit/s的数字信号进行交换，对实现ISDN有利：③易于对话音加密。81.5程控交换机的服务性能（了解）程控交换机有以下各种用户服务性能：1给一般用户的服务(1)基本服务(2)补充服务2给各种用户交换机用户的服务可以有下列不同类型的用户交换机：●人工和自动用户交换机(PBX和PABX)：其他各种类似的用户交换机，如集团电话等：?虚拟用户交换机(CENTREX)。这是程控交换机的一种软件功能。3在管理和维护上的新业务$1.6程控交换技术的发展5
5 信信号，也监视局间通话话路的状态。 用户电路包括用户状态的监视和用户直接有关的功能等。 图中所示的中继器和用户电路包括收号器都受中央处理机控制。 可以得出结论：程控交换机实质上是数字电子计算机控制的交换机。 §1.4 程控交换机的优越性 1 技术上的优越性（如书） （1） 能提供许多新的用户服务性能。如缩位拨号、叫醒业务、呼叫转移等等。 （2） 维护管理方便，可靠性高。 （3） 灵活性大。 （4） 便于向综合业务数字网方向发展。 （5） 有可能采用公共信道信号系统。 （6） 便于利用电子器件的最新成果，使整机技术上的先进性得到发挥。 2 经济上的优越性（如书） （1） 交换设备方面。 （2） 线路设备方面。 （3） 维护和生产方面。 3 与程控模拟交换机相比，程控数字交换机有以下优点： ① 不仅在控制设备中，而且在交换网络中也使用了大规模集成电路。这导致交换 技术与计算机技术的直接合并； ② 可使交换机设备的体积进一步缩小； ③ 可以和 PCM 传输设备配合使用； ④ 易于实现模块化技术，故可做到初装容量很小而终局容量很大的交换局： ⑤ 易于实现无阻塞交换网络； ⑥ 易于实现无衰减交换； ⑦ 话音、数据和图像等信息都以 64kbit／s 或 n×64kbit／s 的数字信号进行交换， 对实现 ISDN 有利； ⑧ 易于对话音加密。 §1.5 程控交换机的服务性能（了解） 程控交换机有以下各种用户服务性能： 1 给一般用户的服务 (1) 基本服务 (2) 补充服务 2 给各种用户交换机用户的服务 可以有下列不同类型的用户交换机： ●人工和自动用户交换机(PBX 和 PABX)； ●其他各种类似的用户交换机，如集团电话等； ●虚拟用户交换机(CENTREX)。这是程控交换机的一种软件功能。 3 在管理和维护上的新业务 §1.6 程控交换技术的发展