《程控交換原理》課件

程控交換原理本課件將帶你深入了解程控交換技術(shù)的基本原理，學(xué)習(xí)現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)。課程簡介深入淺出講解程控交換技術(shù)的核心概念和原理理論聯(lián)系實(shí)際結(jié)合實(shí)際應(yīng)用場景，幫助學(xué)生理解交換機(jī)的運(yùn)作機(jī)制未來展望探討程控交換技術(shù)在現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)中的發(fā)展趨勢課程目標(biāo)本課程旨在幫助學(xué)生深入理解程控交換原理，掌握現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識。通過學(xué)習(xí)，學(xué)生將能夠：理解程控交換系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理掌握語音信號數(shù)字化、編碼和傳輸技術(shù)了解交換機(jī)關(guān)鍵技術(shù)，如空分交換、時(shí)分交換、交換控制單元等熟悉信令系統(tǒng)類型和應(yīng)用案例展望未來程控交換技術(shù)的發(fā)展趨勢程控交換原理概述定義程控交換，又稱數(shù)字交換，是利用計(jì)算機(jī)程序控制進(jìn)行交換的電話交換技術(shù)。原理通過數(shù)字信號處理和計(jì)算機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)語音信號的交換和傳輸。優(yōu)勢提高通話質(zhì)量，降低成本，靈活管理，擴(kuò)展方便。程控交換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1交換機(jī)作為系統(tǒng)的核心，處理呼叫連接、路由和控制。2線路接口連接用戶電話或其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，提供語音或數(shù)據(jù)信號的接口。3信令系統(tǒng)負(fù)責(zé)呼叫控制、建立連接，以及交換機(jī)之間信息傳遞。4控制單元管理交換機(jī)操作，包括呼叫處理、線路控制和系統(tǒng)維護(hù)。程控交換機(jī)工作原理連接程控交換機(jī)通過連接用戶線路，建立連接，將語音信號從一個用戶傳遞到另一個用戶?？刂瞥炭亟粨Q機(jī)通過數(shù)字控制系統(tǒng)，對交換過程進(jìn)行控制，完成連接和釋放等操作。信號處理程控交換機(jī)將語音信號進(jìn)行數(shù)字處理，包括編碼、解碼、時(shí)分復(fù)用等。信令系統(tǒng)概述通信控制信令系統(tǒng)負(fù)責(zé)控制電話呼叫的建立、維護(hù)和釋放。信息傳遞信令系統(tǒng)傳遞呼叫相關(guān)信息，例如呼叫方號碼、被叫方號碼等。網(wǎng)絡(luò)管理信令系統(tǒng)提供網(wǎng)絡(luò)管理功能，例如故障診斷、性能監(jiān)控等。語音編碼技術(shù)1脈沖編碼調(diào)制(PCM)將模擬語音信號數(shù)字化2線性預(yù)測編碼(LPC)利用語音信號的預(yù)測特性進(jìn)行壓縮3自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制(ADPCM)利用語音信號的時(shí)域相關(guān)性進(jìn)行壓縮4代碼激勵線性預(yù)測(CELP)利用語音信號的頻譜特性進(jìn)行壓縮語音編碼技術(shù)是程控交換系統(tǒng)中的核心技術(shù)之一，它將模擬語音信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，以便在數(shù)字網(wǎng)絡(luò)中傳輸。不同的編碼技術(shù)采用不同的壓縮算法，以平衡語音質(zhì)量和傳輸效率。語音信號數(shù)字化步驟描述采樣將連續(xù)的模擬信號轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號量化將采樣得到的離散信號進(jìn)行量化，將其轉(zhuǎn)換為有限個離散值編碼將量化后的離散值轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制代碼時(shí)分多路復(fù)用1時(shí)間分割將一條通信線路的時(shí)間分成若干個時(shí)間段，每個時(shí)間段分配給不同的用戶。2輪流使用不同用戶輪流占用信道，在同一時(shí)刻，信道只為一個用戶服務(wù)。3高利用率多個用戶共享信道，提高了信道利用率。脈碼調(diào)制技術(shù)數(shù)字信號轉(zhuǎn)換將模擬語音信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，以便進(jìn)行傳輸和處理。量化與編碼將連續(xù)的模擬信號轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號，并使用特定的編碼方案表示。數(shù)據(jù)壓縮通過減少數(shù)字信號中的冗余信息，提高傳輸效率。采樣定理模擬信號連續(xù)變化的信號。數(shù)字信號離散時(shí)間序列的信號。采樣模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的過程，需要根據(jù)采樣頻率進(jìn)行采樣。量化與編碼量化將連續(xù)的模擬信號轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號，用有限個數(shù)字表示信號的幅度。編碼將量化后的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成特定的編碼格式，方便存儲和傳輸。信道復(fù)用技術(shù)1頻分多路復(fù)用2時(shí)分多路復(fù)用3碼分多路復(fù)用4光分割復(fù)用信道復(fù)用技術(shù)是指在一條物理信道上傳輸多路信號的技術(shù)。它可以提高信道利用率，降低通信成本。頻分多路復(fù)用1頻帶劃分將整個通信頻帶劃分為多個子頻帶2信號分配每個子頻帶分配給一個用戶3獨(dú)立傳輸各用戶信號在各自子頻帶上獨(dú)立傳輸時(shí)分多路復(fù)用1分配時(shí)間片在同一傳輸介質(zhì)上，將時(shí)間分成多個時(shí)間片2輪流發(fā)送每個用戶分配一個時(shí)間片，輪流發(fā)送數(shù)據(jù)3高效利用提高帶寬利用率，降低傳輸成本光分割復(fù)用原理將一個光信號分成多個獨(dú)立的光信號。優(yōu)勢提高傳輸容量，增強(qiáng)信號強(qiáng)度。應(yīng)用光纖通信，光網(wǎng)絡(luò)。碼分多路復(fù)用獨(dú)特地址碼每個用戶使用不同的碼片序列來區(qū)分。正交特性不同用戶碼片序列相互正交，可有效分離信號?？垢蓴_能力強(qiáng)即使多個用戶同時(shí)發(fā)送信號，也能有效分離，抗干擾能力強(qiáng)。交換機(jī)關(guān)鍵技術(shù)1高速數(shù)據(jù)傳輸現(xiàn)代交換機(jī)必須支持高速數(shù)據(jù)傳輸，以滿足現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)的高帶寬需求。2低延遲低延遲是保證實(shí)時(shí)通信和高性能應(yīng)用的關(guān)鍵因素。3可靠性交換機(jī)必須具有高可靠性，以確保網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和連續(xù)性。4可擴(kuò)展性交換機(jī)需要具備可擴(kuò)展性，以適應(yīng)不斷增長的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和流量需求?？辗纸粨Q空間隔離使用不同的物理線路連接不同用戶。獨(dú)立通道每個用戶擁有獨(dú)立的連接通道，無需共享。簡易實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)廣泛采用此技術(shù)。時(shí)分交換1時(shí)間片分配將時(shí)間分成若干個時(shí)間片，輪流分配給不同的用戶或連接。2數(shù)據(jù)分組將用戶數(shù)據(jù)分成固定長度的數(shù)據(jù)分組，每個時(shí)間片傳輸一個分組。3快速切換在每個時(shí)間片結(jié)束時(shí)，迅速切換到下一個用戶的連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。空分時(shí)分復(fù)用原理空分時(shí)分復(fù)用(STDM)結(jié)合了空分復(fù)用(SDM)和時(shí)分復(fù)用(TDM)的優(yōu)點(diǎn)。它將多個信道分配到不同的時(shí)間片和空間位置，從而提高了傳輸效率和容量。應(yīng)用STDM常用于現(xiàn)代通信系統(tǒng)，例如數(shù)字移動電話、衛(wèi)星通信和光纖通信。它可以有效地利用有限的頻譜資源，并提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。交換控制單元交換控制單元(SCU)是程控交換系統(tǒng)的大腦，負(fù)責(zé)控制整個交換系統(tǒng)的運(yùn)作。它主要負(fù)責(zé)處理呼叫控制、信令處理、路由選擇和計(jì)費(fèi)等任務(wù)。SCU通常采用多處理器結(jié)構(gòu)，以提高系統(tǒng)處理能力和可靠性。SCU的主要功能包括：呼叫控制：建立、維持和釋放呼叫信令處理：與其他交換機(jī)或用戶設(shè)備進(jìn)行通信路由選擇：確定呼叫的最佳路徑計(jì)費(fèi)：記錄呼叫時(shí)長和費(fèi)用交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)交換網(wǎng)絡(luò)是程控交換機(jī)的核心，它負(fù)責(zé)連接各個用戶線路，實(shí)現(xiàn)呼叫的連接。連接它由交換節(jié)點(diǎn)和連接線路組成，交換節(jié)點(diǎn)可以是單級或多級，連接線路可以是物理線路或邏輯線路。流量交換網(wǎng)絡(luò)的主要功能是將用戶呼叫的語音信號或數(shù)據(jù)信息從一個用戶線路轉(zhuǎn)發(fā)到另一個用戶線路。非阻塞交換網(wǎng)絡(luò)連接無障礙任何輸入端口都能直接連接到任何輸出端口，無須等待其他連接釋放。高吞吐量由于沒有阻塞，網(wǎng)絡(luò)可以高效地處理大量數(shù)據(jù)流量。低延遲數(shù)據(jù)傳輸路徑直接，減少了延遲，提升了網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)速度。阻塞交換網(wǎng)絡(luò)擁塞現(xiàn)象當(dāng)多個用戶同時(shí)請求連接時(shí)，可能出現(xiàn)連接請求被拒絕的情況，稱為阻塞。效率降低阻塞會導(dǎo)致交換網(wǎng)絡(luò)效率降低，延遲增加，影響用戶體驗(yàn)。成本效益阻塞交換網(wǎng)絡(luò)在某些情況下可以降低成本，但需要仔細(xì)權(quán)衡性能與成本之間的關(guān)系。協(xié)議層次結(jié)構(gòu)OSI模型開放式系統(tǒng)互連(OSI)模型提供了網(wǎng)絡(luò)通信的標(biāo)準(zhǔn)框架，將其劃分為七層。它描述了不同網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的交互方式。TCP/IP模型傳輸控制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(TCP/IP)模型是互聯(lián)網(wǎng)的核心，它由四個層組成，定義了數(shù)據(jù)包的傳遞和路由方式。信令系統(tǒng)概述信令系統(tǒng)是程控交換機(jī)的重要組成部分，它負(fù)責(zé)控制和協(xié)調(diào)各個交換機(jī)之間以及交換機(jī)與用戶之間的通信。信令系統(tǒng)通過發(fā)送和接收信令信息來實(shí)現(xiàn)呼叫建立、呼叫釋放、呼叫轉(zhuǎn)移等功能，保證通信的順利進(jìn)行。信令系統(tǒng)類型1通道關(guān)聯(lián)信令通道關(guān)聯(lián)信令與用戶呼叫建立和釋放有關(guān)，比如建立呼叫時(shí)，需要通過信令發(fā)送呼叫號碼