现代交换技术课件(第五章交换机的硬件2

1、现 代 交 换 技 术电 气 与 电 子 工 程 学 院School of Electrical and Electronic Engineering1（三）、数字中继器（三）、数字中继器数字中继器是数字中继线与交换机的接口。数字中继器是数字中继线与交换机的接口。1 1、作用、作用解决信号传输、同步和信令配合等方面的连接问题。解决信号传输、同步和信令配合等方面的连接问题。2 2、要求、要求 1 1）能适应不同同步方式的通信网。）能适应不同同步方式的通信网。 准同步：各交换机采用稳定性很高的时钟。互相独立。偏差很小。准同步：各交换机采用稳定性很高的时钟。互相独立。偏差很小。 主从同步：电信网中有

2、一个主中心局，备有稳定性很高的主时钟，主从同步：电信网中有一个主中心局，备有稳定性很高的主时钟， 向其他各局发出时钟信息，其他各局采用主时钟来同步向其他各局发出时钟信息，其他各局采用主时钟来同步 。 互同步：这种网络没有主时钟，各交换局都有自己的时钟，但他们互同步：这种网络没有主时钟，各交换局都有自己的时钟，但他们 相互联系，相互影响，最后被调节到同一个频率上。相互联系，相互影响，最后被调节到同一个频率上。2 2）能适应不同的信令方式。（随路信令、共路信令）能适应不同的信令方式。（随路信令、共路信令）现 代 交 换 技 术电 气 与 电 子 工 程 学 院School of Electrica

3、l and Electronic Engineering2图图5.1.6 5.1.6 数字中继器功能框图数字中继器功能框图 3 3、功能、功能 数字中继器的功能如图数字中继器的功能如图5.1.6所示所示 现 代 交 换 技 术电 气 与 电 子 工 程 学 院School of Electrical and Electronic Engineering3时钟提取时钟提取 就是从输入的数据流中提取时钟信号，作为输入就是从输入的数据流中提取时钟信号，作为输入数据流的基准时钟。同时该时钟信号还用来作为本端数据流的基准时钟。同时该时钟信号还用来作为本端系统时钟的外部参考时钟源。系统时钟的外部参考时钟源

4、。码型变换码型变换就是将交换机内部的传输码型转换为交换机外部就是将交换机内部的传输码型转换为交换机外部PCMPCM线路上的传输码型。即将单极性不归零码转换成线路上的传输码型。即将单极性不归零码转换成HDB3HDB3型码（高密度双极性码）。型码（高密度双极性码）。现 代 交 换 技 术电 气 与 电 子 工 程 学 院School of Electrical and Electronic Engineering4帧同步帧同步就是从接收的数据流中搜索并识别到同步码，并以就是从接收的数据流中搜索并识别到同步码，并以该时隙作为一帧的开始，以便接收端的帧结构排列和该时隙作为一帧的开始，以便接收端的帧结构

5、排列和发送端的完全一致。发送端的完全一致。 复帧同步复帧同步如果数字中继线上使用的是随路信号（中国如果数字中继线上使用的是随路信号（中国1 1号信号信令），则除了帧同步外，还要有复帧同步。复帧同步令），则除了帧同步外，还要有复帧同步。复帧同步是为了解决各路标志信号的错路问题。是为了解决各路标志信号的错路问题。现 代 交 换 技 术电 气 与 电 子 工 程 学 院School of Electrical and Electronic Engineering5帧定位（再定时）帧定位（再定时）使输入的使输入的PCMPCM码流的相位与网络内部局时钟相位同步，达码流的相位与网络内部局时钟相位同步，达到

6、与网络时钟的同步。到与网络时钟的同步。 提取和插入随路信号提取和插入随路信号从从PCMPCM信息流中提取信息流中提取/ /插入插入TS16TS16信令信息信令信息现 代 交 换 技 术电 气 与 电 子 工 程 学 院School of Electrical and Electronic Engineering6 三、信令设备三、信令设备完成音频信号的产生、发送和接收完成音频信号的产生、发送和接收（一）、数字音频信号的产生（一）、数字音频信号的产生1、音频信号的种类、音频信号的种类单音频信号：单音频信号：450HZ450HZ的单音频信号（拨号音，回铃音，忙音）。的单音频信号（拨号音，回铃音，忙

7、音）。双音频信号：双音频信号：R2 R2 信号（信号频率信号（信号频率6 6中取中取2 2） 中国中国1 1号（前向信号号（前向信号6 6中取中取2 2 后向信号后向信号4 4中取中取2 2） DTMFDTMF现 代 交 换 技 术电 气 与 电 子 工 程 学 院School of Electrical and Electronic Engineering7交换机到用户交换机到用户有各种信号音（单频，信号源有各种信号音（单频，信号源450Hz450Hz或或 950Hz950Hz的正弦波），交换机需要的正弦波），交换机需要产生的各种信号音的时间结构如图所示。产生的各种信号音的时间结构如图所示。

8、现 代 交 换 技 术电 气 与 电 子 工 程 学 院School of Electrical and Electronic Engineering8交换机到交换机交换机到交换机 交换机到交换机发送和接收的是局间多频互控交换机到交换机发送和接收的是局间多频互控信号（信号（MFCMFC）。）。MFCMFC的信号频率和种类如下：的信号频率和种类如下：前向信号频率：前向信号频率：1380Hz, 1500Hz, 1620Hz, 1740Hz, 1380Hz, 1500Hz, 1620Hz, 1740Hz, 1860Hz, 1980Hz 1860Hz, 1980Hz（ 6 6中取中取2 2）后向信号频

9、率：后向信号频率：1140Hz, 1020Hz, 900Hz, 1140Hz, 1020Hz, 900Hz, 780Hz, 780Hz, （4 4中取中取2 2）用户到交换机用户到交换机用户向交换机发送的信号有拨号信息，它包括两种用户向交换机发送的信号有拨号信息，它包括两种形式：直流脉冲、双音多频（形式：直流脉冲、双音多频（DTMFDTMF）。）。现 代 交 换 技 术电 气 与 电 子 工 程 学 院School of Electrical and Electronic Engineering92 2、单音频数字信号产生、单音频数字信号产生1 1）原理）原理设：信号频率设：信号频率f=500

10、HZf=500HZ；则：信号周期；则：信号周期T=2msT=2ms抽样频率抽样频率f =8000HZf =8000HZ；( (同话音信号的同话音信号的PCMPCM抽样频率）则：抽样频率）则：抽样周期抽样周期T =125T =125S S；在一个信号周期内，抽样点数为在一个信号周期内，抽样点数为1616个。如图个。如图5.1.75.1.7所示。所示。由此可将单音频数字信号的产生原理描述为：由此可将单音频数字信号的产生原理描述为：Ss现 代 交 换 技 术电 气 与 电 子 工 程 学 院School of Electrical and Electronic Engineering10图图5.1.

11、75.1.7单音频数字信号产生单音频数字信号产生 2mS125S现 代 交 换 技 术电 气 与 电 子 工 程 学 院School of Electrical and Electronic Engineering11a) a) 将信号音按将信号音按125125S S间隔抽样间隔抽样, ,量化量化, ,编码运算，得到各抽编码运算，得到各抽样点的样点的PCMPCM信号。信号。b) b) 送入送入ROMROM中中, ,占用占用ROMROM若干个单元。若干个单元。c) c) 对对ROMROM作一般的作一般的PCMPCM读出读出, ,即可得到频率为即可得到频率为f f的数字化音的数字化音频信号。频信号

12、。2 2）信号发生器的硬件结构示意图）信号发生器的硬件结构示意图500HZ500HZ的单音频信号发生器硬件结构如图的单音频信号发生器硬件结构如图5.1.85.1.8所示。所示。现 代 交 换 技 术电 气 与 电 子 工 程 学 院School of Electrical and Electronic Engineering121-16循环计数器译码器1216ROM1216帧脉冲读出数据图5.1.8 500HZ单音频信号发生器硬件结构现 代 交 换 技 术电 气 与 电 子 工 程 学 院School of Electrical and Electronic Engineering132）RO

13、M容量的节省法容量的节省法 一一 周期音频信号的特点周期音频信号的特点一周期音频信号可分为一周期音频信号可分为4 4段，这段，这4 4段波形有如下特点：段波形有如下特点： 段和段和段是对称的（段是对称的（段和段和段也如此）。段也如此）。 、段和段和、段之间只差一个符号。段之间只差一个符号。为此我们只需在为此我们只需在ROMROM中存放中存放段的编码信号。而在读的时候段的编码信号。而在读的时候按照一定的规则，即可得到所需的音频信号。按照一定的规则，即可得到所需的音频信号。现 代 交 换 技 术电 气 与 电 子 工 程 学 院School of Electrical and Electronic

14、 Engineering14这样对于这样对于500HZ500HZ的音频信号只占用的音频信号只占用5 5个单元。个单元。 读取规则读取规则15帧，读帧，读15单元；单元；69帧倒读，读帧倒读，读41单元；单元；1013帧正读，再读帧正读，再读15单元；（极性相反）单元；（极性相反）1416帧倒读，读帧倒读，读41单元；单元； （极性相反）（极性相反） 实现方法实现方法节省节省ROMROM容量的信号产生方法如图容量的信号产生方法如图5.1.95.1.9所示。所示。 现 代 交 换 技 术电 气 与 电 子 工 程 学 院School of Electrical and Electronic Eng

15、ineering15图图5.1.95.1.9节省节省ROMROM容量的信号产生方法容量的信号产生方法双向计数器+译码器F/F1+F/F1+减加Q2Q1Q0RRQQD0D1D7读出数据ROM D7 D1 D0现 代 交 换 技 术电 气 与 电 子 工 程 学 院School of Electrical and Electronic Engineering163、双音频数字信号的产生、双音频数字信号的产生1）信号周期信号周期T T的计算的计算信号周期即重复周期。在此周期内各频率信号均信号周期即重复周期。在此周期内各频率信号均为整数循环。为整数循环。即：单音频信号：即：单音频信号：T=m/f=l/

16、fT=m/f=l/f 双音频信号：双音频信号：T=m/f=n/f=l/fT=m/f=n/f=l/f获取信号周期获取信号周期T T的方法：取相应频率的最大公约数。的方法：取相应频率的最大公约数。S12S现 代 交 换 技 术电 气 与 电 子 工 程 学 院School of Electrical and Electronic Engineering17例：产生例：产生700+900双音频信号双音频信号 取取700700、900900、80008000的最大公约数为的最大公约数为100HZ100HZ。这就是重复频。这就是重复频率。其周期为率。其周期为10MS10MS。即在即在10MS10MS内，

17、内，700HZ700HZ重复重复7 7次，次，900HZ900HZ重复重复9 9次，次，8000HZ8000HZ重复重复8080次。次。其中其中8080即为抽样点数。它表示产生双音频信号需要占用即为抽样点数。它表示产生双音频信号需要占用ROM80ROM80个单元。如果采用分段方法，则只需个单元。如果采用分段方法，则只需2121个单元。个单元。2)2)原理原理现 代 交 换 技 术电 气 与 电 子 工 程 学 院School of Electrical and Electronic Engineering18（二）、数字音频信号的发送（二）、数字音频信号的发送1 1、和普通话音信号一样处理，通

18、过数字交换网、和普通话音信号一样处理，通过数字交换网络送出。络送出。2 2、通过指定时隙（、通过指定时隙（TS0/TS16TS0/TS16）传送。）传送。（三）、数字音频信号的接收（三）、数字音频信号的接收1 1、信号音的接收、信号音的接收2 2、多频信号的接收（图、多频信号的接收（图5.1.105.1.10所示）所示）现 代 交 换 技 术电 气 与 电 子 工 程 学 院School of Electrical and Electronic Engineering19图5.1.10多频信号的接收 f1 数字滤波 f2 数字滤波 f6 数字滤波数字逻辑识别现 代 交 换 技 术电 气 与 电

19、 子 工 程 学 院School of Electrical and Electronic Engineering205.1.3 5.1.3 控制子系统控制子系统现 代 交 换 技 术电 气 与 电 子 工 程 学 院School of Electrical and Electronic Engineering21 控制子系统的主要设备是处理机。处理机的数量和分工有各种配置方式，但归结起来可以分为三种基本的配置方式：集中控制、分散控制、分布式控制集中控制、分散控制、分布式控制 1集中控制集中控制 某一交换机的控制系统由多台处理机组成，每一台处理机均装载全部软件，可以完成所有控制功能，访问所有硬

20、件资源，这种控制方式就叫集中控制方式，见图5.1.11。现 代 交 换 技 术电 气 与 电 子 工 程 学 院School of Electrical and Electronic Engineering22图5.1.11 集中控制方式资源1资源2资源r程序1程序2程序p处理机1处理机2处理机m现 代 交 换 技 术电 气 与 电 子 工 程 学 院School of Electrical and Electronic Engineering232 2分散控制分散控制 所谓分散控制，就是在给定的系统状态下，每台处理机所谓分散控制，就是在给定的系统状态下，每台处理机只能访问一部分资源和执行一部

21、分功能。处理机之间的功能只能访问一部分资源和执行一部分功能。处理机之间的功能可以静态分配，也可以动态分配。分配方法有多种。可以静态分配，也可以动态分配。分配方法有多种。1) 1) 单级多机系统单级多机系统 图图5.1.125.1.12为单级多机系统示意图。该系统中各台处理机为单级多机系统示意图。该系统中各台处理机并行工作，每台处理机有专用的存储器，也可设置公用存储并行工作，每台处理机有专用的存储器，也可设置公用存储器，用作各处理机间的通信。多处理机之间的工作划分有容器，用作各处理机间的通信。多处理机之间的工作划分有容量分担与功能分担两种方式。量分担与功能分担两种方式。现 代 交 换 技 术电

22、气 与 电 子 工 程 学 院School of Electrical and Electronic Engineering24图5.1.12 单级多机系统处理机0存储器0公 共存储器处理机1存储器1处理机n存储器n交换网络现 代 交 换 技 术电 气 与 电 子 工 程 学 院School of Electrical and Electronic Engineering25 2) 2) 多级处理机系统（如图多级处理机系统（如图5.1.135.1.13）预处理机预处理机 处理执行频繁而简单的功能，可以减少中央处理机的负荷处理执行频繁而简单的功能，可以减少中央处理机的负荷中央处理机中央处理机 执

23、行分析处理等较复杂的功能，也就是与硬件无直接关系执行分析处理等较复杂的功能，也就是与硬件无直接关系的较高层的呼叫处理功能；的较高层的呼叫处理功能；维护管理处理机维护管理处理机专门执行维护管理的各种功能专门执行维护管理的各种功能。 现 代 交 换 技 术电 气 与 电 子 工 程 学 院School of Electrical and Electronic Engineering26图5.1.13 三级多机系统交换网络预处理机预处理机预处理机中央处理机维护管理处理机现 代 交 换 技 术电 气 与 电 子 工 程 学 院School of Electrical and Electronic En

24、gineering27 3 3分布式控制分布式控制 是一个全分散的控制系统，是一个全分散的控制系统， 每个电路板上均配有单片每个电路板上均配有单片机的系统，就是一种分布式控制系统。机的系统，就是一种分布式控制系统。 优点：优点： （1）引入新业务、新性能、新设备、新元件更加的灵引入新业务、新性能、新设备、新元件更加的灵活、方便。活、方便。 (2) (2) 可靠性高可靠性高 现 代 交 换 技 术电 气 与 电 子 工 程 学 院School of Electrical and Electronic Engineering28 缺点缺点 (1) (1) 采用分布式控制时微处理机的数量相对增多，微

25、处理机采用分布式控制时微处理机的数量相对增多，微处理机之间的通信也增加，如果设计不完善，会影响交换机的处理能之间的通信也增加，如果设计不完善，会影响交换机的处理能力，使各处理机真正用于呼叫处理的效率降低，同时也增加了力，使各处理机真正用于呼叫处理的效率降低，同时也增加了软件编程的复杂性。软件编程的复杂性。 (2) (2) 随着微处理机数量的增加，存储器的总容量也会增加。随着微处理机数量的增加，存储器的总容量也会增加。现 代 交 换 技 术电 气 与 电 子 工 程 学 院School of Electrical and Electronic Engineering294 4双机冗余配置双机冗余

26、配置 为了确保控制系统安全可靠，程控交换机的控制系统通常为了确保控制系统安全可靠，程控交换机的控制系统通常采用双机冗余配置，配置方式有采用双机冗余配置，配置方式有:微同步、负荷分担、主备用方式。微同步、负荷分担、主备用方式。1) 1) 微同步微同步 微同步微同步(micro-synchronization)(micro-synchronization)方式的基本结构如图方式的基本结构如图3.113.11所示。它具有两台相同的处理机，其间有一个比较器。两所示。它具有两台相同的处理机，其间有一个比较器。两台处理机各自具有专用的存储器，其内容完全相同。台处理机各自具有专用的存储器，其内容完全相同。现

27、 代 交 换 技 术电 气 与 电 子 工 程 学 院School of Electrical and Electronic Engineering30图5.1.14.微同步方式的基本结构话路设备处理机A比较器处理机B现 代 交 换 技 术电 气 与 电 子 工 程 学 院School of Electrical and Electronic Engineering31 2) 2) 负荷分担负荷分担 负荷分担负荷分担(Load sharing)(Load sharing)方式的基本结构如图方式的基本结构如图5.1.155.1.15所示。所示。 负荷分担也叫话务分担。其特点是两台处理机独立进行工

28、作，在正常情况下各承担一半话务负荷。当一台处理机产生故障时，可由另一台承担全部负荷。为了能接替故障处理机的工作，两台处理机必须互相了解呼叫处理的情况，故双机应具有互通信息的链路。现 代 交 换 技 术电 气 与 电 子 工 程 学 院School of Electrical and Electronic Engineering32图5.1.15. 负荷分担方式话路设备处理机A处理机B现 代 交 换 技 术电 气 与 电 子 工 程 学 院School of Electrical and Electronic Engineering33 3) 3) 主主/ /备用备用 主主/ /备用备用(Act

29、ive-standby)(Active-standby)方式如图方式如图5.1.16.5.1.16.所示，一台处所示，一台处理机联机运行，另一台处理机与话路设备完全分离或为备用。理机联机运行，另一台处理机与话路设备完全分离或为备用。当主用机发生故障时，进行主当主用机发生故障时，进行主/ /备用机倒换。备用机倒换。 主主/ /备用方式分为冷备用与热备用两种方式。冷备用时，备备用方式分为冷备用与热备用两种方式。冷备用时，备用机不保存呼叫数据，接替主用机时从头开始工作。热备用时，用机不保存呼叫数据，接替主用机时从头开始工作。热备用时，备用机根据原主用机故障前保存在存储器中的数据进行工作，备用机根据原主用机故障前保存在存储器中的数据进行工作，也可以进行数据初始化，重新启动系统。也可以进行数据初始化，重新启动系统。现 代 交 换 技 术电 气 与 电 子 工 程 学 院School o