公用交换电话网(PSTN)

6.1 公用交换电话网（PSTN）

电话网是最早建立起来的一种通信网，自从1876年贝尔发明电话，1891年史端乔发明自动交换机以来，随着先进通信手段的不断出现，电话网已经成为人们日常生活、工作所必需的传输媒体。

6.1.1 PSTN概述

1．PSTN的基本概念

公用交换电话网即PSTN（Public Switched Telephone Network），它是以电路交换为信息交换方式，以电话业务为主要业务的电信网。PSTN同时也提供传真等部分简单的数据业务。

组建一个公用交换电话网需要满足以下的基本要求：

（1）保证网内任一用户都能呼叫其它每个用户，包括国内和国外用户，对于所有用户的呼叫方式应该是相同的，而且能够获得相同的服务质量；

（2）保证满意的服务质量，如时延、时延抖动、清晰度等。话音通信对于服务质量有着特殊的要求，这主要决定于人的听觉习惯；

（3）能适应通信技术与通信业务的不断发展；能迅速的引入新业务，而不对原有的网络和设备进行大规模的改造；以及在不影响网络正常运营的前提下利用新技术，对原有设备进行升级改造；

（4）便于管理和维护：由于电话通信网中的设备数量众多、类型复杂、而且在地理上分布于很广的区域内，因此要求提供可靠、方便而且经济的方法对它们进行管理与维护。甚至建设与电话网平行的网管网。

2．PSTN的组成

一个PSTN网由以下几个部分组成：

（1）传输系统：以有线（电缆、光纤）为主，有线和无线（卫星、地面和无线电）交错使用，传输系统由PDH过渡到SDH、DWDM；

（2）交换系统：设于电话局内的交换设备----交换机，已逐步程控化、数字化，由计算机控制接续过程；

（3）用户系统：包括电话机、传真机等终端以及用于连接它们与交换机之间的一对导线（称为用户环路），用户终端已逐步数字化、多媒体化和智能化，用户环路数字化、宽带化。

（4）信令系统：为实现用户间通信，在交换局间提供以呼叫建立、释放为主的各种控制信号。

PSTN网的传输系统将各地的交换系统连接起来，然后，用户终端通过本地交换机进入网络，构成电话网。

3．PSTN的分类

按所覆盖的地理范围，PSTN可以分为本地电话网、国内长途电话网和国际长途电话网。

（1）本地电话网：包括大、中、小城市和县一级的电话网络，处于统一的长途编号区范围内，一般与相应的行政区划相一致；

（2）国内长途电话网：提供城市之间或省之间的电话业务，一般与本地电话网在固定的几个交换中心完成汇接。我国的长途电话网中的交换节点又可以分为省级交换中心和地（市）级交换中心两个等级，它们分别完成不同等级的汇接转换；

（3）国际长途电话网：提供国家之间的电话业务，一般每个国家设置几个固定

的国际长途交换中心。

4．PSTN网络的特征

PSTN网是一个设计用于话音通信的网络，采用电路交换与同步时分复用技术进行话音传输，PSTN的本地环路级是模拟和数字混合的，主干级是全数字的；其传输介质以有线为主。

6.1.2 PSTN网络结构

1．PSTN的网络结构

PSTN网络结构主要包括两类：平面结构和分级结构。

(1) 平面结构

① 星型网络：在星型网络中可以把中心节点作为交换局，而把周围节点看作是终端；也可以把所有的节点均看作交换局，此时中心节点即成为了汇接局。星型网络结构的优点是节省网络传输设备，而缺点是可靠性差，单一传输链路没有备份；

② 网状网络：网状网络实际上就是节点之间“个个相连”的网络。这种组网方式需要的传输设备较多，尤其当节点数量增加时，线路设备数量急剧增加。网状网络的冗余度高，可靠性比较高，但也需要复杂的控制系统；

③ 环型网络：环型网络可以以较少的设备连接所有的节点，而且当组成双向环时可以提供一定的冗余度。环型网络在电话通信网中的应用不多；

(2) 分层结构

分层结构适合用于不同等级交换节点的互联中，多用于长途网中。

2．PSTN长途网

(1) 我国历史上的长途网结构

v我国电话网最早为五级结构，长途网分为四级。一级交换中心之间互联形成网状网络，其他级别的交换中心逐级汇接。这种五级等级结构的电话网在我国电话网络发展的初级阶段，在电话网由人工向自动、模拟向数字过渡的过程中起到过重要作用。但是，在通信事业飞速发展的时代，由于经济的发展，非纵向话务流量日趋增多，新技术、新业务不断涌现，五级网络结构存在的问题日趋明显，在全网服务质量方面主要表现在：

①转接段数多，造成接续时延长、传输损耗大、接通率低。比如，跨两个地区或县用户之间的呼叫，需要经过多级长途交换中心转接；

②可靠性差，多级长途网一旦某节点或某段链路出现故障，会造成网络局部拥塞。此外，从全网的网络管理、维护运行来看，区域网络划分越小、交换等级越多，网络管理工作就越复杂。同时，级数过多的网络结构不利于新业务的开展。(2) 长途两级网的等级结构

目前，我国的电话长途网已由四级向两级结构转变。长途两级网的等级结构如图6-1所示。DC1构成长途两级网的高平面网（省际平面）；DC2构成长途网的低平面网（省内平面）然后逐步向无级网和动态无级网过渡。

图6-1 两级长途电话网的等级结构

长途两级网将网内长途交换中心分为两个等级，省际（包括直辖市）交换中心以DC1表示；地市级交换中心以DC2表示。DC1以网状网相互连接，与本省各地市的DC2以星形方式连接；本省各地市的DC2之间以网状或不完全网状相连，同时辅以一定数量的直达电路与非本省的交换中心相连。

各级长途交换中心的职能为：

(1) DC1的职能主要是汇接所在省的省际长途来去话话务，以及所在本地网的长途终端话务；

(2) DC2的职能主要是汇接所在本地网的长途终端来去话话务。

今后，我国的长途网将进一步形成由一级长途网和本地网所组成的二级网络，实现长途无级网。这样，我国的电话网将由三个层面（长途电话网平面、本地电话网平面和用户接入平面）组成。

3．PSTN本地网

本地电话网简称本地网，是在统一编号区范围内，由若干端局或由若干个端局和汇接局及局间中继线和话机终端等组成的电话网。本地网用来疏通本长途编号区范围内，任何两个用户间的电话呼叫和长途发话、去话业务。

在20世纪90年代中期，我国开始组建以地市级以上城市为中心的扩大的本地网，这种扩大的本地网将城市周围的郊县与城市划在同一个长途编号区内，其话务量集中流向中心城市。

本地网内可以设置端局和汇接局。端局通过用户线和用户相连，其职能是负责疏通本局用户的去话和来话话务。汇接局与所管辖的端局相连，以疏通这些端局间的话务；汇接局还与其他的汇接局相连，疏通不同汇接区间的端局的话务。根据需要，汇接局还可与长途交换中心相连，用来疏通本汇接区内的长途转接话务。由于各中心城市的行政地位、经济发展及人口的不同，扩大的本地网交换设备容量和网络规模相差很大，所以网络结构可以分成以下两种：

(1) 网状网