数字程控交换机的硬件系统

数字程控交换机的硬件系统第一页，共六十六页，2022年，8月28日数字程控交换机的基本结构第二页，共六十六页，2022年，8月28日数字程控交换机的基本结构用户电路：用户电路是交换机与用户话机的接口。中继器：中继器是交换机与交换机之间的接口。交换网络：交换网络用来完成任意两个用户之间，任意一个用户与任意一个中继器之间，任意两个中继器之间的连接。信令设备：用来接收和发送信令信息。控制系统：是交换机的指挥中心，接收各个话路设备发来的状态信息，各个设备应执行的动作，向各个设备发出驱动命令，协调各设备共同完成呼叫处理和维护管理任务。交换机的终端及接口第三页，共六十六页，2022年，8月28日数字程控交换机的基本结构按照控制处理方式上的区别可以分为3种采用分级控制方式分级控制方式的基本特征在于处理机的分级，即将处理机按照功能划分为若干级别，每个级别的处理机完成一定的功能，低级别的处理机是在高级别的处理机指挥下工作的，各级处理机之间存在比较密切的联系。全分散控制方式基于容量分担的分散控制方式第四页，共六十六页，2022年，8月28日数字程控交换机的基本结构全分散控制方式在采用全分散控制方式时，将系统划分为若干个功能单一的小模块，每个模块都配备有处理机，用来对本模块进行控制。各模块处理机是处于同一个级别的处理机，各模块处理机之间通过交换消息进行通信，相互配合以便完成呼叫处理和维护管理任务。全分散控制方式的主要优点是可以用近似于线性扩充的方式经济地适应各种容量的需要，呼叫处理能力强，整个系统全阻断的可能性很小，系统结构的开放性和适应性强。其缺点是处理机之间通信量大而复杂，需要周密地协调各处理机的控制功能和数据管理。第五页，共六十六页，2022年，8月28日数字程控交换机的基本结构基于容量分担的分散控制方式介于上面两种结构之间。首先，交换机分为若干个独立的模块，这些模块具有较完整的功能和部件，相当于一个容量较小的交换局，每个模块内部采用分级控制结构，有一对模块处理机为主处理机，下辖若干对外围处理机，控制完成本模块用户之间的呼叫处理任务。这些模块也可以设置在远离母局交换机的地方，成为具有内部交换功能的远端模块。整个交换机可以由若干个模块构成，各模块通过通信模块CM互连，另外，还设置一个维护管理模块AM对整个交换机进行管理并提供到维护管理人员的接口。第六页，共六十六页，2022年，8月28日数字交换原理和数字交换网络语音信号数字化抽样、量化、编码时分复用数字交换网T接线器S接线器串并转换第七页，共六十六页，2022年，8月28日数字交换原理和数字交换网络抽样 模拟信号在时间和幅度上都是连续的，如何变成时间上离散的离散信号--------抽样 抽样定律：抽样频率应大等于两倍的抽样信号频率，可以不失真。 话音信号带宽：0.3～3.4kHz

抽样频率：2*（0.3～3.4）kHz〈8kHz1/8000S第八页，共六十六页，2022年，8月28日数字交换原理和数字交换网络语音信号数字化抽样第九页，共六十六页，2022年，8月28日数字交换原理和数字交换网络语音信号数字化抽样、量化 抽样出来的离散信号可能无限多个值。对无限个样值一一给出数字码组来对应是不可能的。为了实现以数字码表示样值，必须采用“四舍五入”的方法把样值分级“取整”，使一定取值范围内的样值由无限多个值变为有限个值。-----------量化。

第十页，共六十六页，2022年，8月28日数字交换原理和数字交换网络语音信号数字化抽样、量化

第十一页，共六十六页，2022年，8月28日数字交换原理和数字交换网络抽样、量化、编码 量化后的抽样信号仅有有限个可取的样值，且区分正、负值。将有限个量化样值依次赋予一个十进制数字代码，在码前加“＋”、“－”号区分样值的正、负，则量化后的抽样信号就转化为按抽样时序排列的一串十进制数字码流，即十进制数字信号。 将这些十进制转换为二进制编码，用0、1分为代表正、负值。

话音信号抽样值分128个级数，加上正负区别共256个量级即28，一个8位的二进制编码，即8BIT，由于抽样的频率为8Khz，

8BIT*8000=64KB/S即为话音数字信号的速率。

第十二页，共六十六页，2022年，8月28日数字交换原理和数字交换网络

时分复用 显然，某一路数字信号通过一个信道传输时不会全时地占据该信道，因此，一个信道应能分时地传输多路数字信号。这就是时分复用的物理基础。 时分复用技术是把抽样周期均分成若干个时隙（TSn,n=0，1，2,3,….），各路信号的抽样值编码依一定的顺序占用某一时隙，组成多路复用数字信号，用同一个信道独立传输的技术。

第十三页，共六十六页，2022年，8月28日数字交换原理和数字交换网络时分复用 我国与西欧采用30/32路话音数字信号为一个基本群体，基群传输速率为2048kb/s的制式，称为E制。E1

北美、日本等国采用以24路话音数字信号复接为一个基本群体，基群速率为1554kbit/s的制式，称为T制。T1

把话音的抽样周期T=1/8000秒=125µs均分成32个时隙（TS0～TS31），每时隙长125/32=3.91µs。采用码组复接方式，每时隙容纳8bit。这种周期125µs，内含32时隙，每时隙8bit，总计32×8=256bit的结构称为一个PCM帧（欧洲标准），帧结构是周期性重复的，每秒8000帧，即基群E1的速率为：E1=32×8×8000=2048kbit/s。第十四页，共六十六页，2022年，8月28日数字交换原理和数字交换网络数字交换网 数字程控电话交换机通过用户电路把用户的话音模拟信号进行PCM编码，变成64kb/s的数字信号。此后，交换机内部和交换机间的全部运作都是数字化的。 在交换机中，30个64kb/s话音电路被时分复用成一条PCM30/32基群通路并称为HW（Highway）。每个话路的8bit话音编码占用HW的一个时隙。用户间电话交互实际就是这些HW内容的交互称为电路交换。 电路交换分为时分交换和空分交换两种方式，分别由以下两种设备完成，是程控交换机“交换”的主要部件T接线器，时分S接线器，空分

第十五页，共六十六页，2022年，8月28日数字交换原理和数字交换网络数字交换网

T接线器，时分话音存储器控制存储器顺序写入、控制读出控制写入、顺序读出

第十六页，共六十六页，2022年，8月28日数字交换原理和数字交换网络数字交换网

T接线器，时分

T接线器的容量用同时可以交换的时隙数表示，例如，一次可以同时交换32条HW，每条HW为32个时隙，交换网络的容量为32×32=1024时隙的网络，简称1K×1KT接线器或1K网络，即每次暂存1024个PCM码组。

第十七页，共六十六页，2022年，8月28日数字交换原理和数字交换网络数字交换网

S接线器，空分控制存储器只能不同PCM间同一时隙交换

第十八页，共六十六页，2022年，8月28日数字交换原理和数字交换网络数字交换网

两种接线器的综合使用TST

第十九页，共六十六页，2022年，8月28日数字交换原理和数字交换网络串并转换 复用、串并转换、交换、并串转换、分路

第二十页，共六十六页，2022年，8月28日数字交换原理和数字交换网络串并转换

第二十一页，共六十六页，2022年，8月28日数字程控交换机的终端与接口用户模块模拟用户电路话务集中和扩散中继器模拟中继器数字中继器信令设备信号音发生器DTMF接收器MFC收发器NO7信令终端控制系统

第二十二页，共六十六页，2022年，8月28日数字程控交换机的终端与接口用户模块模拟用户电路 具备BORSCHT基本功能： 馈电(Batteryfeeding)

过压保护(OvervoltageProtection)

振铃(Ringing)

监视(Supervision)

编解码(CODEC)

混合(Hybrid)

测试(Test)

或反极性、远距离、CID、计费脉冲等其他功能。

第二十三页，共六十六页，2022年，8月28日数字程控交换机的终端与接口模拟用户电路

馈电(Batteryfeeding)：交换机通过用户线向用户话机直流馈电；-48V，20MA---100MA。 过压保护(OvervoltageProtection)：防止用户线上的电压冲击或过压而损坏交换机。二次保护。 振铃(Ringing)：向被叫用户话机馈送铃流。振铃电压为交流75±15V，频率为25Hz。话机内部设置隔直电容接收铃流信号。

第二十四页，共六十六页，2022年，8月28日数字程控交换机的终端与接口模拟用户电路

监视(Supervision)：借助扫描点监视用户线直流回路通断状态，以检测话机的摘机，挂机，拨号脉冲等用户线信号，转送给控制设备，以表示用户的忙闲状态和接续要求。

编解码(CODEC)：利用编码器和解码器，完成话音信号的模数与数模交换，以与数字交换机的数字交换网络接口。

第二十五页，共六十六页，2022年，8月28日数字程控交换机的终端与接口用户模块模拟用户电路

混合(Hybrid)：进行用户线的2/4线转换，以满足编解码与数字交换对四线传输的要求。用户线上信号为2线双向传递，交换机内部信号均为单向传递。需要将2线上的收发信号分隔开成4线2对传递。

测试(Test)：提供测试端口，进行用户电路的测试。内部将用户线并上测试设备。

第二十六页，共六十六页，2022年，8月28日数字程控交换机的终端与接口用户模块模拟用户电路话务集中和扩散

通过用户模块内部交换网络完成 将M条直接连接数字交换网络的话路分配给N条用户线共用。而集中比N：M通常大于1（通常所说的收敛比）。 经济：不可能从数字交换网络针对每一个用户线进行直接连接。 呼损：M条线全忙导致N条中的其他用户无线路可以占用则产生呼损，需要对用户线分布进行调整。 第二十七页，共六十六页，2022年，8月28日数字程控交换机的终端与接口中继器模拟中继器

功能和模拟用户电路类似，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，它是为数字交换机适应模拟环境而设置的。 同样具备OSCHT功能。 逐步淘汰，非常少见。第二十八页，共六十六页，2022年，8月28日数字程控交换机的终端与接口中继器模拟中继器数字中继器 数字中继器是连接数字局之间的数字中继线与数字交换网络的接口电路，它的输入端和输出端都是数字信号，因此，不需要进行模/数和数/模转换。

第二十九页，共六十六页，2022年，8月28日数字程控交换机的终端与接口中继器模拟中继器数字中继器 主要功能： 码型转换：交换机内部采用NRZ码进行数据传输，局间数字信号传递通常采用HDB3码。

NRZ码是用信号的幅度来表示二进制数据的，通常用正电压表示数据“1”，用负电压表示数据“0”，并且在表示一个码元时，电压均无需回到零，故称不归零码。一般的数据传输系统都不采用这种编码方式。

第三十页，共六十六页，2022年，8月28日数字程控交换机的终端与接口中继器模拟中继器数字中继器 主要功能： 时钟提取：时钟提取电路是用来从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。 帧同步：帧同步的目的是使接收端帧的时序一一对应，即从TS0开始，使后面的各路时隙一一对应，保证各路信息能够准确地被接收端的各路所接收。 复帧同步：随路信令需要完成复帧同步，识别线路信令。 信令提取和插入：采用随路信令时数字中继器发端把各话路的线路信令插入到复帧相应的TS16，在收端反之提取给控制系统。

第三十一页，共六十六页，2022年，8月28日数字程控交换机的终端与接口中继器模拟中继器数字中继器 复帧结构：在30/32路PCM系统（PCM-30/32）中，帧结构中第一个时隙（TS0）用于传送帧同步信号，第16时隙TS16用于传送话路信令。其余30个时隙用来传送30个话路。 当让30个话路的信令随着它们所在的E1基群传送时，E1中每个TS16时隙8bits可传送2路信令，则30个话路的信令需15个TS16时隙。即就传送信令而言，1帧不够，要以连续地15个帧为一群组来承担。为构成这个群组，还要多用一个TS16时隙做这个群组的界线标志。因此，30路信令应以连续16个帧（F0～F15）为周期传送，这16个帧构成的一个更大的帧称为复帧。复帧中第一帧（F0）的TS16时隙为复帧同步时隙，第2至16帧（F1～F15）的TS16时隙为信令时隙，复帧频率为500Hz，周期为2ms。

第三十二页，共六十六页，2022年，8月28日数字程控交换机的终端与接口中继器模拟中继器数字中继器 复帧结构： 第三十三页，共六十六页，2022年，8月28日数字程控交换机的终端与接口信令设备 信号音发生器 用于产生各种类型的信号音，如忙音、拨号音、回铃音等单频信号交换机中上述音频信号均以数字信号方式存储在ROM当中。 如：交换机先将模拟的拨号音信号进行抽样量化编码后以数字形式存储在存储器中，当用户具备条件需要播放时播放的过程就是依次取出相应的信号音存储器中单元的内容，通过PCM链路送到用户通路的过程。 第三十四页，共六十六页，2022年，8月28日数字程控交换机的终端与接口信令设备

DTMF接收器

DTMF：双音多频（DualToneMulti-Frequency） 用户话机发出的DTMF信号用高低两种不同的频率代表一个拨号数字，共有4高频和4低频信号，两两组合成0到9以及*、#和A到D共16个信号组合。

DTMF接收器的任务就是识别组成信号的两个频率，并转换成相应的拨号数字。第三十五页，共六十六页，2022年，8月28日数字程控交换机的终端与接口信令设备

MFC收发器

MFC：多频互控（Multi-FrequencyControlled） 交换机中的MFC信令多作为NO1的记发器信令使用，主要用做传送主被叫的电话号码以及通话前交换机间电路接续的控制； 也是通过高低两种频率的组合来组合出各种控制信息以及数字；

MFC发送器根据主机命令，控制发送器的数字信号处理器产生所要求的多频信号，并通过交换网络交换到对端去。

MFC接收器通过识别组成信号的两个频率，并转换成相应的数字或信令。第三十六页，共六十六页，2022年，8月28日数字程控交换机的终端与接口信令设备

MFC收发器

MFC：多频互控（Multi-FrequencyControlled） 前向信号为6中取2共15种组合 后向信号为4中取2为6种组合 前向信号：发话端发出的信号 后向信号：收话端发出的信号 互控：发话端发前向信号------收话端回后向信号第三十七页，共六十六页，2022年，8月28日数字程控交换机的终端与接口信令设备

NO7信令终端 交换机中NO7信令功能的处理涉及信令数据链路接口、交换网络、信令终端电路和主处理机； 一般NO7信令链路是PCM传输帧中的某一时隙，时隙经过数字交换网络连接至信令终端电路，信令终端链路通过数据总线和主处理机进行数据交互。 其中信令数据链路接口完成NO7的第1级功能 其中信令终端电路完成NO7的第2级功能 其中主处理机完成NO7的第3、4级功能第三十八页，共六十六页，2022年，8月28日数字程控交换机的终端与接口信令设备

NO7信令终端

NO7信令系统结构 第1级：信令数据链路功能级，规定链路的物理特性接入方法； 第2级：信令链路功能级，将第一级的比特流划分为信令单元，并保证正确传输； 第3级：信令网功能级，信令消息处理和信令网管理，保证信令单元最终发送到指定位置；包括消息的定位以及路由的处理； 第4级：用户部分，具体的业务处理，如话务接续的建立与释放等；第三十九页，共六十六页，2022年，8月28日数字程控交换机的终端与接口控制系统 冗余配制 作为交换机的指挥中心，可靠性要求很高，需要冗余配制。 微同步方式：两台处理机同时运行，执行任务，通过一个比较器对执行结果进行比较，如果一致则执行命令，不一致则启动故障诊断程序判断出故障的处理机并将其退出运行状态。 优点：容易最快的发现处理机的硬件故障； 缺点：每次命令需要比较，效率低，软件出问题不容易应付

第四十页，共六十六页，2022年，8月28日数字程控交换机的终端与接口控制系统 冗余配制 作为交换机的指挥中心，可靠性要求很高，需要冗余配制。 互助方式：两台或多台处理机正常情况下同时运行，每台处理机处理一部分任务，一旦其中一台出故障由其它处理机接管其工作。 优点：处理能力强。软件故障防卫能力强。 缺点：程序设计较复杂。

第四十一页，共六十六页，2022年，8月28日数字程控交换机的终端与接口控制系统 冗余配制 作为交换机的指挥中心，可靠性要求很高，需要冗余配制。

主备方式：正常情况只有一台主处理机运行任务处理，当主用处理机故障则进行主备转换，备用处理机接替工作。 分冷备份和热备份。

第四十二页，共六十六页，2022年，8月28日数字程控交换机的终端与接口控制系统 控制方式 集中控制：任一个处理机可以使用系统中任意软硬件资源。 程控交换机一般不使用此控制方式； 分布分散控制方式：各功能模块级别一致，不受其它处理机的控制，每台处理机按照容量或功能分配相应的工作。 分级分散控制方式：低级处理机之间通信通过高级处理机。

第四十三页，共六十六页，2022年，8月28日数字程控交换机的终端与接口控制系统 通信方式 直接式：处理机之间以实线进行连接 交换式：所有处理机直接和数字交换网连接，通过PCM时隙通道通信。 总线式：所有处理机通过一条通信总线进行连接，信息通过存储器进行交互（邮箱）。 协议有HDLC第四十四页，共六十六页，2022年，8月28日现代电信交换网络中国的电信运营商发展垄断？促进竞争？3G

中国网通中国网通中国邮政中国联通邮电局中国电信中国电信中国电信中国电信中国移动中国移动中国移动中国联通中国联通中国铁通中国铁通卫通、吉通卫通第四十五页，共六十六页，2022年，8月28日现代电信交换网络中国的设备制造商发展

七国八制巨大中华装机贵呀！！！民族企业的骄傲PHILIPS

巨龙SIEMENS

大唐SP30NORTEL

中兴ZXJ10中兴ERISCSSON

华为CC08华为ALCATELS1240HARRIS&AT&TEWSD富士通&NEC&NTT

第四十六页，共六十六页，2022年，8月28日现代电信交换网络－通信网的分类

Internet/intranet公用电话交换网（PSTN/N-ISDN）接入网（AN）智能网（IN）公用数字数据网（DDN）公用交换分组数据网(PSPDN/FR)陆地移动通信网（PLMN）CATVB-ISDN（ATM）NO.7网数字同步网电信管理网光纤传输网（SDH/DWDM）支撑网公用数据通信网业务网传输网第四十七页，共六十六页，2022年，8月28日公用电话交换网---发展历程与等级结构

B大区A大区C0（国际出入口局）TM乙

本地网甲

本地网长途电话网本地电话网TMC1C2C3C4C1C2C3C4C5C5C5C5长途电话网本地电话网二十世纪八十年代：中国电话交换网C1第二级为省际交换中心C2第三级为省内地区局交换中心C3第四级为县交换中心C4第五级为市话端局C5全国八个大行政区中心是最高一级，即一级交换中心全国我国的公众电话交换网（PSTN）也如大多数国家一样分为长途电话网和本地电话网两部分。其等级结构为5级即：C1—C5。第四十八页，共六十六页，2022年，8月28日公用电话交换网---发展历程与等级结构

二十世纪九十年代以后：中国的三级电话网我国国内长途电话网的组织结构已由当初的四级（C1、C2、C3、C4）过渡到目前的DC1和DC2二级等级制。并将逐步向静态无级的方向发展。本地电话网一个长途编号区就是一个本地电话网的服务范围。本地网的等级结构已从支局、端局、汇接局三级结构过渡到端局和汇接局两级结构。或一级结构。

DC1：一级长途交换中心;DC2：二级长途交换中心；MS（DTm）：本地网汇接局;LS（DL）：本地网端局第四十九页，共六十六页，2022年，8月28日公用电话交换网---发展历程与等级结构

本地网网络典型结构GWMSGWTS中移GW固定网中移网联通网联通GW其它电信经营网LSLSLS电信本地网组网方案示意图其它GW端局（LS）汇接局（MS）关口局（GW）长途局（TS）

第五十页，共六十六页，2022年，8月28日公用电话交换网---发展历程与等级结构

本地网网络典型结构(具体设备化）DC2S1240DTm/DLDC2/DLC&c08洪江局靖州局DLS1240DL至长沙TS1S1240S1240怀化市LSEWSD芷江局DLEWSD茅谷冲迎丰局至长沙TS2至长沙TS1DLEWSDDLEWSD辰溪局至长沙TS2OLTONUONUONUONUONU迎丰局DC2DLDTm/DL长途局端局端汇局DC2/DL长市局OLTONUONUONUONUONU接入网洪江市-1（株山）洪江市-2（安江）中方县-1SMIISMIISMIISMIISMII太平桥石门DTm/DL

C&C08DL

C&C08DL

C&C08DLSMIISMIISMIISMIISMIISMIISMIISMIISMIISMIISMIISMIISMIISMII沅陵县2沅陵县1溆浦县3溆浦县2溆浦县1修溪口王安坪黄溪口火马冲1火马冲2孝坪1孝坪2丹山宾馆公园支局SMIISMII会同县通道县SMIISMIISMIISMIISMIISMIISMIISMII麻阳县新晃县新店坪公坪楠木坪碧涌罗旧土桥中心局长途局第五十一页，共六十六页，2022年，8月28日公用电话交换网---发展历程与等级结构

端局网络典型结构(华为设备）第五十二页，共六十六页，2022年，8月28日信令系统信令的概念和分类信令的概念：通信设备内部或设备间建立通信的所有控制信号，是承载信息以外的信号，用户控制交换机运行信令的分类：工作区域、承载信令的通道随路、共路特点；记发器信令和线路信令

第五十三页，共六十六页，2022年，8月28日信令系统信令网的概念七号信令网：链路独立与语音网，专门传送信令的网络。不单用于电话网信号、分国际国内七号信令的三要素：信令点、信令转接点、信令链路

第五十四页，共六十六页，2022年，8月28日信令系统信令网的概念信令点SP：信令网上产生和接收信令消息的节点，是信令消息的起源点和目的点信令转接点STP：若某信令点既非信令源点又非目的点，其作用仅是将从一条信令链路上接收的消息转发至另一条信令链路去，则称该信令点为信令转接点信令链路SL：连接各个信令点、信令转接点，传送信令消息的物理链路称为信令链路信令链路集信令链路编码

SPa链路集链路0链路1SPb链路n第五十五页，共六十六页，2022年，8月28日信令系统信令网的概念信令点编码：国际网14位；国内网24位

主信令区分信令区信令点标识8bit8bit8bit第五十六页，共六十六页，2022年，8月28日信令系统信令网的概念七号信令系统中常用两种消息传送方式：直联、准直联

直连方式准直连方式话路信令链路第五十七页，共六十六页，2022年，8月28日信令系统七号信令的结构NO7信令系统结构 第1级：信令数据链路功能级，规定链路的物理特性接入方法；DTMMTP 第2级：信令链路功能级，将第一级的比特流划分为信令单元，并保证正确传输；LAPN7

第3级：信令网功能级，信令消息处理和信令网管理，保证信令单元最终发送到指定位置；包括消息的定位以及路由的处理；MPUUP 第4级：用户部分，具体的业务处理，如话务接续的建立与释放等；MPU

第五十八页，共六十六页，2022年，8月28日信令系统七号信令的结构

CICSLSOPCDPC第五十九页，共六十六页，2022年，8月28日信令系统七号信令的结构

OPC呼叫方向