第3章-程控交换机硬件系统

第三章程控交换机的硬件系统本章内容：程控交换机的总体结构

话路系统

处理机系统（控制系统）本章重点：用户电路的BORSCHT功能本章难点：用户电路的设计，数字中继器第三章程控交换机的硬件系统程控数字交换机①摘机②听拨号音③拨号码④听回铃音④听振铃⑤摘机⑦挂机⑧听忙音⑨挂机⑥通话⑥通话3.1程控交换机的总体结构用户用户电路用户电路

数字交换网络用户处理机数字中继数字中继系统监测台输入/输出处理机用户测试台存储器维护处理机模拟中继数字中继信号部件用户处理机用户电路用户电路

中央处理机程序数据模拟中继线数字中继线远端用户集线器集线器话路系统维护操作系统控制系统3.1程控交换机的总体结构用户用户电路用户电路

数字交换网络用户处理机数字中继数字中继系统监测台输入/输出处理机用户测试台存储器维护处理机模拟中继数字中继信号部件用户处理机用户电路用户电路

中央处理机程序数据模拟中继线数字中继线远端用户集线器集线器维护操作系统控制系统话路系统用户电路用户集线器交换网络信号部件中继器用户用户电路用户电路

数字交换网络用户处理机数字中继数字中继系统监测台输入/输出处理机用户测试台存储器维护处理机模拟中继数字中继信号部件用户处理机用户电路用户电路

中央处理机程序数据模拟中继线数字中继线远端用户集线器集线器话路系统维护操作系统控制系统本局接续用户用户电路用户电路

数字交换网络用户处理机数字中继数字中继系统监测台输入/输出处理机用户测试台存储器维护处理机模拟中继数字中继信号部件用户处理机用户电路用户电路

中央处理机程序数据模拟中继线数字中继线远端用户集线器集线器话路系统维护操作系统控制系统出局接续用户用户电路用户电路

数字交换网络用户处理机数字中继数字中继系统监测台输入/输出处理机用户测试台存储器维护处理机模拟中继数字中继信号部件用户处理机用户电路用户电路

中央处理机程序数据模拟中继线数字中继线远端用户集线器集线器话路系统维护操作系统控制系统入局接续用户用户电路用户电路

数字交换网络用户处理机数字中继数字中继系统监测台输入/输出处理机用户测试台存储器维护处理机模拟中继数字中继信号部件用户处理机用户电路用户电路

中央处理机程序数据模拟中继线数字中继线远端用户集线器集线器话路系统维护操作系统控制系统转接接续用户用户电路用户电路

数字交换网络用户处理机数字中继数字中继系统监测台输入/输出处理机用户测试台存储器维护处理机模拟中继数字中继信号部件用户处理机用户电路用户电路

中央处理机程序数据模拟中继线数字中继线远端用户集线器集线器话路系统维护操作系统控制系统信号音通路3.1程控交换机的总体结构用户用户电路用户电路

数字交换网络用户处理机数字中继数字中继系统监测台输入/输出处理机用户测试台存储器维护处理机模拟中继数字中继信号部件用户处理机用户电路用户电路

中央处理机程序数据模拟中继线数字中继线远端用户集线器集线器话路系统维护操作系统控制系统控制交换接续和协调管理功能由处理器及各种存储器组成包括中央处理机和各级子处理机3.1程控交换机的总体结构用户用户电路用户电路

数字交换网络用户处理机数字中继数字中继系统监测台输入/输出处理机用户测试台存储器维护处理机模拟中继数字中继信号部件用户处理机用户电路用户电路

中央处理机程序数据模拟中继线数字中继线远端用户集线器集线器话路系统维护操作系统控制系统主要完成系统的数据配置与日常维护（包括用户测量台、系统监测台、维护台等）实现部件主要是服务器和PC终端话路系统用户电路用户集线器中继器信号部件数字交换网络3.2话路系统一、用户电路

根据所连接用户的不同，将用户电路分为两种：模拟用户电路和数字用户电路

它是指程控数字交换机中用于连接用户话机的接口电路话务台话务台数字电话机1876年液体电话筒1921的磁石电话机1952年号盘电话机1983年按钮电话机提供程控数字交换机和模拟用户话机之间的接口电路

它是指程控数字交换机中用于连接用户话机的接口电路

根据所连接用户的不同，将用户电路分为两种：模拟用户电路和数字用户电路一、用户电路提供程控数字交换机和数字用户话机或话务台之间的接口电路

它是指程控数字交换机中用于连接用户话机的接口电路

根据所连接用户的不同，将用户电路分为两种：模拟用户电路和数字用户电路一、用户电路用户电路用户电路板：包含多个用户电路（如8、16、24、32等）模拟用户电路板模拟二线接口混合电路编译码电路PCMPCM二线四线发四线收完成BORSCHT功能B：Batteryfeed馈电O：Over-voltageprotection过压保护R：Ringingcontrol振铃控制S：Supervision监视C：CODEC&filters编译码和滤波H：Hybrid混合电路T：Test测试模拟用户电路模拟二线接口混合电路编译码电路PCMPCM二线四线发四线收完成BORSCHT功能BORSTCH模拟用户电路馈电（B）馈电电压一般为－48V。在通话时,馈电电流在18~50mA之间。馈电有两种方法:——电压馈电

——电流馈电-48vab电压馈电L1L2C1C2馈电回路网络侧通直流，隔交流通交流，隔直流-48vabL1L2C1C2馈电回路-48v电压馈电电流馈电ab-48v电压馈电-48vab恒流源过压保护（O）过压保护就是采取措施，防止高压从用户线进入交换机内部，以便保护交换机内部的集成电子元器件不会受到损伤。1.一次保护：配线架上安装保安器,以防止外界雷电等高压。2.二次保护：由于保安器的击穿速度不够快，高压仍能在短时间内进入交换机内部，因此在用户电路中设置过压保护电路。-48VabRR正向高电压嵌位到0V负向高电压嵌位到-48VD1D2D3D4AB网络侧用户侧振铃控制（R）

振铃控制就是在处理机控制下，给被叫用户送符合规定的振铃信号，以便提示被叫用户有电话呼叫到来。1.振铃电压为90V±15V（25Hz）。2.铃流信号高压送到用户线时，必须采用隔离措施，以免损坏内线电路。3.通常采用振铃继电器，在过压保护（O）之前单独向用户话机提供。开关速度快接入损耗小完全隔离振铃电路处理机振铃驱动器RJ振铃继电器铃流静合接点动合接点线圈振铃控制123456振铃电路处理机振铃驱动器RJ振铃继电器振铃控制铃流振铃电路处理机振铃驱动器RJ振铃继电器振铃控制铃流监视（S）

监视就是对用户分机的摘挂机状态和拨号脉冲信号进行监视。是通过微处理机监测用户线环路电流的变化来实现的。-48Vab放大监视信号R网络侧用户侧网络侧用户侧-48Vab监视信号RR比较器●●●●编译码和滤波（C）

编译码器的任务是完成模拟信号和数字信号的转化。

滤波的任务是防止带外信号的干扰。目前，常用单路编译码器（如MT8965，MC145503等），对每个用户实行编译码，然后合并成PCM串行码流。混合电路（H）

数字交换网络为四线制单向交换，即收发是分开的；而用户线上的模拟话音是二线制双向传输的，所以应进行二线与四线的转换。发送接收ZBZL网络侧用户侧300K300K450Ω450ΩBG1BG2BG5BG3BG6BG4-48V0VRRR1R2R3ZBZL+--+-++--1+1接收发送A300K300K450Ω450ΩBG1BG2BG5BG3BG6BG4-48V0VRRR1R2R3ZBZL+--+-++--1+1接收发送A300K300K450Ω450ΩBG1BG2BG5BG3BG6BG4-48V0VRRR1R2R3ZBZL+--+-++--1+1接收发送A300K300K450Ω450ΩBG1BG2BG5BG3BG6BG4-48V0VRRR1R2R3ZBZL+--+-++--1+1接收发送A测试（T）

为用户电路或用户线测试提供入口，一般位于用户线一侧。测试开关可是电子开关，也可是继电器接点，负责将用户线接至测试设备。外线测试内线测试R1R2驱动电路用户线交换机内侧测试控制ab模拟用户电路的功能框图测试振铃控制系统测试设备铃流源TROBSHC用户编译码和滤波交换网络混合馈电监视过压保护+5V-48V铃流TIPRIP状态截铃PCMPCM时钟时隙时隙振铃驱动时隙分配MC3419MC145503BRSH功能编译码功能+5V模拟用户电路设计举例+5V-48V铃流TIPRIP状态截铃PCMPCM时钟时隙时隙振铃驱动时隙分配MC3419MC145503BRSH功能编译码功能+5V模拟用户电路设计举例电流馈电+5V-48V铃流TIPRIP状态截铃PCMPCM时钟时隙时隙振铃驱动时隙分配MC3419MC145503BRSH功能编译码功能+5V模拟用户电路设计举例过压保护+5V-48V铃流TIPRIP状态截铃PCMPCM时钟时隙时隙振铃驱动时隙分配MC3419MC145503BRSH功能编译码功能+5VHSo模拟用户电路设计举例振铃截铃+5V-48V铃流TIPRIP状态截铃PCMPCM时钟时隙时隙振铃驱动时隙分配MC3419MC145503BRSH功能编译码功能+5VRXoTX-TXIRDDTDDT/RDCTDE/RCE模拟用户电路设计举例编译码滤波+5V-48V铃流TIPRIP状态截铃PCMPCM时钟时隙时隙振铃驱动时隙分配MC3419MC145503BRSH功能编译码功能+5V模拟用户电路设计举例混合电路二、用户集线器1、作用：进行话务量的集中（或分散）的。►将几百个甚至上千个用户话路集中到少量话路上。►复接的用户群数就是集中比。2、组成：由用户级T组成。SMU号用户时隙号上行通道输出母线120CH送至数字交换网络0127LCMU0127SMU0R用户群00127SMU15R用户群15话存输出复接存储内容上行通路：用户话机至交换网络方向的通道。►4条PCM（120个用户）复用后变成高速数据流。►经过用户级T完成时隙交换（使每个用户能选用输出母线的任一时隙）。►16群用户的输出母线完全复接，合用4条PCM母线。►16群用户T的CM合用（读出控制）。其内容为：SMU号和用户时隙号下行通路：交换网络至用户话机方向的通道。►合用后的CM内容为：SMD号和用户时隙号SMD号用户时隙号01270127SMD0SMD15WW

来自数字交换网络0下行通道输入母线120CH127LCMD用户群0用户群15存储内容话存输入复接三、数字用户电路

是数字用户终端设备与程控数字交换机之间的接口电路。如数字话机、个人计算机、数字传真机及数字图像设备等。1、S接口：数字终端信息采用四线制方式时使用。►S接口的帧结构在250μs内要传送48bit，传送速率为192kbit/s。►在目前的电话网中，用户线大都是二线制，故

S接口用的较少。2、U接口：是在网络终端到电话局之间的ISDN用户线采用二线制市话电缆的接口设备。二线上实现双向传输的主要有两种技术。（1）时间分隔复用法►是将时间分成两段，在一段时间传送一个方向的信息，在另一段时间里传送另一个方向的信息。NT网络终端S1S’1S2S’2(R)时间S’1S2（R）时间突发重复周期（发）（收）ET交换机终端（收）

S1

（R）（发）S’2上行帧定位（8bit）M交替“1”与“0”突发单元B（8bit）B（8bit）D（2bit）开销（4bit）字块FH1#2#3#4#100000M01000000MB平衡下行►突发周期：信息传输时间、传输时延、接收保护时间、发送保护时间。一般为2～3ms►发送形式先将A端连续的数字信号送到缓冲器内；然后以至少两倍于线路速率在规定传输时间内以突发形式经用户线送往B端。►突发单元

帧定位H开销数据×n平衡

8位2位4位（2B+D）×n（2）回波消除法►从发送端送出的信号通过混合电路回串到接收端产生回波信号e回►发送端经回波复制网络产生e回’送至接收端►e回’与e回幅度相等、相位相反，因而相互抵消发送器回波复制接收器近端回波远端回波平衡e回e回’e差四、中继器电路（一）模拟中继器►是数字交换机与其他交换机之间采用模拟中继线相连接的接口电路。►其功能与用户电路类似，也有过压保护（O）、编译码及滤波（C）和测试（T）功能，不同的是它不需要馈电（B）和铃流控制（R）功能。

（二）数字中继器►是交换机与交换机之间的数字中继线接口。►其功能：码型转换、时钟提取、帧定位、帧定位信号与复帧定位信号的插入、信令提取、告警处理等。四、中继器电路输入控制PCM输入PCM输出至交换机由交换机来CP双/单双/单时钟提取码型变换帧定位告警检测码型变换同步插入信令提取信令插入同步提取1、码型变换►是将线路上传输的HDB3码型变成适合机内逻辑电路工作的NRZ码。►HDB3码是连“0”抑制码，它将4个连零码变成了“000V”或“B00V”的型式。►在向外发送时，将机内的NRZ码变成HDB3码，送至

PCM传输线上。2、时钟提取►从PCM传输线上送来的码流中提取发端送来的时钟信息，以便控制帧同步电路，使收端和发端同步。►从传输线上传来的HDB3码变成的AMI码。►AMI码型中没有时钟频率成份，需将AMI码经整流变成RZ码，从RZ码中提取时钟频率成份。3、帧同步和复帧同步►利用TS0发送来的帧同步码来确定时序对齐。►利用TS16中的复帧同步信息来使收/发端复帧对齐。4、帧定位利用弹性存储器来实现输入码流相位与内部时钟同步原理：写入由时钟提取电路送出的时钟控制读出由局内时钟控制5、信号控制：信令插入和信令提取功能。6、帧和复帧定位信号插入。五、信号部件（一）数字音频信号的产生1．单音频信号的产生2msIIIIIIIV17125μs18000÷500＝16162ROM1四位循环计数器译码器帧脉冲读出数据读出控制五、信号部件450Hz信号：►450Hz和8000Hz的最大公约数为50Hz。►8000÷50＝160，要求ROM有160个单元。►根据图形的对称性，可以节省ROM容量：

在1～5帧时读①～⑤单元；

6～9帧时倒过来读④～①单元；

10～13帧时再正读②～⑤单元，读出后极性码置反；

14～17帧时倒过来读④～①单元，读出后极性码置反。五、信号部件2msIIIIIIIV17125μs1700Hz+900Hz的双音频信号：抽样频率是8000Hz►先找出700Hz、900Hz、8000Hz的最大公约数，即：

700/m=900/n=8000/p，求出m=7，n=9，p=80。►最大公约数为100Hz（得T=10ms）。►8000÷100＝80，则ROM需要有80个存储单元。►根据对称性，采用节省单元的信号音产生办法，故ROM只需21个存储单元就够了。2．双音频信号的产生五、信号部件（二）数字音频信号的发送1．用T接线器发送音频信号►先将数字音频信号存放在Ｔ接线器的某个指定单元（如TS0或TS16）。►当需要对某个用户送去音频信号时，则可从该单元中取出而送至该用户的所在时隙上。例如：HW0TS16（128#存储单元）借用来存放拨号音信息，某个时隙（如TS21）的用户需要听拨号音，则在控制存储器的21#单元写入128就可以了；停止输送时，在21#单元内写入0。五、信号部件2．T-S-T链路半永久性连接法►半永久性连接是在开局时，就将各链路接好。►信号音接在TST网入口处的指定时隙TSi中，指定一条链路作半永久性连接，将各模块的链路TSi和

TSi+半帧腾出来专门用来接续拨号音。五、信号部件五、信号部件（三）数字音频信号的接收各种信号音由用户话机接收，音频信号在用户电路经过译码编程模拟信号自动接收。多频信号由接收器接收。多频信号有两种：DTMF和MFC五、信号部件DTMF:DualToneMulti-Frequency(双音多频)

双音多频信号（DTMF），电话系统中电话机与交换机之间的一种用户信令，通常用于发送被叫号码。是贝尔实验室发明的，其目的是为了自动完成长途呼叫。在使用DTMF之前，电话系统中使用一连串的断续脉冲来传送被叫号码，称为脉冲拨号。脉冲拨号需要电信局中的操作员手工完成长途接续。五、信号部件双音多频的拨号键盘是4×4的矩阵，每一行代表一个低频，每一列代表一个高频。每按一个键就发送一个高频和低频的正弦信号组合，比如'1'相当于697和1209赫兹(Hz)。交换机可以解码这些频率组合并确定所对应的按键。五、信号部件MFC:Multi-FrequencyControlled(多频互控)

我国采用的多频互控记发器信号，前向信号用1380，1500，1620，1740，1860，1980Hz的高频群，按6中取2的编码，可组成15种信号。后向信号用1140，1020，900，780Hz的低频群，按4中取2编码，可组成6种信号。五、信号部件数字多频信号的接收F1数字滤波器F6数字滤波器F2数字滤波器数字逻辑识别输出输入第一级：电话外设控制级。与话路设备硬件的关系比较密切，主要完成扫描和驱动。第二级：呼叫处理控制级。将第一级送来的信息进行分析、处理，再通过第一级发布命令来控制交换机的路由接续。第三级：维护测试级。主要用于操作维护和测试，包括人机通信。3.3控制系统3.3.1处理机控制方式一、集中控制资源1资源2资源q功能1功能2功能R处理机1处理机2处理机P

任一台处理机都可以使用系统中的所有资源（包括硬件资源和软件资源），执行交换系统的全部控制功能。优点：了解整个系统的状态和资源，功能改变只须在软件上进行。缺点：系统比较脆弱，管理困难。一、集中控制二、分散控制资源1资源2资源3资源4资源5资源6资源m资源n功能1功能2功能3功能4功能5功能6功能J功能K功能I处理机1处理机2处理机P

每台处理机只能控制部分资源，执行交换系统的部分功能。可按话务分担和功能分担两种方式工作。

话务分担和功能分担（1）话务分担方式每台处理机只分担一部分用户的全部呼叫处理任务。►承担这部分用户的信号接口、交换接续和控制功能。►每台处理机所完成的任务都一样►优点：处理机的数量随着用户容量的增加而增加。►缺点：每台处理机都要具有呼叫处理的全部功能。话务分担和功能分担（2）功能分担方式将交换机的信令与终端接口功能、交换接续功能和控制功能等基本功能，按功能类别分配给不同的处理机去执行（每台处理机只承担一部分功能）。►优点：若需增强功能，在软件上也易于实现。►缺点：在容量小时，也必须配备全部处理机。静态分配和动态分配处理机之间的功能分配有静态和动态两种分配方式。（1）静态分配资源和功能的分配一次完成，各处理机根据不同分工配备一些专门的硬件。结果：提高了稳定性，但降低了灵活性。可以做成模块化系统，经济性和可扩展性较强。静态分配和动态分配（2）动态分配每台处理机可执行所有功能，也可控制所有资源，但根据系统的不同状态，对资源和功能进行最佳分配。优点：某一处理机发生故障时，可由其余处理机完成全部功能。缺点：复杂，系统的可靠性降低。分级控制和分布式控制（1）分级控制系统按交换机控制功能的高低层次而分别配置处理机。话路系统外围处理机外围处理机外围处理机外围处理机呼叫处理机呼叫处理机主处理机分级控制和分布式控制（1）分级控制系统►外围处理机只处理控制部分的扫描、驱动等功能。►呼叫处理机可对若干个外围处理机进行控制管理，承担高一级层次的呼叫控制功能（如号码分析、路由选择等）。►主处理机处理更加复杂的控制功能（如故障诊断和维护管理等），一般配一台。

►每一级内的各处理机采用话务容量分担方式工作。（2）分布式控制系统►所有的呼叫控制功能和数字交换网络的控制功能都由与小用户线群或小中继线群相连的微处理机提供。►小用户线群或小中继线群分别组成终端模块，每个终端模块都有一个终端控制单元。►在控制单元中配备了微处理机，一切控制功能都是由微处理机执行的。分级控制和分布式控制分级控制和分布式控制数字交换网络辅助控制单元分布式控制交换机终端电路终端控制单元终端模块终端电路终端控制单元终端模块终端电路终端控制单元终端电路终端控制单元终端电路终端控制单元终端电路终端控制单元分布式控制有三种方式：►功能分散方式是每台处理机负责一种功能。►等级分散方式是在一群处理机中，每一台处理机担任一定角色，逐级下控。►空间分散方式是每台处理机负责交换机的一部分区域（即一部分设备），此部分区域通话的全部功能由此处理机负责。分级控制和分布式控制3.3.2处理机备份方式一、同步双工工作方式话路设备处理机B处理机A存储器比较两台处理机同时接收信息，同时执行同一条指令，各自进行分析处理，再将其执行结果进行比较。►结果相同：工作正常，即由主用处理机向外设发出命令，并转入下一条指令，继续工作。►结果不同：立即退出服务，进行测试和必要的故障处理。

3.3.2处理机备份方式一、同步双工工作方式对故障的处理：两台处理机不断比较数据，发现比较结果不符时，说明至少一台