《现代交换原理与实践》全套教学课件

现代交换原理与实践第1章概论.pptx第2章程控数字电话交换.pptx第3章电信交换网络.pptx第4章信令系统.pptx第5章宽带综合业务数字网与ATM交换.ppt第6章软交换技术.pptx第7章IP多媒体子系统技术.pptx第8章移动交换技术.pptx全套可编辑PPT课件第一章概论本章主要内容1.1交换的概念1.2交换方式1.3交换与路由1.4下一代网络和软交换1.1交换的概念1.1.1交换的引入1.1.2交换与通信网1.1.1交换的引入

交换机的作用相当于一个开关节点，英文为Switch交换机必须具备的基本功能包括：

能正确接收和分析从用户线或中继线发来的呼叫信号和地址信号

能按目的地址去正确进行选路，并在中继线上转发信号

能控制连接的建立与释放。1.1.2交换与通信网1876年贝尔发明了电话以后，出现了交换机。名

称年代特

点人工交换机1878借助话务员进行电话接续，效率低，容量受限步进制交换机（模拟交换）1892交换机进入自动接续时代。系统设备全部由电磁器件构成，靠机械动作完成“直接控制”接续。接线器的机械磨损严重，可靠性差，寿命低纵横制交换机（模拟交换）1938系统设备仍然全部由电磁器件构成。靠机械动作完成“间接控制”接续，接线器的制造工艺有了很大改进，部分地解决了步进制的问题空分式模拟程控交换机1965交换机进入电子计算化时代。靠软件程序控制完成电话接续，所交换的信号是模拟信号，交换网络采用空分技术时分式数字程控交换机1970交换技术从传统的模似信号交换进入了数字信号交换时代，在交换网络中采用了时分技术1969年12月，针对数据通信和计算机通信的分组交换网ARPANET投入使用，标志着以分组交换为特色的计算机网络进入了一个新的纪元。1983年出现了快速分组交换和异步时分交换的结合，从而诞生了ATM交换技术。1996年，美国Ipsilon公司提出了IP交换的概念。IETF在1997年年初成立了多协议标记交换（MPLS，MultipleProtocolLabelSwitch）工作组，综合了Cisco和Ipsilon公司等的IP交换方案，制定出一个统一完善的IP交换技术标准，即MPLS，并成为主流的宽带交换技术。

在21世纪的头几年里，世界主要运营网络的数据业务量就已经超过了话音业务量，在电信网中引入基于因特网理念设计的IP网，希望由此实现由电路交换网向分组网的过渡。

以软交换为核心并采用IP网传输的NGN具有网络结构开放、运行成本低等特点，能够满足未来业务发展的需求。

随着通信网技术的发展，出现了各种交换技术。不同通信网络由于所支持的业务特性不一样，其交换设备所采用的交换技术也各不相同。本章主要内容1.1交换的概念1.2交换方式1.3交换与路由1.4下一代网络和软交换1.2交换方式1.2.1电路交换1.2.2分组交换1.2.3ATM交换1.2.4IP交换1.2交换方式

常用的交换方式主要分为4种：源于电话通信的电路交换方式、源于数据通信的分组交换方式、源于宽带业务的ATM交换和与IP技术相结合的IP交换。1.2.1电路交换

电路交换是最早出现的一种交换方式，主要应用于电话通信网中，是一种面向连接的交换方式，基本过程包括三个阶段：

电路交换的主要特点包括：（1）实时通信（2）同步时分复用（3）无差错控制措施

电路交换的演进：（1）多速率电路交换（2）快速电路交换1.2.2分组交换

分组交换来源于报文交换，也是采用存储转发机制，它将报文分割为若干较小的数据包，称为分组。每个分组中都有一个分组头，含有可供选路的地址信息和其它控制信息。然后交换节点将所接收的分组暂时存储下来，在目的方向的路由上排队发送，接收端再将这些分组去掉分组头后，组装成原来的报文。由于分组交换以较小的分组为单位进行传输和交换，因而时延小、速度快。

分组交换可以分为两种工作方式：虚电路方式与数据报方式。虚电路方式的通信过程与电路交换相似，也是面向连接的工作方式。在用户数据传送前，先要通过发送呼叫请求分组建立端到端之间的通路，称为虚电路。一旦虚电路连接以后，属于同一呼叫的数据分组均沿这条虚电路传送，最后通过呼叫清除分组来拆除该虚电路。所谓虚电路，只是通信连接上的所有交换节点保存选路关系，并不独占线路资源，与电路交换的物理连接不一样，称为逻辑连接，按照统计时分复用的方式占用，从而更好的满足了数据通信的突发性要求。虚电路又包括交换虚电路（SVC）和永久虚电路（PVC）。数据报方式采用面向无连接的工作方式，类似报文交换。在呼叫前不需要事先建立连接，而是边传送信息边选路，并且各个分组依据分组头中的目的地址独立的进行选路。为了支持更快速的数据通信，人们提出了快速分组交换，它的基本思想是尽量简化协议，使其只包含最基本的核心网络功能。快速分组交换包括帧交换和帧中继。1.2.3ATM交换

异步传送模式（ATM）作为宽带综合业务数字网（B-ISDN）的核心技术，并在相当长的一段时间内被认为是未来宽带通信网最佳的复用、传输和交换模式。ATM具有以下特点：

（1）采用固定长度的信元

（2）面向连接

（3）异步时分复用

分组交换和帧中继的时分复用也是属于异步时分复用，所不同的是，ATM交换中给用户分配的信元和时隙的长短是固定的，而分组交换和帧中继根据具体的网络确定分组的长度和时间片的大小，因此不固定。

ATM信元结构ATM中传输通道、虚通路（VP）和虚信道（VC）的关系电路交换、分组交换和ATM交换比较1.2.4IP交换IP交换可提供两种信息传送方式：一种是ATM交换式传输；另一种是基于逐跳转发方式的IP传输。IP交换的核心思想就是对用户业务流进行分类。

对于连续的、业务量大的数据流、实时性要求较高的用户业务数据流直接进行交换传输，用ATM虚电路来传输；而对于持续时间短的、业务量小、突发性强的数据流采用IP分组存储转发方式进行传输。因此，IP交换是基于数据流驱动的。

实现IP交换的模型主要有重叠模型和集成模型两大类。本章主要内容1.1交换的概念1.2交换方式1.3交换与路由1.4下一代网络和软交换1.3交换与路由交换机是电信网的核心设备在计算机网中，路由器是网络的核心设备。

路由器也是进行信息的转移，从广义上来说，同属于交换范畴。只不过，路由器采用面向无连接的信息交互方式，属于面向数据应用的分组交换。

交换和路由主要的区别如下：

（1）虽然交换技术可以是无连接的，但是电信网中应用的交换技术基本上都是面向连接的。

（2）正因为电信交换是面向连接的，因此它需要有完善的信令机制。（3）为了保持所建立的连接，在呼叫进行过程中，交换机必须保存在信令控制过程中确定的连接信息，因此称交换机是有状态的。路由器虽然也保存并不断更新当前有效的路由表，但是路由表的信息只和分组的目的地址有关，而和具体的呼叫没有关系，因此路由器是无状态的。（4）由于交换连接是固定的，即使在虚连接的情况下，同一呼叫数据包的传送路径也是完全相同的，因此其数据传送有序性有保证，端到端时延、时延抖动，丢包率等性能指标也易于控制，因此交换具有QoS保证。而在路由技术中，同一呼叫的数据分组，可能经由不同的路径到达目的地，它只能保证可达性，难以保证传送有序性和性能指标。本章主要内容1.1交换的概念1.2交换方式1.3交换与路由1.4下一代网络和软交换1.4下一代网络和软交换

下一代网络（NGN）是集语音、数据、图像、视频等多媒体业务于一体的全新网络，是传统电信技术发展和演进的一个重要里程碑，标志着新一代网络时代的到来。泛指的下一代网络实际上包容了所有新一代网络技术，也往往特指下一代业务网，特别是以软交换为控制层，兼容所有三网技术的开放式体系架构。

下一代网络在很大程度上，借鉴了传统通信网的技术和结构理念，然后根据IP网络开放性的特点，提出相应的解决方案。

下一代网络将是一个以软交换为核心、光网络和分组型传送技术为基础的开放式融合网。

从总体趋势上看，下一代网络的核心层功能结构将趋向扁平化的两层结构，即业务层上具有统一的IP通信协议，传送层上具有巨大的传输容量。核心网的发展趋势将更加倾向于传送层和业务层独立发展，并分别优化。而在网络边缘则倾向于多业务、多体系的融合，允许多协议业务接入，能以最经济的成本和高度的灵活性，可靠且持续地支持一切已有的和将有的业务和信号。下一代网络应具有以下特点：（1）呼叫控制层和业务层独立于承载层，强调开放性。（2）业务驱动的网络。（3）基于分组交换技术的融合异构网络。（4）具有高速的网络层和链路层。

下一代网络将是一个以软交换为核心、光网络和分组型

传送技术为基础的开放式融合网。

软交换是一种功能实体，为下一代网络提供具有实时性要求的业务的呼叫控制和连接控制功能，是下一代网络呼叫与控制的核心。软交换的特点与优势如下：（1）与电路交换机相比，软交换成本低

（2）实现网络融合，降低运营成本

（3）采用开放式标准接口，实现了各种业务及用户的综合接入

（4）能快速、灵活地提供各项业务，实现网络的平滑过渡，持续发展

现代交换原理与实践第二章程控数字电话交换本章主要内容2.1程控数字电话交换系统结构 2.2程控交换数字化原理与接线器 2.3程控数字交换机的控制系统 2.4程控数字交换机的接口与外设 2.5程控数字交换机的软件系统

2.1程控数字电话交换系统结构2.1.1硬件功能结构 2.1.2软件功能结构 2.1.1硬件功能结构

早期的电话交换设备有人工交换机、步进制交换机、纵横制交换机、空分式模拟程控交换机等，但目前主要的电话交换机是时分式数字程控交换机。

程控数字交换机应提供以下八类功能：（1）控制功能。控制设备应能检测是否存在空闲通路以及被叫的忙闲情况，以控制各种电路的建立。（2）交换功能。交换网络应能实现网中任何用户之间的话音信号交换。（3）接口功能。交换机应有连接不同种类和性质的终端接口。（4）信令功能。信令设备应能监视并随时发现呼叫的到来和呼叫的结束，应能向主、被叫发送各种用于控制接续的可闻信号，还应能接收并保存主叫发送的被叫号码。

（5）公共服务功能。交换机应能向用户提供诸如银行业务、股市业务、交通业务等各种公共信息服务。（6）运行管理功能。交换机应具有对包括交换网络、处理机以及各种接口等设备的管理功能。（7）维护、诊断功能。交换机应具有对交换机定期测试、故障报警、故障分析等功能。（8）计费功能。交换机应具有计费数据收集、话费结算和话单输出等计费功能。程控数字电话交换机的硬件总体结构主要由话路部分和控制系统两部分组成。1.话路部分话路部分一般由用户级、远端用户级、选组级（数字交换网络）、中继器和信号部件等组成，如下图所示。（1）用户级用户级由用户电路和用户集线器组成。用户电路是用户线与交换机的接口电路。用户集线器多采用时分（T）接线器，具有话务集中的功能。（2）远端用户级

远端用户级也可称为远端模块，是指装在距离交换较远的用户分布点上的话路设备。它的基本功能与模拟用户级相似，只是供电电压增加了一些。另外，它是将若干个用户线集中后用数字中继线连接至母局。（3）选组级

选组级一般称为数字交换网络，它是话路部分的核心设备，交换机的交换功能主要是通过它来实现的。

在数字交换机中交换的数字信号通过时隙交换的形式进行，所以数字交换网络必须具有时隙交换的功能。完成这一主要功能的设备是时间接线器（T接线器）。但由于T接线器的容量不可能很大，因此还需要具有空间交换功能的设备，完成这一功能的设备就是空间型时分接线器（S接线器）。所以，一个大、中型的网络往往使用这两种接线器的组合，例如T-S-T、S-T-S等型式。（4）数字终端

数字终端也就是数字中继接口，它是数字交换机与数字中继线之间的接口电路，能适应PCM30/32路传输。它具有码型变换、时钟提取、帧同步、信令提取等功能。基群接口通常使用双绞线或同轴电缆传输信号，而高次群接口则逐步采用光缆传输方式。（5）模拟终端

模拟终端是数字交换机与模拟中继线之间的接口电路，所以也称模拟中继接口。模拟中继线是传送音频信号的实线中继线，或传送频分复用的模拟载波信号的中继线。对于传送音频信号的模拟中继线，在模拟终端要进行A/D、D/A变换。对于传送频分复用载波信号的模拟中继线，要进行FDM-TDM转换，直接变换成PCM数字编码。（6）信号部件

信号部件负责产生和接收程控数字交换机工作所需要的各种信令，包括信号音发生器和多频信号接收器和发送器。信令处理过程需用规范化的一系列协议来实现。2.控制系统

程控交换机控制系统的硬件设备是处理机。其控制核心是中央处理机，它按照存放在存储器中的程序来控制交换接续和完成维护与管理功能。程控交换机的控制系统一般可分为三级:（1）电话外设控制级。这一级是靠近交换网络以及其它电话外设部分，也就是与话路设备硬件的关系比较密切的这一部分的控制。（2）呼叫处理控制级。它是整个交换机的核心，是将第一级送来的信息，在这里经过分析、处理，又通过第一级发布命令来控制交换机的路由接续或复原。（3）维护测试级。主要用于操作维护和测试，包括人-机通信。2.1.2软件功能结构

程控交换机的特点是业务量大，实时性和可靠性要求高，因此交换机的软件系统必须具有实时效率，有多道程序同时运行功能，有保证电话业务不间断的有效措施。（1）实时效率

所谓实时效率就是用户呼叫能够得到及时的处理。这就要求交换机的处理机软件能够按服务等级进行配置和设计。（2）多道程序运行

多道程序运行是指若干任务可以同时运行。（3）业务的不间断性

一般要求业务中断时间在40年期间不超过2个小时。本章主要内容2.1程控数字电话交换系统结构

2.2程控交换数字化原理与接线器

2.3程控数字交换机的控制系统 2.4程控数字交换机的接口与外设 2.5程控数字交换机的软件系统

2.2程控交换数字化原理与接线器2.2.1语音信号数字化与时分复用 2.2.2T接线器 2.2.3S接线器 2.2.4总线型时/空接线器 2.2.1语音信号数字化与时分复用

要将模拟信号在数字传输系统中进行传递，就必须用信源编码器对话音信号进行模数变换。1.取样──信号在时间上的离散化

在电话通信系统中，用3400赫作为最高频率（fm）已能很好满足用户的要求。考虑到一定的冗余，目前PCM通信规定话音信号的取样频率fs为8000赫，则取样周期T为：T＝1/fs＝1/8000秒＝125微秒【例2-1】对于脉冲编码PCM信号来说，如果要对频率为600Hz的某种语音信号进行采样，那么采样频率fs取什么值时，采样的样本就可以包含足够重构原语音信号的所有信息。解：根据采样定理，只要采样频率大于等于有效信号最高频率或其带宽的两倍，则采样值便可包含原始信号的所有信息，利用低通滤波器可以从这些采样中重新构造出原始信号，则：fs≥2fmfs=2*600Hz=1200Hz2.量化──信号在幅值上的离散化

（1）线性量化

线性量化也称均匀量化，它把输入的取样值的范围划分为若干等距离的小间隔，每个小间隔叫做一个量化级。当某一输入的取样值落在某一间隔内时，就用这个间隔内的中间值来近似地表示这个取样值的大小，并以此值输出。这样大信号和小信号的绝对误差相同，而对小信号来说，相对误差（噪声）很大，也就是说信噪比小，因此不能满足语音信号的传输要求。

（2）非线性量化

非线性量化（又称非均匀量化）就是使用不等的量化级差（间隔）。小信号分级密，量化级差小；大信号分级疏，量化级差大。或者说量化间隔△随着信号幅值的减小而缩小，使信号幅值在较宽的动态范围内的信噪比都能达到指标规定的要求。

非线性量化实际上是利用压缩和扩展的方法来实现的。

国际上允许采用两种折线形压扩特性：13折线A律压扩特性和15折线u律压扩特性，日本和美国采用u律，我国与欧洲规定采用A律。3.编码

信号经过量化后，形成±128个数量级，用8位码表示，其中第一位码为极性码，第二、三、四位为段落码，最后四位为段内码4.时分复用

信号经过模数转换后，在线路上进行传输，为了增加传输路径，可以把一个传输信道按时间分量进行分割，如图2.5（b）所示。图中每个话路占用一个小的时间段，称为时隙。把多个设备接到一条公共的通道上，按一定的次序轮流地给各个设备分配一段使用通道时间。当轮到某个设备时，这个设备与通道接通，执行操作。

如图2.6所示，各路语音信号加到由电子开关组成的分配器K1上，K1不断地作匀速旋转（实际是电子开关依次闭合和断开，K2也如此），每旋转一周的周期等于一个取样周期T，这样就达到每一路信号每隔T时间取样一次的目的。

对PCM信号而言，时分复用即是把抽样周期125μs分割成多个时间小段，以供各个话路占用。若有n条话路，则每路占用的时间小段为125μs/n。显然，路数越多，时间小段将越小。由于PCM信号为8位编码，因此信号的码元速率为：R=n×64（kb/s）

在一次群PCM系统中，n为32，相当于提供了32条独立的64kb/s信道，故30/32路一次群的码元速率为：R1=32×64000=2048kb/s2.2.2T接线器

同步时分复用信号交换实现的关键是时隙交换，而时间接线器用来完成在一条复用线上时隙交换的基本功能。T接线器由话音存储器和控制存储器组成。

1）话音存储器

话音存储器（SM，SpeechMemory）用于寄存经过PCM编码处理的话音信息，每个单元存放一个时隙的内容，即存放一个8bit的编码信号，故SM的单元数等于PCM的复用度（PCM复用线上的时隙总数）。

2）控制存储器控制存储器（CM，ControlMemory）又称为地址存储器，其作用是寄存话音信息在SM中的单元号，如某话音信息存放于SM的8号单元中，那么在CM的单元中就应写入“8”。通过在CM中存放地址，从而控制话音信号的写入或读出。

某T接线器的输入端PCM复用度为32，则SM的单元数应是32个，每单元的字长是8bit，CM单元数应是32个，每单元的字长是5bit。T接线器工作原理方面就控制存储器对话音存储器的控制而言，可有两种工作方式：顺序写入（输入），控制输出（读出），简称“输出控制”。控制写入（输入），顺序写出（读出），简称“输入控制”。对于输出控制方式来说，其交换过程为：第一步，在定时脉冲CP控制下，将HW线上的每个输入时隙所携带的话音信息依次写入SM的相应单元中(SM单元号对应主叫用户所占用的时隙号)；第二步，CPU根据交换要求，在CM的相应单元中填写SM的读出地址(CM单元号对应被叫所占用的时隙号)；第三步，在CP控制下，按顺序在输出时隙(被叫所占的时隙)到来时，根据SM的读出地址，读出SM中的话音信息。

对于输入控制方式来说，其交换过程为：第一步，CPU根据交换要求，在CM单元内写入话音信号在SM的地址(CM单元号对应主叫用户所占用的时隙号)上；第二步，在CM控制下，将话音信息写入SM的相应单元(SM单元号对应被叫用户所占用的时隙号)中；第三步，在CP控制下，按顺序读出SM中的话音信息。

PCM一次群的容量和速率已远远不能满足通信要求。为了扩大信号传输的速率和交换容量，提高信道利用率，引入了数字复用高次群的概念。高次群由若干个低次群通过数字复接设备复用而成，PCM系统的二次群由4个一次群复用而成，速率为8.448Mb/s，话路数为4×30=120话路；三次群由4个二次群复用而成，速率为34.386Mb/s，话路数为4×120=480话路；四次群由4个三次群复用而成，速率为139.264Mb/s，话路数为4×480=1920话路；五次群则由4个四次群复用而成，速率为564.992Mb/s，话路数为4×1920=7680话路。

数字复用时，由于要加入同步调整比特，因此高次群的传输码率并不是低次群的四倍，而是要比它的四倍高一些，如二次群复用加入正码速调整比特后，速率应为4×2112(标称值)=8448kb/s。

目前单个T接线器的容量不超过1024个单元(32个一次群信号)。所以，为了解决提高复用度的同时，传输码率也提高的问题，就必须把1条复用线变成8条复用线，进行串/并变换后，将进入话音存储器(SM)的8位码以并行方式一次输入，从而降低对T接线器RAM的读/写速率要求。

2.2.3S接线器S接线器即空间接线器用来完成对传送同步时分复用信号的不同复用线之间的交换功能，但而不能改变其时隙位置。S接线器的工作方式也分输出控制方式和输入控制方式，如图2.8所示。每一个控制存储器（CM）控制同号输入端的所有交叉接点，叫做输入控制。输入线配置的称为输入控制方式（见图2.8（a））,每一个控制存储器（CM）控制同号输出端的所有交叉接点。输出线配置的称为输出控制方式（见图2.8（b）），每一个控制存储器（CM）控制同号输入端的所有交叉接点。【例2-3】

某S接线器的HW线时隙复用度为512，交叉矩阵为32×32，问：

①有多少个交叉接点信道？②需要多少个控制存储器？③每个控制存储器有多少个单元？④每单元内的字长是几位？解：①有1024个交叉接点信道；

②需要32个控制存储器；

③每个控制存储器有512个单元；

④每单元内的字长是5位。本章主要内容2.1程控数字电话交换系统结构

2.2程控交换数字化原理与接线器

2.3程控数字交换机的控制系统

2.4程控数字交换机的接口与外设 2.5程控数字交换机的软件系统

2.3程控数字交换机的控制系统2.3.1控制系统的组成2.3.2控制系统的工作方式 2.3程控数字交换机的控制系统一般说来，程控交换机对控制设备有以下要求：（1）呼叫处理能力

通常用一个专有名词“最大忙时试呼次数”来表示，其英文原名为（MaximumNumberofBusyHourCallAttempts）,简称BHCA。（2）可靠性：控制设备的故障有可能使系统中断，因此要求交换机控制设备的故障率尽可能的低，一旦出现故障，要求处理故障的时间（维修时间）尽可能的短。（3）灵活性和适用性：这指的是要求控制系统在整个工作寿命期间能跟上技本发展的步伐，能适应新的服务要求和技术发展。2.3.1控制系统的组成现代的程控交换机，其控制系统日趋复杂，但归结起来可以分为两种基本方法：集中控制和分散控制。1.集中控制

集中控制的主要优点是处理机对整个交换系统状态有全面了解，处理机能达到所有资源。由于各功能间的接口主要是软件间的接口，所以改变功能也主要是改变软件，因此比较简单。

集中控制的主要缺点是它的软件包括所有功能，规模很大，因此系统管理相当困难，同时系统也相当脆弱。2.分散控制

在上述系统中，如果每台处理机只能达到资源的一部分，只能执行一部分功能，那么就称之为分散控制。

处理机之间的功能分配可能是静态的，也可能是动态的。2.3.2控制系统的工作方式（1）按功能分组在这种方式下，不同处理机完成不同功能。（2）按话务分组在这种方式下，每一台处理机完成一部分话务处理功能。（3）备用工作为提高控制部件的可靠性，有时对每台处理机配有备用处理机（有时也采用n+1冗余）。热备用平时主、备用机都保留呼叫处理数据，一旦主用机故障而倒向备用机时，呼叫处理的暂时数据基本不丢失，原来处于通话或振铃状态的用户不中断。损失的只是正在处理过程中的用户。冷备用平时备用机不保留呼叫处理数据，一旦因主用机故障而倒向备用机时，数据全部丢失。新的主用机需要重新初始化、重新启动。一切正在进行的童话全部中断。根据不同的处理方法，热备用还可有不同方式：同步方式互助结构主/备机方式2.故障的处理方式和表现（1）同步方式（2）互助方式（3）主/备机方式（4）冷备用方式3.优缺点比较4.处理机间通信方式（1）通过PCM信道进行通信（2）采用计算机网常用的通信结构方式总线结构环形结构本章主要内容2.1程控数字电话交换系统结构

2.2程控交换数字化原理与接线器

2.3程控数字交换机的控制系统 2.4程控数字交换机的接口与外设

2.5程控数字交换机的软件系统

2.4程控数字交换机的接口与外设2.4.1用户接口 2.4.2中继接口 2.4.3程控数字交换机的外设 2.4.1用户接口1.模拟用户接口话机所需的电流通过限流电阻R1和R2提供

（1）馈电B（BatteryFeeding）程控交换机通过用户接口的馈电电路向电话机提供通话用的-48V馈电电压。（2）

过压保护(O)电路过压保护电路是为保护交换机的内部电路不受外界雷击、工业高压的损害而设置的。由于外线进入交换机前，配线架已做了一次保护，因此用户接口中的过压保护电路又叫做二次保护电路。用户接口的过压保护电路

（3）

振铃(R)电路程控交换机的信号发生器通过用户接口的振铃开关电路向电话机馈送振铃电流。用户接口的振铃电路如图所示。

用户接口的振铃电路

由信号发生器输出的振铃信号一般为25 Hz，70～110 V，这么高的电压用电子器件发送比较困难，因此采用振铃继电器，由继电器的接点转换来控制铃流发送。另外，铃流信号送到用户线时，考虑到较高的振铃电压，必须采用隔离措施，以免损坏内线电路，所以应将振铃电路设计在二次过压保护电路之前。

（4）

监视(S)电路用户接口的监视电路用来监测环路直流电流的变化，以此判断用户摘/挂机状态和拨号脉冲信号，并向控制系统输出相应的信息。用户接口的监视电路如图所示。可通过测量比较电阻R内、外两端引出信号的压降来获得信息。如果两路信号一样，说明回路是通的；如果不一样，说明回路是断的。

用户接口的监视电路

（5）

编/译码(C)电路编/译码电路完成模拟话音信号以及模拟信令信号的PCM编码和译码。在每个用户接口电路内都设计了滤波器和编/译码器，模拟话音信号首先经滤波器限频，消除带外干扰，再进行抽样量化，最后用编码器编码并暂存，待指定的时隙到来时以64kb/s的基带速率输出。由交换网络返回的PCM基带信号进入译码器，完成模拟话音的恢复。

（6）

混合(H)电路由于连接模拟用户话机的环线是2线，而连接数字交换网络的是4线，因此信号在编码前和译码后一定要进行2/4线变换。2/4线变换由用户接口的混合电路来实现。目前，该功能一般由专用集成电路来实现。

7)测试(T)电路通过用户接口的测试电路可实现对用户线、中继线和局内设备各个环节的测试，及时检测出混线、断线、接地等问题。

外线测试是通过继电器触点断开外线与接口电路的连接，将外线接至测试设备，由软件程序控制测试线路及用户终端的状态和相关参数。内线测试是通过继电器触点将接口电路接至一个模仿用户终端的测试设备上，通过测试软件控制执行一个完整的通话应答过程，检测接口电路的相关动作和参数。用户接口的测试电路如图所示。

2.数字用户接口

数字用户接口是数字程控交换机在用户环线上采用数字传输方式连接数字用户终端的接口电路。已标准化的数字用户接口有基本速率接口（BasicRateInterface,BRI）和基群速率接口（PrimayRateInterface,PRI），通称V系列接口。2.4.2中继接口1.数字中继接口（1）码型变换

按照标准规定，无论数字中继采用光缆传输还是电缆传输系统，接口均参照电缆传输特性设计。由于在交换机内部PCM群路信号采用单极性不归零码（NRZ）传输，而这种码型不适应电缆传输特性要求，存在直流分量和不易定位等缺点，因此需要在交换机内部和外部传输之间进行码型变换。（2）时钟提取

数字中继接收端从输入的PCM码流中提取发送端的时钟频率，用作本地接收的基准时钟。在PCM传输系统中，数字信号是以指定位置和波形的方式进行传输，为了接收端电路能够准确地对接收信号进行数据判决，因此，必须从传输线上提取发送信号的时钟。另外，在主从同步通信网体系中，时钟提取为较低一级的数字交换机提供同步时钟。（3）帧同步和复帧同步

在PCM时分复用方式中，通常将传输系统按125μs（8kHz）时间间隔划分为一帧，每帧等分为若干个时隙，每个时隙传送8bit数据，用户数据按照固定的时隙位置被复用和传送。

为了实现收发两端帧同步，规定发端在奇数帧的TS0传送帧失步告警信号和标志信号，偶数帧的TS0发送帧同步码“x0011011”。【例2-4】对10路带宽均为300~3400Hz的模拟信号进行PCM时分复用传输。抽样频率为8000Hz，抽样后进行8级量化，并编为自然二进制码元波形级量化。自然二进制码元波形是宽度为T的矩形脉冲，且占空比为1。试求传输此时分复用PCM信号所需带宽。解：10路信号每秒钟抽样8000×10次，每路信号量化成8电平，即用 log28=3位二进码表示。根据PCM基带信号的谱密度，取信号的第一个零点作为带宽频谱，则 B=8000×10×3=240Kbps。（4）告警检测

当出现时钟或帧同步失步故障时，由该部件控制同步部件强迫进入搜索和再同步状态，并向控制系统报告故障信息。（5）内部时钟

内部时钟是指交换机系统的本地时钟，其作用是当数字中继接口未与外部相连时能提供接口电路的工作时钟，并且使接口电路在数字交换网络侧流入和流出的PCM数据与数字交换网络同步。（6）信令插入和提取

当数字中继接口采用随路信令方式时，规定用复帧中的第1-15帧的TS16传送30个话路的线路信令，各个话路传送多频互控记发器信令（MFC,MultiFrequencyandCompelled）。

信令插入，就是将交换机控制系统对各个话路状态的控制命令转换成信令数据，并按照话路序号进行组合和插入到对应帧的TS16中。信令提取，就是将来话线路上通过第1-15帧的TS16上传送的30个话路的线路状态信令接收和分离，并转送给交换机的控制系统。

在公共信道信令方式下，数字中继接口中所有话路的状态和用户号码等信令都以数据分组方式进行传送，它可以占用除TS0外的任何时隙。这时，信令提取就是按字节从指定时隙接收信令分组消息并转发给No.7信令处理系统，信令插入则执行相反过程。2.模拟中继接口

模拟中继接口是数字程控交换机为了适应与模拟交换机互连而设置的中继接口电路，采用模拟中继线连接。模拟中继接口电路组成与模拟用户接口相似，由于在交换机之间不需要馈电和振铃，因此其功能组成只包括测试、过压保护、线路信令监视及发送、混合电路和编译码器等，组成结构如图2.23所示。1.外置存储器

2.维护与操作终端

维护与操作终端简称维护台或维护终端，它与交换机的关系是“后台”与“前台”的关系。“后台”指与维护操作系统相关的软件或设备，而“前台”则是与交换机相关的软件或设备。维护与操作终端一般采用PC机，通过RS-232接口与程控交换机的维护I/O接口连接。程控交换机的维护I/O接口提供了维护人员访问系统软件的入口。维护与操作终端具有OAM(运行、管理、维护)和话务服务等功能。2.4.3程控数字交换机的外设

1）运行(O)运行(O)是程控交换机控制系统提供给维护人员访问交换机软件，进行人机对话的命令方式。人机对话分两个步骤进行：登录和命令操作。

（1）登录登录由维护人员启动终端(开机)和键入“回车”符实现，交换系统给出相应提示作为响应。同时，交换系统还应给出维护人员“输入通行字”的提示符。

通行字(Password)是进入维护终端的密码。为了防止非维护人员未经许可进入维护终端，造成系统管理混乱甚至故障，交换系统在接受维护员进入系统执行命令操作之前，常要求输入正确的通行字或口令。口令可划分为若干个权限等级，每个等级规定了一个不同的通行字。拥有较低权限等级口令的维护人员在进入系统后仅运行有限的命令，而具有最高权限等级口令的维护人员则可运行系统提供的所有命令。

(2)命令操作维护人员在与维护终端进行人机对话(信息交换)时输入的命令由命令解释程序分析执行。命令解释程序的原理如图所示。命令解释程序接收到用户输入的人机命令后，首先与命令表相比较。当发现输入命令与表中的某条命令一致时，便可得到相应命令的运行程序和数据。如果输入命令超出命令表定义的范围，命令解释程序将会给出错误提示。

命令解释程序的原理

2）管理(A)维护与操作终端的管理工作主要是针对系统资源的管理，包括以下内容。

(1)系统配置管理程控交换机的硬件是根据用户容量配置的，可随配置作相应变动。系统维护人员通过改变软件来实现硬件配置。

(2)硬件的逻辑关系或地址管理用户和中继接口等硬件的物理地址(如电路板位置)与逻辑地址(如电话号码)通常是相互独立的。维护人员可建立二者的关系表，为操作、维护提供便利。

(3)用户接口管理系统维护人员可方便地增减用户线，关闭或开启某个用户接口，规定或改变接口所对应的电话号码和拨号方式(脉冲或双音拨号)等。

(4)用户业务等级管理由于资源受限，因此维护人员可将用户权限划分为若干个等级，然后为每级用户规定一组业务权限，对享有某种业务权限的用户总数加以限制。

(5)用户中继权限管理系统维护人员可定义和改变中继权限等级，定义每个等级允许使用的中继群或路由。

(6)中继接口管理维护人员同样可开启或关闭某个中继接口，设置或改变中继接口的方向(出中继、入中继或双向中继)，设置信令方式，设置中继传输系统的信号类型(模拟或数字)等。

(7)中继路由管理每个路由方向可包括一个或多个中继群，维护人员通过维护与操作终端能规定并更改各路由所包括的中继群的数量和所用的线号，规定传输的信号方式和选线方式。

(8)话务量管理话务量管理是指对中继线或中继群的占用情况进行自动监测和记录，并输出详尽的话务量统计数据。

(9)计费管理计费管理是对计费方式、费率计算、话单打印的管理。输出每次呼叫的详细数据，包括主、被叫话机的号码，呼叫开始的时间，通话时长，所用中继线号和群号，业务种类等，以供外部计费系统计费。在程控交换机的数据库中，对应每一用户端口都有一个说明其属性的数据区，如图所示。

说明用户端口属性的数据区

数据区中各项数据的含义如下：

●物理地址——设置用户接口的硬件电路在交换机机架中所处的物理位置。

●电话号码——给接口所接的话机分配电话号码。

●接口类型——用于区分话音、数据或其他业务接口。

●拨号方式——设置接口所连话机使用的拨号方式，如脉冲或双音频拨号。

●业务等级——设置该用户可被服务的业务等级，如重要用户的等级最高。

●中继权限等级——设置该用户可占用的中继线权限等级。对于中继端口，同样有一个属性数据区，如图所示。

说明中继端口属性的数据区

数据区中各项数据的含义如下：

●物理地址——设置中继接口的硬件电路在交换机机架中所处的物理位置。

●中继线序号——设置每一中继线编排的序号。

●接口类型——设置接口是二线接口还是四线接口等。

●中继线类型——设置中继传输系统的类型，如模拟或数字。

●所属中继群号——设置中继线属于哪一个中继群。

●信令类型——设置中继线采用的信令方式或信令系统，如中国1号系统或No.7系统。●呼叫方向——设置该中继线是一条出中继、入中继，还是双向中继线。●呼叫方式——设置中继线来话是全自动接续(直接接至被叫话机)，还是半自动接续(接至话务台，由话务员转接)。3）维护(M)

(1)系统测试系统测试包括系统硬件测试和系统软件测试。

(1)系统硬件测试。一般的硬件测试有中继环路测试、大话务量呼叫测试、告警测试等。

(2)系统软件测试。一般的软件测试有：检查用户数据的完整性，并根据用户要求对用户数据更新；模拟用户进行全网呼叫，检查入局数据是否准确全面；根据厂家提供的技术手册，逐项进行其他项目的测试。

2)故障处理故障处理包括故障监视、故障定位和故障排除三个步骤。

本章主要内容2.1程控数字电话交换系统结构

2.2程控交换数字化原理与接线器

2.3程控数字交换机的控制系统 2.4程控数字交换机的接口与外设

2.5程控数字交换机的软件系统

2.5程控数字交换机的软件系统 2.5.1软件的结构 2.5.2呼叫接续与程序控制2.5.3操作系统 （1）运行软件

运行软件是交换机在运行中直接使用的软件。它可分成系统程序和应用程序。系统程序是交换机硬件同应用程序之间的接口。它有内部调度程序、输入/输出处理程序、资源调度和分配、处理机间通信管理、系统监视和故障处理、人-机通信等程序。

应用程序包含有呼叫处理、用户线及中继线测试、业务变更处理、故障检测、诊断定位等程序。2.5.1软件的结构（2）支援软件

支援软件是用来开发、生成和修改交换机的软件，以及开通时的测试程序。支援软件包括编译程序、连接装配程序、调试程序、局数据生成、用户数据生成等程序。

在软件结构上也向模块化方向发展，在许多交换机中，已实现了软件模块化。

为了保证交换机的业务不间断则要求软件应具有安全可靠性、可维护性、可扩充性，不仅完成呼叫处理还应具有完善的维护和管理功能。

三种语言在不同阶段中的应用

2.5.2呼叫接续与程序控制

1.呼叫的接续过程（1）用户摘机

主叫用户摘机是一次呼叫的开始。交换机为了能及时地发现用户摘机事件，就必须周期性的对用户进行扫描，检测出用户的呼叫请求。（2）送拨号音

用户摘机后希望立即听到拨号音，所以交换机必须在很短的时间内，安排一个通道向主叫用户送拨号音，并准备好与用户话机类型相适应的收号器及收号通道以便接收拨号信息。（3）收号

主叫用户听到拨号音后，就可进行拨号。用户拨号所发出的号码信息形式有两种:一种是号盘话机所发出的直流脉冲，脉冲的个数表示号码数字，这要用脉冲收号器进行收号；另一种是按钮话机所发出的双音多频信号，它以两个不同频率的信号组合来表示号码数字，这要用双频收号器进行收号。

交换机除了为用户准备好收号器外，还要为该用户安排好一条接收其拨号信息的通道。

与此同时，还要有限时计时器来限制用户听到拨号音后能在规定的时间内（一般为10秒左右）拨出第一个号码数字。否则，交换机将拆除收号器，并向用户送忙音。（4）号码分析

交换机收到主叫用户拨出的第一位号码后就停送拨号音，并进行号码分析。号码分析的第一项内容就是查询主叫用户的话务等级，不同的话务等级表示不同的通话范围（国内长话或国际长话）。如果该用户不能打国内长话，但拨的第一位号码是“0”，就要向该用户送特殊信号音，以提示用户拨号有误。接收1～3位号码后，就可进行局向分析，并决定该收几位号。（5）接至被叫用户如果局向分析确定是本局呼叫，交换机就逐位接收并储存主叫用户所拨的被叫号码，找出一条通向被叫的空闲通路。（6）振铃

交换机还要查询被叫的忙闲状态。若被叫空闲，则向被叫振铃，向主叫送回铃音；若被叫忙，则向主叫送忙音。（7）被叫应答、通话

交换机检测到被叫摘机应答后，应停振铃和停回铃音，接通话路通话。并监视主、被叫用户状态。（8）话终，主叫先挂机

交换机检测到主叫挂机后，路由复原，向被叫送忙音。（9）被叫先挂机

交换机检测到被叫先挂机后，路由复原，向主叫送忙音。2.呼叫处理和程序控制（1）信令与终端接口功能（2）交换接续功能（3）控制功能2.5.3操作系统程控数字交换机要求操作系统应具有实时处理、多重处理和高可靠性的特点。

(1)实时处理。实时处理指处理机对随时发生的事件做出及时响应，即要求处理机在处理工作的各个阶段都不能让用户等太长的时间，各种操作的处理必须在限定的时间内完成。

(2)多重处理。多重处理也叫多道程序并发运行。处理机对同时出现的数十、数百甚至数千个呼叫都应尽量满足实时处理，此外还需要处理维护接口输入的各种指令和数据，并执行相应的操作，因此要求处理机能同时执行多个任务。

(3)处理业务的高可靠性。高可靠性指处理机连续工作的稳定性。电话通信的性质决定了程控数字交换机一旦开通就不能中断。任何工作(如维护、管理、测试、故障处理或增加新业务)都不能影响呼叫处理的正常进行。

程序分级

1.故障级程序故障级程序的实时性要求最高，优先级别也最高，要求立即执行。故障级程序正常情况下不参与运行,当出现了异常情况时，它由产生故障后的故障中断启动。故障级程序可以中断其他任何程序。视故障的严重程度，故障级程序可分为以下三种。

(1) FH(故障高级)程序：处理影响全机的最大故障，如电源中断等。

(2) FM(故障中级)程序：处理CPU、交换网络等故障。

(3) FL(故障低级)程序：处理接口等局部故障。

2.周期级程序周期级程序的实时性要求次之，级别也次之，它们有固定的执行周期，每隔一定时间就由时钟中断启动。周期级程序可以中断基本级程序。视执行周期的严格程度，周期级程序可分为以下两级。

(1)H级程序：对执行周期要求很严格，在规定的周期时间里必须及时启动的程序，如号码识别程序等。

(2) L级程序：对执行周期的实时要求不太严格的程序，如用户线的扫描监视程序等。

3.基本级程序基本级程序的实时性要求最低，级别也最低，可以延迟等待和插空执行，如内部分析程序、系统常规自检试验程序等。控制系统60%的程序都属于基本级程序，基本级程序占用了每个周期级程序运行完毕后剩余的全部时间。基本级程序按其重要性及影响面的大小，一般分为BIQ1、BIQ2和BIQ3三级。基本级程序的启动由队列启动，即由访问任务队列来调用相应的程序。

现代交换原理与实践第三章电信交换网络本章主要内容3.1电信交换网络基本技术 3.2基本交换单元的扩展3.3多级交换网络结构 3.4电信网规程

如果说传输设备是电信网络的神经系统，那么交换系统就是各个神经的中枢，它为信源和信宿之间架设通信的桥梁。3.1电信交换网络基本技术3.1.1互连技术 3.1.2接口技术3.1.3信令技术 3.1.4控制技术3.1电信网络基本技术终端设备的主要功能是把待传送的信息和在信道上传送的信号进行相互转换。对应不同的电信业务有不同的终端设备，如固话业务的终端设备就是固定电话机终端，数据通信的终端设备就是手机、计算机等。传输设备是传输媒介的总称，它是电信网中的连接设备，是信息和信号的传输通路。交换系统基本功能是根据地址信息进行网内链路的连接，以使电信网中的所有终端能建立信号通路，实现任意通信双方的信号交换。电信网仅有上述设备往往不能形成一个完善的通信网，还必须包括信令、协议和标准。电信网络的基本技术应包括互连技术、接口技术、信令技术和控制技术。3.1.1互连技术互连技术主要指完成任意入线和任意出线之间互连的交换网络所采用的技术。互连技术用来完成连接功能，在模拟交换机中，连接功能由机械触点或模拟开关电路实现。在程控数字交换机中，连接功能由随机存取方式的数据存储器组成的数字交换网络实现。包括：拓扑结构、选路策略、控制机构、阻塞特性和故障防卫（1）

拓扑结构三级交换网络的拓扑结构图接线器结构（2）

选路策略条件选择，是指不论交换网络有几级，要作出全盘观察，在指定的入线与出线之间所有的通路中选用的一条可用的通路。逐级选择，是不作全盘考察，而是从入线的第一级开始，先选择第一级交换单元的出线，选中一条出线以后再选择第二级交换单元的出线，以此类推，直到最后一级到达出线为止。自由选择，指某一级出线可以任意选择，不论从哪一条出线都可以到达所需的交换网络出线。指定选择，指只能选择某一级出线中指定的一条，才能到达所需的交换网络出线。面向连接选择，指要事先建立一条通信线路,选择某一条出线传输数据，必须经历建立连接、使用连接和释放连接三个过程。无连接选择，与面向连接相对，无连接是指通信双方不需要事先建立通信线路，而是把每个带有目的地址的数据送到线路上，由系统自主选择出线。相对于面向连接的建立连接的三个过程，无连接只有“传送数据”的过程。（3）

控制机构

完成选路后，还需由控制机构完成选路信息的存储、队列管理、优先级控制等工作。数字程控交换机采用电路交换，通常用阻塞率表示。如果在交换网络的入线、出线尚有空闲的状态下，但因交换网络级间链路已被占用而无法建立新连接的现象，称为交换网络的内部阻塞。把存在内部阻塞的交换网络称为有阻塞交换网络，而不存在内部阻塞的交换网络称为无阻塞交换网络（CLOS网络）。分组交换不考虑阻塞率，当数据流量较大时，分组排队等待处理，因此它是排队系统或延迟制系统。ATM交换主要用信元丢失率表示。（4）

阻塞特性交换网络中采用冗余配置来进行故障防卫，从而提高可靠性：在集中控制方式中，处理机都采用双机主、备用冗余配置方式。主、备用配置方式有冷备用方式和热备用方式两种。在分级多机控制方式中，每一级功能相同的处理机均采用负荷分担方式。正常情况下它们均匀分担话务量，共享存储器，并由同一操作系统控制。当一台处理机发生故障后，出错处理机的负荷会分派到其余处理机，因此仅会造成其余处理机负荷增加，总体处理速度下降，而不会引起整个系统停运。

（5）

故障防卫交换机与用户终端以及与其他交换机连接必须要通过接口，其主要目的是适配外部线路传输信号的特性要求，将外部信号传送格式与适合交换机内部连接功能所要求的格式进行相互转换，并协同信令功能模块收发信令信息。3.1.2接口技术信令系统的主要功能:监视功能，主要完成网络设备忙闲状态和通信业务的呼叫进展情况的监视。选择功能，在通信开始时，通过在节点设备之间传递包含目的地址的连接请求消息，使得相关交换节点根据该消息进行路由选择，进行入线到出线的时隙交换接续，并占用相关的局间中继线路。管理功能，主要完成网络设施的管理和维护，如检测和传送网络上的拥塞信息，提供呼叫计费信息和远端维护信令等。3.1.3信令技术3.1.4控制技术

在程控交换机中，通过存储程序来实现控制。计算机经信令功能模块采集终端接口上的用户状态变化和电路接续请求信号，结合交换机的资源状态选择相关电路和操作交换连接机构执行内部接续动作，并通过信令功能对外部终端转发接续过程的进展情况信号以及需外部终端协调建立通信通路的信令消息。

本章主要内容3.1电信交换网络基本技术

3.2基本交换单元的扩展3.3多级交换网络结构 3.4电信网规程 3.2基本交换单元的扩展

3.2.1共享存储器型时分交换单元

共享存储器型时分交换单元，顾名思义，就是将多个用户的数字话音信号按照一定的规律存放在一个公共的存储器中，随后再按照交换的需要分时从存储器的指定单元读出数据，并送给接收该数据的用户。按照这种操作模式，以125μs的时间间隔（称作一帧)周期地对存储器写入和读出，便可构成数字时分的电路交换单元。

（1）共享存储器型时分交换单元的组成图中的共享存储器型交换单元，可以实现1024个信道之间任意信道的数据信息交换。也就是说，该交换单元既可以实现不同PCM链路之间相同时隙的数据交换，也可以完成不同PCM链路、不同时隙之间的数据信息交换。（2）共享存储器型时分交换单元工作原理

各条PCM输入链路上时分复用的数据信号，首先通过串/并变换电路在同步时钟的控制下按时隙转成并行数据，然后按照一定的顺序写入话音存储器。每路信号依次进入话音存储器的顺序如下：ST0TS0，ST1TS0，…，ST31TS0；ST0TS1，ST1TS1，…，ST31TS1；ST0TS2，ST1TS2，…，ST31TS2；……ST0TS31，ST1TS31，…，ST31TS31。由此得到STi，TSj位于话音存储器的单元号为K

=

N × j

+

i(单元)式中：K

——存入话音存储器的单元号(或经串/并变换及多路复用后的TS编号)；N

——PCM链路总数；j

——复用前的时隙编号；i ——复用前的PCM链路号。注意：

无论是顺序写入、控制读出（输出控制）方式，还是控制写入、顺序读出（输入控制）方式，共享存储器型时分交换单元在整个交换过程中，控制存储器CM始终是存放时隙交换控制信息，就像一张转移数据的转发表。

控制存储器的转发表由处理机构造，处理机按照电路接续要求为输入时隙上的数据选定一个输出时隙并写入控制存储器。

两种时隙交换方式只是数据信号在话音存储器中的位置不同，交换单元的外部特性没有本质差别，控制存储器的写入内容和方式不变。

当没有新的交换信息写入控制存储器时，其构成的转发表内容将不会改变。3.2.2空分型交换单元数字型空分交换单元实质上是一个N×N的电子交叉点连接矩阵，如图3.6（a）所示（输入控制方式），它由N片N选1电子选择器芯片、RAM、锁存器、比较器和与非门组成。数字型空分交换单元的出入线交叉点是按照时隙方式做高速启闭操作，因此数字型空分交换单元是以时分方式工作的。各个交叉点在哪个时隙闭合或断开，是由CM中对应单元的数据控制，控制数据来源于呼叫处理机的接续操作命令。在交换系统中，数字空分型交换单元，由于只能完成不同线路之间同时隙数据交换，所以不能单独使用，必须和数字时分交换单元配合，才能实现大容量数字交换网络中任何线路、任何时隙之间的数据交换。3.2.3共享总线型时分交换单元共享总线型时分交换单元，通常是将输入/输出数据缓存在容量较小的存储单元中进行排队，各缓存单元共享时分传送总线，利用数据的选路信息在时分总线上转发和接收数据。在电路交换模式中利用这种方式进行时隙交换的典型系统——S-1240交换机的数字交换单元（DSE)。（1）DSE交换单元的组织结构

每个DSE器件由8个“双交换端口”构成,共有16个双向交换端口，分为发送侧（Tx)和接收侧（Rx)两个部分。每个交换端口连接一条速率为4096kbps的双向PCM链路，125μs为一帧，每帧分为32个信道，每个信道占16bit。PCM链路既传送话音数据信号，也传送交换控制信号。控制信号在时钟的配合下，可以自行选择输出端口，完成16个交换端口之间512个信道(16×32)的数据信息交换，具有实现时空交换的能力。(2) DSE的交换工作原理接收侧由串/并变换、端口RAM和信道RAM组成，发送侧由并/串变换器、数据RAM和接收选择器组成。串/并变换器和并/串变换器完成DSE外部PCM串行传输到内部并行传送之间的转换，端口RAM负责缓存和按时序转发接收本时隙数据的端口地址，信道RAM负责缓存和按时序转发对应端口的信道地址。DSE完成用户信息的交换过程包括两个阶段：首先将外围模块按照呼叫接续要求产生的通路选择命令字存入端口RAM和信道RAM中，依照同步时钟在DSE内部建立一条时分通路，然后在已经建立的时分通路上传送用户的话音、数据信息。为了区分数据和控制命令，则在PCM链路上每个时隙所传送数据采用不同的格式进行区别。将16位数据的最高2位置为“00”表示该信道置闲；“01”表示通路选择命令；“10”为换码操作，处理机间通信用；“11”为话音或数据,有效数据位8bit或14bit。在DSE通路的选择和建立过程中,外围模块送来的通路选择命令字经过串并变换后,由于其最高两个比特为“01”,则RX中的分拣电路(图中未画出)可以检出传入的数据是命令字,并结合时序控制来建立通路连接。通路选择命令字被检出后,RX端口随后将其中的TX端口号送到端口总线P上，将TX信道号送到信道总线CH上。此时,连接在时分并行总线上的各个TX端口将自动比较自身端口号和总线P上的内容，如果相匹配则收下总线CH上的信道地址等内容，并占用相应的TX信道。如果占用成功，则向证实总线ACK回送证实信息ACK。RX端口收到ACK信息后则登记相关信息,并将TX端口号写入端口RAM中对应于当前时隙号的存储单元中，将TX信道号写入信道RAM中对应于时隙号的存储单元中，同时将RX内状态RAM的对应单元状态由空闲修改为占用。例如,在图2.6中,端口RAM和信道RAM的10号单元分别被写入了9和20,这表示命令字由时隙10传入，后续通过PCM链路3的TS10传入的数据信息将要被交换到连接在端口9上的PCM链路的20号时隙上进行输出。通路选择命令字被存放在端口RAM和信道RAM中后，如果没有新的命令写入，则它们将一直不变,并且在来自控制总线C的分配时序操作下读出到端口总线P和信道总线CH上，提供给接收数据的TX端口,用来完成数据的交换转移操作。数据信息的交换传送过程以图2.6的情形进行说明：当接收端口RX3在TS10上收到“话音/数据”信道字时，即在该时隙收到数据的最高两比特为“11”，随后以当前时隙号10作为地址，分别读出在端口RAM和信道RAM对应地址中的内容(TX端口号9和TX信道号20)，并送到端口总线P和信道总线CH上,同时将话音数据信息送到数据总线D上。在控制时钟的操作下，各个TX端口将端口总线P上内容与自身的端口号进行比较,相同者(端口9)则接收总线上的有关信息，并将数据写人TX端口内部的数据RAM的第20号单元内。随后，端口9的TX回送一ACK信号到证实总线ACK上。在帧同步信号的控制下，按照时隙顺序从数据RAM中读出数据，并/串转换后经PCM链路输出，从而完成了PCM链路3的TS10交换到PCM链路9的TS20。本章主要内容3.1电信交换网络基本技术

3.2基本交换单元的扩展3.3多级交换网络结构

3.4电信网规程 3.3多级交换网络3.3.1TST交换网络结构

T-S-T网络共有四种控制方式：出-入-入、出-出-入、入-出-出、入-入-出。在设计T-S-T交换网络时，将两个方向的内部时隙(ITS反向和ITS正向)设计成一对相差半帧的时隙，即：ITS反向 = ITS正向±半帧信号【例3.1】在一个T-S-T交换网络中，内部时隙总数为128，已知CPU选定的正向内部时隙为30，则反向内部时隙为：

我们把这样确定内部时隙的方法叫做半帧法，又称为反相法。采用反相法的意义在于避免了CPU的二次路由选择，从而减轻了CPU的负担。【例3.2】有一个T-S-T交换网络，16组输入母线和16组输出母线，网络的内部时隙总数为256。根据交换要求完成下列信号的双向交换：①前级T接线器采用输出控制方式，S接线器采用输出控制方式，后级T接线器采用输入控制方式；②a信号占第0组输入母线HW5的TS17，b信号占第15组输入母线HW2的TS31，CPU选定的内部正向时隙为8；③画出T-S-T交换网络图并在相关存储器中填写数据。TST网络的物理实现介于TST网络的三级结构，整个系统的电路中必须包含三级交换电路，T级可以采用时分交换芯片MT8980来实现，S级可以采用空分交换芯片MT8816来实现。时分交换器芯片MT8980的容量为8×32=256个时隙。如图3.10分16组接入8端PCM母线，由于16个前T和16个后T，因而总交换的容量为16×256=4096时隙（话路），相当于接入16×8=128端PCM一次群，又因为每端PCM可占用的时隙数为30，且数字交换网为单向传输，每一对通话占用两个时隙，故可同时接通的通话数为：128×30/2=1920，即最多可接通1920路用户通话。MT8980可工作于两种模式。一种称为交换模式，可实现任意输入信道至任意输出信道的交换。另一种消息模式，它允许交换机的控制系统通过MT8980D的控制接口直接读任何话音存储单元或写任何接续存储单元，这种模式对于控制系统收、发信令十分方便。

空分交换芯片MT8816是8×16模拟交换矩阵CMOS大规模集成电路芯片,内部结构如图：MT8816的工作原理如图：3.3.2STS交换网络在S-T-S交换网络中，各级的分工如下。• 输入级S接线器负责输入母线之间的空间交换。• 中间T接线器负责内部时隙交换。• 输出级S接线器负责输出母线之间的空间交换。3.3.3DSE交换网络DSN采用单侧折叠式网络结构,这种网络结构的所有出入线位于同一侧，并且使任何一个终端具有唯一的地址。通路选择时,通过比较出、人线端子的地址号来决定接续路由的折回点，而且折回点可处于DSN网络的任何一级，也就是说，接续路由不一定要经过DSN中的所有各级。这种构造方式,使得DSN可以平滑地进行扩充,并且在容量扩充时不必改动原有的网络结构。1.DSN的结构DSN是一个多级交换网络，它由人口级和选组级两部分组成，结构如图3.1