一級建造師通信與廣電精講講義之電路交換設備
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1L411052掌握電路交換設備的功能及構成
一、電話交換機的任務、功能及組成
(一)電話交換機的任務及功能
電話交換機的基本任務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、被叫應答，接通話路，雙方通話、及時發(fā)現話終，進行拆線，使話路復原。
(二)電話交換機系統(tǒng)構成
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)構成。
1.話路系統(tǒng)包括用戶電路、設備、交換網絡、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、驅動控制、計費等設備。控制系統(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、程控數字交換機功能
程控數字交換機的特點是將程控、時分、數字技術融合在一起。所以時分程控數字交換機就比其他制式的交換機有更多的優(yōu)點，得到廣泛的應用。
(一)程控數字交換原理
程控數字交換機是直接交換數字化的語音信號，欲實現數字信號交換的目的，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，才能完成數字話音信號交換。實現這個功能要依靠數字交換設備。
數字交換實質上就是把PCM系統(tǒng)有關的時隙內容在時間位置上進行搬移，因此也叫做時隙交換。
數字交換網絡由時間(T)接線器和空間(S)接線器組成，能夠將任何輸入PCM復用線上的任一時隙交換到任何輸出PCM復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型交換網絡完成。
(二)程控數字交換機的基本功能
程控數字交換機系統(tǒng)所具有的基本功能應包含檢測終端狀態(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
對于數字交換系統(tǒng)來講，進入交換網絡的必須是數字信號，這就要求接口電路應具有模/數(A/D)轉換功能和數/模(D/A)轉換功能。
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)功能是由交換網絡實現的。空分交換機使用空分的交換網絡，完成模擬信號的空間交換任務。數字交換機使用數字交換網絡，通過語音存儲器完成時隙交換任務。
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。控制功能可分為低層控制和高層控制。
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動：掃描用來發(fā)現外部事件的發(fā)生或信令的到來，驅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備隔離的高一層呼叫控制
三、程控數字交換機構成
為了完成上述功能，數字交換機的硬件系統(tǒng)應包括話路系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。交換機的軟件系統(tǒng)則包括操作系統(tǒng)和應用系統(tǒng)等。
(一)硬件系統(tǒng)
程控數字交換機硬件系統(tǒng)由話路系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、外圍設備組成。
1.話路系統(tǒng)
由用戶模塊、遠端用戶模塊、選組級(數字交換網絡)、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字交換網絡(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：電話外設控制級：對靠近交換網絡及其他電話外設部分進行控制。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.外圍設備
磁帶機或磁盤機，維護終端設備，測試設備，時鐘，錄音通知設備，監(jiān)視告警設備
(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)程序和應用程序。
系統(tǒng)程序是交換機硬件同應用程序之間的接口。它有內部調度程序、輸入/輸出處理程序、資源調度和分配、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。
應用程序包含有呼叫處理、用戶線及中繼線測試、業(yè)務變更處理、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，調試程序，局數據生成，用戶數據生成等程序。
為了保證交換機的業(yè)務不間斷則要求軟件應具有安全可靠性、可維護性、可擴充性，不僅完成呼叫處理，還應具有完善的維護和管理功能。
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1L411053 掌握分組交換技術的應用及特點
分組交換也稱包交換，是為了適應計算機通信的需要而發(fā)展起來的，是數據通信的重要手段之一。
一、X. 25分組交換
公用分組交換數據是采用分組交換技術，給用戶提供低速數據業(yè)務的數據通信網。1976年，CCITT正式公布了著名的X. 25建議，為公用數據通信的發(fā)展奠定了基礎。
X. 25建議是數據終端設備(DTE)與數據電路終端設備(DCE)之間的接口協(xié)議，它使得不同的數據終端設備能接入不同的分組交換網。
由于 X.25協(xié)議是分組交換網中最主要的一個協(xié)議，因此，有時把分組交換網又叫做X.25網。
OSI共有七層：物理層、數據鏈路層、網絡層、傳送層、會話層、表示層和應用層 x.25涉及到底三層
二、幀中繼
幀中繼是分組交換網的升級換代技術，幀中繼是以分組交換技術為基礎。與X.25協(xié)議相比，幀中繼僅完成物理層和數據鏈路層的功能，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)議相關信息的前提下，大大提高了網絡傳輸效率，以幀為單位進行數據傳輸與交換。
幀中繼技術是在開放系統(tǒng)互聯(lián)(OSI)第二層上用簡化的方法傳送和交換數據單元的一種技術。
(一)幀中繼技術特點
幀中繼是分組交換網的升級換代技術，幀中繼是以分組交換技術為基礎，同X. 25分組交換技術相比，它具有下列特點：
1.網絡資源利用率高
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構設計的新型交換機
(3)采用信元中繼、ATM技術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、中繼接口和網管接口。
(2)具有業(yè)務分級管理的功能。
(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)務處理能力。
(8)具有網管控制信息通信功能。
(9)具有網絡同步能力，能夠與其他網絡互聯(lián)/互通。
三、異步轉移模式(ATM)
異步轉移模式(ATM)通信網是實現高速、寬帶傳輸多種通信業(yè)務的現代數據通信網形式之一。ATM是ITU-T確定用于寬帶綜合業(yè)務數字網(B-ISDN)的復用、傳輸和交換模式技術。
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絡資源利用率低、分組交換方式信息時延大和抖動的缺點，可以把語音、數據、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，大大提高了網絡的效率。ATM構成的網絡具有綜合處理信息的能力，在現代通信網中占有十分重要的地位。
2.ATM提供高速、高服務質量的信息交換，靈活的帶寬分配及適應從很低速率到很高速率的帶寬業(yè)務。其交換技術的特點如下：
(1)采用面向連接的工作方式，通過建立虛電路來進行數據傳輸，同時也支持無連接業(yè)務。
(2)采用固定長度的數據包，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技術簡化了網絡功能與協(xié)議。網絡流量控制口擁塞控制采用連接接納控制(CAC)和應用參數控制(UPC)等合約式方法，并在網絡出現擁塞時通過丟棄信元來緩解擁塞。
四、路由器
(一)應用
1.路由器是網絡層的互聯(lián)設備，用于連接多個邏輯上分開的網絡，在網絡層將數據包進行存儲轉發(fā)。它只接收源站或其他路由器的信息。路由器是連接IP網的核心設備。
2.路由器主要用于網絡連接，進行數據處理以及配置管理、容錯管理、性能管理等。
3.路由器的功能分為數據通道功能和控制通道功能。數據通道功能用于完成每一個到達分組的轉發(fā)處理，包括路由查表、向輸出端傳送分組和輸出分組調度;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、處理機組成。輸入/輸出端口連接與之相連的子網;交換機構在路由器內部連接輸入與輸出端口;處理機負責建立路由轉發(fā)表。
2.由于應用場合的不同，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;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)根據標記轉發(fā)數據。
MPLS基本網絡結構由標記邊緣路由器(LER)和標記路由器(LSR)組成。
(二)多協(xié)議標記交換的技術特點
MPLS支持多種協(xié)議，可使不同網絡的傳輸技術統(tǒng)一在MPLS平臺上，保證多種網絡的互聯(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絡層協(xié)議;對下，它可以同時支持X. 25, ATM、幀中繼、PPP, SDH, DWDM等多種網絡。
MPLS是一種與鏈路層無關的技術。
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、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網絡。
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