公用电话交换网
公共电话交换网(public switched telephone network，PSTN)
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什么是公用电话交换网[1]
公用电话交换网是提供电话服务的公共网络系统，是国家公用通信基础设施之一，由国家电信部门统一建设、管理和运营。它主要是提供语音通信服务，同时还提供数据通信业务，如电报、传真等。
公用电话交换网的构成[2]
公用电话交换网一般由本地电话网和长途电话网组成，其中长途电话网又包括国内长途电话网和国际长途电话网两部分。
本地电话网是指一个城市或一个地区的电话网，它覆盖市内电话、市郊电话以及周围城镇和农村的电话用户，由端局和汇接局组成，端局主要与长途电话网进行交换任务，汇接局主要是进行本地区的电话交换，与端局构成一个同一长途区号的局部公共网络，图1所示为本地电话网网状网结构。
目前，我国本地电话网的类型主要包括京、津、沪、穗等城市本地电话网，大城市本地电话网，中等城市电话网，小城市本地电话网和县本地电话网5种类型。
国内长途电话网是指全国各城市间用户进行长途通话的电话网，它能够提供城市或省之间的电话业务，一般与本地电话网在固定的交换中心完成汇接。
我国长途电话网中的交换节点又可以分为省级交换中心和地(市)级交换中心两个等级，它们分别完成不同等级的汇接转换。
国际长途电话网是指把世界各国的电话网相互连接起来，以提供国家之间电话业务的国际电话网。为此，每个国家都需要设置一个或几个国际电话局进行国际拨出和接入的连接。一个国际长途通话实际上是由发话国的国内网部分、发话国的国际局、国际电路和受话国的国际局以及受话国的国内网等几部分组成的。
最初，我国传统电话网是由四级长途交换中心和一级本地电话网端局组成的五级结构，如图3所示。其中一、二、三、四级的长途交换中心构成长途电话网，由本地电话网端局和按需要设置的汇接局组成本地电话网。
其中，C1为大区交换中心，C2为省交换中心，C3为地区交换中心，C4为县交换中心，C5为五级交换中心(本地电话网端局)。到1992年底我国共有8个C1(北京、天津、沈阳、上海、南京、广州、西安、成都)，3个国际局(北京、上海和广州)。在本地电话网中，一般设置汇接局(Digital Tandem，DTm)和端局(C5)两个等级，汇接局可分为市话汇接局、郊区汇接局、农话汇接局等。
传统电话网具有的五级结构在电话网由人工向自动化、模拟传输向数字传输过渡过程中起到重要的作用。但是随着通信技术的飞速发展，非纵向话务流量口趋增多，新技术和新业务不断推出，这种五级结构所存在的不足也日益严重，主要包括以下几个方面。
①接通率低
传统电话网采用多级汇接，转接次数多，使接续时间延长，在传输的过程中损耗大，因此导致接通率低。例如，跨两个地区或县的用户之间的呼叫，需要经过多级长途交换中心转接。
②可靠性差
在多级长途网中，一旦某个节点或某段链路出现故障，就会导致网络局部拥塞。
③管理复杂、不易维护
由于区域网络划分越小，交换等级就越多，从而导致全网管理工作复杂和不易维护。另外，分级过多也不利于新业务的开展。
随着长途交换机容量增加，全国光缆干线建成以及各省内本地电话网的扩大，我国电信网近年来已将C1和C2、C3和C4合并成同级处理，电话网已由原来的五级交换中心转化为三级交换中心，即由原来的C1、C2两级长途交换中心变为一级省际交换中心DC1，由原来的C3、C4两级交换中心组成一级汇接本地网的长途交换中心DC2，图4所示为电话网两级基本结构。
在电话网两级基本结构中，DC1构成长途两级网的高平面网(省际平面)，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构成长途网的低平面网(省内平面)，汇接所在本地网的长途终端话务，然后逐步向无级网和动态无级网过渡。图5所示为其实际结构图，其中DC1以网状网相互连接，与本省各地市的DC2以星型网状结构连接；DC2则以网状网或不完全网状网相连，同时辅以一定数量的直达电路与非本省的交换中心相连。
用户将数据终端或计算机通过一些设备(如Modem)连接到电话网上就可以进行网络通信。按照CCITT的定义，用户的数据终端或计算机称为数据终端设备DTE。在通信网络的另一端，有一个设备管理网络的接口，被称为数据电路设备DCE。DTE通常指调制解调器、信号变换器、自动呼叫和应答设备等，图6所示为终端设备通过PSTN进行通信示意图。
在众多的广域网互联技术中，虽然各种专用的计算机网络和公用数据网近几年得到很大发展，能够提供更好的服务质量和多种多样的通信业务，但是PSTN仍是一种不可替代的联网技术，日前仍然有许多用户通过电话线拨号上网。
公用电话交换网的业务[2]
PSTN使用基于64Kb／s的窄带信道，采用一系列的电路交换机，为支持基本的语音通信奠定了基础。随着交换机的逐渐智能化，PSTN能够提供一些特色服务，目前PSTN能够为用户提供接入业务、专用传输业务、增值业务等多种新型业务。
1．接入业务
PSTN能够提供的接入业务主要范围包括中继线、按键电话系统的商用线路、集中式小交换机业务、线路租用等。
2．专用传输业务
传输业务是网络交换、传输和支持源端与终端接入设备间信息传输有关的业务。专用传输业务包括租用线路、外部交换(FX)线路和楼外交换(OPX)3部分。
①租用线路
在租用线路中两个地点或设备总是使用相同的传输路径，并且该线路被租用方独有。
②FX(外部交换)线路
它能够达到长途呼叫与本地呼叫一样的效果。在使用FX线路时，需要按月付费，而不是按照外部呼叫的次数来收费。另外，在使用Fx线路时，需要平衡好降低成本和确保高质量服务之问的关系。
③OPX
在分布式环境(如一个城市的政府部门)和距离PBX(Private Branch Exchange，程控交换机)较远的一些设施环境下，不适合使用普通电缆，而适于使用OPX。OPX租用的线路连接专用交换机(PBX)和楼外地点，就像是PBX的一部分，通过它能够使用PBX的所有功能。
3．增值业务
增值业务也称为增强型业务，是指凭借公用电信网的资源和其他通信设备而开发的附加通信业务，其实现的价值使原有网络的经济效益或功能价值增高。
目前，我国电信网上所开放的增值业务主要包括电话业务和非电话业务，其中电话业务包括以下几个方面。
①被叫集中付费业务
被叫集中付费业务也被称为800号业务，它是一些大的公司为了招揽生意向其用户提供免费呼叫，而通话费则记在被叫用户账上的一种业务。
②虚拟专用网业务
虚拟专用网业务是一种通过公用网来提供专用网性能和功能的业务。
③附加计费业务
该业务针对那些通过电话网向用户提供有偿信息服务的业务提供者，它可以根据业务的性质进行收费，附加计费业务的附加收费除了少部分作为通信公司的服务费，大部分归业务的提供者所有。
非电话增值业务包括以下几个方面。
①电子信箱
电子信箱为用户提供存取、传送文电、数据、图标或其他形式的书而信箱，它通常通过分组交换数据网传送，也可通过电话网或用户电报网来实现。
电子数据交换也被称为无纸贸易，是一种采用计算机按照规定的格式和协议进行贸易或信息交换的手段。
③在线数据库检索
它是通过电信网络将数据终端或计算机与各种信息数据库相连，在检索软件的支持下，能够使用户方便、迅速地获取所需信息和数据的一种业务。
Internet也属于利用现有通信网络和计算机资源而开放的一种增值业务，用户可以通过电话网、电子信箱系统或专线方式进入中国互联网(Chinanet)，与国内外互联网用户通信。另外，可以为用户提供电子信箱、文件传送、数据库检索、远程信息处理、资料查询、多媒体通信、电子会议图像传输等多种服务。
公用电话交换网的组网要求[3]
组建一个公用交换电话网需要满足以下的基本要求：
1)保证全网话务流量流向合理，话务均衡能力强，中继线利用率高；窄带、宽带综合业务的传输、交换及接入能力满足需求；网内任一用户都能呼叫其他每个用户，包括国内用户和国外用户，对于所有用户的呼叫方式应该是相同的，而且能够获得相同的服务质量。
2)网路性能(即接续性能、接续时延、时延抖动、清晰度、传输性能等)符合国家标准；技术先进可行，网路投资较省；网路安全、可靠，即使话务预测欠准确的局所，仍可有效地疏通话务。
3)能适应通信技术与通信业务的不断发展；能迅速引入新业务，而不对原有的网络和设备进行大规模的改造；在不影响网络正常运营的前提下利用新技术，对原有设备进行升级改造，既保护现有投资，又有可持续发展的潜力。
4)便于管理和维护：由于电话通信网中的设备数量众多、类型复杂，而且分布很广，因此要求提供可靠、方便而且经济的方法对它们进行管理与维护，甚至在必要时需要建设与电话网平行的网管网。
公用电话交换网采用的技术[4]
PSTN提供的是一个模拟的专有通道，通道之间经由若干个电话交换机连接而成。当两个主机或路由器设备需要通过PSTN连接时，在两端的网络接入侧(用户回路侧)必须使用调制解调器(Modem)实现信号的模／数和数／模转换。
从OSI七层模型的角度来看，PSTN可以看成是物理层的一个简单的延伸，没有向用户提供流量控制和差错控制等服务。而且，由于PSTN是一种电路交换方式，所以，一条通路自建立直至释放，其全部带宽仅能被通路两端的设备使用，即使它们之间并没有任何数据需要传送。因此，这种电路交换方式不能实现对网络带宽的充分利用。
图7所示是一个通过PSTN连接两个局域网的例子。在这两个局域网中，各有一个路由器，每个路由器均有一个串行端口与Modem相连，Modem再与PSTN相连，从而实现这两个局域网的互连。
公用电话交换网的入网方式[4]
PSTN的入网方式比较简便灵活，通常有以下几种：
(1)通过普通拨号电话线入网。只要在通信双方原有的电话线上并接Modem，再将Modem与相应的上网设备相连即可。目前，大多数上网设备，如Pc或者路由器，均提供有若干个串行端口，串行端口和Modem之间采用RS-232等串行接口规范。这种连接方式的费用比较经济，收费价格与普通电话的收费相同，可适用于通信不太频繁的场合。
(2)通过租用电话专线入网。与普通拨号电话线方式相比，租用电话专线可以提供更高的通信速率和数据传输质量，但相应的费用也较前一种方式高。使用专线的接入方式与使用普通拨号电话线的接入方式没有太大的区别，但是省去了拨号连接的过程。通常，当决定使用专线方式时，用户必须向所在地的电信局提出申请，由电信局负责架设和开通。
(3)经普通拨号或租用专用电话线方式由PSTN转接入公共数据交换网(x．25或Frame—Relay等)的入网方式。利用该方式实现与远地的连接是一种较好的远程方式，因为公共数据交换网可为用户提供可靠的面向连接的虚电路服务，其可靠性与传输速率都比PSTN强得多。