1.1　交換基本知識

1.1.1　交換與通信網

1.1.1.1　通信與通信技術

通信是人與人之間通過某種介質進行的信息交流與傳遞。從廣義上說，無論采用何種方法，使用何種介質，只要將信息從一地傳送到另一地，均可稱為通信。

通信技術是研究如何將信源產生的信息，通過傳輸介質，高效、安全、迅速、準確地傳送到收信者的技術，而交換技術就是通信技術的核心。

（1）點對點通信系統

國際電聯關于電信的定義是：使用有線電、無線電、光或其他電磁系統的通信。

通信的目的是快速而且有效、可靠地傳遞信息。一個最簡單的通信系統是由兩個用戶終端和連接這兩個終端的傳輸線路所構成的。這種通信系統所實現的通信方式稱為點對點通信方式，如圖1-1所示。

通常把信息的發生者稱為信源，信息的接收者稱為信宿，傳播信息的介質稱為載體，信源和信宿之間的信息傳輸途徑與設備稱為信道。在電信系統中，信息是以電信號或光信號的形式傳輸的。終端將含有信息的消息，如電報、話音、圖像、計算機數據等轉換成傳輸介質能接收的信號形式，同時將來自于傳輸介質的信號還原成原始消息；傳輸介質則把信號從一個地點傳送至另一個地點。

（2）全互連方式

隨著社會生產的發展，人們之間需要進行的信息交流日益增多。當存在多個終端時，要實現其中任意兩個終端之間都可以進行點對點通信，最直接的方法是把所有終端兩兩相連，這種兩兩相連的通信方式稱為全互連方式，如圖1-2所示。

在圖1-2中，8個電話終端通過傳輸線路兩兩相連，實現了任意終端之間的相互通話。由此可知，當用這種互連方式進行通信且用戶終端數為8時，每個用戶要使用7條通信線路，將自己的電話機分別與另外的7個電話機相連。此外，每個電話機還需配備一個7選1的多路選擇開關，根據通話的需要選擇與不同電話機相連，以實現兩兩通話。若不使用多路選擇開關，則每個用戶就要使用7個電話終端實現與任意終端的通話。

全互連方式存在下列缺點。

① 線路投資成本高。當存在N個終端時需要條線路。

② 終端設備需要的接口數量多。當存在N個終端時，每個終端需要N-1條線與其他終端相連，因此需要N-1個接口。每增加第N+1個終端時，必須增設N對線路。

③ 實用化程度低。當N值較大且距離較遠時，需要大量的傳輸線路，因此全互連方式無法實用化。

④ 管理維護不方便。由于每個用戶處的線路和接口較多，操作使用極不方便，管理、維護也非常困難。

例如，有100個用戶要實現任意用戶之間相互通話，采用兩兩互連方式，終端數N=100，則需要的線對數為：，而且每個用戶終端需要配置一個99路的選擇開關。

因此，在全互連方式中，線路投資成本高，繁雜的線路架設制約了該技術的發展，且隨著用戶數的增加和用戶之間距離的擴大，網絡建設成本迅速膨脹，致使用戶的通信需求難以得到滿足。在實際使用中，全互連方式僅適合于終端數目較少、地理位置相對集中且可靠性要求較高的場合。

1.1.1.2　交換與交換設備

隨著用戶數的增加和距離的延長，全互連方式的缺陷會越來越突出。為解決這些問題，可以在用戶分布密集的中心處安裝一個設備，每個用戶都用一條線路（用戶線）與該設備相連，如圖1-3所示。

這樣任意兩個用戶需要通話時，主叫方先將通話請求發送給設備，然后由該設備將這個通話請求轉發給被叫方，并在設備的內部將它們之間的線路連通，以便雙方通信；在通話完畢后，為了釋放設備資源，使其能被其他用戶使用，主叫方或被叫方會將中斷通話的請求發送給設備，然后設備將雙方的連接拆除。該設備的作用就是在需要通信的用戶之間建立連接，通信完畢拆除連接，這種設備就是電路交換機（Switch）。有了電路交換機，每個用戶只需一條線路就可以滿足要求。采用這種方式實現多個終端之間互連的方法，使得線路的投資費用大大降低，用戶的維護也變得相對簡單容易。盡管這種方式增加了交換設備的費用，但是由于交換設備的利用率很高，并且節省了大量的通信線路，所以當終端數量且分布距離較遠時，總的投資和管理費用反而會大大降低。交換式通信網的一個重要優點是便于組建大型網絡，正是因為這樣，該技術一直沿用至今。

1.1.1.3　交換節點的接續類型及基本功能

通信網中通信接續的類型，即交換節點需要控制的基本接續類型主要有4種：本局接續、出局接續、入局接續和轉接接續，如圖1-4所示。

（1）本局接續

本局接續是只在本局用戶之間建立的接續，即通信的主、被叫都在同一個交換局。如圖1-4中的交換機A的兩個用戶A和B之間的接續①就是本局接續。

（2）出局接續

出局接續是主叫用戶線與出中繼線之間建立的接續，即通信的主叫的本交換局，而被叫在另一個交換局，如圖1-4中的交換機A的用戶A與交換機B的用戶C之間建立的接續②，對于交換機A來說就是出局接續。

（3）入局接續

入局接續是被叫用戶線與入中繼線之間建立的接續，即通信的被叫在本交換局，而主叫在另一個交換局，如圖1-4中的交換機A的用戶A和交換機B的用戶C之間建立的接續②，對于交換機B來說就是入局接續。

（4）轉接接續

轉接接續是入中繼線與出中繼線之間建立的接續，即通信的主、被叫都不在本交換局，如圖1-4中的交換機B的用戶D和交換機A的用戶B之間建立的接續③，對于交換機C來說就是轉接接續。

為完成上述的交換接續，可知交換節點必須具備如下最基本的功能。

① 能正確接收和分析從用戶線或中繼線發來的呼叫信號。

② 能正確接收和分析從用戶線或中繼線發來的地址信號。

③ 能按目的地址正確地進行選路以及在中繼線上轉發信號。

④ 能控制連接的建立。

⑤ 能按照所收到的釋放信號拆除連接。

1.1.1.4　通信網

通信最基本的形式是在點與點之間建立通信系統，但這不能稱為通信網。只有將許多的終端系統通過若干交換系統，按一定拓撲結構組合在一起進行終端之間的相互通信，才能稱之為通信網。簡言之，通信網是一種使用交換設備、傳輸設備，將地理上分散的用戶終端設備互連起來，實現通信和信息交換的系統。因此它必須具備3個基本要素：交換設備、傳輸設備和用戶終端設備，如圖1-5所示。

交換設備是構成通信網的核心要素，它的基本功能是完成接入交換節點鏈路的匯集、轉接和接續，實現一個用戶終端呼叫和它所要求的另一個或多個用戶終端之間的路由選擇和連接，如各種類型的電話交換機。

傳輸設備用于進行遠距離傳輸信號，包括金屬線對、載波設備、微波設備、光纜和衛星設備等。

用戶終端設備是用戶與通信網之間的接口設備，具備將傳送的信息與在傳輸鏈路上傳送的信息進行相互轉換的功能。在發送端，將信源產生的信息轉換成適合于傳輸鏈路上傳送的信號；而在接收端完成相反的交換。

（1）最簡單的通信網

最簡單的通信網僅由一臺交換機組成，如圖1-6（a）所示。每個通信終端通過一條專門的用戶線與交換機中的相應接口相連，實際中的用戶線常是一對絞合的塑膠線，線徑在0.4～0.7mm之間。根據電氣和電子工程師學會（IEEE）的定義，交換機應能在任意選定的兩個用戶線之間建立和釋放一條通信線路。也就是說，交換機就是在通信網中，根據用戶的需要，在主叫與被叫之間建立連接和拆除連接的設備。

（2）由多臺交換機構成的通信網

圖1-6（b）所示為由多臺交換機組成的通信網。直接連接電話機或其他終端的交換機稱為本地交換機或市話交換機，相應的交換局稱為端局或市話局；在各個交換機中，有一臺交換機只與其他交換機相連，而不接終端，這種交換機稱為匯接交換機，在遠距離傳輸中又稱為長途交換機。如果交換機用在企、事業單位，作為單位內部各用戶之間的交換設備，而這些企、事業單位又作為公用電話局的一個用戶，把這種交換設備稱為用戶交換機。用戶終端設備至交換設備之間的連線稱為用戶線路（簡稱用戶線），交換機與交換機之間的連線稱為中繼線路（簡稱中繼線）。

（3）有關局的概念

一般交換局可分為四類：長途局、匯接局、端局和關口局。

① 長途局　長途局分為DC1和DC2長途局，DC1長途局為一級交換中心，DC2長途局為二級交換中心。DC1長途局的職能是：匯接所在省（自治區、直轄市）的省際長途來去話務和DC1所在本地網的長途終端話務。DC2長途局的職能是：匯接所在本地網的長途終端話務。長途局均不帶普通用戶。

對于長途局，鐵通在鄭州來說分為兩個平面：A、B平面，稱DC1A是長途局A平面，DC1B是長途局B平面，A、B平面起了負荷分擔、相互保護的作用（兩個是同時在工作的）。比如說你打一個長途，可能打第一遍是從這個局往外送的，而第二遍就是從另外一個局往外送，它是負荷分擔的。如果說這個局癱了，那它所有的電話都會從另外一個局出去，A、B兩個平面起到一個保護的作用。

A、B兩個平面是在兩個機房，如果都在一個機房，如果出問題就都出問題了，鐵通支撐中心是A平面，B平面是在鐵路分局，打電話時，首先通過A還是B，一般是隨機選擇的。

② 關口局　關口局主要是完成與其他通信運營商之間通信業務的轉接功能，從而實現網間業務的互聯互通。關口局均不帶普通用戶。關口局位于運營商網絡的邊緣，主要承載不同運營商之間的通信，一般來說關口局也屬于廣義的匯接局范疇。比如一個網通的用戶呼叫一個移動的手機，那么這個呼叫從所在端局出來上到上連的匯接局，然后再經過匯接局的轉接送到這個呼叫所經歷的最后一個網通的匯接局，那么這個匯接局就是網通的關口局，下一個設備就是移動的交換局了，那么這個移動的交換局也就是移動的關口局。

如重慶的移動電話打鄭州的鐵通，是重慶的移動送到重慶的鐵通，然后重慶的鐵通通過它的長途局送到鄭州鐵通的長途局，如圖1-7所示。

③ 匯接局　匯接局又叫市話匯接局，在本地網中負責轉接端局之間（也可匯接各端局至長途局）話務的交換中心稱為市話匯接局。若有的匯接局還負責疏通用戶的來、去業務，即兼有端局功能，則稱為混合匯接局。在本地網中市話匯接局為端局的上一級。

④ 端局　本地網中的端局僅有本局交換功能和來、去話功能。端局以下還可以接遠端模塊、用戶小交換機等設備。根據端局設置地點的差異，可以分為市內端局、縣（市）及衛星城鎮端局，農村鄉、鎮端局，它們的功能完全一樣，并統稱為端局。端局直接和用戶連接。