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、電話交換機的任務(wù)、功能及組成
（一）電話交換機的任務(wù)及功能
電話交換機的基本任務(wù)是完成任意兩個電話用戶之間的通話接續(xù)。
交換機必須有下列功能：呼叫檢出、接收被叫號碼、對被叫進行忙閑測試、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、及時發(fā)現(xiàn)話終，進行拆線，使話路復(fù)原。
（二）電話交換機系統(tǒng)構(gòu)成
交換機系統(tǒng)由進行通話的話路系統(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。話路系統(tǒng)的構(gòu)成方式有空分方式和時分方式。空分方式傳送模擬信號，時分方式傳送數(shù)字信號。
2．控制系統(tǒng)包括譯碼、忙閑測試、路由選擇、鏈路選試、驅(qū)動控制、計費等設(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）和存儲程序控制方式（簡稱程控方式）。
二、程控數(shù)字交換機功能
程控數(shù)字交換機的特點是將程控、時分、數(shù)字技術(shù)融合在一起。所以時分程控數(shù)字交換機就比其他制式的交換機有更多的優(yōu)點，得到廣泛的應(yīng)用。
（一）程控數(shù)字交換原理
程控數(shù)字交換機是直接交換數(shù)字化的語音信號，欲實現(xiàn)數(shù)字信號交換的目的，必須做到在不同話路時隙發(fā)送和接受信號。只有這兩個方向的交換同時建立起來，才能完成數(shù)字話音信號交換。實現(xiàn)這個功能要依靠數(shù)字交換設(shè)備。
數(shù)字交換實質(zhì)上就是把PCM系統(tǒng)有關(guān)的時隙內(nèi)容在時間位置上進行搬移，因此也叫做時隙交換。
數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)由時間（T）接線器和空間（S)接線器組成，能夠?qū)⑷魏屋斎隤CM復(fù)用線上的任一時隙交換到任何輸出PCM復(fù)用線上的任一時隙中去。
在同一條PCM總線的不同時隙之間進行交換，采用時間（T）型接線器完成；在不同PCM總線的同一時隙之間進行交換，采用空間（S)型接線器完成；在不同 PCM總線的不同時隙之間進行交換，采用TST或STS型交換網(wǎng)絡(luò)完成。
（二）程控數(shù)字交換機的基本功能
程控數(shù)字交換機系統(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
對于數(shù)字交換系統(tǒng)來講，進入交換網(wǎng)絡(luò)的必須是數(shù)字信號，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
對于電路交換而言，交換機的功能就是要為兩個通話用戶建立一條語音通路，這就是交換機的交換接續(xù)功能。
交換接續(xù)功能是由交換網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)的?？辗纸粨Q機使用空分的交換網(wǎng)絡(luò)，完成模擬信號的空間交換任務(wù)。數(shù)字交換機使用數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)，通過語音存儲器完成時隙交換任務(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連接功能和信令功能的控制即掃描與驅(qū)動：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、程控數(shù)字交換機構(gòu)成
為了完成上述功能，數(shù)字交換機的硬件系統(tǒng)應(yīng)包括話路系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。交換機的軟件系統(tǒng)則包括操作系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)等。

（一）硬件系統(tǒng)
程控數(shù)字交換機硬件系統(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、遠端用戶模塊、選組級（數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)）、各種中繼接口、信號部件等組成。用戶模塊：是模擬用戶終端與數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)（選組級）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：第一級：電話外設(shè)控制級：對靠近交換網(wǎng)絡(luò)及其他電話外設(shè)部分進行控制。第二級：呼叫處理控制級：它是整個交換機的核心。第三級：維護測試級。
3．外圍設(shè)備
磁帶機或磁盤機，維護終端設(shè)備，測試設(shè)備，時鐘，錄音通知設(shè)備，監(jiān)視告警設(shè)備

（二）軟件系統(tǒng)
程控交換機的軟件由運行軟件和支援軟件兩大類組成。
1．運行軟件
運行軟件是交換機在運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、處理機間通信管理、系統(tǒng)監(jiān)視和故障處理、人一機通信等程序。
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)、生成和修改交換機的軟件，以及開通時的測試程序。支援軟件包括編譯程序，連接裝配程序，調(diào)試程序，局數(shù)據(jù)生成，用戶數(shù)據(jù)生成等程序。
為了保證交換機的業(yè)務(wù)不間斷則要求軟件應(yīng)具有安全可靠性、可維護性、可擴充性，不僅完成呼叫處理，還應(yīng)具有完善的維護和管理功能。
1L411053 掌握分組交換技術(shù)的應(yīng)用及特點
分組交換也稱包交換，是為了適應(yīng)計算機通信的需要而發(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)中最主要的一個協(xié)議，因此，有時把分組交換網(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，不再進行逐段流量控制和差錯控制，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
幀中繼是分組交換網(wǎng)的升級換代技術(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：
1．網(wǎng)絡(luò)資源利用率高
2．傳輸速率高
3．費用低廉
4．兼容性好
5．組網(wǎng)功能強

（二）幀中繼交換機
1．幀中繼交換機的分類
目前，幀中繼交換機大致有以下三類：
(1)改裝型X. 25分組交換機。
(2)采用全新的幀中繼結(jié)構(gòu)設(shè)計的新型交換機
(3)采用信元中繼、ATM技術(shù)且支持幀中繼接口的ATM交換機
2.幀中繼交換機的特性
(1)幀中繼交換機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，具有自動節(jié)點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)點的同時，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延大和抖動的缺點，可以把語音、數(shù)據(jù)、圖像和視像等各種信息進行一元化的處理、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)的特點如下：
(1)采用面向連接的工作方式，通過建立虛電路來進行數(shù)據(jù)傳輸，同時也支持無連接業(yè)務(wù)。
(2）采用固定長度的數(shù)據(jù)包，信元由53個字節(jié)組成，開頭5個為信頭，其余48個為信息域，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，用于連接多個邏輯上分開的網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)層將數(shù)據(jù)包進行存儲轉(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，進行數(shù)據(jù)處理以及配置管理、容錯管理、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到達分組的轉(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。
（二）路由器組成及分類
1．路由器主要由輸入／輸出端口、交換機構(gòu)、處理機組成。輸入／輸出端口連接與之相連的子網(wǎng)；交換機構(gòu)在路由器內(nèi)部連接輸入與輸出端口；處理機負責(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)方式連接撥號用戶。
五、多協(xié)議標記交換（MPLS)
（一）標記交換
標記交換，是指標記路由器（LSR）根據(jù)標記轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。
MPLS基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由標記邊緣路由器（LER）和標記路由器（LSR）組成。
（二）多協(xié)議標記交換的技術(shù)特點
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平臺上，保證多種網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通。對上，它可以支持IPv4和IPv6協(xié)議，以后將逐步擴展到支持多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議；對下，它可以同時支持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的流量控制機制主要包括路由選擇、負載均衡、路徑備份、故障恢復(fù)、路徑優(yōu)先級碰撞等，在流量控制方面更優(yōu)于傳統(tǒng)的IP網(wǎng)絡(luò)。