程控交换电话通信网

电话通信的基本原理电话交换技术的发展程控数字交换机的系统结构接口电路交换网络-话路建立控制系统程控交换软件系统呼叫处理的基本原理交换技术基础电话通信网本章主要内容21、电话通信的基本原理1.1电话机的发明1875年6月2日贝尔和沃森发明了电话（原始的电磁式电话）↓1877年爱迪生发明了碳精式送话器+手柄+呼叫设备（电铃）+手摇发电机+干电池（磁石式电话机）↓1882年出现了共电式电话机（没有手摇发电机和干电池，通话所用电源由交换机供给）↓↓1896年美国人爱立克森发明了旋转式电话拨号盘1920年美国人坎贝尔发明了消侧音电路（自动电话机-拨号盘电话机）↓60年代电子学飞速发展、70年代大规模集成电路出现(电子电话机-按键式电话机)↓80年代随着N-ISDN的应用出现了数字电话机1.1电话机的发明送话器受话器原始话音还原话音二-四转换消侧音电路电话机原始话音还原话音1.2电话机的构成及通话原理受话器：将相应的电信号还原为声音的转换器。送话器：将声音变换为相应电信号的转换器。

二-四转换：完成二线和四线转换的混合电路。

消侧音电路：消除回声改善语音质量旋转式拨号盘（三个参数）：

脉冲速度：表示拨号盘每秒钟发生的脉冲个数。普通：10/s快速：20/s

脉冲断续比：在一个脉冲周期里，断开电流的时间和接通电流的时间之比。

t断/t续=1.6:1或2:1

位间隔：≥300ms这种话机对通信电压有一定要求。在无线电干扰严重的环境下，有时会发生错号现象。该机种适用于步进制和纵横制式交换机

1.2电话机的构成及通话原理拨号盘和振铃器：发送通信地址（被叫号码）和呼叫被叫按键式拨号盘：与拨号集成电路配合发出脉冲或双音频(DTMF)信令。振铃器：交铃流、音调振铃器开关、叉簧：接插件，二、四线绳按键上的每一个数字键（0－9）和符号键（＃、）均分别用高、低两个为正弦波的单音频信号来代表。高音频信号有4个＞1000hz的频率、低音频信号有4个＜1000hz的频率。

1.2电话机的构成及通话原理697Hz770Hz852Hz941Hz1209Hz1336Hz1477Hz1633Hz高频低频12457*80369ABCD#1.2电话机的构成及通话原理例如拨（0796）8390234”，若用脉冲发号时，每个脉冲为100ms，位间隔时间为800ms，则所占时间是100×（10+7+9+6+8+3+9+10+2+3+4）+800×10=15100（ms）=15．1s；改用音频发号时，每个号持续时间都相同，均为120ms，位间隔时间为108ms，则所占时间是120×11＋108×10=2400（ms）＝2．4s。显然，音频发号速度比脉冲发号快得多，缩短了发号时间。脉冲／音频兼容按键式电话机（ha－p／t）这种按键式话机除采用脉冲发号外，还可用双音多频（dtmf）方式发号。它在话机侧面设有一个转换开关（p／t）作为选择。一旦将电话机安装好之后，使用者就不要随意拨弄这一开关，以免造成失误。扬声电话机免提电话机无绳电话机录音电话机可视电话机投币电话机磁卡电话机1.3电话机的分类112、电话交换技术的发展

人工交换阶段：

磁石式电话交换机共电式电话交换机特点：人工完成接续，速度慢，使用不方便机电式自动交换阶段：

步进制交换机（StepbyStepSystem）：史端乔（Strowger）式自动电话交换机德国西门子式自动交换机

特点：直接控制方式电话交换技术发展的三个阶段机动制交换机：旋转制或升降制电话交换机

特点：间接控制方式共同特点：噪声大易磨损维护工作量大接线速度慢故障率高电路技术简单人员培训容易电话交换技术发展的三个阶段

纵横制交换机（CrossbarSystem）：

特点：间接控制方式接线器接点采用压接触方式电子式自动交换阶段：半电子交换机（准电子交换机）：话路部分采用机械接点，控制部分采用电子器件。全电子交换机：话路部分和控制部分均采用电子器件。电话交换技术发展的三个阶段程控交换机

程控交换机是是利用电子计算机技术，将用户的信息和交换机的控制，维护管理功能预先变成程序存储到计算机的存储器内。当交换机工作时，控制部分自动监测用户的状态变化和所拨号码，并根据要求执行程序，从而完成各种交换功能，控制电话的接续工作。通常这种交换机属于全电子型，采用程序控制方式，因此称为存储程序控制交换机，或简称为程控交换机。程控交换机与一般机电式交换机的电话相比，具有接续速度快、业务功能多、声音清晰等特点。电话交换技术发展的三个阶段布控交换机与程控对应的是布线逻辑控制交换机，简称布控交换机，布控交换机(WLC,WiredLogicControl)是通过布线方式实现交换机的逻辑控制功能，通常这种交换机仍使用机电接线器而将控制部分更新成电子器件，因此称它为布控半电子式交换机，这种交换机相对于机电交换机来说，虽然在器件与技术上向电子化迈进了一大步，但它基本上继承与保留了纵横制交换机布控方式的弊端，体积大，业务与维护功能低，缺乏灵活性，是机电式向电子式演变历程中的过度性产物。

电话交换技术发展的三个阶段模拟程控交换机：1965年5月美国开通了第一个程控交换机（ESSNo.1）。数字程控交换机：1970年法国开通了第一个数字程控交换机（E10）。几个概念：程控与布控、时分与空分、模拟与数字电话交换技术发展的三个阶段在技术上的：能提供许多新的服务性能维护管理方便、可靠性高灵活性大、便于采用新技术和增加新业务在经济上的：在交换设备上在线路设备上在维护和生产方面程控交换机的优越性缩位拨号热线服务呼出限制免打扰服务查找恶意呼叫闹钟服务截接服务缺席用户服务补充业务遇忙回叫无条件呼叫前转遇忙呼叫前转无应答呼叫前转呼叫等待三方通话会议电视主叫号码显示等

引进交换机

AXE10，FETEX-150，E10B，5ESS、NEAX61、EWSD引进生产线上海：S1240，北京：EWSD，天津：NEAX61

自行研制巨龙HJD-04，大唐SP30，华为C&C08，中兴ZXJ10

我国程控交换技术的发展213、程控数字交换机的系统结构数字交换机的系统结构数字程控电话交换系统话路子系统控制子系统接口设备交换网络CPU与存储器远端接口外部设备模拟/数字用户电路数字/模拟中继器信令设备MFC接收和发送器DTMF接收器信号音发生器用户集中级接口设备：是实现数字交换系统和外围环境的接口。远端接口：是到集中维护操作中心、网管中心、计费中心等的数据传送接口。用户集中级：完成话务集中和话音编译码的功能，集中比一般为2:1到8:1一般为单T交换网络。用户级包括用户模块和远端用户模块。远端用户模块：与用户模块的功能是相似的。主要区别是远端用户模块通过数字中继电路与选组级相连，而用户模块是通过PCM中继电路与选组级相连。几个概念数字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OAMZVABCQ3数字交换机接口类型ETETETETETETETETETETETETETET数字交换网络模拟用户线Z1模拟远端集线器Z2模拟PABXZ3数字用户线V1LTLTLTLTZ1V2V3V4V5数字远端模块Z1V1NT数字PABXmX(2B+D)nXE12,048kbit/sABLTC11C12C21C22LT本地转换二线中继器通路转换设备四线FDM实线PCM8,448kbit/sLT34,368kbit/s8,448kbit/sLTV接口：

V1：64kb/s，可为2B+D或30B+D的终端V2：连接数字远端模块的接口V3：连接数字PABX的接口，属30B+D的接口V4：可接多个2B+D的终端，支持ISDN的接入V5：支持nXE1的接入网，包括V5.1和V5.2接口A接口：速率为2048kb/s的数字中继接口B接口：PCM二次群接口，其接口速率为8448kb/s程控交换系统接口类型——数字接口Z1接口：连接单个模拟用户的接口

Z2接口：连接模拟远端集线器的接口Z3接口：连接模拟PABX的接口程控交换系统接口类型——模拟接口294、接口电路4.1模拟用户电路模拟用户电路的功能可归纳为BORSCHT七个功能：——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(Hybirdcircuit)混合电路——T(Test)测试用户模块的基本结构馈电电容的特性：“隔直流，通交流”电感的特性：“隔交流，通直流”（-48v）过压保护振铃控制振铃电压：90+15v可检测以下各种用户状态：1、用户话机的摘挂机状态2、用户话机（号盘）发出的拨号脉冲3、投币话机的输入信号4、话终挂机状态监视监视编译码和滤波（CODEC）编码器：完成模拟信号到数字信号的转换（Coder）。译码器：完成数字信号到模拟信号的转换（Decoder）。混合电路完成二线到四线的转换功能。电话用户通话时，从电话机传送到程控交换机的信号是模拟信号，程控交换机经PSTN传送的是PCM信号。对端程控交换机把PCM信号还原为模拟信号，再送到对端用户电话机。用户话机送出的话音模拟信号沿二线双向传送，而PCM数字信号双向传送，发送、接收是分开的，需四线传输。所以，程控交换机中有二/四线转换器，也叫二/四线混合电路。所谓“二线”，指的是传输过程中只使用一对线；如果考虑到光纤通信，则相当于使用单芯光纤进行通信。“四线”，指的是传输过程中使用二对线；如果考虑到光纤，则相当于使用双芯光纤进行通信。测试其它功能极性倒换（反转）计费脉冲发送主叫号码显示模拟用户电路功能框图举例——用户电路板模拟中继器：是程控数字交换机与模拟中继线的接口，用于与模拟交换机的连接。4.2模拟中继电路数字中继器：是连接数字局间中继线的接口电路，用于与数字交换局或远端模块的连接。主要作用：是根据PCM时分复用原理，将30路64kb/s的话路信号复接成2048kb/s的基群信号发送出去，或者反之，把从其它数字交换系统（或数字传输系统）来的2048kb/s的基群信号分成30路话路信号，然后再通过数字交换网络分接到各个相应的用户。在上述过程中，完成信号传输、信号同步、信令配合4.3数字中继电路16３．９１（１２５／３２）μｓ

数字中继电路的基本功能码型变换：单极性不归零码HDB3（高密度双极性码）时钟提取：就是从输入的数据流中提取时钟信号，作为输入数据流的基准时钟。同时该时钟信号还用来作为本端系统时钟的外部参考时钟源。帧同步：就是从接收的数据流中搜索并识别到同步码，并以该时隙作为一帧的开始，以便接收端的帧结构排列和发送端的完全一致。复帧同步：如果数字中继线上使用的是随路信号（中国1号信令），则除了帧同步外，还要有复帧同步。复帧同步是为了解决各路标志信号的错路问题。提取和插入随路信号帧定位（再定时）数字中继电路的基本功能码型变换码型变换时钟提取帧同步帧定位信号提取帧定位信号插入复帧定位信号插入收发PCM数字中继电路的基本功能4.4音频信号的产生、发送和接收1、信号种类：

交换机到用户：各种信号音（单频，信号源450Hz或950Hz的正弦波）交换机到交换机：

局间信号（MFC）

前向信号频率：1380Hz,1500Hz,1620Hz,1740Hz,1860Hz,1980Hz（6中取2）后向信号频率：1140Hz,1020Hz,900Hz,780Hz,（4中取2）用户到交换机：拨号信息（直流脉冲、DTMF）2、单频信号的产生T=2ms500Hz音频信号产生原理

单音频信号产生的基本原理是：

将信号按125μs间隔进行抽样（也就是8kHz的PCM抽样频率），然后进行量化和编码，得到各抽样点的PCM信号，放到ROM中，使用时对ROM按一般PCM信号读出，就是这个音频信号（数字化的信号）。信号发生器的硬件结构3、双音频信号的产生双音频信号产生原理：双音频信号产生的基本原理与单音频信号的产生一致。主要是确定对双音频信号进行抽样的抽样值的个数。首先要找到一个重复周期。将两个双音频信号按125μs间隔进行抽样（也就是8kHz的PCM抽样频率），然后进行量化和编码，得到各抽样点的PCM信号，放到ROM中，使用时对ROM按一般PCM信号读出。

举例：产生1620HZ和1500HZ信号4、数字音频信号的发送指定时隙或占用普通话路的时隙经交换网络送出。数字多频信号的发送原理与数字单频信号相似，不同的是一个数字多频信号发生器对应一路话路，它通过交换网络建立的连接仅为点到点方式。5、数字音频信号的接收F1数字滤波F2数字滤波Fn数字滤波数字逻辑识别输入输出多频的接收数字多频信号接收器的工作原理如图所示，一般采用数字滤波器滤波后进行识别的方法。565、交换网络（话路建立）

在交换网络中，为了提高交换速度，信息以并行方式交换，因此在交换网络接口处，要进行串/并和并/串变换。复用器和分路器的作用就是完成这种变换。对于输入为n条PCM时，为了在T接线器上实现时隙交换，就要采用了复用和分路的方法。在交换前，要将多个PCM低次群系统复用成PCM

高次群系统，然后一并进行交换。这个复用的过程也称为集中。在完成交换后，还要将复用的信号还原到原来的PCM低次群上。这个还原的过程称为分路。下图是8端脉码输入的T接线器方框图，由复用器、话音存储器、控制存储器和分路器等组成。8输入T接线器T接线器的复用和分路1、复用器复用器的基本功能是串/并变换。其目的是尽可能利用半导体器件的高速特性，使在每条数字通道中能够传送更多的信息，提高数字通道的利用率。复用器的结构示意图如图所示，它由移位寄存器和8选1选择器组成。复用器的结构示意图(1)串行码。所谓串行码，就是随时间的推移，按顺序传输的一串脉冲，它们按时隙号和位号排列。

串行码示意图(2)并行码。所谓并行码是把每时隙的8位码分开在8条线上传送，8条线为一组，每条线只传送8位码中的一位，而这8位码要同时传送，其传送顺序也是按时隙序号传送。并行码示意图

(3)并路复用从串/并变换电路出来的是8路的并行PCM码，每一条PCM码之间要进行并/串复用。2、分路器

分路器一般由锁存器和移动寄存器组成。主要是完成并/串变换和分路输出。分路器的示意图复用和分路串并变换原理移位寄存器移位寄存器HW0HW7CP锁存器锁存器D0D7D0D7……D0D7D7D0……D0D78-1(D0)8-1(D7)HW0HW0HW7HW7(8)(8)(8)CPCP∧TD7复用和串→并变换如果复用器输入线数为n，则第i号输入线上的时隙TSj经串并、复用后，在输出线第k个时隙（TSk）输出，k=jn+i。并串变换原理时钟、定时脉冲和位脉冲706、程控交换机的控制系统控制子系统是交换机的“指挥系统”，交换机的所有动作都是在控制系统的控制下完成的。交换系统对控制部件的要求

呼叫处理能力：最大忙时试呼次数（MaximumNumberofBusyHourCallAttempts）

可靠性灵活性和适应性经济性控制子系统呼叫处理能力是在保证规定的服务质量标准前提下，处理机能够处理呼叫的能力。这项指标通常用“最大忙时试呼次数”来表示，即BHCA。这是一个评价交换系统的设计水平和服务能力的一个重要指标。处理机的呼叫处理能力的测算通常采用一个线形模型粗略估算。根据这个模型，处理机在单位时间内用于处理呼叫的时间开销为

式中，为与话务量无关的固有开销，它主要与系统容量、设备数量等参数有关。b为处理一次呼叫的平均开销时间，它与不同的呼叫结果(中途挂机、被叫忙、完成呼叫等)以及不同的呼叫类型(本局呼叫、出局呼叫、入局呼叫等)有关。N为单位一定时间内处理的所有呼叫的次数，即处理能力值(BHCA)。

呼叫处理能力影响BHCA的主要因素(1)处理机能力。(2)处理机间的结构和通信方式。(3)各种开销所占的比例。(4)软件设计水平的影响。(5)系统容量的影响。控制系统的结构交换机控制系统的结构方式：集中控制、分散控制（静态分配、动态分配）多处理机结构：按功能分担、按话务分担、备用工作（冷备用、热备用）备用方式：同步方式、互助方式、主/备方式处理机间的通信方式：通过PCM信道进行通信、采用计算机网常用的通信方式1.集中控制

处理机可以对交换系统内所有的功能及资源实施统一控制2．分散控制所谓分散控制，就是在系统的给定状态下，交换机的资源和所有功能由多台处理机分担完成，即每台处理机只能达到一部分资源和只能执行一部分功能。分散控制又可分为两种方式：分级分散控制和全分散控制。分级分散控制根据多处理机之间的关系可分为以下两种。1)单级多机系统在该系统中，处理机处于同一级别，并行处理所有的控制任务。