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TSSN - 快速指南

TSSN - 简介

自人类进化以来，世界经历了许多变化。例如，信息交换最初是以符号和声音的形式进行的。随着先进发明的出现，这种形式转变为语言和文字形式。从一个地方到另一个地方的通信需要个人之间的距离，通过信件进行;通过鸽子发送，两个群体之间通过鼓声或信号旗发送。人们过去常常长途跋涉传递信息。

当今世界更像是一个通信时代。通信技术的进步提高了信息传输的速度。这一发展并非易事。在通信系统发明之初，电话的发明和使用是最重要的。电话系统从基本系统演变为当今必不可少的多用途友好设备，让所有人都惊讶不已，因为当时的资源非常匮乏，却能创造出如此多的创新。

电信

两个或多个人之间的信息交换称为通信。tele 一词来自希腊语，意思是距离。因此，电信 表示两个遥远地方之间的信息交换。

电信代表信息传输，从一个地方的实体传输到另一个地方的实体，而信息可以是数据、语音或符号的形式。实体可以是人类、计算机、传真机、电报机、电话等。在电话交谈中，发起呼叫的人称为呼叫用户，而呼叫的目的地称为被叫用户。在其他信息传输情况下，通信实体分别称为源和目的地。

1876 年 3 月，亚历山大·格雷厄姆·贝尔发明并展示了他的电话机以及长距离语音通信的可能性。他演示了点对点通信，其中呼叫用户选择适当的链路与被叫用户建立连接。该系统还需要某种信令模式来提醒被叫用户有来电，并在被叫用户忙于另一个呼叫时发出信号以指示呼叫用户。

需要交换交换机

建立通信的点对点连接需要使用电线连接电话机。如果电话机数量或用户数量较少，连接类型会稍微复杂一些。但是，如果这个数字很高或适中，那么连接将导致混乱。为了理解这种复杂性，让我们考虑一个有 5 个用户的网络。

下图显示了五个用户(电话机)的点对点连接:

在点对点连接中，对于 n 个实体，我们需要 n(n-1)/2 条链路。所有这些链路形成一个网络。所有实体之间都有点对点链路的网络称为全连接网络。即使 n 的值适中，完全连接的网络所需的链路数量也会变得非常大。

因此，这些用户之间需要一个网络交换系统。Alexander Graham Bell 建议使用交换局在用户之间进行交换，以维持电话连接。

交换系统

这种网络连接不能简单地用电话机和一束电线来建立，而需要一个好的系统来建立或断开连接。该系统称为交换系统或交换局或交换机。随着交换系统的引入，用户不是直接相互连接，而是连接到交换局，然后连接到所需的用户。

下图将帮助您理解交换系统。

随着交换系统的引入，用户之间对传统连接的需求减少了。所有用户都需要与交换系统建立连接，交换系统负责建立或断开呼叫用户请求的任何连接。交换系统也称为电话交换机，负责建立呼叫。因此，此类链路的总数等于连接到系统的用户数量。

交换系统需要信令来建立或释放连接。它还应使交换系统能够检测被叫用户是否忙，如果是，则向被叫用户指示。交换系统在建立和释放连接时执行的功能称为控制功能。

早期的系统需要手动操作来建立电话呼叫。接线员过去负责接听主叫用户的电话，然后将电话转接到被叫用户。后来，系统实现了自动化。

电话模型

下图将帮助您了解电话发明初期的模型。

当您看到上图中的电话时，拨号器部分和麦克风连接到固定的木板上;而用于收听的扬声器则通过侧面的电线连接。电话的顶部连接有两个铃铛——当有来电时，这些铃铛会响起。这是电话的早期型号之一。

呼叫用户和被叫用户的电话机通过交换系统或电话交换机连接，以建立所请求的呼叫。

在以下章节中，我们将详细了解交换系统。

TSSN - 交换系统

在本章中，我们将了解交换系统的工作原理。交换系统可以理解为交换元件的集合，这些交换元件的排列和控制方式可以在任何两个远距离点之间建立一条公共路径。交换系统的引入降低了布线的复杂性，使电话变得轻松无忧。

交换系统的分类

在电信系统的早期阶段，交换的过程和阶段对于建立或断开连接起着重要作用。在最初阶段，交换系统是手动操作的。这些系统后来实现了自动化。以下流程图显示了交换系统的分类。

早期的交换系统是手动操作的。接线员在电话交换机处进行连接以建立连接。为了最大限度地减少手动操作的缺点，引入了自动交换系统。

自动交换系统分为以下几种 −

• 机电开关系统 − 此处，机械开关由电力操作。

• 电子开关系统 − 此处，二极管、晶体管和 IC 等电子元件用于开关目的。

机电开关系统

机电开关系统是机械和电气开关类型的组合。其中部署了电路和机械继电器。机电开关系统进一步分为以下几类。

逐步式

逐步式交换系统也因其发明者 A B Strowger 而被称为 Strowger 交换系统。Strowger 系统中的控制功能由与系统中的交换元件相关的电路执行。

纵横式

纵横式交换系统具有使用继电器和锁存器的硬接线控制子系统。这些子系统功能有限，几乎不可能对其进行修改以提供附加功能。

电子交换系统

电子交换系统在控制交换时序的处理器或计算机的帮助下运行。指令被编程并存储在控制操作的处理器或计算机上。这种将程序存储在处理器或计算机上的方法称为存储程序控制 (SPC) 技术。可以通过更改控制程序将新设施添加到 SPC 系统中。

电子交换系统使用的交换方案可以是 空分交换或时分交换。在空分交换中，在整个呼叫期间，在呼叫和被叫用户之间建立专用路径。在时分交换中，语音信号的采样值以固定间隔传输。

时分交换可以是模拟的或数字的。在模拟交换中，采样电压电平按原样传输。然而，在二进制交换中，它们是二进制编码和传输的。如果编码值在从输入到输出的相同时间间隔内传输，则该技术称为 空间交换。如果值以时间间隔存储并传输到输出，则该技术称为 时间交换。时分数字交换机也可以通过结合使用空间和时间交换技术来设计。

电信网络

电信网络是一组建立远程呼叫的系统。交换系统是电信网络的一部分。

交换站提供不同用户之间的连接。这种交换系统可以组合起来形成电信网络。交换系统使用称为中继线的线路进行连接。通向用户场所的线路称为用户线路

下图显示了一个电信网络。

从 20 世纪早期到晚期(1900-80 年)，当一个人需要拨打远距离电话时，首先将电话路由到最近的交换中心的接线员，然后记下被叫用户的号码和位置。此时，接线员的工作是建立与远程交换中心的呼叫，然后重新呼叫呼叫用户以建立连接。这种拨打电话的系统称为中继呼叫系统。

例如，海得拉巴的一个人可以预订到孟买的中继呼叫，并等待接线员通过中继线和交换系统建立连接后回电。

交换系统基础知识

在本节中，我们将了解交换系统中使用的不同组件和术语。

入口和出口

交换机的一组输入电路称为入口，一组输出电路称为出口。交换系统的主要功能是在给定的入口-出口对之间建立电气路径。

通常，N表示入口，出口用M表示。因此，交换网络有 N 个入口和 M 个出口。

交换矩阵

用于在入口和出口之间建立连接的硬件称为交换矩阵或交换网络。此交换网络是在连接入口和出口的过程中形成的一组连接。因此，它与上面提到的电信网络不同。

连接类型

电信网络中可以建立四种类型的连接。连接如下 −

• 系统中两个用户之间的本地呼叫连接。
• 用户与出局中继之间的出局呼叫连接。
• 入局中继与本地用户之间的入局呼叫连接。
• 入局中继与出局中继之间的转接呼叫连接。

折叠网络

当交换网络的入口数等于出口数时，这种网络称为对称网络，即 N=M。出口连接到入口的网络称为折叠网络。

在折叠网络中，作为出口的 N 个入口再次折叠回入口。尽管如此，交换网络仍根据需要提供与入口和出口的连接。下图将帮助您了解交换网络的工作原理。

由于每次只能为一条线路提供一个连接，因此折叠网络的 N 个入口只能建立 N/2 个连接。这样的网络可以称为无阻塞网络。在无阻塞网络中，只要被叫用户空闲，主叫用户就能够与被叫用户建立连接。

在上图中，只考虑了 4 个用户 - 其中线路 1 忙于线路 2，线路 3 忙于线路 4。在通话过程中，没有机会拨打另一个电话，因此只建立了一个连接。因此，对于 N 个入口，只有 N/2 条线路连接。

有时，可能会发生入口和出口连接仅用于通过中继线进行转接呼叫，而不是在本地用户之间进行。如果入口和出口连接用于局间传输，使得交换机不支持本地用户之间的连接，则称为转接交换机。这种交换网络称为非折叠网络。如下图所示 −

阻塞网络

如果网络中没有可用的交换路径，则请求的呼叫将被拒绝，此时用户被称为阻塞，网络称为阻塞网络。在阻塞网络中，同时交换路径的数量小于可以同时进行的最大通话数量。用户可能被阻塞的概率称为阻塞概率。良好的设计应确保较低的阻塞概率。

流量

呼叫速率与平均保持时间的乘积定义为流量强度。持续 60 分钟的高流量时段称为忙时。当流量超过交换系统设计的限制时，用户将遇到阻塞。

Erlang

电信网络中的流量由国际公认的流量强度单位 Erlang (E) 来衡量。如果交换资源在给定的观察期内持续被占用，则该交换资源可承载 1 Erlang 流量。

TSSN - 交换系统的元素

在本章中，我们将讨论交换系统的元素。虽然交换系统有多种类型，从手动到自动，但一些基本元素对于交换系统的运行至关重要。除了交换网络，还有不同的子系统，如控制子系统、信令系统、中继和用户线路接口、分配器单元、操作员控制台、连接电路，这些对于整个交换系统的运行至关重要。

交换系统

在本节中，我们将了解交换系统的结构。我们还将了解不同元素在其中的工作方式。下面给出的交换系统框图显示了交换系统的基本元素。

上面显示的图表包含交换系统的不同块。下面讨论这些块。

交换网络

它提供被叫用户和主叫用户之间的交换路径。

控制子系统

这是交换系统的关键部分，它通过识别入口和出口线路并解释在这些线路上收到的信令信息来主动建立交换路径。

该控制子系统通过感测线路上的信号传输来控制连接的建立和断开。控制子系统向用户和连接到出局中继线的其他交换机发送信令信息。

信令

用户、中继线和子系统的信令格式和要求有很大不同。因此，交换系统提供三种不同的信令形式 −

• 用户环路信令
• 局间信令
• 局内或寄存器信令

交换系统由执行交换、控制和信令功能的元件组成。

中继接口

用于交换系统之间连接的中继线路在此端口终止。中继接口是中继线路连接到系统的点。

用户线路接口

用于用户和交换系统之间连接的用户线路在此端口终止。用户线路接口是用户线路与系统连接的点。

线路扫描单元

线路扫描单元感测并获取来自各线路的信令信息。从这些线路获取的信息被提供给控制子系统以识别入口和出口。

分配器单元

分配器单元用于在各线路上分配或发送信令信息。通过中继线进行的信息分发是通过分发单元进行的。

操作员控制台

操作员控制台允许与交换系统交互，以进行维护和管理。

服务电路接口

服务电路接口提供电路之间的交互，以进行维护和测试。

连接点

连接点是为本地用户和服务电路提供折叠连接的连接点。如果被叫用户和主叫用户都是本地用户，则折叠连接有助于建立本地呼叫连接，而中继线将不被使用。

直接和间接

交换系统有以下两种类型 −

• 直接控制交换系统
• 间接控制交换系统

直接控制交换系统

控制子系统构成网络组成部分的交换系统称为直接控制交换系统。例如，Strowger 交换系统。

间接控制交换系统

控制子系统位于交换网络之外的交换系统称为间接控制交换系统或公共控制交换系统或寄存器控制交换系统。该系统的示例包括纵横制交换系统、电子交换系统或存储程序控制交换系统方法。

TSSN - Strowger 交换系统

在本章中，我们将讨论 Strowger 交换系统的工作原理。有史以来第一个自动电话交换系统是由 Almon B Strowger 开发的。由于手动电话交换机的接线员是其竞争对手的妻子，并且正在转移所有业务，因此 Strowger 想到开发一种不需要接线员的交换系统。这导致了 Strowger 开发的自动交换系统的发明。

Strowger 交换系统也称为逐步交换系统，因为连接是以逐步的方式建立的。

自动交换系统

手动交换系统需要接线员在收到请求后拨打电话。在这里，运营商是建立或释放连接的唯一负责人。通话的隐私以及被叫和主叫用户的详细信息都受到威胁。

自动切换系统克服了手动切换系统的缺点，具有以下优势 −

• 语言障碍不会影响连接请求。

• 保持更高程度的隐私。

• 更快地建立和释放呼叫。

• 可以增加给定时间段内的呼叫次数。

• 无论系统负载或一天中的时间如何，都可以进行呼叫。

现在让我们解释一下如何拨打电话以及如何在没有操作员帮助的情况下拨号。

拨号

与手动交换系统不同，自动交换系统需要正式的编号方案或寻址方案来识别用户。编号方案是用数字来识别用户，比用字母数字字符串识别用户的寻址方案使用得更广泛。因此，需要有一种机制将呼叫用户的身份传输到交换机。

电话机中应有此机制，以便自动将呼叫连接到所需用户。为此目的，流行的方法是脉冲拨号和多频拨号。其中，脉冲拨号是迄今为止最常用的拨号形式。

脉冲拨号

顾名思义，用于识别用户的数字由一串脉冲表示。除了零的情况外，脉冲串中的脉冲数等于它所代表的数字值，零由 10 个脉冲表示。数字中的连续数字由一系列脉冲串表示。这些脉冲具有相同数量的时间间隔，产生的脉冲数量将根据所拨打的号码而定。

两个连续的序列通过它们之间的暂停来区分，称为数字间间隙。脉冲是通过交替断开和接通用户和交换机之间的环路来产生的。下图显示了一个示例脉冲序列。

上图显示了脉动模式。脉冲率通常为每秒 10 个脉冲，容差为 10%。数字之间的间隙称为数字间间隙，至少为 200ms。

近年来的脉冲拨号模式采用的脉冲占空比(脉冲宽度与波形时间周期之比)名义上为 33%，数字间间隙存在上限。

旋转拨号电话

在本节中，我们将了解旋转拨号电话是什么以及它的工作原理。首先，我们将讨论旋转拨号电话发明之前普遍存在的缺点。

脉冲拨号技术是接通和断开用户环路。这可能会干扰和影响电话中的扬声器、麦克风和铃声的性能。此外，拨号时间不应影响脉冲序列的时间，因为这会导致拨错号码。

旋转拨号电话的出现是为了解决当时普遍存在的问题。麦克风和扬声器组合在一起，放在接收器装置中。该装置有一个指板，指板的布置使拨号时间合适。下图显示了旋转拨号盘的外观。

将手指放在与要拨打的数字相对应的孔中，即可操作拨号盘。现在，将指板沿顺时针方向拉到手指停止位置，并通过抽出手指让拨号盘自由，拨打一个号码。指板和相关机构现在在弹簧的作用下返回到静止位置。拨号盘已准备好输入下一个数字。

拨号脉冲是在指板返回行程期间产生的，因此消除了脉冲定时中的人为因素。下图显示了拨号孔和指挡。

旋转拨号电话使用以下部件实现脉冲拨号 −

• 指板和弹簧
• 轴、齿轮和小齿轮
• 棘爪和棘轮机构
• 脉冲凸轮和抑制凸轮或触发机构
• 脉冲触点
• 离心调速器和蜗轮
• 发射器、接收器和铃旁路电路

内部机制

凸轮机制或触发机制有助于拨号。此机制用于操作脉冲触点。让我们考虑使用凸轮机制的旋转拨号电话的操作。下图将帮助您了解内部机制。

抑制凸轮有助于使脉冲凸轮远离脉冲触点。当旋转拨号盘处于静止位置时，脉冲触点远离脉冲凸轮。当拨号时，将手指放在拨号孔中，这意味着拨号盘从其位置移开，然后脉冲触点靠近脉冲凸轮。指板的旋转引起主轴的旋转。

当表盘顺时针旋转时，棘爪在顺时针旋转过程中滑过棘轮。棘轮、齿轮、小齿轮和调速器在表盘顺时针移动期间都处于静止状态。当表盘返回时，棘爪接合并旋转棘轮。

所有齿轮、小齿轮、调速器都旋转，调速器保持旋转速度的均匀性。连接到小齿轮轴的脉冲凸轮现在断开和接通脉冲触点，从而导致电路中的脉冲。脉冲凸轮的形状使得断开和接通周期的比率为 2:1。当表盘即将到达静止位置时，抑制凸轮再次将脉冲触点移离脉冲凸轮。回到静止位置并等待拨打另一个号码的这一动作会产生一个间隙，称为数字间间隙，由于人类的拨号习惯，该间隙的时间与两个连续数字之间可能出现的停顿无关。在拨打第一个数字之前，通过抑制凸轮设计的微小变化也提供了这个间隙。

通过这种机制产生的脉冲随后被传输到交换系统，在那里建立与所拨号码的连接。交换系统的程序将在后续章节中讨论。同时，让我们了解用于指示用户状况的信令音。

信令音

在本节中，我们将了解什么是信令音以及它们是如何工作的。随着人工交换机的取代，过去向主叫用户通报被叫用户情况的接线员也需要用表示不同情况的不同音调来代替。

考虑以下五个与用户相关的信令功能，这些功能由接线员执行 −

• 向主叫用户回复系统已准备好接收被叫方的身份。

• 通知主叫用户正在建立呼叫。

• 按被叫方的铃。

• 如果被叫方忙，通知主叫用户。

• 如果被叫方线路由于某种原因无法接通，通知主叫用户。

在 Strowger 交换系统中不发信号通知功能 2。信令功能 1 通过向呼叫用户发送拨号音来实现。

拨号音

拨号音是信令音，表示交换机已准备好接受用户拨打的数字。只有听到此信号时才应拨打号码。否则，在此信号之前拨打的数字将不予考虑。这将导致拨错号码。

拨号音一般为33Hz或50Hz或400Hz的连续音，如下图所示。

铃声

拨打被叫号码后，当被叫线路接通后，交换控制设备向被叫电话机发出振铃电流，这是一种常见的双振铃模式。

同时，控制设备向主叫用户发出振铃音，其模式与振铃电流类似。两个环的双环模式间隔0.2s的时间间隔，两个双环模式间隔2s，如下图所示。

忙音

拨打所需号码后，如果被叫用户或交换机的线路无法拨打电话，则主叫用户会收到忙音，表示线路或用户正忙;这称为忙音。

400Hz 信号的忙音，其间有静默期。突发和静默持续时间具有相同的值，为 0.75 秒或 0.75 秒。

号码无法获取音

如果被叫方出现故障或断线，或者拨号错误导致选择了备用线路，则使用连续的 400Hz 信号指示这种情况，称为号码无法获取音。下图显示了一个连续的 400Hz 信号。

路由音或呼叫进行音

当用户呼叫通过多个不同类型的交换机路由时，随着呼叫通过不同的交换机，用户会听到不同的呼叫进行音。这样的信号是 400Hz 或 800Hz 间歇模式。此信号在不同系统中具有不同的模式。

• 在机电系统中，它通常为 800Hz，占空比为 50%，开/关周期为 0.5s。

• 在模拟电子交换机中，它是 400Hz 模式，开周期为 0.5s，关周期为 2.5s。

• 在数字交换机中，它是 400Hz 信号，开/关周期为 0.1s。

路由音或呼叫进行中音的信号如下所示。

为了克服那些不熟悉电话信号的人和那些很少使用电话信号的人识别这些音调差异的问题，拨打电话，随后引入了语音录制消息。

TSSN - 切换机制

在本章中，我们将讨论电信交换系统和网络中的切换机制。

在之前的章节中，我们讨论了电话机中的机制。现在让我们看看当这台电话机向交换系统发送信号时会发生什么。交换机的交换系统应该能够自动将线路连接到被叫用户。在 Strowger 交换系统中，有两种类型的选择器;这些选择器构成了交换系统的构建块。

• 单选择器
• 双动作选择器

这两种选择器都是使用机电旋转开关构造的。单选择器有一个选择器极和多个掷，以到达每个拨打号码的触点组。双动作选择器有两个旋转开关，用于垂直和水平步进移动，以到达触点组。

单选择器切换

单选择器切换机制由电磁铁、带弹簧的电枢、棘爪、带刮水器的棘轮和制动器组成。刮水器在触点组上顺时针移动。由于刮水器沿一个方向移动，因此该过程称为单选择器切换。刮水器移动到的触点称为组触点，因为许多触点以这种弧形放置。

下图显示了 Uni-selector Strowger 开关系统的驱动机制。

当输入电压为电磁铁通电时，电枢被拉向磁铁。现在，随着电枢被吸引到电磁铁上，棘爪会从棘轮中的前一个位置向下移动一个位置。棘爪可防止棘轮移动。

一旦电磁铁断电，衔铁就会被释放，这一动作会使棘爪向上移动，从而进一步将棘轮移动到上方一个位置。因此，刮水器向下或顺时针移动一个位置，以形成接触。如果电磁铁通电和断电五次，通过施加五个脉冲，刮水器会移动五个接触。通常，三组(或更多组)刮水器与 Uni-selector 的组相关联，每个组一个。这些组牢固地安装在刮水器组件上，每当棘轮旋转时，刮水器就会移动。断续弹簧释放磁铁，使其能够再迈出一步。

下图显示了一个实用的单选择器 Strowger 开关系统。

此处讨论的开关机制类型称为反向驱动类型，因为当电枢返回其静止位置时，棘轮会移动。如果将其布置成在电枢向前运动期间轮子移动，则称为正向驱动类型。反向驱动类型机制在单选择器中很普遍，而正向驱动类型机制在双运动选择器中很普遍。

单选择器有一个断续触点，通常是闭合的。当电枢通电时，断续器触点打开并允许电枢移动，这有助于电枢在断开电枢通电电路后返回其静止位置。

双运动选择器

与单运动选择器不同，这些选择器中的运动是双向的，垂直和水平。在垂直和水平方向上进行向上运动;在垂直运动中没有接触。但是，在水平运动中会形成组接触。如果双动作选择器有 10 个级别，每个级别有 10 个触点，则通过双动作选择器开关系统的垂直和水平运动可以访问 100 个触点。

下图显示了双动作开关选择器的内部结构。

• 当拨打第一位数字时，脉冲根据拨打的数字在棘轮和棘爪机构的帮助下对垂直磁铁进行通电和断电。这称为垂直步进。

• 当拨打第二位数字时，拨号脉冲在继电器的帮助下转移到水平磁铁，脉冲在棘轮和棘爪机构的帮助下根据拨打的数字给水平磁铁通电和断电。这称为水平步进。

通常，每个垂直位置有 11 个垂直位置和 11 个水平触点。每个垂直级别的最低垂直位置和第一个水平触点是原位，其余的是实际开关位置。因此，双动作选择器中的滑动块可以访问 100 个开关触点。下图显示了一个实用的双动作切换选择器。

因此，刮水器组件建立呼叫;完成后，它返回到原始位置。为此，旋转磁铁由电流操作，因此刮水器组件通过水平仪的剩余触点移动。复位弹簧迫使刮水器组件垂直下降，然后水平返回到原始位置。

逐步切换

逐步切换系统是一种非常流行且广泛使用的切换系统，可以使用单选择器或双动作选择器或两者的组合来构建。此切换中的雨刮器向前移动一个触点，然后根据拨号脉冲数或信号条件向前移动，因此得名分步切换。

分步切换也称为直接控制系统，因为相关信号音由切换元件或选择器在切换的适当阶段发送给用户。该系统有三个主要配置阶段。下图显示了不同的阶段。

现在让我们看看这些块是如何工作的。

选择器搜索器

当呼叫用户拿起电话听筒准备拨号时，会听到拨号音。我们已经知道，除非听到拨号音，否则不会接受号码。但要获得拨号音，必须在拿起听筒时建立线路。选择器搜索器电路会在呼叫用户拿起听筒拨打电话时立即建立线路以拨打电话。

选择器搜索器搜索用于选择交换矩阵部件。通常，24 出口单选择器用作选择器搜索器。因此，这可以称为用户单选择器方案，因为系统中的每个用户都有一个专用的单选择器。这些也可以使用双动作选择器来构建。

选择器搜索器机制也可以用线路查找器机制代替，两者在构造上差别不大。这里，我们将讨论选择器搜索器机制。下图给出了其构造的概念。

当呼叫用户拿起听筒拨打电话时，选择器搜索器会激活中断器机制，该机制会逐步启动雨刮器，直到在插座处找到空闲的第一组选择器。此时，选择器搜索器的一个组触点会感应到第一组选择器是空闲还是忙碌。一旦检测到空闲的第一选择器，中断器就会被禁用并建立连接，其中第一选择器向呼叫用户发出拨号音。

线路查找器方法用于流量低且交换机较小的情况，而上述选择器猎人机制用于流量大的大型交换机，这种方法具有成本效益。

组选择器阶段

组选择器阶段具有主交换网络。呼叫用户在听到拨号音后拨号。拨打的第一个号码会激活第一个选择器。更准确地说，组选择器由某些选择器阶段组成。我们过去有 5 个数字作为陆地连接的识别号。因此，有三个选择器阶段。

要拨打第一个号码，需要将手指放在根据用户号码给出的手指间隙中来旋转号码牌。取出手指后，号码盘会旋转回其先前的位置，从而将拨号脉冲发送到第一个选择器。然后，第一个选择器会相应地移动，以放置触点。

当用户开始拨号时，在此之前产生的拨号音会切断，并根据所拨打的号码接收脉冲序列。然后，第一个选择器的刮水器组件会根据所拨打的号码垂直向上移动。然后，刮水器会在水平面上穿过触点，直到遇到一个触点，该触点与空闲的第二组选择器相连。此水平步进在约 240 毫秒的数字间隙内完成。从那里，第一个组选择器将电气路径连接到可用的第二个组选择器。

同样，每个组选择器根据拨打的号码连接路径，然后将连接延伸到下一个选择器，直到最后一个选择器。最后一个选择器的操作略有不同。如上所述，有三个选择器，第四个和第五个数字由最后一个选择器连接到矩阵。

最终选择器

最后两位数字由最终选择器处理。此选择器根据拨打的第四位数字垂直移动，然后根据最后一位数字水平移动，因为没有其他数字将其连接到其他连接器。拨打的最后一位数字与被叫用户建立电气连接。

由于最终选择器与组选择器不同，在垂直和水平方向上响应数字，因此该最终选择器也称为数字选择器。如果被叫用户空闲，从相应银行触点的信号中可以感知到，最终选择器会向被叫用户发出振铃电流，并向主叫用户发出振铃音。

当被叫用户拿起听筒时，在此之前提供的振铃电流和振铃音将被切断，并且与最终选择器相关的控制电路将启用呼叫计量电路。否则，如果发现被叫用户在其他线路上忙，则最终选择器将向主叫用户发出忙音。在切换的任何阶段，如果下一阶段没有可用的空闲选择器，则会向呼叫用户返回忙音。

在连接呼叫时，用于垂直和水平旋转轴的磁铁和机械连杆将在呼叫完成时释放磁铁(通常称为释放磁铁)，电枢将释放轴。

TSSN - 公共控制子系统

在本章中，我们将讨论公共控制子系统在电信交换系统和网络中的工作原理。

为了在不同的交换机之间建立呼叫，从而进一步实现长途中继呼叫，开发了 Crossbar 交换系统，并于 1915 年获得了第一个专利。然而，AT&T 于 1938 年开发了第一个 Crossbar 交换系统。Crossbar 交换系统在其交换系统中引入了公共控制子系统。

为了理解这一点，让我们对多交换机引起的问题有一个概念Strowger 系统网络。

多交换网络

当需要联系属于特定网络的用户时，有多种方式可以帮助您联系特定交换;此外，路由中不止一个交换，而是任何交换。

在多交换网络中，用于与特定用户建立连接的路由时有不同。在遵循多交换网络的 Strowger 交换中，用户必须更加关注路由。用户应该了解路由中存在的所有交换号码的详细信息。可能会出现用户需要在其他路由上建立连接的情况;这有时会变得很麻烦。

下图是多交换机网络拓扑的示例。

每个 Strowger 交换机中都保留了层级，其中拨出的呼叫连接到相邻的交换机。拨打电话时，根据拨打的交换机号码联系这些交换机。

因此，在交换中实施多交换机网络的缺点是−

• 用户身份号码会根据呼叫路由而改变。

• 用户必须了解网络拓扑和其中存在的交换机数量。

• 被叫用户的数量和规模取决于呼叫发起的交换机。

为了克服这些问题，引入了公共控制子系统。

公共控制子系统

为了避免复杂化并使用户更容易拨打电话，公共控制子系统实现了两个主要想法。想法列于下方 −

• 呼叫的路由应由交换机完成，而不是由拨打的号码完成。

• 应为用户分配唯一标识号。UIN 包含用户的交换机号码和指示用户线路的号码。

应为用户分配唯一标识号。UIN 包含用户的交换机号码和指示用户线路的号码。

交换机标识符 + 用户线路标识符

这是 STD(用户中继拨号)代码和用户号码的组合;将其视为物理线路地址。每个用户都被分配一个逻辑号码，与物理线路号码无关。地址转换机制将逻辑地址转换为实际物理地址以建立连接。呼叫处理独立于交换网络进行。

公共控制子系统中采用 Director 系统。一旦传输了转换后的数字，Director 就可以自由处理另一个呼叫，而不参与维护通话电路。

下图显示了公共控制子系统的示意图，其中包含呼叫处理子系统、计费电路、操作控制、维护控制和事件监视器。

上面的框图是公共控制交换系统的简单表示。交换系统中的控制功能可分为以下几类。

事件监控

控制子系统的事件监控部分监控线路单元、中继连接点和局间信令以及发送器/接收器单元处交换机外部发生的事件。线路单元处的事件包括 - 呼叫请求和呼叫释放。控制继电器以建立与所需线路的连接是连接点处的事件。交换机之间有继电器控制，用于连接，也用于向局间交换机处的发送器和接收器电路发送所需音调。此事件监控可以分布式进行。

呼叫处理

呼叫处理单元包含数字接收器和存储寄存器，用于接收和存储来自呼叫方的拨号号码。这些单元还包含初始和最终转换器。 初始转换器是局代码转换器，它确定通过网络的呼叫路由或收费方法或费率。最终转换器是用户代码转换器，它确定呼叫必须连接到的线路单元以及被叫线路的类别。注册发送器使用适当的信号传输路由数字和拨号数字，具体取决于目的地交换机的要求。

收费

这与对拨打的电话征收的费用有关。它取决于用户类型和用户的服务。例如，某些服务(如紧急线路或故障维修)是免费的;一些商业服务也可能提供免费服务。

操作和维护

交换网络的控制和操作有两种主要技术，即内存映射和网络映射。

内存映射

此技术中的路径是通过根据定义路径的一组二进制数据标记不同阶段的交换元件来确定的，而控制单元提供数据。在此阶段，给出了路径实际连接的命令。此内存映射技术存在于存储程序控制中。

网络映射

在这种技术中，路径查找可以在公共控制单元级别进行，其中它标记要连接的入口和出口，实际路径由交换网络确定。这种网络地图技术在使用标记进行控制的 Crossbar 交换机中很常见。

交换系统的管理和维护涉及许多活动，例如将新的用户线路和中继线投入使用、修改用户服务授权以及根据网络状态更改路由计划，这些活动都是在控制系统的协调下执行的。维护人员执行维护活动，例如监督正常运行、执行测试和测量不同的线路参数。

TSSN - 按键式拨号电话

在本章中，我们将了解按键式拨号电话技术。当我们谈论电话机的技术发展时，最初阶段使用的是旋转拨号盘。拨号速度较慢是旋转拨号盘的一个主要缺点。在旋转拨号盘上拨打一个 7 位数字需要 12 秒。Strowger 交换系统的逐步交换元件无法响应高于每秒 10-12 个脉冲的速率。

它使用 DTMF 技术，在此之前使用的是脉冲拨号技术。在脉冲拨号技术中，也称为环路断开技术，重复连接和断开线路，就像开关的点击一样;交换机根据点击次数将其解释为拨打的号码。

需要按键音

随着通用控制子系统引入交换交换机，拨号速率更高成为可能。因此，电话系统中开发了一种称为按键音拨号的新系统来取代旋转拨号;这被认为以更高的速度使客户受益。这也消除了使用受限、信令容量受限以及速度较低的缺点。

脉冲拨号仅限于交换机和用户之间的信令，但不适用于两个用户之间的信令，这称为端到端信令。 端到端信令是一项理想的功能，只有当信令处于语音频段时才有可能实现，这样信令信息才能传输到电话网络中可以传输语音的任何点。

因此，为了取代使用旋转拨号的不便，按键式拨号电话应运而生。按键式拨号电话的发展始于 1950 年左右。然而，它的使用始于 1964 年左右。下图显示了一个实用的按键式拨号电话。

上图将帮助您理解旋转拨号被按钮键盘取代，如果触摸按钮"按下"，按钮将生成与拨打的号码相关的频率。按键式键盘不再使用无忧旋转功能，而是增加了重拨号码功能，拨打的号码会保存起来，直到拨打另一个号码。这简化了重新拨打 7 位数字的过程。

按键式拨号电话如何操作?

按下按键式拨号电话上的按钮，使用特定频率指示拨打的号码。"触摸"或轻按数字会产生"音调"，它是两个频率的组合，一个来自较低频段，另一个来自较高频段。

例如，按下按钮 9，会产生两个频率，例如 852 Hz(较低频率)和 1477Hz(较高频率)。产生两个频率的按键式拨号设计如下图所示。

DTMF(双音多频)拨号可通过如上所示的按键式拨号技术进行。由于按键式拨号技术同时传输两个频率，一个较高，另一个较低，因此称为双音多频(DTMF)拨号。产生的两个信号持续时间为 100ms，可通过按下矩阵中的按键进行选择，如上图所示。通过选择与矩阵行相关的四个较低频带频率之一，再加上选择与矩阵列相关的三个较高频带频率之一，可以唯一地引用每个键。

设计考虑

设计考虑因素是

• 代码选择
• 频带分离
• 频率选择
• 功率电平选择
• 信号持续时间

按键音信号的代码选择应使得音乐和语音难以模仿代码信号。

考虑以下分离两个频率的频带的原因 −

• 在接收器处，频带滤波用于分离频率组;这有助于以简单的方式确定特定频率。

• 轻松单独调节每个频率分量的幅度。

• 可使用限制器分别保护每个频率的动作。

• 降低了错误响应的概率。

电话网络电路的衰减和延迟失真特性决定了频率的选择。理想的情况是具有非常低衰减的平坦幅度响应和具有低相对延迟值的均匀延迟响应。虽然设计足够高，具有可靠性，但功率水平的选择应该根据信道的衰减特性进行规划。 信号持续时间虽然效率低，但较长且有助于防止通话中断。

内部机制

按键音接收器的内部机制可以通过一个简单的框图来解释，该框图包含频带分离滤波器 (BSF)、限制器 (L)、选择器电路 (S) 和检测器 (D)，它们发出低频 (LBF) 信号和高频 (HBF) 信号，如下所示。

接收器上的频带分离滤波器用于分离频率组。这有助于分别确定特定频率。此外，滤波器还调节每个分量的幅度。然后信号到达限制器，限制器的输入端有两个频率。它允许主信号通过，绕过弱信号。如果两个信号的强度相同，则限幅器输出远低于满输出，并且两个信号都不占主导地位。

电路中的选择器旨在识别信号，当信号落在指定的窄通带内并且幅度在限幅器满输出的 2.5dB 范围内时。限幅器和选择器电路都能有效识别按键音和语音信号之间的差异，以避免通话中断。为了进一步改进，有时使用带消除滤波器代替带分离滤波器，因为它们允许宽频谱的语音通过滤波器。高频段和低频段频率信号通过检测器输出分别到达输出。

TSSN - 纵横制交换

在本章中，我们将讨论纵横制交换的概念。纵横制交换机是在 20 世纪 40 年代开发的。它们通过纵横制交换机和用于纵横制交换机的公共控制设备实现完全访问和无阻塞功能。称为交叉点的活动元素位于输入和输出线路之间。在公共控制交换系统中，交换和控制操作之间的分离允许一组公共控制交换机使用交换网络在共享的基础上同时建立多个呼叫。

纵横制交换机的功能

在本节中，我们将讨论纵横制交换机的不同功能。下文简要介绍了这些功能 −

• 在处理呼叫时，公共控制系统有助于资源共享。

• 由于有线逻辑计算机，呼叫处理的特定路由功能是硬连线的。

• 灵活的系统设计有助于为特定交换机选择适当的比率。

• 更少的移动部件简化了 Crossbar 交换系统的维护。

Crossbar 交换系统使用公共控制网络，使交换网络能够执行前面讨论的事件监控、呼叫处理、计费、操作和维护。公共控制还提供多交换区域(如大城市)中用户的统一编号，并使用相同的中间交换机将呼叫从一个交换机路由到另一个交换机。该方法通过其独特的接收和存储完整号码以建立呼叫连接的过程，有助于避免与逐步切换方法相关的缺点。

交叉开关切换矩阵

交叉开关排列是一个矩阵，由 M X N 组触点组成，这些触点排列成垂直和水平条，并在它们相交处有接触点。它们需要近 M + N 个激活器来选择其中一个触点。交叉开关矩阵排列如下图所示。

交叉开关矩阵包含下图中实线所示的水平和垂直导线阵列，它们都连接到最初分开的开关触点。上图中虚线所示的水平和垂直杆机械连接到这些触点并连接到电磁铁。

输入线和输出线之间的交叉点有电磁铁，通电后会闭合两个杆相交处的触点。这使得两个杆靠得更近并保持在一起。下图将帮助您理解交叉点处的接触。

通电后，电磁铁会拉动杆上的小磁板。列控制电磁铁拉动下杆上的磁铁，而行控制电磁铁拉动上杆上的磁铁。为了避免同一电路中不同交叉点的干扰，需要遵循一个程序来建立连接。根据此程序，可以先给水平或垂直杆通电以建立联系。但是，要断开联系，首先要给水平杆断电;然后给垂直杆断电。

由于只要被叫方空闲，所有站点都可以与所有可能的连接连接，因此这种纵横制交换称为非阻塞纵横制配置，它需要 N2 个交换元件来为 N 个用户提供服务。因此，交叉点将远远大于用户数量。例如，100 个用户将需要 10,000 个交叉点。这意味着该技术可以应用于用户数量较少的组。

有一个外部开关，称为标记器;它可以控制许多开关并为许多寄存器提供服务。开关决定磁铁的操作，例如选择磁铁和桥接磁铁，它们应该分别通电和断电以连接和释放用户。

对角交叉点矩阵

在矩阵中，由于 1、2、3、4 表示输入线，而 1'、2'、3'、4' 表示相同用户的输出线，因此如果必须在第一个和第二个用户之间建立连接，则可以使用交叉点连接 1 和 2'，或者连接 2 和 1'。同样，当需要在 3 和 4 之间建立连接时，3-4' 交叉点或 4-3' 交叉点可以完成这项工作。下图将帮助您了解其工作原理。

现在，对角线部分是再次连接到同一用户的交叉点。已经连接到终端的线路无需再次连接到同一终端。因此，对角点也不是必需的。

因此，可以理解的是，对于 N 个用户，如果还考虑对角点，则交叉点的总数将是，

$$\frac{N\left ( N+1 ight )}{2}$$

对于 N 个用户，如果不考虑对角点，则交叉点的总数将是，

$$\frac{N\left ( N-1 ight )}{2}$$

随着节点数 N 的增加，交叉点按比例增加，直至 N2。交叉点始终是线性的。因此，可以考虑矩阵中对角点的下部或上部，考虑下部的整个矩阵现在将如下图所示。

这称为对角交叉点矩阵。矩阵为三角形格式，可以称为三角矩阵或双向矩阵。对角交叉点

矩阵完全连接。当第三个用户向第四个用户发起呼叫时，第三个用户的水平条首先启动，然后第四个用户的垂直条通电。对角交叉点矩阵是一种非阻塞配置。该系统的主要缺点是，单个交换机发生故障将导致某些用户无法访问。

交叉点交换机是任何交换机(例如时间或空间交换机)的抽象。如果可以在 NXN 交换机矩阵中同时进行 N 个连接，则称为非阻塞交换机。如果在某些情况下或所有情况下建立的连接数小于 N，则称为阻塞交换机。这些阻塞交换机使用多个交换机工作，此类网络称为线路框架

TSSN - 交叉开关配置

在本章中，我们将讨论交叉开关配置的工作原理。交叉开关配置是非阻塞配置，它具有 N2 个交换元件，可供 N 个用户使用，并且可以同时进行 N/2 次通话。交叉点的使用取决于主叫用户。

这是一种改进的非阻塞方案，如上所述，对角交叉点矩阵具有 N(N-1)/2 个元素。元素数量与完全连接网络的数量相同。此方法中的连接是通过首先通电水平条然后通电垂直条来建立的。但是，这种非阻塞方案有几个缺点，例如 −

• 需要大量的交换元件。
• 这在实践中很难实现。
• 这既不是一种成本效益高的过程。

为了克服这些缺点，引入了阻塞交叉开关。

阻塞交叉开关

阻塞交叉开关的主要目的是减少交叉点开关的数量。有单级和多级开关。两种不同的方法可以减少交叉点开关的数量。在第一种方法中，两个用户共享一个垂直条。这样，条的数量会减少，但交叉点开关的数量保持不变。第二种方法是所有用户共享多个垂直条。这样，条和交叉点开关的数量都会减少。

方法 1

此方法包含 2NK 个开关，其中 N 是用户数量，K 是同时连接的数量。四个条操作以建立连接。如果必须在 A 和 B 之间建立连接，则水平条 A 首先通电，然后其中一个空闲垂直条(例如 P)通电。现在，交叉点 AP 被锁定。如果现在水平条 B 通电，BP 将不会被锁定，因为 P 垂直条在 B 通电之前通电。为了连接 A 和 B，我们需要另一个垂直横杆，该横杆应在电气上与垂直横杆 P 相对应，即 P'，如下图所示。当此 P' 在 B 之后通电时，交叉点 BP' 被锁定，A 和 B 之间建立连接。

连接如下图所示。

因此，与建立连接相关的步骤遵循顺序 −

• 给水平条 A 通电
• 给自由垂直条 P 通电
• 给水平条 A 断电
• 给水平条 B 通电
• 给自由垂直条 P' 通电(与 P 相关联)

• 给水平条 B 断电

方法 2

此方法包含 NK 个开关，其中 N 是用户数，K 是同时连接数。这里，三个条形图用于建立连接。如果要在 A 和 B 之间建立连接，则首先通电水平条 A 和 B，然后通电其中一个空闲垂直条(例如 P)。现在，仅使用一个垂直条 P 而不是两个条形图即可建立连接。水平杆 A 和 B 现在已断电。

连接如下图所示。

因此，连接的建立遵循顺序 −

• 给水平杆 A 和 B 通电
• 给空闲的垂直杆 P 通电
• 给水平杆 A 和 B 断电

传输线支持

在本节中，我们将讨论传输线支持的工作原理。上面讨论的阻塞和非阻塞类型的 Crossbar 交换机都可以支持传输线。这是通过引入额外的垂直交叉开关和交叉点交换机来实现的。

引入额外的垂直交叉开关和交叉点交换机有两种方法

• 内部非阻塞和外部阻塞
• 同时阻塞本地和外部

内部非阻塞和外部阻塞方法如下图所示。

内部非阻塞中显示的交换机有两条传输线。本例中 Crosspoint 交换机的数量为 N(N+L)，其中 N 为用户数量，L 为传输线路数量。

同时阻断本地和外部线路的方法如下图所示。

上图所示的交换机同时阻断内部和外部线路，同时有两个内部呼叫和两个外部呼叫。在这种情况下，交叉点交换机的数量为 N(2K + L)，其中 N是用户数量，L是传输线路数量， K是本地可以支持的同时呼叫数量。

TSSN - 交叉点技术

在本章中，我们将讨论电信交换系统和网络中的交叉点技术。

Crossbar 系统主要由交叉点交换机组成，这增加了系统的成本。 Crossbar 系统的成本与交叉点的数量成正比。

交叉点技术的挑战

在本节中，我们将讨论与交叉点技术相关的挑战。挑战如下 −

• 减小交叉点的尺寸
• 降低交叉点的成本
• 缩短切换时间

在寻找现有挑战的解决方案的过程中，交叉点技术不断发展。交叉点技术是两种相关技术的融合。这两种技术是 −

• 机电式
• 电子式

下面给出的流程图列出了交叉点技术的不同类别 −

在后续章节中，我们将进一步讨论相关技术

机电交叉点技术

机电交叉点开关能够在 1-10ms 的时间内接通和断开接触数百万次，且不会出现任何磨损，至今仍被广泛使用。广泛使用的两种开关类型是微型开关和簧片继电器。

微型开关

这些开关由钯等贵金属制成，使触点工作时更安静，采用分叉设计和高耐腐蚀性，经久耐用。这些机械锁存开关使用"V"形凹槽来实现此目的，并且在 Crossbar 切换系统中高度可靠。

安装在 Crossbar 上的这些开关水平和垂直移动以建立和释放触点，切换时间为 8-10ms。

簧片继电器开关

为了减少机械开关的使用并进一步延长开关的使用寿命，引入了簧片继电器开关。这些开关由密封在玻璃管中的磁性材料触点组成;这可以保护触点免受污染。下图说明了簧片继电器开关的设计。

簧片继电器开关可以是电锁存或机械锁存;它包含彼此非常接近的触点，位移为 0.2mm，从而实现 1ms 的快速切换速度。这种继电器的结构是这样的:玻璃管被一对线圈包围，当电流同时通过两个线圈时，就会产生磁场。这进一步导致簧片触点一起移动。只要接通电源，电连接就会被锁住，电流就会通过线圈。

在磁锁存中，磁性材料的磁滞决定了性能。所需的磁极片可以放在玻璃外面，或者通过选择合适的铁磁材料，触点可以充当极点。簧片继电器被称为remreed，因为触点条具有剩磁特性。剩磁使触点即使在电流消失后也能保持完好，因此需要施加退磁电流来打开触点。

这些簧片继电器放置在每个交叉点处，以构建交叉点矩阵。交叉点选择是通过将每个继电器的一个线圈绕组与其垂直相邻线圈串联，将另一个线圈绕组与其水平相邻线圈串联来实现的。当通过同时脉动相应的垂直和水平条来选择所需的交叉点时，簧片继电器被激发。

纵横开关交换组织

纵横开关交换的组织由三个基本构建块组成，例如链接框架、控制标记和寄存器。链接框架包含具有横杆的主要和次要阶段，它们之间通过链接连接。这种带有链接的两级布置可以增加给定数量的入口的出口数量。如果出口数量较多，选择性也会更高。

纵横开关交换的组织由三个基本构建块组成，例如链接框架、控制标记和寄存器。链接框架包含具有横杆的主要和次要阶段，它们之间通过链接连接。这种带有链接的两级布置可以增加给定数量的入口的出口数量。如果出口数量较多，选择性也会较高。

Crossbar Exchange 组织的两个主要部分是

线路单元

线路链路框架以及相关标记和寄存器可称为线路单元。线路单元是双向单元，有助于发起和终止呼叫。由于其双向功能，线路链路框架中的次要部分称为终端部分。用户线路终止于终端部分框架的出口。

组单元

中继链路框架及其相关电路可称为组单元。中继链路框架可以细分为两个或三个链路框架，如本地办公室链路框架和传入链路框架等。组单元是一种单向设备，可接收来自线路单元或远程交换机的呼叫。它能够处理本地、拨出、拨入、终止和转接呼叫。

呼叫处理

下图显示了 Crossbar 交换机的简化组织。

Crossbar 交换机中的呼叫处理分为三个阶段，称为预选、组选择和线路选择。

预选

发起标记进行预选。当呼叫用户拿起听筒时，会听到拨号音。寄存器发送此音。从拿起听筒到发送拨号音的这个阶段称为预选。

组选择

一旦听到拨号音，就可以拨打号码。根据翻译器给出的代码，呼叫按照决定的方向进行切换。选择所需组进行呼叫的这个阶段称为组选择

线路选择

拨打号码后，主叫用户通过终端标记连接到被叫用户。被叫方的线路由终端标记控制，终端标记还会在线路上设置振铃。选择所需用户线路的这个阶段可以称为线路选择

通过这三个部分，可以在 Crossbar 交换机中连接和处理呼叫

TSSN - 存储程序控制

在本章中，我们将讨论电信交换系统和网络中的存储程序控制工作。为了提高交换中控制和信号传输的效率和速度，引入了电子设备的使用。 存储程序控制，简称SPC，是引发电信变革的电子概念。它允许诸如缩位拨号、呼叫转移、呼叫等待等功能。存储程序控制概念是指将程序或一组指令存储在计算机内存中，并由处理器逐一自动执行指令。

由于交换控制功能是通过存储在计算机内存中的程序执行的，因此它被称为存储程序控制 (SPC)。下图显示了 SPC 电话交换机的基本控制结构。

SPC 使用的处理器是根据交换机的要求设计的。处理器是重复的;使用多个处理器可以使过程更可靠。单独的处理器用于维护交换系统。

有两种类型的 SPC −

• 集中式 SPC
• 分布式 SPC

集中式 SPC

以前版本的集中式 SPC 使用单个主处理器来执行交换功能。双处理器在后期的改进阶段取代了单个主处理器。这使得该过程更加可靠。下图显示了典型的集中式 SPC 的组织。

双处理器架构可以配置为在三种模式下运行，例如 −

• 待机模式
• 同步双工模式
• 负载共享模式

待机模式

顾名思义，在两个处理器中，一个处理器处于活动状态，另一个处于待机模式。处于待机模式的处理器用作备份，以防活动处理器发生故障。这种交换模式使用两个处理器共用的辅助存储器。活动处理器定期复制系统状态并存储在轴辅助存储器中，但处理器不直接连接。与控制功能、例程程序和其他所需信息相关的程序和指令存储在辅助存储器中。

同步双工模式

在同步双工模式下，两个处理器连接并同步运行。两个处理器 P1 和 P2 连接并使用单独的存储器(如 M1 和 M2)。这些处理器耦合以交换存储的数据。比较器用于这两个处理器之间。比较器有助于比较结果。

在正常运行期间，两个处理器单独运行，从交换中接收所有信息，并从内存中接收相关数据。但是，只有一个处理器控制交换;另一个处理器与前一个处理器保持同步。比较器比较两个处理器的结果，确定是否发生任何故障，然后通过单独操作它们来识别其中的故障处理器。只有在纠正故障后，故障处理器才会投入使用，而另一个处理器则同时运行。

负载共享模式

负载共享模式是两个处理器之间共享任务。在此模式下，使用排除设备 (ED) 代替比较器。处理器要求 ED 共享资源，以便两个处理器不会同时寻求相同的资源。

在此模式下，两个处理器同时处于活动状态。这些处理器共享交换机和负载的资源。如果其中一个处理器发生故障，另一个处理器将在 ED 的帮助下接管交换机的全部负载。在正常运行下，每个处理器在统计基础上处理一半的呼叫。但是，交换机操作员可以出于维护目的改变处理器负载。

分布式 SPC

与机电交换机和集中式 SPC 不同，分布式 SPC 的引入使得能够提供广泛的服务。此 SPC 具有称为区域处理器的独立小型处理器，它们处理不同的工作，而不是像集中式系统那样只有一两个处理器处理整个工作。但是，当这些区域处理器需要执行复杂任务时，集中式 SPC 会通过指导它们来提供帮助。

分布式 SPC 比集中式 SPC 具有更高的可用性和可靠性，因为整个交换机控制功能可以水平或垂直分解以进行分布式处理。下图显示了这种分布式控制，其中交换设备被分成多个部分，每个部分都有自己的处理器。

垂直分解中的交换环境被分成几个块，每个块分配给一个处理器，该处理器执行与特定设备块相关的所有控制功能，而水平分解中的每个处理器执行一项或多项交换控制功能。

TSSN - 软件架构

在本章中，我们将了解电信交换系统和网络的软件架构。

为了便于理解，SPC 系统的软件可分为两类 - 系统软件 和 应用软件。软件架构涉及 SPC 的系统软件环境，包括语言处理器。许多功能以及呼叫处理都是操作系统的一部分，操作和管理功能在此操作系统下执行。

呼叫处理是主要的处理功能，它面向事件。发生在用户线路或中继线上的事件会触发呼叫处理。呼叫设置不是在交换机中以一个连续的处理序列完成的。整个过程由许多基本过程组成，这些基本过程持续几十或几百毫秒，许多呼叫同时处理，每个呼叫由单独的 进程 处理。进程是一个活动实体，是正在执行的程序，有时甚至称为任务。

多道程序环境中的进程

在本节中，我们将了解多道程序环境中的进程是什么。多道程序设计环境中的进程可能处于以下状态之一 −

• 正在运行
• 就绪
• 阻塞

进程的状态由其当前活动、其执行的进程以及其状态经历的转换定义。

• 如果处理器当前正在执行一条指令，则称进程为正在运行。

• 如果正在运行的进程的下一条指令正在等待或有一条指令超时，则称进程为就绪。

• 如果进程在等待某些事件发生后才能继续，则称进程为阻塞。

下图显示了运行、就绪和阻塞之间的转换过程。阻塞。

虽然有些进程处于运行状态，但有些进程处于就绪状态，而其他进程则被阻塞。就绪列表中的进程将根据优先级排列。阻塞的进程是无序的，它们按照事件等待发生的顺序解除阻塞。如果某个进程未执行并等待其他指令或资源，则通过将此类进程推送到就绪列表来节省处理器时间，并在其优先级高时解除阻塞。

进程控制块

进程控制块代表操作系统中的每个进程。 PCB 是一个数据结构，包含有关进程的以下信息。

• 进程的当前运行状态

• 处于就绪状态的进程优先级

• CPU 调度参数

• 进程中断时保存 CPU 的内容

• 进程的内存分配

• 显示进程的详细信息，如其编号、CPU 使用率等

• 与进程相关的事件和 I/O 资源的状态

PCB 在获得 CPU 时，拥有关于接下来要执行的进程的所有信息。CPU 寄存器包括一个 程序状态字 (PSW)，其中包含要执行的下一个指令的地址、当前启用或禁用的中断类型等。

当 CPU 执行某个进程时，当当前正在运行的进程被阻塞或发生触发高优先级进程的事件或中断时，需要切换该进程。这种情况称为 进程切换，也称为 上下文切换。下图描述了这种中断优先级机制。

如果进程 A 扫描特定用户线路并发现其空闲，则该进程将与该用户建立呼叫。但是，如果另一个进程 B 要求优先权并同时与同一订户建立呼叫，则两个进程都需要同时呼叫同一订户，这是不可行的。其他共享表和文件也可能出现类似的问题。

有关交换资源(中继线、寄存器等)及其当前使用情况的信息以表格的形式保存。这些表在需要时由不同的进程共享。当两个或多个进程同时选择同一张表时，就会出现问题。可以通过让每个进程访问共享表来解决此问题。

共享资源

每当一个进程使用共享表或任何共享资源时，所有其他需要相同资源的进程都必须保持等待状态。当正在运行的进程完成使用资源时，它将被分配给第一个优先就绪的进程，该进程保持等待状态。使用共享资源的这个过程称为互斥。访问共享资源的进程被称为处于其临界区或临界区域。互斥意味着对于给定的共享资源，在任何情况下只有一个进程可以处于临界区。进程处于临界区的编码非常谨慎，不会出现无限循环。这有助于进程不被阻塞。所做的工作更加准确和高效。这有助于等待的其他进程。

如果信号量中的两个进程必须共享一个公共资源，则它们会在一定时间间隔内共享该资源。当一个进程使用该资源时，另一个进程等待。现在，在等待时，为了与另一个进程同步，它会读取在此之前写入的任务。这意味着，该进程的状态应该为非零，并且应该继续递增，否则将被发送到阻塞列表。阻塞列表中的进程一个接一个地堆叠在一起，并根据优先级允许使用资源。

下图显示了该过程的工作原理 −

如果信号量中的两个或多个进程无限期地等待资源，并且没有得到零以返回阻塞状态，而其他进程在阻塞状态下等待使用相同资源，而没有进程可以使用该资源但等待，这种状态称为死锁状态。

已经开发了用于死锁预防、避免、检测和恢复的技术。因此，这些涵盖了用于切换处理器的操作系统的显著特征。

软件生产

SPC 软件生产非常重要，因为它的复杂性和软件的大小以及其较长的工作寿命和可靠性、可用性和可移植性。

软件生产是软件工程的一个分支，它处理在复杂系统的大型软件的生产和维护中遇到的问题。软件工程实践分为四个阶段。这些阶段构成了软件系统的生产。

• 功能规范
• 形式描述和详细规范
• 编码和验证
• 测试和调试

交换系统的应用软件可分为呼叫处理软件、管理软件和维护软件;交换系统的应用软件包采用模块化组织。

随着存储程序控制的引入，可以为用户提供大量新的或改进的服务。随着电话技术的这些变化，引入了许多增强服务，例如缩位拨号、录音号码呼叫或无拨号呼叫、空闲时回拨、呼叫转移、接线员应答、呼叫号码记录、呼叫等待、咨询保持、电话会议、自动警报、STD 禁止、恶意呼叫追踪等。

多级网络

多级网络是为了比 Crossbar 交换系统更有效地在更多用户之间提供连接而建立的网络。

前面讨论的 Crossbar 交换网络具有如下所述的一些限制 −

• 交叉点的数量将是所连接站点数量的平方，因此对于大型交换机来说，这是昂贵的。

• 交叉点的故障会阻止与交叉点所连接的两个用户的连接。

• 即使所有连接的设备都处于活动状态，也只有少数的交叉点被利用

为了找到弥补这些缺点的解决方案，构建了多级空分交换机。通过将 Crossbar 交换机拆分成更小的单元并将它们互连，可以构建具有更少交叉点的多级交换机。下图显示了多级交换机的示例。

像上面这样的多级交换机需要的交叉点数量比 Crossbar 交换中所需的交叉点数量要少。根据上面显示的示例，对于 8 个(输入)和 8 个(输出)各种用户(包括被叫用户和主叫用户)，普通 Crossbar 网络中所需的交叉点将是它们的平方，即 64。然而，在多级 Crossbar 网络中，只需 40 个交叉点就足够了。如上图所示。在大型多级 Crossbar 交换机中，这种减少更为显著。

多级网络的优点

多级网络的优点如下 −

• Crossbar 的数量减少。
• 连接的路径数量可以更多。

多级网络的缺点

多级网络的缺点如下 −

• 多级交换机可能导致阻塞。

• 如果增加中间交换机的数量或规模可以解决这个问题，但成本也会随之增加。

阻塞

阻塞可减少交叉点的数量。下图将帮助您更好地理解阻塞。

在上图中，有 4 个输入和 2 个输出，用户 1 连接到线路 3，用户 2 连接到线路 4。红色线表示连接。但是，还会有更多请求;如果用户 3 和用户 4 发出呼叫请求，则无法处理，因为无法建立呼叫。

上述块的用户也(如上图所示)面临同样的问题。一次只能连接两个块;无法连接两个以上或所有输入(因为这取决于存在的输出数量)。因此，无法同时建立多个连接，这被理解为呼叫被阻塞。

TSSN - 交换技术

在本章中，我们将讨论电信交换系统和网络中的交换技术。

在大型网络中，从发送方到接收方传输数据的路径可能不止一条。从可用选项中选择数据必须采用的路径可以理解为交换。信息在各种通信信道之间传输时可能会被切换。

有三种典型的数字流量交换技术。它们是 −

• 电路交换
• 消息交换
• 分组交换

现在让我们看看这些技术是如何工作的。

电路交换

在电路交换中，两个节点通过专用通信路径相互通信。在此过程中，建立了一个电路来传输数据。这些电路可能是永久的，也可能是临时的。使用电路交换的应用程序可能必须经历三个阶段。不同阶段如下:

• 建立电路
• 传输数据
• 断开电路

下图显示了电路交换的模式。

电路交换是为语音应用而设计的。电话是电路交换最合适的例子。在用户拨打电话之前，通过网络在被叫用户和主叫用户之间建立虚拟路径。

电路交换的缺点是 −

• 等待时间很长，并且没有数据传输。
• 每个连接都有一条专用路径，这很昂贵。
• 当连接的系统不使用该通道时，它将保持空闲状态。

在电路交换中，一旦建立连接，就会使用用于数据传输的专用路径来创建电路模式。电话系统是电路交换技术的一个常见示例。

消息交换

在消息交换中，整个消息被视为一个数据单元。数据在其整个电路中传输。进行消息交换的交换机首先接收整个消息并对其进行缓冲，直到有可用资源将其传输到下一跳。如果下一跳没有足够的资源来容纳大尺寸消息，则消息将被存储，交换机将等待。

下图显示了消息交换的模式。

在此技术中，数据被存储和转发。该技术也称为存储转发技术。该技术被认为是电路交换的替代品。但是，消息传输的端到端延迟之后的传输延迟增加了传播延迟，并减慢了整个过程。

消息交换具有以下缺点 −

• 传输路径中的每个交换机都需要足够的存储空间来容纳整个消息。

• 由于需要等待资源可用，因此消息交换非常慢。

• 消息交换不是流媒体和实时应用程序的解决方案。

即使网络繁忙，数据包也会被接受;这会减慢传输速度。因此，不建议将其用于语音和视频等实时应用程序。

分组交换

分组交换技术源自消息交换，其中消息被分解成称为数据包的较小块。每个数据包的标头包含交换信息，然后独立传输。报头包含源、目标和中间节点地址信息等详细信息。中间网络设备可以存储小尺寸数据包，并且不会占用载波路径或交换机内部存储器中的大量资源。

数据包的单独路由是在不需要在同一路由中发送整组数据包的情况下完成的。由于数据被分割，带宽减少了。此交换用于执行数据速率转换。

下图显示了分组交换的模式。

下图显示了分组交换的模式。

通过在载波上多路复用来自多个应用程序的数据包，可以提高分组交换的线路效率。使用这种分组交换的互联网使用户能够根据优先级区分数据流。根据优先级列表，这些数据包在存储后被转发以提供优质的服务。

分组交换技术已被证明是一种有效的技术，并被广泛应用于语音和数据传输。传输资源使用不同的技术进行分配，例如统计复用或动态带宽分配。

统计复用

统计复用是一种通信链路共享技术，用于分组交换。统计复用中的共享链路是可变的，而 TDM 或 FDM 中的共享链路是固定的。这是最大化带宽利用率的战略应用。这也可以提高网络效率。

通过为具有有效数据包的通道分配带宽，统计复用技术将输入流量组合起来以最大化通道效率。每个流被分成数据包，并按先到先得的原则进行交付。优先级的增加允许分配更多带宽。在统计复用中要注意不要浪费时隙，而在时分复用中则浪费时隙。

网络流量

顾名思义，网络流量只是在给定时间内沿网络移动的数据。数据传输以数据包的形式进行，其中每单位时间传输的数据包数量被视为负载。控制此网络流量包括管理、优先处理、控制或减少网络流量。网络上的流量数量和类型也可以借助一些技术来测量。需要监控网络流量，因为这有助于网络安全;高数据速率可能会损坏网络。

资源或设施在一段时间内(通常为 24 小时)完成的总工作量被理解为流量，以埃尔朗小时为单位进行测量。流量量定义为平均流量强度与时间段的乘积

$$流量 \:\: 量 = 流量 \: 强度 imes 时间\: 时间段$$

拥塞

当网络负载大于网络容量时，网络就会发生拥塞。当节点的缓冲区大小超过接收的数据时，流量就会很高。这进一步导致拥塞。从一个节点移动到另一个节点的数据量可以称为吞吐量

下图显示了拥塞情况。

在上图中，当数据包从发送方 A、B 和 C 到达节点时，节点无法以更快的速率将数据传输到接收方。由于严重拥塞，传输会出现延迟或数据丢失。

当太多数据包到达分组交换网络中的端口时，性能会下降，这种情况称为拥塞。数据在队列中等待传输。当队列线路的利用率超过 80% 时，队列线路就被称作拥塞。拥塞控制技术有助于控制拥塞。下图是在吞吐量和数据包发送之间绘制的，显示了拥塞控制传输和不受控制传输之间的差异。

用于拥塞控制的技术有两种类型 - 开环和闭环。环路因它们发出的协议而异。

开环

开环拥塞控制机制产生协议以避免拥塞。这些协议被发送到源和目的地。

闭环

闭环拥塞控制机制产生协议，允许系统进入拥塞状态，然后检测和消除拥塞。显式和隐式反馈方法有助于机制的运行。

TSSN - 时分交换

在本章中，我们将讨论电信交换系统和网络中的交换技术。

在大型网络中，从发送方到接收方传输数据的路径可能不止一条。从可用选项中选择数据必须采用的路径可以理解为切换。信息在各种通信通道之间传输时可能会被切换。

数字流量有三种典型的切换技术。它们是 −

• 电路交换
• 消息交换
• 分组交换

现在让我们看看这些技术是如何工作的。

电路交换

在电路交换中，两个节点通过专用通信路径相互通信。在此过程中，建立电路来传输数据。这些电路可能是永久的，也可能是临时的。使用电路交换的应用程序可能必须经历三个阶段。不同阶段如下:

• 建立电路
• 传输数据
• 断开电路

下图显示了电路交换的模式。

电路交换是为语音应用而设计的。电话是电路交换最合适的例子。在用户拨打电话之前，网络上会建立一条被叫用户和主叫用户之间的虚拟路径。

电路交换的缺点是−

• 等待时间很长，并且没有数据传输。
• 每个连接都有一条专用路径，这会很昂贵。
• 当连接的系统不使用该通道时，它将保持空闲状态。

在电路交换中，一旦建立连接，就会使用用于数据传输的专用路径来创建电路模式。电话系统是电路交换技术的一个常见示例。

消息交换

在消息交换中，整个消息被视为一个数据单元。数据在整个电路中传输。进行消息交换的交换机首先接收整个消息并对其进行缓冲，直到有可用资源将其传输到下一跳。如果下一跳没有足够的资源来容纳大尺寸消息，则消息将被存储，交换机将等待。

下图显示了消息交换的模式。

在这种技术中，数据被存储和转发。该技术也称为存储转发技术。该技术被认为是电路交换的替代品。但是，消息传输的端到端延迟之后的传输延迟增加了传播延迟并减慢了整个过程。

消息交换具有以下缺点 −

• 传输路径中的每个交换机都需要足够的存储空间来容纳整个消息。

• 由于需要等待资源可用，消息交换非常慢。

• 消息交换不是流媒体和实时应用程序的解决方案。

即使网络繁忙，数据包也会被接受;这会减慢传输速度。因此，不建议将其用于语音和视频等实时应用程序。

分组交换

分组交换技术源自消息交换，其中消息被分解成称为数据包的较小块。每个数据包的标头包含交换信息，然后独立传输。标头包含源、目标和中间节点地址信息等详细信息。中间网络设备可以存储小尺寸的数据包，并且不会占用载波路径或交换机内部存储器中的大量资源。

数据包的单独路由是在不需要在同一路由中发送整组数据包的情况下完成的。由于数据被分割，带宽减少了。此交换用于执行数据速率转换。

下图显示了分组交换的模式。

下图显示了分组交换的模式。

通过在载波上多路复用来自多个应用程序的数据包，可以提高分组交换的线路效率。使用这种分组交换的互联网使用户能够根据优先级区分数据流。根据优先级列表，这些数据包在存储后被转发以提供服务质量。

分组交换技术已被证明是一种有效的技术，并被广泛应用于语音和数据传输。传输资源使用不同的技术进行分配，例如统计复用或动态带宽分配。

统计复用

统计复用是一种通信链路共享技术，用于分组交换。共享链接在统计复用中是可变的，而在 TDM 或 FDM 中是固定的。这是最大化带宽利用率的战略应用。这也可以提高网络效率。

通过为具有有效数据包的通道分配带宽，统计复用技术将输入流量组合起来以最大化通道效率。每个流被分成数据包，并按先到先得的原则进行交付。优先级的提高允许分配更多带宽。在统计复用中要小心不要浪费时隙，而在时分复用中则会浪费时隙。

网络流量

顾名思义，网络流量就是在给定时间内沿网络移动的数据。数据传输以数据包的形式进行，其中每单位时间传输的数据包数量被视为负载。控制此网络流量包括管理、优先处理、控制或减少网络流量。网络上的流量和流量类型也可以借助一些技术来测量。需要监控网络流量，因为这有助于网络安全;高数据速率可能会对网络造成损害。

资源或设施在一段时间内(通常为 24 小时)完成的总工作量被理解为流量，以埃尔朗小时为单位进行测量。流量定义为平均流量强度与周期的乘积

$$Traffic \:\: volume = Traffic \: Intensity imes Time\: period$$

拥塞

当网络负载大于网络容量时，网络就会发生拥塞。当节点的缓冲区大小超过接收的数据时，流量就会很高。这进一步导致拥塞。从一个节点移动到另一个节点的数据量可以称为吞吐量

下图显示了拥塞。

在上图中，当数据包从发送方 A、B 和 C 到达节点时，节点无法以更快的速率将数据传输到接收方。由于严重拥塞，传输会出现延迟或数据丢失。

当太多数据包到达分组交换网络中的端口时，性能会下降，这种情况称为拥塞。数据在队列中等待传输。当队列线路的利用率超过 80% 时，队列线路就被称作拥塞。拥塞控制技术有助于控制拥塞。下图是在吞吐量和数据包发送之间绘制的，显示了拥塞控制传输和不受控制传输之间的差异。

用于拥塞控制的技术有两种类型 - 开环和闭环。环路因它们发出的协议而异。

开环

开环拥塞控制机制产生协议以避免拥塞。这些协议被发送到源和目的地。

闭环

闭环拥塞控制机制产生协议，允许系统进入拥塞状态，然后检测和消除拥塞。显式和隐式反馈方法有助于机制的运行。

TSSN - 电话网络

在本章中，我们将了解公共交换电话网络 (PSTN)。这个非凡的电信网络被视为技术进步领域的成就之一。然而，当我们接触到这些网络时，会出现一些问题。我们将在后续章节中讨论这些问题。

PSTN

公共交换电话网络被理解为世界电路交换电话网络的集合，用于提供公共电信。PSTN 网络称为 POTS(普通老式电话系统)。这些网络使用电话线、光纤电缆、微波传输链路或蜂窝通信在区域、本地、国家和国际范围内运营。

PSTN 由网络上集中点的交换机组成，它们充当网络上任何点与任何其他点之间通信的节点。前面讨论的所有类型的交换技术，例如电路交换、分组交换和消息交换，都是使用 PSTN 的不同模式。

用户环路系统

在一般电话网络中，每个用户都有两条专用线路连接到最近的交换交换机，这两条线路称为该用户的环路。从交换局到用户处所的线路铺设称为布线。由于从每个用户处所到交换机铺设电缆很困难，因此使用大电缆将引入线(用户线路)引到分配点。

入户线在电缆的配线点处连接到线对。来自附近地理区域的此类配线电缆连接到同一馈线点，并连接到分支馈线电缆，而分支馈线电缆又连接到主馈线电缆。整个过程可以借助下图来理解

来自交换机的用户电缆对也将通过承载大量线对的主馈线电缆终止于 MDF。这些用户对和交换机对在 MDF 处使用跳线互连，这使得 MDF 能够提供灵活的机制来重新分配电缆对和用户数量。这意味着，如果用户在同一个交换区内转移到了不同​​的地点，则可以使用适当的跳线使用相同的号码，而另一个拥有新号码的用户可以使用他的旧接入线。

交换层次和路由

下一个重要的系统是电话线路的交换层次和路由。具有不同交换区的不同地区之间的呼叫互连是通过交换区之间的中继线来实现的。用于连接不同交换机的一组中继线称为中继组

在交换机连接过程中，有三种基本拓扑结构，例如

• 网状拓扑
• 星型拓扑
• 分层

网状拓扑

网状拓扑，顾名思义，是一种全连接网络。网状网络中中继组的数量与连接的交换机的平方成正比。因此，这些网状拓扑结构在交通繁忙的大都市地区得到广泛使用。

下图显示了网状拓扑结构。

星型拓扑

星型拓扑结构以星形连接，利用称为串联交换机的中间交换机，所有其他交换机通过该交换机进行通信。下图显示了星型网络的模型。当流量水平相对较低时，使用星型网络。许多星型网络可通过额外的串联交换机进行互连，从而形成两级星型网络，如下图所示。

分层

分层拓扑用于以最少数量的中继组处理大量流量。流量流经最终路由，这是层次结构的最高级别。如果任何一对交换机之间的流量强度很高，则可以在它们之间建立直接中继路由，如下图虚线所示。这些直接中继路由是高使用率路由。只要存在这些高使用率路由，流量就会流经它们。在这里，溢出流量沿着分层路径路由。最终路由不允许溢出流量。

要决定特定连接的路由，可使用以下三种方法 −

• 直通路由
• 自身交换路由
• 计算机控制路由

传输方案

为确保更好的通信，通过电缆传输信号应具有高质量。国内和国际电路之间的传输链路最好串联起来以建立呼叫。

为了达到高质量标准，CCITT 提出了以下指导方针 −

• 国际呼叫中使用的最大电路数为 12。

• 始发和终止国际交换中心之间串联使用的国际电路不得超过四条。

• 在特殊情况下，对于较少的呼叫，电路总数可能是 14，但即使在这种情况下，国际电路也限制为最多四条。

除了限制所需电路数量外，还应尽量减少线路损耗或电线损耗以及交换机损耗或接触损耗等损耗。这些方面属于传输损耗预算，它提供了诸如将回声水平保持在限制范围内和控制歌唱等因素。

由于距离长，电路需要适当间隔的放大器和中继器来增强信号。在用户线路接口处，会发生不匹配;这会导致一部分输入信号反射到输出电路上，并以回声的形式返回到扬声器。回声抑制器或消除电路用于最大限度地减少回声的影响。信号衰减和回声是传输线中的主要损耗，以及接触和电线损耗。

传输系统

传输系统有多种类型，其中最突出的是无线电系统、同轴电缆系统和光纤系统。随着传输距离的增加，传输方式也会发生变化。

信号传输从有线传输发展到无线传输。无线电系统提供无线传输，同轴电缆系统允许通过电线传输信号，光纤系统通过光纤提供通信。

根据信号传播机制，无线电通信有四种通信类型，例如 −

• 天波或电离层通信
• 受地平线限制的视距 (LOS) 微波通信
• 对流层散射通信
• 卫星通信

编号方案

在发展的早期阶段，编号方案仅限于一个小型的单一交换机，该交换机用于通过其所在城镇的名称来识别其他交换机，从而与其他交换机建立连接。但随着用户数量的增加，引入了许多交换机。

为城镇主要商业中心服务的大型中央交换机可称为主交换机，为不同地区服务的小型交换机称为卫星交换机。包含主交换机和卫星的完整网络的区域称为多交换机区。需要使用通用编号方案来识别被叫用户的交换机位置，尤其是当呼叫来自多交换机区之外的位置时。

通用编号方案称为链接编号方案，其中城镇中的所有交换机都由城镇名称共同标识。随着用于城际和城镇间长途通信的用户中继拨号 (STD) 或直接长途拨号 (DDD) 的引入，多交换机区也被分配了唯一的标识号。为了实现长距离通信，引入了国际拨号(称为国际用户拨号 (ISD))，从而产生了国际编号方案和国家编号方案。

编号方案的类型

在本节中，我们将讨论电话网络的编号方案。下面简要介绍这些方案 −

开放编号方案

这也称为非统一编号方案，它允许使用多种数字来识别多交换区或国家/地区内的用户。

半开放编号方案

此方案允许号码长度相差近一两位数。半开放编号方案通常用于印度、瑞典、瑞士和英国等国家/地区。

封闭编号方案

这也称为统一编号方案，其中用户号码中的数字数量是固定的。这在法国、比利时、加拿大、夏威夷等少数国家/地区以及美国的部分地区使用。

CCITT 已定义国际编号方案或世界编号方案。出于编号目的，世界被划分为多个区域。下图显示了电话号码结构。

一个国家号码由三部分组成。各部分如下所述 −

区域代码或中继代码

此代码标识被叫用户的特定编号区域或多交换区域。使用此代码，可以确定中继呼叫的路由并收取费用。

交换代码

此代码标识编号区域内的特定交换。它确定来自另一个编号区域的来电中继呼叫的路由，或从一个交换发起并发往同一编号区域内另一个交换的呼叫的路由。

用户线路号

它用于在终端交换处选择被叫用户线路。在 CCITT 术语中，交换代码和用户线路号的组合称为用户线路号。

收费方案

通话费用由连接到每个用户线路的计量仪器计算，或根据在电子交换中分配给每个用户的计量寄存器计算。计量器计算收费单位的数量，并通过向计量器发送脉冲来增加该计数。对于计量器读取的单位数量，通过为收费单位分配费率来增加账单。

可以根据以下类别对单个通话进行收费。

• 与时长无关的收费
• 与时长相关的收费

编号区域内的本地通话通常按与时长无关的方式收费。对于与时长相关的收费，一旦被叫用户应答呼叫，计量器就开始增加。根据建立呼叫所涉及的交换机数量，会向计费仪表发送多个脉冲，这称为多计量。计量脉冲率随着被叫用户和主叫用户之间的距离而每分钟不断增加。

TSSN - 信令技术

信令技术通过连接各种交换系统使电路能够作为一个整体运行。电信网络涉及三种形式的信令。

• 用户环路信令
• 交换机内或寄存器信令
• 交换机间或寄存器间信令

用户环路信令取决于所用电话设备的类型。交换机内信令是指交换系统的内部部分，它严重依赖于交换系统的类型和设计，具体取决于型号。 交换局间信令发生在交换局之间。这有助于交换地址数字，地址数字在逐个链路的基础上从一个交换局传递到另一个交换局。涉及始发交换局和终止交换局之间端到端信令的网络范围信令称为线路信令。

两种主要的信令技术是 −

信道内信令

信道内信令也称为每中继信令。它使用相同的信道(承载用户语音或数据)来传递与该呼叫或连接相关的控制信号。信道内信令不需要额外的传输设施。

公共信道信令

公共信道信令使用单独的公共信道来传递一组中继或信息路径的控制信号。此信令不使用语音或数据路径进行信令。

我们将在后续章节中深入讨论信令技术。

信令技术的类型

如上所述，信令技术分为两类:信道内信令和公共信道信令。但是，根据所使用的频率和频率技术，这些信号又进一步分为几种类型。

划分如下图所示 −

信道内信令

这种类型的信令用于传输语音或数据并传递与呼叫或连接相关的控制信号。如上图所示，信道内信令有多种类型。直流信令简单、便宜且可靠，即使对于未放大的音频电路也是如此。但是，对于放大的音频电路，可以采用低频交流信令。

当使用 FDM(频分复用)传输系统时，使用语音频率信令，因为无法提供低频信令和直流信令。此语音频率信号可能是带内或带外。

带内信号

带内语音频率使用与语音相同的频带，即 300-3400 Hz，必须防止语音误操作。有一次，一位女士的声音产生了一个持续 100 毫秒的 2600Hz 左右的音调，被检测为线路断开信号，导致她的电话在通话过程中频繁断开。这些问题阻碍了语音阶段的带内信令。

带内信令的优点是 −

• 控制信号可以发送到语音信号可以到达的每个部分。

• 控制信号将独立于传输系统，因为它们与语音信号一起传输。

• 模拟到数字和数字到模拟的转换过程不会影响它们。

带外信令

带外信令使用高于语音频带但低于标称语音信道间隔上限 4000 Hz 的频率。信令在整个语音期间进行，因此允许对呼叫进行持续监控。需要额外的电路来处理这种信令的极窄带宽，因此很少使用。这两种带内和带外语音频率信令技术的信息传输容量都有限。为了提供增强的设施，使用公共信道信令。

公共信道信令

公共信道信令使用单独的公共信道来传递一组中继或信息路径的控制信号，因为它不使用语音或数据路径进行信令。公共信道信令由两种类型的节点组成，例如信令传输点 (STP) 和信令点 (SP)。

信令点能够处理直接发送给它的控制消息，但不能路由消息。信令传输点能够路由消息并可以执行 SP 的功能。

此公共信道信令以两种模式实现 −

• 信道关联模式
• 信道非关联模式

信道关联模式

在信道关联模式下，信道会沿着整个连接长度紧密跟踪中继组。此时，信令在单独的信道上完成;信令路径经过同一组交换机，语音路径也是如此。

下图显示了公共信道信令中的关联操作模式

语音路径 A-B、A-C-B 和 B-D 的信令路径分别为 A-B、A-C-B 和 B-D。这种信令的优点是−

• 实施经济

• 中继组的分配简单

信道非关联模式

在信道非关联模式下，没有将控制信道紧密或简单地分配给中继组。它遵循与语音信号不同的路径，如下图所示。

语音路径 A-B 和 B-C 的信令路径分别为 A-C-D-B 和 B-D-C。信令和语音网络的网络拓扑不同。虽然这种方案没有交换中心，因此具有灵活性，但也有点复杂，因为信号消息可能根据其自身的路由原则，通过公共信道信令网络中任何可用路径在两端交换系统之间传输。

专用交换机(PBX)

专用交换机或PBX可以理解为办公室或建筑物内的本地交换机，用于内部通信。顾名思义，它是一个专用交换机，是主交换机的一个分支，类似于本地环路作为分支连接到主环路。

专用交换机是本地区域内的电话系统，可在本地线路上的用户之间切换呼叫，同时允许所有用户共享一定数量的外部电话线路。 PBX 的主要目的是节省每个用户到中央交换局的线路需求成本。

下图显示了 PBX 的模型。

上图显示了 PBX 系统的早期模型。 PBX 通常由当地办事处运营和拥有，用户通过它在有限区域内进行连接。

PBX 的组成部分包括 −

• 包含多条电话线的电话中继线，这些电话线终止于 PBX。

• 处理 PBX 的来电和去电以及在本地环路内切换不同呼叫的计算机。

• PBX 内的线路网络。

• 人工操作员控制台，可选。

有了所有这些以及 PBX 设备，本地分支交换机就构建好了。PBX 交换机以前使用模拟技术运行。但是，这些交换机采用数字技术运行。使用普通老式电话服务 (POTS) 将数字信号转换为模拟信号，以便在本地环路上进行外部呼叫。

TSSN - ISDN

在本章中，我们将了解综合业务数字网络。以前，数据和语音都可以通过普通的 POTS(普通老式电话系统)进行传输。随着互联网的引入，电信也取得了进步。然而，发送和接收数据以及语音并非易事。人们可以使用互联网或电话。ISDN 的发明有助于缓解这一问题。

将家用计算机连接到互联网服务提供商的过程曾经需要付出很多努力。使用调制解调器(简称为 MODEM)是建立连接的关键。下图显示了该模型在过去的工作方式。

上图显示，在整个路径中，必须使用调制解调器将数字信号转换为模拟信号，并将模拟信号转换为数字信号。如果一端的数字信息以相同的模式到达另一端，而没有所有这些连接，会怎么样?正是这个基本思想导致了ISDN

的发展。

由于系统必须通过电话交换机使用电话线才能使用互联网，因此不允许使用电话进行语音通话。ISDN的引入解决了这个问题，允许同时传输语音和数据。这比传统的PSTN(公共交换电话网络)具有许多高级功能。

ISDN

ISDN 于 1988 年首次在 CCITT 红皮书中定义。数字网络综合服务，简称 ISDN，是一种基于电话网络的基础设施，允许以更高的速度同时传输语音和数据。这是一个电路交换电话网络系统，它还提供对分组交换网络的访问。

实际 ISDN 的模型如下所示。

ISDN 支持多种服务。下面列出了其中的一些 −

• 语音呼叫
• 传真
• 视频文本
• 图文电视
• 电子邮件
• 数据库访问
• 数据传输和语音
• 互联网连接
• 电子资金转账
• 图像和图形交换
• 文档存储和传输
• 音频和视频会议
• 消防站、警察、医疗等的自动报警服务。

ISDN 的类型

在现有的几种接口类型中，其中一些包含用于同时传输语音和数据的通道，例如B 通道或承载通道;用于信号传输目的以建立通信的D 信道或 Delta 信道。

ISDN 有几种访问接口，例如 −

• 基本速率接口 (BRI)
• 主速率接口 (PRI)
• 窄带 ISDN
• 宽带 ISDN

基本速率接口 (BRI)

基本速率接口或基本速率接入，简称为 ISDN BRI 连接，使用现有的电话基础设施。BRI 配置以 64 Kbits/sec 的速度提供 两个数据或承载信道，以 16 Kbits/sec 的速度提供 1 个控制或增量信道。这是标准速率。

ISDN BRI 接口通常由较小的组织或家庭用户或本地组使用，限制较小的区域。

主速率接口 (PRI)

主速率接口或主速率接入，简称为 ISDN PRI 连接，由企业和办公室使用。PRI 配置基于美国、加拿大和日本国家的 T 载波或 T1，由23 个数据或承载信道和一个控制或增量信道组成，速度为 64kbps，带宽为 1.544 M 比特/秒。 PRI 配置基于欧洲、澳大利亚和少数亚洲国家的 E-carrier 或 E1，由 30 个数据或承载信道和 双控制或增量信道组成，速度为 64kbps，带宽为 2.048 M 比特/秒。

ISDN BRI 接口由较大的组织或企业以及 Internet 服务提供商使用。

窄带 ISDN

窄带综合业务数字网称为N-ISDN。这可以理解为在窄带频率中承载语音信息的电信。这实际上是将模拟语音信息数字化的一种尝试。这使用 64kbps 电路交换。

窄带 ISDN 用于在有限数量的频率上传输语音数据，它使用较少的带宽。

宽带 ISDN

宽带综合业务数字网称为 B-ISDN。它集成了数字网络服务，并通过普通电话线以及其他媒体提供数字传输。CCITT 将其定义为"使需要能够支持大于主速率的速率的传输信道的服务或系统合格。"

宽带 ISDN 速度约为 2 MBPS 到 1 GBPS，传输与 ATM(即异步传输模式)相关。宽带 ISDN 通信通常使用光纤电缆进行。

由于速度大于 1.544 Mbps，因此基于此的通信称为 宽带通信。宽带服务提供连续的信息流，这些信息流从中央源分发到连接到网络的无限数量的授权接收器。虽然用户可以访问此信息流，但无法控制它。

ISDN 的优势

ISDN 是基于电话网络的基础设施，可以同时传输语音和数据。ISDN 有许多优点，例如 −

• 由于服务是数字化的，因此出错的可能性较小。
• 连接速度更快。
• 带宽更高。
• 语音、数据和视频 −所有这些都可以通过一条 ISDN 线路发送。

ISDN 的缺点

ISDN 的缺点是它需要专门的数字服务并且成本较高。

然而，ISDN 的出现为通信带来了巨大的进步。可以实现更快、更精确的多重传输。

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