電話交換原理概論課程目標了解電話交換的基本原理理解電話網(wǎng)的組成和工作原理，掌握電話交換的基本概念和技術(shù)。掌握交換系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能學習交換系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)、軟件功能，以及各種交換技術(shù)。分析電話連接和信號處理深入了解電話連接過程，信號接入、切換、傳輸、數(shù)字化等。電話網(wǎng)概述電話網(wǎng)是指由各種通信設(shè)備和線路組成，用于實現(xiàn)話音、數(shù)據(jù)、圖像等信息的傳輸和交換的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。它是現(xiàn)代社會重要的通信基礎(chǔ)設(shè)施，為人們的日常生活和社會經(jīng)濟發(fā)展提供重要的保障。電話網(wǎng)通常由以下部分組成：終端設(shè)備：包括電話機、手機、傳真機等。交換機：用于連接用戶線路并進行呼叫的路由和控制。傳輸線路：包括光纜、銅纜、微波等，用于傳輸語音、數(shù)據(jù)等信息。網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)：負責網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控、維護和管理。通信基本概念信號用于傳遞信息的物理量，例如電壓、電流、電磁波等。信道信號傳輸?shù)奈锢斫橘|(zhì)，例如電纜、光纖、無線電波等。噪聲干擾信號傳輸?shù)碾S機信號，例如熱噪聲、干擾信號等。電話網(wǎng)的發(fā)展歷史1現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)寬帶接入，高速數(shù)據(jù)傳輸2數(shù)字網(wǎng)絡(luò)PCM技術(shù)，數(shù)字信號傳輸3模擬網(wǎng)絡(luò)機械式交換機，模擬信號傳輸電話交換系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)電話交換系統(tǒng)通常由以下幾個部分組成：交換機：交換機的核心，負責連接和處理用戶之間的通話。信號接入設(shè)備：負責將用戶電話信號接入交換機。傳輸設(shè)備：負責將信號傳輸?shù)狡渌脩艋蚪粨Q機。控制設(shè)備：負責管理和控制交換系統(tǒng)的運行。維護設(shè)備：負責監(jiān)控和維護交換系統(tǒng)的運行。交換機的構(gòu)成1控制部分負責管理和控制整個交換機，協(xié)調(diào)各部件的運行2交換網(wǎng)絡(luò)部分負責建立和拆除連接，完成信號的切換和傳輸3終端接續(xù)部分負責連接電話機和其他終端設(shè)備，為用戶提供服務(wù)交換中心局的組成交換機中心局的核心設(shè)備，負責處理電話呼叫的連接和路由。信號處理設(shè)備用于處理電話信號的轉(zhuǎn)換、放大和傳輸。控制設(shè)備管理交換中心局的運行，包括呼叫控制、計費和故障診斷。電源系統(tǒng)為交換中心局提供穩(wěn)定可靠的電源。電話連接的過程撥號用戶拿起電話，撥打目標號碼。尋址交換機根據(jù)號碼查找目標用戶的線路。建立連接交換機建立一條電路連接到目標用戶。通話用戶之間開始通話，聲音信號通過電路傳遞。掛斷通話結(jié)束后，用戶掛斷電話，電路斷開。信號接入和切換信號接入電話用戶通過電話線接入電話交換系統(tǒng)。信號切換交換機根據(jù)呼叫者的號碼，將信號連接到目標用戶。信號的傳輸銅纜傳輸傳統(tǒng)的電話線使用銅纜進行信號傳輸，但傳輸距離有限。光纖傳輸光纖傳輸具有高帶寬、低損耗的優(yōu)勢，適合長距離傳輸。無線傳輸無線傳輸技術(shù)，如蜂窩網(wǎng)絡(luò)，為移動電話提供信號傳輸。模擬信號的數(shù)字化1采樣將模擬信號在時間軸上以固定間隔進行采樣，得到一系列離散的數(shù)值。2量化將采樣得到的數(shù)值按照預設(shè)的精度進行量化，將連續(xù)的數(shù)值轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號。3編碼將量化后的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為二進制碼，方便存儲和傳輸。分路和多路復用分路將一個信號分成多個信號，以便在不同的線路上傳輸，提高線路利用率。多路復用將多個信號合并到一條線路上傳輸，減少線路數(shù)量，降低成本。脈沖編碼調(diào)制（PCM）數(shù)字化的關(guān)鍵PCM是將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的關(guān)鍵技術(shù)，為現(xiàn)代通信系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。采樣、量化、編碼PCM通過對模擬信號進行采樣、量化和編碼，將其轉(zhuǎn)換成一系列數(shù)字脈沖，實現(xiàn)信號的數(shù)字化傳輸。時分交換原理1時隙分配將時間劃分為固定長度的時隙，并分配給不同的用戶。2時隙切換在每個時隙內(nèi)，將來自不同用戶的信號依次切換到一條公共信道。3數(shù)據(jù)傳輸通過公共信道傳輸來自所有用戶的信號。時分交換系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)時分交換系統(tǒng)主要由以下幾個部分組成：時分交換機：負責將來自不同用戶的數(shù)據(jù)流進行時間分割，并在不同時間段內(nèi)傳輸?shù)讲煌哪繕擞脩??？刂茊卧贺撠煿芾斫粨Q機的運行，包括連接建立、數(shù)據(jù)傳輸、故障處理等。存儲器：用于存儲交換機的配置信息、用戶數(shù)據(jù)、以及其他相關(guān)數(shù)據(jù)。時鐘系統(tǒng)：用于保證整個系統(tǒng)的同步，以確保數(shù)據(jù)在不同時間段內(nèi)準確傳輸。時分交換控制1時隙分配時分交換系統(tǒng)需要對每個用戶的時隙進行分配和管理，以確保不同用戶之間的通信不會互相干擾。2呼叫控制系統(tǒng)需要處理呼叫的建立、連接、保持、釋放等操作，并記錄呼叫狀態(tài)和相關(guān)信息。3故障檢測時分交換系統(tǒng)需要能夠檢測和處理各種故障，例如線路故障、時鐘故障等，以保證系統(tǒng)的正常運行。時分交換系統(tǒng)的時鐘時鐘信號用于同步各個交換單元的操作，保證數(shù)據(jù)在不同單元之間傳遞的準確性。時鐘信號精確控制著時隙的分配和切換，確保每個用戶能夠在規(guī)定的時間內(nèi)獲得所需的通信資源。時鐘信號的穩(wěn)定性是時分交換系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵因素。時分交換系統(tǒng)的同步1時鐘同步確保各交換機節(jié)點的時鐘信號保持一致，避免時間偏差導致數(shù)據(jù)傳輸錯誤。2幀同步使各交換機節(jié)點的幀同步，保證數(shù)據(jù)在同一時間段內(nèi)傳輸，避免數(shù)據(jù)沖突。3信道同步使各交換機節(jié)點的信道同步，保證數(shù)據(jù)在同一信道內(nèi)傳輸，避免數(shù)據(jù)混淆。語音的壓縮編碼算法壓縮利用語音信號的冗余性，通過算法去除冗余信息，減少數(shù)據(jù)量。編解碼器壓縮使用專門的硬件或軟件進行語音信號的編碼和解碼，降低傳輸帶寬。語音數(shù)據(jù)壓縮算法利用語音信號的特性進行壓縮。減少冗余信息，提高傳輸效率。保證語音質(zhì)量，保持自然度。語音編解碼器編碼器將模擬語音信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字數(shù)據(jù)流。解碼器將數(shù)字數(shù)據(jù)流還原為模擬語音信號。編解碼器類型包括脈沖編碼調(diào)制（PCM）、線性預測編碼（LPC）、矢量量化（VQ）等。自動交換的發(fā)展趨勢智能網(wǎng)絡(luò)技術(shù)智能網(wǎng)絡(luò)技術(shù)允許提供個性化服務(wù)，例如呼叫轉(zhuǎn)移、呼叫等待和語音郵件。這使得電話交換系統(tǒng)更加靈活和智能化。軟交換技術(shù)軟交換技術(shù)使用軟件實現(xiàn)交換功能，減少硬件成本和提高系統(tǒng)靈活性。它可以更輕松地集成新功能和服務(wù)。IMS體系結(jié)構(gòu)IMS體系結(jié)構(gòu)將語音、數(shù)據(jù)和視頻服務(wù)融合在一起，提供統(tǒng)一的通信平臺。這將使電話交換系統(tǒng)能夠支持更廣泛的服務(wù)，例如視頻通話和即時消息。智能網(wǎng)絡(luò)技術(shù)個性化服務(wù)智能網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)用戶的需求，提供個性化的服務(wù)，例如定制化的呼叫套餐、增值業(yè)務(wù)等。靈活的網(wǎng)絡(luò)管理智能網(wǎng)絡(luò)可以方便地管理網(wǎng)絡(luò)資源，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的靈活配置和控制，提高網(wǎng)絡(luò)的效率和可靠性。增強網(wǎng)絡(luò)安全性智能網(wǎng)絡(luò)可以通過各種安全機制，保障網(wǎng)絡(luò)的安全運行，防止網(wǎng)絡(luò)攻擊和信息泄露。軟交換技術(shù)1靈活性和可擴展性軟交換系統(tǒng)基于開放標準和模塊化設(shè)計，可以靈活地適應不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和業(yè)務(wù)需求。2降低成本軟交換系統(tǒng)利用軟件技術(shù)，減少了硬件設(shè)備的投入，降低了運營成本。3增強功能軟交換技術(shù)可以支持多種新業(yè)務(wù)，例如語音overIP(VoIP)、視頻會議、統(tǒng)一通信等。IMS體系結(jié)構(gòu)IMS（IP多媒體子系統(tǒng)）是基于IP的下一代網(wǎng)絡(luò)核心，它將語音、視頻、數(shù)據(jù)等多種服務(wù)統(tǒng)一到一個IP網(wǎng)絡(luò)中。IMS體系結(jié)構(gòu)的核心是呼叫會話控制功能（CSCF），它負責建立和控制IP電話呼叫。CSCF通過與其他網(wǎng)絡(luò)元件（例如，媒體網(wǎng)關(guān)、用戶設(shè)備等）的交互，實現(xiàn)各種多媒體服務(wù)的控制。寬帶接入技術(shù)ADSL非對稱數(shù)字用戶線，利用現(xiàn)有電話線提供寬帶接入。CableModem利用有線電視網(wǎng)絡(luò)提供寬帶接入。光纖到戶利用光纖傳輸信號，速度快、帶寬大。下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）全IP網(wǎng)絡(luò)NGN基于IP協(xié)議，實現(xiàn)數(shù)據(jù)和語音的統(tǒng)一傳輸，提高網(wǎng)絡(luò)效率和靈活性。云化架構(gòu)將網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化，實現(xiàn)資源池化和動態(tài)分配，提高網(wǎng)絡(luò)的敏捷性和可擴展性。多業(yè)務(wù)融合NGN支持多種業(yè)務(wù)接入，例如語音、數(shù)據(jù)、視頻和移動互聯(lián)網(wǎng)等，提供更豐富的服務(wù)。全IP化趨勢融合網(wǎng)絡(luò)全IP化旨在將語音、數(shù)據(jù)和視頻等不同類型的服務(wù)統(tǒng)一到IP網(wǎng)絡(luò)中。簡化網(wǎng)絡(luò)通過使用統(tǒng)一的協(xié)議和基礎(chǔ)設(shè)施，全IP化可以簡化網(wǎng)絡(luò)管理和維護。降低成本全IP化可以降低網(wǎng)絡(luò)運營成本，并提高網(wǎng)絡(luò)效率。電話交換系統(tǒng)的組成1交換機核心組件，負責連接和切換電話線路。2控制系統(tǒng)管理交換機的運作，包括線路分配、呼叫處理和故障檢測。3信號處理系統(tǒng)處理電話信號，包括語音、數(shù)據(jù)和控制信號。4傳輸系統(tǒng)將信號