《程控交換原理》課程介紹本課程將深入探討程控交換的原理和技術。我們將從基礎知識開始，逐步學習各種交換技術，包括電路交換、分組交換、以及最新的軟件定義網絡（SDN）技術。什么是程控交換?自動控制程控交換系統通過電子控制設備來控制電話呼叫的建立和連接，無需人工干預。數字信號程控交換系統使用數字信號來處理和傳輸電話呼叫信息，提高了傳輸質量和效率。軟件控制程控交換系統通過軟件控制電話網絡的各種功能，實現靈活性和可擴展性。1.1程控交換的定義數字信號處理程控交換系統利用數字信號處理技術，實現電話呼叫的連接和控制。計算機控制采用計算機程序控制交換機的工作過程，實現呼叫的接續、路由選擇、計費等功能。靈活性和可擴展性程控交換系統具有高度的靈活性，能夠根據需要提供各種業務功能，并可輕松擴展容量。1.2程控交換的基本原理1數字信號處理程控交換系統使用數字信號處理技術，將模擬語音信號轉換為數字信號，進行處理和傳輸。2存儲程序控制交換機通過存儲在內存中的程序來控制各種功能，包括呼叫建立、路由選擇和計費。3集中控制所有交換功能都由一個中央控制單元控制，實現了交換機各個部件的統一管理和協調運作。1.3程控交換的發展歷程早期手動交換早期交換機采用手動操作，效率低下且易出錯。機電交換時代機電交換機利用機械和電子部件實現自動連接，提高了交換效率和可靠性。電子程控交換電子程控交換機使用計算機控制，具有更高的靈活性和智能化，成為現代通信系統的主流。數字程控交換數字程控交換機采用數字信號處理，傳輸容量更大，可以提供更多功能和服務。IP程控交換IP程控交換機利用互聯網協議進行通信，實現了多種通信方式的融合，并推動了通信網絡向全IP化發展。2.程控交換系統的基本結構11.輸入部件輸入部件負責接收用戶發出的呼叫請求，并將信號轉換為程控交換系統能夠識別的信號。22.程控部件程控部件是程控交換系統的核心，負責控制整個交換過程，包括呼叫處理、路由選擇、計費等。33.交換部件交換部件是程控交換系統的關鍵部件，負責連接用戶線路，建立通話路徑。44.輸出部件輸出部件負責將程控交換系統處理后的信號輸出，發送給用戶或其他設備。2.1輸入部件線路板線路板是輸入部件的核心組件。它包含各種電子元件，例如集成電路、電阻器和電容器，這些元件負責接收和處理來自電話機的模擬信號。連接線連接線用于將電話機連接到交換機。它們可以是雙絞線或光纖，并根據信號類型進行選擇。電話機電話機是用戶與交換系統交互的主要接口。它可以是傳統的按鍵電話機或現代的智能手機，負責發送和接收語音信號。接線板接線板用于連接多條電話線到交換機。它提供了一個集中管理和分配電話線路的接口。2.2程控部件控制中心程控部件是程控交換系統的核心，負責控制整個交換系統的運行。它就像大腦一樣，指揮著交換系統的各個部件，完成呼叫的建立和釋放等任務。2.3交換部件連接和路徑交換部件負責連接各個用戶線路和建立通話路徑。它可以連接多條線路，使用戶之間相互通話。信號處理交換部件還負責處理通話過程中產生的各種信號，例如呼叫建立信號、掛機信號等。通話控制交換部件根據呼叫信令進行通話控制，確保通話的正常進行。2.4輸出部件輸出信令輸出部件將交換機處理后的信令發送到用戶線路，例如接續控制信令或語音信號，并完成呼叫建立。輸出接口輸出部件提供與用戶線路的物理連接，并將來自交換機的數字信號轉換為用戶線路可理解的模擬信號。3.程控交換技術的主要特點11.靈活性程控交換系統可以根據實際需求靈活配置，方便進行業務擴展。22.可靠性程控交換系統采用軟件控制，可以通過程序修復故障，提高系統可靠性。33.經濟性程控交換系統可以有效利用資源，降低運營成本，提高經濟效益。44.智能化程控交換系統具備智能控制功能，可以自動處理多種業務，提高服務質量。3.1靈活性網絡配置靈活程控交換系統可以靈活地配置網絡，根據不同的需求和環境進行調整。業務擴展方便可以輕松添加新的業務和功能，滿足不斷變化的通信需求。功能定制靈活可以根據用戶需求定制不同的功能，例如呼叫轉移、呼叫等待、會議電話等。3.2可靠性冗余設計程控交換系統通常采用冗余設計，例如雙電源供電、雙控制處理器等，以確保系統在發生故障時仍然能夠正常運行。實時監控系統會對關鍵設備和參數進行實時監控，及時發現潛在問題并采取措施。錯誤檢測和糾正使用各種技術手段來檢測和糾正系統中的錯誤，確保數據傳輸的準確性。自愈能力系統能夠在發生故障時自動隔離故障模塊，并嘗試恢復正常運行。3.3經濟性1降低成本程控交換系統可以有效提高設備利用率，減少人工成本。2提高效率自動化的操作和管理減少了人工錯誤，提高了效率。3擴展性強系統可根據用戶需求靈活擴展，避免了資源浪費。4投資回報率高程控交換系統的長期效益顯著，投資回報率高。3.4智能化智能路由選擇程控交換系統能夠根據實時網絡狀況和用戶需求，動態地選擇最佳路由，提高網絡效率和用戶體驗。智能呼叫控制可以根據用戶的號碼、時間、地點等信息，自動地完成呼叫控制、呼叫轉移、呼叫限制等功能。智能網絡管理通過網絡監控、故障診斷、流量分析等手段，實現對整個網絡的智能管理，確保網絡的穩定性和可靠性。4.程控交換系統的工作原理1來話信令處理識別來話號碼、檢測呼叫類型等2號碼分析和路由選擇確定目標號碼、選擇最優路徑3通路建立和語音傳輸建立通話連接、傳輸語音信號4通話控制和計費管理通話過程、計費結算程控交換系統通過一系列步驟處理來電，包括識別號碼、分析目標號碼、選擇最佳路徑、建立連接、傳輸語音信號、管理通話過程以及計費。4.1來話信令處理來話信令是用戶發起呼叫時，從電話機發送到交換機的一系列信號。這些信號包含了呼叫者的號碼、目標號碼以及其他一些呼叫相關信息。1信令接收交換機接收電話機發來的來話信令2信令識別交換機識別來話信令類型和內容3信令處理交換機根據信令內容進行相應的處理4信令發送交換機將處理后的信令發送到其他交換機或電話機交換機根據來話信令完成呼叫的建立、路由選擇、通話控制等功能。4.2號碼分析和路由選擇1號碼分析識別來話號碼2路由選擇確定呼叫目的地3通話建立連接呼叫方和被叫方號碼分析過程包括識別來話號碼類型，例如是本地號碼還是長途號碼。然后，根據號碼類型和目的地，進行路由選擇，找到通往被叫方的最佳路徑。最后，建立呼叫連接，將呼叫方的聲音傳輸到被叫方。4.3通路建立和語音傳輸1呼叫信令處理程控交換系統接收來自用戶的呼叫請求，并根據號碼信息進行分析和路由選擇。2通路建立系統根據路由結果，通過連接不同交換機之間的線路，建立一條通話路徑。3語音傳輸一旦通路建立，系統便將用戶的語音信號通過這條通路傳輸到對方用戶，實現實時通話。4.4通話控制和計費1通話控制通話建立、保持、釋放2計費信息通話時長、呼叫類型3計費方式按時長計費、按流量計費4計費記錄通話記錄、資費信息通話控制和計費是程控交換系統的重要功能，確保通話質量和資費管理。通話控制負責建立、保持和釋放通話連接。計費功能記錄通話信息，并根據計費方式計算資費。5.程控交換系統的主要功能基本呼叫處理程控交換系統可以完成基本的電話呼叫功能，包括呼叫建立、通話保持、呼叫轉移等。業務擴展功能程控交換系統可以提供多種增值業務，例如語音信箱、呼叫等待、會議電話等。網絡管理功能程控交換系統可以通過網絡管理系統對系統進行監控和管理，例如故障診斷、流量統計等。5.1基本呼叫處理呼叫建立用戶撥號后，系統識別號碼并建立連接。振鈴系統將呼叫傳遞給被叫用戶，并發出振鈴信號。通話用戶接聽電話后，系統建立通話連接，完成語音傳輸。呼叫釋放用戶掛斷電話后，系統釋放通話連接。5.2業務擴展功能呼叫轉移呼叫轉移功能允許用戶將呼叫轉移到另一個電話號碼，例如手機或其他固定電話。呼叫保持呼叫保持功能允許用戶在通話過程中將通話暫時掛起，然后在需要時繼續通話。三方通話三方通話功能允許用戶在通話過程中添加另一個參與者，形成一個三方通話。呼叫等待呼叫等待功能允許用戶在通話過程中接聽另一個呼叫，并在結束通話后返回原先的通話。5.3網絡管理功能系統監控實時監控交換機運行狀態，包括硬件資源、軟件配置、連接狀態等。故障診斷分析網絡故障原因，快速定位問題，并提供相應的解決方案。配置管理對交換機進行配置管理，包括添加新用戶、分配權限、修改網絡參數等。安全管理控制訪問權限，防止非法入侵，確保網絡安全。6.程控交換系統的典型應用電話交換系統程控交換技術是現代電話交換系統的核心，為用戶提供各種通話服務，如本地通話、長途通話、國際通話等。移動通信網程控交換技術應用于移動通信網的基站和交換中心，為用戶提供移動電話、數據通信等服務。VoIP系統程控交換技術用于VoIP系統，將語音信號數字化并通過網絡傳輸，提供更靈活、更經濟的通話方式。6.1電話交換系統傳統電話網絡程控交換系統是現代電話網絡的核心，負責連接用戶并建立通話。數字信號處理系統通過數字信號處理技術實現語音信號的傳輸和交換，提高通話質量。多種功能現代電話交換系統提供多種功能，如呼叫轉移、呼叫保留、會議電話等。6.2移動通信網蜂窩結構移動通信網采用蜂窩結構，將服務區域劃分為多個小區，每個小區內有一個基站，負責與該小區內的移動用戶進行通信。移動交換中心移動交換中心（MSC）負責管理移動通信網的各個基站，并進行呼叫控制、路由選擇、計費等工作。6.3VoIP系統基于IP網絡VoIP系統通過互聯網或其他IP網絡傳輸語音數據。成本效益高與傳統電話相比，VoIP系統降低了通話成本，尤其在長途和國際通話方面。功能豐富VoIP系統支持視頻通話、會議、語音郵件和短信等功能。靈活性和可擴展性VoIP系統可以輕松擴展到多個用戶和地點，并提供靈活的通話方式。程控交換系統的發展趨勢向全IP化發展傳統程控交換系統主要使用電路交換技術。近年來，隨著互聯網技術的發展，IP技術在交換領域得到越來越廣泛的應用。全IP化是程控交換系統未來發展的主要趨勢之一，它將使交換系統更加靈活、高效、經濟。向智能化發展智能化是程控交換系統發展的另一個重要趨勢，它將使交換系統能夠根據用戶的需求，提供更加個性化、智能化的服務。例如，智能路由、智能呼叫、智能計費等。7.1向全IP化發展網絡協議統一全IP化使數據、語音和視頻等各種業務都可以在統一的IP網絡上傳輸，簡化了網絡結構和管理。提高資源利用率全IP網絡能夠充分利用網絡資源，提高網絡的帶寬利用率和效率。降低網絡運營成本全IP化可以減少網絡設備和維護成本，提高網絡運營效率。7.2向智能化發展智能路由基于用戶需求