第二章 电路交换

1、第二章第二章 电路交换电路交换 2.1 2.1 电路交换概述电路交换概述2.22.2 电路交换核心电路交换核心数字交换网络数字交换网络 2.3 2.3 电路交换接口电路交换接口2.4 2.4 电路交换机的软件控制系统电路交换机的软件控制系统 本章重点：数字交换网络，软件控制系统工作原理本章难点：T型时分接线器的工作原理本章课时：8学时学习本章达到的目的和要求：1了解电路交换的基本概念、分类及其基本组成，掌握空分、时分、模拟、数字交换机的概念；掌握布控、程控、分散、集中、分级控制的概念。了解程控交换机系统的性能和指标，掌握交换机容量和交换网络规模的概念，掌握话务量和BHCA的意义及影响BHCA的

2、因素。2掌握T型、S型时分接线器及时空一体数字交换单元的基本组成及其功能，掌握数字交换网络的分析方法。3了解程控交换机各种接口的功能，掌握模拟用户电路的七大功能(BORSCHT的意义)，掌握数字用户接口电路(2B+D)的功能，理解数字中继电路的功能(码型变换、帧同步)。4了解程控交换机软件的组成和程控交换机软件设计所用的语言。理解程控交换机的接续概念，理解状态迁移的概念和状态迁移的步骤，理解呼叫处理程序基本原理。掌握交换系统的呼叫处理的特点，了解输入处理、内部处理和输出处理的功能和组成。掌握程序的优先级别。掌握采用时间表进行周期级程序控制的工作原理及时间表设计的方法。2.1 概述概述2.1.1

3、 电路交换基本概念电路交换基本概念 电路交换已经有一百多年历史了，是最早出现电路交换已经有一百多年历史了，是最早出现的一种交换方式。电路交换经历了从人工交换到自的一种交换方式。电路交换经历了从人工交换到自动交换、从模拟交换到数字交换、从布控交换到程动交换、从模拟交换到数字交换、从布控交换到程控交换等发展历程。由于程序控制技术最早用于电控交换等发展历程。由于程序控制技术最早用于电话交换机，因此最初是将电话交换称为程控交换。话交换机，因此最初是将电话交换称为程控交换。实际上，自从软件控制技术引入交换机后，各种交实际上，自从软件控制技术引入交换机后，各种交换机都是由程序来控制的，都可以称为程控交换机

4、换机都是由程序来控制的，都可以称为程控交换机。电话交换机的基本组成电话交换机的基本组成2.2 电路交换核心电路交换核心数字交换网络数字交换网络2.2.1 语音信号数字化和时分多路通信语音信号数字化和时分多路通信1语音信号的数字化语音信号的数字化 语音信号的数字化要经过抽样、量化和编码三个步骤。语音信号的数字化要经过抽样、量化和编码三个步骤。（1）抽样）抽样模拟信号的抽样 （2）量化）量化压扩法基本原理图（3）编码）编码2时分多路通信时分多路通信 时分多路通信常用的复用方式有频分复用和时分复用时分多路通信常用的复用方式有频分复用和时分复用两种。它们分别按频率和时间划分信道。两种。它们分别按频率和

5、时间划分信道。 频分复用和时分复用方式 PCM通信是典型的时分复用多路通信系统通信是典型的时分复用多路通信系统PCM通信的基本原理2.2.2 数字交换的基本概念和基本接线器数字交换的基本概念和基本接线器1数字交换的基本概念数字交换的基本概念机中两用户通话经数字交换网络连接的简化示意图 复用和分路、串复用和分路、串并和并并和并串变换串变换复用和串并变换复用器新时隙号换算：TS 新号新号 TS TS原号原号HWHW端路数端路数 HW HW号号 例: 4端PCM复用后： HW0 TS1 经复用后TS 总号 TS140TS4 HW3 TS31 经复用后TS 总号 TS3143TS127注意: HW端路

6、数和HW号仅与本复用器有关, 如多个HW统一编号后第16个T型接线器的HW127应为HW7, TS31经复用后仍为： TS新号 TS3187TS255 2时间（时间（T）接线器）接线器（1）T接线器的基本功能接线器的基本功能: : 时隙交换时隙交换（2）T接线器的基本组成接线器的基本组成: 由话音存储器由话音存储器SM (Speech Memory)和控制存储器和控制存储器CM (Control Memory)构成。构成。 （3）T接线器的工作方式和工作原理接线器的工作方式和工作原理 输出控制方式（控制读）输出控制方式（控制读） 输入控制方式（控制写）输入控制方式（控制写）图2-10 时间（T

7、）接线器的工作原理图3空间（空间（S）接线器）接线器（1）S接线器的基本功能接线器的基本功能线间交换，连接不同的线间交换，连接不同的T型接型接线器。线器。（2）S接线器的基本组成：交叉矩阵，控制存储器接线器的基本组成：交叉矩阵，控制存储器CMS接线器的组成结构输出控制方式下工作的S接线器的工作原理2.2.4 数字交换网络数字交换网络 以T型或S型时分接线器为基础，组成两级或两级以上的交换网称作数字交换网络。由于T型接线器可进行时隙交换，所以它可以独立工作。而S型接线器不能进行时隙交换，所以不能独立工作。 常见的数字交换网络有：T-T、T-T-T、T-S-T、S-T-S型等。本节仅介绍T-T和T

8、-S-T的工作原理，其它的分析方法大致相同。 时空一体数字交换单元时空一体数字交换单元（T/S）（1）DSE的基本组成的基本组成（6）DSE的工作原理的工作原理2.3 电路交换接口电路交换接口 交换机是通信网中的节点，必须连接用交换机是通信网中的节点，必须连接用户终端和其它交换机才能形成有效的通信网户终端和其它交换机才能形成有效的通信网。程控交换机所用的接口一般分为用户侧和。程控交换机所用的接口一般分为用户侧和中继侧两部分，每部分又分为数字接口和模中继侧两部分，每部分又分为数字接口和模拟接口两种，另外还有一些服务和控制用的拟接口两种，另外还有一些服务和控制用的接口电路。接口电路。2.3.1 模

9、拟用户模块模拟用户模块作用：模拟用户接口电路用于模拟话机和数作用：模拟用户接口电路用于模拟话机和数字交换机之间的连接。字交换机之间的连接。类型：模拟用户接口称为类型：模拟用户接口称为“Z”接口，有接口，有Z1、Z2、Z3三种类型。三种类型。Z1接口：连接单个模拟用户的接口；Z2接口：连接模拟远端集线器的接口；Z3接口：连接模拟PABX的接口。B(Battery feed)馈电；O(Over-voltage protection )过压保护；R(Ringing)振铃；S(Supervision)监视；C(CODEC & filters)编译码和滤波；H(Hybrid )混合电路(2/4

10、线转换)；T(Test)测试。（1）馈电（）馈电（B）用户馈电原理图（2）过压保护（）过压保护（O O）过压保护电路（3 3）振铃控制（）振铃控制（R）振铃控制电路（4）监视（）监视（S） 监视功能通过用户直流回路的通断来判监视功能通过用户直流回路的通断来判定用户线回路的接通和断开状态。定用户线回路的接通和断开状态。用户线监视（5 5）编译码和滤波（）编译码和滤波（C）编译码是两个相反方向上的转换。编译码是两个相反方向上的转换。 （6 6）混合电路（）混合电路（H）混合、编译码和滤波功能的示意图（7）测试控制（）测试控制（T）测试功能的示意图模拟用户接口电路的总体框图2.3.2 数字用户模块数

11、字用户模块2.3.3 模拟模拟中继器中继器作用作用：模拟中继接口电路简称模拟中继器，用于模拟交换机(如步进制交换机、纵横制交换机以及空分模拟程控交换机等)和数字交换机之间的连接，可用于长途交换和市内局间中继线连接，模拟中继接口电路又称为“C”接口。模拟交换机现在基本上不再使用，本节仅对照模拟用户接口进行功能对比。功能功能：模拟中继接口和模拟用户接口电路的功能有许多相同的地方，因为它们都是与模拟线路连接。模拟中继接口完成的功能主要有OSCHT。 2.3.4 数字数字中继器中继器作用作用：数字中继线接口电路简称数字中继器，：数字中继线接口电路简称数字中继器，用于数字交换机与数字交换机之间的用于数字

12、交换机与数字交换机之间的连接，或用于远端模块与数字交换机连接，或用于远端模块与数字交换机的连接。的连接。类型类型：数字中继接口有：数字中继接口有“A”接口和接口和“B接口接口”两种类型。两种类型。A接口接口速率为速率为2048kbit/s的数字中继接口；的数字中继接口；B接口接口PCM二次群接口，其接口速率为二次群接口，其接口速率为 8448kbit/s。功能：功能：2.3.5 信令设备信令设备 信令设备的主要功能是接收和发送信令。程控数字交信令设备的主要功能是接收和发送信令。程控数字交换机中主要信令设备有：换机中主要信令设备有： 信号音发生器：用于产生各种类型的信号音，如忙信号音发生器：用于

13、产生各种类型的信号音，如忙音、拨号音、回铃音等。音、拨号音、回铃音等。 DTMF接收器：用于接收用户话机发出的接收器：用于接收用户话机发出的DTMF信信号。号。 多频信号发生器和多频信号接收器：用于发送和接多频信号发生器和多频信号接收器：用于发送和接收局间的收局间的MFC信号。信号。 No.7信令终端：用于完成信令终端：用于完成No.7信令的第二级功能。信令的第二级功能。1信号音类型信号音类型 （1）单音单音一种频率一种频率 拨号音拨号音连续，表示主叫用户可以开始拨号连续，表示主叫用户可以开始拨号 450Hz 450Hz 忙音忙音0.35s续续0.35s断，表示被叫忙断，表示被叫忙 回铃音回铃

14、音1s续续4s断，表示被叫空闲，正在向被叫振铃断，表示被叫空闲，正在向被叫振铃 长途通知音长途通知音0.2s续续0.2s断，断，0.2s续续0.6s断，通知正在进断，通知正在进行市内通话的用户有长途电话呼入行市内通话的用户有长途电话呼入 空号音空号音0.1s续续0.1s断（三次），断（三次），0.4s续续0.4s断，提示被断，提示被叫号码为空号叫号码为空号 提醒音提醒音0.4s续，续，10s断，提醒存在第三方断，提醒存在第三方950Hz 950Hz 证实音证实音连续，话务台证实主叫正确连续，话务台证实主叫正确催挂音催挂音连续，五级响度，催促用户挂机连续，五级响度，催促用户挂机（2） 双音双音两

15、种频率两种频率 DTMFDTMF（Dual Tone Multi Frequency Dual Tone Multi Frequency ）双音多频信号。双音多频信号。主叫用户（按键话机）发送的被叫用户号码（地址信号），一主叫用户（按键话机）发送的被叫用户号码（地址信号），一共共8 8个频率，个频率，4 4个低频，个低频，4 4个高频，每个号码是两个四中取一的个高频，每个号码是两个四中取一的组合。组合。 频 率 (Hz) H1 1209 H2 1336 H3 1477 H4 1633 L1 697 1 2 3 A L2 770 4 5 6 B L3 852 7 8 9 C L4 941 * 0

16、 # D MFCMFC（Multi Frequency Compelled Signal Multi Frequency Compelled Signal ） 多频互控多频互控信号。交换机之间发送的被叫用户号码（地址信号），信号。交换机之间发送的被叫用户号码（地址信号），MFCMFC分分为前向信令和后向信令，采用带内多频编码、连续互控的传为前向信令和后向信令，采用带内多频编码、连续互控的传送方式。前向信令用送方式。前向信令用1380Hz1380Hz1980Hz1980Hz的高频群，采用的高频群，采用120Hz120Hz级级差，按六中取二方式编码，共有差，按六中取二方式编码，共有1515种信号内

17、容；后向信令用种信号内容；后向信令用7807801140Hz1140Hz的低频群，也采用的低频群，也采用120Hz120Hz级差，按四中取二方式级差，按四中取二方式编码，共有编码，共有6 6种信号内容。种信号内容。 前向信号(Hz) 后向信号(Hz) 1380 1500 1620 1740 1860 1980 1140 1020 900 780 数码 F0 F1 F2 F4 F7 F11 F0 F1 F2 F4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 2 信号音产生信号音产生(1) 单音单音 由数字信号发生器产生，对信号音进行抽样（由数字信号发生器产生，对信

18、号音进行抽样（8000Hz8000Hz）和编码）和编码存在存在ROMROM中，需要时在计数器控制下读出送入交换网络。中，需要时在计数器控制下读出送入交换网络。 数字信号发生器的组成：由只读存储器数字信号发生器的组成：由只读存储器ROMROM、循环计数器、译码、循环计数器、译码器组成。以器组成。以500Hz500Hz为例，由于为例，由于500Hz500Hz只需经过一个周期就是只需经过一个周期就是8000Hz8000Hz的整数倍，所以只需抽要的整数倍，所以只需抽要1616个样值，个样值，ROMROM需要需要1616个单元。为了节省个单元。为了节省ROMROM，可以根据图形的对称性，减少到，可以根据

19、图形的对称性，减少到5 5个单元。对于个单元。对于450Hz450Hz的单音的单音，计算结果要经过，计算结果要经过9 9个周期才是个周期才是8000Hz8000Hz的整数倍，需要存储单元要的整数倍，需要存储单元要160160个。根据图形的对称性，可用个。根据图形的对称性，可用1/41/4个存储单元。个存储单元。(2) 双音双音基本原理同单音。由数字信号发生器线性叠加产生。基本原理同单音。由数字信号发生器线性叠加产生。3 3 信号音发送信号音发送（1） T接线器发送接线器发送利用TS0、TS16对应的单元存放音频信号，由交换网络发送。（2） TST半永久连接发送半永久连接发送在开局时设置好。如拨

20、号音存放在TA15的1号单元，通过S接线器将拨号音送至各TB的1号单元，哪个用户需要拨号音，就在相应的CM时隙（地址）写入“129”（一个CM利用反相器控制两个SM） （1）单音单音 各种信号音都是由用户话机接收的。在用户电路中经过解码变成模拟信号由电话机接收。（2）双音双音 多频信号由相应的DTMF或MFC接收器接收。经过数字滤波器滤波，通过数字逻辑识别电路识别后取得。4数字音频信号的接收数字音频信号的接收DTMF接收器接收器2.4.1 电路交换软件组成和特点电路交换软件组成和特点组成：软件是程控交换机的一个重要组成部分，软件是由组成：软件是程控交换机的一个重要组成部分，软件是由程序和数据构

21、成的。程序和数据构成的。特点：实时性强，具有并发性，适应性强，可靠性和可维特点：实时性强，具有并发性，适应性强，可靠性和可维护性要求高。护性要求高。2.4 电路交换机的软件控制系统电路交换机的软件控制系统一、程序种类及其作用一、程序种类及其作用 程控交换机的软件系统分为两大部分:、运行程序(联机程序、在线程序)：负责程控交换机的运转维护和管理。 运行程序又分为系统程序和应用程序。 系统程序：系统程序是交换机硬件同应用程序之间的接口，主要包括 任务调度程序 给各种应用程序分配处理机时间； I/O设备的管理和控制程序 控制I/O设备与处理机之间的通信； 资源的调度和分配程序 给运行过程分配存储器和

22、外设资源； 处理机通信管理程序 负责多处理机间的信息交换； 系统监视和故障处理程序 监视交换机设备工作，识别、分析和处理故障； 人机通信程序 编辑和执行操作员输入命令。 应用程序：直接控制电话交换和维护管理的程序，主要包括 呼叫处理程序监视、建立、释放呼叫接续并计费； 管理程序对交换机的运行进行管理和控制； 维护程序故障检测、诊断和定位。 、支援程序(脱机程序)：安装、设计、调试软件， 在交换机尚未运转前所使用的程序(如测试程序和支援程序等)。主要包括 语言翻译程序 连接编译程序 文件生成程序 安装测试程序 二、数据种类及其作用二、数据种类及其作用 为使程控交换机的软件能够适应不同的情况和要求

23、，设计中应将软件中的程序和数据分开。这样交换机的程序就可以通用，不同的交换机配以不同的数据就可适应不同环境的要求。程控交换机的数据有三种类型：系统数据仅与交换机系统有关的数据。不论交换设备装在何种话局(市话、长话、国际局),系统数据不变。局数据 与交换局有关的数据。包括各种话路设备的配置、编号方式、中继线信号方式等。用户数据反映用户情况的数据。包括用户类别、用户设备号码、用户话机类别、新业务类别等。 同一种性质的数据按一定规则存放在一起，构成各种表格，便于查找。 三、三、在交换软件设计中应用的四种类型的程在交换软件设计中应用的四种类型的程序设计语言序设计语言汇编语言汇编语言AL(Assembl

24、e Language)用于实时性要求用于实时性要求高的程序，如中断服务；高的程序，如中断服务；高级语言高级语言HLL(High Level Language)用于软件的设用于软件的设计、程序编制、软件检验；计、程序编制、软件检验；规范说明语言规范说明语言SDL(Specification and Description Language)用于软件系统设计；用于软件系统设计；人机语言人机语言MML(Man-Machine Language)用于交换用于交换机的操作、维护、安装和测试。机的操作、维护、安装和测试。 SDL/GR描述进程的主要符号2.4.2 程序的执行管理程序的执行管理一、一、程序处理的方法程序处理的方法 程控交换机软件的最基本特点是并发性和实时性，并发程控交换机软件的最基本特点是并发性和实时性，并发性是指在系统中存在多道被激活的作业，实时性是指系统对性是指在系统中存在多道被激活的作业，实时性是指系统对外界出现的事件必须在规定时间内作出响应，否则将丢失有外界出现的事件必须在规定时间内作出响应，否则将丢失有关信息而导致呼叫处理的失败。关信息而导致呼叫处理的失败。 二、程序的执行级别二、程序的执行级别故障级故障级：故障级对实时性要求最高，对时间要求很严，