第三章 程控交换机的硬件系统-2015

第三章程控交换机的硬件系统基本要求：1.了解程控数字交换系统硬件的三种基本结构。2.掌握数字交换的基本概念。3.掌握T接线器的功能，基本组成及基本工作原理。4.掌握ST接线器的功能，基本组成及基本工作原理。5.掌握T-S-T数字交换网络的基本组成及工作原理。6.掌握用户模块的基本功能。7.掌握模拟用户电路的基本功能。8.掌握数字中继器的基本功能。9.了解控制系统的几种冗余配置方式。10.了解交换机中处理机之间的几种通信方式。&3.1数字程控交换机的硬件系统&3.2数字交换原理和数字交换网络&3.3程控数字交换机的终端接口&3.4控制系统的一般结构第三章程控交换机的硬件系统第三章程控交换机的硬件系统3.1数字程控交换机硬件的基本结构一、数字程控交换机硬件的基本组成1.话路部分：数字交换网络和各种外围模块。2.控制部分：完成对话路设备的控制功能。由各种计算机系统组成，采用存储程序控制方式。二、数字程控交换机的硬件结构分类分级控制方式全分散控制方式基于容量分担的分散控制方式1.采用分级控制方式的交换机的硬件基本结构（1）数字交换网络

整个话路部分的核心，连接外围的各种模块。①在处理机的控制下，为呼叫提供内部话音/数据通路；②提供信令、信号音和处理机间通信信息的固定或半固定的连接。（2）用户模块终端设备与数字程控交换机的接口。主要功能是向用户终端提供接口电路，完成用户话务的集中和扩散，以及对用户侧的话路进行必要的控制。用户话务集中的原因？从模拟用户电路输出的数字信号在通往数字交换网络的PCM复用中继线上占有一个单独的话路时隙。这样由于普通用户的话务量较低,从而使交换网络的利用率降低，造成浪费。我们就采取把用户分散的话务量加以集中，来提高数字交换网络的利用率。用户话务集中的方式假设有120个模拟用户线接入，经用户电路输出数字话音信号，每30个用户合成一条PCM30/32一次群复用线，每组配有一个T接线器，从T0到T3，在接线器的输出端进行复联，最后合成一个PCM30/32高速母线接到数字交换网络。30户SLCSLCT030户SLCSLCT3一百二十个用户30个公用时隙至数字交换网络PCM30/3230户SLCSLCT030户SLCSLCT3一百二十个用户30个公用时隙至数字交换网络PCM30/32用户时隙在这里，T接线器只是为完成话务集中。这就是用户级T接线器与在数字交换网络中T接线器的主要区别。用户话务集中的方式①输入端的120个用户有120个话路时隙传送每个用户的话音，称为用户时隙。用户时隙属于每个用户专用的，无论用户是否摘机，这个时隙都不被其他用户所占用，是用户的专用时隙。②输出端的30个话路时隙由120个用户公用，当120个用户中有一个用户摘机呼叫，处理机发现这个用户呼叫，就在30个公用时隙中寻找一个空闲时隙，同时处理机控制相应T接线器的CM，使这个用户时隙与被选中的公用时隙接通。用户通话完毕，被选用的公用时隙又恢复空闲状态，以使其他用户使用。③在这里，T接线器没有交换功能，只是为完成话务集中。这就是用户级T接线器与在数字交换网络中T接线器的主要区别。（3）远端用户模块

设置在远离交换局的用户密集区域，完成的功能与用户模块相同。与母局间采用数字线路传输。远端用户模块与母局交换机之间的接口一般是内部接口，同一厂商生产才能连接。（4）中继器不同数字程控交换机间的接口。按照连接的中继电路类型，可分为模拟中继器和数字中继器。

（5）信令设备

用来接收和发送呼叫接续时所需的信令信息。常用的信令设备：DTMF收号器、信号音发生器、No.7信令终端和No.7信令处理机。（6）控制系统计算机系统，由中央处理器、存储器和输入/出设备组成。它通过执行预定的程序和查询数据，来完成规定的话音通路接续、维护和管理的功能逻辑。在分级控制方式程控交换机中，通常中央处理机负责对数字交换网络和公用资源设备进行控制，如系统的监视、话务统计和计费处理等。外围处理机完成对交换网络外围模块的控制，如用户处理机完成用户线路接口电路的控制等。2.全分散控制方式交换机的基本结构S1240交换机的基本结构S1240交换机由数字交换网DSN和连接到DSN上的模块组成。模块分为两种类型：（1）终端控制模块完成用户线的信令控制、呼叫处理；接收识别用户发来的DTMF信号，各种信号音的产生。由处理机部分和终端电路组成。不同模块处理机部分的硬件结构相同，但终端电路部分不同。（2）辅助控制单元主要完成软件控制功能。

不含终端电路，只有处理机部分。交换机的全部控制功能都由分布在各个模块单元中的处理机来完成。各个模块的功能比较单一，为了完成呼叫处理和各种维护管理功能，各个模块直接要通过数字交换网络DSN进行大量的通信。3.基于容量分担的分散控制方式的交换机的基本结构（1）交换模块（SM）主要完成交换和控制功能，并提供用户线和局间中继线的接口电路。（2）通信模块主要完成管理模块和交换模块，各交换模块之间的连接与通信。（3）管理模块主要负责模块间呼叫接续管理，并提供交换机主机系统与维护管理系统的开放式管理结构。第三章程控交换机的硬件系统3.2数字交换原理与数字交换网络一、语音信号的数字化和时分多路通信1、语音信号的数字化

目前，我国公用电话交换网中，只有一段模拟线路—端局至用户。在交换机内部，交换机与交换机之间，传送和处理的都是数字信号，因此端局的用户线接口电路必须具有A/D、D/A功能。A/D就是语音信号的数字化，包括抽样、量化和编码三个步骤。

抽样频率：8000Hz，采样周期：125us，抽样值是8位编码，我国和欧洲采用A律压扩，北美和日本采用u律压扩，语音信号速率：64Kbit/s（程控交换的基本交换单位）。2、时分多路通信

（1）多路复用复用的概念：为了提高信道利用率，使多路信号互不干扰地在同一信道上传输的方式称为多路复用。

频分复用（FDM）多用于模拟信号的复用；时分复用（TDM）多用于数字信号的复用；波分复用（WDM）多用于光纤通信系统。①频分复用（FDM)频分复用就是把传输频带分割成若干部分，每对用户所占用的仅仅是一个频段。简单的说，就是通过调制手段把信号分在不同的频段。FDM又称为载波通信，它是模拟通信的主要手段。调幅的频域表示法ω-ωω-ω0②时分复用各路信号在同一信道上轮流占用不同时间间隔进行通信。

PCM通信的基本原理TTT…12N12N12N………ft

T=125us，N=32

这就是PCM30/32路系统。（2）PCM时隙和帧时隙：在T时间内，一路数字话音信号在信道上的传输时间称为一个时隙。帧：N个时隙组成的数字码流称为一帧。对于PCM30/32路系统：码流速率：2.048Mbit/s，工程上称为2M①帧时长：125usfc=8000Hz，是抽样频率。②时隙时长：3.9usfTS=256kHz，称为时隙脉冲

③位时长：488nsfCP=2048kHz，是主时钟。32个时隙编号为：TS0—TS31PCM30/32路帧结构在信令系统一章介绍。关于将PCM数字电话数字复接成各种“群路”的方式，CCITT（现ITU-T）建议了两种标准1．我国和西欧各国主要采用的PCM-30/32路系列标准PCM30/32路系统信号称为E1信号该系列将PCM30/32路群，作为基群（或一次群）四个基群组成一个二次群；四个二次群组成一个三次群；四个三次群组成一个四次群等等。2．日本和北美各国采用的24路系列标准PCM24系统信号称为T1信号。由24个话路组成一个基群；四个基群组成一个二次群；五个或七个二次群组成一个三次群等等。如两系统互连，接口设备由PCM24路系统提供。二、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

（1）交换网络一个交换网络由若干条入线和若干条出线组成，其功能是将某条入线上的信号，交换到某条出线上去。按其交换方式，可分为空分（模拟）交换网络和时分（数字）交换网络。①空分（模拟）交换网络入线1A入线3入线N出线1出线2出线3出线N入线2

②时分（数字）交换网络如每条入线和出线都是PCM复用线，并且任一条入线上的任一入时隙都可交换到任一条出线上任一出时隙，这个交换网络就是数字交换网络。入线1入线3入线N出线1入线2出线2出线3出线NTS9TS3TS8TS1上行通路：从用户电路进入交换网络的通路。下行通路：从交换网络进入用户电路的通路。交换系统通常包括若干条PCM复用线，用母线HW来表示；每条母线又有若干个串行通信时隙，用Ts来表示。

HW：华为公司定义的32路PCM复用线，HighWay，意为高速通路。

③基本交换过程交换网络译码器编码器TS0译码器编码器TS1译码器编码器TS31编码器译码器TS0编码器译码器TS1编码器译码器TS31AATS31ATS1ABBTS31BTS1BHW0HW5HW0`HW5`（2）接线器的基本功能a)完成时隙交换（时间交换）如果输入复用线上任一时隙的内容可以在输出复用线任一时隙输出，就称为时隙交换。

时隙交换输入侧输出侧b）完成复用线之间的交换（空间交换）任一输入线和任一输出线之间同一时隙的交换，称为复用线之间的交换。

复用线之间的交换PCM0PCM1PCM2PCM0PCM1PCM2Ts1Ts1Ts9Ts9时间接线器和空间接线器是数字交换机中两种最基本的接线器。2、时间（T）接线器时间接线器就是数字交换网络，它的功能就是完成PCM复用线时隙的交换。即将T接线器中输入复用线上某个时隙的内容交换到输出复用线上的指定时隙。（1）T接线器的组成

T接线器主要由话音存储器（SM）、控制存储器（CM）以及必要的接口电路组成。

话音存储器：用于存放话音信号的PCM编码，容量等于PCM复用度（32），单元字长为8位。

控制存储器：存放处理机的控制命令，单元内容为话音存储器的地址，容量等于PCM复用度（32），单元字大于或等于5位。012331CLKW/RR/WCCM012331CLKRWCPUCCM话音入话音出SMCM话音信息话音存储器地址

（2）T接线器的工作方式和工作原理

T接线器有2种工作方式，即输出控制方式和输入控制方式。输入：将话音信号写入SM的过程输出：将话音信号从SM读出的过程①输出控制方式输出控制，就是控制读出，也把这种控制方式称为顺序写入控制读出方式。下面以TS6→TS20为例说明输出控制的工作原理。012631CLKWR0122031CLKRWCPUTS0ATS6TS31X0X1X1AX316在TS20时刻6TS0ATS20TS31ATS6→TS20

②输入控制方式输入控制，就是控制写入，也把这种控制方式称为控制写入顺序读出方式。下面还以TS6→TS20为例说明输出控制的工作原理。0122031CLKRW012631CLKRWCPUTS0ATS6TS31X0X1X1X3120在TS6时刻20TS0ATS20TS31A在TS20时刻ATS6→TS20练习题1有一时间接线器，输入线和输出线均为PCM32复用线，请分别按输入控制方式和输出控制方式，用图表示出TS3的话音信息和TS19的话音信息进行交换的过程。3、空间（S）接线器

空间接线器的功能是完成不同复用线间同一时隙的交换。（1）基本组成S型接线器由m×n交叉点矩阵和CM组成。在每条入线i和出线j之间都有一个交叉点Kij，当某个交叉点在控制存储器控制下接通时，相应的入线即可与相应的出线相连。控制存储器存放在时隙I时第j条输入/出复用线应接通的输出/入线的线号。（2）工作原理根据控制存储器是控制输出线上交叉接点闭合还是控制输入线上交叉接点的闭合，可分为输出控制方式和输入控制方式两种。①输出控制方式

CM是为输出线配置的，有几根输出线就有几个CM，存储单元数=复用度，单元字长N和输入线的数量有关，因为CM单元中存的是输入母线号。输入线数量=2的N次方。但通常单元字长为8。Ⅰ

填写CM

使用CM7。CPU控制，在CM7的2单元写入0。0为要连接的入母线号。Ⅱ控制节点闭合

TS2时刻，读出CM7的2单元的内容0，使HW0与HW7`节点闭合。这样，把HW0的TS2的内容a读出到了HW7`的TS2。②输入控制方式大家自己推导一下。HW0的TS2→HW7`的TS2练习题2一S型接线器，输入线复用度为32，交叉矩阵为2×2。需进行0线Ts1和1线Ts1的信息交换，按输入控制方式工作。三、串-并、并-串转换及复用和分路我们知道，线路上传送的是PCM串行码流，在进入交换网络后，必须将其转换成并行信号才能进入话音存储器；同样，经过交换的并行话音信号，也必须变成串行码流才能送出交换网络。串-并转换串-并转换话音存储器并-串转换并-串转换............PCM0PCM7PCM0PCM7串行码是指各时隙内的8位码D0～D7是按时间的顺序依次排列。并行码是指各时隙内的8位码D0，D1，…，D7分别同时出现在8条线上。2.复用和分路（1）复用：将多个PCM低次群系统复用成PCM高次群系统。尽可能利用半导体器件的高速特性，使在每条数字通道中能够传送更多的信息，提高数字通道的利用率。使用复用器实现。复用器两边线路的传码率不成4倍关系。因为还要加入一些控制信号。（2）分路：将复用的信号还原到原来的PCM低次群上。使用分路器实现。复用器2.048Mbit/s8.448Mbit/s四、TST数字交换网络单一的S接线器不能单独构成数字交换网络，而T接线器可以单独构成数字交换网络，但T接线器容量受到限制，因此通常采用多级接线器构成数字交换网络。1．TST数字交换网络（1）TST数字交换网络的结构

T-S-T交换网络是由输入级T接线器（TA）和输出级T接线器（TB），中间接有S型接线器组成。其功能是完成：任一入母线上任一时隙←→任一出母线上任一时隙。TTTTSATS8ATS5ATS6M（2）TST网络的工作原理初、次级T接线器应工作在不同工作方式下。A→B的交换：内部时隙B→A的交换：设一个方向的内部时隙为X，复用线的复用度为n,则另外一个方向的内部时隙用反向法求，公式：

（3）TST网络的初、次级T接线器共用控制存储器的问题由于输入T级和输出T级采用了不同的控制方式，故它们的存储器可以合用。CMA1（5）=10=01010BCMB1（5）=26=11010BCMA6（20）=26=11010BCMB6（20）=10=01010B2．STS型时分交换网络

S-T-S三级时分交换网络是由输入S级、中间T级和输出S级组成3．TSST型时分交换网络日本NEC公司生产的NEAX-61是典型的T-S-S-T时分交换网络结构。4．SSTSS型时分交换网络

S-S-T-S-S是意大利Telettra公司的DTN-1数字交换机的交换网络所采用的结构，这种网络是在两侧各配备两级S型接线器，中间为一级T型接线器。早期的时间接线器容量小，当组成容量很大的交换网络时，为了实现时隙的全交叉，就需使用S接线器。

随着大规模集成电路技术的发展，T接线器的容量可以做得很大，没有必要再使用TST网络，因此，目前数字程控交换机上的交换网络都是全利用度的单T网络。

五、单T接线器芯片和T单元扩展1、单T接线器芯片

MT8980是256×256时隙的全利用度单T芯片。串-并转换串-并转换话音存储器并-串转换并-串转换............PCM0PCM7PCM0PCM7时基控制逻辑控制存储器译码2、T单元的扩展有时，一个单T接线器的容量还不能满足要求，又要组成全利用度的数字交换网络，那么就需要对单T单元进行扩展。1070720707这样能否组成512×512的交换网络呢？10707207071、首先将1、2号T接线器的出线分别复接。这样组成的T接线器出、入时隙分别为多少呢？

512×2562、再添加一组接线器，又可组成一个512×256的接线器。3、将1、3号接线器入线分别复接，会出现什么情况？4、将2、4号接线器入线分别复接。这样能否组成512×512全利用度的接线器？3070740707我们可以看出，容量扩展后所需的T单元的数量k的值是按扩展倍数的平方增长的。

k=(扩展的容量/单T容量）216片单T单元组成容量为1024×1024的接线器华为公司C&C08型程控交换机是由4片2K×2K的单T芯片组成的4K×4K的交换网络。五、关于数字交换网络（单T接线器）几点说明

1、数字交换网络的入线和出线是成对使用的。发送方的话音数据经入线进入交换网络；经过交换网络交换的话音数据通过出线进入接收方。

2、一条入线和一条出线，在工程上称为一条HW（HighWay)。

3、如果某用户占用HW0的入线的TS1用于发送话音信号，那么它肯定也会占用HW0的出线的TS1接收话音信号。六、话务量的基本概念1、话务量呼叫发生强度：单位时间内发生的呼叫次数，用λ表示。平均占用时长：每个呼叫的平均占用时间，用S表示。话务量：呼叫发生强度与平均占用时长的乘积，就是单位时间内的话务量，称为话务量强度，简称为话务量，通常用爱尔兰（Erl）为单位，是一个无量纲量，λ与S使用相同的时间单位。用公式表示为

A＝λ×SA为话务量强度，λ为呼叫发生强度，S为平均占用时长。例：设一台交换机，其呼叫发生强度λ=100次/s，平均占用时长S=120s/次，则

A＝λ×S=100次/s×120s/次=12000Erl2、呼损率在信道公用的情况下，通信网是无法保证每个用户的所有呼叫都能成功，必然有少量的呼叫会失败，即发生呼损。流入话务量：话源送入设备的话务量。完成话务量：设备完成接续所产生的话务量。呼损率=（流入话务量－完成话务量）/流入话务量

3.3程控数字交换机的终端接口包括用户模块、中继器和信令设备。一、用户模块1、用户模块的结构

（1）用户电路：与用户线的接口。（2）用户级交换网络：由一级T接线器组成，用于话务的集中和扩散。（3）用户处理机：完成对用户电路、用户级交换网络的控制及呼叫处理的底层控制（摘挂机识别、拨号脉冲识别、振铃控制等。直接控制硬件）。2、用户电路用户电路分为模拟用户电路和数字用户电路。模拟用户电路用于连接模拟用户话机等模拟终端，数字用户电路用于连接数字话机等数字终端，主要用于窄带ISDN，目前很少使用。我们主要介绍模拟用户电路的基本功能。

（1）馈电（Batteryfeeding)

用户话机的工作电源由交换机的用户电路提供。馈电电压为-48V，摘机时，馈电电流为20—100mA，但通常的交换机的馈电电流为20—30mA。-48Vab用户电缆直流阻抗1K1K直流阻抗

300话机工作时，加在其上的电压为6—9V通话时，用户的话音信号经电容耦合至交换机内部。

可以看出，用户电路要给用户话机提供直流通路，以便话机获得工作电源；同时，也要给用户话机提供交流通路，将话音信号送入交换机内部。

馈电电路中串接有馈电线圈，对话音信号呈高感抗，而对直流的馈电电流呈低感抗，这样在向用户话机馈电的同时，能够尽量减小话音的传输衰减。

（2）过压保护（Overvoltageprotection）交换机工作时，有可能遭到高压（雷电、电力线等）袭击，烧毁电路板，因此必须加以保护。过压保护分为2级，第一级在用户配线架上对每一条用户线加装保安器，但高压经过保安器后，仍有可能有上百伏的高压，因此，在用户电路上也应设置过压保护电路，称为第二级保护，或称二次保护。1、正常情况下，a、b线上电压比地低，比-48V高，桥路不起作用。2、以a线为例：当a线上的电压比地还高时…3、当a线上的电压比-48V还低时…4、对b线而言，情况是相同的。RRab-48V钳位于地钳位于-48VR为热敏电阻，电流大时，电阻也随之增大，功耗增大，直至烧毁以保护内部电路。

（3）振铃控制（Ringingcontrol）当有用户呼入时，交换机应向被叫用户发送铃流（75V，25Hz）。振铃控制就是完成这一功能的。由于铃流电压较高，一般的电子器件是不能承受的，因此，通常会使用振铃继电器。是否向用户发送铃流，是由用户处理机来控制的。1、当向用户振铃时…2、当停铃时…3、当振铃1s持续期间用户摘机…ab铃流源振铃继电器线圈+12V振铃控制截铃

（4）监视（Supervision）交换机要时刻监视用户的摘、挂机状态以及用户拨号脉冲状态。监视功能是通过检测用户线是否有环流来实现的。1、用户挂机时，环路断开，电阻两端无降，监视信号为一电平状态（高或低）。

2、用户摘机时，环路接通，电阻两端会产生压降，经放大后，监视信号为另一电平状态（低或高）-48Vab用户电缆直流阻抗1K1K放大监视信号监视信号×监视信号

（5）编译码和滤波（CODEC&filter）编码器的功能是将用户线上送来的模拟信号转换为数字信号（PCM编码），即模/数转换；译码器则完成相反方向的转换。

通常，在编码器之前要进行带通滤波（300Hz—3400Hz），而在译码器之后要进行低通滤波。编译码和滤波功能可以由集成电路实现，如MC145557等。

（6）混合电路（Hybridcircuit）用户线上的模拟信号是以二线双向的形式传送的，但在交换机内部，传送的是四线单向的数字信号。混合电路的功能就是进行二/四线转换。以前，混合电路通常由混合线圈来实现，体积大，消耗有色金属，目前，则多由集成电路实现。1、用户线来的模拟信号进入混合电路时…2、译码器来的模拟信号经滤波器、放大器到达C处时，由于平衡网络的作用，C-B间呈高阻抗…平衡网络放大器放大器滤波器滤波器编码器译码器CBA××上行通路下行通路

（7）测试电路（Test）为了保证设备的正常运行，交换机经常要定期对用户电路的内线和外线进行测试。测试设备用户外线用户内线两对测试开关

模拟用户电路的总体框图：测试振铃控制过压保护馈电和监视混合电路编译码和滤波PCM控制系统测试设备铃流源BORSCHT七大基本功能3、用户话务的集中和扩散交换网络译码器编码器TS0译码器编码器TS1译码器编码器TS31编码器译码器TS0编码器译码器TS1编码器译码器TS31HW0HW51、每个普通电话用户固定占用交换网络的一个入时隙和一个出时隙。通话无阻塞。2、普通电话用户的话务量较低，浪费系统资源。3、为了解决这一矛盾，在用户级增加一级交换网络。1207070707这是2个256×256时隙的T接线器，将它们的出线分别复接…

组成了一个512×256时隙的接线器，它的入线连接用户电路，可接512个用户，出线连接选组级交换网络入线…

用户电路0用户电路31用户电路480用户电路511交换网络1207070707

512个用户分别固定占用用户级交换网络的一个入时隙，而用户级交换网络只有256个出时隙，这256时隙称为公用时隙。

512个用户只占用选组级交换网络的256个时隙，收敛比为2：1（集中）。有阻塞。用户电路0用户电路31用户电路480用户电路511交换网络1207070707话务集中的思想：将M条连通数字交换网络的话路分配给N条用户线共用，集中比N：M通常是大于1。用户电路0用户电路31用户电路480用户电路511交换网络1207070707这仅仅是一个上行通路，用于用户的话音发送，因而，也必须有一个下行通路。用户电路0用户电路31用户电路480用户电路511交换网络上行通路1207070707这还是2个256×256时隙的T接线器，将它们的入线分别复接…

组成了一个256×512时隙的接线器。其收敛方向恰好与上一个相反（扩散）。现将2个接线器图简化。交换网络512入256出交换网络256入512出交换网络用户电路0用户电路511交换网络交换网络512入256出256入256出512出256入上行通路下行通路交换网络

用户电路0交换网络512入256出256入256出512出256入交换网络用户电路0交换网络用户电路0512入256出512出256入交换网络用户电路0256入256出二、中继器中继器是交换机和交换机之间的接口。中继器交换网络用户电路中继器交换网络用户电路A555001121B6660022拨号：6660022分析号码，不是本局用户，选择一条通往666局的一条话路。并预占交换网络中用户与中继器接通时隙。交换网络我已占用话路1，请占用相同话路。话路1已占用，请送被叫号码。振铃二、中继器中继器是交换机和交换机之间的接口。中继器交换网络用户电路中继器交换网络用户电路A555001121B6660022交换网络被叫号码：6660022分析号码，是本局用户，且用户空闲，预占交换网络中用户与中继器话路1接通时隙，并向被叫振铃。交换网络已向被叫振铃。二、中继器中继器是交换机和交换机之间的接口。中继器交换网络用户电路中继器交换网络用户电路A555001121B6660022交换网络交换网络回铃音振铃被叫摘机应答，停铃，接通预占时隙。被叫已应答。停回铃音，接通预占时隙。双方开始通话。拆线过程略。

可以看出，中继器是交换机与交换机之间传送控制信息和话音信息的通路。

根据连接中继线的类型，中继器可分为模拟中继器和数字中继器两大类。1、模拟中继器

在交换机之间传送模拟音频信号、直流线路信令和MFC信令。电路组成与模拟用户电路有很多相似之处，这里仅介绍它们的不同点。

（1）中继器无馈电和振铃控制功能；（2）将用户状态监视改为中继忙闲状态监视、线路信令的监视和线路信令控制。模拟中继器目前已很少使用。2、数字中继器

数字中继器的出入端都是数字信号。数字中继器的主要功能如下：码形变换和反变换;时钟提取;帧同步；复帧同步；信令的提取和插入；帧定位等。1.码型变换

PCM传输线上传输的数字码，采用高密度双极性码HDB3码或双极性码AMI码。而在数字交换机内部，一般使用二进制码型和不归零的NRZ码。为了适应这些，接口中传输信号的两个方向都要进行码型变换。2.时钟提取从输入的PCM码流中提取收端用的时钟信号，作为输入时间基准，实现收端与发端定时的同步。例如，对PCM30/32路一次群码流，提取的时钟频率就是2048kHz。提取方法：锁相环、谐振回路、晶体滤波等。3.帧同步帧格式中，偶帧的TS0有一个帧同步码组0011011

，发送端要发送，接收端要检出这个码组来确定一个帧的开始。实现方法：用帧同步检测器。4.复帧同步

F0的TS16高4位传复帧同步码组0000，接收时要检测出来复帧同步码组，来确定复帧的开始。实现方法：用复帧同步检测器。5.信令的提取和插入采用随路信令时，F1—F15的TS16用作30个话路的线路信令，数字中继器发送端要把这些信令插入到复帧中相应的TS16；接收端把线路信令从TS16提取出来送给控制系统。6.帧定位帧定位的任务是为了进行时隙交换，必须把对方局发出的各时隙传送的数据，准确地按照本局时钟频率和相位传送至数字交换网络。7.帧和复帧定位信号插入因为在交换网络输出的信号中，不包含帧和复帧的同步信号，故在发送时，应将帧和复帧的同步信号插入，这样就形成了完整的帧和复帧的结构。3、用户交换机的入网方式

有些机关、厂矿、学校为满足内部通信的需要，会自己购买程控交换机。这类交换机为这些用户专用，称为用户交换机，又由于这类交换机容量较小，也称小交换机，也有的称为用户小交换机。

这类交换机除了满足内部通信以外，还有与外部通信的需求，也就是说，小交换机也应具有与公用交换网通信的能力。（1）半自动接入方式（从用户级入网）环路中继交换网络用户电路A8001B6660022环路中继环路中继用户电路用户电路用户电路用户电路666005066600516660059用户交换机公网交换机交换网络

假设用户交换机的内部号码为4位，公网交换机的号码为7位。用户交换机的10个环路中继器与公网交换机的10对用户线相连，电话号码为6660050—6660059.环路中继交换网络用户电路A8001B6660022环路中继环路中继用户电路用户电路用户电路用户电路666005066600516660059用户交换机公网交换机交换网络

用户交换机呼叫公网用户时：A用户摘机，听本局拨号音，然后拨出局字冠（通常为0或9），用户交换机会在10个环路中继器中选择一个空闲的中继器（环路中继0，对应公网的电话号码为6660050），将用户与环路中继0经交换网络连接起来，并将环路中继器环路接通。环路中继交换网络用户电路A8001B6660022环路中继环路中继用户电路用户电路用户电路用户电路666005066600516660059用户交换机公网交换机交换网络

环路中继器环路接通，对公网交换机而言，相当于用户6660050摘机，公网交换机会为其送拨号音，用户A可以听到此拨号音，称为二次拨号音，此时，用户A即可直接拨打公网用户B号码6660022（以后的接续过程同本局接续，相当于6660050与6660022通话）。环路中继交换网络用户电路A8001B6660022环路中继环路中继用户电路用户电路用户电路用户电路666005066600516660059用户交换机公网交换机交换网络

可以看出，半自动接入方式的出局呼叫可以实现直拨（不用话务台转接），但要听二次拨号音，因此，这种出局方式称为DOD2（DirectOutwardDialling-two）。环路中继交换网络用户电路A8001B6660022环路中继环路中继用户电路用户电路用户电路用户电路666005066600516660059用户交换机公网交换机交换网络

公网用户B拨打用户交换机用户时：先拨打与用户交换机相连的10个号码的任何一个（6660050），这时，公网交换机向该用户送铃流。环路中继交换网络用户电路A8001B6660022环路中继环路中继用户电路用户电路用户电路用户电路666005066600516660059用户交换机公网交换机交换网络

环路中继0应具有铃流检测功能，检测到铃流后，接通环路（对公网交换机而言，相当于被叫6660050摘机，双方通话）用户交换机此时应通过交换网络与话务台连接起来，以后的接续由话务台转接。话务台用户电路环路中继交换网络用户电路A8001B6660022环路中继环路中继用户电路用户电路用户电路用户电路666005066600516660059用户交换机公网交换机交换网络话务台用户电路用户电路

但目前，使用最多的是电脑话务员，环路接通后，用户交换机将环路中继经交换网络与电脑话务员连接起来，由电脑话务员送语音提示，公网用户此时可再次拨打用户交换机内部号码，以后的接续由用户交换机完成。环路中继交换网络用户电路A8001B6660022环路中继环路中继用户电路用户电路用户电路用户电路666005066600516660059用户交换机公网交换机交换网络用户电路

我们也可以看出：半自动接入方式的入局呼叫需要由话务台转接，称为BID（BoardInwardDialling）。公网用户可以拨6660050—6660059中的任何一个均可接入用户交换机，但号码太多不便记忆，这时公网交换机可将其中的一个（如6660050）做为引示号，在拨打该号码时，可选择这10个号码中任何一个空闲的号码，称为连选。环路中继交换网络用户电路A8001B6660022环路中继环路中继用户电路用户电路用户电路用户电路666005066600516660059用户交换机公网交换机交换网络用户电路

我们还可以看出：半自动接入方式接口简单，并且不占用公网号码资源；但也有缺点，由于整个接续中有3段模拟电路，要经4次A/D、D/A转换，会降低话音质量；不利于发展非话业务；不利于长话计费。（2）全自动接入方式（从选组级入网）A5550011B6660022中继器交换网络用户电路中继器交换网络用户电路交换网络用户交换机公网交换机

全自动接入方式与公网交换机之间的连接没有本质的区别，只不过用户交换机是用户设备，且容量较小。半自动接入方式两交换机间传送的是模拟形式的用户线信令、模拟话音，全自动接入方式两交换机间传送的是数字形式的局间信令和数字话音。（2）全自动接入方式（从选组级入网）A5550011B6660022中继器交换网络用户电路中继器交换网络用户电路交换网络用户交换机公网交换机

全自动接入方式出局、入局均可等位直拨，且出局呼叫只听一次拨号音。出局呼叫称DOD1（DirectOutwardDialling-one）；入局呼叫称DID（DirectInwardDialling）或DDI（DirectDiallingIn）。这种接入方式用户交换机占用公网号码资源，但有着比半自动接入不可比拟的优点。三、信令设备

信令设备的功能是接收和发送信令。信号音发生器

DTMF接收器

MFC多频信号发送器和接收器

No.7信令终端（No.7第二级）信令设备是接在数字交换网络上的，它通过数字交换网络所提供的路由来传递。因此这些信号必须是“数字化了的”，即必须是用PCM调制了的音频信号才能在数字网络中通过。1、数字化信号音的产生程控交换机中的信号音都是以数字信号的形式产生和发送的，信号音的PCM编码存放在ROM中。

信号音的产生有两种：单音频和双音频。（1）我国常用的用户信息如拨号音、忙音和回铃音均采用450Hz单频；（2）我国长途电话网中采用的记发器信号，即前向信号频率为1380Hz、1500Hz、1620Hz、1740Hz、1860Hz和1980Hz，以及后向信号频率为1140Hz、1020Hz、900Hz和780Hz，分别采用6中取2和4中取2的频率。（1）拨号音（450Hz的连续音）的产生

原则上只要存储整数个音频信号周期的数字信号即可，但为了保证信号重放的连续性和准确性，一般的要求是：要发生的信号fm在过零点时开始采样周期，fm经过整数个周期后重归零点时，采样信号fs也经过整数个周期，恰好在fm的零点采样。

也就是：取采样周期和信号音周期的最小公倍数，将在这段时间内的采样值存入ROM。

m/fm=l/fs=TT=20msl/m=160/9

采样信号经历160个周期，信号音经历9个周期，样值为160个。

实际应用中，不使用模拟音源，再抽样、量化、编码，这些值已经成为固定的经验值，直接存入ROM即可。

信号音发生器与模拟用户的连接：用户电路0用户电路x用户电路y用户电路z信号音发生器交换网络交换网络交换网络发送拨号音的过程，是将用户的接收通路连接到系统中的信号音发送通路的过程，通常通过数字交换网络完成。（2）MFC的A1信号（1140Hz+1020Hz）的产生具有2个或多个频率的信号音的产生与单频信号类似，抽样时长应该包括抽样脉冲在内的所有频率成分周期的公倍数。

m/fm=n/fn=l/fs=TT=50msl=T·fs=400400个样点。2、数字音频信号的接收

（1）DTMF接收器用户话机发出的DTMF信号，用2个频率代表一个数字。DTMF接收器的任务就是识别组成DTMF信号的这两个频率，将其转换成相应的数字。

DTMF接收器可分为2种：模拟接收器和数字接收器。均称为硬收号器。

①模拟接收器就是先将交换网络送来的数字化的DTMF信号转换成模拟信号，经带通、检波器和解码逻辑就可解出相应的数字。模拟接收器主要在小型程控交换机上采用。

②数字接收器

就是将交换网络送来的数字化的DTMF信号，直接由数字信号处理器（DSP）解出数字。数字接收器主要在大型程控交换机上使用。

DTMF接收器与用户的连接：用户电路0用户电路x用户电路y用户电路z信号音发生器交换网络交换网络交换网络DTMF接收器

（2）多频接收器用来接收局间的MFC信号，其原理与DTMF接收类似，只是识别频率不同，当然也可以是模拟接收器和数字接收器。

多频接收器、多频发送器与中继器的连接：MFC发生器MFC接收器用户电路0用户电路x用户电路y用户电路z信号音发生器交换网络交换网络交换网络数字中继器n数字中继器0DTMF接收器

（3）No.7信令终端将在以后介绍。到目前为止，我们已将程控交换机的话路部分全部向大家介绍完了。

在逻辑上，程控交换机除了话路部分外，还要有控制话路部工作的控制部分。

实际上，程控交换机是一个多处理机系统，系统中，只有主处理机做为一个独立的部件，完成呼叫控制、话单处理以及管理维护等功能，其余处理机都和相应的话路部分分别组成各功能部件，分散在整个系统中（实验中详细说明）。3.4控制系统的一般结构一、处理机的冗余配置方式

程控交换机的可靠性要求非常高—即使在硬件或软件发生故障和情况下，仍要保证接续的正常进行。为了保证这种高可靠性，各处理机都要冗余配置。冗余配置方式有以下几种：1、微同步方式（1）两台处理机都接收外围设备的信息，但只有一台处理机向外围设备发出命令（设A为主处理机）。（2）正常情况下，两台处理机对信息的处理结果是相同的，经比较器比较，结果相同，A发命令。外围设备处理机A处理机B比较器1、微同步方式（3）如果比较结果不相同，说明至少有一台处理机出现故障，这时两机都应启动故障检测程序。（4）如果主处理机故障，应退出服务，由备用机接替工作。外围设备处理机A处理机B比较器故障检测故障检测故障1、微同步方式（5）如果备用机故障，备用机退出双机同步状态，由主机继续工作。外围设备处理机A比较器故障检测故障检测

微同步方式的优点是：能够尽快发现硬件故障，并进行相应的处理，对系统正常运行影响较小；缺点是：有一个比较器，增加了