1.1　交换基本知识

1.1.1　交换与通信网

1.1.1.1　通信与通信技术

通信是人与人之间通过某种介质进行的信息交流与传递。从广义上说，无论采用何种方法，使用何种介质，只要将信息从一地传送到另一地，均可称为通信。

通信技术是研究如何将信源产生的信息，通过传输介质，高效、安全、迅速、准确地传送到收信者的技术，而交换技术就是通信技术的核心。

（1）点对点通信系统

国际电联关于电信的定义是：使用有线电、无线电、光或其他电磁系统的通信。

通信的目的是快速而且有效、可靠地传递信息。一个最简单的通信系统是由两个用户终端和连接这两个终端的传输线路所构成的。这种通信系统所实现的通信方式称为点对点通信方式，如图1-1所示。

通常把信息的发生者称为信源，信息的接收者称为信宿，传播信息的介质称为载体，信源和信宿之间的信息传输途径与设备称为信道。在电信系统中，信息是以电信号或光信号的形式传输的。终端将含有信息的消息，如电报、话音、图像、计算机数据等转换成传输介质能接收的信号形式，同时将来自于传输介质的信号还原成原始消息；传输介质则把信号从一个地点传送至另一个地点。

（2）全互连方式

随着社会生产的发展，人们之间需要进行的信息交流日益增多。当存在多个终端时，要实现其中任意两个终端之间都可以进行点对点通信，最直接的方法是把所有终端两两相连，这种两两相连的通信方式称为全互连方式，如图1-2所示。

在图1-2中，8个电话终端通过传输线路两两相连，实现了任意终端之间的相互通话。由此可知，当用这种互连方式进行通信且用户终端数为8时，每个用户要使用7条通信线路，将自己的电话机分别与另外的7个电话机相连。此外，每个电话机还需配备一个7选1的多路选择开关，根据通话的需要选择与不同电话机相连，以实现两两通话。若不使用多路选择开关，则每个用户就要使用7个电话终端实现与任意终端的通话。

全互连方式存在下列缺点。

① 线路投资成本高。当存在N个终端时需要条线路。

② 终端设备需要的接口数量多。当存在N个终端时，每个终端需要N-1条线与其他终端相连，因此需要N-1个接口。每增加第N+1个终端时，必须增设N对线路。

③ 实用化程度低。当N值较大且距离较远时，需要大量的传输线路，因此全互连方式无法实用化。

④ 管理维护不方便。由于每个用户处的线路和接口较多，操作使用极不方便，管理、维护也非常困难。

例如，有100个用户要实现任意用户之间相互通话，采用两两互连方式，终端数N=100，则需要的线对数为：，而且每个用户终端需要配置一个99路的选择开关。

因此，在全互连方式中，线路投资成本高，繁杂的线路架设制约了该技术的发展，且随着用户数的增加和用户之间距离的扩大，网络建设成本迅速膨胀，致使用户的通信需求难以得到满足。在实际使用中，全互连方式仅适合于终端数目较少、地理位置相对集中且可靠性要求较高的场合。

1.1.1.2　交换与交换设备

随着用户数的增加和距离的延长，全互连方式的缺陷会越来越突出。为解决这些问题，可以在用户分布密集的中心处安装一个设备，每个用户都用一条线路（用户线）与该设备相连，如图1-3所示。

这样任意两个用户需要通话时，主叫方先将通话请求发送给设备，然后由该设备将这个通话请求转发给被叫方，并在设备的内部将它们之间的线路连通，以便双方通信；在通话完毕后，为了释放设备资源，使其能被其他用户使用，主叫方或被叫方会将中断通话的请求发送给设备，然后设备将双方的连接拆除。该设备的作用就是在需要通信的用户之间建立连接，通信完毕拆除连接，这种设备就是电路交换机（Switch）。有了电路交换机，每个用户只需一条线路就可以满足要求。采用这种方式实现多个终端之间互连的方法，使得线路的投资费用大大降低，用户的维护也变得相对简单容易。尽管这种方式增加了交换设备的费用，但是由于交换设备的利用率很高，并且节省了大量的通信线路，所以当终端数量且分布距离较远时，总的投资和管理费用反而会大大降低。交换式通信网的一个重要优点是便于组建大型网络，正是因为这样，该技术一直沿用至今。

1.1.1.3　交换节点的接续类型及基本功能

通信网中通信接续的类型，即交换节点需要控制的基本接续类型主要有4种：本局接续、出局接续、入局接续和转接接续，如图1-4所示。

（1）本局接续

本局接续是只在本局用户之间建立的接续，即通信的主、被叫都在同一个交换局。如图1-4中的交换机A的两个用户A和B之间的接续①就是本局接续。

（2）出局接续

出局接续是主叫用户线与出中继线之间建立的接续，即通信的主叫的本交换局，而被叫在另一个交换局，如图1-4中的交换机A的用户A与交换机B的用户C之间建立的接续②，对于交换机A来说就是出局接续。

（3）入局接续

入局接续是被叫用户线与入中继线之间建立的接续，即通信的被叫在本交换局，而主叫在另一个交换局，如图1-4中的交换机A的用户A和交换机B的用户C之间建立的接续②，对于交换机B来说就是入局接续。

（4）转接接续

转接接续是入中继线与出中继线之间建立的接续，即通信的主、被叫都不在本交换局，如图1-4中的交换机B的用户D和交换机A的用户B之间建立的接续③，对于交换机C来说就是转接接续。

为完成上述的交换接续，可知交换节点必须具备如下最基本的功能。

① 能正确接收和分析从用户线或中继线发来的呼叫信号。

② 能正确接收和分析从用户线或中继线发来的地址信号。

③ 能按目的地址正确地进行选路以及在中继线上转发信号。

④ 能控制连接的建立。

⑤ 能按照所收到的释放信号拆除连接。

1.1.1.4　通信网

通信最基本的形式是在点与点之间建立通信系统，但这不能称为通信网。只有将许多的终端系统通过若干交换系统，按一定拓扑结构组合在一起进行终端之间的相互通信，才能称之为通信网。简言之，通信网是一种使用交换设备、传输设备，将地理上分散的用户终端设备互连起来，实现通信和信息交换的系统。因此它必须具备3个基本要素：交换设备、传输设备和用户终端设备，如图1-5所示。

交换设备是构成通信网的核心要素，它的基本功能是完成接入交换节点链路的汇集、转接和接续，实现一个用户终端呼叫和它所要求的另一个或多个用户终端之间的路由选择和连接，如各种类型的电话交换机。

传输设备用于进行远距离传输信号，包括金属线对、载波设备、微波设备、光缆和卫星设备等。

用户终端设备是用户与通信网之间的接口设备，具备将传送的信息与在传输链路上传送的信息进行相互转换的功能。在发送端，将信源产生的信息转换成适合于传输链路上传送的信号；而在接收端完成相反的交换。

（1）最简单的通信网

最简单的通信网仅由一台交换机组成，如图1-6（a）所示。每个通信终端通过一条专门的用户线与交换机中的相应接口相连，实际中的用户线常是一对绞合的塑胶线，线径在0.4～0.7mm之间。根据电气和电子工程师学会（IEEE）的定义，交换机应能在任意选定的两个用户线之间建立和释放一条通信线路。也就是说，交换机就是在通信网中，根据用户的需要，在主叫与被叫之间建立连接和拆除连接的设备。

（2）由多台交换机构成的通信网

图1-6（b）所示为由多台交换机组成的通信网。直接连接电话机或其他终端的交换机称为本地交换机或市话交换机，相应的交换局称为端局或市话局；在各个交换机中，有一台交换机只与其他交换机相连，而不接终端，这种交换机称为汇接交换机，在远距离传输中又称为长途交换机。如果交换机用在企、事业单位，作为单位内部各用户之间的交换设备，而这些企、事业单位又作为公用电话局的一个用户，把这种交换设备称为用户交换机。用户终端设备至交换设备之间的连线称为用户线路（简称用户线），交换机与交换机之间的连线称为中继线路（简称中继线）。

（3）有关局的概念

一般交换局可分为四类：长途局、汇接局、端局和关口局。

① 长途局　长途局分为DC1和DC2长途局，DC1长途局为一级交换中心，DC2长途局为二级交换中心。DC1长途局的职能是：汇接所在省（自治区、直辖市）的省际长途来去话务和DC1所在本地网的长途终端话务。DC2长途局的职能是：汇接所在本地网的长途终端话务。长途局均不带普通用户。

对于长途局，铁通在郑州来说分为两个平面：A、B平面，称DC1A是长途局A平面，DC1B是长途局B平面，A、B平面起了负荷分担、相互保护的作用（两个是同时在工作的）。比如说你打一个长途，可能打第一遍是从这个局往外送的，而第二遍就是从另外一个局往外送，它是负荷分担的。如果说这个局瘫了，那它所有的电话都会从另外一个局出去，A、B两个平面起到一个保护的作用。

A、B两个平面是在两个机房，如果都在一个机房，如果出问题就都出问题了，铁通支撑中心是A平面，B平面是在铁路分局，打电话时，首先通过A还是B，一般是随机选择的。

② 关口局　关口局主要是完成与其他通信运营商之间通信业务的转接功能，从而实现网间业务的互联互通。关口局均不带普通用户。关口局位于运营商网络的边缘，主要承载不同运营商之间的通信，一般来说关口局也属于广义的汇接局范畴。比如一个网通的用户呼叫一个移动的手机，那么这个呼叫从所在端局出来上到上连的汇接局，然后再经过汇接局的转接送到这个呼叫所经历的最后一个网通的汇接局，那么这个汇接局就是网通的关口局，下一个设备就是移动的交换局了，那么这个移动的交换局也就是移动的关口局。

如重庆的移动电话打郑州的铁通，是重庆的移动送到重庆的铁通，然后重庆的铁通通过它的长途局送到郑州铁通的长途局，如图1-7所示。

③ 汇接局　汇接局又叫市话汇接局，在本地网中负责转接端局之间（也可汇接各端局至长途局）话务的交换中心称为市话汇接局。若有的汇接局还负责疏通用户的来、去业务，即兼有端局功能，则称为混合汇接局。在本地网中市话汇接局为端局的上一级。

④ 端局　本地网中的端局仅有本局交换功能和来、去话功能。端局以下还可以接远端模块、用户小交换机等设备。根据端局设置地点的差异，可以分为市内端局、县（市）及卫星城镇端局，农村乡、镇端局，它们的功能完全一样，并统称为端局。端局直接和用户连接。