電信和電話系統,電信和電話系統是什么意思

“電信”一詞起源于希臘語的“tele”(遠距離)和“communicate”(通信)。在現代概念中，電信指使用模擬或數據信令技術的系統之間的聲音、數據、傳真、圖像、語音、視頻及其他信息的電子傳輸。可以通過有線媒體(銅纜和光纜)或無線媒體(無線電、微波和紅外線)進行傳輸。

話音電話系統通常稱為PSTU(公共交換電話網)。還有人將其稱為POTS (普通老式電話系統)。該系統一開始是為話音設計的。它是通過由銅纜和光纜連接的數字交換系統體系建立話音電路的電路交換系統。

世界上大多數電信系統由政府和國際組織管制。在美國，FCC管制州際電信行業。電信壟斷是一個有爭議的話題，它幾乎對于城域和廣域話音和數據聯網的所有方面都產生了影響。

電信領域現在產生了很多電信公司和服務提供商，其中包括ILEC. IXC (長途電信公司)、CAP(競爭性接入提供商)、CLECS(競爭性LEC)、ISP(因特網服務提供商)和ICP(綜合通信提供商)。

正如上面所提到的，FCC管制美國的電信業。在全球范圍內，幾個組織機構推薦電信標準及制定鼓勵合作的政策。主要的標準組織有ITU (國際電信聯盟)、ISO(國際標準化組織)和IEC(國際電工委員會)。

電話網絡的結構

公用交換電話網PSTN是向公眾提供電話通信服務的一種通信網。電話通信網主要提供電話通信服務，同時還可提供非話音的數據通信服務。公共交換電話網(PSTN)由傳輸組件、交換組件、維護設備工具、記帳系統和其他內部組件組成。傳輸組件(鏈路)確定傳輸信號的有線或無線基礎設施。交換組件(節點)包括建立話音線路的發送器和接收器。

美國現有的電信系統主要由本地環路的雙絞銅線(電話公司到家庭和辦公地點的線路)及用于主干中繼線和長距離線路的光纜或微波系統組成。本地環路仍然使用模擬傳輸方式傳輸話音呼叫。

圖T-5 所示為服務區域和設備。

圖T-5所示為服務區域和設備。LEC(本地交換電信公司)在特定的授權的服務區域(基本是業務壟斷)運作，該區域稱為LATA(本地接入和傳輸區域)。LATA的邊界定義了本地業務終止和長途業務開始的界線。一個LATA具有一個或多個電話區號。LEC可以是現任電信公司和競爭性接入提供商之一。本地電信公司通常在同一LATA中具有若干交換局(稱為中心局或CO)。

IXC(長途電信公司)是在任何在LEC之間提供業務的長途電信業務提供商，如美國的AT&T、MCI或US Sprint。 IXC要求LEC提供IXC入網點(接口)。IXC所使用的通信設備有光纜、地面微波塔和衛星微波系統。大多數長途電話除了需要由長途通信公司的骨干網傳輸之外，在兩端還要使用LEC連接（但長途通信量大的一些用戶能直接連接他們的IXC入網點）。

交換體系

電話系統最初設計為通過CO、LATA或長距離連接建立呼叫的交換機體系。圖T-6所示為該體系。

該體系可追溯到最早的電話系統。在19世紀末電話剛出現時，人們需購買一對電話并在這對電話之間敷設一個線路。不久，各城市就處在通向四面八方的電話電纜網絡中。于是，一些精明的企業家們就創建了電話公司，這樣用戶就可以將他們的線路敷設到一個單一的位置并通過手工操作交換系統讓接線員將他們與其他電話用戶連接起來。起先，用戶只能與本交換機中的用戶進行連接，但很快，電話公司之間建立了中繼線路，每個人都可以呼叫本地同一區域的其他任何人。這種系統逐漸發展為最終擴展到邊遠地區和其他城市的交換體系。

請注意，在圖T-6中，同一CO中的呼叫不必交換到本地CO的體系以外。與同一LATA中的另一CO連接的呼叫可以直接進入該CO(如果線路存在的話)，或進入匯接局或長途電信公司。LATA間呼叫由IXC進行處理，如AT&T或MCI。在LATA中，呼叫線路設置到IXC入網點，然后經過長途線路外傳并進入另一端的入網點。入網點可以在本地電信公司CO或就在隔壁的單獨建筑物內。

圖T-6 電話系統的交換結構雖然可以將該系統解釋為一個層次結構，但今天幾乎所有的交換局都進行了互連以避免擁擠問題。另外，還使用了非層次動態路由選擇系統，如后面所述。在圖T-6中，虛線指出了這些中繼線的附加部分。不過，層次這一術語仍用于描述交換設備。

最初的交換機由接線員手動操作，顯然效率是很低的。后來，發明了機械式交換機，如繞環形排列的觸點旋轉的刷片式交換機。20世紀60年代，ESS誕生了(電子交換系統)。起先，交換機是機電式的，添加了電子組件以減少機械部件的數目。機電自動交換機屬于“直接控制”方式，即用戶可以通過話機撥號脈沖直接控制步進接續器做升降和旋轉動作。從而自動完成用戶間的接續。這種交換機雖然實現了自動接續，但存在著速度慢、效率低、雜音大與機械磨損嚴重等特點。最終，全電子交換機開發出來，使用了固態器件，沒有機械部件。如今交換機已經發展為可編程的數字系統，這些系統支持獨有的業務，如呼叫轉移和主叫方ID。

5級交換機是位于CO處的終端局交換機。它們提供了POTS(普通老式電話服務)、本地編號、應急業務和其他業務。CO與匯接局相連，而5級交換機與匯接局中的4級交換機互連。匯接交換機提供了CO之間的連接和到更高級別交換機的連接。1級、2級和3級交換機之間沒有什么差別。通常分別將它們稱為本地、地區和城間交換機。

20世紀80年代，AT&T用DNHR(動態非層次路由選擇)方案取代了靜態層次網絡方案。DNHR類似于IP路由選擇。

現在除了本地環路之外，電話系統使用數據信令。當模擬話音信號到達中心局后，將其數字化并復用到與其他CO或匯接局相連的數字中繼線路。

使用PCM(脈碼調制)可將模擬話音數字化，PCM是一種以每秒8000次的頻率抽取模擬信號電壓電平的抽樣技術。8000Hz的抽樣率是傳送話音范圍(300到4000Hz)的最高頻率的兩倍并且它能產生較好的數字表示。每個電壓電平樣本被轉換為一個8位值，該值通過線路被傳送出去。一個單個的話音呼叫需要64000bit/s的帶寬(8000樣本/秒×8位/樣本)。

電信公司使用TDM(時分復用)在一個單個線路上傳輸多個話音呼叫。如上所述，一個單個呼叫的數據率為64kbit/S。NADH (北美數字體系)中將其稱為DS-0。共有24個DS-O被復用到一個T1線路中。稱為DS-3的T3線路由28個T1線路或672個DS-0信道組成。在更高的各級，DS信號被復用到SONET網絡中，該網絡使用OC(光載波)方案。光載波針對SONET光信號傳輸而定義的物理協議系列(OC-1、0C-2、0C-3等等)。OC信號級將STS幀以各種速率放入多模光纖線路中。基本速率是51．84Mbit／s(OC-1)；其后的每個信號級以該基本速率的乘級速率來運行(例如，OC-3是以155．52Mbit／s的速率運行)。

DLC(數字環路載波)

DLC是一種使電話公司能夠將電話業務擴展到偏遠地區的系統。假設一個小城鎮有一個單獨的電話公司中心局。所有連接電話的銅纜都延伸到中心局中。現在要在城外建一個分局。為了提供服務，電話公司在分局附近安裝了數字環路載波系統。分局中的所有用戶都連接到DLC系統中，而該系統本身通過中繼線路(Tl/E1)或光纖連接與中心局相連。

在使用DLC的情況下，不必為每個用戶都敷設連接到中心局的銅纜。DLC基本上是在本地鄰域中銅線環路的終接點。偏遠地區的DLC系統可以是安裝DLC設備以支持全體鄰域的遠程局，或者可以是通常安裝在辦公樓中支持大約100個用戶的小型遠程終端。

DLC給想要到達遠程用戶并想提供DSL業務的CLEC提出了難題。為了接入銅線環路，CLEC必須敷設連接到遠程終端的電纜。而且在該處建立入網點時可能會遇到麻煩，ILEC還一直沒有滿足他們的需要。

PBX系統和多信道線路

圖T-6的層次體系的底部似乎表明來自CO的線路將終接到單個電話。但實際上，電話公司將多信道數字線路(T1和T3線路)擴展到具有多個電話的企業中。企業設立了PBX(專用小交換機)，它位于用戶住地的數字或模擬電話交換機，用來連接專用電話網和公共電話網。主要提供電話公司交換系統到本地企業的擴展。這樣一來，電話公司就可以將企業中的所有電話呼叫路由到PBX中并依靠PBX分配這些呼叫。Centrex (集中式小交換機)就是一種PBX，電信公司將它放在其所屬的設施中。用戶可以租用Centrex業務，而不用自己購買PBX。總之，數字中繼線從電信公司擴展到了用戶所在地。

IN(智能網絡)

智能網（IN：Intelligent Network）是一種建立在基礎信息網絡之上，基于業務和交換相分離的概念，為用戶提供各種新業務的一層新型網絡結構。它是在程控交換機得到普遍應用，計算機技術得到迅速發展，7號信令網得到廣泛實施的條件下，以程控交換機為節點、7號信令作為各節點間的傳輸手段及業務控制計算機作為核心的電信網絡。

IN包含了路由呼叫、建立連接并提供高級功能(如單獨用戶業務和網絡自定義編程)邏輯。用戶可能聽說過AIN(高級智能網絡)，它的目的是為用戶提供部署業務的方法，但其永未完全開發出來。

在北美，高級智能網（AIN）被公認為是一種行業標準，它替代了傳統的 IN。AIN 包括三個基本組成部分：

信令控制點（SCP）：該計算機中包含有關客戶指定信息方面的數據庫，網絡通過此數據庫傳送存儲器中的呼叫。

信令交換點（SSP）：數字電話交換機，與 SCP 對話，同時請求客戶指定指令以完成呼叫 。

信令傳輸點（STP）：分組交換機，跨越于 SSP 和 SCP 之間。

在IN出現之前，電話網絡由硬線交換系統組成。這些硬線系統很難進行升級。隨著客戶對于新功能和業務的需求，必須設計、制造并安裝新型交換機。但這一過程的實現可能會需要幾年的時間。另外，不同的電信公司使用不同供應商生產的交換機，因此很難在電信公司業務區域間實施這些新的業務。在20世紀60年代中期，開發出了SPC(存儲程序控制)交換機，這種類型的交換機使電信公司能夠將新的業務直接編程到交換機中。20世紀70年代，由于CCS(通用信道信令)網絡和SS7 (No.7信令系統)協議的出現，使網絡功能得到了進一步的增強。CCS網絡具有與實際話音呼叫線路分離的信令路徑。呼叫建立信息由SS7進行處理并且這些信息通過數據分組在覆蓋數據分組交換網絡中傳送。該網絡的組件如圖T-7所示。

圖T-7 老式PSTN網絡結構

該網絡由提供電路交換的電話連接的傳輸層面組成。呼叫通過時分復用被復用到中繼線路中。這些節點通過SSP(服務交換點)連接到SS7信令層面中。信令層面是傳送SS7報文的數據分組交換網絡。STP(服務傳送點)是該網絡的交換節點，SCP (服務控制點)是宿主服務控制信息的數據庫服務器。

呼叫者從拿起電話送受話器那一刻起，該系統就開始投入工作。電話連接到CO的交換機中。該交換機檢測到電話“摘機”并以撥號音進行響應。然后它偵聽代表目標電話的數字撥號音。這些數字被傳送到確定到目標CO路由線路的SS7網絡和SCP中。隨后在傳輸層設立一個線路。當被呼叫方答復時，線路閉合。然后模擬語音被數字化并通過線路傳送。

智能網絡提供了獨有的服務。例如，一種稱為SRF(專用資源功能)的業務播放記錄的信息并提示用戶在電話鍵盤上進行輸入來響應。SSP捕獲數字并將這些數字傳送給服務層，在服務層這些數字通過SS7報文被路由到相應的SCP。SCP可以使用該信息對服務數據庫進行查詢并提供適當的響應。電話卡業務就使用這種功能。

單獨信令系統的主要優點是電話網絡變得更靈活并且允許引入新型業務，如三數位業務(800、888、900等等)。在使用呼叫者ID的情況下，呼叫者的電話號碼通過SS7信令路徑進行傳輸。

智能聯網論壇成立于1995年，旨在進一步普及IN的使用并在全世界范圍內促進公共電話、數據和企業網絡上的分布式網絡智能產品和業務的市場增長。

對于話音通信系統來說，雖然智能網絡是一個很好的想法(任何使用過呼叫者ID的用戶都會贊同這一想法)，但也有人提出不同的看法，即智能網絡所基于的不利于面向數據的新型網絡業務的部署。這些假設包括認為基礎設施有限和帶寬稀缺，人們的話音產生的業務流量最大，電路交換對此至關重要以及電話公司應對網絡進行控制。此外，還提到電話公司開發智能網絡的目的是為了應對對其基礎設施的威脅，但這種應對的方法卻與19世紀中期帆船制造商通過發明速度更快的帆船來應對蒸汽船的威脅極其類似。

相反，因特網構建的假設是網絡應是愚笨和高速的，而終端系統是智能的。最初的因特網設計師們盡可能多地從網絡中去掉各種服務以降低復雜性并提供快速的數據分組交換服務。路由器不跟蹤數據分組，也不作任何保證傳送的事情。

這是假定終端系統會有處理器和內存并能夠提供可靠性服務，如檢測差錯誤及恢復丟失的數據分組。這種設計具有深遠意義。這意味著因特網應用開發的中心將從網絡提供商轉移到終端系統。電話網可以是“智能”的，但電話卻不具備智能功能。可以在PC上運行應用程序，而在電話上卻無法實現。實際上，用戶完全是依賴電話公司來部署新型業務(例如，呼叫等待及呼叫者ID)。與因特網相比，電話系統是一個恐龍。想一想Web的用戶接口是彩色的圖形瀏覽器，而電話網絡的接口只是一個12鍵的小鍵盤!

NPN(新公共網絡)是一種將PSTN(公共交換電話網)和因特網結合起來的新型通信系統，它是傳送話音的數據分組交換網絡提供的話音將具有與現有的PSTN同等的可靠性。