電信交換基礎(chǔ)電信交換是現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)之一。它連接了不同類型的通信設(shè)備，使人們能夠進(jìn)行語音、數(shù)據(jù)和視頻等各種通信。課程介紹課程目標(biāo)本課程旨在幫助學(xué)生掌握電信交換的基本原理、技術(shù)和應(yīng)用。學(xué)生將能夠理解電信交換系統(tǒng)的基本概念，并學(xué)習(xí)如何設(shè)計和維護(hù)現(xiàn)代電信網(wǎng)絡(luò)。課程內(nèi)容本課程涵蓋了電信交換的各個方面，包括電路交換、分組交換、程控交換、移動通信網(wǎng)等。學(xué)生將學(xué)習(xí)各種交換技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和通信標(biāo)準(zhǔn)。教學(xué)方法本課程采用課堂講授、實驗操作、案例分析等多種教學(xué)方法，以提高學(xué)生的實踐能力和應(yīng)用能力。學(xué)習(xí)建議建議學(xué)生積極參與課堂討論，認(rèn)真完成作業(yè)，并關(guān)注最新的電信技術(shù)發(fā)展趨勢，以提升學(xué)習(xí)效果。電信網(wǎng)絡(luò)概述電信網(wǎng)絡(luò)是指將各種通信設(shè)備和線路相互連接起來的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，用于提供各種通信服務(wù)，例如語音通話、數(shù)據(jù)傳輸、視頻會議等。電信網(wǎng)絡(luò)主要包括電路交換網(wǎng)絡(luò)、分組交換網(wǎng)絡(luò)、無線通信網(wǎng)絡(luò)等，它們具有不同的工作原理和應(yīng)用場景。電路交換概念線路專有電路交換是一種通信方式，在兩個通信用戶之間建立起一條專用的物理線路。連接持續(xù)在整個通話過程中，這條線路一直保持連接，即使沒有數(shù)據(jù)傳輸。連接建立用戶在通話之前需要撥號建立連接，連接建立后才能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。電路交換基本原理電路交換是一種古老的通信技術(shù)，其基本原理是建立連接，在源節(jié)點和目標(biāo)節(jié)點之間建立一條專用電路，用于傳輸數(shù)據(jù)。1連接建立建立連接并分配帶寬2數(shù)據(jù)傳輸通過電路傳輸數(shù)據(jù)3連接釋放完成傳輸后釋放電路電路交換系統(tǒng)組成交換機(jī)交換機(jī)是電路交換系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)連接用戶線路和中繼線路，并完成呼叫建立和連接。交換機(jī)根據(jù)呼叫請求，選擇合適的線路，并建立通話路徑，確保通話質(zhì)量。用戶線路用戶線路連接用戶終端設(shè)備，例如電話機(jī)或傳真機(jī)，是用戶接入電路交換系統(tǒng)的入口。用戶線路負(fù)責(zé)將用戶的聲音或數(shù)據(jù)信號傳輸?shù)浇粨Q機(jī)，并接收來自交換機(jī)的信號。中繼線路中繼線路連接不同交換機(jī)，用于在交換機(jī)之間傳遞信號，實現(xiàn)不同地區(qū)的呼叫連接。中繼線路通常采用專用的線路和信號系統(tǒng)，以確保高速可靠的信號傳輸?？刂葡到y(tǒng)控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理和協(xié)調(diào)整個交換系統(tǒng)的運行，包括呼叫控制、線路控制、信號控制等。控制系統(tǒng)使用軟件和硬件相結(jié)合的方式，實現(xiàn)對交換系統(tǒng)的實時監(jiān)控和管理。交換系統(tǒng)功能模塊控制模塊負(fù)責(zé)交換系統(tǒng)的整體控制和管理，例如呼叫處理、路由選擇、計費等。中繼模塊連接到其他交換系統(tǒng)或用戶線路，負(fù)責(zé)呼叫的進(jìn)出和傳輸。線路模塊連接到用戶電話機(jī)，負(fù)責(zé)處理用戶的呼叫請求和信號。數(shù)據(jù)模塊存儲交換系統(tǒng)的信息和配置數(shù)據(jù)，例如用戶號碼、呼叫記錄等。中繼線路及其作用1連接交換機(jī)中繼線路用于連接不同的交換機(jī)，使它們可以相互通信。2擴(kuò)展交換能力通過添加中繼線路，可以擴(kuò)展交換機(jī)的容量，處理更多用戶呼叫。3提高可靠性多個中繼線路可以提供備份，即使一條線路故障，其他線路也能保持通信。4實現(xiàn)呼叫轉(zhuǎn)移中繼線路可以用于實現(xiàn)呼叫轉(zhuǎn)移功能，將呼叫轉(zhuǎn)移到其他目的地。交換過程及其控制1連接建立用戶發(fā)起呼叫，交換機(jī)接收呼叫請求，并根據(jù)呼叫號碼查找目標(biāo)用戶。2路徑選擇交換機(jī)選擇一條通往目標(biāo)用戶的路徑，并為該路徑分配必要的資源。3連接建立交換機(jī)在源端和目標(biāo)端之間建立一條物理連接，并通知用戶連接已建立。4數(shù)據(jù)傳輸用戶之間開始進(jìn)行語音或數(shù)據(jù)傳輸，交換機(jī)負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到正確的目的地。5連接釋放用戶掛斷電話，交換機(jī)釋放分配的資源，斷開連接，并釋放相應(yīng)的信令。信號系統(tǒng)概述信號系統(tǒng)是電信網(wǎng)絡(luò)中不可或缺的一部分，負(fù)責(zé)傳遞控制信息和用戶數(shù)據(jù)。信號系統(tǒng)可以理解為網(wǎng)絡(luò)的“語言”，用于控制呼叫建立、連接釋放、用戶身份驗證等。信號系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運行至關(guān)重要，保證了用戶呼叫的順利進(jìn)行和網(wǎng)絡(luò)資源的有效管理。信號系統(tǒng)分類按信號類型模擬信號系統(tǒng)：主要用于傳輸模擬語音信號，代表是FDM。數(shù)字信號系統(tǒng)：主要用于傳輸數(shù)字語音信號，代表是TDM。按信號功能監(jiān)督信號：用于監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)和線路狀態(tài)。控制信號：用于控制交換機(jī)操作和呼叫流程。用戶信號：用于傳輸用戶語音信息，并提供用戶服務(wù)。模擬信號系統(tǒng)1頻率分配模擬信號系統(tǒng)使用頻率來區(qū)分不同的信道。2模擬信號傳輸模擬信號直接通過線路進(jìn)行傳輸，信號幅度和頻率變化代表著信息。3質(zhì)量影響信號在傳輸過程中容易受到噪聲和干擾的影響，導(dǎo)致信號質(zhì)量下降。4帶寬限制模擬信號系統(tǒng)帶寬有限，難以滿足現(xiàn)代通信需求。數(shù)字信號系統(tǒng)數(shù)字信號傳輸數(shù)字信號系統(tǒng)使用數(shù)字信號進(jìn)行傳輸，能夠有效抵抗噪聲干擾，提高傳輸質(zhì)量。數(shù)字信號處理數(shù)字信號系統(tǒng)采用數(shù)字信號處理技術(shù)，可實現(xiàn)更精確的信號處理和控制。數(shù)字信號編碼數(shù)字信號系統(tǒng)利用編碼技術(shù)，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，實現(xiàn)更可靠的傳輸。數(shù)字信號調(diào)制數(shù)字信號系統(tǒng)采用調(diào)制技術(shù)，將數(shù)字信號加載到載波上，實現(xiàn)無線傳輸。信號系統(tǒng)協(xié)議協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化統(tǒng)一規(guī)范，確保不同設(shè)備之間的互操作性。例如，CCITT建立的標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議，為全球電信交換系統(tǒng)提供了統(tǒng)一的規(guī)范。信號傳輸用于在交換機(jī)之間傳遞控制信息，實現(xiàn)呼叫建立、連接控制、呼叫釋放等功能。信號格式定義了信號的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容，保證信息的準(zhǔn)確傳輸和識別。安全保障防止信號被篡改或攻擊，確保通信的可靠性和安全性。程控交換機(jī)概述程控交換機(jī)（ElectronicSwitchingSystem，ESS）是一種以計算機(jī)控制為核心的現(xiàn)代化交換系統(tǒng)，它取代了傳統(tǒng)的機(jī)械式交換機(jī)，實現(xiàn)了自動化、智能化和數(shù)字化。程控交換機(jī)采用數(shù)字信號處理技術(shù)，并結(jié)合計算機(jī)控制，能夠提供更靈活、高效的通信服務(wù)，例如呼叫轉(zhuǎn)移、呼叫等待、三方通話等。程控交換機(jī)結(jié)構(gòu)控制層負(fù)責(zé)管理和控制整個交換機(jī)系統(tǒng)，包括呼叫處理、路由選擇、計費等功能。交換層負(fù)責(zé)連接不同用戶線路和中繼線路，實現(xiàn)用戶之間、用戶與中繼之間的呼叫連接。傳輸層負(fù)責(zé)傳輸語音信號、數(shù)據(jù)信號和其他信息，包括用戶線路傳輸、中繼線路傳輸?shù)?。維護(hù)層負(fù)責(zé)對交換機(jī)系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控、故障診斷和維護(hù)，保證系統(tǒng)正常運行。程控交換機(jī)功能呼叫處理連接呼叫者和被呼叫者，實現(xiàn)通話功能，例如接聽、掛斷、轉(zhuǎn)接、保持等。線路管理管理各種線路，例如用戶線、中繼線、信號線等，保證線路的正常工作狀態(tài)。信號處理處理各種信號，例如語音信號、控制信號、信令信號等，實現(xiàn)信號的傳輸和交換。數(shù)據(jù)管理管理用戶數(shù)據(jù)，例如電話號碼、呼叫記錄、資費信息等，為用戶提供服務(wù)。程控交換機(jī)特點11.靈活性強(qiáng)程控交換機(jī)可以根據(jù)用戶需求進(jìn)行靈活配置和管理，適應(yīng)不斷變化的通信需求。22.功能豐富程控交換機(jī)具備多種功能，例如呼叫轉(zhuǎn)移、呼叫等待、語音信箱等，提升用戶體驗。33.可靠性高程控交換機(jī)采用先進(jìn)的電子技術(shù)，具有較高的可靠性和穩(wěn)定性。44.擴(kuò)展性強(qiáng)程控交換機(jī)易于擴(kuò)展，可滿足不斷增長的用戶數(shù)量和業(yè)務(wù)需求。程控交換系統(tǒng)程控交換系統(tǒng)利用計算機(jī)技術(shù)實現(xiàn)電話交換功能，取代了傳統(tǒng)的機(jī)械式交換機(jī)。程控交換系統(tǒng)以其高可靠性、高效率和靈活的管理功能，成為現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)的核心。程控交換系統(tǒng)可以處理各種類型的通信業(yè)務(wù)，包括語音、數(shù)據(jù)、視頻等，滿足用戶不斷增長的通信需求。移動通信網(wǎng)概述移動通信網(wǎng)是利用無線電波進(jìn)行信息傳輸?shù)耐ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)，是現(xiàn)代社會重要的信息基礎(chǔ)設(shè)施。移動通信網(wǎng)能夠為用戶提供隨時隨地通信服務(wù)，滿足人們?nèi)找嬖鲩L的移動通信需求。移動通信網(wǎng)結(jié)構(gòu)核心網(wǎng)核心網(wǎng)是移動通信網(wǎng)絡(luò)的核心，負(fù)責(zé)管理所有移動通信業(yè)務(wù)，包括語音、數(shù)據(jù)和短信等。核心網(wǎng)主要包括移動交換中心(MSC)、歸屬位置寄存器(HLR)、訪問位置寄存器(VLR)和鑒權(quán)中心(AUC)等。無線接入網(wǎng)無線接入網(wǎng)(RAN)是移動用戶與核心網(wǎng)之間的橋梁，負(fù)責(zé)將移動用戶的信號傳輸?shù)胶诵木W(wǎng)，并將核心網(wǎng)的信號傳輸?shù)揭苿佑脩簟o線接入網(wǎng)包括基站、基站控制器(BSC)和無線資源控制器(RNC)等。移動通信網(wǎng)信令信令類型信令類型包含呼叫控制信令、業(yè)務(wù)信令、管理信令等。信令功能信令功能包括呼叫建立、呼叫釋放、用戶身份認(rèn)證、計費等。信令協(xié)議信令協(xié)議規(guī)范了信令的格式、傳輸方式和處理流程。移動通信網(wǎng)接入技術(shù)GSM全球移動通信系統(tǒng)（GSM）是全球第一代數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)，使用時分多址（TDMA）技術(shù)，在全球范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。CDMA碼分多址（CDMA）技術(shù)使用擴(kuò)頻技術(shù)，將信號擴(kuò)展到較寬的頻譜上，提高信號的抗干擾能力和安全性。LTE長期演進(jìn)（LTE）是基于分組交換的移動通信系統(tǒng)，使用正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)，提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。5G第五代移動通信技術(shù)（5G）是下一代移動通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，具有更高的傳輸速率、更低的時延和更大的網(wǎng)絡(luò)容量。3G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)13G技術(shù)的興起第三代移動通信技術(shù)(3G)于20世紀(jì)90年代后期開始興起，它為移動通信提供了更快的速度和更廣泛的應(yīng)用。23G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)3G包括多種標(biāo)準(zhǔn)，如WCDMA、TD-SCDMA和CDMA2000，它們在頻譜分配、傳輸技術(shù)和數(shù)據(jù)速率方面有所區(qū)別。33G技術(shù)的應(yīng)用3G技術(shù)支持高速數(shù)據(jù)傳輸，使移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用成為可能，包括移動上網(wǎng)、視頻通話、移動游戲和移動支付等。43G技術(shù)的局限性盡管3G技術(shù)取得了顯著進(jìn)步，但其數(shù)據(jù)速率和網(wǎng)絡(luò)容量仍然有限，無法滿足日益增長的移動數(shù)據(jù)需求。4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高速數(shù)據(jù)傳輸4G網(wǎng)絡(luò)以其高帶寬和低延遲著稱，提供更快的移動互聯(lián)網(wǎng)體驗。豐富應(yīng)用4G網(wǎng)絡(luò)支持高清視頻通話、在線游戲、直播等數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)連接4G網(wǎng)絡(luò)為智能家居、工業(yè)控制等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供可靠的連接基礎(chǔ)。5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高帶寬和低延遲5G網(wǎng)絡(luò)為用戶提供超高速數(shù)據(jù)傳輸和低延遲體驗，支持更流暢的視頻流和實時應(yīng)用程序。萬物互聯(lián)5G網(wǎng)絡(luò)支持大量設(shè)備連接，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的廣泛應(yīng)用，促進(jìn)智能城市和工業(yè)自動化發(fā)展。增強(qiáng)移動寬帶5G網(wǎng)絡(luò)提供更快的移動互聯(lián)網(wǎng)速度，滿足用戶對高清視頻、虛擬現(xiàn)實和增強(qiáng)現(xiàn)實等高帶寬應(yīng)用的需求。云計算集成5G網(wǎng)絡(luò)與云計算深度融合，為企業(yè)提供邊緣計算和云游戲等創(chuàng)新服務(wù)，推動數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展。移動通信網(wǎng)發(fā)展趨勢更高速率隨著技術(shù)進(jìn)步，5G和未來6G網(wǎng)絡(luò)將提供更快的速度，支持更復(fù)雜的應(yīng)用程序和服務(wù)。這將為用戶帶來更流暢的體驗，并推動新業(yè)務(wù)的出現(xiàn)。更低延遲低延遲是實現(xiàn)實時通信和應(yīng)用的關(guān)鍵。未來移動網(wǎng)絡(luò)將進(jìn)一步降低延遲，使實時游戲、遠(yuǎn)程醫(yī)療等應(yīng)用更加普及。更高容量網(wǎng)絡(luò)容量將不斷提升，滿足日益增長的移動數(shù)據(jù)流量需求。這將支持更多用戶同時連接到網(wǎng)絡(luò)，并為新興應(yīng)用提供充足帶寬。更高智能移動網(wǎng)絡(luò)將更智能，能夠根據(jù)用戶需求和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境自動調(diào)整參數(shù)