电路交换技术及接口电路

第三章电路交换技术及接口电路3.1

电路交换技术电路交换模式定义：在用户通过呼叫信令通知本地交换机为其建立通信连接并获得电路接续后，通信双方终止该通信连接之前，无论通信双方是否有信息经该通路流过网络，他们都将始终独占着同一条电路。电路交换属于物理层交换，它不管信息的包装处理，以及信息是否受到损害。3.1.1电路交换技术的发展1876年贝尔发明电话。1878年英国人设计了磁石电话交换机。15年后步进制交换机问世,标志着交换技术从人工时代迈入机电自动交换时代。1938年，纵横制交换机。半导体技术发展，出现了半电子交换机，准电子交换机。计算机诞生后，将交换机的接续控制用计算机完成，有了模拟空分交换机。20世纪70年代，PCM技术成熟，产生了数字程控交换机，交换技术进入了数字化时代，可交换数字话音、数据和图文业务。磁石电话交换机步进制交换机纵横制交换机模拟空分交换机数字程控交换机宽带交换机光交换机3.1.2电路交换的分类电路交换系统人工交换系统自动交换系统机电交换系统电子交换系统自动交换系统从信息传递方式上分为：模拟交换系统：机电式交换系统；空分半电子，空分全电子交换系统和脉幅调制时分式交换系统。数字交换系统：程控数字交换系统，增量调制交换系统自动交换系统从控制方式上分为：布控交换系统：控制部分是用机电元件或电子元件做在一定的印刷板上。程控交换系统：用电子计算机的“存储程序控制”方式控制的交换系统。3.2电路交换系统的基本功能

3.2.1电路交换呼叫接续过程任何呼叫接续都经历3个阶段：呼叫建立阶段：主叫摘机向交换机发出通信请求，交换机回送拨号音，主叫拨送所需被叫号码，交换机查找被叫并检查状态，空闲则对被叫振铃，给主叫送回铃音。消息传输阶段：被叫摘机，停铃和停回铃音，通路接续，双方通话。话终释放阶段：任一方挂机表示请求终止该次通信，交换机对未挂一方送忙音，双方挂机则释放全部资源，本次呼叫接续过程结束。电路交换呼叫接续过程

电路交换呼叫接续过程如果网络中无空闲路由或被叫占线而造成呼叫失败时，将不存在后两个阶段。在呼叫建立和释放阶段，用户线和中继线中传输的信号称为信令，而在消息传输阶段的信号称为消息。3.2.2电路交换的基本功能能随时发现呼叫的到来；能接受和保存主叫发送的被叫号码；能检测被叫忙闲状态及是否有空闲通路；能向空闲的被叫用户振铃，并在被叫应答时与主叫建立通话电路；能随时发现任何一方用户的挂机。电路交换的基本功能

数字程控交换机的硬件系统话路部分数字交换网络各种外围模块：用户模块、中继模块、信令模块控制部分1.连接功能

呼叫处理的目的是在用户之间建立一条通路，这就是连接功能。连接功能由交换机中交换网络实现。2.信令功能监视：呼出监视，应答与接收监视；号码：脉冲接收，音频信号接收；音信号：拨号音，忙音，回铃音，振铃信号。局间信令：交换机之间通过中继线传递的信令，有中国1#和No.7信令系统两类。终端信令（用户-网络信令）：用户终端和本地交换机之间的信令。3.终端接口功能终端：电路交换机的外围终端有普通电话机、数字电话机、维护计费计算机、其他交换机等。终端接口：就是交换设备与外部连接的部件。主要划分为中继侧接口和用户侧接口两大类。终端接口功能：用户线和中继线均通过终端接口接至交换网；终端接口还有一个重要的功能就是与信令的配合。4.控制功能人工交换机由话务员控制；自动交换机有两种控制方式：布控与程控。布控是由硬件控制，程控是由软件控制。控制功能：就是在分析信令消息的基础上，查询目的端状态和当前资源情况，在允许条件下控制交换网络执行通路连接。控制功能分为高层控制和底层控制。分析过程属于高层控制，扫描和驱动属于低层控制。控制系统的电路结构

3.2.3控制系统的结构集中控制方式：特点是处理机掌握着整个系统的状态，可达系统中所有资源。集中控制的优点是某项功能改变只需修改软件即可，缺点是软件体系庞大、复杂，且容易受到破坏。集中控制系统，小系统可采用单处理机，大系统通常采用双机系统，有负荷分担形式和主备用方式。集中控制系统负荷分担方式：两台处理机独立工作，各自承担一半话务负荷。当一机产生故障，可由另一机承担全部负荷。优点：负荷能力强，能适应话务量波动；抗软件故障，可防止软件差错引起的系统阻断；调试新程序方便，一机工作，另一调试软件。缺点：双机互通信息频繁，软件较复杂，且不易发现硬件故障。在程序设计中要避免双机同抢资源。集中控制系统主备用方式：一机在线运行，另一待命，主用处理机故障时启动备用机接替工作。优点：硬件和软件均较简单。缺点：主备倒换时会丢失当前已建立的连接。分散控制系统分散控制方式：即每台处理机只能达到部分资源和执行部分功能。可以有单级多机系统，也可多级多机。各个处理机可实现容量分担，也可功能分担。特点：系统处理能力强，可独立扩充功能部件，组织结构灵活，适应性强。分散控制系统单级多机系统：各台处理机并行工作，每一台处理机有专用的存储器，也可设置公用存储器，为各处理机共用，作为机间通信。多机之间的工作分为容量分担和功能分担两种方式。容量分担每台处理机只承担一部分的呼叫处理任务，例如，800门的用户交换机中，每台处理机控制200门。容量分担实际上相当与负荷分担，但是面向固定的一群用户。容量分担的优点是处理机的数量可随着容量的增加而逐步增加，缺点是每台处理机都要具有所有的功能。功能分担每台处理机只承担一部分功能，只要装入一部分程序，分工明确。缺点是容量较小时，也必须配置全部处理机。分散控制系统多级处理机系统：将控制功能分级，不同层次的控制功能由不同的处理机完成。用预处理机执行频繁而简单的功能，可以减少中央处理机的负荷；用中央处理机执行分析处理等较复杂的功能；用维护管理处理机专门执行维护管理的各种功能。这样就形成了三级系统。

话路设备预处理机中央处理机维护管理处理机

三级多机系统预处理机预处理机分布式控制随着微处理机的迅速发展，分散控制程度提高，采用全微机的分布式控制方式，可以更好的适应硬件和软件的模块化，比较灵活，出故障时影响较小。在分布式控制中，每个用户模块或中级模块基本上可以独立自主地进行呼叫处理。例如，S-1240数字程控交换机。S1240系统结构S1240模块简介模拟用户模块(ASM)：是模拟用户和交换机的接口,它为模拟用户提供用户线终端电路。外设及装载模块（P&L）：负责交换机和外设间的通信以及系统中位处理器的下行装载。一个交换机总是装备两个P&L模块，工作在主／备用状态。时钟和信号音模块（

CTM）：产生8MHZ的系统时钟，分步到所有控制单元，以确保系统的同步运行，CTM还负责产生交换机控制用的信号音以及实时时间。数字中继模块（DTM）：提供2Mb/s的PCM链路高性能公共信道模块（HCCM）：处理7号信令辅助控制单元模块（ACM）：提供呼叫处理等程序和数据等。3.3电路交换系统的接口电路

前面谈到外围接口电路主要有用户侧接口、中继侧接口和操作管理和维护接口。用户侧接口模拟用户接口电路Z数字用户接口电路V中继侧接口模拟中继接口电路C数字中继接口电路A、B操作、管理和维护（OAM）接口用于传递和操作与维护有关的信息程控交换系统接口类型交换网络控制系统模拟用户接口用户侧接口中继侧接口数字用户接口数字中继接口模拟中继接口数字用户接口操作维护OAMZVABCQ33.3.1模拟用户接口电路模拟用户接口是交换机连接模拟电话机的Z接口，也常称为用户电路（LC），提供BORSCHT七项功能。

1馈电B（BatteryFeeding）还有电流馈电方式，通过恒流源馈电，无需电感线圈。-48V电压馈电式电路馈电：为用户话机提供通话所需的直流电源。所有连在交换机上的电话分机用户，都由交换机向其馈电。馈电电流为20mA～100mA。电压馈电方式一般要使用电感线圈。过压保护：避免高压进入交换机内部而损坏交换机，设置了两级保护。第一级在总配线架上安放保安器第二级在用户电路中设置二极管钳位电路保安器可为热线圈或放电管，有高压时，保安器动作，会引高压入地，但保安器的输出电压仍可达上百伏，故需第二级保护。钳位电路将用户线(a或b)的电压箝位在-48V～0V之间。热敏电阻R起限流作用，R的阻值随电流增大而增大。仅有第一级或第二级保护是不够的，需两级配合使用。2过压保护O（OverVoltageProtection）过压保护电路E(-48V)内线外线abRR振铃：提供振铃所需25～50HZ，90V±15V的交流电压，发送铃流。过程：控制系统发“振铃控制”→开关动作→铃流经用户线送达用户话机→振铃→用户摘机→振铃电路产生“截铃”信号→控制系统停止“振铃控制”信号→开关释放→

停止振铃3

振铃R（Ringing）振铃控制控制系统振铃电路S振铃控制用户线截铃摘、挂机状态用户状态

号盘话机的拨号脉冲

对用户话终挂机的监视投币话机的输入信号＞用户线监视信号-V监视：通过用户线回路状态来监视用户状态4监视S（Supervision）编译码和滤波：实现用户线上的模拟信号与交换机内部的PCM信号之间的转换。编码器译码器平滑模拟模拟300～3400HZPCMPCM交换机侧用户侧5编译码和滤波C

（CODEC&Filters）

混合电路(二/四线转换)：用户话机的模拟信号是二线双向传输的。

PCM数字信号在去话方向上要进行编码，在来话方向上要进行译码，必须采用四线制的单向传输。测试：当故障发生时，测试开关将用户内线与用户外线分开，以测定故障是局内设备故障，还是局外设备故障。混合电路H（HybridCircuit）&

测试T（Testing）模拟用户接口

模拟用户接口除了上述7项基本功能，现代交换机的用户接口电路还应完成衰减控制、极性转换、发送计费脉冲和投币电话集中控制等功能。3.3.2数字用户线接口V接口，是交换机连接数字用户话机或终端的接口。通常采用2B1Q码数字信号方式在对绞线上传送数字话音和数据。2B1Q（双二进制对一四进位）编码，在传输讯号时以四种电压代表四个不同的一组双位元讯号状况（“10”以+450mV表示；“11”以+150mV表示；“01”以-150mV表示；“00”以-450mV表示）。3.3.3模拟中继接口模拟中继接口又称为C接口，用来和模拟交换机互连，电路结构和模拟用户接口类似，但没有振铃控制，对用户状态监视变为对线路信令的监视，完成的功能是BOSCHT。

3.3.4数字中继接口电路数字中继接口电路又称为A或B接口，是数字程控交换机之间通过PCM信号互连的接口，它提供GAZPACHO八种功能。数字中继接口电路数字程控交换机通过PCM数字中继互连时，可采用三种数字同步方式：(1)准同步，即各交换机均采用高精度、高稳定的时钟，相互偏差很小，异步连接通信。(2)主从同步，全国设置高精密、高稳定钟源作为长途枢纽交换机参考时钟，低一级交换机向高一级交换机锁相同步。(3)互同步，各交换机有自己的时钟，互连时互锁同步，使时钟稳定在同一频率上。数字中继接口的功能(1)码形变换，将单极性码变成双极性码，以适应外部线路传输特性的需要，内部为不归零码，外部可为HDB3/AMI码。(2)时钟提取，从输入PCM码流中提取对端局的时钟频率，作为输入基准时钟，使收端定时和发端定时绝对同步。(3)帧同步和复帧同步，确定TS0的位置。搜索特定码组“0011011”，连续两次搜索到该码组即可确定TS0位置。数字中继接口的功能复帧同步主要在随路信令应用情形下有效，当采用No.7信令时TS16同于其他话音数据时隙。(4)监测和传送告警信息，当6个50ms内连续发生一次以上误码，则发送告警。(5)帧定位，利用弹性缓存器暂存输入PCM码流，用本机时钟驱动读出，使两交换机时隙相位达到同步。数字中继接口的功能(6)帧和复帧同步信号插入，在输出方向的PCM链路上的偶数帧TS0插入10011011，奇数帧插入11X11111帧同步信号，在复帧的第0帧TS16插入00001X11复帧同步信号。(7)信令提取和格式转换，复帧第1~15帧的TS