交换机基本结构

（优选）交换机基本结构目前一页\总数六十三页\编于二十二点学习目标程控交换系统的基本结构（指硬件结构）各个组成部分的作用和工作过程二线/四线变换原理时分交换网络工作原理C&C08程控交换机的基本结构和特点C&C08程控交换机各种接口技术目前二页\总数六十三页\编于二十二点1.2.1程控交换机组成及功能程控交换机的基本结构

程控交换系统是由硬件和软件两大部分组成。硬件是由话路系统和中央控制系统组成。目前三页\总数六十三页\编于二十二点话路系统交换网络的作用是为音频信号（模拟交换）或话音PCM数字信号（数字交换）提供接续通路。用户电路是交换网络和用户线间的接口电路。它的作用是，一方面把语音信息（模拟或数字）传送给交换网络，另一方面把用户线上的其它信号（如铃流等）和交换网络隔离开来，以免损坏交换网络。用户线上传输的除了语音信号外，还有−48V直流电压、铃流等带外信号。中继线是该系统与其他系统或远距离传输设备的连接线，中继器是交换网络和中继线间的接口电路。中继器有出局中继和入局中继之分。中继器除具有用户电路的功能外，还具有指定信号形式、中继线工作方向、为计费提供反极信号等功能。扫描是用来收集用户信息的，用户状态（包括中继线状态）的变化通过扫描器可送到控制部分。网络驱动器在中央处理系统的控制下，具体地执行交换网络中通路的建立和释放。而话路设备接口，又称信号接收分配器，统一协调信号的接收、传送和分配。

电话交换系统的任务就是在各条用户线之间、用户线和中继线之间或中继线与中继线之间建立起语音信号临时通道（接续），这一工作是由交换网络最后完成的。交换网络可以说是交换系统中占用设备最多也是最复杂的设备。目前四页\总数六十三页\编于二十二点中央控制系统功能：对呼叫进行处理。对整个交换系统的运行进行管理、监测和维护。组成：CPU:RAM输入输出系统目前五页\总数六十三页\编于二十二点程控交换机的各种接口V1接口：连接2B＋D或30B＋D的ISDN终端或其他数字终端，该接口的速率为64kb/s。V2接口：连接数字远端模块。V3接口：连接数字PABX的30B＋D终端。V4接口：连接2B＋D终端，支持ISDN接入。V5接口：支持n×E1的接入网。V5.1接口：n＝1V5.2接口：1≤n≤16用户线数字接口目前六页\总数六十三页\编于二十二点程控交换机的各种接口中继数字接口A接口：速率为2

048kb/s的32路PCM接口。B接口：速率为8

448kb/s的PCM二次群接口。用户线模拟接口Z1接口：连接单个用户的用户线。Z2、Z3接口：用来连接模拟远端集线器和PABX。中继数字接口和用户模拟接口目前七页\总数六十三页\编于二十二点程控交换机的各种接口C1接口：4线音频接口。C2接口：2线音频接口。C11接口：通过通路转换设备接入FDM的载波设备接口。C12接口：通过中继器接入4线模拟实线电路的接口。C21接口：数字转接局2线模拟接口。C22接口：数字本地局2线模拟接口。中继模拟接口二线/四线的含义？目前八页\总数六十三页\编于二十二点中继电路中继器一般分为出局中继器、入局中继器、特服中继器等。中继器一般由保护电路、信号互换电路、用户线信号电路、隔离电路等组成。中继器是中继线和交换网络以及控制系统间的接口电路。中继器上传输的不仅有语音信号，还有各种局间信号。同一型号的交换机和不同的交换机连网，其中继器也必须作出相应改变；不同的中继器还要适应于相应的传输设备。

目前九页\总数六十三页\编于二十二点中继电路信号互换电路：用来指定中继线工作方向（出中继或入中继）和指定信号形式。用户线信号电路：用来在出入中继期间用户电路断开时，代替用户电路提供向话机馈电、铃流的接通和断开、传输信号等功能。隔离电路：用来分离开用户线、中继线以及交换网络内传输的电流。目前十页\总数六十三页\编于二十二点数字交换系统中中继器的配置

一般数字交换系统都配置有模拟中继器AT（模拟口）和数字中继器DT（数字口）两种局间中继器。模拟中继器是模拟中继线和数字交换网络的接口电路。在模拟中继线上传送的信号是模拟信号。数字中继器是局间PCM中继线的终端电路。数字中继器的功能：时钟提取：从PCM中继线上提取时钟信号作为系统同步信号。帧同步：从PCM中继线上提取帧定位信号，通过帧定位获得帧同步。弹性存储的帧调整：数字中继器具有缓冲存储器，能够存储一帧数据容量。用它来调整帧相位，使PCM传输线上的帧相位和交换网络同步。提取和重新排列随路信号：由于PCM中继线上传输的随路信号和交换网络中的格式并不完全一样，所以随路信号一般要提取后重新排列，以供交换网络使用。数字中继器的上述功能可缩写为GACHO。

目前十一页\总数六十三页\编于二十二点扫描电路光电耦合器电路原理图差动放大扫描器

扫描器是在电话呼叫的各个阶段使控制系统完成各种信息的收集。目前十二页\总数六十三页\编于二十二点信号音的产生数字信号音产生的原理框图

在模拟交换系统中，信号音是由单独的模拟信号发生器产生的。在数字交换机中，多采用数字信号发生器直接产生数字信号音。目前十三页\总数六十三页\编于二十二点中央处理机的配置方式功能：实时处理功能

对用户的接续要求，应及时处理，立即给予响应。这就要求处理器工作速度快，并具有强力的中断系统。逻辑运算功能

在交换处理中，经常涉及数据的逻辑判断和各种数据结构的处理。故处理器除了能进行一般的逻辑与、非、异或和各种移位操作外，还要能进行位操作、字段和字节操作。目前十四页\总数六十三页\编于二十二点中央处理机的配置方式中央处理机有单机集中控制和多机分散控制两种配置方式。为了安全和高的可靠性，无论是单机还是多机均配备备用设备。目前十五页\总数六十三页\编于二十二点双机系统双机系统有同步复核、负荷分担和主备用三种工作方式。目前十六页\总数六十三页\编于二十二点同步复核方式正常工作中，两台相同的处理机同时接收来自交换网络的各种输入信息，执行相同的程序，进行同样的分析处理，但是只有一台处理机输出控制信息，控制交换网络的工作。所谓同步复核，就是每执行一条指令或一段程序，将两台处理机的处理结果通过比较器进行检验，如果结果完全一致，就继续执行程序或进行输出控制。如果发现不一致，则表示其中有一台处理机出了故障，就立即告警并进行故障处理和诊断。此种方式较易发现处理机的硬件故障，但由于实际上只有一台处理机工作，而且要不断进行同步复核，故效率较低。同步复核方式

目前十七页\总数六十三页\编于二十二点负荷分担方式负荷分担也叫话务分担，就是两台处理机独立进行工作，在正常情况下各承担一半负荷，为此可将两机的扫描时钟相位错开，某机扫描中发现的新呼叫由该机负责处理到底。当中一机发生故障时，则另一机承担全部负荷。为了能接替故障机工作，必须互相了解呼叫处理的情况，故双机间应定时互通信息。负荷分担方式

目前十八页\总数六十三页\编于二十二点负荷分担的特点过负荷能力强。由于单机承担整个交换网络的负荷（即话务量)，因此处理机的容量应选用较大的处理机。而双机负荷分担方式，具有较高的过负荷能力，能适应较大的话务波动。可以防止软件差错引起的系统阻断。程控交换机的软件系统非常复杂，不可能绝对保证软件不存在残留差错。这种程序差错，往往要在特定的环境和处理过程中才会在双机上同时山现。由于双机同时工作，不象同步复核那样总是执行相同的程序，故程序差错不会在双机上同时出现，从而减小了软件故障发生的概率。在扩充新设备、调试新程序时，可使一机承担全部话务，另一机进行脱机测试，从而提供了有力的测试工具。

注：负荷分担由于双机独立工作，在程序设计中要避免资源同抢，致使双机相互联系此较复杂，从而处理机硬件故障发现比较困难。目前十九页\总数六十三页\编于二十二点主备用方式主备用方式就是一台处理机主用，另一台处理机备用。主机承担全部呼叫处理，并将呼叫处理过程中的有关信息不断通知备用机。一旦主机发生故障，即由备用机自动接替，进行主备用转换。这种方式效率亦低于负荷分担，但比较简单。

主备用方式

目前二十页\总数六十三页\编于二十二点单级多机系统单级多机系统就是各台处理机有其专用的存储器，还有一公共存储器，为各处理机共用，作为机间联系。多机之间的工作划分为容量分担与功能分担两种基本方式。容量分担时，每台处理机只承担一部分容量的呼叫处理业务，处理机数可随容量的增大而扩充，但每机均要具备执行全部交换处理功能；功能分担时，每机只完成一定功能，只需要装入一部分程序，分工明确。缺点是容量较小时，也必须配备全部处理机。容量分担实际上相当于负荷分担。负荷分担与功能分担还可以结合使用。单级多系统

目前二十一页\总数六十三页\编于二十二点多级系统多级系统就是在交换处理中，有一些是执行频繁而简单的工作，如用户扫描。有一些处理较复杂，但执行次数较少。故障诊断等属于维护管理的工作，则执行次数更少，但处理复杂。多级系统可以很好地适应上述特点，用预处理机执行频繁而简单的功能，用中央处理机执行分析处理等较复杂的功能，而维护管理处理机则专用执行维护管理中的各种功能。这样，就形成了3级系统。维护管理处理机还可以设置在维护中心局、监视和管理多个话局的工作。随着微处理机的迅速发展，将趋向于采用分布式多微处理机的分散管理方式，以更好地适应硬件的模块化且比较灵活，出故障时影响小。多级系统

目前二十二页\总数六十三页\编于二十二点存储器及输出输入设备存储器中央控制系统中的存储器一般为两个：数据存储器和程序存储器。数据存储器也叫暂时存储器，用来暂时存储呼叫处理中的大量数据，可以写入和读出。程序存储器也叫固定存储器，用来存放程序，在交换处理中只允许读出，不允许写入。存储器大多采用速度快、稳定可靠的半导体存储器。通常，数据存储器采用RAM。如用RAM应有保护措施来防止写入而破坏原有存放的程序。在故障处理后再启动时，有时要重新装入全部程序，故还应具有后备存储器，如磁带、磁盘等。为节省内存容量，对一些使用不太频繁的数据和程序，则可以放在外存中。随着广泛采用集成电路存储器，集成度愈来愈高，一般不再采用速度慢的外存。输出输入设备为了安装测试和维护运转的需要，中央控制系统还要配置一些常规外部设备，如电传打字机、打印机、磁带机等。目前二十三页\总数六十三页\编于二十二点1.2.2用户接口电路模块用户接口电路模块又称用户级，是模拟用户终端与数字交换网络（选组级）之间的接口电路，由用户电路和用户集线器组成。目前二十四页\总数六十三页\编于二十二点模拟用户线接口电路模拟用户线接口电路在实现上的最大压力是应能承受馈电、铃流、外界干扰等高压大电流的冲击，过去都是采用晶体管、变压器（或混合线圈）、继电器等分立元件构成。在实际中，基于实现和应用上的考虑，通常将BORSHCT功能中过压保护由外接元器件完成，编解码器部分另成一体，集成为编解码器（CODEC），其余功能由集成模拟SLIC完成。在布控交换机中，向用户馈电、振铃等功能都是在绳路中实现的，馈电电压一般是−60V，用户的馈电电流一般是20mA～30mA，铃流是25Hz、90V左右。而在程控交换机中，由于交换网络处理的是数字信息，无法向用户馈电、振铃等，所以向用户馈电、振铃等任务就由用户线接口电路来承担完成，再加上其它一些要求，程控交换机中的用户线接口电路一般要具有馈电（B），振铃（R）、监视（S）、编译码（C）、混合（H）、测试（T）、过压保护（O）7项功能。目前二十五页\总数六十三页\编于二十二点模拟用户线接口功能框图目前二十六页\总数六十三页\编于二十二点模拟用户线接口七项功能含义（1）馈电（B——Batteryfeeling），向用户话机送直流电流。通常要求馈电电压为−48V或−24V，环路电流不小于18

mA。（2）过压保护（O——Overvoltageprotection），防止过压过流冲击和损坏电路、设备。（3）振铃控制（R——RingingControl），向用户话机馈送铃流，通常为25Hz/90V有效值正弦波。（4）监视（S-Supervision），监视用户线的状态，检测话机摘机、挂机与拨号脉冲等信号以送往控制网络和交换网络。（5）编解码与滤波（C——CODEC/Filter），在数字交换中,它完成模拟话音与数字码间的转换。通常采用PCM编码器（Coder）与解码器（Decoder）来完成，统称为编解码器（CODEC）。相应的防混叠与平滑低通滤波器占有话路（300

Hz～3

400

Hz）带宽，编码速率为64kb/s。（6）混合（H——Hyhird），完成二线与四线的转换功能，即实现模拟二线双向信号与PCM发送，接收数字四线单向信号之间的连接。过去这种功能由混合线圈实现，现在改为集成电路，因此称为“混合电路”。（7）测试（T——Test），对用户电路进行测试。目前二十七页\总数六十三页\编于二十二点1.2.3二线/四线变换与回波返损二/四线变换电路功能示意图

在数字程控交换机中，用户线端口采用二线制，即发送与接收的话音信号在一条共用的线对（TR）中传输；交换网络端口采用四线制，即发送与接收的话音信号分别在独立的线对（T）与（R）中传输。

目前二十八页\总数六十三页\编于二十二点二/四线变换的要求将二线电路变换成四线电路；信号由四线收端到四线发端要有尽可能大的衰减，衰减越大越好；信号由二线端到四线发端和由四线收端到二线端的衰减应尽可能小，越小越好；应保持各传输端的阻抗匹配。目前二十九页\总数六十三页\编于二十二点回波返损定义：从接收支路泄漏到发送支路的语音信号称为回波。

理想二/四线变换器

在理想的二/四线变换器中，TR、T、R3个端口的阻抗完全匹配，此时接收信号只进入用户话机，而不会泄漏到发送支路。在实际的二/四线变换电路中，如果TR、T、R3个端口的阻抗不完全匹配，这时候就会有一小部分接收信号漏入发送支路，导致收后重发，即二次发送或多次发送，造成用户在听筒中听到自己讲话二次或多次回声的现象

。目前三十页\总数六十三页\编于二十二点回波产生的主要原因回波产生的主要原因是由于二/四线变换电路各个端口的阻抗不匹配。在实际电路中，一方面因为用户电话单机的生产厂家很多，指标不尽相同，所以造成用户线端口阻抗不同；另一方面用户电话单机到交换机距离不等而引起阻抗不匹配，许多原因导致了二/四线网络各个端口阻抗的失配，从而产生回波。回波产生后，讲话人在话机中，将会听到自己讲话的回音。回音延迟时间与发送支路到接收支路之间的信号传播距离有关，回波对通信的影响是有条件的，一般来讲当时延越长，回波对通信的危害也越大。当通信时延大于50ms时，人耳就可以明显感觉到回波的存在，从而影响通信双方的通话质量。目前三十一页\总数六十三页\编于二十二点回波返损耗计算公式回波不能一概以好坏来区分，在某些场合下，还需要有回波存在。例如，在音响设备电路中，一般还人为地加入一些时延以产生回波，从而在音响效果上产生一种振鸣感。而在市话网中，由于通信信道时延较短，我们并没有感觉到回波的存在。合理利用！目前三十二页\总数六十三页\编于二十二点1.2.4程控交换机的交换网络电话交换系统的任务就是在各条用户线之间、用户线与中继线之间或中继线与中继线之间建立起语音信号临时通道（或称接续），这一工作是由交换网络最后完成的。

交换网络组成方框图

目前三十三页\总数六十三页\编于二十二点空分交换网络

space-divisionswitching空分交换是指交换部分是由只有闭合（导通）或断开（阻塞）两个状态的元件（或称为交叉接点）组成的空分交换矩阵。空分交换矩阵在控制部分的控制下，通过适当交叉接点的闭合可以为接续提供一条实质性的信号通路。空分交换矩阵又叫做空分交换网络.目前三十四页\总数六十三页\编于二十二点空分交换矩阵M×N矩阵

目前三十五页\总数六十三页\编于二十二点三级交叉矩阵目前三十六页\总数六十三页\编于二十二点数字接线器---S接线器基本功能:线间交换，连接不同的T型接线器.基本组成：交叉矩阵，控制存储器CM.工作方式①输出控制(入线控制).②输入控制（出线控制）.入线控制目前三十七页\总数六十三页\编于二十二点数字接线器---S接线器出线控制目前三十八页\总数六十三页\编于二十二点数字接线器---T接线器（a）输出控制（b）输入控制

基本功能:时隙交换基本组成:话音存储器SM和控制存储器CM构成。

工作方式①输出控制方式（控制读）。②输入控制方式（控制写）。目前三十九页\总数六十三页\编于二十二点T接线器工作原理SM写入：由时钟脉冲CP控制顺序写入，来自HW时分线的语音，按时钟顺序写入SM.即当TSi到来时，将语音信号写入SM的第i个单元；读出：由CM控制读出，在输出TSi到来时根据CM第j个单元所存在的SM第i个单元的地址从SM中取出语音信号送至输出端。CM写入：由CPU控制写入，CPU根据所选定的路由将SM第i个单元的地址写入CM中第j个单元；读出：由CP控制顺序读出，按时钟顺序访问CM，在TSj时隙到来时读出CM第j个单元所存在的SM第i个单元的地址。时钟写入，控制读出，即控制读输出控制在控制读工作方式下，CM单元地址与输出时隙号对应，其单元内容（SM的地址）与输入时隙号对应。CM中的内容在整个通话期间不变，结束通话清0，释放通路。SM中的内容每隔125μs变换一次。目前四十页\总数六十三页\编于二十二点T接线器工作原理工作过程：CPU根据所选路由填写控制字:(建立话路，整个通话期间只写一次)在CM的5号单元写入“10”（001010）；在CM的10号单元写入“5”（000101）。当TS5到来时，在写周期，将信息“a”写入SM的5号单元；在读周期，根据CM5号单元中“10”将SM10号单元中的信息“b”读出。当TS10到来时，在写周期，将信息“b”写入SM的10号单元；在读周期，根据CM10号单元中的地址“5”将SM5号单元中的信息“a”读出。时钟写入，控制读出，即控制读输出控制要求：将TS5的信息“a”与TS10的信息“b”交换。

目前四十一页\总数六十三页\编于二十二点T接线器工作原理SM写入：由CM控制顺序写入，在TSi到来时根据CM第i个单元所存的SM的第j个单元的地址将语音信号写入SM的第j个单元；读出：由时钟脉冲CP控制写入，即当TSj到来时，从SM第j个单元中取出语音信号送至输出端。CM写入：由CPU控制写入，CPU根据所选定的路由将SM第j个单元的地址写入CM中第i个单元；读出：由CP控制顺序读出，按时钟顺序访问CM，在TSi时隙到来时读出CM第i个单元所存在的SM第j个单元的地址。时钟写入，控制读出，即控制读输入控制在控制写工作方式下，CM单元地址与输入时隙号对应，其单元内容（SM的地址）与输出时隙号对应。目前四十二页\总数六十三页\编于二十二点T接线器工作原理工作过程：CPU根据所选路由填写控制字：在CM的5号单元写入“10”（001010）；在CM的10号单元写入“5”（000101）。当TS5到来时，在写周期，根据CM5号单元中“10”将TS5的内容“a”写入SM10号单元；在读周期，将SM5单元的信息“b”读出。当TS10到来时，在写周期，根据CM10号单元中的地址“5”将TS10的内容“b”写入SM5单元；在读周期，将SM10号单元的信息“a”读出。每个125μs重复第二、三步，直至用户挂机。时钟写入，控制读出，即控制读输入控制要求：将TS5的信息“a”与TS10的信息“b”交换。

目前四十三页\总数六十三页\编于二十二点TST数字交换网络同学上来讲述其工作原理，下次课？目前四十四页\总数六十三页\编于二十二点STS数字交换网络同学上来讲述其工作原理，下次课？目前四十五页\总数六十三页\编于二十二点C&C08简介c&c08数字程控交换机华为在交换机领域持续投入、持续发展，不断满足客户对新功能新业务的需求，保护用户前期投资，支持营运商网络转型，提供完善商用的网络智能化解决方案。C&C08按照“多网并存、互联互通、保护投资、平滑过渡”的思路，有力地支持电信网向综合化、智能化、移动化方向发展。C&C08提供符合ITU-T标准的ISDN、PHI、V5等各种接口，具备完善的信令系统，集交换与传输、有线与无线、窄带与宽带于一体，具有开放的通信平台，全方位地支持新国标要求提供的PSTN业务、ISDN业务、Centrex业务、IN业务以及其它新业务，适用于端局、汇接局、关口局、长途局和国际局。

目前四十六页\总数六十三页\编于二十二点

1.2.5C&C08交换机系统总体结构目前四十七页\总数六十三页\编于二十二点管理/通信模块（AM/CM）管理/通信模块（AM/CM）是管理模块（AM）、通信模块（CM）的总称，主要完成核心控制与核心交换功能，是C&C08的枢纽部件。此外，AM/CM还提供交换机主机系统与外部计算机网络的接口，在终端OAM软件的支持下，完成对交换机的操作、维护、管理、计费、告警、网管等功能。目前四十八页\总数六十三页\编于二十二点前管理模块（FAM）负责整个交换系统模块间呼叫接续的管理与控制，完成模块间信令转发、内部路由选择等功能，并负责处理网管数据传输、话务统计、计费数据收集、告警信息处理等与实时性较强的管理任务。FAM在硬件上与CM结合在一起，合称为FAM/CM。FAM面向用户，提供业务接口，完成交换的实时控制与管理，也称主机系统。目前四十九页\总数六十三页\编于二十二点后管理模块（BAM）负责提供交换机主机系统与外部计算机网络的接口，通过安装并运行终端管理软件，完成对交换机的操作、维护、管理、计费、告警、网管等OAM功能。BAM在硬件上为一台工控机或服务器，通过HDLC链路与FAM相连，通过以太网接口与外部计算机网络相连，是外部计算机网络访问交换机主机系统的通信枢纽。BAM面向维护者，完成对主机系统的管理与监控，也称终端系统。目前五十页\总数六十三页\编于二十二点BAM外形BAM!目前五十一页\总数六十三页\编于二十二点通信模块CM由中心交换网、信令交换网和通信接口组成，主要负责SM模块间话路和信令链路的接续，完成核心交换功能。目前五十二页\总数六十三页\编于二十二点交换模块SM交换模块（SM）提供分散数据库管理、呼叫处理、维护操作等各种功能。具有独立交换功能，主要用于实现模块内用户的呼叫及接续的全部功能，并配合AM/CM完成模块间的交换功能。SM提供各种接口（用户线接口、中继线接口），负责同模块内来自各种接口的呼叫接续。在小容量情况下，SM可以单模块成局。SM按照接口单元的不同可分为用户交换模块（USM）、中继交换模块（TSM）和用户中继交换模块（UTM）。目前五十三页\总数六十三页\编于二十二点C&C08硬件的层次结构目前五十四页\总数六十三页\编于二十二点单板单板是C&C08数字程控交换系统的硬件基础，是实现交换系统功能的基本组成单元。如图所示，C&C08的所有单板均采用插拔式的机械结构，由印制电路板（PCB板）和单板附件（包括上扳手、下扳手、弹性锁定钩针、拉手条、单板插头等）组成。（1）上扳手（2）弹性锁定钩针（3）指示灯（4）拉手条（5）下扳手（6）板名（7）PCB板（8）单板插头目前五十五