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中國電信崗位考試程控交換專業教材基礎知識
目錄
第一章程控交換概述1
第一節電話交換的基本原理1
1.1.1.電話通信網的基本組成部件1
1.1.2.為什么要引入交換機1
1.1.3.數字交換原理1
1.1.4.交換機的幾種類型3
1.1.5.幾種主要的交換方式3
第二節交換機的基本結構5
1.2.1.交換機的基本組成5
1.2.2.用戶模塊5
1.2.3.中繼器6
1.2.4.信令設備6
1.2.5.控制部分7
第三節控制系統的一般結構7
1.3.1.處理機的冗余方式7
1.3.2.處理機的控制結構7
第四節本局呼叫處理的基本過程8
1.4.1.用戶呼出階段8
1.4.2.數字接收及分析階段8
1.4.3.通話建立階段9
1.4.4.通話階段9
1.4.5.呼叫釋放階段9
第二章電信網概述10
第一節網的基本形式10
2.1.1網狀網10
2.1.2星狀網10
2.1.3混合網11
2.1.4電信網的劃分11
第二節主要電信業務網介紹12
2.2.1傳統電話網—公眾交換電話網
2.2.2綜合業務數字網
2.2.3同步網14
第三節電話網的等級結構及網絡組織15
2.3.1.電話網的等級結構15
2.3.2.長途交換中心的等級劃分及職能16
第四節電話網的編號方式17
2.4.1撥號方式17
2.4.2第一位號碼的分配使用17
2.4.3首位為“1”的號碼安排18
2.4.4長途編號18
第五節多運營商時電話網的組網方式18
第三章信令網21
第一節電話網的信令系統21
3.1.1信令的基本概念21
3.1.2信令的分類21
3.1.3NO.7信令系統概述22
第二節NO.7信令網24
3.2.1.NO.7信令網概念24
3.2.2.NO.7信令系統的工作方式25
3.2.3.信令網的組成和分類26
3.2.4.我國信令網的結構和網絡組織28
3.2.5.信令網的信令點編碼29
3.2.6.信令路由的分類30
第三節NO.7信令結構及信令單元33
3.3.1.NO.7信令系統的結構33
3.3.2.信令單元分類37
3.3.3信令單元格式38
3.3.4消息信令單元內部格式40
3.3.5消息組名和消息名46
第四節N0.7信令的基本流程50
3.4.1一次成功的呼叫過程50
3.4.2ISUP基本呼叫過程51
第四章智能網52
第一節智能網概述52
4.1.1IN概念52
4.1.2IN物理結構53
4.1.2IN特征56
4.1.3IN概念模型58
第二節智能網業務65
4.2.1業務要求65
4.2.2IN業務65
4.2.3典型業務介紹68
第五章話務量及呼叫處理能力69
第一節話務量69
5.1.1話務量的基本概念69
5.1.2話務量的計算70
第二節呼叫處理能力73
5.2.1呼叫處理能力的基本概念73
5.2.2影響交換機呼叫處理能力的因素73
5.2.3呼叫處理能力的計算方法74
第一章程控交換概述
學習目的：
學完本章后，你應當能夠
1、了解電話交換的基本原理；
2、了解程控交換機的基本結構；
第一節電話交換的基本原理
1.1.1.電話通信網的基本組成部件
電話通信網的基本組成設備是終端設備、傳輸設備、交換設備。
最簡單的終端設備是電話機，電話機的基本功能是完成聲電轉換和信令功能，將人的話音信號轉換為交變的話音電流信號，并完成簡單的信令功能。
傳輸設備的功能是將電話機和交換機、交換機與交換機連接起來。
常用的傳輸設備有電纜、光纖等。
交換機的基本功能是完成交換，即將不同的用戶連接起來，以便完成通話。
1.1.2.為什么要引入交換機
用戶直接相連：
用戶數為N時，所需的互連線對數為N（N-1）/2。
引入交換機：
每個用戶只要接入到一個交換機，就能與世界上的任一用戶通話。
1.1.3.數字交換原理
語音信號數字化：
語音信號的數字化要經過抽樣、量化和編碼三個步驟。
抽樣：
抽樣的功能是將時間上連續的模擬信號變為時間上離散的抽樣值。
抽樣頻率取值為，即抽樣周期為125μs。
量化：
量化是指用有限個度量值來表示抽樣后的信號的幅度值。
編碼：
根據量化級的選取，有均勻量化和非均勻量化兩種方法。
在PCM32系統中，采用8位碼來表示一個樣值，最高位是極性碼，剩下的7位對應128
個量化級。
話音信號的PCM編碼的傳輸速率=/s×8=64kb/s。
64kb/s是程控數字交換機中基本的交換單位。
頻分復用方式和時分復用方式
頻分復用方式是將信道的可用頻帶劃分為若干互不交疊的頻段，每路信號的頻譜占用其中的一個頻段，以實現多路傳輸。
時分制是把一條物理通道按照不同的時刻分成若干條通信信道（如話路），各信道按照一定的周期和次序輪流使用物理通道，這樣，從宏觀上看，一條物理通路就可以‘同時’傳送多條信道的信息。
PCM時分多路通信系統的基本原理
PCM30/32系統的幾個主要參數為：
每秒傳送8000幀，每幀32個時隙，每個時隙8比特串行碼，16幀構成一個復幀，其時間長度為125μs×16＝2ms。
傳送碼率為8比特/時隙×32時隙/幀×8000幀/秒＝/s，而每一路信號的速率為64kb/s。
1.1.4.交換機的幾種類型
交換機的幾種類型：
人工電話交換機、機電制交換機、模擬程控交換機和數字程序交換機。
人工電話交換機是由話務員完成轉接的。
機電制電話交換機主要有步進制交換機和縱橫制交換機。
程控交換機可分為模擬程控交換機和數字程控交換機。
模擬程控交換機的控制部分采用計算機控制，而話路部分傳送和交換的仍然是模擬的話音信號。
數字程控交換機的控制部分采用計算機，話路部分交換的是經過脈沖編碼調制（PCM；）后的數字化的話音信號，數字交換機的交換網絡是數字交換網絡，用戶話機發出的模擬話音信號在數字交換機的用戶電路上要轉換為PCM信號。
數字程控交換機是數字通信技術、計算機技術與大規模集成電路相結合的產物。
數字程控交換機的主要優點是：
1）能靈活地向用戶提供多種新服務功能
2）便于采用共路信令系統
3）體積小、重量輕、功耗低、可靠性高
4）操作維護管理的自動化
1.1.5.幾種主要的交換方式
現代通訊網中采用的交換方式主要有電路交換、分組交換、ATM交換和IP交換。
一、電路交換
電話交換一般采用電路交換方式。
電路交換方式是指兩個用戶在相互通信時使用一條實際的物理鏈路，在通信過程中自始至終使用該條鏈路進行信息傳輸，并且不允許其它計算機或終端同時共享該鏈路的通信方式。
電路交換屬于電路資源預分配系統，即在一次接續中，電路資源預先分配給一對用戶固定使用，不管電路上是否有數據傳輸，電路一直被占用著，直到通信雙方要求拆除電路連接為止。
電路交換的特點是：
1、在通信開始時要首先建立連接；
2、一個連接在通信期間始終占用該電路，即使該連接在某個時刻沒有信息傳送，該電路也不能被其它連接使用，電路利用率低。
3、交換機對傳輸的信息不作處理，對交換機的處理要求簡單，但對傳輸中出現的錯誤不能糾正。
4、一旦連接建立以后，信息在系統中的傳輸時延基本上是一個恒定值。
二、分組交換
數據通信的一種交換方式。
它是利用存儲——轉發的方式進行交換的。
分組交換機首先將從終端設備送來的數據報文接收、存儲，而后將報文劃分為一定長度的分組，并以分組為單位進行傳輸和交換。
在每個分組中都有一個3-10個字節的分組頭，在分組頭中包含有分組的地址和控制信息，以控制分組信息的傳輸和交換。
分組交換采用的是統計復用方式，電路的利用率較高。
但統計復用的缺點是可能產生附加的隨機時延和丟失數據的可能。
這是由于用戶傳送數據的時間是隨機的，若多個用戶同時發送分組數據，則必然有一部分分組需要在緩沖區中等待一段時間才能占用電路傳送，若等待的分組超過了緩沖區的容量，就可能發生部分分組的丟失。
另外，在分組交換中普遍采用逐段反饋重發措施，以保證數據傳送是無差錯的。
所謂逐段反饋重發，是指數據分組經過的每個節點都對數據分組進行檢錯，并在發現錯誤后要求對方重新發送。
三、ATM交換
ATM交換（）即異步傳送模式，又叫異步轉移模式。
它是寬帶ISDN中的一種基本交換方式。
異步轉移模式的特征是傳輸、復用和交換都是以信元為基本單位進行的。
所謂異步，是指屬于同一用戶的信元不一定按固定的時間間隔周期性地出現.
第二節交換機的基本結構
程控數字交換機的硬件結構大致可分為分級控制方式、全分散控制方式和基于容量分擔的分布控制方式。
1.2.1.交換機的基本組成
交換機的硬件系統由用戶電路、中繼器、交換網絡、信令設備和控制系統這幾部分組成。
（1）用戶電路：
用戶電路是交換機與用戶話機的接口。
（2）中繼器：
中繼器是交換機與交換機之間的接口。
（3）交換網絡：
交換網絡用來完成任意兩個用戶之間，任意一個用戶與任意一個中繼器之間，任意兩個中繼器之間的連接。
（4）信令設備：
用來接收和發送信令信息。
（5）控制系統：
是交換機的指揮中心，接收各個話路設備發來的狀態信息，各個設備應執行的動作，向各個設備發出驅動命令，協調各設備共同完成呼叫處理和維護管理任務。
交換機的終端及接口
1.2.2.用戶模塊
用戶模塊用來連接用戶回路，提供用戶終端設備的接口電路，完成用戶話務的集中和擴散，并且完成呼叫處理的低層控制功能。
用戶模塊主要包括三個部分：
用戶接口電路：
與模擬用戶線的接口。
一個由一級T接線器組成的交換網絡，它負責話務量的集中和擴散。
用戶處理機：
完成對用戶電路、用戶級T接線器的控制及呼叫處理的低層控制。
模擬用戶接口電話有七項基本功能，常用這七個字母來表示：
?B（）饋電；
?O（n）過壓保護；
?R（）振鈴控制；
?S（）監視；
?C（CODEC&）編譯碼和濾波；
?H（）混合電路；
?T（Test）測試。
1.2.3.中繼器
中繼器是數字程控交換機與其它交換機的接口。
根據連接的中繼線的類型，中繼器可分成模擬中繼器和數字中繼器兩大類。
數字中繼器是程控交換機和局間數字中繼線的接口電路，它的入/出端都是數字信號。
數字中繼器的主要功能有：
?碼型變換和反變換。
?時鐘提取：
從輸入的PCM碼流中提取時鐘信號，用來作為輸入信號的位時鐘。
?幀同步：
在數字中繼器的發送端，在偶幀的TS0插入幀同步碼，在接收端檢出幀同步碼，以便識別一幀的開始。
?復幀同步：
在采用隨路信令時，需完成復幀同步，以便識別各個話路的線路信令。
?信令的提取和插入：
在采用隨路信令時，數字中繼器的發送端要把各個話路的線路信令插入到復幀中相應的TS16；在接收端應將線路信令從TS16中提取出來送給控制系統。
1.2.4.信令設備
信令設備的主要功能是接收和發送信令。
程控數字交換機中主要的信令設備有：
?信號音發生器：
用于產生各種類型的信號音，如忙音、撥號音、回鈴音等。
?DTMF接收器：
用于接收用戶話機發出的DTMF信號
?多頻信號發生器和多頻信號接收器：
用于發送和接收局間的MFC信號。
?7號信令終端：
用于完成7號信令的第二級功能。
1.2.5.控制部分
完成對話路設備的控制功能，由各種計算機系統組成，采用存儲程序控制方式。
第三節控制系統的一般結構
1.3.1.處理機的冗余方式
一、互助方式
兩臺或更多的處理機在正常工作情況下以話務分擔（負荷分擔）的方式工作，每臺處理機都只負責一部分的話務量，一旦一臺處理機發生故障，則由其它的處理機來接管它的工作。
二、主/備用方式
在這種方式下，只有主用機在運行程序，進行控制，備用機與話路設備完全分離而作為備用狀態，一旦主用機發生故障，進行主備用轉換，由備用機接替工作。
三、N+m備用方式
在這種方式下，N臺處理機配備有m臺備用機，當N臺處理機中有一臺發生故障時，都可以由m臺備用機中的一臺來接替其工作。
1.3.2.處理機的控制結構
現代數字程控交換系統中處理機的控制結構有分級控制方式，全分散控制方式和容量分擔的分布控制方式。
一、分級控制方式
分級控制方式的基本特征在于處理機的分級，即將處理機按照功能劃分為若干級別，每個級別的處理機完成一定的功能，低級別的處理機是在高級別的處理機指揮下工作的，各級處理機之間存在比較密切的聯系。
二、全分散控制方式
在采用全分散控制方式時，將系統劃分為若干個功能單一的小模塊，每個模塊都配備有處理機，用來對本模塊進行控制。
各模塊處理機是處于同一個級別的處理機，各模塊處理機之間通過交換消息進行通信，相互配合以便完成呼叫處理和維護管理任務。
全分散控制方式的主要優點是可以用近似于線性擴充的方式經濟地適應各種容量的需要，呼叫處理能力強，整個系統全阻斷的可能性很小，系統結構的開放性和適應性強。
其缺點是處理機之間通信量大而復雜，需要周密地協調各處理機的控制功能和數據管理。
全分散控制結構的典型代表是S12系統。
三、容量分擔的分布控制方式
這種結構介于上面兩種結構之間。
首先，交換機分為若干個獨立的模塊，這些模塊具有較完整的功能和部件，相當于一個容量較小的交換局，每個模塊內部采用分級控制結構，有一對模塊處理機MP為主處理機，下轄若干對外圍處理機，控制完成本模塊用戶之間的呼叫處理任務。
這些模塊也可以設置在遠離母局交換機的地方，成為具有內部交換功能的遠端模塊。
整個交換機可以由若干個模塊構成，各模塊通過通信模塊CM互連，另外，還設置一個維護管理模塊AM對整個交換機進行管理并提供到維護管理人員的接口。
這是一種綜合性能較好的控制結構，近年來得到了廣泛應用。
美國的5ESS交換機和我國生產的幾種大型局用交換機如C&C08、ZXJ10等都采用了這種結構。
第四節本局呼叫處理的基本過程
1.4.1.用戶呼出階段
交換機按照一定的周期檢查每一條用戶線的狀態。
當發現用戶摘機時，交換機就根據用戶線在交換機上的安裝位置找到該用戶的用戶數據，并對其進行分析。
如該用戶有權發起呼叫，交換機就尋找一個空閑的收號器并通過交換網絡將該用戶電路與收號器相連，向用戶送撥號音，進入收號狀態。
1.4.2.數字接收及分析階段
此階段是處理任務最繁重的一個階段。
交換機接收用戶撥號。
對于脈沖撥號方式，每次收到的是一個脈沖，并由信令接收程序將收到的多個脈沖裝配為撥號數字；對于DTMF信號，每次收到的是一個數字。
當交換機收到一定位數的號碼后將進行數字分析，從而確定呼叫的類型、路由等。
當數字分析的結果是本局呼叫時，就通知信令接收程序繼續接收剩余號碼。
1.4.3.通話建立階段
當被叫號碼收起后，交換機根據被叫號碼查詢被叫用戶數據。
若被叫空閑且未登記與被叫有關的新業務（如呼叫轉移），交換機就在交換網絡中尋找一條能將主叫用戶和被叫用戶連接的通路，并預先占用該通路，同時向被叫用戶送振鈴信號，向主叫用戶送回鈴音。
1.4.4.通話階段
當被叫用戶摘機應答后，交換機停止向被叫用戶送振鈴信號，停止向主叫用戶送回鈴音，將交換網絡上連接主被叫用戶的通路接通，同時啟動計費，呼叫進入通話階段。
交換機透明傳輸話音信號，不做任何處理。
1.4.5.呼叫釋放階段
在通話階段，交換機如果發現一方掛機，就給另一方送忙音。
當雙方都掛機時，交換機就收回此次呼叫占用的資源，停止計費，呼叫處理結束。
從以上呼叫處理的過程可看出，可將呼叫的全過程劃分為若干個穩定狀態，交換機每次對呼叫的處理，總是使呼叫由一個穩定狀態轉移到另一個穩定狀態。
第二章電信網概述
學習目的：
學完本章后，你應當能夠
1、了解通信網的拓撲結構；
2、掌握電信網的基本情況和網同步的基本形式；
3、掌握電話網的等級結構和編號方式；
4、了解多運營商電話網的組網方式。
第一節網的基本形式
一般來講要構成一個城市的電話通信，必須由幾個交換局相互連接成網，網的最基本形式有網狀網、星形網、混合網。
2.1.1網狀網
在這個網中，設置在不同地理位置的交換節點均有直達中繼相互聯通，即“個個相連”，因而每個節點的出中繼線群都很多，而且隨著交換節點的增加，中繼群的數量也急劇增多。
該組網方式特點是建設費用大，中繼利用率低，但可靠性高。
如圖2.1所示。
2.1.2星狀網
在一個區域內有多個交換節點，其中一個節點作為中心節點，該節點與各節點有直達中繼線，而其他個交換節點之間無直達中繼，各交換節點間的用戶通話必須通過中心節點的中繼線來完成。
這樣就提高了中繼線的利用率。
如圖2.2所示。
2.1.3混合網
混合網是由網狀網和星狀網混合而成的通信網絡。
在這種情況下，電路的長度比星狀網更為節省程控數字交換技術第二版課后答案，在可靠性和靈活性上都比星狀網大大增加。
雖然它不能像網狀網那樣具有多方向的中繼線群，但是這種網的每個節點都有大于兩個方向的出中繼群，這樣雖然增加了少量投資，卻提高了網絡的可靠性。
如圖2.3所示
2.1.4電信網的劃分
根據電信網的構成及功能，我們可以把電信網劃分為傳送網、電信業務網、支撐網及應用網。
如圖2.4所示。
智能網、語音信息服務平臺、電子郵件、多媒體信息服務平臺等
電信管理網、
同步網、
信令網、
電
話
網
移動網
數據網
I
S
D
N
B
-
I
S
D
N
傳輸網
接入網
電信業務網包括基本業務網和補充業務網。
基本業務網包括以提供話音通信為主的PSTN；提供數據通信業務的PSPDN、DDN及幀中繼FR；提供語音、數據、圖象等綜合業務的傳輸與交換的N-ISDN；提供語音、數據、圖象和動畫等信息的高速傳輸與交換的B-ISDN。
補充業務網IN是在原有通信網絡基礎上為快速提供新業務而設置的附加網絡結構，智能業務是對基本電信業務的補充。
電信支撐網本身不提供業務，是為了保證全網作為一個整體經濟、高效、安全、可靠地運行，為用戶提供最優服務而建設的網絡。
包括信令網、同步網、電信管理網。
公共業務平臺為所有業務網提供語音、數據、多媒體等信息服務。
作為電信業務的補充，為所有的電信業務網服務。
傳送網包括接入網和傳輸網兩大部分。
接入網指從交換局到用戶住宅之間的網路。
傳輸網指在交換設備之間傳送信息的設備與線路所構成的網絡。
各種電信業務網都需要傳輸網來提供全程傳輸質量優良的傳輸電路，因此傳輸網內提供的各種傳輸電路是各種電信業務網的基礎。
第二節主要電信業務網介紹
2.2.1傳統電話網—公眾交換電話網PSTN
圖2.5IDN：
點到點的數字化
電話網PSTN由電話交換設備、傳輸鏈路、電話機等設備組成，主要用于語音通信。
交換技術經歷了從人工交換到機電交換到程控數字交換三個階段。
傳輸也經歷了從模擬傳輸到數字傳輸的一個發展過程。
電話用戶的接入，目前存在模擬用戶接入和數字用戶接入兩種方式。
我們把采用數字交換、數字傳輸和模擬接入的電話網稱為綜合數字網（IDN）。
在采用機電式模擬交換機的電話網中，用戶只能應用撥號脈沖話機，以不同的脈沖個數代表用戶所撥的不同號碼。
采用了程控數字交換機后，用戶可使用脈沖話機，也可使用雙音多頻話機。
雙音多頻話機有12個按鍵，除“0-9”外，還有“*”和“#”，這兩個按鍵在一般撥號時不用，但在應用某些特殊新業務時將很有用處。
采用程控數字交換機，還能提供長途直撥性能。
在提供國際國內直撥性能時程控數字交換技術第二版課后答案，一般還對是否有權撥打設定幾個等級，如國際有權，國內有權，郊縣有權和市內有權等。
PSTN是世界上規模最大，覆蓋最廣的電信業務網，它將在全世界范圍內繼續長期存在和發展。
它豐富的網絡資源有力地支持了其他電信業務的發展，并將與其他電信業務網長期并存與互通。
2.2.2綜合業務數字網ISDN
綜合業務數字網是以綜合數字網（IDN）為基礎發展而成的通信網，它能提供端到端的數字連接，用來承載包括話音和非話音在內的多種電信業務，用戶能夠通過有限的一組標準多用途用戶/網絡接口接入這個網絡。
ISDN有兩個顯著的特點：
（一）使用一對傳統的電話線最多可以接8個終端入網，并允許同時3個終端進行通信。
（二）能夠為用戶提供端到端的數字連接，各種數字終端設備不需要經過調制解調器就可以入網。
為了將不同ISDN的終端，如數字話機、傳真機、數據終端、PC機、PABX等接入ISDN，以提供多種多樣的電信業務，CCITT規定了ISDN用戶-網絡接口和服務接入點，以便使各種電信業務都能夠接入ISDN網絡。
ISDN用戶-網絡接口和業務接入點配置如圖2.7所示。
圖中：
TE1是ISDN標準終端，符合ISDN用戶-網絡接口協議，具有用戶終端業務的第1~7層接口功能，接入點為③。
TE2是ISDN非標準終端，不符合ISDN接口標準的用戶設備，具有不同的接口，接入點為⑤。
TA是終端適配器，能夠將非ISDN終端適配為ISDN終端，接入點為④。
它是X系列、V系列通信終端通過TA使用ISDN承載業務的接入點。
NT1和NT2是網絡終端，接入點為①和②，它們是承載業務的接入點。
NT1功能可等效于OSI參考模型的物理層，是用戶傳輸線路終端裝置。
NT2既包括物理層功能，又包含高層的業務功能，相當于用戶內部的網絡設施，例如用戶交換機和具有ISDN接口的局域網。
圖中R，S和T為參考點。
用戶-網絡接口的參考配置是一種抽象化的安排，而實際配置的某些或全部功能組合在一個設備中實現時，某個參考點將會消失。
例如，若將NT2和NT1組合在一個設備中實現，此時T參考點在物理上將不復存在；若將TA和NT2組合在一起來實現，這時S參考點在物理上將不復存在。
用戶-網絡接口的標準化僅是對參考點S和T的特性進行標準化。
這樣既可以使各種設備通過標準接口互相連接，也可以避免對設備各方面的不必要的限制，有利于用戶根據實際需要和具體條件采取最佳接入配置。
2.2.3同步網
一、網同步的必要性
在由數字交換局、數字傳輸設備等組成的數字通信網中，為提高數字信號傳輸整體性，必須對這些數字設備中的時鐘頻率和相位統一協調，保持一致。
數字交換機中的時鐘有兩個作用：
第一，接收從其它交換機來的數碼信息流，使接收信息流的幀與本交換機的基準幀保持同步。
第二，通過交換機的程序控制本機的數字交換網絡進行時隙交換。
所謂網同步就是通過適當的措施使全網的數字設備工作于相同的時鐘頻率和相位。
如果時鐘頻率和相位不一致，交換機就不能正常工作。
如本地接收時鐘低于輸入時鐘頻率，其結果是產生碼元丟失，相反若本地時鐘頻率高于輸入時鐘頻率時，就會產生碼元重復，這就叫滑碼。
網同步的主要任務，就是保證數字網中各交換機的時鐘在一定的容限內，滿足滑動指標；在數字交換機的輸入端設置緩沖器，以補償時延變化。
二、我國數字同步網采用的同步方式
根據國標-89數字網內時鐘和同步設備的進網要求，我國數字同步網采用主從同步方式，按照時鐘的性能，我國同步網劃分為四級。
如表一：
表一：
第一級
基準時鐘
長途網
第
二
級
A類
一級