第四章 电路交换技术(1交换机结构.)
现代交换技术第4章分组交换技术
第4章 分组交换技术
2．分组交换的缺点
上面介绍了分组交换的诸多优点，但任何技术在具有优点 的同时都不可避免地具有一些缺点，分组交换也不例外。它的 这些优点都是有代价的。
(3) 分组交换技术的协议和控制比较复杂，如我们前面提到 的逐段链路的流量控制，差错控制，还有代码、速率的变换方 法和接口，网络的管理和控制的智能化等。这些复杂的协议使 得分组交换具有很高的可靠性，但是它同时也加重了分组交换 机处理的负担，使分组交换机的分组吞吐能力和中继线速率的 进一步提高受到了限制。
第4章 分组交换技术
第4章 分组交换技术
4.1 概述 4.2 分组交换原理 4.3 X.25协议 4.4 分组交换机 4.5 帧中继技术 思考题
第4章 分组交换技术
4.1 概 述
4.1.1 分组交换的产生背景
分组交换PS(Packet Switching)技术的研究是从20世纪60年代开 始的。当时，电路交换技术已经得到了极大的发展。电路交换技 术是最适合于话音通信的，但随着计算机技术的发展，人们越来 越多地希望多个计算机之间能够进行资源共享，即能够进行数据 业务的交换。数据业务不像电话业务那样具有实时性，而是具有 突发性的特点，并要求高度的可靠性。这就要求在计算机之间有 高速、大容量和时延小的通信路径。在计算机之间进行数据通信 时，传统的电路交换技术的缺点越来越明显：固定占用带宽，线 路利用率低，通信的终端双方必须以相同的数据率进行发送和接 收等。所有这些都表明电路交换不适合于进行数据通信。因此， 大约在20世纪60年代末、70年代初，人们开始研究一种新形式的、 适合于进行远距离数据通信的技术——分组交换。
3电路交换技术1
T 测试
• 交换机运行过程中，可能有混线、器件损坏等 各种故障，因此需要对内部电路和外部的线路 进行周期的自动测试。
②数字用户接口电路 数字用户接口电路用于数字用户终端和数字交 换机之间的连接。程控交换机的数字用户接口 统称为“V”接口。V接口系列包括从V1到V5、 VB5数字接口 V1—2B＋D接口 注：B为64kbit/s，D为16kbit/s，为窄带综合 业务数字网数字用户接口，用户可以利用的最 高信息传输速率为64×2＋16＝144kbit/s。 V2——连接数字远端模块的接口； V3——连接数字PABX的接口，30B+D的接口；
• 通信建立后，资源不能被其它用户使用。
（3）不同终端之间不能互通。 （4）可能存在呼损。
• 若被叫用户忙或网络忙时呼叫不通
程控数字交换机的硬件结构
程控数字交换机由话路子系统和控制子系统组成。 话路子系统由以下部件组成，其中数字交换网络 是核心部分 用户模块 数字交换网络 ������ ������ 远端用户模块 ������ 数字中继模块 ������ 信令设备 控制子系统完成对话路设备的控制功能，由各种 计算机系统组成，采用存储程序控制方式。
这一阶段电话机的动作原理及用户线接 口今天仍在沿用，如：二线传输、集中 馈电、振铃等
2、机电式自动交换机阶段 （1）步进制交换机
步进制电话交换机是由选择器和继电器组成 的一种自动电话交换机。它以机械动作代替人工 电话交换机话务员的接线动作。 当用户拨号时，交换机内相应的选择器就随 着拨号时发出的脉冲电流一步一步地改变接续位 置，将主叫和被叫用户间的电话线路自动接通。
电路交换技术
数字程控交换机的硬件结构
• 在话路系统中讲述了包括数字交换机的系 统结构及各功能模块的作用;用户模块的结 构和功能,用户电路的功能、模拟和数字中 继器的功能;数字交换原理、T接线器的结构 和工作原理、S接线器的结构和工作原理、 数字交换网络的工作原理等内容。
数字程控交换机的硬件结构
• 在控制系统中讲述了包括程控交换机的控 制系统的结构方式、多处理机的分工方式 和备用方式,不同备用方式的故障处理特点 以及处理机间的通信方式等内容。
• 在通信期间,终端用户将始终独占该 条双向通信电路,直到通信双方中止 该通信连接。通信结束时,交换机负 责释放本次通信所占用的全部资源， 以供其他终端用户使用。我们称这 种方式工作的交换系统为电路交换 机。
电路交换技术的概述
• 电路交换系统的体系结构必然包括终端接 口、传输、信令、控制4个功能部分。 • 电路交换的特点是可靠性高、实时性强、 组网规模强大。
到目前为止，程控交换机技术在发 展过程中大致经历了四代：
• 第一代程控交换机主产生于20世 纪60年代，交换机的控制部分基 本上是采用大型专用计算机进行 集中控制，话路部分仍采用电磁 元器件构成交换网络，因此属于 空分模拟交换方式。
电路交换的发展与分类
• 从不同 的角度电话交换机有不同的分类方法:
纵横制交换机 (模拟交换)
1938年
空分式模拟程控交换机
1965年间 交换机进人电子计算化时代。靠软件程序控 制完成电话接续。所交换的信号是模拟信号。 交换网络采用空分技术 1970年 交换技术从传统的模拟信号交换进入了数字 信号交换时代，在交换网络中采用了时分技 术
时分式数字程控交换机
人工交换机
电路交换技术
电路交 电路交 换技术 换的发
电路交换技术原理
2
4
C4
图2.21 三级可重排无阻塞CLOS网络内部阻塞情形
3级可重排无阻塞CLOS网络
重排C1，可使网络 无内部阻塞。
14
2 2
3 1
43
1
1
1
1
1
1
C1
1
1
11
2
2
2
2
2
2
C2
3
1
1
1
1
3
C3
2
2
r2
4
2
2
2
2
4
C4
图2.22 三级可重排无阻塞CLOS网络重排过程
2.4.3 TST交换网络
TST网络是由时间接线器T和空间接线器S联合 组成的一种CLOS型交换网络结构。
接，0称这种情形为内部阻塞。
1
m-1
0
n-1
1
...
பைடு நூலகம்...
...
...
n-1
m-1
图2.18 mn×nm两级交换网络
无阻塞网络
① 严格无阻塞网络。不管网络处于何种状态，只要 连接的起点和终点空闲，任何时刻都可在网络中建立 一个连接，且不影响网络中已建立的其他连接。
② 可重排无阻塞网络。不管网络处于何种状态，只 要连接的起点和终点空闲，任何时刻都可在网络中直 接或者对已有连接重新选择路由来建立一个连接。
1 0 0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 DA DB DC 1 1 X S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 0 0 0 0 PR 1 1 X S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 SA SB SC
四种交换技术概述
四种交换技术从交换技术的发展历史看，数据交换经历了电路交换、报文交换、分组交换和异步传输模式等发展过程。
一、电路交换电路交换就是计算机终端之间通信时，一方发起呼叫，交换机进行转接并为双方建立连接，独占一条物理线路进行通信，等一方挂机后，交换机就把双方的线路断开，为双方各自开始一次新的通话做好准备。
电路交换的动作，就是在通信时建立(即连接)电路，通信完毕时拆除(即断开)电路，至于在通信过程中双方传送信息的内容，与交换系统无关。
它的特点是实时性强，时延小，交换设备成本较低。
但同时也带来线路利用率低，电路接续时间长，通信效率低，不同类型终端用户之间不能通信等缺点。
电路交换比较适用于信息量大、长报文，经常使用的固定用户之间的通信。
二、报文交换报文交换不要求在两个通信结点之间建立专用通路。
发送端把要发送的信息组织成一个数据包——报文，该报文中含有目标结点的地址，完整的报文在网络中逐点向前传送。
每一个结点接收整个报文，检查目标结点地址，然后根据网络中的交通情况在适当的时候转发到下一个结点。
经过多次的存储——转发，最后到达目标，因而这样的网络叫存储——转发网络。
—1—其中的交换结点要有足够大的存储空间（一般是磁盘），用以缓冲收到的长报文。
交换结点对各个方向上收到的报文排队，逐个找出下一个转发结点，然后再转发出去，这些都带来了排队等待延迟。
报文交换的优点是不建立专用链路，线路利用率较高，这是由通信中的等待时延换来的。
三、分组交换分组交换也称包交换，它是将用户传送的数据划分成多个更小的等长部分，每个部分叫做一个数据段。
在每个数据段的前面加上一些必要的控制信息组成的首部，就构成了一个分组。
首部用以指明该分组发往何地址，然后由交换机根据每个分组的地址标志，将他们转发至目的地，这一过程称为分组交换。
进行分组交换的通信网称为分组交换网。
分组交换实质上是在“存储——转发”基础上发展起来的。
它兼有电路交换和报文交换的优点。
分组交换主要有两种方式：数据报方式和虚电路方式。
交换技术
第四章：1.面向连接网络CO(Connection Oriented)和无连接网络CL(Connectionless)传送原理面向连接网络和无连接网络的主要区别：(1) 面向连接网络用户的通信要经过建立连接、信息传送、释放连接三个阶段；而无连接网络不为用户的通信过程建立和拆除连接。
(2) 面向连接网络中的每一个节点为每一个呼叫选路，节点中需要有维持连接的状态表；而无连接网络中的每一个节点为每一个传送的信息选路，节点中不需要维持连接的状态表。
(3) 用户信息较长时，采用面向连接的通信方式的效率高；反之，使用无连接的方式要好一些。
2.电路交换的特点电路交换采用同步时分复用和同步时分交换技术，特点：(1) 整个通信连接期间始终有一条电路被占用，信息传输时延小。
(2) 电路是“透明”的。
所谓“透明”是指交换节点未对用户信息进行任何修正或解释。
(3) 对于一个固定的连接，其信息传输时延是固定的。
(4) 固定分配带宽资源，信息传送的速率恒定。
实电路与虚电路区别：建立实电路时，不但确定了信息所走的路径，同时还为信息的传送预留了带宽资源；而在建立虚电路时，仅仅是确定了信息所走的端到端的路径，但并不一定要求预留带宽资源。
分组交换的特点优点：(1) 线路利用率较高。
(2) 异种终端通信。
(3) 数据传输质量好、可靠性高。
(4) 负荷控制。
(5) 经济性好。
缺点：1) 信息传送时延大。
2）用户的信息被分成了多个分组，每个分组附加的分组头都需要交换机进行分析处理，从而增加了开销。
3) 分组交换技术的协议和控制比较复杂。
分组工作方式：虚电路VC(Virtual Circuit)方式和数据报DG(DataGram)方式。
3.ATM：ATM是一种传送模式，在这一模式中用户信息被组织成固定长度的信元，信元随机占用信道资源，也就是说，信元不按照一定时间间隔周期性地出现。
ATM技术的特点：1.采用固定长度的短分组 2.采用统计复用 3.采用面向连接并预约传输资源的方式工作4.取消逐段链路的差错控制和流量控制ATM协议运行在误码率很低的光纤传输网上，同时预约资源机制保证网络中传输的负载小于子网络的传输能力，所以A TM取消了网络内部节点之间链路上的差错控制和流量控制。
电路交换原理
电路交换原理一、电路交换基本概念1. 电路交换的定义电路交换是一种通过建立一条物理通路来实现数据通信的技术。
在电路交换中，通信的两个端点需要在通信前建立一个物理通路，直到通信结束时才会释放该通路。
这种通路可以是实际的电路线路或其它专用媒体（如卫星通讯、光纤通讯等）。
① 建立通路时间较长，但通信质量稳定且可靠。
② 数据传输速率稳定，传输延时少，实时性好。
③ 通路固定占用，资源利用率低。
① 信道：电路交换中，信道指建立的物理通路，由各种媒体构成。
② 交换机：通常由电话交换机或路由器等网络设备组成，用于建立和断开通路。
③ 终端设备：使用电路交换服务的设备，如电话、传真机、调制解调器等。
电路交换的基本工作原理如下：2. 交换机建立通路3. 通信过程中占用通路在通信过程中，该通路将被占用，并且只能被呼叫双方使用。
此时，通路占用的资源将不可用于其它通信。
4. 通信结束通路释放三、电路交换的优缺点1. 优点② 通信质量可靠，在通信过程中可以保证数据的完整性和正确性。
2. 缺点① 建立和释放通路耗时较长，资源利用率低。
② 通路占用导致通讯资源的浪费。
四、电路交换的应用和发展1. 应用领域电路交换最早应用于电话通信，随着科技的不断发展，电路交换也逐渐应用于其它领域，如在线游戏、视频直播、视频会议等等。
2. 发展趋势在现代通讯技术的不断发展中，电路交换虽然仍然占据一定的市场份额，但是由于其资源利用率低，建立连接时间长等缺点，越来越多的应用场景中被替代。
目前，大多数的在线游戏、视频直播等场景中已经使用数据报或数据报文交换技术替代电路交换技术，而电路交换技术则主要应用于一些对数据传输质量有较高要求的业务场景，如国际长途电话等。
五、总结电路交换是一种建立物理通路进行数据通信的技术。
虽然具有传输稳定、实时性好等优点，但是其建立和释放通路时间较长，资源利用率低等缺点也限制了其应用范围。
随着科技的不断进步和网络技术的发展，电路交换正在逐渐被替代，其应用领域也在不断缩小。
通信技术基础第四章 程控交换与软交换技术
4.3 程控交换机硬件设备介绍
4.3 程控交换机硬件设备介绍
（1）外围交换模块PSM PSM的主要功能有：单模块成局完成PSTN、ISDN用户接入和呼叫 处理；多模块组网时作为其中一个模块局接入中心模块；可作为移 动交换系统接入中心局。PSM的硬件结构如图4.12所示。
4.3 程控交换机硬件设备介绍
4.3 程控交换机硬件设备介绍
4.3 程控交换机硬件设备介绍
1．中心模块 中心模块是C&C08的枢纽部件，主要完成核心控制与核心交换功能， 并提供交换机主机系统与计算机网络的接口，完成操作、维护、管 理、计费、告警、网管等OAM功能。
中心模块按照模块化的思想进行设计，主要由管理/通信模块 （AM/CM）、时钟模块（CKM）、业务处理模块（SPM）和共享 资源模块（SRM）组成。管理/通信模块（AM/CM）是管理模块 （AM）和通信模块（CM）的总称，其中，AM由中央处理模块 （CPM）和后管理模块（BAM）组成，CM由通信控制模块 （CCM）、中央交换网（CNET）以及线路接口模块（LIM）组成。 中心模块的层次结构如图4.10所示。
4.3 程控交换机硬件设备介绍
2．交换模块 交换模块（SM）具有独立交换功能，主要用于实现模块内用户的呼 叫及接续的全部功能，并配合中心模块完成模块间的交换功能。SM 在功能上独立于中心模块，可提供分散数据库管理、呼叫处理、维 护操作等各种功能，是C&C08的核心部件之一。
4.3 程控交换机硬件设备介绍
0
TS3 TS19 1 2 3 ab
19
a
话音存储器
（SM）
b
TS3 TS19
ba & 在时钟脉冲到来时，在TS3将信息
31
现代交换原理第4章分组交换技术
路由选择算法 集中式路由交换
动态法
01
扩散式路由法 固定路由表法
静态法：
02
*
数据通信系统性能指标
有效性质量指标是衡量系统传输能力的主要指标，通常从码元传输速率、信息传输速率、频带利用率和差错率等方面来考虑。
*
信息传输速率&码元传输速率
01
I = log2 1/P = log2 N (bit)
2
当主叫DTE想要建立虚呼叫时，它就发送“呼叫请求”分组，该分组包括可供分配的高端的LCN和被叫DTE地址。
3
X.25分组层的数据传输过程与链路层的情况非常类似，数据发送和接受确认、重发过程、窗口机制、流量控制等方面的设计思想是相同的。
4
在虚呼叫任何一端的DTE都能够清除呼叫，通过发送“呼叫清除”分组和“清除指示”分组来完成呼叫清除过程。
8 7 6 5 4 3 2 1
*
分组的传输
分组装配和拆卸设备
（Packet Assembler/Disassembler ，PAD）
是一个规程转换器或者说是网络服务器，主要功能是向各种不同的终端提供服务，帮助它们进入分组交换网，或者具体说就是帮助终端要发送的数据生成分组，并通过线路发送给网络（交换机）。
X.25协议产生背景
数据通信网发展的重要里程碑是采用分组交换方式，构成分组交换网。和电路交换网相比，分组交换网的两个站之间通信时，网络内不存在一条物理电路供其专用，因此不会像电路交换那样，所有的数据传输控制仅仅涉及到两个站之间的通信协议。
X.25是ITU-T制定的WAN通信协议标准，它定义了用户设备与网络设备之间的连接是如何建立和维护的。X.25在OSI/RM出现之前就制定了，在OSI和CCITT的共同努力下，X.25与OSI/RM的下三层可以对应起来，只是第三层叫做“分组层”，物理层建议采用X.21bis，数据链路层采用平衡型链路接入规程LAP B的异步平衡模式ABM。
电路交换
电路交换原理
时分交换
空分交换
电路交换原理：1.时分交换
交换系统通常包括若干条PCM复用线，用HW 表示。每条复用线又可以有若干个串行通信时隙， 用TS表示。时分交换是交换系统中PCM复用线上 时间片的交换，即时隙的交换。语音信号的时隙交 换一般通过时间接线器（T接线器）来实现。
T接线器 n条输出线的n*n的电子接点矩 阵、控制存储器以及一些相关 逻辑接口。通常这些电子接点 是触点开关或电子开关。 控制存储器共有n组，每组控制 存储器的存储单元等于复用线 的复用度。
工作方式：
输入控制方式和输出控制方式
区别
S接线器用来完成对传送同步时分复用信号的不 同复用线之间的交换功能，T接线器用来完成在一 条复用线上时隙交换的基本功能。
完成在同一复用线上的不同 时隙之间的交换，也就是将T 接线器输入复用线上的某个时 隙的内容交换到输出复用线上 的制定时隙。
基本组成：
语音存储器（SM），存放语音 信号或数据信息。 控制存储器（CM），存储处理 机制命令字，用来指示写入或 读出的语音存储器地址。 必要接口电路
工作方式：
输出控制方式和输入控制方式
电路交换过程
电路建立阶段
数据传输阶段
电路拆除阶段
电路交换过程：1.电路建立阶段 2.数据传输阶段 3.电路拆除阶段
该阶段是在数据传输之前，主叫用户发出呼叫请求，由交 数据传输结束后，要进行线路的拆除，即中止连接，以便 在H1与H2通过通信子网的物理电路建立连接以后，数据就 换装置沿途接通一条物理通路，即建立站到站的线路。 释放电路。某一方（H1或H2）发出“释放请求包”，另一方 可以在主机H1与H4之间进行实时、双向的交换。在整个数据 以“呼叫请求包”的形式发出呼叫请求，以路径选择算法 同意结束传输并拆除线路时，发送“释放应答包”，然后逐 传输过程中，所建立的电路必须保持连接状态。 选择下一个节点。 点拆除到对方节点，结束此次通信。被拆除的线路空闲后， 如图，路径为H1->A->B->C->D->H2。 可被其他通信使用。
计算机网络技术数据通信基础电路交换
电路交换数据通信基础
目录
CONTENTS 1,电路交换通信2,电路交换技术
地
特点
电路交换（CircuitSwitching）也叫线路交换。
是数据通信领域最早使用地交换方式。
专用通信链路
123
建立电路传输数据拆除电路
Ø建立电路
在传输任何数据之前,要先经过呼叫过程建立一条端到端地电路。
电路交换过程建立时间地长短与连接地间节点地个数有关。
Ø数据传输
在整个数据传输过程,所建立地电路需要始终保持连接状态。
Ø拆除电路
数据传输结束后,由某一方发出拆除请求,然后逐步拆除到对方节点。
2,电路交换技术地特点
Ø在数据传送开始之前需要先设置一条专用地通路,采用面向连接地方
式。
Ø一旦电路建立,用户就可以固定地速率传输数据,间节点不对数据进行其它缓冲与处理,传输实时性好,透明性好。
Ø在电路释放之前,该通路由一对用户完全占用,即使没有数据传输也要占用电路,因此线路利用率低。
Ø电路建立延迟较大,对于突发式地通信,电路交换效率不高。
Ø电路交换既适用于传输模拟信号,也适用于传输数字信号。
THEEND,THANKYOU
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第四讲 电路交换技术(四)
16
（3）模拟用户线处理进程
0 空闲 摘机 主叫摘机 1 等待命令 收号 存呼叫控制块号码 送拨号音 启动收号 A 拨号 存号码 停T0 停拨号音 3 收号 拨号 存号码 T0超时 停拨号音 释放收号器 释放存储块 久不拨号 送忙音 10 等挂机 Y 译成呼叫控制消息 发呼叫控制消息 B 4 等待数字分析 挂机 停拨号音 释放收号器 释放存储块 主叫挂机 0 空闲
10
（1）用户摘挂机扫描程序
• 摘挂机扫描识别算法 • 设本次扫描值为PR，上次扫描值为LR，0 表示环路断开，1表示环路闭合，摘机事 件的逻辑运算为 • 挂机事件的逻辑运算为
LR PR 1
LR PR 1
11
（1）用户摘挂机扫描程序
摘挂机扫描 置扫描组起始地址 读本次扫描值 读上次扫描值
LSR( i ) LSRL( i )
i=i+1
N
i>15？
Y 返回
线路信令扫描程 序只是发现事件 并进行登记，并 不对事件进行实 质性处理。
21
图2.40 对30路数字中继线路信令扫描的程序流程图
（2）记发器信令处理程序
• 传递地址和控制信息的信令习惯上称作记发器 信令，采用多频互控(MFC)方式传送，交换机 中设置专用多频发码和收码器，多频信号采用 话带音频方式经话路传送，多采用DSP方式集 中处理。 • DSP多频收发处理装置，由呼叫处理进程调度 资源管理程序进行分配，通过DSN与中继话路 连接，利用数字信号处理方法对PCM信号识别 和解码。 • 收到一位数字时，则缓存并将标志位SP置高， 供数字扫描程序识别和读取。发码过程则根据 发号数字对应的双频信号PCM码以8kHz帧同步 为参考，周期地通过相应信道送出即可。
《电路交换技术》课件
电路交换技术的发展历程
19世纪末
有线电报的出现，标志着电路交 换技术的萌芽。
21世纪初
随着移动通信技术的发展，电路 交换技术在移动通信网络中得到 了广泛应用。
20世纪初
电话系统的出现，推动了电路交 换技术的快速发展。
20世纪60年代
数字信号处理技术的出现，使得 电路交换技术进入数字化时代。
电路交换技术的特点
通信链路专用
在电路交换技术中，通信链路被 预先分配给用户，并在整个通信 过程中保持不变，这保证了通信 的可靠性和实时性。
资源利用率不高
由于通信链路在未使用时仍被占 用，电路交换技术的资源利用率 相对较低。
通信质量稳定
Part
04
电路交换技术的优势与局限性
通信过程
在建立的通信路径上，通 信双方可以实时进行数据 传输，直到通信结束。
释放连接
通信结束后，通过电话交 换机释放建立的通信路径 。
电路交换技术的通信协议
STEP 01
信令协议
STEP 02
数据传输协议
用于控制电路交换设备的 操作，实现电路的建立、 维持和释放。
STEP 03
维护管理协议
据传输
在无线数据传输领域，如无线局 域网（WLAN）和移动网络的数 据传输，电路交换技术确保了数 据传输的可靠性和实时性。
视频会议
高清视频传输
电路交换技术能够提供稳定、高带宽 的传输通道，满足视频会议中高清视 频的传输需求。
实时交互
电路交换技术能够保证视频会议中的 实时交互，降低延迟，提高沟通效率 。
用于规范数据在电路上的 传输格式和传输速率。
电路交换技术一PPT课件
第8页/共40页
2.2.2 电路交换的基本功能
在控制功能管理下，按 需求提供连接通路。
用户线
123 456 789 * 8#
终端接口功能
适配外部线路传输 特性，信号格式转 换，协同信令功能
收发信令。
连接 功能
控制功能
信令功能
终端接口功能 中继线
到其他交换机
依照呼叫用户的需求， 并结合交换设备的性能 指标、资源状态完成相 应的接续操作，维持设
备正常运行。
图2.2 电路交换系统的基本功能模块结构及相接互收关的系终端状态及信 令消息转换成适合控 制功能处理的消息格 式，或相反过程。
9
第9页/共40页
2.3 电路交换系统的硬件结
构 模拟用户线
模拟用户接口
用户级
数
模拟用户接口 用户级 数字中继接口 中继线 数字中继接口
字
远端模块 数字用户线
数字用户接口
• 数字中继接口由码型变换、时钟提取、帧同步和复帧同步、帧定位、信令 提取和插入、告警处理等模块组成。
20
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4. 数字中继接口
码型变换
弹性缓存 帧定位
信令提取 数
帧同步
信令接收
字
线
时钟提取
复帧同步
交
路 侧
告警检测
指示
换
信令发送
网
内部时钟
络
侧
码型变换 帧同步插入 帧同步插入
信令插入
图2.6 数字中继接口功能模块结构图
交
数字中继线 模拟中继
信令设备
控制子系统
内部存储器
处理机
外部设备
维护终端
外部存储器
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控制系统
模模模模模
模 模 模 模 模 模
模模模
模模模模
模 模 模 模 模 I / O模 模
7. 数字交换网络
❖数字交换网络将某条线路上某个时 段传输的用户数据信号搬移到另一 线路的某个时段上输出，递交给接 收该信号的用户，以实现任意两用 户间的互连通信。
当话音信号变成数字信号后，每个用户的 话音信息就在PCM复用线上占据一个固定的时 隙，在这个固定的时隙上，周期地传递该用户 的话音信息。
模模模模模模 信模 令模 设模 模备
模模模模模
模 模 模 模 模 模
模模模
模模模模
模 模 模 模 模 I / O模 模
6.信令设备
模模模模模
模模模模模模
模模模
模模模 模模模
模模模模 模模模
模模模模模
模模模模模
模模模 模模模
模模模 模模模模模模
模模模模模模
模模模模模模
模模模模模
模模模模模模
话路系统
信模 令模 设模 模备
3. 数字用户接口
模模模模模
模模模模模模
模模模
模模模 模模模
模模模模 模模模
模模模 模模模
模模模模模
标准化的模数模 字模 接模 模口：
模模模 模模模模模模
模模模模模模
模模模模模模
BRI: 2B模+模D、模 模14模4Kb/s
话路系统
PRI
V5.1: 30B+D、2.048Mb/s.
V5.2控: 1制-1系6个统V5.1
模模模模模模
模模模
模模模 模模模
模模模模 模模模
模模模模模
模模模模模
模模模 模模模
模模模 模模模模模模
模模模模模模
模模模模模模
模模模模模
模模模模模模
话路系统
信模 令模 设模 模备
控制系统
模模模模模
模 模 模 模 模 模
模模模
模模模模
模 模 模 模 模 I / O模 模
1. 集中控制
话路设备
话路设备
作业：2.2、 2.3、 2.4、2.6、2.7、2.8、2.10
4.2 电路交换机的基本功能
电路交换机的基本功能包括接入功能、信 令功能、路由功能、控制功能、连接功能。 基本任务就是根据主叫用户提供的被叫用 户信息，进行网络接续，构成主叫到被叫 的双向信号通路。
4.2.1 电路交换呼叫接续过程
主叫话机
用户线
123 456 789 * 8#
摘机
拨号音
呼叫阶段
拨号 回铃音
模模模
模模模模
模 模 模 模 模 I / O模 模
1.模拟用户接口
具有BORSCHT七项功能
a b
测试 T
振铃 R
过压 保护
O
馈电和 监视 B，S
混合电路H
平 衡 编/译 网 码器C 络
内、外线测试 铃流
扫描
图2.4 用户电路的BORSCHT功能及顺序关系
七项功能：
B:馈电 O:过压保护 R:振铃 S:监视 C:编译码 H:混合电路 T:测试
2. 用户级和远端模块
模模模模模
模模模模模模
模模模
模模模 模模模
模模模模 模模模
模模模模模
模模模模模
模模模 模模模
模模模 模模模模模模
模模模模模模
模模模模模模
模模模模模
模模模模模模
话路系统
信模 令模 设模 模备
控制系统
模模模模模
模 模 模 模 模 模
模模模
模模模模
模 模 模 模 模 I / O模 模
3. 分布式控制
优点：系统可靠性高，软、硬件模块化，便于系统扩容。 缺点：各模块间通信消息的数量将随着整个交换系统容量和性 能的增加而急剧增加。
4.3.3 处理机间通信
❖利用PCM信道进行消息通信：TS16信道， 无需额外硬件，开销小，容量较小。
❖共享存储器通信结构：设置共享的公共 存储器缓存处理消息，缺点是不适合大 型系统。
❖以太网通信总线结构：利用IP通信模型， 配置和编程容易，但处理机之间通信消 息一般较短，TCP协议太复杂，多用改 进的UDP协议。
小结
1.电路交换机经历了人工（磁石、供电）、空分模拟 （步进制、纵横制）、程控模拟、程控数字等交换技 术发展过程。 2.电路交换包括接入、路由、链接、信令和控制等基 本功能，在主叫到被叫之间建立一条双向通话信道。 3.电路交换系统的硬件结构由话路和控制两部分组成， 话路部分为用户提供相关接口和交换网络；控制部分 按照用户要求控制话路部分为用户选择路由和建立新 系通道。
建立与主叫的通话电路； ❖(5)能随时发现任何一方用户挂机。
4.3 电路交换系统的硬件结构
模模模模模
模模模模模模
模模模
模模模 模模模
模模模模 模模模
模模模模模
模模模模模
模模模 模模模
模模模 模模模模模模
模模模模模模
模模模模模模
模模模模模
模模模模模模
话路系统
信模 令模 设模 模备
控制系统
模模模模模
模 模 模 模 模 模
4.1.1 电路交换技术的发展
❖发展历程：步进制电话交换机
4.1.1 电路交换技术的发展
❖发展历程：纵横制电话交换机
4.1.1 电路交换技术的发展
❖发展历程：程控电话交换机
数字程控电话交换机
4.1.2 电路交换机的分类
(1)按信号交换形式分：模拟和数字交换机 (2)按交换机构形式分：空分和时分交换机 (3)按控制方式分：人工、布控逻辑和存 储程序控制交换机
现代交换技术
李广林
第4章 电路交换技术与接口
内容：电路交换技术的概念、发展、 系统的硬件结构、接口技术
方法：讲授、启发、讨论 目的：了解电路交换机的发展
掌握电路交换技术概念 熟悉电路交换系统的硬件结构 时间：90分钟
4.1 电路交换的概念
电路交换（CS:Circuit Switching） 一对实线、一个频段、一个时隙
交换机
消息传送阶段 释放阶段
停回铃音 （接续通话）
挂机
用户线
被叫话机
123 456 789 * 8#
振铃 摘机 停振铃
忙音 挂机
图3.1 交换过程的三个阶段及相应的信令关系
4.2.1 电路交换呼叫接续过程
呼叫接续一般都经历3个阶段：
呼叫建立阶段 通信阶段 电路拆除阶段
通过呼叫信令完 成逐个节点的接 续，建立起一条 端到端的通信电 路
单级多机控制方式 多级多机控制方式
（1）单级多机控制方式
话路设 备
资源0
资源1
资源2
……
资源N
处理机0
处理机1
处理机2
公共 存储器
存储器0 存储器1 存储器2
……
处理机N
公共通信总 线
……
存储器N
图2.10 单级多机系统
优点：处理机的数量可随着用户容量的增加而增加。 缺点：每台处理机都要具有呼叫处理的全部功能,控制复杂。
1. 集中控制
❖优点： ▪ 处理机掌握整个系统的状态，可访问 所有资源； ▪ 改变功能一般在软件进行，较方便。
❖缺点： ▪ 系统较脆弱，一旦故障会造成全局瘫 痪； ▪ 软件须包含不同特性的功能，庞大， 不便管理；
2. 分级控制
❖分级控制：用于控制的每台处理机只能访 问部分资源或完成部分功能。
分级控制
话路设备
话路设备
倒换控制机构
倒换控制机构
控制倒换机构
控制倒换机
处理机A
处处理理机机B A
处理处机理B机A
处处理理机机B A
交换控制程序
交交换换控控制制程程序序
交换交控换制控程制序程序
交交换换控控制制程程序序
(a) 冷备用工作方式
(a) 冷备用工作方式
(a) 热备用工作方式
(a) 热备用工作
图2.9 集中控制的主备用工作方式原理结构 图2.9 集中控制的主备用工作方式原理结构
在已建立的 端到端的直 通链路上， 透明地传送 和交换语音 信号
结束一次 通信时， 拆除电路 连接，释 放节点和 信道资源
4.2.2 电路交换的功能要素
在呼叫处理方面必须满足以下要求：
❖(1)能及时发现呼叫的到来； ❖(2)能接收并保存主叫发送的被叫号码； ❖(3)能检测被叫忙闲状态、是否有空闲通路； ❖(4)能向空闲的被叫用户振铃，在被叫应答时
AB
32路时隙，抽样频率fs＝8000Hz，帧周期125μs ☏
7. 数字交换网络
a
数字交 b
2
TS2 PCM1入 换网络
TS2
PCM1出
甲
b PCM1出
2
TS2
b
a
30
TS30 PCM2入
TS30
乙
a PCM2出
30
TS30
PCM2出
图2.8 数字交换系统的交换过程
4.3.2 控制子系统
模模模模模
（2）多级多处理机系统
话路 设备
资源0
资源1
资源2
……
资源N
预处理机0 预处理机1 预处理机2
……
预处理机N
呼叫处理机
维护管理 处理机
图2.11 三级多机控制系统的组织结构示意图
优点：每台处理机只承担部分功能，可简化软件，若需增强功能， 在软件上也易于实现。 缺点：在容量小时，也必须配备全部处理机。
的信号的互换过程。在通信之前需建立 端到端的物理连接，连接建立后，即使 无信息传送也占用电路的一种交换方式。