第一节 计算机通过电话网通信一、公用电话网简介

电话，对于现代社会的人来讲，变得就像若干年前的纸和笔一样必不可少，而且随处可见。除了极其偏僻的山村之外，没有使用过电话的人可以说是微乎其微。对于一个国家来讲，公用电话系统是一个现代化国家基础设施的重要部分。电话系统起初是为传送话音而设计的，而现在，它除了继续为传输声音而提供信道外，也为计算机之间的通信提供大量的服务。

1876 年，当贝尔生产了第一部实用电话时，许多人认为世界上再没有比它更新奇的了。从那以后，国家有了电信局，电话以人们想象不出的发展速度渗透到了世界的每个角落。

目前全世界的电话机数目早已经超过了 7 亿多部。这样多的电话是如何有条不紊地进行通信的呢？唯一可行的办法就是进行分级管理。以我国的公

用电话网为例。我国的电话网络分为 5 级，上面 4 级是长途电话网络。最低一级是市话电话网。（如图 5—1 所示）4 级长途中心从上到下分别是：

1. 一级中心，又称为大区中心或省间中心；

2. 二级中心，又称为省中心；

3. 三级中心，又称为地区中心或县级中心；

4. 四级中心，又称为县中心。

每一个上级中心都按辐射状与若干个下级交换中心连成星型网。在四级中 心 以 下 则 是 市 话 交 换 局 ， 直 接 与 其 管 辖 范

围内的电话用户相连。因此，属于同一个市话局内的两个电话通信，只需要通过本市话局的转接。但在复杂情况下，两个电话用户之间可能要经过多个不同级别的交换局的多次转接。如果你要进行通话的电话与你自己的电话不在一个局里。而在同一个城市，比如你的电话是 62211295，属于 62 局， 被叫电话号码是 64221233，属于 64 局，但这两个电话都在北京。则通信过程是：你的呼叫先发到 62 局，62 局的交换机检查被叫号码，发现被叫号码不在本局内，但也不是长途，就把你的呼叫连接到 42 局上，42 局的交换机再将这一呼叫连

接到你所呼叫的电话线上，这样 62211295 的用户通过 62 局、42 局，就

与 64221233 的电户建立起连接，随后就可以通话了。其建立通路过程如图 5

—2（a）所示。这种呼叫称为本地交换互叫。如果主叫电话和被叫电话属于同一个交换局，其呼叫建立过程要简单一些。如图 5—2（b）所示，这种呼叫称为本地呼叫。长途呼叫相对复杂些。通常长途呼叫先从本地交换局连接到一个专门的叫作长途电话点的交换局上。长途电话点再连到长途电话网上，依据拨叫号码的具体情况，经过若干级长途交换局，最终进入拨叫号码所在的市局进入被叫电话。比如，如果在北京的 62211295 用户想拨打上海的

23561256 用户。用呼拨号码（021） 23561256，呼叫到达本地交换局后，得知是一个长途呼叫，本地局就将这一呼叫发送到长途电信局的交换机，长途中心交换机根据区号，发送到上海的长途电话点的交换机上，再到达被叫号码的本地局，最终到达被叫用户，如图 5—3 所示。如果国际长途或者是农村之间的呼叫则更复杂一些。

市话局内的通信线路叫用户线，用户线采用最廉价的双绞线，其上直接传输话音信号。用户线采用二线制，即发送信号和接收信号在同一对线上进行传输。用户线的通信距离约为 1～10km，在电话机较稠密的城市，用户到市话局的距离比较短；而在电话机分布较稀疏的农村，用户到市话局的距离可能更长一些。

长途干线最初采用铜线，同样传输模拟信号。随着电话的日益普及以及长途通信量特别是国际长途通信量的不断增加，传输模拟信号的铜缆长途干线就远远不够了。目前长途干线正逐步更新为传输数字信号的信号系统，干线传输介质也逐步由光缆、微波所替代。目前我国长途线路的数字化比例已达到 90％，今后的长途线路将全部采用数字传输。

由于大量的用户线在相当一段时间内还将保持为现在使用的模拟传输方式，因此在今后很长时间内，电话系统将是一个模、数混合传输系统，如图5—4 所示。

模拟话音利用数字话路进行传输都是采用我们在第二章提过的脉码调制PCM 体制。PCM 最初就是为了解决电话局之间中继线的不够用，而使一条数字线路可以传输多路电话。

根据 PCM 体制，一个话路的模拟信号（频率为 300～3400Hz）经模数变换后，变成每秒 8000 个脉冲信号，每个脉冲信号用 8 位二进制表示，这样一路话音的数字信号传输速率为（8×8000）=64kbps。

为了有效地利用传输线路，总是将许多个话路的 PCM 信号用复用的方法送往线路上传输。由于历史的原因，PCM 有两个互不兼容的国际标准，即北美的 T1（24 路 PCM 复用）和欧洲的 E1（30 路 PCM 复用）。我国采用的是 E1 标准。T1 的速率是 1.54Mbps，E1 的速率是 2.048Mbps，不论是 T1 还是 E1 的数据率都要比若干个话路（T1 是 24 路，E1 是 32 路）的数据率总和高一些， 因为复用后还需要增加一些控制位。T1 和 E1 称为一次群。

当需要用到更高的传输速率时，可以采用对一次群（E1 或 T1）复用的方法。例如，4 个一次群可以构成一个二次群。当然，一个二次群的速率比 4

个一次群的数据率的总和要多一些，因为复用后还需要一些控制位。表 5—1 给出北美和欧洲目前已在使用的高次群的话路数和数据传输率。

表 5 — 1 数字传输系统的高次群话路数