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1、第3章 数字交换机的 话路部分q 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 q 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TDM原理 程控数字交换机的根本任务是通过数字交换来实现任 意两个用户之间的语音交换，即在这两个用户之间建立一条 数字话音通道。 最简单的数字交换方法是给这两个要求通话的用户之 间分配一个公共时隙（时分通路），两个用户的模拟话音信 号经数字化后都进入这个特定的时隙（Time Slot，TS）， 各路时隙按着时间的先后顺序汇总送入到同一根同轴电缆中 进行各自独立的传输，接收时再按一定的时序将各路时
2、隙的 话路信号再分配给接收方。对于话音信号，在抽样前，必须经带通滤波器滤波，使 其频带限制在3003400Hz之内，抽样频率fs8000Hz， 抽样周期为125us。使用A律进行编码的30/32路PCM系统，每125us有32各 时隙（称为一帧） ：TS1TS15，TS17TS31传输话路 信息，称为话路，每帧有30个话路；偶数帧的TS0传送帧同 步码，奇数帧的TS0传送失步告警。TS16传各路的信令码 ，每路信令码占4位。F0帧的TS16前4位传复帧同步码，后 4位中的第二位（即8位码中的第6位）传复帧失步告警。32路PCM的帧结构第三章 数字交换机的话路部分n3.1 数字交换机的系统结构n
3、3.2 用户模块的组成n3.3 中继器n3.4 音频信号的产生、发送和接收n3.5 数字交换和数字交换网络数字交换机的系统结构3.1 数字交换机的系统结构数字交换机的话路部分分成选组级（数字交 换网络）和用户级（用户模块和远端模块）两 部分。每部分都有各自的处理机进行控制，各处理 机间则通过通信信息进行联系。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。用户集线器：完成话务集中功能，集中比一般为2:1到8:1 一般为单T交换网络。用户模块：用户集线器+用户电路远端模块：设置在远端的用户模块。几个概念n用户级：集中用户话务量，
4、并通过数字中 继线和选组级相连。分为用户模块和远端用户模块。远端模块（模块局）：将用户级的设备放 到用户集中点，也是和选组级通过数字中继 线相连，但要加数字中继设备（PCM码型转 换和信号通信）。n用户模块和远端模块通过交换网络（称为 用户交换网络）进行话务量的集中。n采用（远端）用户模块的优点：节约了线路投资，扩大了交换局服务范围提高网络的灵活性改善了用户线的传输质量简化了用户进入高速数据通路的实现采用分级控制，提高了可靠性模块和选组级间可采用公共信道信号3.2 用户模块的组成 1. 用户模块的基本结构 用户电路用户级交换网络（T接线器组成）：即“集线器” 信号提取和插入电路：负责将处理机通
5、信信息从信息流中提取（ 或插入进去）； 网络接口：用于和数字交换网络的接口扫描存储器：用于暂存从用户电路读取的信息；分配存储器：用于暂存向用户电路发出的命令信息。用户模块的用户端可接若干个用户，其数量可从302048 不等，每一个用户分配一个时隙，在用户模块的输出端进行集中 ，例如集中到128个时隙。2. 用户电路模拟用户电路的功能可归纳为BORSCHT七个功能：B(Battery feeding)馈电O(Overvoltage protection)过压保护R(Ringing control)振铃控制S(Supervision)监视C(CODEC & filters)编译码和滤波H(Hybi
6、rd circuit)混合电路T(Test)测试电容的特性：“隔直流，通交流”电感的特性：“隔交流，通直流”（-48v）1)馈电（Battery feeding）功能：向用户提供通话直流由集成电路实现2）过压保护O(Overvoltage protection) 用户外线可能受到雷电袭击，也可 能和高压线相碰。在总配线架上对每一条 用户线都装有保安器（气体放电管），能 保护交换机使其内部免受高压袭击。但从 保安器输出的电压仍可能达到上百伏，也 不允许进入交换机内部，故用户电路中进 行过压保护，称作二次保护。常采用钳位方法，如图：由热敏电阻R和二极管组成的二次过压保护电路。抑制电流 的增加， 当
7、外来的 高压作用 时间较长 时，其阻 值就随着 电流的增 加而增加 ，当电流 过大时烧 毁，造成 断路。桥式钳 位电路3）振铃控制R(Ringing control) 由于振铃电压较高（90V15V）， 频率为25Hz，当铃流高压送往用户线时 ，就必须采取隔离措施，使其不能流向用 户电路的内线，否则将引起内线电路的损 坏。用电子器件实现不易，故仍采用振铃 继电器来控制铃流。振铃电压：90+15v由用户处 理机的软 件控制送出截铃 信号，停 止振铃4）监视S(Supervision) 通过监视用户直流电流来监视用户线回 路的通/断状态。可检测出：a)用户话机的摘挂机状态b)号盘话机发出的拨号脉冲
8、c)投币话机的输入信号d)用户通话时的话路状态（话终挂机监视）监视电路与馈电电路合在一起由过压保护电路的电阻引 出进行比较5）编译码和滤波C(CODEC & filters)编译码器：完成A/D转换。目前常采用单路编译码器，即对每个用户实 行编译码，然后合并成PCM的相应时隙串。一般采用集成电路来完成编码器：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） 。6）混合电路H(Hybird circuit) 用来完成二线和四线转换用户线上传送的是模拟信号，一般采用 二线双向传输，而数字信号传送是单向的 ，即发送时要通过编码器，接收时要经过 译码器
9、，因此需要四线传输。故要用混合 电路来进行二线/四线转换。7）测试T(Test)功能：用来及时发现用户终端、用户线路和 用户线路接口电路可能发生的混线、断线、节 地、与电力线碰接以及元器件损坏等各种故障 ，以便及时修复和排除。所以在用户电路中提 供了一些测试接点及开关。测试开关可以是电子开关也可以是测试继电 器的接点，将用户线接至测试设备进行测试， 由软件控制。此外，用户电路还有：极性倒换、衰减 控制、收费脉冲发送、投币话机硬币集中 控制等功能。模拟用户电路功能框图举例用户电路板3.3 中继器 1. 模拟中继器数字交换机和模拟用户局间中继线的接口电 路，用于和模拟交换机的连接，它是为数字交 换
10、机适应模拟环境而设置的。 模拟中继器与用户电路对比：n都是和模拟线路相连，因此功能多数相同。n用户电路接用户模块，而模拟中继器则直接进 入交换网络。n模拟中继器比用户电路少了振铃控制和对用户 馈电的功能，而多了一个忙/闲指示功能，并在 监视功能中由对用户线状态变为对线路信号监 视。模拟中继电路2.数字中继器数字中继器：是连接数字局间中继线的接口电路，它连 接数字交换局或远端模块。数字中继电路的基本功能码型（逆）变换：单极性不归零码（NRZ） HDB3（高密度双极性码）时钟提取和帧同步： 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
11、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。提取和插入随路信号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3.4 音频信号的产生、发送和接收n交换机需向用户发送的各种信号音以及与 其他交换机发送和接收的各种局间信令， 都是音频模拟信号。n只有用PCM调制过的音频信号才能在数字 网络中通过。1、数字音频信号的产生信号种类：I. 交换机到用户：各种信号音（单频，信号源450Hz或 950Hz的正弦波）II. 交换机到交换机：局间信号（MF
12、C）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）III. 用户到交换机： 拨号信息（直流脉冲、DTMF）1）单频信号的产生 以500Hz信号产生为例将信号按125s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）。单音频信号产生原理T=2ms 500Hz音频信号产生原理 信号发生器的硬件结构n为了节省存
13、贮单元，厂家根据图形的对称 性，采取分段读取ROM内容的办法。读取方法：n15帧时读单元；n69帧时倒读，即读 单元；n1014帧时再读单元，但极性置反 ；n按II.方法倒读，但极性置反图3.14 节省ROM容量的信号产生方法Question：450Hz的音频信号该抽取多少个样值 ？若采用节省ROM的方式，需用多少个 存储单元？分析：取450Hz、8000Hz的最大公约数，为50Hz， 这就是重复频率。其T=20ms。故在20ms内，450Hz重复9次，8000Hz重复160次。 故需ROM的160个单元，采用分段的方法，只需41个单 元。2）双音频信号的产生双音频信号产生原理：首先要找到一个
14、重复周期。将两个双音频信号按125s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。取1380Hz、1500Hz、8000Hz的最大公约数，为 20Hz，这就是重复频率。其T=50ms。故在50ms内，1380Hz重复69次，1500Hz重复75次 ，8000Hz重复400次。故需ROM的400个单元，采用分 段的方法，只需101个单元。举例：产生1380HZ和1500HZ信号2、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。3、数字音频信号的接收各种信号音都是由用户话机接收的
15、，这种音频信号在用户电路中经过译码变成模拟信号后自动接收。 多频信号则由接收器接收，一般采用数字滤波器滤波后识别而得 。多频信号有两种：一种是由用户电路送来的按钮话机双音多频（Dual Tone Multi-Frequency，DTMF）信号；另一种是由中继线接口电路送来的多频互控（Multi-Frequency Controlled，MFC）信号。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。697Hz770Hz852Hz941Hz1209Hz1336Hz1477Hz1633Hz高频 低频12457*80369ABCD#F1数字滤波F2数字滤波Fn数字滤波数字逻辑识别输入
16、输出图3.15 数字双音频信号接收器3.5数字交换和数字交换网络 3.5.1 数字接线器的基本功能模拟交换机，采用模拟交换网络，所用接线 器也是模拟的，而从数字传输设备上送来的 是数字信号，要经过A/D、D/A来回转换，会 使得信号的量化噪音增加。数字交换机中采用数字交换网络，能将从数 字传输设备进来的数字信号直接进行交换。“数字交换网络”的基本功能：当前的数字交换机要接很 多用户，故要求它的交换网络不仅能对空间线路（母线） 进行交换，还要能在不同时隙之间进行交换（时隙交换） 。图3.16为数字交换网络的示意图。 3.5.2 数字交换网络的基本结构和工作原理数字交换网络进行的是收、发分开的单向路 由接续。 如图3.17所示.数字交换网络由数字接线器组成，有两种 数字接线器：时间（T）接线器：完成时隙交换空间（S）接线器：完成母线交换AB1. T接线器T型时分接线器（Time Switch）又称时间型 接线器，简称T接
