第3章 电路交换技术及接口电路L

1、第第3 3章章 电路交换与数字程控交换系统电路交换与数字程控交换系统 电路交换技术的 电路交换系统的 电路交换系统的 3.1 3.1 电路交换技术概述电路交换技术概述3.1.1 3.1.1 电路交换技术的演变过程电路交换技术的演变过程 电路交换技术的发展分成三个阶段：电路交换技术的发展分成三个阶段： 人工交换人工交换 机电交换机电交换 电子交换电子交换 用于电话交换用于电话交换用于电话及数据交换用于电话及数据交换 1. 1. 人工交换机人工交换机1878年就出现了人工交换机，年就出现了人工交换机，人工交换机是借助话务员进行电话接续人工交换机是借助话务员进行电话接续。缺点：效率很低。缺点：效率很

2、低。 （十几年以后机电式交换机问世）（十几年以后机电式交换机问世）电路交换技术的发展电路交换技术的发展2. 2. 机电式交换机机电式交换机步进制步进制纵横制纵横制（1 1）步进制交换机）步进制交换机18931893年美国出现了步进制交换机，用户通过话机的年美国出现了步进制交换机，用户通过话机的拨号盘（产生的拨号脉冲）控制电话局中的继电器与拨号盘（产生的拨号脉冲）控制电话局中的继电器与接线器的动作。这种交换机属于接线器的动作。这种交换机属于“直接控制直接控制”方式。方式。缺点：缺点：速度慢、效率低、杂音大、机械磨损严重。速度慢、效率低、杂音大、机械磨损严重。（2）纵横制交换机纵横制交换机1938

3、1938年瑞典年瑞典发明了纵横制交换机，相对于步进制交换机，纵横发明了纵横制交换机，相对于步进制交换机，纵横制交换机有两方面重要改进：制交换机有两方面重要改进：利用继电器控制的利用继电器控制的接线阵列接线阵列, ,代替大幅度动作的代替大幅度动作的步进接线器。步进接线器。由由直接控制直接控制过渡到过渡到间接控制间接控制方式方式。优点：优点：是将是将控制部分与话路分开控制部分与话路分开，提高了控制效率和灵活性。，提高了控制效率和灵活性。 目前有的国家仍然使用纵横制交换机目前有的国家仍然使用纵横制交换机。电路交换技术的发展电路交换技术的发展电路交换技术的发展电路交换技术的发展机电式机电式分成三大类：

4、分成三大类： 半电子交换机半电子交换机 准电子交换机准电子交换机 程控数字交换机程控数字交换机 只是在控制部分引入了电子技术与半电子的差别是采用了速度较快的“笛簧接线器” 用程序控制的交换机。 早期的程控交换是“空分”的，话路部分采用 机械接点。 60年代开始研制程控数字交换机。 1970年法国开通了世界上第一台程控数字交换系统E10. 3.3.电子交换机电子交换机 3.1.2 3.1.2 电路交换机的分类电路交换机的分类 电路交换技术的分类电路交换技术的分类电路交换系统人工交换 系统自动交换 系统模拟交换 系统数字交换 系统程控数字交换系统增量调制交换系统交换系统的控制部分是用机电元件或电子

5、元件做在一块印制板上，因此灵活性较差。目前常用的是脉冲编码调制(PCM) 信号, 常用的交换设备是对PCM信号进行交换的数字交换设备。把各种控制功能编成程序，放入存储器，利用程序来控制整个交换工作。要改变交换系统功能，只要修改程序或数据就能实现。机电式空分半电子空分全电子脉幅调制（PAM）交换系统39数字程控交换机外形数字程控交换机外形39数字程控交换机外形信息交换过程：信息交换过程： 交换机有一条带宽很高的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上。 控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的MAC地址（网卡的硬件地址）对照表以确定目的MAC的NIC（网卡）挂接在哪

6、个端口上，通过内部交换矩阵直接将数据包迅速传送到目的节点，目的MAC若不存在才广播到所有的端口。 39数字程控交换机外形3.1.3 电路交换系统的特点电路交换系统的特点无论是哪一种类型电话交换机，都有共同特点：无论是哪一种类型电话交换机，都有共同特点：（1）电话交换是基于电路交换技术，是面向物理连接的交换）电话交换是基于电路交换技术，是面向物理连接的交换技术。用户通话前，呼叫技术。用户通话前，呼叫的的建立建立、信息的传输、信息的传输、连接连接的的拆除。拆除。（2）电路交换采用同步时分复用、预分配带宽的方式。不管）电路交换采用同步时分复用、预分配带宽的方式。不管有无信息传递，通信电路不能被其他用

7、户占用，电路利用率最有无信息传递，通信电路不能被其他用户占用，电路利用率最高达到高达到50。（3）电路交换适用于对实时性要求高的时实业务，交换机不）电路交换适用于对实时性要求高的时实业务，交换机不对通信消息进行加工处理，即对信息是透明传输的，信息传送对通信消息进行加工处理，即对信息是透明传输的，信息传送延迟小。延迟小。3.2 数字程控交换系统数字程控交换系统3.2 数字程控交换系统数字程控交换系统3.2 数字程控交换系统数字程控交换系统2. 各部分的功能各部分的功能主要完成声音信号与电信号的相互转换、摘主要完成声音信号与电信号的相互转换、摘/挂机状态指示挂机状态指示、拨号、振铃提示和二四线变换

8、等功能。、拨号、振铃提示和二四线变换等功能。话路子系统主要由数字交换网络、信令设备以及各种接口电话路子系统主要由数字交换网络、信令设备以及各种接口电路组成。交换网络的任务是实现各入、出线上数字时分复用路组成。交换网络的任务是实现各入、出线上数字时分复用信号的传递或接续。信令设备负责外部信令格式与内部消息信号的传递或接续。信令设备负责外部信令格式与内部消息格式的转换。接口电路的作用是：将不同终端（电话机、计格式的转换。接口电路的作用是：将不同终端（电话机、计算机等）或其它交换机送来的信号转换成统一的交换机内部算机等）或其它交换机送来的信号转换成统一的交换机内部的工作信号，并按信号的性质分别将信令

9、信号送给信令设备的工作信号，并按信号的性质分别将信令信号送给信令设备，将业务消息信号送给数字交换网络。，将业务消息信号送给数字交换网络。控制子系统是交换机的控制子系统是交换机的“指挥系统指挥系统”，交换机的所有动作都，交换机的所有动作都是在控制系统的控制下完成的。是在控制系统的控制下完成的。3.2 数字程控交换系统数字程控交换系统3.2.2 电话终端电话终端 磁石电话机磁石电话机 共电式电话机共电式电话机 拨号盘式电话机拨号盘式电话机按键式电话机按键式电话机3.2.2 3.2.2 电话终端电话终端属第一代电话机，由三部分组成：属第一代电话机，由三部分组成：信号发送部分信号发送部分通话部分通话部

10、分信号接收部分信号接收部分 共电式电话机也属于第一代电话机，它与磁石电话共电式电话机也属于第一代电话机，它与磁石电话机的区别，就是没有机内电池和手摇发电机。通话用机的区别，就是没有机内电池和手摇发电机。通话用电源由交换机集中供给，目前，逐步被淘汰。电源由交换机集中供给，目前，逐步被淘汰。3.2.2 3.2.2 电话终端电话终端（2）共电式电话机）共电式电话机3.2.2 3.2.2 电话终端电话终端（3）拨号盘式电话机）拨号盘式电话机 拨号盘式电话机的组成及工作原理拨号盘式电话机的组成及工作原理属电话机的第二代。属电话机的第二代。3.2.2 3.2.2 电话终端电话终端 拨号盘的脉冲参数拨号盘的

11、脉冲参数 脉冲速度：脉冲速度：每秒钟送出脉冲的每秒钟送出脉冲的个数（脉冲频率）为个数（脉冲频率）为820个。个。 脉冲断脉冲断/续比：续比：表示在一个脉冲表示在一个脉冲周期中，断开电流的时间与接通周期中，断开电流的时间与接通电流的时间之比为电流的时间之比为1.6:12:1。 位间隔：位间隔：相邻两脉冲串的时间相邻两脉冲串的时间间隔。用户每拨一个数字，拨号间隔。用户每拨一个数字，拨号盘就发出一串脉冲，脉冲个数与盘就发出一串脉冲，脉冲个数与拨号数字相同。在拨两个数字间拨号数字相同。在拨两个数字间应有一个时间间隔，以使交换机应有一个时间间隔，以使交换机能正确地区分接续动作，一般这能正确地区分接续动作

12、，一般这个时间要求不少于个时间要求不少于500ms。与脉冲拨号方式相关的参数有三个：与脉冲拨号方式相关的参数有三个：脉冲速度脉冲速度脉冲断脉冲断/续比续比脉冲位间隔脉冲位间隔 图3. 5 脉冲断续时间 按键式电话机按键式电话机和和拨号盘式电话机拨号盘式电话机主要区别：主要区别： 发号部分由按键号盘、发号集成电路和外围发号部分由按键号盘、发号集成电路和外围电子元器件组成。电子元器件组成。 按键式电话机功能很多，比如：号码重发、按键式电话机功能很多，比如：号码重发、暂停、脉冲音频兼容拨号、暂停、脉冲音频兼容拨号、P/T(脉冲拨号脉冲拨号和和DTMF拨号方式拨号方式) 转换、锁号、三方通话、转换、锁

13、号、三方通话、免提、录音、自动报号、来电显示、留言、语免提、录音、自动报号、来电显示、留言、语言信箱、免打扰及闹钟功能等等。言信箱、免打扰及闹钟功能等等。3.2.2 3.2.2 电话终端电话终端（4）按键式电话机）按键式电话机3.2.2 3.2.2 电话终端电话终端 按键号盘的组成按键号盘的组成在电话单机中，有两种拨号方式：在电话单机中，有两种拨号方式：直流脉冲（直流脉冲（DP）双音多频双音多频(DTMF)。DP信号方式信号方式是利用二线直流环路上的直流通断次数来代表一是利用二线直流环路上的直流通断次数来代表一位拨号数字。位拨号数字。DTMF的拨号键盘是的拨号键盘是44的矩阵，有的矩阵，有16

14、个按键，如图所示。个按键，如图所示。3.2.2 3.2.2 电话终端电话终端键盘有键盘有10数字键数字键09，6个功能键个功能键*，#、A、B、C、D，如，如图所示，按键图所示，按键*、#键作特殊功能用（如键作特殊功能用（如IP拨号结束、通话静拨号结束、通话静音、功能切换等），音、功能切换等），A、B、C、D留作备用功能，例如号码留作备用功能，例如号码重拨、话机设置等。按照组合的原理，代表它必须有重拨、话机设置等。按照组合的原理，代表它必须有8种不同种不同的单音频信号，用的单音频信号，用8中取中取2的编码方法，才能代表的编码方法，才能代表16个按键。个按键。根据根据CCITT的建议，国际上采用

15、的建议，国际上采用697Hz、770Hz、852 Hz、941 Hz1209 Hz、1336 Hz、1477 Hz和和1633 Hz 8种频种频率分成两群，即行为高频群，列为低频群。率分成两群，即行为高频群，列为低频群。DTMF信号方式是从高频群和低频群中任意各抽出一信号方式是从高频群和低频群中任意各抽出一种正弦频率信号进行组合，代表电话机键盘上的一位种正弦频率信号进行组合，代表电话机键盘上的一位拨号数字，两个单音频的频率不同，所代表的数字和拨号数字，两个单音频的频率不同，所代表的数字和功能也不同，每按一个键就发送一个高频和低频的正功能也不同，每按一个键就发送一个高频和低频的正弦信号组合，共有

16、弦信号组合，共有16种不同组合，代表种不同组合，代表16种不同数种不同数字或功能。字或功能。3.2.2 3.2.2 电话终端电话终端 DTMF按键号盘的工作原理按键号盘的工作原理例如例如 “1”是是697和和1209Hz的组合，的组合，“2”是是697和和1336的组的组合，交换机可以解码这些频率组合并确定所对应的按键号码。合，交换机可以解码这些频率组合并确定所对应的按键号码。由于采用的频率有由于采用的频率有8种，故又称之为多频，又因以种，故又称之为多频，又因以8种频率中任种频率中任意抽出意抽出2种进行组合，又称其为种进行组合，又称其为8中取中取2的编码方法。的编码方法。 高频 数字低频120

17、9133614471633697123A770456B852789C941*0#D表3.1DTMF频率编码对应表3.2.2 3.2.2 电话终端电话终端DTMF拨号速率快，抗干扰能力强。拨号速率快，抗干扰能力强。DTMF拨号方式除了用于电话呼叫以外，还广泛用在交互式控制拨号方式除了用于电话呼叫以外，还广泛用在交互式控制中，如电话银行、中，如电话银行、ATM终端、语言邮件、家电远程遥控等。终端、语言邮件、家电远程遥控等。目前的电话终端的种类很多，除了普通按键电话机以外，还有目前的电话终端的种类很多，除了普通按键电话机以外，还有随着技术随着技术的发展和新业务的不断出现，电话机的品种不断更新，功能越

18、来的发展和新业务的不断出现，电话机的品种不断更新，功能越来越丰富。到目前为止，约有越丰富。到目前为止，约有400多个品种和款式的电话机产品在多个品种和款式的电话机产品在市场上销售。市场上销售。3.2.2 3.2.2 电话终端电话终端电话通信的任务是传递话音，话音的频率范围电话通信的任务是传递话音，话音的频率范围80Hz到到8000Hz。实际通信中并不要求电话设备重现面对面讲话时的声实际通信中并不要求电话设备重现面对面讲话时的声音。音。CCITT建议电话的话音频带为建议电话的话音频带为0.3KHz3.4KHz。我国各种电话机都采用我国各种电话机都采用0.3KHz3.4KHz工作频带。工作频带。目

19、前，世界上已出现了最高频率达到目前，世界上已出现了最高频率达到7KHz宽带的电宽带的电话，声音听起来更感到真实。话，声音听起来更感到真实。2. 电话机的组成及工作原理电话机的组成及工作原理3.2.2 3.2.2 电话终端电话终端（1）电话机的一般组成及各部分的功能）电话机的一般组成及各部分的功能图3.7电话机的原理结构图3.2.2 3.2.2 电话终端电话终端振铃和通话的切换开关振铃和通话的切换开关静噪开关当用户拨动话机号盘时，静噪开关当用户拨动话机号盘时，M点点接通，以防止高压脉冲噪声回送到耳机。接通，以防止高压脉冲噪声回送到耳机。拨号脉冲接点开关拨号脉冲接点开关D的通断产生脉冲串的通断产生

20、脉冲串（对应电话号码）（对应电话号码）在电路空闲时，隔断用户二线环在电路空闲时，隔断用户二线环路上的直流路上的直流, 25Hz的交流振铃信号的交流振铃信号消除了侧音效应3.2.2 3.2.2 电话终端电话终端 交换机接口电路通过检测环路上是否有电流流过来确定用户状态。 当电话机空闲状态时，叉簧开关H保持与接点2相连，由于用户二线直流环路中串接了隔直流电容C，因此环路对直流呈高阻，相当于断开状态。有电话来时，25Hz的交流振铃信号，通过隔直电容，加到电话铃上，使之发出通知来话的振铃声音。当用户机，叉簧H将由2点倒向1点，电话铃断电，铃声停止，二线直流环路上有了电流（这种直流电流声音用户会听得到）

21、。当用户拨动话机号盘时，静噪开关M点接通，以防止高压脉冲噪声回送到耳机。号盘回旋过程中，D点交替通断，从而向交换机发出相应的直流脉冲(DP)串号码。 当采用双音多频(DTMF)方式拨号时，则专用的DTMF产生电路采用类似的方式接入二线环路。3.2.3 话路子系统话路子系统v 用用户户接接口口电电路路模拟用户电路程控交换机通过模拟用户线与模拟终端相连的接口电路数字用户电路程控交换机（ISDN交换机）通过数字用户线与数字终端设备相连的接口电路3.2.3 话路子系统话路子系统LT为线路终端负责用户线的传输L/T用户和中继线接口ETETETETETETETETETETETETETET数数 字字 交交

22、换换 网网 络络模拟用户线模拟用户线Z1模拟远端集线器模拟远端集线器Z2模拟模拟PABXZ3数字用户线数字用户线V1LTLTLTLTZ1V2V3V4V5数字远端模块数字远端模块Z1V1NT数字数字PABXm (2B+D)n E12,048kbit/sABLTC11C12C21C22LT本地本地转换转换二线二线中继器中继器通路转通路转换设备换设备四线四线FDM实线实线PCM8,448kbit/sLT34,368kbit/s8,448kbit/sLT分频多路复用复用器NT为网络终端基本速率接口ET为交换机终端负责数字用户的接入控制E1接口为32时隙有有模拟用户接口（模拟用户接口（Z Z）、数字用户

23、接口（）、数字用户接口（V V）、模拟中继接口）、模拟中继接口（C C）、数字中继接口）、数字中继接口(A(A和和B)B)、网管接口（、网管接口（Q3Q3）等。）等。Z1接口：连接单个模拟用户终端的接口。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。1. 模拟用户接口电路模拟用户接口电路3.2.3 话路子系统话路子系统七项功能BORSCHT模拟用户电路的功能可归纳为BORSCHT七个功能：B(Battery feeding)馈电O(Over Voltage Protection)过压保护R(Ringing control)振铃控制S(Supervision)监视C(CO

24、DEC & filters)编译码和滤波H(Hybrid Circuit)混合电路T(Test)测试模拟用户接口电路模拟用户接口电路电容的特性：电容的特性：“隔直流，通交流隔直流，通交流”电感的特性：电感的特性：“隔交流，通直流隔交流，通直流”模拟用户接口的功能功能：交换机给用户电话提供工作电压功能：交换机给用户电话提供工作电压馈电方式有两种： 电压馈电 电流馈电一48V600mH600mH图3.11 电压馈电原理图 图3.12 电流馈电原理图 图3.13 过压保护原理 功能：当发生雷击时，将话机的供电电位钳在一48V或地电位。 这里的过压保护是指二次过压保护。 在配线架上的气体放电管(保安器

25、)，当雷击时短路接地，但其残余的端电压仍在100V以上，这对交换机仍有很大威胁。 模拟用户接口的功能图3.8 振铃原理 3.振铃控制振铃控制 我国交换机规范规定： 铃流电压有效值为90V15V 频率为25Hz的交流电压，采用1s通、4s断的周期向用户话机馈送功能：送给用户铃流（铃声）振铃电压90V15V由振铃继电器控制振铃由CPU送出的振铃控制信号,控制继电器的通断，当继电器接通时就可将铃流送往用户，被叫用户摘机后，振铃开关送出截铃信号，CPU则控制停止振铃。1s4s铃流信号模拟用户接口的功能(a)用户线监视方法一 (b)用户线监视方法二 -48V功能:监视用户线回路的通断状态。实现的方法：通

26、过馈电线路中的测试电阻来实现4. 监视监视 用户用户状态状态包括包括：用户话机的摘挂机状态用户话机的摘挂机状态用户话机（号盘）发出的拨号脉冲用户话机（号盘）发出的拨号脉冲投币磁卡等话机的输入信号投币磁卡等话机的输入信号话终挂机状态话终挂机状态模拟用户接口的功能 编码-模拟信号变为数字信号（发送） 译码-数字信号要变成模拟信号（接收） 功能功能: :5.5.编译码和滤波器编译码和滤波器发端带通-滤除0.33.4KHz以外的信号收端低通-滤除高频信号(取出0.33.4KHz) 滤波器模拟用户接口的功能二线四线n用户话机的模拟信号是双向平衡的二线n数字交换网的PCM数字信号是单向不平衡的四线，因此，

27、在编码以前和译码以后要进行二/四线转换6.6.混合电路混合电路功能：完成二/四线的转换。平衡用户线阻抗（防干扰） 模拟用户接口的功能7. . 测试测试 主要用来将各继电器的节点或电子开关闭合，使用户线与测试设备接通，并与交换机分开，以便对用户线进行测试。 测试功能：测试功能： 这七项功能归纳起来就是这七项功能归纳起来就是模拟用户电路的模拟用户电路的BORSCHT 功能。功能。下面是F-150交换机中的交换机中的模拟用户电路的模拟用户电路的BORSCHT 功能功能模拟用户接口的功能F-150交换机中的交换机中的模拟用户电路的模拟用户电路的BORSCHT 功能框图功能框图编/译码器C平衡网络混合电

28、路H馈电和监视B，S振铃R测试T过压保护Oab内、外线测试 铃流扫描用户电路的BORSCHT功能及顺序关系防干扰 公用用户板公用用户板每个用户一个每个用户一个除七项基本功能外，还有除七项基本功能外，还有极性倒换；衰减控制极性倒换；衰减控制收费脉冲发送收费脉冲发送投币话机硬币集中控制等。投币话机硬币集中控制等。编/译码器C平衡网络混合电路H馈电和监视B，S振铃R测试T过压保护Oab内、外线测试 铃流扫描用户电路的BORSCHT功能及顺序关系用户独用设备用户独用设备防干扰 防干扰 2. 数字用户线接口电路数字用户线接口电路 1. 1.数字用户线接口数字用户线接口数字用户线接口数字程控交换系统数字用

29、户终端设备定义：定义：交换机连接数字终端设备的接口电路交换机连接数字终端设备的接口电路 基本功能：基本功能：码型变换；回波相消；均衡；扰码与去扰码。码型变换；回波相消；均衡；扰码与去扰码。数字话机数字话机数字传真机数字传真机数字图像数字图像个人计算机等个人计算机等是是 用户侧用户侧 的五种数字接口的五种数字接口电路交换系统的接口电路数字用户接口电路数字用户接口电路基本速率接口（适用于家庭用户和小型企业）（适用于家庭用户和小型企业）基群速率接口（适用于大型客户）适用于大型客户）通称 系列接口电路交换系统的接口电路数字用户接口电路数字用户接口电路是基本速率接口，其传输帧结构为或（ 线路传输速率B为

30、64kb/s ，D为16kb/s （26416144kbPS/s）它所连接的终端为的终端或其它数字终端。 是连接数字远端模块(设置在远端的用户模块)的接口。连接数字PABX(用户专用的自动小交换机)的接口，为ISDN的基群速率接口（属30B+D的接口）。可接多个2B+D的终端，支持ISDN的接入。 是基群速率接口，包括和接口，是接入网第一个标准化的接口，支持n条E1的接入 （1n16）， 传输帧结构为30BD，线路传输速率为2.048MbPS/s 接口为116个V5.1的复合。 V5接口能支持各种不同的接入类型。 电路交换系统的接口电路数字用户接口电路数字用户接口电路模拟中继接口电路（模拟中继

31、接口电路（C C接口）接口）模拟中继接口模拟中继接口中继线中继线中继线中继线市话交换机市话交换机长途交换机长途交换机模拟中继接口又称为C接口，用于连接模拟中继线，可用于长途交换和市内交换中继线连接 电路交换系统的接口电路模拟中继接口模拟中继接口馈电(B )、过压保护(O) 、振铃控制(R) 、 监视(S) 、编译码和滤波(C) 、混合电路(H) 、测试(T)。模拟用户接口电路有BORSCHT七个功能：馈电(B )、过压保护(O) 、振铃控制(R) 、 监视(S) 、编译码和滤波(C) 、混合电路(H) 、测试(T)。模拟中继接口功能有六个（模拟中继接口功能有六个（ BOSCHT ）电路交换系统

32、的接口电路模拟中继接口模拟中继接口测试过压保护线路信令监视与发送编译码器混合电路平衡网络PCM总线至数字交换网络模拟中继线至其他交换机和模拟用户接口相比：少了振铃控制；状态监视变为对线路信令监视，其他大同小异。用户共用设备用户共用设备线路信令监视：模拟中继接口要接收线路信令和记发器信模拟中继接口要接收线路信令和记发器信令，根据测检结果，提供扫描信号输出。令，根据测检结果，提供扫描信号输出。防干扰 电路交换系统的接口电路模拟中继接口模拟中继接口测试过压保护线路信令监视与发送编译码器混合电路平衡网络PCM总线至数字交换网络模拟中继线至其他交换机用户共用设备用户共用设备混合电路功能：是完成双向平衡的

33、二线和单向不平衡的 四线之间的转换。也就是二/四线转换。滤波和编译码：是将模拟的音信号转换成PCM数字码编码若按A律压扩算法，即用2048kHz和8kHz取样; 将接收到的PCM数字码译成模拟信号。防干扰 4. 数字中继接口（数字中继接口（ A、B接口接口）数字中继接口又称为A接口或B接口，是连接数字局间中继线(PCM)与交换机之间的接口。用于与数字交换局或远端模块的连接。A接口：接口： PCM一次群接口，速率为2048kbit/s、8448kb/s * * 传输速率：用传输速率：用byte (byte (字节字节) )作单位，作单位，6464KbpsKbps是指是指 bytebyte而不是而

34、不是bite, 1 (bite, 1 (字节字节) ) byte= 8 bite 64Kbps x 8 = 512k bitebyte= 8 bite 64Kbps x 8 = 512k biteB接口：接口： PCM二次群接口，其接口速率为8448kb/s、 34,368kbit/sG：Generation of frame code 帧码发生帧码发生A：Alignment of frames 帧定位帧定位Z：Zero string suppression 连零抑制连零抑制P；Polar conversion 码型变换码型变换 A：Alarm processing 告警处理告警处理C：Clo

35、ck recovery 时钟提取恢复时钟提取恢复H：Hunt during reframe 帧同步帧同步O：Office signaling 信令插入和提取信令插入和提取 电路交换系统的接口电路数字用户接口电路数字用户接口电路（1 1）数字中继接口的功能）数字中继接口的功能数字中继接口分成两个方向：从PCM输入至交换机侧和从交换机侧至PCM输出。输入方向: 是双单变换，码型变换，时钟提取，帧、复帧同步，定位和信令提取。输出方向: 是信令插入，连零抑制，帧、复帧同步插入，码型变换，单双变换输出DTPCM输入PCM输出 双/单弹性缓存帧定位内部时钟信令提取信令插入帧同步插入码型变换时钟提取帧同步复

36、帧同步告警检测帧同步插入指示信令接收信令发送数字交换网络侧线路侧码型变换（2 2）数字中继接口电路框图）数字中继接口电路框图目前大多数中继线接口所连接的码率为目前大多数中继线接口所连接的码率为2048kb/s（ 64kb/s 32）电路交换系统的接口电路数字中继接口数字中继接口PCM线上使用的传输码型一般是HDB3型码（高密度双极性码），交换机内部的码（3）功能分析）功能分析正极PCM负极性PCM如S1240交换机中传输码率为4Mb/s，而PCM30/32为2Mb/s，因此型一般采用单极性不归零码（NRZ码），码型变换的任务是在接收和发送方向完成两种码型的相互转换。输入PCM双极性码(如HDB

37、3)先通过运放比较器变换为单级性码，输出分为正极PCM(PPCM)码和负极性PCM(NPCM)，再经HDB3/NRZ变换，还原为单极性码。电路交换系统的接口电路数字中继接口数字中继接口从PCM传输线上输入的PCM码流中，提取对端局的时钟频率，作为输入基准时钟，使收、发定时严格同步这就是位同步过程。例如，输入PCM码流为30/32一次群，则提取时钟频率为2048kHz。时钟提取方法很多，可利用锁相环、谐振回路或晶体滤波等方法实现。 电路交换系统的接口电路数字用户接口数字用户接口复帧同步：复帧同步：如果数字中继线上使用的是随路信号如果数字中继线上使用的是随路信号（中国（中国1号信令），则除了帧同步

38、外，还要有复帧同步号信令），则除了帧同步外，还要有复帧同步。 帧同步：帧同步：数字中继线上的数字中继线上的PCM信号是以帧方信号是以帧方式传输的，帧同步就是从接收的数据流中搜索并式传输的，帧同步就是从接收的数据流中搜索并识别到帧同步码，以确定一帧的开始，使接收端识别到帧同步码，以确定一帧的开始，使接收端的帧结构排列和发送端的完全一致。帧同步码的帧结构排列和发送端的完全一致。帧同步码0011011在在PCM偶帧的偶帧的TS0中传输。中传输。在帧同步的过程中会有两个基本状态：在帧同步的过程中会有两个基本状态：帧同步状态帧同步状态-在给定的帧同步码位上检测出已知的帧同步码称为帧同步状态帧失步状态帧失

39、步状态-当连续三次(或四次)检测到的码字与帧同步码不相符时，则判定为帧失步状态TS0 传传输输帧帧同同步步和和告告警警信信息息一一般般TS16 传传输输信信令令信信息息PCM的帧的帧格式格式每个时隙（通道）帧失步时，系统会在奇帧的TSo发出失步告警码通知对端局。帧同步恢复状态，系统在帧失步状态下，只有连续两个偶帧都检测到同步码时，才判定为恢复到帧同步状态。PCM的帧的帧格式格式PCM的帧的帧格式格式复帧同步：复帧同步：数字中继线上使用中国数字中继线上使用中国1号信令时才有号信令时才有 PCM的1个复帧由16个帧组成。复帧同步是使接收端与发送端的复帧结构排列完全一致。在随路信令方式中，各话路的线

40、路信令在一个复帧的TS16中的固定位置传送， 复帧同步就是为了保证各路线路信令不错路。 复帧同步码在F0（复帧的第1个帧）的TS16的高4个比特中传送，码字为0000。 帧同步过程：发端固定在偶帧的TS0的bit2bit8发一特定码“0011011”，经过比较、保护和调整，控制收定时的位脉冲发生器和时隙脉冲发生器产生时隙脉冲的顺序，达到帧同步。电路交换系统的接口电路数字用户接口电路数字用户接口电路电路交换系统的接口电路数字用户接口电路数字用户接口电路为了解决各路标志信令的错路问题，如果复帧为了解决各路标志信令的错路问题，如果复帧不同步，标志信令就会错路，通信也无法进行。不同步，标志信令就会错路

41、，通信也无法进行。帧同步和复帧同步的结果是使收端的帧和复帧帧同步和复帧同步的结果是使收端的帧和复帧的时序按发端的时序一一对准。它们都是依靠发的时序按发端的时序一一对准。它们都是依靠发送端发送特定的码组或码型，在接收端，从收到送端发送特定的码组或码型，在接收端，从收到的的PCM码流中，对同步码组或码型进行识别、确码流中，对同步码组或码型进行识别、确认和调整，获得同步。认和调整，获得同步。 电路交换系统的接口电路数字用户接口电路数字用户接口电路 检出故障后产生故障告警信号，向对端发送告警检出故障后产生故障告警信号，向对端发送告警信息，也检测来自对方交换机送来的告警信号，信息，也检测来自对方交换机送

42、来的告警信号，当连续当连续6个个50ms内都发生一次以上误码时，就产生内都发生一次以上误码时，就产生误码告警信号（误码率不超过误码告警信号（误码率不超过10-3）。 是利用弹性存储器作为缓冲器，使输入是利用弹性存储器作为缓冲器，使输入PCM码码流的相位与网络内部局时钟相位同步。流的相位与网络内部局时钟相位同步。电路交换系统的接口电路数字用户接口电路数字用户接口电路 网络输出的信号中不含有帧和复帧同步信号，在送出信号前，要将帧和复帧信号插入： 复帧同步信号：复帧同步信号：在第“0”帧TS16插入0000111； 帧同步信号：帧同步信号：在偶帧TS0插入10011011， 奇帧TS0插入11111

43、11。电路交换系统的接口电路数字用户接口电路数字用户接口电路信号控制电路将PCM传输线上的信令传输格式转换成适合于网络的传输格式。如在TSl6中传输时，TSl6提取电路首先从经过码型变换的PCM码流中提取TS16信令信息，将其变换为连续的64kb/s信号，在输入时钟产生的写地址控制下，写入控制电路的存储器，然后在网络时钟产生的读地址控制下，按送往网络的信令格式逐位读出。LT为线路终端负责用户线的传输ET负责数字用户的接入控制，一方面将B通路(64kbit/s)中的用户信息通过PCM接口复用到PCM总线上，以和其它L/T设备同样的方式接入交换网络；另一方面对D通路中的控制信令进行处理，将用户的请

44、求和响应经过翻译之后送到交换机的控制部分，并将控制部分的命令转换成D通路信令送往用户。L/T用户和中继线接口ETETETETETETETETETETETETETET数数 字字 交交 换换 网网 络络模拟用户线模拟用户线Z1模拟远端集线器模拟远端集线器Z2模拟模拟PABXZ3数字用户线数字用户线V1LTLTLTLTZ1V2V3V4V5数字远端模块数字远端模块Z1V1NT数字数字PABXm (2B+D)n E12,048kbit/sABLTC11C12C21C22LT本地本地转换转换二线二线中继器中继器通路转通路转换设备换设备四线四线FDM实线实线PCM8,448kbit/sLT34,368kbi

45、t/s8,448kbit/sLT分频多路复用复用器NT为网络终端基本速率接口ET为交换机终端负责数字用户的接入控制E1接口为32时隙电路交换系统的接口电路小结数字交换机接口数字交换机接口 与电信管理网（与电信管理网（TMN）的接口，用于操作维的接口，用于操作维 护管理和计费等护管理和计费等A交换网络控制系统模拟用户接口用户侧接口中继侧接口数字用户接口数字中继接口模拟中继接口数字用户接口操作维护OAMZVBCQ3V类和Z类接口是数字程控交换机用户侧接口ABC类接口是数字程控交换机与其它交换机的接口，是网络侧接口其中V类和AB类为数字接口网管接口Q3电路交换系统的接口电路简化框图 5. 数字交换网

46、络 数字交换网络信息交换过程 数字交换网络信息交换过程数字交换网络信息交换过程数字交换网络信息交换过程数字交换网络信息交换过程 交换机到用户的信号交换机到用户的信号 交换机到交换机的信号交换机到交换机的信号 用户到交换机的信号用户到交换机的信号主要是各种单频信号音，它们均是信号源为450Hz或 950Hz的正弦波。( (交换机需要产生的主要信号音交换机需要产生的主要信号音) ) 用户到交换机的信号用户到交换机的信号 电话机的拨号（被叫号码 ）有两种形式： 直流脉冲(脉冲拨号) 双音多频（DTMF）用户到交换机的信号用户到交换机的信号 双音多频（DTMF）（应用广泛）音频信号的产生脉冲拨号是通过

47、话机拨号控制用户环路电流断续状态，从而形成直流脉冲串，用户每拨一位号，就送出相应个数的一串脉冲，以直流脉冲个数表示所拨的号码数值。 直流脉冲（P）(很少用)DTMF 信号是将电话机拨号盘上的09、AD及*/E、#/F共16个字符，用音频（ 0.33.4KHz ）范围的8个频率来表示的一种编码方式。根据CCITT的建议，国际上采用697Hz、770Hz、852Hz、941Hz、1209Hz、1336Hz、1477Hz、1633Hz 8种频率分成高频群和低频群两组，分别作为列频和行频。话机按键与频率的对应关系 数 字 键 盘高频组/Hz1209133614771633低频组/Hz697123A77

48、0456B852789C941*0#DDTMF也应用在交互式控制中，如语言菜也应用在交互式控制中，如语言菜单、语言邮件、电话银行和单、语言邮件、电话银行和ATM终端等。终端等。 每个字符的信号由来自列频和行频的两个频率的正弦信号叠加而成。从高频群和低频群任意各抽出一种频率进行组合，共有16种不同的组合，代表16种不同的数字或功能。 交换机到交换机的信号交换机到交换机的信号局间信号局间信号 局间信令(记发器信令记发器信令):交换设备记发器发送和接收的信令。记发器信令的主要功能记发器信令的主要功能: : 控制电路的自动接续。 多频互控方式：为了保证有较快的传送速度和有一定的抗干扰能力，记发器信令采

49、用多频互控（MFC）方式（1号信令用 ）。所谓多频指的是局间信号是用多个频率合成的。前向信号（发）频率选择了高频段： 1380Hz、1500Hz、1620Hz、1740Hz、1860Hz、1980Hz六个频率，每个相邻频率的频差为120Hz。按 “六中取二”的频率组合，最多可组成15种编码，可代表15种信号或信令。 要传送数码为两个相应频率之和。 这多个频率是 3003400Hz带内的频率。多频互控(双音频)信令编码前向信令（高频段）（后向应答）信号频率为： 1140Hz、1020Hz、900Hz、780H四个频率，其频差也是120Hz 。采用“四中取二四中取二”的频率组合构成6种信号种信号。

50、后向信令多频互控信令编码原理同上。信令种类及含义信令种类及含义 为了增加MFC信令容量，前向信令分为I组和II组；后向信令分为A组和B组。I组和A组对应，II组和B组对应，构成两组互控信令。后向A组信令是前向I组信令的互控信令，起控制和证实前向I组信令的作用。 因此局间信令称为多频互控信令（中国1号信令）。单音频信号的产生单音频信号的产生按照按照PCM编码格式编码格式,将将抽抽样频率为样频率为8KHz（1000000s(1S）/125s），），然后然后进行量化和编码，得到各抽样点的进行量化和编码，得到各抽样点的PCM信号，放到信号，放到ROM中，使用时读出。中，使用时读出。 单音频信号产生的基

51、本原理是：可编程只读存储器 (PROM)500Hz的正弦振荡器以125s的间隔抽样量化PCM编码器图3.20 单音频信号产生原理图单音频信号产生原理单音频信号产生原理T=2ms 500Hz音频信号产生原理 假设单音频正弦信号的频率假设单音频正弦信号的频率为为500Hz，其周期为，其周期为2ms，按，按125s的间隔进行抽样，一个的间隔进行抽样，一个周期内需要取样周期内需要取样16次（次（2000s/125s），每次取样），每次取样值都要送入值都要送入PCM编码器进行编编码器进行编码，得到码，得到16个抽样编码后的个抽样编码后的PCM码，然后按顺序写入码，然后按顺序写入PROM的的16个单元中，

52、当需要个单元中，当需要这个正弦信号时，只要每隔这个正弦信号时，只要每隔125ls读取一次读取一次ROM中的内容中的内容，就可以得到代表，就可以得到代表500Hz的数的数字化的音频信号。字化的音频信号。MFC信号的产生原理信号的产生原理 双音频信号产生的基本原理与单音频信号的产生类似，双音频信号产生的基本原理与单音频信号的产生类似，产生双音频信号最主要的就是要确定一个产生双音频信号最主要的就是要确定一个“重复周重复周期期”，使得在这个周期内两个双音频信号和，使得在这个周期内两个双音频信号和PCM的抽的抽样信号都重复了完整的周期，即三个信号的重复次数样信号都重复了完整的周期，即三个信号的重复次数均

53、为整数。均为整数。例如：要，首先我们在1500Hz、1620Hz和8KHz（ PCM的抽样信号）的三个频率中取最大公约数最大公约数20Hz， 20Hz是重复频率，重复周期为50ms（f=1/T, T=1000/20=50）， 即在50ms内内: 1500 Hz重复了75次 1620 Hz重复了81次 8kHz重复了400次 因此在50ms周期内，要取400个抽样值存放在ROM中。在需要时按序读出即形成了数字双音频信号。MFC信号的产生原理信号的产生原理作业作业15：要，首先我们在Hz、Hz和8KHz（ PCM的抽样信号）的三个频率中取最大公约数最大公约数20Hz， 20Hz是重复频率，重复周期

54、为50ms（f=1/T, T=1000/20=50），即在50ms内内: Hz重复了93次 Hz重复了99次 8kHz重复了400次 因此在50ms周期内，要取400个抽样值存放在ROM中。在需要时按序读出即形成了数字双音频信号。MFC信号的产生原理信号的产生原理(2)(2)数字音频信号的发送数字音频信号的发送指定时隙或占用普通话路指定时隙或占用普通话路的时隙经交换网络送出。的时隙经交换网络送出。图3.15 通过交换网络向用户送信号音复用器信号音发生器连信号音发生器连在交换网络的入线在交换网络的入线15上，它通过入线上，它通过入线15的的TS1、TS2固定固定时隙，通过交换网时隙，通过交换网络

55、分别向用户送忙络分别向用户送忙音和拨号音音和拨号音交换网络有交换网络有16条入线和条入线和16条出条出线，每条入、出线，每条入、出线上传送的是线上传送的是32路路PCM信号音。信号音。在某一时刻，出线在某一时刻，出线2上的用户上的用户A需要送需要送忙音，它所分配的话忙音，它所分配的话路时隙是路时隙是TS8；出线出线3上的用上的用户户B需要送拨号需要送拨号音，它所分配的音，它所分配的话路时隙是话路时隙是TS18。图3.15 通过交换网络向用户送信号音交换网只要在交换网只要在入线入线15的的TS2与出线与出线2的的TS8之间建立连接之间建立连接即可。即可。同时在入线同时在入线15的的TS2与出线与

56、出线3的的TS18之间建之间建立连接即可。立连接即可。AB向用户A送忙音向户B送拨号音数字音频信号的发送通过交换网络可以完成点到点及点到多点的连接。n交换机设有DTMF和MFC收号器，一般接于交换网络的出线上（即下行母线上）。(3)(3)数字音频信号的接收数字音频信号的接收F1数字滤波F2数字滤波Fn数字滤波数字逻辑识别输入输出多频的接收多频的接收 数字音频信号的多频多频接收采用数字滤波器滤波后，再进行识别 人工交换机由话务员控制人工交换机由话务员控制; ; 程控交换机用处理机控制程控交换机用处理机控制，三部分三部分CPU)存储器存储器和和 IO控控制制系系统统1. 程控交换机控制系统的组成程

57、控交换机控制系统的组成控制方式控制方式控控制制方方式式集中控制应用软件复杂庞大系统可靠性较低。用于早期的用于早期的程控交换机程控交换机分散控制单机集中控制单机集中控制 用于空分交换机用于空分交换机双机集中控制用于程控交换机双机集中控制用于程控交换机话路设备话路设备中央处理机中央处理机话务分担主备用方式负荷分担负荷分担控制方式话路设备话路设备处理机处理机A处理机处理机B话路设备话路设备处理机处理机A处理机处理机B主备用控制方式控制方式控制方式（a）热备用工作方式 （b）冷备用工作方式 图3.24 集中控制的主备用工作方式示意图 分散控制方式单级多单级多机系统机系统多级处多级处理机系统理机系统分布

58、式分布式控制控制容量容量分担分担功能功能分担分担容量小容量小功能要全功能要全各台处理机并行工作，有专用的各台处理机并行工作，有专用的存储器，也可设置公用存储器。存储器，也可设置公用存储器。每台处理机只承担一部分容量的呼每台处理机只承担一部分容量的呼叫处理任务或部分功能。叫处理任务或部分功能。 资源资源0、 资源资源1 资源资源n处理机处理机0处理机处理机1处理机处理机n存储器存储器n存储器存储器1存储器存储器0公用公用存储器存储器图3.25 单级多机控制方式的系统结构示意图(容量分担)用于现代程控交换机控制方式控制方式分散控制方式单级多机单级多机系统系统多级处多级处理机系统理机系统分布式分布式

59、控制控制中央处理机中央处理机(小型机或功能强的高速PC机)预处理机预处理机(PC)预处理机预处理机(PC)预处理机预处理机(PC)维护管理处理机维护管理处理机(小型机或功能强的高速PC机)三级多级系统外围处理机执行频繁而处理简单的任务如用户扫描维护处理较复杂但执行次数最少如故障诊断等维护测试。 处理复杂性与执行次数成反比 工作处理较复杂但执行次数较少如数字接收与分析资源资源0、 资源资源1 资源资源n控制方式控制方式控制系统的结构控制系统的结构（1）功能分担方式）功能分担方式图3.27 局用交换机系统结构框图控制系统的结构控制系统的结构（2）话务分担方式）话务分担方式 u通常把正常运行的处理机叫做主用机，把配置备用通常把正常运行的处理机叫做主用机，把配置备用的处理机叫做备用机。这种主用机和备用机之间的工的处理机叫做备用机。这种主用机和备用机之间的工作方式叫做冗余方式。作方式叫做冗余方式。u冗余方式分为双机