第二章数字交换及交换机(1)

1、 第二章第二章数字交换原理与交换机数字交换原理与交换机-电路交换技术（一） 2.1 电路交换的基本功能 适配外部线路传输特性，信号格式转换，协同信令功能收发信令。接收的终端状态及信令消息转换成适合控制功能处理的消息格式，或相反过程。在控制功能管理下，按需求提供连接通路。依照呼叫用户的需求，并结合交换设备的性能指标、资源状态完成相应的接续操作，维持设备正常运行。终端接口功能终端接口功能连接功能连接功能终端接口功能终端接口功能控制功能控制功能用户线用户线中继线中继线到其他交换机到其他交换机信令功能信令功能电路交换系统的基本功能结构模块及相互关系 2.1 2.1 程控交换系统业务种类程控交换系统业务

2、种类2.1.1 2.1.1 公众交换电话网公众交换电话网PSTNPSTN用户提供的业务种类用户提供的业务种类（1 1）基本电话业务）基本电话业务 本地网、国内和国际长途自动直拨来去话、用户交换本地网、国内和国际长途自动直拨来去话、用户交换机、各种特服服务、公用网中移动用户之间的呼叫等。机、各种特服服务、公用网中移动用户之间的呼叫等。（2 2）补充新业务）补充新业务 * *免打扰免打扰 * *热线服务热线服务 * *会议电话会议电话 * *恶意呼叫跟踪恶意呼叫跟踪 * *号码显示号码显示 * *小交换机连选小交换机连选* *缩位拨号缩位拨号 * *呼叫转移呼叫转移 * *叫醒服务叫醒服务 * *

3、呼叫等待呼叫等待 * *遇忙回叫遇忙回叫 * *语音邮箱等语音邮箱等 数字交换网络用户级模拟用户接口模拟用户线数字中继接口中继线数字中继接口用户级模拟用户接口远端模块数字用户接口数字中继接口模拟中继接口信令设备数字用户线数字中继线模拟中继线处理机内部存储器远端接口外部存储器维护终端外部设备话路子系统话路子系统控制子系统控制子系统 数字程控交换机的硬件功能组织结构数字程控交换机的硬件功能组织结构 2.2 话路子系统2.2.1模拟用户接口l模拟用户接口模拟用户接口 是连接普通电话机的接口电路，每个用户一套每个用户一套l普通电话机的特点普通电话机的特点是一个无源电声转换装置；通过对绞线以二线模拟方式

4、连接到交换机；利用二线上直流环路状态表示忙闲；利用号盘DP或DTMF方式发送呼叫号码。用户级（用户集线器用户级（用户集线器LCLC） 话务集中作用话务集中作用提高交换网的利用率提高交换网的利用率 一、模拟用户接口须具备的功能一、模拟用户接口须具备的功能(BORSCHT)(BORSCHT)1 1、B (Battery feeding)B (Battery feeding)馈电馈电2 2、O (Overvoltage protection)O (Overvoltage protection)过压保护过压保护3 3、R (Ringing control)R (Ringing control)振铃控制

5、振铃控制4 4、S (Supervision)S (Supervision)监视监视5 5、C (CODEC & filters)C (CODEC & filters)编译码和滤波编译码和滤波6 6、H (Hybrid circuit)H (Hybrid circuit)混合电路混合电路7 7、T (Test)T (Test)测试测试 模拟用户接口 测试测试T，通过继电器分别将外线或内侧电路连，通过继电器分别将外线或内侧电路连接到测试设备。接到测试设备。外线测试可检测用户线短路、断路、碰地、搭外线测试可检测用户线短路、断路、碰地、搭接电力线等故障；接电力线等故障；内侧测试模仿话

6、机的操作过程检验各功能电路内侧测试模仿话机的操作过程检验各功能电路是否正常。是否正常。振铃振铃R，通知被叫用户有来话呼叫。，通知被叫用户有来话呼叫。国标规定，振铃信号为有效值国标规定，振铃信号为有效值75V15V、25Hz的交流电压，采用的交流电压，采用1s通、通、4s断周期方式向断周期方式向用户话机馈送。用户话机馈送。 振铃电压较高，该模块置于过压保护功能模块之振铃电压较高，该模块置于过压保护功能模块之外。外。编编/ /译译码器码器C C平平衡衡网网络络混合电路混合电路H H馈电和馈电和监视监视B BS S振铃振铃R R测试测试T T过压过压保护保护O Oa ab b内内、 外线测试外线测试

7、铃流铃流扫描扫描用户电路的 BORSCHT 功能及顺序关系 模拟用户接口 过压保护过压保护O，为防止雷电等高压损坏交，为防止雷电等高压损坏交换机，三级保护：用户配线架采用放换机，三级保护：用户配线架采用放电管泻放雷电等超高压；接口板电管泻放雷电等超高压；接口板a、b线入口采用热敏电阻、钳位二极管限线入口采用热敏电阻、钳位二极管限制大于制大于160V的电压流入板内；振铃电的电压流入板内；振铃电路之后再用路之后再用48V钳位二极管保护内部低钳位二极管保护内部低压电路。压电路。馈电馈电B，向无源电话机馈送，向无源电话机馈送 -48V直流直流电源，电流保持在电源，电流保持在2050mA，馈电电，馈电电

8、路要尽量减小对话音信号传输的跨接路要尽量减小对话音信号传输的跨接和共模影响。和共模影响。监视监视S，利用检测是否在用户环路上，利用检测是否在用户环路上有直流流过来判别用户摘有直流流过来判别用户摘/挂机状态，挂机状态，直流脉冲拨号数字变化。直流脉冲拨号数字变化。二二/四线变换四线变换H，利用混合线，利用混合线圈或半导体电路完成外部二圈或半导体电路完成外部二线传输到内部四线传输方式线传输到内部四线传输方式的转换。的转换。编编/ / 译译码器码器 C C平平衡衡网网络络混合电路混合电路H H馈电和馈电和监视监视B B， S S振铃振铃R R测试测试T T过压过压保护保护O Oa ab b内内、 外线

9、测试外线测试铃流铃流扫描扫描用户电路的BORSCHT功能及顺序关系 模拟用户接口编译码编译码C，数字交换机只进行数字信，数字交换机只进行数字信号交换，外线用户环路采用模拟方号交换，外线用户环路采用模拟方式传送话音信号，需采用式传送话音信号，需采用PCM编译编译码器完成相互转换。码器完成相互转换。极性倒换附加功能，当交换机获知本极性倒换附加功能，当交换机获知本次呼叫的被叫已摘机时，利用继电器次呼叫的被叫已摘机时，利用继电器倒换馈送给倒换馈送给a、b线的电源极性，以通线的电源极性，以通知主叫终端开始计费。知主叫终端开始计费。传送主叫号码附加功能，传送主叫号码附加功能，当该接口的终端作为被叫当该接口

10、的终端作为被叫时，在振铃间隙利用时，在振铃间隙利用FSK调制器将主叫号送给被叫调制器将主叫号送给被叫终端显示。终端显示。DTMF收号，可利用专用收号，可利用专用单片电路分路接收，也可单片电路分路接收，也可以设置集中的收号器通过以设置集中的收号器通过交换网络选择连接进行集交换网络选择连接进行集中收号。中收号。编编/ / 译译码器码器 C C平平衡衡网网络络混合电路混合电路H H馈电和馈电和监视监视B B， S S振铃振铃R R测试测试T T过压过压保护保护O Oa ab b内内、 外线测试外线测试铃流铃流扫描扫描用户电路的BORSCHT功能及顺序关系 二、模拟用户接口电路实现示例 测试测试Tab

11、外线测试外线测试内线测试内线测试倒极性倒极性振铃电路振铃电路振铃振铃R 过压保护过压保护R监视监视 S-48V译码器译码器编码器编码器T接接线线器器馈电馈电B混合电路混合电路H编译码编译码C选选通通门门扫描状态扫描状态75V正弦波正弦波锁锁存存器器控制信号控制信号用户接口电路原理结构图 2.2.2 用户级和远端模块 用户级，用户集线器的简称，完成用户话务的集中和分配功能，对用户呼叫信令进行预处理。目的是减少PCM链路和减轻主控CPU的处理负荷。远端模块，远离交换机主体且用户话务较为集中，将用户级和用户接口功能部件移出交换机，然后通过数字中继接口连接交换机。远端模块是一个基本完整的交换机，但不对

12、用户呼叫进行接续处理，只是集中并转送给主交换处理器进行处理。 1. 数字用户接口 典型的典型的2B+D基本速率接口模基本速率接口模块结构。国标规定，采用块结构。国标规定，采用2B1Q码、回波抵消技术，以码、回波抵消技术，以数字方式在用户环路上传送数字方式在用户环路上传送数据和话音信号。数据和话音信号。基本速率接口提供两个基本速率接口提供两个64kbps的的B信道和一个信道和一个16kbps的的D信道。信道。B信道可用来传输数字话音、低信道可用来传输数字话音、低速图像和数据，速图像和数据，D信道用传送信信道用传送信令和低速数据。令和低速数据。 2.2B+D数字用户线接口示例 阻抗匹配阻抗匹配线路

13、保护线路保护测试切换测试切换阻抗匹配阻抗匹配线路保护线路保护测试切换测试切换阻抗匹配阻抗匹配线路保护线路保护测试切换测试切换U接口接口 0U接口接口 1U接口接口 7测试控制测试控制线路收发器线路收发器2B+ D2B+ D2B+ D2 Mbit /s 链路链路D信道提信道提取取/插入插入HDLC控制控制B信道信道交换交换存储器存储器CPU分组数据分组数据HDLC控控 制制通信通信控制器控制器至交换机主控处理器至交换机主控处理器数字用户线接口电路数字用户线接口电路 3. 数字用户接口 基群速率数字用户接口，采用数字基群速率数字用户接口，采用数字中继接口电路，但在信令方式上为中继接口电路，但在信令

14、方式上为用户信令方式，可提供用户信令方式，可提供30个个B信道信道和一个和一个D信道传送语音或数据，主信道传送语音或数据，主要用于大客户、集群用户的接入。要用于大客户、集群用户的接入。基群速率数字用户接口，常称作基群速率数字用户接口，常称作V5接口，接口，V5.1为一个为一个2Mbps群，群，V5.2可有最多可有最多16个个2Mbps群。群。 4. 数字中继接口l数字中继接口是数字交换系统与数字中继线之间的接口电路，用于交换机之间及其他传输系统之间的数字信号传输连接。l数字中继接口由码型变换、时钟提取、帧同步和复帧同步、帧定位、信令提取和插入、告警处理等模块组成。 4. 数字中继接口 4. 数

15、字中继接口(1)码形变换码形变换，将单极性码变成双极性码，以适应外部线路传输特性的需要，内部为不归零码，外部可为HDB3/AMI码。(2)时钟提取时钟提取，从输入PCM码流中提取2.048MHz时钟信号。(3)帧同步和复帧同步帧同步和复帧同步，帧同步就是确定TS0的位置。搜索特定码组“x0011011”，连续两次搜索到该码组即可确定TS0位置。 4. 数字中继接口l复帧同步主要在随路信令应用情形下有效，当采用No.7信令时TS16同于其他话音数据时隙。l随路信令方式时，TS16用作话路状态信令通道，30话路复用，每帧的TS16传2个话路的状态，16帧为一个复帧。l复帧定位利用第0#子帧TS16

16、传送“00001A11”来标识。 4. 数字中继接口(4) 告警检测告警检测，当时钟或帧同步故障，则强迫进入搜索和再同步状态，并产生告警信息。(5)内部时钟内部时钟，两交换机互连，其时钟永远存在差异，不可能做到绝对同步，通常利用弹性缓存器暂存输入PCM码流，用本机时钟读出，使两交换机时隙相位达到相对同步。 4. 数字中继接口(6)信令提取和插入信令提取和插入，复帧第1-15帧的TS16传送随路信令的线路状态信令，信令提取时将每帧收到的8比特分成两个4比特送给交换机控制系统，插入时则执行相反过程。 (7)连零控制连零控制，由于比特同步和帧同步的需要，不允许PCM链路输出超过4个比特位置连续为0，

17、当出现时则自动插1，接收时再去掉。 5. 模拟中继接口 5. 模拟中继接口l与模拟交换机互连的中继接口，采用模拟中继线连接。l国标规定，模拟中继接口类型和信令配合多达18种，有二线、四线、六线和八线接口，复杂，现已较少使用。 6. 信令设备l信令的作用是通知交换机控制系统实施通信电路的建立和释放，控制呼叫进程。l信令可有直流状态信令、DTMF/MFC地址信令、音信号和铃流、No.7分组信令，种类和格式繁杂，并且不太适合交换控制系统处理。l信令设备，作用是收集各类信令消息，并转换成适合控制系统处理的数据格式，或者执行相反过程。 7.7.数字交换网络数字交换网络( (DSN-Digital Swi

18、tching Network) )功能：功能： 将某条线路上某个时间传输的用户数据信号搬移到另一线路的某个时间上输出，递交给接收该信号的用户，以实现任意两用户间的互连通信。 7. 数字交换网络 aTS2bbaTS30TS30TS2DSNPCMPCM1 1入入PCMPCM2 2入入数字交换系统的交换过程数字交换系统的交换过程2t30t30t2t乙乙甲甲aTS30bTS2PCMPCM1 1出出PCMPCM2 2出出PCMPCM1 1出出PCMPCM2 2出出 2.3 控制子系统 主要由处理机组成，存储器作主要由处理机组成，存储器作为辅助环境，存储处理程序、为辅助环境，存储处理程序、交换机资源的状态

19、和参数，控交换机资源的状态和参数，控制交换机动作，建立和释放通制交换机动作，建立和释放通信电路。信电路。远程维护远程维护本地维护本地维护 2.3.1 2.3.1 程控交换机的控制方式程控交换机的控制方式主要分三类：主要分三类：* * 集中控制方式集中控制方式- - 一台一台CPU控制，主备用方式控制，主备用方式* * 分级控制方式分级控制方式- - 多台多台CPU分级控制分级控制* * 全分布控制方式全分布控制方式- - 多台多台CPU分布在各个模块控制分布在各个模块控制 1. 集中控制 主处理机负责整个交换机呼叫处理和主处理机负责整个交换机呼叫处理和资源管理，故障时倒换到备用机。结资源管理，故障时倒换到备用机。结构简单，但倒换时会丢失当前的呼叫构简单，但倒换时会丢失当前的呼叫处 理 和 已 建 立 的 连 接 。处 理 和 已 建 立 的 连 接 。处理机都处于工作态，都接收当前处理机都处于工作态，都接收当前的资源状态和呼叫请求，但只一个的资源状态和呼叫请求，但只一个有效发布控制命令。控制结构较复有效发布控制命令。控制结构较复杂，但一般不会丢失当前的呼叫处杂，但一般不会丢失当前的呼叫处理和已建立的连接。理和已建立的连接。 1. 集中控制优点优点：处理