现代交换技术模板

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资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。浙江师范大学《现代交换技术》主讲:曾令国

1资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。第一章:交换技术概述课程的地位和任务本课程是本科通信工程专业电信交换方向的一门重要专业课。经过本课程的学习,掌握电路交换的原理和方法,理解程控交换的基本原理与技术、程控数字交换系统的基本构成,了解当前交换技术、通信网的发展现状及发展趋势,为今后管理、使用、维护程控交换设备打下扎实的理论基础。1.1交换的基本概念1.1.1引入交换的主要作用1点到点通信→多个用户之间的点到点网状通信→具有交换节点的多点间通信→具有汇接交换点的多点间通信。2容量极大的长途通信网采用分级的方式构成交换网。l截至1999年初,中国的长途电话网仍是五级汇接辐射式长途网。六大交换中心:西安北京沈阳南京武汉成都四大辅助区:天津重庆广州上海

2资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。l无级动态网:是指电话网中的各个节点交换机处于同一等级,不分上下级,且网络中的路由选择方式不是固定的,而是随网上话务变化状况或其它因素而变化1.1.2交换节点基本功能:1交换节点能控制的接续类型P2解释一下:数字中继线,它的主要作用是向用户提供永久性和半永久性连接的数字数据传输信道,既可用于计算机之间的通信,也可用于传送数字化传真,数字话音,数字图像信号或其它数字化信号。2交换节点具备P21.2交换技术分类1.2.1模拟/数字交换1不同标准的分类结果不同:l传输信号:模拟/数字l控制方式:分布/程控l传输带宽:宽带/窄带l信道占有:电路/分组2数字通信:l模拟信号数字化(另案)l数字通信系统模型P4:信源编码和信道编码n信源编码:为了减少信源输出符号序列中的剩余度、提高符号的平均信息量,对信源输出的符号序列所施行的变换。莫尔斯电码,差值脉冲编码,预测编码,运动估算和运动补偿编码,变换编码,

3资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。统计编码,ASCII码,哈夫曼编码,算术编码,L-Z编码。n信道编码:传输中由于各种原因,使数据流中产生误码,信道编码对数码流进行相应的处理,使系统具有一定的纠错能力和抗干扰能力,误码的处理技术有纠错、交织、线性内插、伪随机码等1.2.2布控/程控交换1布控交换(包括)l步进式:由用户话机的拨号脉冲直接控制交换机的接线器,属于直接控制方式;--步进式的进一步发展:旋转制和升降制,采用记发器来接收用户话机的拨号,并经过译码器译成电码来控制接线器。l机械式:l纵横式:接线器接点采用压接触方式;使用”公共控制端”把话路和控制电路分开,对用户拨号盘要求低,中继布线灵活。2程控交换:1970年法国第一台数字交换系统E10(阿尔卡特)1.2.3电路/分组交换1电路交换:固定带宽,链路利用率低,预先建立连接,无差错控制,过负载对已建立链路无影响。l传统l多速率l快速:解决固定带宽的缺点,用户传信息时才快速为之分配基本速率的整数倍的带宽,P61分组交换

4资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。l报文交换:以报文为交换单位,报文携带有目标地址、源地址等信息,存储-转发优点:①无需预先建立一条专用的通信线路,无连接时延,随时发送报文。②采用存储-转发,故:a.代码检验、数据重发、路径选择;b.易代码转换、速率匹配,适合类型、规格和速度不同的计算机之间进行通信;c.提供多目标服务,即一个报文能够同时发送到多个目的地址,这在电路交换中是很难实现的;d.数据传输可采用优先级③通信双方不是固定占有一条通信线路,而是在不同的时间一段一段地部分占有这条物理通路,因而大大提高了通信线路的利用率。缺点:①实时性差:有转发时延(包括接收报文、检验正确性、排队、发送时间等),通信量愈大,时延就愈大,不适合传送实时或交互式业务的数据。②只适用于数字信号。③报文长度没有限制,中间结点要完整接收传来的整个报文,当输出线路忙时,可能存储几个待转发的完整报文结点的缓冲区要大。l分组交换:存储转发传输方式,将一个长报文分割为若干个较短的分组,加上包头(携带源、目的地址和编号信息)逐个地发送出去优点:

5资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。①加速了数据在网络中的传输。因为分组是逐个传输,能够使后一个分组的存储操作与前一个分组的转发操作并行②分组的长度固定,相应的缓冲区的大小也固定,在交换结点中存储器的管理相对比较容易。③减少了出错机率和重发数据量。因为分组较短,其出错机率必然减少,每次重发的数据量也就大大减少,传输时延小。④利于采用优先级策略,缺点:①存在存储转发时延,结点交换机必须具有更强的处理能力。②每个分组加上包头信息,增大信息冗余,降低了通信效率,增加了处理的时间,使控制复杂,时延增加。③到接收端可能出现失序、丢失或重复分组,要对分组按编号进行排序等工作,增加了麻烦。若要传送的数据量很大,且其传送时间远大于呼叫时间,--采用电路交换;若端到端的通路有很多段的链路组成时,采用分组交换传送数据较为合适。从信道利用率出发,报文交换和分组交换优于电路交换,其中分组交换时延更小。3.交织传输4．分组交换提供的服务方式:l虚电路:l数据报:

6资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。5虚电路和数据报的比较l分组头信息l选路方式l分组顺序l故障敏感度l应用6路由选择l扩散式路由法:l查表路由法:l虚电路路由表法:1.2.3.3帧交换1帧交换:以帧方式来承载业务,在数据链路层以上以简化的方式传送和交换数据。lX.25协议:Telenet网就采用该协议n第一层:物理层:单位是比特,定义0、1的意义n第二层:数据链路层:传输单位是帧n第三层:网络层:IP数据包2.帧交换与传统分组交换的区别:l帧在第二层传输和交换l帧交换把用户面和控制面分离快速分组交换1.2.4窄带/宽带交换1窄带:64kit/b*n的业务带宽

7资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。1.3交换技术的发展1.3.1电话交换机发展1电话的发展—电话之父:亚力山大.格雷厄姆.贝尔(Bell)2电话交换机发展

8资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。l机电式l模拟控制交换机l数字程控交换机3电话交换技术进入自动化以来,大致经历的几个有代表意义的转折点:l1892年出现步进制交换机:由用户电话机的拨号脉冲直接控制交换机的接线器动作,即直接控制。l三十年代以公共控制方式为标志的大型纵横制交换机的出现l六十年代以软件控制为标志的程控方式的成功应用:PCM技术成功用于传输系统中。l七十年代以直接交换脉码信号的全电子话路为标志的数字交换技术的兴起:1970年开通第一台数字交换系统E10。1.4电话交换信令方式1.4.1信令的概述1信令:为保证通信网正常运行,完成网络间信息的正确传输和交换,在各交换局之间必须要有一种通信控制语言或通信协议2信令:是电话网中传递的非话音的电信息,依靠它来实现电话网中通话电路的建立、释放和控制以及电话网的管理。它是通信网络中各个交换局在完成呼叫接续通话中必须采用的一种通信语言。3信令方式:也从简单直流脉冲信号到互控信令到现在的NO.1/NO.7信令。4对信令的要求l向信令设备提供足够的信息l传输稳定可靠l速度快

9资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。l对信令设备要求低l适应性强l可靠性强l扩展性强5信令分类l带内/带外信令l用户/局间信令l随路/共路信令l模拟/数字信令l线路/记发器信令l前向/后向信令l合群/分群信令l逐段/端到端信令1.4.3用户线信令P24

10资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。1用户状态信令P242选择信令3可闻信令1.4.4局间信令1定义:传输在交换机或交换局之间的中继线上的信令,主要是协调交换机之间的通信2分类l局间直流线路信令—传输线路采用实线,又叫ab线信令l局间数字型线路信令—PCM数字复用线,数字中继器l带内单脉冲信令—局间传输媒质为载波1随路信令:NO.1P24l缺点:.1信令传输慢.2信息容量有限.3传递与呼叫无关信号信息能力有限.4各信令都是为某个特定系统设计的,兼容性差.5按每话路配备信号设备,成本高2共路信令:NO.7P24l定义:

11资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。支持现有网络中话音呼叫和非话音呼叫有关的信令的公路信令系统。l作用:提供交换控制信息的程序和协议,是信令消息能够在同一信令链路上安全可靠的传送。l适用情况:²电话网局间信号²电话交换数据网的局间信号²ISDN局间信号²各种运行,管理,维护中心的信息传递业务²交换局和智能网的业务控制点之间传递各种数据信息²PABX应用l7号信令协议结构:P26说明:第二章数字交换和数字交换网络交换机的容量主要与交换网络大小和处理机的呼叫处理能力有关。2.1数字交换原理2.1.1数字交换2.1.2时隙交换原理2.1.3数字交换网络1.话音经过时隙交换实现端到端传输。2.单个T接线器的容量为2048个单元。3.为了满足大容量交换,必须采用扩容,即,结合S接线器,实现复用线直接的交换(HW线)4.数字交换网络包括:S/T接线器

12资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。2.2T接线器2.2.1.T接线器基本组成1.T接线器由SM—话音存储器;CM—控制存储器组成。其中1)SM存放PCM编码的数字话音信号,由RAM构成。每个单元存储一个话路时隙的8位PCM编码信息。话音信息周期写入,在输出端周期读出。规定时间内,可多次读一次写。2)CM由RAM组成,用于控制SM信息的写入和读出,其中内容表示SM写入或读出的控制地址。即话音存储的地址。9位3)存在不超过一帧的时延。125us2.2.2T接线器工作原理1.根据CM对SM存取的控制关系:1)读出控制方式:此方式下,SM的存储单元数等于接线器的入线数;CM的存储单元数等于接线器的输出线。n出线数=入线数分配器n出线数>入线数扩展器n出线数<入线数集线器工作过程:时分复用线上话音信息内容在时钟脉冲的控制下顺序写入SM单元中,在CM控制下,把CM单元中的内容作为SM的读出地址,读出SM相应单元中的信息并送入输出时分复用线上。举例P34A2)写入控制方式:P352.3S时分接线器1功能:完成输入线和某一输出线的交换,

13资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。即任何一条入线在交换控制下找到对应的一根出线。2线束:交换网络是一个将若干输入线和能被这些输入线达到的若干输出线的一个交叉矩阵,这些出线能够组成一个或若干个线束。Ø全利用度线束:线束中任何一条出现都能被任一入线到达,这样的线束称为全利用度线束。Ø部分利用度线束:2.3.2S基本工作原理F2-141输出控制方式:每根输出线有一个CM工作过程:CPU向CM的7#”写”命令,令其在2#单元写入0#输入线号;在TS2时序到来时,在定时脉冲控制下,读出2#单元内容,即:在TS2时,0#输入线和7#输出线交叉点闭合,把TS2中携带的内容交换。2输入控制方式:每根输入线有一个CM3S接线器缺点和解决方法:Ø缺点:输入/输出HW线需要在交叉点接通,故传输速率不高。Ø解决方法:采用并行码。8根线构成一根入线/出线,每根传PCM中的1位。则速率降低为1/8,容量为8倍。2.4三级交换网络T-S-TS-T-S

14资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。说明:0~31为内部可供使用的空闲时隙,表上方的1,2,3为输入线标号,表中格子中的3,1为输出线标号。2.5阻塞的概念1定义:由于网络内部链路不通而不能到达空闲被叫的现象2阻塞的计算P53第3章程控交换机硬件系统3.1总体结构1总体由硬件/软件系统构成2硬件系统:1)话路系统:构成通话回路,话路设备和话路控制。包括:用户电路、集线器(用户/远端模模块)、用户处理器、中继器、信号部件、数字交换网。

15资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。1)中央处理系统:存储程序和数据,分析呼叫、处理事务,对外设发控制指令。2)维护系统:提供维护和测试接口,3从另一个角度,数字程控交换机分为:1)用户级:分为用户模块和远端模块2)选组级:4总体结构图P551)出现多种处理机,分别控制一部分,处理机之间也需要通信联系。2)用户电路:是数字程控交换系统连接模拟用户线的接口电路;如果是数字用户线,则要使用数字用户线接口电路。3)用户电路的功能:BORSCHT4)数字中继设备作用:P64l传输数据。l传信令—NO.7l码型转换—长距离需要采用HDB3码传输。l时钟提取l帧同步和复帧同步l帧定位l信号控制:3.2话路系统1话路系统由:用户级和选组级构成。主要电路有用户电路、集线器、中集线接口、信号部件、数字交换网络。3.2.1用户级话路

16资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。1用户级话路分为:用户模块和远端模块,涉及用户电路和用户集线器。2用户级主要作用:1)模拟用户终端和数字交换网之间的接口2)模拟话音转换成数字信号3)汇集小的话务量,然后经过数字中继线送至选择级,提高线路利用率3远端模块(模块局):把用户级的设备集中放到用户集中点。4用户级和远端模块的区别:1)结构上两者相似,远端模块多一个PCM码型转变器。2)远端模块是经过数字中继设备与选组级连接的。3)用户级则经过用户电路。1用户模块构成:说明:1)信号提取插入:把处理机之间的通信信息从信息流中提取出来/插入2)网络接口:与数字交换网之间的接口

17资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。3)扫描存储器:暂存从用户线路上读到的状态信息。4)分配存储器:暂存向用户电路发出的命令信息。5)用户模块能够接若干用户,30~2048不等,每个用户分配一个时隙,在用户模块输出端汇集到一定数量的时隙中(如128个)6用户电路具体功能:P563.2.1.2用户集线器P603.3控制系统1程控交换机的控制系统主要是处理机,核心是重要处理器,由事先编写好的程序控制程控交换机工作,完成交换接续和维护管理。2控制系统分为3级:l第一级--电话外设控制级:扫描、驱动、工作量大、靠近话路硬件设备。---采用用户处理机l第二级--呼叫处理级:存储程序控制级,接受第一级送来的呼叫,进行分析处理,再驱动第一级向话路为了发布命令,以完成路由接续/复原。--采用呼叫处理机l第三级—维护测试级:人机接口,需要软件数据较多—采用主处理机3存储的数据有:l程序:较固定的控制程序l数据:用户数据/局数据4对控制系统的要求:l呼叫处理能力:保证规定服务质量前提下,处理机能处理的呼叫要求。ØBHCA—最大忙时试呼次数。MaximumNumberofBusyHourCall

18资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。AttemptsØ话务量和呼叫处理能力是决定交换机负荷能力的主要因素。Ø交换机BHCA值欧洲的ITT1240为:750,000日本的F-150为:700,000l可靠性:故障率尽可能地低,一旦出现故障,处理故障速度要快,数据尽量不丢失。l灵活性和适用性:适应新服务和技术l经济性补充:一般采用多处理机结构。3.3.1处理机控制方式1集中控制:2分散控制又分为:l话务/功能分担:Ø话务分担:又叫容量分担,

19资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。u容量分担的优点:处理机的数量随用户群量的增加而增加。u容量分担的缺点:每台处理机都要具有呼叫处理的全部功能。Ø功能分担:每台处理机只承担一部分功能,只需装入一部分程序,分工明确。但容量较小时,也需配置所有功能对应的处理机。l静态/动态分配l分级/分布控制:多采用该方式。n分布式又分为:P71Ø功能分散Ø等级分散Ø空间分散3.3.2处理机备用方式1总的备用方式是采用双处理机备用,粗略分为冷/热备用。l冷备用:正常时,备用机不保存呼叫数据,接替主用机时从头开始工作。l热备用:备用机根据原主用机故障前保存在存储器中的数据进行工作,也能够进行数据初始化,重新启动系统。2热备份分类:l同步双工方式:两台处理机独立进行工作,同时从外围单元提取同样信息进行处理,每执行完一条指令,经过比较器进行比较,如果结果相同,继续执行下一指令,并只经过主处理器向外发布指令,出现故障,两台处理机立即中断正常处理,各自启动检查程序,作相应处理。

20资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。l话务分担方式:处理机A、B都从外围单元提取信息进行处理,各自承担一部分话务负荷,独立进行工作,发出控制信息。一旦某一处理机出现故障,则由另一台处理机承担全部负荷。a)话务分担方式的优点是:(1)两台处理机都承担话务,因而过载能力很强。理想情况下,负载能力几乎提高一倍。因此,实际运用处理机的处理能力只为话务负荷的50％～100％,能适应较大的话务波动。(2)能够防止由软件差错引起的系统阻断。由于程控交换软件系统的复杂性,不可能没有残留差错。这种程序差错往往要在特定的动态环境中才显示出来。由于双机独立工作,故程序差错不会在双机上同时出现,加强了软件故障的防护性(3)在扩充新设备、调试新程序时,可使一台处理机承担全部话务,另一台进行脱机测试,从而提供了有力的测试工具。(4)缺点是:软件复杂;两台处理机需经常保持联系,亦占用处理机部分机时。l主／备用(Active-standby)方式P72一般采用N+1备用方式3.3.3可用度MTBF:平均故障间隔时间MTTR:平均故障检修时间

21资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。3.3.4故障的表现和处理方式不同的备用方式的故障表现和处理方式不一样:1同步方式下,备用机可处于不同状态1)同步状态:与主机同步工作,接受数据,比较处理结果,准备替代故障主机。2)脱机状态:不接收数据,不运行不比较结果,可能是在修改软件或外设测试。3)校对状态:备用机从脱机到同步时,要对主机和备用机存储的数据校对,确认无误时才允许备用机进入同步状态。4)如比较结果不符,说明至少有一台处理机出现故障,则终止现在执行程序,两机脱离,各自启动自检程序。但终止时间不能太长(200ms)5)自检的不同结果:a)如确认其中一台有故障,则退出服务,进一步检测b)如两台都无问题,主机工作,备用机退出服务,需做好故障日志。观察主机会是否会出现异常。c)主机在10~20S后无异常,在对备用机检测,如无误,则主机对备用检测,并进入同步方式。2话务分担方式:替代故障处理机的全部话务,正在处理的呼叫丢失,对振铃和通话阶段的呼叫不丢失。3备用方式:备用机不处理呼叫,新的主机没实现校对,会使全部呼叫复原,重新初始化。

22资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。3.3.5处理机间通信方式1多处理机之间也必须通信,而且采用远端用户模块后,处理机之间还会长距离通信,因此,处理机之间也形成了”通信网”2一般采用的通信方式有两大类:1)经过PCM信道进行通信a)利用TS16通信:它用以传输数字交换局间的数字线路信号,但该信号传到交换局够TS16的功能就释放,故可作处理机间通信之用。特点:软/硬件成本低,可与远端用户模块通信,信息量小,速度慢。b)经过PCM直接传输:使用PCM话音信道传输,即任何一个时隙来传输,同样经过交换网络交换,为了区分,采用不同标志,适合用于,处理机间同等通信,信息量大,缺点:占用话音通道,成本高。2)采用计算机常见网络结构通信a)总线结构—共享同一总线,利用多组协议和总线控制权判决电路来分配处理机使用总线的权限。Ø紧耦合系统:经过共享存储空间传输信息。Ø松耦合系统:经过输入/输出传输信息。处理机把与之连接的另一台处理机当作一般的输出/输出端口。b)环形结构—分散控制系统中处理机多,且平级关系,采用环形结构很有优势。采用”令牌”来控制环形上的处理机获取第4章程控交换机的软件系统(简要介绍)4.1软件组成1在线程序—联机程序:完成交换功能必须的软件总和。

23资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。1)系统程序:交换机硬件和应用程序的接口,管理硬件和软件资源。Ø呼叫处理程序Ø操作系统Ø维护管理Ø系统恢复Ø故障诊断2)应用程序:完成特定任务的软件。2支援程序—脱机程序:用于开发和生成交换局的软件和数据以及测试。和具体交换接续过程无太大直接关系。附:由于一台处理机要同时完成多路实时交换,故对软件系统的要求有:Ø实时性Ø多道程序运行:Ø业务不间断性,Ø安全性,可维护性,可扩展性等4.1.3数据1用户数据:反映用户特性的数据1)用户情况:现在所处的情况,如呼出拒绝,呼入拒绝,临时接通2)用户类型:单线用户、PABX、公用电话、传真3)话机类型:号盘、DTMF4)出局权限类型:内部呼叫、国内呼叫、国际长途呼叫5)用户状态数据:忙、闲、测试、维护等

24资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。1)用户专用情况:热线?优先用户?2)用户对新业务使用情况:缩位拨号、叫醒等。2局数据:1交换局公用硬件配置情况:出/入局中继器类型、信号设备数和类型、DTMF收号器数(256路FSK/DTMF收号器,32路FSK发号器,无限制DTMF发号器)、交换局位置、交换网结构、公用链路数等2迂回路由设置情况:3接用户交换局情况:用户交换局类型、中继线路、入网方式Ø用户交换局类型:广/局域网交换局、以太/快速交换局、企业/校园交换机1)计费方式CAMA—长途LAMA—市话PAMA—专用交换机立即计费2)交换机类型:长市农合一、市农合一、市话交换机4.2呼叫处理基本原理1呼叫过程P792状态迁移1)稳定状态迁移:在输入信号激发下,经过内部分析,从而确定进入哪一个稳定状态的过程叫状态迁移。2)一个呼叫过程能够分为稳定状态和状态转换3)没有输入信号时,状态保持。4)同样输入信号在不同状态时,处理不一样。Ø摘机发生在空闲状态---找空收号器。拨号

25资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。Ø摘机发生在振铃状态---被叫摘机,则通话接续2)同样状态下,不同的输入则处理不同Ø振铃状态下,收到主叫挂机---中断通信。Ø振铃状态下,收到被叫摘机---建立通话。3)同样状态输入同样信号,新状态也不同在空闲状态,收到主叫摘机---接续收号器:Ø收号器忙时,或没有空闲路由---忙音。Ø如找到空闲收号器---送拨号音。

26资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。第5章移动交换系统移动通信定义:指用户终端在移动的环境中下,采用无线电技术来实现通信的系统叫做移动通信。包括:陆地移动通信;卫星通信;集群通信;无绳电话等。5.1移动交换系统概述5.1.1系统组成移动台(MS)、基站(BS)、移动交换中心(MSC)、与其它通信系统相连的中继线1BS:Ø包括BSC:基站控制器;BTS:基站收发器Ø功能:无线接口;信道分配;信令转换;小区管理Ø图片:Ø基站天线:分为发射天线和接收天线,且有全向和定向之分,一般可有下列三种配置方式:发全向、收全向方式;发全向、收定向方式;发定向、收定向方式。发全向主要负责全方位的信号发送;收全向自然就是个方位的接收信号了;

27资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。定向的意思就是只朝一个固定的角度进行发送和接收。一般情况下,频道数较少的基站(如位于郊区)常采用发全向、收全向方式,而频道数较多的基站采用发全向、收定向的方式,且基站的建立也比郊区更为密集2移动交换中心--MSC1)作用:完成本MSC控制区内的移动用户的通信和数据管理。MSC是整个GSM网络的核心,它控制所有BSC的业务,提供交换功能及和系统内其它功能的连接,MSC能够直接提供或经过移动网关GMSC提供和公共电话交换网(PSTN)、综合业务数字网(ISDN)、公共数据网(PDN)等固定网的接口功能,把移动用户与移动用户、移动用户和固定网用户互相连接起来。2)管理范围:也可见图5-3a)MS的各种呼叫接续b)经过标准接口与BS连接c)越区切换d)漫游e)计费f)用户等级/位置管理g)用户数据管理h)用户鉴权,i)提供维护测试接口j)无线信道分配和管理

28资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。1)几大主要功能寄存器P113a)归属位置寄存器(HLR):b)访问位置寄存器(VLR)c)设备识别寄存器(EIR):EIR是存储有关移动台设备参数的数据库。EIR实现对移动设备的识别、监视、闭锁等功能,以防止非法移动台使用。d)鉴权中心(AUC):AUC鉴权中心是认证移动用户的身份以及产生相应认证参数的功能实体。AUC对任何试图入网的用户进行身份认证,只有合法用户才能接入网中并得到服务。它给每一个在相关HLR登记的移动用户安排了一个识别字,该识别字用来产生用于鉴别移动用户身份的数据及用来产生用于对移动台与网络之间无线信道加密的另一个密钥。AUC存储鉴权(A3)和加密(A8)算法。AUC只与HLR通信。

29资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。4与公用网的连接P1141)用户线接入2)市话中继器接入3)移动电话汇接中心接入5.1.2移动交换控制的特性1语音激活技术:移动用户不送语音时,送话器关闭,收话器工作。2移动交换控制的特性1)位置变化随机变化,故位置登记管理很重要。2)小区信道切换3)漫游特性4)与公用网的业务控制、计费等。5.2交换交换控制原理5.2.1移动呼叫处理1、移动台初始化1)通话涉及到,位置管理,呼叫处理,越区切换a)位置管理:主要的任务:位置等级、呼叫传递b)动态位置更新策略有三种:基于时间的位置更新策略、基于运动的位置更新策略、基于距离的位置更新策略c)越区切换:Ø定义:为保证移动用户与网络持续连接而发生的波道切换。(越区,越局)

30资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。Ø越区切换包括三方面的问题:1、越区切换的准则,也就是何时需要进行越区切换。2、越区切换如何控制。3、越区切换时的信道分配Ø越区切换的准则:1、相对信号强度准则2、具有门限规定的相对信号强度准则3、具有滞后余量的相对信号强度准则。Ø越区切换分为两类:硬切换、软切换1、硬切换:先断掉与原基站的联系,然后再寻找新进入的小区基站进行联系的切换方式。2、先建立与新基站的通信,直到接收到原基站信号低于一个门限值时再切断与原基站的通信的切换方式。2呼叫接续控制1)公网→MS:2)MS主呼:5.2.2移动交换的基本技术1漫游技术:指移动用户离开了其归属的局而到其它交换局管辖范围内登记成为移动用户,并继续获得移动服务功能,这过程就是漫游。(”漫游”只能在网络制式兼容且已经联网的国内城市间或已经签署双边漫游协议的地区或国家之间进行)1)人工漫游;(关键词)未联网,预先协议,预留漫游号,申请

31资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。1)半自动漫游:(关键词)人工辅助台,不需申请2)自动漫游:(关键词)NO.7信令,自动分配漫游号2切换技术;P1183网络安全技术:1)用户识别码保密:用TMSI代替IMSI在空中传输。2)入网时用户鉴权:由AC、VLR、MS一起完成。A3算法3)传输时信息加密:A8算法5.3移动交换接口信令1信令的重要作用5.3.1无线接口信令1无线接口分为3层:物理层/数据链路层/信令层第一层:物理层---无线信道层2无线信道分类:物理/逻辑信道1)物理信道:一个载频上的TDMA帧中的一个时隙称为一个物理信道(相当于FDMA系统中的一个频道)。2)逻辑信道:在一个TDMA帧中的每个时隙中安排的信息,即物理信道中携带的信息的种类。可传递移动通信空中的各种信息。逻辑信道在传输过程中要被放到对应的某个物理信道中。逻辑信道又分为业务信道和控制信道。3业务信道:(TrafficCHannel:TCH)用于传送编码和加密后的话音或用户数据。4控制信道:(ControlCHannel:CCH)又叫信息信道,用于传递信令或同步数据。分类:

32资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。1)广播信道:分为FCCH,SCH和BCCH。FCCH——频率校正信道,此信道给用户传送校正MS频率信息。SCH——同步信道,此信道传送MS的帧同步(TDMA帧号)和BTS的识别码(BSC的有(在)信息)。BCCH——广播控制信道,此信道广播每个小区BTS的通用信息(基站发射小区特定信息)。2)公共控制信道:分为PCH、RACH和AGCH。PCH——寻呼信道,此信道用于寻呼(搜索)MS,是下行信道。RACH——随机接入信道,MS经过此信道申请分配一个SDCCH,它可作为对寻呼的响应或MS主叫登记时的接入,是上行信道。AGCH——允许接入信道,此信道用于为MS分配一个SDCCH,是下行信道。3)专用控制信道DCCH:分为SDCCH、SACCH和FACCH。SDCCH——独立专用控制信道,主要用于在分配业务信道(TCH)之前,呼叫建立过程中传送系统信息,如MS的登记、鉴权等在此信道上进行。SACCH——慢速随路控制信道,它是传送连接信息的连续数据信道,它与一个TCH或一个SDCCH相关。例如,传送移动台以及邻近小区的信号强度的测试报告,以实现移动台参与切换功能。它还用于功率管理帧时间调整,它也是上、下行点对点(移动对移动)的信道。FACCH——快速随路控制信道,它与一个TCH相关,用在通话期内,当进行切换交接时,利用话音20ms中断时间来传送数据(高速数据)

33资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。信令信号。(此信令信号速率比SACCH高得多,在20ms话音中断,用户不能察觉。)第二层:数据链路层1LAPDm是Ms和BTS之间信息传递的协议,LAPDm基于ISDN的D信道链路接入协议(LAPD),可是做了相应修改以应用于Um接口,因此称为LAPDm。2基本帧结构:地址字段长度指示字段控制字段信息字段填充字段8位8位8位第三层:信令层1信令层是完成MS和BS直接无线链路的建立,释放,检测,鉴权,位置更新等等的实体。2它分为3个子功能层:1)无线资源管理层:RR—完成无线信道连接的建立、释放、性能监视和控制,在MS和BS子系统间进行,8个信令过程。2)移动性能管理:MM—完成MS的位置更新、定期更新、鉴权、开机接入、关机退出、临时移动号码分配、设备识别,7个过程。3)连接管理:CM—对电路交换的呼叫建立、维持、结束、支持补充业务(呼叫识别、呼叫前转、呼叫完成、多方呼叫、呼叫限制、计费通知和闭合用户组)、短信业务。5.3.2基站接入信令1BSS=BTS+BSC2GSM把BTS的管理对象定义4个管理子过程

34资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。1)无线链路层管理:负责无线链路层的建立、释放、信息的透明传输。2)专用信道管理:负责TCH、SDCCH(独立专用控制信道)、SACCH(慢速随机控制信道)的激活、释放、测试等。3)控制信道管理:负责不透明消息转发,公共控制信道的负荷控制。4)收发机管理:流量控制和状态报告。3三个接口:1)Um:空中接口,所有和信令相关的信令消息都源于此接口。2)A-bis接口:BTS＆BSC,一个BSC可控制多个BTS。3)A接口:BS＆MSC,传输呼叫处理,基站管理,移动台管理,信道管理的信息。3A-bis接口:1)其信令分3层:a)第2层采用D通道链路接入协议(LAPD)b)第3层包括:Ø业务管理过程:透明传无线信令消息,适配无线和有线接口中的低级协议;对BTS物理层和逻辑设备管理Ø网络管理过程:ØL2管理过程:4A接口信令:1)采用NO.7信令。2)其信令分为3层a)物理层

35资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。a)链路层b)应用层Ø操作维护应用部分:与MSC和OMC交换管理信息,采用X.25协议Ø直接传送应用部分:透明传输MSC和MS直接的信息,主要包括:CM(连接管理消息)MM(移动管理消息)协议消息Ø管理应用部分:对BSS的资源使用、调配和负荷进行控制和监视。用于上行管理(BSS→MSC)5.3.3网络接口信令1MAP接口:(MobileApplicationPart)一般包含:B\C\D\E\F\GP125图5-152MAP接口要频繁传输数据,就必须采用相应的信令协议,则GSM采用NO.7信令方式传递。由SCCP和TCAP支持。支持漫游、切换、安全等。1)SCCP:SignalingConnectionControlPart—信令连接控制部分,属于NO.7信令系统的第4级用户部分,同时为MTP提供附加功能。a)引出SCCP的原因;除了普通电话连接呼叫,还希望有灵活的数字传送,能经过呼叫访问中心数据库;更新移动电话业务;远端激活业务(如视频电话,激活对方视频);在网络中心之间传数据。b)SCCP的基本任务是:在7号信令网中建立逻辑信号连接;无论建立逻辑信号连接与否,都能传信号数据单元。c)SCCP的基本业务分为4类:Ø0类基本无连接类—不保证消息顺序传送Ø1类有序的无连接类—按序传送Ø2类基本面向连接类

36资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。Ø3类流量控制面向连接类解释:无连接:事先不用建立信号连接就能经过信令网传递信令消息,等同于数据网的数据业务。面向连接:用户在传送数据之前已经在SCCP之间交换控制信息,达成一种协议(如:路由,业务类别2类或3类,要传输的数据的数量等)面向连接又分为永久性(租赁)和半永久性(电话)1)TCAP:TransationCapabilityApplicationPart—业务处理能力应用部分:指为在网络中一系列具体应用(如漫游定位,免费/信用卡电话登记、激活,和电路控制无关的信息信息交换—闭合用户群)提供功能和规程记忆和网络层业务之间提供一系列通信的能力。提供一种与特殊应用无关的规程。3MAP接口的主要程序P1251)位置登记和删除2)补充业务处理3)呼叫建立期间用户参数检索4)切换5)用户管理6)位置存储器故障恢复7)用户鉴权8)国际移动设备识别码第6章ATM交换技术ATM宽带交换技术主要是兼容电路/分组交换技术各自的优点。

37资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。6.1概述6.1.1ATM基本概念1ATM:异步传输模式,是一项数据传输技术,是实现B-ISDN的业务的核心技术之一,以信元为基础的一种分组交换和复用技术,它是一种为了多种业务设计的通用的面向连接的传输模式。它适用于局域网和广域网,它具有高速数据传输率和支持许多种类型如声音、数据、传真、实时视频、CD质量音频和图像的通信。ATM采用面向连接的传输方式,将数据分割成固定长度的信元,经过虚连接进行交换。ATM集交换、复用、传输为一体,在复用上采用的是异步时分复用方式,经过信息的首部或标头来区分不同信道。2ATM技术特征:1)采用固定长度的信元为基本传输单位,信元有信头和负荷组成。53字节;格式如图6-1所示:2)面向连接,同一虚连接中信元按序传输3)通信资源可产生所需的信元,每个信元有标识4)信头有本地重要性,用于路由选择的标识符在特定的物理链路上唯一,在交换节点被翻译;5)信元域透明传输,无差错控制;6)采用异步时分复用信元流。3ATM的信元结构1)ATM信元固定长度:53字节,(5字节信头+48字节信息域)2)其结构如图6-14ATM信元传送处理的原则

38资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。1)信息发送顺序发送时,从信头的第一个字节开始,然后按顺序增加;在每个字节内的发送顺序是从第8位开始,然后递减。对于ATM信元的所有段,首先发送的比特总是在最高有效位(MSB)2)误码处理方法只对信元头差错控制字节(HEC)检测,能纠正1位错码,纠正不了的信元被丢弃,对信息域不与纠正。3)信元定界方法用信元差错控制字节(HEC)定界,定界方法如图6-2:有三个状态:a)搜索态:对接收信号逐位的HEC校验。使用CRC-循环冗余校验对前5比特检测,用CRC-8除5Byte字节,以确定HEC域值。余数为0,则这5Byte字节就是信元头,即确定了信元边界。b)预同步态:发现一个正确的HEC校验结果,系统进入预同步态。c)同步态4)空闲信元和信道填充a)空闲信元:除去HEC外,信头值为00000000000000000000000000000001即:GFC=0,VPI=0,VCI=0,PT=0,CLP=1,该信元为空闲信元。b)信道填充:如信息域长度不够,为了保证信元固定长度,则使用空闲信元对其进行填充,以达到ATM信道的恒定速率。信道上时间被等分为一系列小时间段,每个时间段传一个信元。5)面向连接方式采用面向连接的方式,用虚电路传送。首先有用户申请(业务质量,最大速率,平均速率,时延),ATM系统按照该申请分配虚电路。

39资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。6)虚通道和虚信道a)虚信道:VC,单向传送信元的逻辑通道,使用虚信道标识符VCI进行标示。b)虚通道:VP,一组VC传送信元的路径,用虚通道标识号VPI标识,一个VP能够由多个VC组成。7)多个VC→VP→VP链路→VP连接(VPC)6.1.2ATM交换系统的基本构成和要求1ATM交换机主要作用是完成VPI/VCI转换和特定VC/VP的信元交换。2ATM交换系统基本组成如图6-41)入线处理部分:使入线上的ATM信元满足交换单元处理的形式。2)交换单元部分:完成入线和出线上信元的交换3)出线处理部分:送交换后的信元到出线上,并能适合在线上传输4)控制单元部分:进行VPI/VCI转换,路由选择。3宽度业务对交换机的要求1)多速率交换:涉及到的服务对象对速率的要求从几十bit/s到十几Mbit/s,ATM端口的基本接入速率为155.52.Mbit/s2)多点交换:即广播/组播的问题。多用于视频回忆/点播。3)多媒体业务支持:涉及到语音,数据,图形,图像等,各种媒体有不同的质量要求。(带宽、延迟、信号失真、链接阻塞等)具体体现:a)信元失真/信元误插入b)交换时延c)连接阻塞6.2ATM交换网络的实现技术

40资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。1交换实质:将某条入线的信息输出到特定的输出线上。1)连接形式:一对一、一对多、双线空闲2)基本构造:空分、时分2根据局域网的特点可采用令牌环网和总线结果。6.2.1空分交换结构1交换原理:根据信头中VPI/VCI决定把交换矩阵中的某条入线和出线接通。2存在问题:1)入线和出线都空闲,则不会存在阻塞2)会产生出线冲突:多条入线→同一条出线。属于外部冲突。解决问题的思路:a)如何用一条入线代替多条入线,并传输信元b)如何解决已经被阻塞的信元。3)解决问题的策略a)出线冲突时,入线选择策略:出现冲突时只有一个信元能传输,其它信元被延迟。究竟哪个信元能得到传输,由”仲裁机制”去判断。l判断的依据可有:服务质量,实时性,差错率,信元失真率,抖动参数等。(几种方法)l随机法l固定优先级法l轮换优先级法l缓存区状态确定法:l信元状态确定法:

41资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。a)阻塞信元处理—缓存存储法p136l输入缓冲:每条输出线配置一个缓存,由仲裁逻辑对其放行。缺点:存在对头阻塞:采用窗口、扩展和加速法。l输出缓冲:l中间缓存:应采用随机寻址访问方法,各个逻辑队列则必须先进先出。但信元是按随机的存储器寻址读写,因此需要复杂的存储器管理系统。6.2.2时分交换结构1ATM属于异步时分复用,信息被组织成信元,因包含来自某用户信息的各个信元不需要周期性出现,(它是区别于其它传输模式的一个基本特征)。因此把这种传输模式称为异步传输。这里的”异步”不是指数字通信过程中的不同步。而是指不需要对发送方的信号按一定的步调(同步)进行发送。2时隙交换器TSI,可看着是一个缓冲区,从输入线的某个时隙中读取信息单元,再向特定的输出时隙写入该信息单元,相当于对一条线路的不同时隙内容进行交换。3在同步时分复用中,线路上不同时隙相当于不同的子信道,时隙交换相当与线路交换。4TSI基本工作原理图6-101)输入时隙:时隙数=输入线路数,时隙中的信息=输出线路编号+该输入时隙号对应入线上的信息。2)输出时隙:时隙数=输出线路数,时隙中是相应入线上的信息。3)缓存区:缓存区容量=输出线路数,完成入线时隙中的信息交换到特定出现时隙中。根据输出时隙的编号把输入时隙中信息写入相同编号

42资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。的存储单元中。再按顺序读出到输出时隙中。6.3ATM交换的分层技术6.3.1ATM交换的协议参考模型图6-271三个面1)控制面:处理寻址、路由和信令的相关功能2)用户面:端到端传用户信息3)管理面:提供操作和管理,负责用户面和管理面的信息交换。l层管理:网络故障和协议差错检测l面管理:提供网络相关的管理和协调功能以上三层使用物理层和ATM层工作具体如表6-22ATM层:主要完成交换,路由选择,多路的合路和分路,为终端用户提供端到端的ATM层连接。不设计具体应用,能使网络处理和高速链路保持同步。简单工作过程是:发端,从用户收到48Byte信元信息,加上4Byte的信头信息(HEC除外),在物理层进行HEC处理并传输;接收端,ATM层从物理层接收信元,出去信头后把信息交给ATM层用户。信头差错和缓存满时到来的信元都在交换节点丢弃,具体功能:1)信元信头产生和提取:2)一般流量控制:GFCa)控制连接

43资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。a)非控制连接2)VPI/VCI的翻译:这两个识别符构成28bit的路由选择域,由两个识别符和物理层传来的信元就唯一识别每个ATM交换点的连接。a)VCI在特定VPI中才唯一b)VPI在特定物理链路中才唯一c)因此在交换节点需要对两个标识符进行翻译3)ATM层转接业务:P1514)ATM层管理:a)性能检测b)故障和失效检测c)故障信息d)故障定位5)信元多路复用和分解3AAL层:把业务信息适配到ATM信息流中,为用户层和ATM层提供接口,为用户提供特定业务。1)主要涉及到:业务时钟频率信息/误插信元检测/信元丢失检测/信元延迟变量的确定和处理2)AAL分为两个子层a)分段重装子层SAR:对数据分段和重装,并映射到固定长度的信元中。b)汇聚子层CS:l业务特定汇聚子层SSCSl公共部分汇聚子层CPCS4物理层:常规网络中的物理层是

44资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。直接面向实际承担数据传输的物理媒体(即信道)。物理层的传输单位为比特。物理层是指在物理媒体之上为数据链路层提供一个原始比特流的物理连接。1)物理介质子层(PMD):相当于常规网络的物理层。a)提供比特传输能力,对比特定时和线路编码等方面作出了规定,b)对导线和光缆上传递和识别电信号或光信号c)提供传输用的定时信息d)线路的编码和解码:常见的编码技术有4b/5b,8b/10b。4bit信息被编码成5bit码传输;e)并针对所采用的物理介质(如光纤、同轴电缆、双绞线等)定义其相应的特性。2)传输会聚子层:主要功能是实现比特流和信元流之间的转换,还要确定信元边界。P148a)传输帧的产生和恢复b)HEC的产生和验证c)信元速率解耦6.4ATM网络信令1ATM的信令要求:更高可靠性(不对信息域差错检测),更快的信令传输速度,更丰富的信令功能,与其它网络更好的沟通能力。6.4.1ATM网络的信令方式1信令是动态建立,维持,终止连接的一系列过程组合。需要在信源和信宿之间所有节点间交换信息。2执行每一个功能时,其信令必须定义在特定接口上的信令格式和顺序。3网络中两个接口:

45资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。1)UNI:用户-网络接口:ATM端点-网络之间的接口。面向用户。a)公用UNI:P161b)专用UNI:该接口的规程包括:物理接口,ATM层接口,管理接口,信令的定义。2)NNI:网络节点接口:两公用ATM网络两专用网两交换机之间的接口。该接口的规程包括:物理接口,ATM层接口,管理接口,信令的定义。6.4.2UNI信令1