第三章 电话通信
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– 我国自行制定的中国1号信令就是随路信令。
• 公共信道信令是指在电话网中各交换局的处理机之间 用一条专门的数据通路来传送信令信息的一种信令方 式。
– 我国目前使用的No.7信令就是公共信道信令。
3．按信令功能划分
– 按信令功能可分为管理信令、线路信令和路由 信令。
• 管理信令用于信令网的管理； • 线路信令是用于表示线路状态的信号； • 路由信令是指被叫用户地址信号。
话音信号的离散化处理 时间上的离散性
使连续信号f(t)变 成了离散的f(t0)、 f(t1)、 f(t2)、 f(t3) · · ·
警 示
抽样后的信号时间上变成离散的，但仍 然是模拟信号。
设时间连续信号f（t），其最高截止频率 为fm。要从样值序列无失真地恢复原时 间连续信号，其抽样频率应选为fs≥2fm。 这就是著名的奈奎斯特抽样定理，简称 抽样定理。 人的话音信号频率为300～3400Hz，考虑 防卫带的预留： fs＝8KHz，抽样周期T ＝125μs。
模拟信号转换为数字信号设备称为模/数转换设 备。 将模拟信号转换为数字信号的方法有
– PCM脉冲编码调制（Pulse Code Modulation – 差值编码调制（Difference Pulse Code Modulation， DPCM） – 自适应差值编码（Adaptive Difference Pulse Code Modulation，ADPCM） – 增量调制（Delta Modulation，△M）
警 示
复接是将多个低速的数字码流合 并成一个高速的数字码流； 复用是将多路信号在一条信道上 传输。
3.4 数字程控交换技术
程控交换机是存储程序控制交换机（Stored Program Control，SPC） 的简称。 是利用电子计算机进行控制的，它把电话交 换机各种控制功能按步骤编成程序存入存储 器，利用存储器内所存的程序来控制整个交 换机工作。
3.5.2信令的分类
1．按工作区域划分
– 用户线信令
• 用户线信令是在用户终端与交换机之间的用户线上传送的信令。 • 对于常见的模拟用户线，用户线信令包括：用户状态信令、选 择信令和各种可闻音信令。
– 用户线状态信令是指用户摘机、应答、拆线等信号； – 选择信令又称地址信令，是指主叫用户发出的被叫用户号码； – 各种可闻音信令是由交换机发送给用户的，包括振铃信号、回铃 音、拨号音、催挂音等等。
（2）量化
抽样后的PAM信号的幅度仍然是连续的，因此还是模拟信号。 幅值在一定范围内为无限多个值，若直接转换成二进制数字 信号表示需要无限多位二进制信号与之对应，这是不可能实 现的，为此要采用量化的办法。 量化是把信号在幅度域上连续的样值序列用近似的办法将其 变换成幅度离散的样值序列。 具体的定义是，将幅度域连续取值的信号在幅度域上划分为 若干个分级（量化间隔），在每一个分级范围内的信号值取 某一个固定的值用m(t)来表示。 量化误差
归纳思考
– 发送端的模/数变换包括抽样、量化和编 码三个过程； – 信道传输包括码型变换和再生中继； – 接收端的数/模变换包括再生、解码和低 通滤波三个过程。
3.2 多路复用技术
为了提高线路利用率，使多个信号沿同 一信道传输而互不干扰的通信方式。
3.2.1频分多路复用技术FDM
把可用的带宽划分成 若干频隙和各路信号 占有各自频隙传输。
一次电话通话的信令流程
① 当用户摘机时，用户摘机信号送到发端交换机； ② 发端交换机收到用户摘机信号后，立即向主叫用户送出拨号音； ③ 主叫用户拨号，将被叫用户号码送给发端交换机； ④ 发端交换机根据被叫号码选择局向及中继线，发端交换机在选好的 中继线上向收端交换机发送占用信号，并把被叫用户号码送给收端交 换机； ⑤ 收端交换机根据被叫号码，将呼叫连接到被叫用户，向被叫用户发送 振铃信号，并向主叫用户送回铃音； ⑥ 当被叫用户摘机应答时，收端交换机收到应答信号，收端交换机将应 答信号转发给发端交换机； ⑦ 用户双方进入通话状态，这时线路上传送话音信号； ⑧ 话终挂机复原，传送拆线信号； ⑨ 收端交换机拆线后，回送一个拆线证实信号，一切设备复原。
– 局间信令
• 局间信令是在交换机与交换机之间的中继线上传送的信令。
2．按使用信道划分
– 按信令信道可分为随路信令和公共信道信令。
• 随路信令方式就是指在所接续的话路中传递各种所需 的功能信号的信令方式。具体地说，随路信令方式就 是在所接续的话路中传递两局间所需的占线、应答、 拆线等监视信令及控制接续的选择信令和证实信令等。
3.5 信令系统
3.5.1信令的基本概念 3.5.2信令的分类 3.5.3 No.7信令系统
3.5.1信令的基本概念
自动完成通话用户的接续或转接需要有一 套完整的控制信号和操作程序，用以产生、 发送和接收这些控制信号的硬件及相应执 行的控制、操作等程序的集合体就称之为 电话网的信令系统。 电话网的信令系统应具有监视功能、选择 功能和网路管理功能。
– 收、发两端的数码率或时钟频率相同叫位同步或称 比特同步，也可通俗的理解为两电子开关旋转速率 相同； – 收、发两端的起始位置是每旋转一周核对一次的， 此称帧同步。这样才能保证正确区分收到的哪8位 码是属于同一个样值的，又是属于哪一路的信号。
3.2.3 码分多路复用CDMA
码分多路复用首先为 每个用户分配一个唯 一的互为正交的地址 码，在信号传输前根 据地址码进行编码， 多个用户信号可同时 用同一个载波上传输， 在接收端进行正交解 码恢复信号。
完成一次通话交换机经过哪些 接续过程？ 交换机是如何了解接收者的电 话位置信息的？
探 讨
呼叫接续过程主要包括呼叫建立、双方通话和话终 释放。 程控数字交换机完成一次呼叫的接续过程主要包括 如下几个阶段：
– – – – （1）主叫摘机，识别主叫、向主叫送拨号音； （2）接收主叫拨号脉冲； （3）分析号码，确定是局内接续还是出局接续； （4）测试被叫忙、闲。如闲，向被叫送振铃并向主叫送 回铃音；如忙，则向主叫送忙音； – （5）被叫应答，完成通话接续； – （6）话终拆线。
3.3 数字通信技术
3.3.1 PCM30/32系统简介
3.3.1 PCM30/32系统简介
PCM30/32的含义
– 整个系统共分为32个时隙，其中30个路时隙 分别用来传送30路话音信号，一个路时隙用 来传送帧同步码，另一个路时隙用来传送信 令码。
PCM30/32的每一帧占用的时间是125μs，每帧的 频率为8000帧/秒。一帧包含32个时隙，其编号 为TS0 ，TS1 ，TS2……TS31，则每一路时隙所 占用的时间为3.9μs，包含8bit，则PCM30/32路 系统的总数码率是： fb=8000帧/秒×32路时隙/帧×8比特/路时隙＝ 2048kbit/s（即2.048Mbit/s） 而每一路的数码率则为：8bit×8000/s=64kbit/s
3.4.1 ．程控交换机组成
是由硬件系统和软件系统组成
– 程控交换机的硬件系统包括话路部分、控制部分和输入输出部分。 – 程控交换系统中的硬件动作均由软件进行控制完成，程控交换机的软件系 统包括运行处理所必需的在线程序和用于交换的设计、调试、软件生产和 管理的支援程序两部分。
输入输出部分
3.4.3 电话交换的呼叫接续过程
第三章 电话通信
本章内容：
电话通信过程 多路复用 PCM30/32系统 数字复接 程控交换技术 信令系统
本章重点：
数字通信过程 多路复用技术 数字程控交换技术 PCM30/32系统
电话机的发明
1875年6月2日贝尔和沃森发明了电话，这就是原始的电磁式电话。 1877年爱迪生发明了碳精式送话器，将碳精式送话器与手柄、呼叫 设备（电铃）、手摇发电机和干电池组合起来就成为磁石式电话机。 1882年出现了共电式电话机，这种电话机不需要手摇发电机和干电 池，通话所用电源由交换机供给，这种概念一直沿用到今天。 1896年美国人爱立克森发明了旋转式电话拨号盘。1920年美国人坎 贝尔发明了消侧音电路，这样就产生了自动电话机——拨号盘电话 机。 上个世纪60年代电子学飞速发展，70年代大规模集成电路的出现， 出现了电子电话机——按键式电话机。80年代随着N-ISDN的应用出 现了数字电话机，从电话机出来的是数字话音信号。随着B-ISDN网 络和IP骨干网络的出现，多媒体用户终端和IP电话机相继出现。
PCM数字通信过程
PCM
1.发送端的模/数变换
（1）抽样 （2）量化 （3）编码
模拟信号 抽样 量化 v t 编码
00 01 11 10
数字信号
0100110…
（1）抽样
模拟信号数字化的第一步是在时间上对信号进 行离散化处理，即将时间上连续的信号处理成 时间上离散的信号，这一过程称之为抽样。 通过抽样得到一系列在时间上离散的幅值序列 称为样值序列。这些样值序列的包络线仍与原 模拟信号波形相似，我们把它称之为脉冲幅度 调制（Pulse Amplitude Modulation，PAM）信号。
– 这一近似过程一定会产生误差，称为量化误差。量化误差就是指量化 前后信号之差，会产生量化噪声。
（3）编码
编码是把抽样并量化的量化值变换成一组（8位）二进制码组 对于一个数字话路来说，每秒钟抽取8000个样值，每个样值编 为8位二进制代码，则每一话路的数码率为：8×8000＝64kbit/s。
2．再生中继
主要复接技术
话路1: 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 话路2： 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 话路3： 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1
按位复接：011 111 010 110 011 110 011 111··· ·· ·· 按字节复接(按时隙复接) ： 01010101 11111111 11001011 01010101 00000000 11100101··· ··· ·· 按路复接
固定电话和移动电话
3.1 电话通信过程
声音是如何变成数字信号进行传输的？
探 讨
电话通信是利用电的方法传送人的语言并完成远距离 语音通信过程。一般使用的固定电话为模拟电话终端， 通过用户线连接到交换机，交换机之间中继线传输的 是数字信号。 数字通信过程包括发送端的模/数变换、信道传输和接 收端的数/模变换三部分。
3.2.4 波分多路复用
波分多路复用是指将各个具有不同传输 波长的光载波信号通过一根光纤传输， 以提高单个光纤的传输容量。 在光波分多路复用系统中，源端和目的 地端都采用某一特定波长传递信号。
归纳思考
频分多路复用是通过不同的频段区分 不同的信道； 时分多路复用是通过不同的时隙区分 不同的信道； 码分多路复用是通过不同的地址码区 分不同的信道； 波分多路复用是通过不同的波长区分 不同的信道。
– 在信道上每隔一段距离就要对数字信号波形 进行一次“修整”，再生出与原发送信号相 同的波形，然后,再进行传输。
3．接收端的数/模变换
（1）再生、解码 （2）低通滤波（平滑）
信号再生
再生中继器消 除遇到的问题
信号衰减 噪声干扰 传输距离增加 信噪比下降
波形失真 误码产生
数字通信过程包括以下三个过程：
3.3.2 数字复接
为了提高长途通信线路的效率，总是把若干个小容 量的低速数字流以时分复用的方式合并成一个大容 量的高速数字流再传输，传到对方后再分开，这就 是数字复接。 数字复接是解决PCM信号由低次群到高次群合成的 技术。 目前国际上有两种标准系列与速率
– 我国和欧洲等国采用PCM30/32路，2.048Mbit/s作为一次群； – 日本、美国采用24路，1.544Mbit/s作为一次群；然后，分 别以一次群为基础，构成更高速率的二、三、四、五次 群。
频带信号的传输
3.2.2 时分多路复用技术TDM
把时间帧分成若干时隙 和各路信号占有各自时 隙传输。
起始标志 C1 PCM 编码 PCM 解码
C1
C2
C2 SA2标志识别
C3
SA1
C3
源自文库
（a）
发、收双方的电子开关的起始位置和旋转速率 都必须一致，否则将会造成错收，这就是PCM 系统中的同步要求。
• 公共信道信令是指在电话网中各交换局的处理机之间 用一条专门的数据通路来传送信令信息的一种信令方 式。
– 我国目前使用的No.7信令就是公共信道信令。
3．按信令功能划分
– 按信令功能可分为管理信令、线路信令和路由 信令。
• 管理信令用于信令网的管理； • 线路信令是用于表示线路状态的信号； • 路由信令是指被叫用户地址信号。
话音信号的离散化处理 时间上的离散性
使连续信号f(t)变 成了离散的f(t0)、 f(t1)、 f(t2)、 f(t3) · · ·
警 示
抽样后的信号时间上变成离散的，但仍 然是模拟信号。
设时间连续信号f（t），其最高截止频率 为fm。要从样值序列无失真地恢复原时 间连续信号，其抽样频率应选为fs≥2fm。 这就是著名的奈奎斯特抽样定理，简称 抽样定理。 人的话音信号频率为300～3400Hz，考虑 防卫带的预留： fs＝8KHz，抽样周期T ＝125μs。
模拟信号转换为数字信号设备称为模/数转换设 备。 将模拟信号转换为数字信号的方法有
– PCM脉冲编码调制（Pulse Code Modulation – 差值编码调制（Difference Pulse Code Modulation， DPCM） – 自适应差值编码（Adaptive Difference Pulse Code Modulation，ADPCM） – 增量调制（Delta Modulation，△M）
警 示
复接是将多个低速的数字码流合 并成一个高速的数字码流； 复用是将多路信号在一条信道上 传输。
3.4 数字程控交换技术
程控交换机是存储程序控制交换机（Stored Program Control，SPC） 的简称。 是利用电子计算机进行控制的，它把电话交 换机各种控制功能按步骤编成程序存入存储 器，利用存储器内所存的程序来控制整个交 换机工作。
3.5.2信令的分类
1．按工作区域划分
– 用户线信令
• 用户线信令是在用户终端与交换机之间的用户线上传送的信令。 • 对于常见的模拟用户线，用户线信令包括：用户状态信令、选 择信令和各种可闻音信令。
– 用户线状态信令是指用户摘机、应答、拆线等信号； – 选择信令又称地址信令，是指主叫用户发出的被叫用户号码； – 各种可闻音信令是由交换机发送给用户的，包括振铃信号、回铃 音、拨号音、催挂音等等。
（2）量化
抽样后的PAM信号的幅度仍然是连续的，因此还是模拟信号。 幅值在一定范围内为无限多个值，若直接转换成二进制数字 信号表示需要无限多位二进制信号与之对应，这是不可能实 现的，为此要采用量化的办法。 量化是把信号在幅度域上连续的样值序列用近似的办法将其 变换成幅度离散的样值序列。 具体的定义是，将幅度域连续取值的信号在幅度域上划分为 若干个分级（量化间隔），在每一个分级范围内的信号值取 某一个固定的值用m(t)来表示。 量化误差
归纳思考
– 发送端的模/数变换包括抽样、量化和编 码三个过程； – 信道传输包括码型变换和再生中继； – 接收端的数/模变换包括再生、解码和低 通滤波三个过程。
3.2 多路复用技术
为了提高线路利用率，使多个信号沿同 一信道传输而互不干扰的通信方式。
3.2.1频分多路复用技术FDM
把可用的带宽划分成 若干频隙和各路信号 占有各自频隙传输。
一次电话通话的信令流程
① 当用户摘机时，用户摘机信号送到发端交换机； ② 发端交换机收到用户摘机信号后，立即向主叫用户送出拨号音； ③ 主叫用户拨号，将被叫用户号码送给发端交换机； ④ 发端交换机根据被叫号码选择局向及中继线，发端交换机在选好的 中继线上向收端交换机发送占用信号，并把被叫用户号码送给收端交 换机； ⑤ 收端交换机根据被叫号码，将呼叫连接到被叫用户，向被叫用户发送 振铃信号，并向主叫用户送回铃音； ⑥ 当被叫用户摘机应答时，收端交换机收到应答信号，收端交换机将应 答信号转发给发端交换机； ⑦ 用户双方进入通话状态，这时线路上传送话音信号； ⑧ 话终挂机复原，传送拆线信号； ⑨ 收端交换机拆线后，回送一个拆线证实信号，一切设备复原。
– 局间信令
• 局间信令是在交换机与交换机之间的中继线上传送的信令。
2．按使用信道划分
– 按信令信道可分为随路信令和公共信道信令。
• 随路信令方式就是指在所接续的话路中传递各种所需 的功能信号的信令方式。具体地说，随路信令方式就 是在所接续的话路中传递两局间所需的占线、应答、 拆线等监视信令及控制接续的选择信令和证实信令等。
3.5 信令系统
3.5.1信令的基本概念 3.5.2信令的分类 3.5.3 No.7信令系统
3.5.1信令的基本概念
自动完成通话用户的接续或转接需要有一 套完整的控制信号和操作程序，用以产生、 发送和接收这些控制信号的硬件及相应执 行的控制、操作等程序的集合体就称之为 电话网的信令系统。 电话网的信令系统应具有监视功能、选择 功能和网路管理功能。
– 收、发两端的数码率或时钟频率相同叫位同步或称 比特同步，也可通俗的理解为两电子开关旋转速率 相同； – 收、发两端的起始位置是每旋转一周核对一次的， 此称帧同步。这样才能保证正确区分收到的哪8位 码是属于同一个样值的，又是属于哪一路的信号。
3.2.3 码分多路复用CDMA
码分多路复用首先为 每个用户分配一个唯 一的互为正交的地址 码，在信号传输前根 据地址码进行编码， 多个用户信号可同时 用同一个载波上传输， 在接收端进行正交解 码恢复信号。
完成一次通话交换机经过哪些 接续过程？ 交换机是如何了解接收者的电 话位置信息的？
探 讨
呼叫接续过程主要包括呼叫建立、双方通话和话终 释放。 程控数字交换机完成一次呼叫的接续过程主要包括 如下几个阶段：
– – – – （1）主叫摘机，识别主叫、向主叫送拨号音； （2）接收主叫拨号脉冲； （3）分析号码，确定是局内接续还是出局接续； （4）测试被叫忙、闲。如闲，向被叫送振铃并向主叫送 回铃音；如忙，则向主叫送忙音； – （5）被叫应答，完成通话接续； – （6）话终拆线。
3.3 数字通信技术
3.3.1 PCM30/32系统简介
3.3.1 PCM30/32系统简介
PCM30/32的含义
– 整个系统共分为32个时隙，其中30个路时隙 分别用来传送30路话音信号，一个路时隙用 来传送帧同步码，另一个路时隙用来传送信 令码。
PCM30/32的每一帧占用的时间是125μs，每帧的 频率为8000帧/秒。一帧包含32个时隙，其编号 为TS0 ，TS1 ，TS2……TS31，则每一路时隙所 占用的时间为3.9μs，包含8bit，则PCM30/32路 系统的总数码率是： fb=8000帧/秒×32路时隙/帧×8比特/路时隙＝ 2048kbit/s（即2.048Mbit/s） 而每一路的数码率则为：8bit×8000/s=64kbit/s
3.4.1 ．程控交换机组成
是由硬件系统和软件系统组成
– 程控交换机的硬件系统包括话路部分、控制部分和输入输出部分。 – 程控交换系统中的硬件动作均由软件进行控制完成，程控交换机的软件系 统包括运行处理所必需的在线程序和用于交换的设计、调试、软件生产和 管理的支援程序两部分。
输入输出部分
3.4.3 电话交换的呼叫接续过程
第三章 电话通信
本章内容：
电话通信过程 多路复用 PCM30/32系统 数字复接 程控交换技术 信令系统
本章重点：
数字通信过程 多路复用技术 数字程控交换技术 PCM30/32系统
电话机的发明
1875年6月2日贝尔和沃森发明了电话，这就是原始的电磁式电话。 1877年爱迪生发明了碳精式送话器，将碳精式送话器与手柄、呼叫 设备（电铃）、手摇发电机和干电池组合起来就成为磁石式电话机。 1882年出现了共电式电话机，这种电话机不需要手摇发电机和干电 池，通话所用电源由交换机供给，这种概念一直沿用到今天。 1896年美国人爱立克森发明了旋转式电话拨号盘。1920年美国人坎 贝尔发明了消侧音电路，这样就产生了自动电话机——拨号盘电话 机。 上个世纪60年代电子学飞速发展，70年代大规模集成电路的出现， 出现了电子电话机——按键式电话机。80年代随着N-ISDN的应用出 现了数字电话机，从电话机出来的是数字话音信号。随着B-ISDN网 络和IP骨干网络的出现，多媒体用户终端和IP电话机相继出现。
PCM数字通信过程
PCM
1.发送端的模/数变换
（1）抽样 （2）量化 （3）编码
模拟信号 抽样 量化 v t 编码
00 01 11 10
数字信号
0100110…
（1）抽样
模拟信号数字化的第一步是在时间上对信号进 行离散化处理，即将时间上连续的信号处理成 时间上离散的信号，这一过程称之为抽样。 通过抽样得到一系列在时间上离散的幅值序列 称为样值序列。这些样值序列的包络线仍与原 模拟信号波形相似，我们把它称之为脉冲幅度 调制（Pulse Amplitude Modulation，PAM）信号。
– 这一近似过程一定会产生误差，称为量化误差。量化误差就是指量化 前后信号之差，会产生量化噪声。
（3）编码
编码是把抽样并量化的量化值变换成一组（8位）二进制码组 对于一个数字话路来说，每秒钟抽取8000个样值，每个样值编 为8位二进制代码，则每一话路的数码率为：8×8000＝64kbit/s。
2．再生中继
主要复接技术
话路1: 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 话路2： 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 话路3： 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1
按位复接：011 111 010 110 011 110 011 111··· ·· ·· 按字节复接(按时隙复接) ： 01010101 11111111 11001011 01010101 00000000 11100101··· ··· ·· 按路复接
固定电话和移动电话
3.1 电话通信过程
声音是如何变成数字信号进行传输的？
探 讨
电话通信是利用电的方法传送人的语言并完成远距离 语音通信过程。一般使用的固定电话为模拟电话终端， 通过用户线连接到交换机，交换机之间中继线传输的 是数字信号。 数字通信过程包括发送端的模/数变换、信道传输和接 收端的数/模变换三部分。
3.2.4 波分多路复用
波分多路复用是指将各个具有不同传输 波长的光载波信号通过一根光纤传输， 以提高单个光纤的传输容量。 在光波分多路复用系统中，源端和目的 地端都采用某一特定波长传递信号。
归纳思考
频分多路复用是通过不同的频段区分 不同的信道； 时分多路复用是通过不同的时隙区分 不同的信道； 码分多路复用是通过不同的地址码区 分不同的信道； 波分多路复用是通过不同的波长区分 不同的信道。
– 在信道上每隔一段距离就要对数字信号波形 进行一次“修整”，再生出与原发送信号相 同的波形，然后,再进行传输。
3．接收端的数/模变换
（1）再生、解码 （2）低通滤波（平滑）
信号再生
再生中继器消 除遇到的问题
信号衰减 噪声干扰 传输距离增加 信噪比下降
波形失真 误码产生
数字通信过程包括以下三个过程：
3.3.2 数字复接
为了提高长途通信线路的效率，总是把若干个小容 量的低速数字流以时分复用的方式合并成一个大容 量的高速数字流再传输，传到对方后再分开，这就 是数字复接。 数字复接是解决PCM信号由低次群到高次群合成的 技术。 目前国际上有两种标准系列与速率
– 我国和欧洲等国采用PCM30/32路，2.048Mbit/s作为一次群； – 日本、美国采用24路，1.544Mbit/s作为一次群；然后，分 别以一次群为基础，构成更高速率的二、三、四、五次 群。
频带信号的传输
3.2.2 时分多路复用技术TDM
把时间帧分成若干时隙 和各路信号占有各自时 隙传输。
起始标志 C1 PCM 编码 PCM 解码
C1
C2
C2 SA2标志识别
C3
SA1
C3
源自文库
（a）
发、收双方的电子开关的起始位置和旋转速率 都必须一致，否则将会造成错收，这就是PCM 系统中的同步要求。