通信與廣電精講講義之電路交換設(shè)備

1L411052掌握電路交換設(shè)備的功能及構(gòu)成
一、電話交換機(jī)的任務(wù)、功能及組成
（一）電話交換機(jī)的任務(wù)及功能
電話交換機(jī)的基本任務(wù)是完成任意兩個(gè)電話用戶之間的通話接續(xù)。
交換機(jī)必須有下列功能：呼叫檢出、接收被叫號(hào)碼、對(duì)被叫進(jìn)行忙閑測試、向被叫振鈴，向主叫送回鈴音、被叫應(yīng)答，接通話路，雙方通話、及時(shí)發(fā)現(xiàn)話終，進(jìn)行拆線，使話路復(fù)原。
（二）電話交換機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成
交換機(jī)系統(tǒng)由進(jìn)行通話的話路系統(tǒng)和連接話路的控制系統(tǒng)構(gòu)成。
1．話路系統(tǒng)包括用戶電路、設(shè)備、交換網(wǎng)絡(luò)、出中繼器、入中繼器、繩路及具有監(jiān)視功能的信號(hào)。話路系統(tǒng)的構(gòu)成方式有空分方式和時(shí)分方式?？辗址绞絺魉湍M信號(hào)，時(shí)分方式傳送數(shù)字信號(hào)。
2．控制系統(tǒng)包括譯碼、忙閑測試、路由選擇、鏈路選試、驅(qū)動(dòng)控制、計(jì)費(fèi)等設(shè)備?？刂葡到y(tǒng)的控制方式有布線邏輯控制方式（簡稱布控方式）和存儲(chǔ)程序控制方式（簡稱程控方式）。
二、程控?cái)?shù)字交換機(jī)功能
程控?cái)?shù)字交換機(jī)的特點(diǎn)是將程控、時(shí)分、數(shù)字技術(shù)融合在一起。所以時(shí)分程控?cái)?shù)字交換機(jī)就比其他制式的交換機(jī)有更多的優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛的應(yīng)用。
（一）程控?cái)?shù)字交換原理
程控?cái)?shù)字交換機(jī)是直接交換數(shù)字化的語音信號(hào)，欲實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)交換的目的，必須做到在不同話路時(shí)隙發(fā)送和接受信號(hào)。只有這兩個(gè)方向的交換同時(shí)建立起來，才能完成數(shù)字話音信號(hào)交換。實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能要依靠數(shù)字交換設(shè)備。
數(shù)字交換實(shí)質(zhì)上就是把PCM系統(tǒng)有關(guān)的時(shí)隙內(nèi)容在時(shí)間位置上進(jìn)行搬移，因此也叫做時(shí)隙交換。
數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)由時(shí)間（T）接線器和空間（S)接線器組成，能夠?qū)⑷魏屋斎隤CM復(fù)用線上的任一時(shí)隙交換到任何輸出PCM復(fù)用線上的任一時(shí)隙中去。
在同一條PCM總線的不同時(shí)隙之間進(jìn)行交換，采用時(shí)間（T）型接線器完成；在不同PCM總線的同一時(shí)隙之間進(jìn)行交換，采用空間（S)型接線器完成；在不同 PCM總線的不同時(shí)隙之間進(jìn)行交換，采用TST或STS型交換網(wǎng)絡(luò)完成。
（二）程控?cái)?shù)字交換機(jī)的基本功能
程控?cái)?shù)字交換機(jī)系統(tǒng)所具有的基本功能應(yīng)包含檢測終端狀態(tài)、收集終端信息和向終端傳送信息的信令與終端接口功能，交換接續(xù)功能和控制功能。
1．信令與終端接口功能
對(duì)于數(shù)字交換系統(tǒng)來講，進(jìn)入交換網(wǎng)絡(luò)的必須是數(shù)字信號(hào)，這就要求接口電路應(yīng)具有模／數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換功能和數(shù)／模（D/A）轉(zhuǎn)換功能。
對(duì)于各種不同的外圍環(huán)境要有不同的接口。
為了建立用戶間的信息交換通道、就要傳遞各自的狀態(tài)信息，這些狀態(tài)信息有呼叫請(qǐng)求與釋放信息、地址信息和忙閑信息。它們都以信令的方式通過終端接口進(jìn)行傳遞。所以不同的接口電路配以不同的信令方式。
2．交換接續(xù)功能
對(duì)于電路交換而言，交換機(jī)的功能就是要為兩個(gè)通話用戶建立一條語音通路，這就是交換機(jī)的交換接續(xù)功能。
交換接續(xù)功能是由交換網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的?？辗纸粨Q機(jī)使用空分的交換網(wǎng)絡(luò)，完成模擬信號(hào)的空間交換任務(wù)。數(shù)字交換機(jī)使用數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)，通過語音存儲(chǔ)器完成時(shí)隙交換任務(wù)。
3．控制功能
上述的信令與接口功能和交換接續(xù)功能都是在控制功能的指令下進(jìn)行工作的?？刂乒δ芸煞譃榈蛯涌刂坪透邔涌刂啤?
低層控制主要是指對(duì)連接功能和信令功能的控制即掃描與驅(qū)動(dòng)：掃描用來發(fā)現(xiàn)外部事件的發(fā)生或信令的到來，驅(qū)動(dòng)用來控制通路的連接、信令的發(fā)送或終端接口的狀態(tài)變化。
高層控制是指與硬設(shè)備隔離的高一層呼叫控制
三、程控?cái)?shù)字交換機(jī)構(gòu)成
為了完成上述功能，數(shù)字交換機(jī)的硬件系統(tǒng)應(yīng)包括話路系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。交換機(jī)的軟件系統(tǒng)則包括操作系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)等。

（一）硬件系統(tǒng)
程控?cái)?shù)字交換機(jī)硬件系統(tǒng)由話路系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、外圍設(shè)備組成。
1．話路系統(tǒng)
由用戶模塊、遠(yuǎn)端用戶模塊、選組級(jí)（數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)）、各種中繼接口、信號(hào)部件等組成。用戶模塊：是模擬用戶終端與數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)（選組級(jí)）之間的接口電路，由用戶電路和用戶集線器組成。
2．控制系統(tǒng)
一般可分為三級(jí)：第一級(jí)：電話外設(shè)控制級(jí)：對(duì)靠近交換網(wǎng)絡(luò)及其他電話外設(shè)部分進(jìn)行控制。第二級(jí)：呼叫處理控制級(jí)：它是整個(gè)交換機(jī)的核心。第三級(jí)：維護(hù)測試級(jí)。
3．外圍設(shè)備
磁帶機(jī)或磁盤機(jī)，維護(hù)終端設(shè)備，測試設(shè)備，時(shí)鐘，錄音通知設(shè)備，監(jiān)視告警設(shè)備

（二）軟件系統(tǒng)
程控交換機(jī)的軟件由運(yùn)行軟件和支援軟件兩大類組成。
1．運(yùn)行軟件
運(yùn)行軟件是交換機(jī)在運(yùn)行中直接使用的軟件。它可分成系統(tǒng)程序和應(yīng)用程序。
系統(tǒng)程序是交換機(jī)硬件同應(yīng)用程序之間的接口。它有內(nèi)部調(diào)度程序、輸入／輸出處理程序、資源調(diào)度和分配、處理機(jī)間通信管理、系統(tǒng)監(jiān)視和故障處理、人一機(jī)通信等程序。
應(yīng)用程序包含有呼叫處理、用戶線及中繼線測試、業(yè)務(wù)變更處理、故障檢測、診斷定位等程序。
2.支援軟件
支援軟件是用來開發(fā)、生成和修改交換機(jī)的軟件，以及開通時(shí)的測試程序。支援軟件包括編譯程序，連接裝配程序，調(diào)試程序，局?jǐn)?shù)據(jù)生成，用戶數(shù)據(jù)生成等程序。
為了保證交換機(jī)的業(yè)務(wù)不間斷則要求軟件應(yīng)具有安全可靠性、可維護(hù)性、可擴(kuò)充性，不僅完成呼叫處理，還應(yīng)具有完善的維護(hù)和管理功能。
1L411053 掌握分組交換技術(shù)的應(yīng)用及特點(diǎn)
分組交換也稱包交換，是為了適應(yīng)計(jì)算機(jī)通信的需要而發(fā)展起來的，是數(shù)據(jù)通信的重要手段之一。
一、X. 25分組交換
公用分組交換數(shù)據(jù)是采用分組交換技術(shù)，給用戶提供低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)。1976年，CCITT正式公布了著名的X. 25建議，為公用數(shù)據(jù)通信的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
X. 25建議是數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）與數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備（DCE）之間的接口協(xié)議，它使得不同的數(shù)據(jù)終端設(shè)備能接入不同的分組交換網(wǎng)。
由于 X.25協(xié)議是分組交換網(wǎng)中最主要的一個(gè)協(xié)議，因此，有時(shí)把分組交換網(wǎng)又叫做X.25網(wǎng)。
OSI共有七層：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳送層、會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層 x.25涉及到底三層
二、幀中繼．
幀中繼是分組交換網(wǎng)的升級(jí)換代技術(shù)，幀中繼是以分組交換技術(shù)為基礎(chǔ)。與X.25協(xié)議相比，幀中繼僅完成物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的功能，不再進(jìn)行逐段流量控制和差錯(cuò)控制，在使用簡化分組交換傳輸協(xié)議相關(guān)信息的前提下，大大提高了網(wǎng)絡(luò)傳輸效率，以幀為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與交換。
幀中繼技術(shù)是在開放系統(tǒng)互聯(lián)（OSI）第二層上用簡化的方法傳送和交換數(shù)據(jù)單元的一種技術(shù)。
（一）幀中繼技術(shù)特點(diǎn)
幀中繼是分組交換網(wǎng)的升級(jí)換代技術(shù)，幀中繼是以分組交換技術(shù)為基礎(chǔ)， 
同X. 25分組交換技術(shù)相比，它具有下列特點(diǎn)：
1．網(wǎng)絡(luò)資源利用率高
2．傳輸速率高
3．費(fèi)用低廉
4．兼容性好
5．組網(wǎng)功能強(qiáng)

（二）幀中繼交換機(jī)
1．幀中繼交換機(jī)的分類
目前，幀中繼交換機(jī)大致有以下三類：
(1)改裝型X. 25分組交換機(jī)。
(2)采用全新的幀中繼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的新型交換機(jī)
(3)采用信元中繼、ATM技術(shù)且支持幀中繼接口的ATM交換機(jī)
2.幀中繼交換機(jī)的特性
(1)幀中繼交換機(jī)具有三種類型的接口：用戶接入接口、中繼接口和網(wǎng)管接口。
(2)具有業(yè)務(wù)分級(jí)管理的功能。
(3)具有寬帶管理功能。
(4)具有用戶線管理、中繼管理、路由管理和PVC狀態(tài)管理功能，支持PVC(永久性虛電路)和SVC(半永久性虛電路)連接，具有自動(dòng)節(jié)點(diǎn)間路由和連接管理能力。
(5)具有擁塞管理功能。
(6)具有信令處理能力。
(7)具有用戶選用業(yè)務(wù)處理能力。
(8)具有網(wǎng)管控制信息通信功能。
(9)具有網(wǎng)絡(luò)同步能力，能夠與其他網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)／互通。
三、異步轉(zhuǎn)移模式（ATM)
異步轉(zhuǎn)移模式（ATM）通信網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)高速、寬帶傳輸多種通信業(yè)務(wù)的現(xiàn)代數(shù)據(jù)通信網(wǎng)形式之一。ATM是ITU-T確定用于寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（B-ISDN）的復(fù)用、傳輸和交換模式技術(shù)。
1. ATM在綜合了電路交換和分組交換優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，克服了電路交換方式中網(wǎng)絡(luò)資源利用率低、分組交換方式信息時(shí)延大和抖動(dòng)的缺點(diǎn)，可以把語音、數(shù)據(jù)、圖像和視像等各種信息進(jìn)行一元化的處理、加工、傳輸和交換，大大提高了網(wǎng)絡(luò)的效率。ATM構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)具有綜合處理信息的能力，在現(xiàn)代通信網(wǎng)中占有十分重要的地位。
2. ATM提供高速、高服務(wù)質(zhì)量的信息交換，靈活的帶寬分配及適應(yīng)從很低速率到很高速率的帶寬業(yè)務(wù)。其交換技術(shù)的特點(diǎn)如下：
(1)采用面向連接的工作方式，通過建立虛電路來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)也支持無連接業(yè)務(wù)。
(2）采用固定長度的數(shù)據(jù)包，信元由53個(gè)字節(jié)組成，開頭5個(gè)為信頭，其余48個(gè)為信息域，或稱凈荷。信頭簡單，可減少處理開銷。
(3) ATM技術(shù)簡化了網(wǎng)絡(luò)功能與協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)流量控制口擁塞控制采用連接接納控制（CAC）和應(yīng)用參數(shù)控制（UPC）等合約式方法，并在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞時(shí)通過丟棄信元來緩解擁塞。
四、路由器
（一）應(yīng)用
1．路由器是網(wǎng)絡(luò)層的互聯(lián)設(shè)備，用于連接多個(gè)邏輯上分開的網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)層將數(shù)據(jù)包進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)。它只接收源站或其他路由器的信息。路由器是連接IP網(wǎng)的核心設(shè)備。
2．路由器主要用于網(wǎng)絡(luò)連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理以及配置管理、容錯(cuò)管理、性能管理等。
3．路由器的功能分為數(shù)據(jù)通道功能和控制通道功能。數(shù)據(jù)通道功能用于完成每一個(gè)到達(dá)分組的轉(zhuǎn)發(fā)處理，包括路由查表、向輸出端傳送分組和輸出分組調(diào)度；控制通道功能用于系統(tǒng)的配置、管理及路由表維護(hù)。
（二）路由器組成及分類
1．路由器主要由輸入／輸出端口、交換機(jī)構(gòu)、處理機(jī)組成。輸入／輸出端口連接與之相連的子網(wǎng)；交換機(jī)構(gòu)在路由器內(nèi)部連接輸入與輸出端口；處理機(jī)負(fù)責(zé)建立路由轉(zhuǎn)發(fā)表。
2．由于應(yīng)用場合的不同，路由器可分為骨干路由器、企業(yè)路由器和接入路由器。骨干路由器用于連接各企業(yè)網(wǎng)；企業(yè)路由器用于互連大量的端系統(tǒng)；接入路由器用于傳統(tǒng)方式連接撥號(hào)用戶。
五、多協(xié)議標(biāo)記交換（MPLS)
（一）標(biāo)記交換
標(biāo)記交換，是指標(biāo)記路由器（LSR）根據(jù)標(biāo)記轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。
MPLS基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由標(biāo)記邊緣路由器（LER）和標(biāo)記路由器（LSR）組成。
（二）多協(xié)議標(biāo)記交換的技術(shù)特點(diǎn)
MPLS支持多種協(xié)議，可使不同網(wǎng)絡(luò)的傳輸技術(shù)統(tǒng)一在MPLS平臺(tái)上，保證多種網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通。對(duì)上，它可以支持IPv4和IPv6協(xié)議，以后將逐步擴(kuò)展到支持多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議；對(duì)下，它可以同時(shí)支持X. 25, ATM、幀中繼、PPP, SDH, DWDM等多種網(wǎng)絡(luò)。 
MPLS是一種與鏈路層無關(guān)的技術(shù)。
MPLS的流量控制機(jī)制主要包括路由選擇、負(fù)載均衡、路徑備份、故障恢復(fù)、路徑優(yōu)先級(jí)碰撞等，在流量控制方面更優(yōu)于傳統(tǒng)的IP網(wǎng)絡(luò)。