【通信】电话交换网

一、概述

最早，使用人工接线，当A要和B通话，A只要摘机，就接通了接线员，接线员会问：“您要哪里？”A回答：“我找B”。接线员会手动把A和B的线路连接起来，电话就接通了。
人工接线会有很多问题，经过发展就出现了自动交换机。
电信机房的交换机一层一层互连起来，构成了全国以至全球范围内庞大的电话交换机网，称为PSTN。
专家们把电话交换网络的各种交换机分为几种类型，C1、C2、C3、C4、C5，每种交换机放在交换网中不同位置，被赋予不同的使命。
在中国，最早划分是按照C1为大区中心，C2为省中心，C3为地区中心，C4为县中心，C5为端局设计的，但是在实际的交换网络建设中，C2和C3逐渐退化并最终消失，目前只有C1、C4、C5交换机真实存在，这是通信网典型的骨干、汇聚和接入三个层次。
C1作为国内PSTN核心节点，同时承担着与其他国家、地区交换机的连接工作，C4叫做汇接局交换机，作为中继互连、汇聚和分发话务量的交换机，C5则连接用户终端电话、企业PBX或者接入网，并将所有呼叫出局送到C4交换机上去。

电话号码分配
移动电话在拨打电话时，拨完号码需要按“发送”键，而固定电话不需要如此。
本地网就是一个城市的PSTN，每个号码由两部分组成：局号和话机号。其中局号由2-4位数字组成，话机号是4位。如“61619999”，则有“6161局”和“9999号”组成。
本地网用户进行长途、特种业务时，由首位号区分，含义如下：
1为特种业务号码或移动电话号码的首位号
2-8为市话号码的首位号
9为长市话号码或市郊号码的首位号
0为长途全自动的字冠前缀
特种业务号码为“1XY”，如119等。
10开头的5位号码，为电信运营商保留的特别服务号码，如10086等。
国际长途为“00”开头。

PSTN的C5一般是通过大量的铜缆进入千家万户，而采用电话接入网（AN），可以将C5的端口延伸到距离客户更近的机房中去。
接入网和PSTN之间最多用到的是V5接口。V5接口是一种标准化、完全开放的国际统一接口，是接入网和本地C5局交换机之间的数字接口。V5分V5.1和V5.2两种，其中V5.1单个E1，而V5.2最多可提供16个E1。

二、交换机原理

具体的基本功能：
寻址，使用路由，一般根据实际网络人为设定，与IP路由不同。
建链/拆链，使用信令，分用户线信令和局间信令。
交换，具备搭建链路的资源。
馈电，我们使用的电话机，绝大部分是不用专门的外接电源的。
记录，CDR（呼叫详细记录）。

用户线信令，是在用户和交换机之间的用户线上传送的信令，作用于模拟电话线。
局间信令，是交换机之间传送的信令，交换机所在的空间单位被人们习惯称为“局”。
根据信令通道与语音通路的关系，可将局间信令分为随路信令和共路信令。
随路信令与电话信号本身一衣带水，因为它“隐藏”于与该话路有固定联系的信令通路中，信令自身的数据量很小，只占用话路本身的几十分之一。一号信令就是随路信令，它隐藏与每个E1的第16时隙中。

共路信令是能够管理多个话路的信令体系。
七号信令是目前使用最普遍的共路信令，它将信令和语音通路分开（各走各的），可采用专门的数据链路传送信令。
七号信令系统是电路交换的“神经系统”，传送和交换七号信令的设备构成了一张独立的“信令网”，这张信令网是叠加在电路交换网之上的一个专用的计算机通信网，是支撑网的重要组成部分。

三、智能网

智能网是一种特殊的网络，能够把更多的“智能”加载到PSTN上去，实现更加丰富的业务。
智能网是以计算机和数据库为核心的业务平台，它依靠七号信令和大型集中数据库来支持。智能网的基本原理，就是在PSTN中引入用户数据库，在交换机和用户数据库之间通过各种协议进行信息交互，以实现用户数据的查询，并以此为基础，提供多样化的增值服务。
智能网带给PSTN的，不是功能的增加，而是控制权的分离和与之带来的新业务开发的便利性。
智能网的引入，让PSTN提供业务的速度由“加法”变成了“乘法”。但PSTN系统诸多增值业务，其业务拓展性其实还是受限，尤其是与IP网相结合的增值业务，用智能网实现起来，难度依然很大。新的网络架构--NGN已经诞生，正在获得广泛应用，NGN能够让电信增值业务指数级增长。

四、PSTN用于数据接入

拨号上网
由于电话拨号使用的频带和电话相同，在拨号上网的过程中，电话就处于占线状态。很多运营商推出了专用于拨号上网的第二根电话线。
拨号上网的过程中，用户端的计算机通过端口或USB接口连接拨号Modem，Modem通过电话线连接局端。Modem以56kbit/s速率居多。
在电信公司的机房，电话线通过交换机后，汇聚成E1形式的连接接入服务器（有时候为了与ADSL对应，被称为“窄带接入服务器”），接入服务器一端通过E1连接PSTN，另一端连接互联网。
拨号过程中，账号和密码采用PPP，通过电话线路与接入服务器交互信息，指定一个认证服务器（RADIUS服务器），在RADIUS服务器上存在所有账号和密码的列表，若用户输入正确，则数据通道打开，用户可以上网。
RADIUS协议最初的目的是为拨号用户进行认证和计费，后来经过多次改进，形成了一项通用的认证计费协议。
通过PPP获取IP地址，在计算机拨号过程中，若PADIUS认证通过，接入服务器会通过PPP链路将一个可用的IP地址发送给计算机--这就是PPP中NCP所负责的工作。

ISDN
综合数字业务网，综合是指语音和窄带数据的“混合”。

ADSL
所有xDSL技术都是打电话线的主意，把电话线上没被语音占用的高频部分利用起来传送数据信号。

ADSL接入电信运营商的IP网络，也是需要认证的，基于IP技术的认证方案中，PPPoE是最流行的技术之一，E指Ethernet。PPPoE是将点对点的PPP帧封装在以太网帧里，通过以太网的寻址方式，PPP帧达到目的地。
ADSL的拨号被称为“虚拟拨号”，因为PPPoE只是通过以太网仿真了拨号的过程，PPPoE就是在以太网这个葫芦里，藏着PPP这副良药。