第3部分-数字程控交换(T接线器和S接线器)

数字程控交换

概述交换机的基本功能功能实现任意入线与任意出线之间的互连，即实现任意两个用户之间信息的交换概述交换机的基本组成包括三部分接口：将来自不同终端或其他交换机的各种传输信号转换成统一的交换机内部工作信号用户接口；中继接口交换网络：实现各出、入线上信号的传递或接续控制系统：负责处理信令，按信令的要求控制交换网络完成接续数字程控交换机的基本结构交换网络用户接口用户接口中继接口中继接口控制系统话路系统控制系统用户线中继线

控制系统话路系统（信息传送子系统）：交换网络+接口设备中央处理机存储器数字交换网络数字中继器远端接口话路子系统控制子系统外设OAM设备模拟中继器信号部件用户电路用户处理机用户电路用户级用户模块PCM数字中继线模拟中继线数字中继电路用户电路用户处理机用户电路用户级远端用户模块数字程控机典型系统结构1、话路系统话路子系统是由用户级（或称用户模块）、选组级交换网络、各种中继接口、信号部件等组成选组级交换网络主要完成交换功能，即在某条入线与出线之间建立连接，从而实现不同线路端口上的信息交换。数字程控交换机的交换网络是数字交换网络1、话路系统用户级：用户终端与选组级之间的接口电路用户模块将每个用户产生的较小话务进行集中用户电路：每个用户独占用户集线器：负责话务量的集中与分散；集线比：入端信道数与出端信道数之比……模拟用户电路的七大功能（BORSCHT功能）：

馈电B（BatteryFeeding）

过压保护O（OverVoltageProtection）

振铃控制R（RingingControl）

监视S（Supervision）

编译码和滤波C（CODEC&Filters）

混合电路（二/四线转换）H（HybridCircuit）

测试T（Test）1.馈电（B）

所有连在交换机上的电话分机用户，都由交换机向其馈电。数字交换机的馈电电压为-48V，馈电电流为18~50mA。馈电电路一般采用恒流源电路方式，限制在用户线上的电流。2.过压保护（O）

由于外界雷电、市电的影响，容易从用户线上串入高压、强电流到用户电路，因此在用户电路上必须有过压保护电路。这里也称做二次保护，因为在用户线的总配线架上有了基本的保护，那里称作一次保护。二次保护电路比一次保护电路的性能更好，反应速度更快，已防止高压和强电流在一次保护电路还没有来得及工作时就串入了用户电路，在这里以更高速度起到二次保护的作用，进一步对后级的用户电路进行保护。

3.振铃控制（R）

通知被叫用户有来话呼叫。国标规定，振铃信号为有效值90V±15V、25Hz的交流电压，采用1s通、4s断周期方式向用户话机馈送。振铃电压较高，该模块置于过压保护功能模块之外。4.监视（S）

利用检测是否在用户环路上有直流流过来判别用户摘/挂机状态，直流脉冲拨号数字变化。一般的扫描周期是200ms左右，不管用户是否在使用话机，用户电路都按这个周期不断地对用户进行扫描，一旦发现摘机/挂机，立即向上层程序报告，从而再进行其他相关处理。5.编译码（C）

编译码器的任务是完成模拟信号和数字信号间的转换。数字交换机只能对数字信号进行交换处理，而话音信号是模拟信号，所以需要用编码器（Coder）把模拟话音信号转换成数字话音信号，然后送到交换网络中进行交换；并通过解码器（Decode）把从交换网络来的数字话音信号转换为模拟话音信号送给用户。编译码器和滤波，一般采用集成电路来实现。6.混合电路（H）

混合电路用来完成二/四线的转换。用户话机的模拟信号是二线双向的，数字交换网的PCM数字信号是四线单向的（两发两收），因此，在编码以前和译码以后一定要进行二/四线转换。混合电路的平衡网络用于平衡用户线阻抗。7.测试（T）

测试T，通过继电器分别将外线或内侧电路连接到测试设备。外线测试可检测用户线短路、断路、碰地、搭接电力线等故障；内侧测试模仿话机的操作过程检验各功能电路是否正常。1、话路系统远端用户级指装在距离电话局较远的用户分布点上的话路设备，其基本功能与局内的用户模块相似，话务集中后再中继至母局1、话路系统中继接口交换网络与局间中继线之间的接口设备，完成与其他交换机的连接模拟中继模块（几乎已经被淘汰）数字中继模块，一般采用PCM30/32路系统1、话路系统信号部件（信令部分）：接收和发送电话信令数字程控交换机一般具有下列信令设备产生各种信号音的信号音发生器，如拨号音、忙音、回铃音等双音多频（DTMF）接收器：用于接收用户话机发送的DTMF信号多频信号发送器和接收器：用于发送和接收局间的多频信号（MFC信号）7号信令终端2、控制系统交换机的“指挥系统”典型系统结构中采用的是分级分散制控制方式中央级（选组级）控制系统中央CPU存储器：保存程序和数据的设备OAM终端外设（I/O设备）：计算机系统中的所有外围部件远端接口：是控制子系统与操作维护中心、网管中心、计费中心等的数据传送接口。用户级控制系统（用户处理机）：控制用户级交换网络，完成话务的集中和分散数字交换原理数字程控交换中，来自不同用户或模拟中继线的话音信号首先被转换成数字信号然后按时隙被复用到不同的PCM复用线上数字交换网络必须完成不同复用线之间不同时隙的交换，即将数字交换网络某条输入复用线上某个时隙的内容交换到指定输出复用线上的指定时隙时隙交换数字交换网络PCM输入复用线PCM输出复用线TS0TS2TS18TS31TS0TS2TS18TS31ABAB如果PCM输入复用线上任一时隙的信息可以在PCM输出复用线上任一时隙输出，即称为时隙交换数字交换网络数字交换网络的功能是实现时隙交换，即完成任意PCM复用线上任意时隙之间的信息交换在同一复用线进行各时隙之间的交换功能在不同复用线之间进行同一时隙的交换功能以上两种基本的交换功能分别由不同的数字接线器实现时间接线器（T接线器）空间接线器（S接线器）1、时间交换单元（T接线器）时间接线器用来实现一条PCM复用线上各时隙之间信息的交换，简称T接线器（1）T接线器基本结构T接线器由信息存储器（IM:InformationMemory，或称语音存储器SM：SpeechMemory）与控制存储器（CM:ControlMemory）构成，如图所示。输入线上有多少个时隙，SM和CM就有多少个存储单元，即复用线上的时隙数就是存储器的存储单元个数图

时间接线器的两种基本结构T接线器信息存储器IM用来暂存要交换的脉码信息，因此也称缓冲存储器控制存储器CM用来寄存脉码信息的时隙地址，又称地址存储器IM中每个存储单元的位数由每个时隙中所含的码位数决定CM中的存储单元的位数由时隙总数决定T接线器的工作原理见下图顺序写入，控制读出定时脉冲baba01117017231311178abTS17TS1TS17TS0TS1TS0IMCMTS1和TS17进行时隙交换数据按时隙顺序写入IM，在CM的1中写入17，在17中写入1，读出时则在出复用线的第1时隙读出IM中第17单元的内容，而在17时隙时读出SM中第1单元的内容，由于IM按数序写入，读出时才受控读出，故称为输出控制方式（2）T接线器的交换原理CM控制IM的读出CM中的内容由处理机控制写入IMIM是控制写入，顺序读出的，控制存储器用于控制语音存储器的写入，如CM第1单元的值为17，则应将入复用线的第一时隙的内容写入IM的第17单元控制写入，顺序读出定时脉冲baba0311178baTS17TS1TS17TS0TS1TS00111717231CMTS1和TS17进行时隙交换由处理机控制写入CM的内容在整个通话期间是保持不变的，直到通话终止（3）T接线器特点T接线器交换信息有延时（信码在IM中要存储一段时间）PCM信码在T接线器中需每帧交换一次T接线器可用下列简图来表示T[K][K]T接线器简图（K时隙）2、空间交换单元（S接线器）功能：主要用来完成同步时分复用信号的不同复用线之间同一时隙的信码交换S接线器主要由电子交叉矩阵与一组控制存储器（CM：ControlMemory）构成n×n的电子交叉矩阵有n条输入复用线和n条输出复用线，每条复用线上传送由若干时隙组成的时分复用信号（1）S接线器组成几点说明：在S接线器中，我们将输入复用线和输出复用线统称为高速总线（HW:HighWay)称入线为上行高速总线（UHW：UpHighWay）；出线为下行高速总线（DHW：DownHighWay）如图示：

n×n=32×32每条HW上的时隙数为64

042263CM0CM1CM31UHW0UHW31DHW0DHW31

S接线器的组成[64][64]（2）S接线器工作原理S接线器的工作方式分为两种：1）输入控制方式：入线选择出线2）输出控制方式：出线选择入线信息从入线到出线的过程中，时隙号保持不变

1）输入控制方式031042231CM0CM1CM31UHW0UHW31TS4TS22TS22TS4DHW0DHW31输入控制方式

在输入控制方式中，对应每条UHW，有一个控制存储器故n×n的电子交叉矩阵有n个控制存储器（CM0、CM1、……、CMn-1）

每个CM的存储单元数由该输入复用线上的时隙数决定每个存储单元的内容为该时隙所应接通的出线编号完成的是不同复用线之间同一时隙的交换

2）输出控制方式在输出控制方式中，对应每条DHW，有一个控制存储器

n×n的电子交叉矩阵有n个控制存储器(CM0、CM1、……、CMn-1)

每个CM的存储单元数由该输出复用线上的时隙数决定每个存储单元的内容为该时隙所应接通的入线编号完成的是不同复用线之间同一时隙的交换031042231CM0CM1CM31UHW0UHW31TS4TS22TS22TS4DHW0DHW1DHW31输出控制方式按照S接线器的原理判断下列各个CM中的内容填写是否合理？即考虑同一存储器的各存储单元的值能否相同？不同存储器相同编号的存储单元的值能否相同？（3）S接线器特点18

18042231CM0CM1CM3131042231CM0CM1CM3131输入控制方式1818042231CM0CM1CM31031042231CM0CM1CM3131输出控制方式18

18042231CM0CM1CM3131042231CM0CM1CM3131输入控制方式1818042231CM0CM1CM31031042231CM0CM1CM3131输出控制方式合理不合理合理合理输出控制方式有一个优点，某一入线上的某一个时隙的内容可以同时在几条出线上输出，即具有同发和广播功能。而在输入控制方式中，如果在多个CM的相同单元中写入相同的内容，则会造成出线冲突结论S接线器简图如下：n×n的电子交叉矩阵每条复用线上时隙为k个由于S接线器只能完成同时隙内的信码交换，故不能单独使用（4）S接线器简图n-1n×nS接线器01n-101[k][k][k][k][k][k]……3、用T接线器和S接线器组成数字交换网络

T-S数字交换网络

S-T数字交换网络

T-S-T数字交换网络多级数字交换网络（1）T-S交换网络32×32S接线器01310131[32][32][32][32][32][32]……TTT[32][32][32]……由一组T接线器和一个S接线器组成，如下图所示

T：32个时隙的信息交换；S：32条复用线间同一时隙的信息交换，故共可完成32×32=1024个时隙间的信息交换

T-S交换网络交换过程如图，设A用户占用HW0的TS2，B用户占用HW31的TS8T接线器：输出控制方式；S接线器：输入控制方式32×32S接线器UHW0UHW1UHW31DHW0DHW1DHW31[32][32]……TTT[32]……ABTS2TS8TS8TS8TS2TS2思考：T接线器和S接线器相应的控制存储器中填什么内容

T-S交换网络内部阻塞问题存在内部阻塞：如下图所示，UHW0的TS1与DHW0的TS5进行了交换，则UHW0上的TS3要与DHW1的TS5交换就被阻塞了，因为中间时隙TS5被占用了32×32S接线器UHW0UHW1UHW31DHW0DHW1DHW31[32]TS5……TTT[32]……TS1TS5TS8TS8TS2TS5TS3TS5×思考：请另行设计一种阻塞方式。（提示：出线处发生阻塞）（2）S-T交换网络32×32S接线器01310131[32][32][32][32][32][32]……TTT[32][32][32]……由一个S接线器和一组T接线器组成，如下图所示

S：32条复用线间同一时隙的信息交换；T：32个时隙的信息交换，故共可完成32×32=1024个时隙间的信息交换

S-T交换网络交换过程UHW0UHW1UHW31如图，设A用户占用HW0的TS9，B用户占用HW31的TS7S接线器：输入控制方式；T接线器：输出控制方式32×32S接线器AB[32]TTT[32]……TS7TS9TS9TS7DHW0DHW1DHW31[32]……TS7TS9思考：S接线器和T接线器相应的控制存储器中填什么内容

S-T交换网络内部阻塞问题存在内部阻塞：如UHW0的TS1与DHW0的TS5进行了交换，则UHW1上的TS1要与DHW0的TS4交换就被阻塞了，因为中间时隙ST1被占用了32×32S接线器UHW0UHW1UHW31DHW0DHW1DHW31TS1……TS8TS1TTT……TS1TS5TS8TS2TS1×TS4（3）T-S-T数字交换网络

T-S-T网络是电路交换系统中使用最多的一种典型的交换网络，其结构如下图所示。T0

T1

Tn-1T0

T1

Tn-1初级T接线器次级T接线器输入复用线输出复用线图：

T-S-T交换网络结构示意图S接线器整个T-S-T网络是一个三级交换网络初级T接线器、S接线器、次级T接线器S接线器为n×n矩阵，则对应连接到两侧的T接线器各有n个初级T接线器用T0,T1,……,Tn-1表示，其中包括信息存储器IMA0～IMAn-1，控制存储器CMA0～CMAn-1次级T接线器用T0,T1,……,Tn-1表示，其中包括信息存储器IMB0～IMBn-1，控制存储器CMB0～CMBn-1S接线器有n条输入复用线和n条输出复用线，故有n个控制存储器，用CMC0～CMCn-1表示

T-S-T网络组成T-S-T数字交换网络数字交换过程：

设定T-S-T网络具有32条双向时分复用线，即S接线器的电子交叉矩阵是32×32的每条时分复用线上有32个时隙A用户占用HW0的TS2，B用户占用HW31的TS31，需要实现A用户和B用户的通话链路连接，设A用户为主叫，首先看A->B的链路（称为正向通路）如何建立

注意：T-S-T交换网络编号相同的入线（即UHW）与出线（即DHW）共同组成一条双向时分复用线，每个用户占用一条双向时分复用线上的一个时隙

T-S-T数字交换网络交换过程图：T-S-T交换网络交换过程1）正向通路的建立（出入方式）已知A占用TS2,B占用TS31，由于这里是三级网络，中间一级的时隙数还没确定，中间这一级只是TS2->TS31的一个桥梁，所以称它为内部时隙（ITS：InnerTS）ITS可以任意选择，先由处理机随机选择一个空闲时隙，假设ITS=TS5。因此A->B的链路为TS2(A)->TS5(ITS)->TS31(B)初级T接线器次级T接线器中间级S接线器UHW0TS2->UHW0TS5->DHW31TS5->DHW31TS311）正向通路的建立（出入方式）由图和上述分析可以看出:(1)在初级T接线器T0中完成TS2->TS5的链路建立，并采用输出控制方式,处理机在CMA0的5号单元写入2，即可完成TS2->TS5的链路建立(2)在S接线器中完成的是不同复用线之间同一时隙的交换，因此它的任务是将UHW0的5号时隙，交换到DHW31的5号时隙，即完成UHW0到DHW31的交换，由于它采用输入控制方式，因此需在CMC0的5号存储单元中写入31（3）通过S接线器的交换，A用户的语音信息走到了次级T接线器T31的TS5中，这里需完成TS5->TS31的链路建立。该T接线器采用输入控制方式工作，因此在CMB31的5号单元中写入31，即可完成TS5到TS31的链路建立。至此，已经完成A->B正向通路的建立2）反向通路的建立由于语音采用双向通信，因此还必须完成B->A之间（反向通路）的链路建立。

本例中反向通路内部时隙（ITS）的选择规则如下半帧计算法：即在正向通路所选择的内部时隙的基础上加上半帧作为反向通路的内部