第3章数字交换机话路部分

程控交换机是由硬件和软件两大部分组成。

硬件主要分为三个部分即：1、话路接续部分2、控制部分3、输入输出部分

软件是指程序和数据，它们都存放在存储器中。第3章数字交换机的话路部分13.1数字交换机的系统结构数字交换机分成选组级（数字交换网络）和用户级（用户模块和远端模块）。2用户级的主要任务是集中用户的话务量。一群用户经用户级集中后以较少的链路接至交换网络，以提高交换网络的利用率。用户级的设备还可以设置在远端，常称为远端模块。远端用户级与母局（选组级）之间用数字中继线连接。远端模块的设置带来了组网的灵活性，节省了用户线的投资。34（1）用户电路和模拟交换机的一样，还增加A/D和D/A转换功能，二至四端口和四至二端口电路转换；（2）信号收/发包括:信号音的产生及多频互控信号音的收与发；5（4）数字交换网络由T接线器及S接线器组成，是交换机交换功能核心部件。（5）模拟中继是数字交换机与模拟交换机接口电路；（6）数字中继是数字交换局之间或数字交换机与远端模块间的接口电路；6中继线一般是两个交换机之间的连接线路，可以传送语音信号及相关的控制信号，中继线按传送信号的类型分为模拟中继线和数字中继线，模拟中继线进入选组级必须通过模拟中继器完成相应的转换，数字中继线进入选组级则必须通过数字中继器完成相应的转换。73.2用户模块的组成3.2.1用户模块基本结构

用户级交换网络：负责话务量的集中（或扩散）。8信号提取和插入电路：用于交换机中多个处理机之间的通信，负责把从网络接口电路传来的信息从信息流中提取出来传送给处理器，或把处理器发出的信息插入到信息流中去。网络接口电路：是用户模块和数字交换网络之间的接口电路。

9扫描存储器：暂存从用户电路读取的信息，如通过它存储的信息进行摘/挂机识别等。分配存储器：暂存向用户电路发出的命令信息。微处理器：负责控制用户模块和用户电路的工作。10

3.2.2用户电路每个电话用户线接在用户电路上，它是交换机连接模拟用户的接口电路，每个用户占用一套用户电路。用户电路共有七大功能，通称BORSCHT功能。模拟用户的传输线路为二线模拟线。B(Batteryfeeding)馈电O(Overvoltageprotection)过压保护R(Ringingcontrol)振铃控制S(Supervision)监视C(CODEC&filters)编译码和滤波H(Hybridcircuit)混合电路T(Test)测试11a.馈电（BatteryFeeding)用户电路经电感线圈送出负电源向用户话机提供馈电电流。电感线圈对直流电流为低电阻，而对话音信号呈高阻抗，以减少对话音的衰减。在程控交换机中用户馈电电压一般为-48V或-60V。12使用二级保护措施，第一级在配线架安装保安器，防雷电，第二级为过压保护电路，使用钳位电路原理

b.过压保护(Over-voltageProtection)13其原理是利用二极管组成钳位电路，如上右图所示。当非正常电压（大于0V或低于-48V）短时间侵入时，两线上的电压分别被钳位于0V或-48V，对交换机内器件无任何影响。另外图中R也可采用热敏电阻，电流大时，阻值增大，也起到过压保护作用。14

用户振铃的铃流电压较高，我国规定为90±15V、25Hz交流电，铃流电压一般通过继电器或高压集成电子开关单独向用户提供。铃流发生器是连续信号发生器，需要由软件控制继电器R动作，实现1S通4S断的节奏。c.振铃控制(RingingControl)15上图可见，通过铃流控制线控制振铃继电器R的线圈，使其动作，其二副R接点转换至‘‘2—3闭合，1—2断开’’状态，这样可以将铃流源中的铃流通过振铃继电器接点R13-2——a线——用户话机——b线——R22-3至地，形成铃流环路，向用户振铃。规定铃流交流电压和负电源电压是迭加的。因此图中的铃流源还接至直流供电电源-48v上。

16通过监视用户线上直流电流来监视用户回路的状态。d.监视(Supervision)17

用户的摘、挂机信号和拨号盘的脉冲信号实质上是用户线上的断、续状态。用户线在“断”状态时，直流回路断开，供电电流为零；用户线“续”状态时，直流回路接通，供电电流不为零。这样可以通过测量供电电流或者测量供电回路上电阻的电压降即可获得用户线状态的变化。上图中是在电阻R上测直流压降，然后经放大后直接作为监视信号，由CPU读取。很明显，当a、b线环路闭合时，R上有直流压降；当环路断开时，R上直流压降为零，这样就可以区别用户线的断、续状态了。1819e.编译码(CodeandDecode)完成模拟信号和数字信号间转换。模拟信号变换成数字信号由编码器完成，数字信号变换成模拟信号，由译码器完成，统称CODEC。

常用单路编译码器，对每个用户实行编译码，然后合并成PCM相应的时隙串。编码前和译码后均使用相应的滤波器，目前编译码器和滤波器集成在一块电路上。

滤波器是用来滤去PAM信号中的高频分量。20模拟话音信号是2线双向传送的，而数字信号的收发通路要分开，即要提供两对线给信号作输入与输出，形成四线单向传输。因此在用户话机和编译码器间应进行2/4线转换，把2线双向信号换成4线单向信号，反之亦然。这是混合电路的功能，目前已使用集成电路来实现。

f.混合电路(HybridCircuit)21在集成混合电路中，有一个平衡网络电路，其作用是对用户线进行阻抗匹配，使混合电路的发送端与接收端间有很大的端口衰耗，避免接收端信号回送到发送端而产生声音共鸣。22测试(Test)

电测试开关组成的功能是负责将用户线接至测试设备，以便对用户线进行测试。测试开关可以使电子开关也可以是测试继电器的接点，它们由软件控制。23用户电路功能示意图243.3中继器25模拟中继器其结构形式和用户电路十分相似。和用户电路不同点：a.模拟中继单元不向外馈电和发送铃流；模拟用户电路需对用户线状态监视，而模拟中继器则对线路信号监视，监视对方送来的信号变化；用户电路接至用户模块进行话务量集中，模拟中继是直接进入交换网络。26用户电路功能示意图27数字中继器是数字交换机与数字局的中继线相连的接口电路，其作用是发送及接收PCM信号。2829时钟提取数字交换和数字传输系统都是以系统内部时钟来收发数据流，它们必须从输入的数据流中提取时钟信号作为输入数据流的基础时钟，所提取的时钟信号用于读取输入数据。30码型变换把数字中继线上使用的HDB3码转换成交换机内部使用的单极性不归零码。反之亦然。31c.帧同步帧同步是要从接收的数据流中搜寻并识别出同步码字，以此时隙作为一帧的开头，使接收端的帧结构排列与发送端完全一致。

32帧定位帧定位也称帧调整，其任务是将输入PCM码流同步到本局时钟。

333.4音频信号的产生、发送和接收交换机需要向用户发送拨号音、回铃音、忙音及各种提示音，同时也需要向其它交换机发送、接收各种局间多频互控信号。这些都是模拟信号，必须将它们数字化，用PCM信号表示。34信号音有两种：单音频和双音频信号。

单音频信号用于用户方面（拨号音、忙音、回铃音、长途通知音、空号音、排队等待音等采用450Hz的单音频信号）；

双音频用于局间互控，分前向信号和后向信号。前者从6个频率中取2个合成一个双音频信号，后者从4个频率中取2个合成。我国国际长途使用的信号，国内长途采用的信号，均是双音频信号。

3536在拨号时，按下数字按钮，电话机就发出一组频率不同的信号。每个按钮所代表的数字均由两个频率的信号叠加组成，所以称之为“双音频信号”。373839一

单音频信号的产生音频模拟信号，从系统框图中我们可以看到信号设备是接在数字交换网络上的，它通过数字交换网络所以提供的路由来传送，因此这些模拟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。4041由于500Hz的周期时间为2ms，8000Hz的周期时间为0.125ms，前者周期时间刚好为后者16倍，采样16次就是一个完整的正弦波形，因此存放在ROM中的数据只占16个字节，从ROM中按顺序读出，就是数字化500Hz音频信号。

4243一种节省ROM容量的方法（P30）。44454647二双音频信号的产生例如要产生1380Hz和1500Hz数字化双音频信号。找出一个重复周期时间，使1380、1500与8000Hz三个频率在其内恰好成为整数循环。为此，取三个频率最大公约数，应为20Hz，其周期为50ms，在50ms内，1380Hz重复69次，1500Hz重复75次，8KHz重复400次，因此需要有400个样值要存储。计算机直接从ROM中按顺序读出存储数据可得双音频信号。

又如要产生700Hz和900Hz数字化双音频信号。48493.4.2数字音频信号的发送和普通话音信号一样，各种数字化的音频信号可以通过数字交换网发送，由于从ROM中读出的信号是8位并行PCM码，需变成串行码并通过复接电路送入指定的时隙。3.4.3数字音频信号的接收单频信号由用户电话机接收，在用户环路中进行译码变成模拟信号，再送用户电话机。多频信号由专用接收器处理，为区别各种不同频率和组合，6个数字滤波器对信号滤波，从中取出2个不同频率信号，再由数字逻辑识别电路识别出它们的组合。50513.5数字交换和数字交换网52533.5.1数字接线器的基本功能54图中，母线1上的A用户使用时隙5、B用户使用时隙9，经交换网络后，A用户的信息交换到母线m的时隙25中，而B用户的信息交换到母线2的时隙21中。一般情况下，小容量模拟交换机采用空分交换网络；小容量的数字交换机采用时分交换网络；大、中型数字程控交换机使用时分与空分相结合的交换网络。553.5.2数字交换网络的基本结构和工作原理PCM是四线传输，发送和接收分开，数字交换网络也要发送和接收分开，进行单向路由的接续。56图3.17示出了PCM的发送/接收支路，以及通过数字交换网络的时隙交换示意图。A端发送时隙为TS1，到B端时，换成TS2相反方向B端信号从TS2发出,到A端时,换成TS157数字交换网络由数字接线器组成。数字接线器有两种：时间（T）接线器和空间（S）接线器。58㈠时分接线器（T接线器）T接线器是进行时隙交换的基本部件。由话音存储器和控制存储器组成。前者存放话音PCM码；后者用于控制前者的读写操作，存放内容为前者读写地址。T接线器有输出控制方式和输入控制方式。59设将输入端TS26的话音交换到TS225中。

a.CPU通过软件在控制存储器的225号单元写入26（为方便，用十进制表示）；

b.在连续地址脉冲作用下，时隙26，用户的话音按顺序写入的要求，把话音信息写入话音存储器的第26号单元；1.输出控制方式60

c.在定时脉冲作用下，控制存储器是按顺序读出，因此在TS225读出225号单元的内容26，并以此作为读话音存储器的地址，从第26号单元中，读取用户刚存入的话音信息。

d.经过上述过程，用户原存放在TS26的话音信息，在TS225时隙被取出，实现了信息的时分交换。

61可见，T接线器在输出控制工作方式下，控制存储器是控制写入，顺序读出；而话音存储器则相反，顺序写入，控制输出。62以TS26→TS225为例。

a.CPU根据交换时隙的序号，在控制存储器26号单元写入225；

b.顺序读控制存储器，在时隙26读得内容225；2.输入控制方式63

c.以读得225为地址，找到话音存储器相应单元，把TS26的话音内容，写入225号单元中；d.顺序读话音存储器时，在时隙225读得225号单元内容，实现了把TS26内容交换到TS225中。在交换过程中，用户通话，总要占用一对固定时隙，如上例的TS26和TS225，占用直至通话结束。64651.单端PCM30/32和T接线器的连接码型变换和逆变换同步的目的是解决帧同步和频率同步（还有线路信号提取和插入电路没有画出）汇总电路将话音信息、同步信息和标志信息汇总在一起，再通过码型交换电路送输出端。输入端输出端㈡PCM端机和T接线器的连接662.多端PCM和T接线器的连接多端PCM端机接多条PCM母线，将若干条母线的32路PCM串行信号变换成输出更多路（一条母线）的PCM并行信号。6768D0D7D0D7D0D7D0D7D7D0………697071…72D0D7D0D7D0D7D0D7D7D0………D0D7………73话音存储器的交换也包括TS0和TS16，但已不是同步信号和线路信号了。

74输入信号的速率为2M比特/s，但经过串并变换后在话音存储器中进行交换的信号速率也是2Mbit/s,但信号的排列却完全不同。75㈢空分接线器（S接线器）

交换机使用S接线器扩大交换网络容量。S接线器由两部分组成，其一是电子开关组成的交叉接点矩阵，可有n

路输入和n

路输出，其二是控制存储器，应有n

个控制存储器，每个有N个单元。控制存储器有输出控制和输入控制之分。76

所谓输出控制，指控制表每一纵列代表一个控制存储器，共有N个单元，它们的序号就是输出母线号，纵向的行号序列为控制存储器的单元号，对应时隙号，而控制存储器单元内所填的内容代表输入母线号。77控制过程：1.CPU根据路由选择结果在控制存储器表中写入相应内容；

2.控制存储器按顺序读出，在TS1读出各控制存储器1号单元内容：表示4号入线与1号出线接通；2号入线与2号出线接通；1号入线与3号出线接通；3.TS2时隙到来时，2号入线与1号出线接通；1号入线与3号出线接通；……

输出母线时隙78可见，S接线器每个交叉点只接通一个时隙的时间，下一个时隙其它交叉点接通，故S接线器是按时分工作的。控制存储器也可以输入控制方式工作，此时控制表中每列控制器的序号，代表输入母线号，而表中内容代表输出母线号，行序列号仍代表时隙号。793.5.3串/并变换与并/串变换

T接线器和S接线器的存储和交换都是用并行数字信号，因此PCM串行码在交换前后要经串/并及并/串变换。㈠时钟和定时脉冲

程控交换机的基本时钟频率应为PCM的数码率，30/32系统时钟2048KHz，故其周期时间为：1/2048×10-3=0.488×10-6(s)即CP脉冲周期为0.488μS，其占空比为50%。80CP的8次分频得A0~A7，构成顺序增加的8位计数器输出脉冲。

A0~A2三个计数脉冲可组成8个位控脉冲TD0~TD7，分别代表8b的位脉冲。81A0~A2表示8个HW的号，而A3~A7表示HW中的32个时隙脉冲，代表TS0~TS31时隙。TS0=A3A4A5A6A7TS1=A3A4A5A6A7….TS31=A3A4A5A6A782求HW1TS20的总时隙号。10000101A0A1

A2

A3A4A5

A6

A71+0+0+0+0+32+0+128=161总时隙号=TS16183书上的图,显然是错的!分析TD1,TD7可看出来84㈡串/并变换电路8条母线的串行码送入各自移位寄存器，在CP脉冲作用下，变成8位数据并行码。由于移位输出是逐位出现，故要加锁存器。在TD7

位控脉冲与CP非（第八个CP脉冲后半周反相）共同作用下，并行码被锁存。85在下一个时隙第一个CP作用下，由8选1电子多路开关使并行码重新排列，形成图3.25的结构形式。8687㈢并/串变换由锁存器和并入串出8位移位寄存器组成。8个锁存器分别在8个门控脉冲作用下，把HW0的D0~D7(见图3.25)写入锁存器0，HW1的D0~D7写入锁存器1，……88在下一个时隙的TD0，CP前半周期将置位端S设置成“1”，此时移位寄存器只置位，不移位，各母线的D0~D7位分别送入各移位寄存器。CP后半周到来，CP=0，S端为“0”，移位寄存器处于移位状态。其后的CP，因TD0=0，S=0，继续移位，按CP节拍逐位移出至各母线中，直至下个TD0为止。893.5.4T接线器的组成和工作原理㈠话音存储器图中T接线器是输出控制方式，话音存贮器的写入由定时脉冲控制，按顺序写入；读出则由控制存贮器读出数据B0-B7控制下进行。定时脉冲的宽度正好是一位码的时间(488ns)，而且按A0~A7顺序不断轮换。这样在A0~A7控制下可以按顺序提供话音存贮器的写入地址。90控制存贮器无输出时，即B0~B7为全0时，“读出控制”信号为0，“写入控制”信号为1，打开写入地址A0~A7的门，向RAM送进写入地址，同时“读出控制”信号又提供读写线R/w＝0，即RAM处于写入状态，于是话音存贮器可将D10~D17的内容写入列相应单元中去。91一般控制存贮器在CP的前半周期不送数据，而在后半周期送数据(这一点在控制存贮器部分再介绍)。因此CP后半周期时，B0~B7不等于0。而使“读出控制”信号为1，“写入控制”信号为0，同时R／w=1。使RAM处于读出状态，这时读出地址由B0~7提供，而A0~7信号却被关闭了。读出数据可由话音存贮器的输出端DO0~DO7得到。92由于B0~7是在CP的后半周期送来的，因此很自然把写入和读出分开，互不干扰了。93㈡控制存储器控制存贮器通过锁存器从CPU输入数据和地址。其中通过数据总线送来写入数据BW0~7。通过地址总线送来写入地址AW0~7。这里的例子是8条HW，即控制存储器为256个单元因此地址只用8位。94CPU选定路由以后，便通过总线向控制存贮器送来数据和地址，同时发来“写命令”。当定时脉冲A0~7送来的信号组合后和AW0~7相符合时R／W＝0即可将数据写入到相应地址。图中的CP信号是为了控制在CP的前半周期写入。95在CP的后半周期，R／w＝1控制存贮器处于读出状态，于是就可以按照定时脉冲A0~7所指定地址，逐个单元地读出内容。读出信息通过B0~7线送至话音存贮器。图3.28末明确是输入控制方式还是输出控制方式。这是因为从硬件上来看，它们没有区别。区别的是CPU送来的地址和数据。因此图中电路对两种方式均适用。96973.5.5S接线器的组成和工作原理㈠8×8交叉点矩阵输出控制时分交换网络中的s接线器是按时分工作的，即每隔3.9us以(一个时隙）改变一次。电子交叉接点由电子选择器组成。8x8矩阵可以采用8片8选1的选择器芯片。988片8-1选择器各负责一个输出端，共有8个输出端，而每片的8个输入端按输入端号互相复接起来，形成8个输入端。99输出控制方式：控制存贮器通过B0~2(每个输出端都对应自己的控制存储器)送来选择数据，决定是哪一个输入端要和输出端接通，同时又送来选通信号，来决定选的是哪一片，即哪一个输出端。

100每一个控制存贮器控制一片8-1芯片，即控制一个输出端的所有8个交叉接点哪一个应该闭合以便与相应的输入端(母线)连接实现数据交换(1位,图中的结构实际上是只对一位码的。一般交换网络内是8位并行码，因此需要8套这种电路)。101㈡控制存储器由于只控制8个输入端，因此数据线只有3条（B0~2）

，再就是多了一条选通线。1023.5.6数字交换网络㈠三级交换网络1.T-S-T网络B接收端B发送端A发送端A接收端103B接收端B发送端A发送端A接收端A级T接线器负责输入母线的时隙交换；中间s接线器负责母线之间的空间交换，B级T接线器负责