(6.1)公共交换电话网络(PSTN)【全业务组网砖家指引】

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第六章
第一节
话音通信技术
公共交换电话网络（PSTN）
公共交换电话网络（PSTN，Public Switched Telephone Network）是目前我们日常生 活中使用的传统电话网络。 传统的电话系统是以模拟技术为基础的电路交换网络， 因此也被 称为普通老式电话业务(POTS，Plain Old Telephone Service)。PSTN 是基于标准电话线
路的电路交换服务，主要用来为远端的电话机提供话音接入。 120 多年前，亚力山大·G·贝尔发明了电话。起初电话转接靠人工完成，接线员拿起 听筒问清呼叫对象然后再转接。模拟电话交换系统的出现，电话交换实现了自动化；模拟交 换系统检测出你所呼叫的电话号码， 然后通过一套机械设备连接到你所呼叫的对象。 而目前 使用电话交换机是数字化的程控电话交换机。 计算机系统取代了以往的模拟交换系统， 电话 连接的速度更快了，而且可以提供诸如来电显示、呼叫转移、电话秘书等增值业务，称为程 控功能业务。 程控电话交换机一般放置在运营商的通信机房里面， 目前也有部分小型的电话交换机安 装在室外的特制的通信机箱里。 从程控电话交换机到用户电话里通过电缆连接， 每个用户占 用电缆里面的一对线，称为用户线接入电路。这些电缆一般分为主干电缆、配线电缆等段落 进行管理，段落间通过交接箱进行线对调接。分段管理是为了能按需跳线，提高线路资源的 利用率与使用灵活性。
主干电缆 配线电缆 电缆
PSTN 电话网络 程控电话交换机
交接箱
交接箱 交接箱
分线盒
电话线
图6-1-1：PSTN铜缆电话接入
1用户占用一对线
电话用户接入电路的基本功能有: ●馈电(Battery feed): 交换机通过用户线向电话机提供直流馈电； ●过压保护(Overvoltage Protection): 防止用户线上的电压冲击或过压而损坏交换 机。 ●振铃(Ringing)：向被叫用户话机馈送铃振电流。
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●监视(Supervision)：监视用户线通断状态，以检测话机的摘机、挂机、拨号脉冲等 用户线信号，转送给控制设备，以表示用户的忙闲状态和接续要求。 ●编解码(CODEC)： 利用编码器、解码器、滤波器等完成话音信号的模数与数模交换， 以与数字交换机的数字交换网络接口。 ●测试(Test)：提供测试端口，进行用户电路的测试。
PSTN 网在解决通讯问题时，主要分为呼叫、接入连接、拆接 3 个过程。呼叫过程包含 摘机通知、拨号音、振铃、拨号和忙信号等动作，这些都是模拟电话中使用的信令。接入连 接简单来说就是电话交换机（或程控交换机）建立语音电路的过程，相当于数据中的握手后 建立的通道。拆接就是通话完毕后，拆除电路，通过电话挂机，断开传递给交换机的电路信 号，交换机从自己的电话路由列表中删除电路，拆除语音信道。 一次通话基本上就是上述三个过程，当然，实际应用的技术比上面所说的要复杂的多， 比如经过多个程控交换机 （一级汇接局到二级汇接局等等） 建立通话的过程就是一个复杂的 过程。 电话拨号分为脉冲拨号和双音频拨号。 脉冲拨号就是用脉冲表示二进制的 1 和 0， 用几 个脉冲表示拨号的数值。老式电话机就是脉冲拨号，拨号转盘转到几就是几个脉冲。由于脉 冲拨号的反映比音频拨号慢，所以现在一般采用音频拨号。 音频拨号采用双音多频方式。双音多频（DTMF，Dual Tone Multi Frequency)信号由
8 个频率两两组合而成。这 8 个频率又分为低频群和高频群两组。低频群的 4 个频率依次 为 697Hz、 770Hz、 852Hz、 941Hz； 高频群的 4 个频率依次为 1209Hz、 1336Hz、 1477Hz、 1336Hz。 在应用于电话机的拨号信号中，按照通信标准，其信号持续时间和间隔时间都不小于 40ms， 频率偏差不大于±1.5%。 运营商传统的 PSTN 网络的总体结构如下：
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一级干线、省间长途 二级干线、省内长途 本地网
长途局
长途局
关口局
其它运营商
市话汇接局
市话端局
市话端局
远端模块
PBX
接入铜缆
图6-1-2：PSTN网络结构 我国长途交换网分两级，一级干线是省会城市和直辖市的长途交换机，基本上形成了 网状网，即省会城市到其它省会城市都有直达中继，二级干线是省内各地市的长途交换机， 也基本上形成了网状网，即同一个省内某地市到省内其它地市都有直达中继。 本地网内分为市话端局，直接提供用户接入；汇接局用于汇接本地网内市话端局之间 以及到其它（如特服）通话；关口局用于和其它运营商网络相联。 交换机之间的路由分为高效直达路由、基干路由等。基干路由就是最基本的路由，比 如市长途局到省长途局。 高效直达路由是为话务量大的两个局间增开的路由， 比如某市到其 它市的直达路由。 话务量强度用 Erlang（爱尔兰）表示，它是一个无量纲的值，用来表示单个或多个信 道的时间利用情况。 该参数的命名为 Erlang 是为了纪念最早从事话务量研究的丹麦学者 A.K. 爱尔兰 （A.K.Erlang） 爱尔兰指在一特定时间内呼叫次数与每次呼叫平均占用时间的乘积， 。 即特定时间内各信道占用时间的累计求和数值。 话务量爱尔兰的大小与用户数量、 用户通信 的频繁程度、每次通信占用的时间长度以及观测的时间长度（例如 1 分钟、1 小时等)有关。 单位时间内通信的次数越多，每次通信占用的时间越长，观测的时间越长，话务量就越大。 话务量随着观测时间的不同而不同，是一个动态的变量。
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