第三章 程控交换机的硬件系统

1、第三章 程控交换机的硬件系统,基本要求： 1. 了解程控数字交换系统硬件的三种基本结构。 2. 掌握数字交换的基本概念。 3. 掌握T接线器的功能，基本组成及基本工作原理。 4. 掌握ST接线器的功能，基本组成及基本工作原理。 5. 掌握T-S-T数字交换网络的基本组成及工作原理。 6. 了解空时结合的数字交换单元DSE的组成、功能及工作原理。 7. 掌握用户模块的基本功能。 8. 掌握模拟用户电路的基本功能。 9. 掌握数字中继器的基本功能。 10.了解控制系统的几种冗余配置方式。 11.了解交换机中处理机之间的几种通信方式。,时钟提取;帧同步；复帧同步；信令的提取和插入；帧定位等。,1.码

2、型变换 PCM传输线上传输的数字码，采用高密度双极性码HDB3码或双极性码AMI码。而在数字交换机内部，一般使用二进制码型和不归零的NRZ码。为了适应这些，接口中传输信号的两个方向都要进行码型变换。,2.时钟提取 从输入的PCM码流中提取收端用的时钟信号，作为输入时间基准，实现收端与发端定时的同步。例如，对PCM30/32路一次群码流，提取的时钟频率就是2048kHz。 提取方法：锁相环、谐振回路、晶体滤波等。,3.帧同步 帧格式中，偶帧的TS0有一个帧同步码组0011011 ，发送端要发送，接收端要检出这个码组来确定一个帧的开始。 实现方法：用帧同步检测器。,4.复帧同步 F0的TS16高4

3、位传复帧同步码组0000，接收时要检测出来复帧同步码组，来确定复帧的开始。,5.信令的提取和插入 采用随路信令时，F1F15的TS16用作30个话路的线路信令，数字中继器发送端要把这些信令插入到复帧中相应的TS16；接收端把线路信令从TS16提取出来送给控制系统。,6.帧定位 帧定位的任务是为了进行时隙交换，必须把对方局发出的各时隙传送的数据，准确地按照本局时钟频率和相位传送至数字交换网络。,7.帧和复帧定位信号插入 因为在交换网络输出的信号中，不包含帧和复帧的同步信号，故在发送时，应将帧和复帧的同步信号插入，这样就形成了完整的帧和复帧的结构。,三、信令设备 信令设备的功能是接收和发送信令。

4、信号音发生器 DTMF接收器 MFC多频信号发送器和接收器 No.7信令终端（No.7第二级） 信令设备是接在数字交换网络上的，它通过数字交换网络所提供的路由来传递。因此这些信号必须是“数字化了的”，即必须是用PCM调制了的音频信号才能在数字网络中通过。,1、数字化信号音的产生 发送拨号音的过程是将用户的接收通路连接到系统中的信号音发送通路的过程，通常通过数字交换网络完成。信号音的PCM编码存放在ROM中。 信号音的产生有两种：单音频和双音频。 （1）我国常用的用户信息如拨号音、忙音和回铃音均采用450Hz单频； （2）我国长途电话网中采用的记发器信号，即前向信号频率为1380Hz、1500H

5、z、1620Hz、1740Hz、1860Hz和1980Hz，以及后向信号频率为1140Hz、1020Hz、900Hz和780Hz，分别采用6中取2和4种取2的频率。,（1）拨号音（450Hz的连续音）的产生,原则上只要存储整数个音频信号周期的数字信号即可，但为了保证信号重放的连续性和准确性，一般的要求是：要发生的信号fm在过零点时开始采样周期，fm经过整数个周期后重归零点时，采样信号fs也经过整数个周期，恰好在fm的零点采样。 也就是：取采样周期和信号音周期的最小公倍数，将在这段时间内的采样值存入ROM。 m/fm=l/fs=T l/m=160/9 T=20ms,采样信号经历160个周期，信号

6、音经历9个周期，样值为160个。 实际应用中，不使用模拟音源，再抽样、量化、编码，这些值已经成为固定的经验值，直接存入ROM即可。 信号音发生器与模拟用户的连接：,（2）MFC的A1信号（1140Hz+1020Hz）的产生 具有2个或多个频率的信号音的产生与单频信号类似，抽样时长应该包括抽样脉冲在内的所有频率成分周期的公倍数。 m/fm=n/fn=l/fs=T T=50ms l=Tfs=400 400个样点。,2、数字音频信号的接收 （1）DTMF接收器 用户话机发出的DTMF信号，用2个频率代表一个数字。DTMF接收器的任务就是识别组成DTMF信号的这两个频率，将其转换成相应的数字。 DTM

7、F接收器可分为2种：模拟接收器和数字接收器。均称为硬收号器。 模拟接收器 就是先将交换网络送来的数字化的DTMF信号转换成模拟信号，经带通、检波器和解码逻辑就可解出相应的数字。模拟接收器主要在小型程控交换机上采用。,数字接收器 就是将交换网络送来的数字化的DTMF信号，直接由数字信号处理器（DSP）解出数字。数字接收器主要在大型程控交换机上使用。 DTMF接收器与用户的连接 ：,DTMF接收器,（2）多频接收器 用来接收局间的MFC信号，其原理与DTMF接收类似，只是识别频率不同，当然也可以是模拟接收器和数字接收器。,多频接收器、多频发送器与中继器的连接：,（3）No.7信令终端 将在以后介绍

8、。 到目前为止，我们已将程控交换机的话路部分全部向大家介绍完了。 在逻辑上，程控交换机除了话路部分外，还要有控制话路部工作的控制部分。 实际上，程控交换机是一个多处理机系统，系统中，只有主处理机做为一个独立的部件，完成呼叫控制、话单处理以及管理维护等功能，其余处理机都和相应的话路部分分别组成各功能部件，分散在整个系统中（实验中详细说明）。,3.4 控制系统的一般结构 一、处理机的冗余配置方式 程控交换机的可靠性要求非常高即使在硬件或软件发生故障和情况下，仍要保证接续的正常进行。 为了保证这种高可靠性，各处理机都要冗余配置。冗余配置方式有以下几种：,1、微同步方式,（1）两台处理机都接收外围设备

9、的信息，但只有一台处理机向外围设备发出命令（设A为主处理机）。 （2）正常情况下，两台处理机对信息的处理结果是相同的，经比较器比较，结果相同，A发命令。,1、微同步方式,（3）如果比较结果不相同，说明至少有一台处理机出现故障，这时两机都应启动故障检测程序。 （4）如果主处理机故障，应退出服务，由备用机接替工作。,外围设备,处理机A,处理机B,比较器,故障检测,故障检测,故障,1、微同步方式,（5）如果备用机故障，备用机退出双机同步状态，由主机继续工作。,外围设备,处理机A,比较器,故障检测,故障检测,微同步方式的优点是：能够尽快发现硬件故障，并进行相应的处理，对系统正常运行影响较小；缺点是：

10、有一个比较器，增加了系统的复杂性，降低了处理机的效率，并对软件故障（系统的数据配置上的故障）防御能力较差。 目前，很少采用这种方式。,2、互助方式（负荷分担方式）,外围设备,处理机A,处理机B,第1组设备,第2组设备,（1）2台处理机各自负责一部分话务，所以也称话务分担或负荷分担。 （2）如果一台故障，另一台承担全部话务。,故障,2、互助方式（负荷分担方式）,外围设备,处理机A,处理机B,第1组设备,第2组设备,（3）故障恢复后，再进行负荷分担。,故障,负荷分担方式具有较强的抗过载能力，但两台处理机要经常保持联系，软件复杂些。 目前，这种方式被广泛采用。 C&C08交换机双音驱动板（DRV板）

11、上的处理机就采用负荷分担方式。,3、主/备用方式,外围设备,处理机A,处理机B,（1）正常工作时，只有主用机进行控制，备用机与设备完全脱离（实际上，2台处理机地位完全平等，只是为了说明的方便，使用主/备机提法）。 （2）一旦主用机故障，进行主备转换，备用机接替工作。,主/备方式又分为冷备用和热备用2种方式。 （1）冷备用 主用机工作时，备用机处于休眠状态，没有保存呼叫处理的数据，在接替主用机工作时，重新进行数据的初始化，这样会丢失一部分呼叫。 （2）热备用 主用机在进行呼叫处理的过程中，将与呼叫有关的数据写到自己存储器的同时，也写到备用机的存储器中，主/备转换后，不会丢失呼叫。 热备用方式是常

12、用的。C&C08交换机的处理器板（MPU板）和光板（OPT板）就采用这种方式。,4、N+m备用方式 N台处理机有m台备用机，当N台主用机中有一台发生故障，可由m台备用机中的一台接替工作。 不常用。 二、处理机的控制结构 1、分级控制方式 分级控制方式的基本特点是将各处理机按其功能划分成若干个级别，每个级别的处理机只完成本级别规定的功能，低级在高级的指挥下工作，各处理机有密切的联系。,AXE-10：采用2级，分为区域处理机和中央处理机。 区域处理机：是中央处理机和硬件的接口，负责从硬件收集信息并向中央处理机报告(用户的摘挂机状态）；或接收中央处理机的命令，控制硬件设备工作（振铃控制）。 中央处理

13、机：集中处理复杂的全局性任务（路由选择、来去话分析），以及维护管理工作。,FETEX-150：采用3级结构，分为用户处理机、呼叫处理机和主处理机。 用户处理机：每个用户模块都设有用户处理机，完成本模块内所有用户的呼叫处理的底层控制功能。 呼叫处理机：最多有8对（根据用户模块的数量而定），用来完成呼叫处理的主要控制功能，如来去话分析，路由选择等。 主处理机：只有1对，主要完成维护管理功能。,2、全分散控制方式 典型代表是S1240，将系统划分成多个功能单一的小模块，如用户模块、中继模块、信令模块、时钟信号音模块等。每个模块都配有处理机，用来对本模块进行控制。各处理机处于同一级别，它们之间保持经常

14、的通信联系，相互配合，完成呼叫处理和维护管理工作。 优点：便于扩充，系统全阻断可能性小。 缺点：处理机间通信量大，软件复杂。,3、容量分担的分布式控制方式 介于上述两种结构之间，将交换机分为若干个独立的模块，这些模块都有完整的交换功能，相当于一个较小的交换局；每个模块内采用分级控制方式。 各模块通过通信模块(CM)互连，还设置一个维护管理模块（AM）对整个交换机进行管理。 这种控制方式的综合性较好。 华为C&C08、美国5ESS都采用这种控制方式。华为将这种控制方式称为模块化分级式结构。,三、处理机间的通信 我们已经知道，一台功能完善的交换机，普遍采用多处理机系统，为了完成呼叫处理、维护管理等工作，各处理机要协同工作，这就涉及到处理机间通信的问题。通常有以下几种方式。,1、利用TS16通信 TS16通常用做局间信令时隙（随路信令：局间线路信令；No.7信令：信令链路），但TS16