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1、程控交换机简介、工程设计学生： 何培尧 易添财内容摘要：自从1876年贝尔发明电话以来，为适应多个用户之间电话交换的要求，出 现了多种类型的交换机，而在电话交换机中引入了计算机控制技术就是交换技术发展中 具有重大意义的转折点。就此，这种属于全电子类型，采用程序控制方式的存储程序控 制交换机暨程控交换机登上了时代的大舞台。程控交换机是目前自动电话交换机最先进 的一种,现代电话交换已经全部采用了程控交换。本文主要介绍了程控交换机的发展、 分类、基本组成和程控交换工程设计。关键词：程控交换机 全电子 存储程序控制现代交换实验论文目录前言 11 程控交换机的发展 11.1 交换机的演进过程 11.2
2、程控交换机的发展 21.2.1 程控交换机中话路网的发展 21.2.2 程控交换机中控制方式的发展 21.2.3 程序软件的发展 21.2.4 接入业务的发展 22程控交换机的基本构成 32.1 外围接口单元 32.1.1用户线接口电路 32.2 交换网络 42.3 控制系统 42.4 信令系统 42.4.1 用户线信令 52.4.2 局间信令 52.5 出入中继器 53 程控交换机的工程设计 63.1 系统设计 63.2 机房设计 63.3 电源设计 63.3.1 要求 63.3.2 措施 7附录1：电话接续的基本信令流程 8附录2：程控交换机的基本结构图 9附录3：交换机与用户之间的连接网
3、络 10参考文献： 11程控交换机简介、工程设计前言人工交换的效率太低，不能满足大规模部署电话的需要。随着半导体技术的发展和 开关电路技术的成熟，人们发现可以利用电子技术替代人工交换。电话终端用户只要向 电子设备发送一串电信号，电子设备就可以根据预先设定的程序，将请求方和被请求方 的电路接通，并且独占此电路，不会与第三方共享（当然，由于设计缺陷的缘故，可能 会出现多人共享电路的情况，也就是俗称的“串线”）。这种交换方式被称为“程控交 换”。而这种设备也就是“程控交换机”。由于程控交换的技术长期被发达国家垄断，设备昂贵，我国的电话普及率一直不高。 随着当年华为、中兴通讯等企业陆续自主研制出程控交
4、换机，电话在我国得到迅速地普 及。目前，语音程控交换机普遍使用的通信协议为七号信令（Signalling System No.7）1 程控交换机的发展1.1 交换机的演进过程自从1876年贝（Bell）尔发明电话以来，随着社会需求的日益增加和科技水平不 断地提高，电话交换技术处于迅速的变革与发展中。其历程大致可分为人工交换、机电 交换与电子交换三个阶段。1878年，在美国康涅狄格州新哈芬港就出现了人工交换机，他是借助话务员进行电 话接续，其效率是极低的。1891年，美国人史端乔（Strowger）发明了升降旋转接线器，并继而出现了步进制 （st ep-by-s tep）交换机，它标志着交换技术
5、从人工时代迈入机电自动交换时代。这种 交换机虽然实现了自动连接，但仍存在着速度慢、效率低、杂音大与机器磨损严重等缺 点。1919年，瑞典工程师比图兰特（Betulander）与帕尔姆格林（Palmgren）申请了纵 横接线器专利，并于1926年和1938年分别在瑞典与美国开通了纵横制（crossbar）交 换机。1965年，美国贝尔系统经过艰苦努力在新泽西州开通了世界上第一台商用存储程序 控制的电子交换机（No.1ESS），这一成果标志着电话交换从机电时代跃入电子时代，使 交换技术发生划时代的变革。由于电子交换机具有体积小，速度快且便于提供有效而可 靠的服务的优点，弓I起世界各国极大的兴趣，在
6、发展过程中相继研制出各种类型的电子 交换机。1.2 程控交换机的发展 自1965年产生了世界上第一台程控交换机以来，程控交换机一直处于突飞猛进的 发展过程中。总的来说，程控交换机的发展主要在于话路网、控制方式、程序软件和接 入业务四个方面。1.2.1 程控交换机中话路网的发展 早期的程控交换机，其话路网采用笛簧、铁簧、剩簧及小型纵横接线器等电磁元件， 按空分方式组成，成为空分程控交换机。它是从20世纪60年代开始发展，并于70年 代到达兴盛时期。各国在研制电子交换技术过程中，就曾研究时分交换问题。最初采用脉幅调制（PAM） 方式实现时分交换，随着脉码调制（PCM）技术应用，在20世纪70年代研
7、制出数字程 控交换机，并且其发展非常迅速。1.2.2 程控交换机中控制方式的发展 程控交换机发展的初期，一般采用中央集中控制方式。及控制任务集中在一台大型 或巨型专用计算机上。这种方式很快被两级以上的处理机控制方式所取代，即有中央处 理机控制各个区域处理机，再由区域处理机分别控制自己范围内的交换设备。后来出现了全分散的的控制方式。在这种处理机控制方式中没有中央控制机，所有 起作用的微处理机都独立工作，以完成数字交换网中规定的控制功能。1.2.3 程序软件的发展 因为电话通信的实时性很强，所以早期采用汇编语言编制运行软件。但由于汇编语言在生产效率，结构化设计、可维护性和可移植性等各方面均不如高级
8、语言，而软件在 程控交换机中占有越来越重要的地位，所以现在多采用高级语言和汇编语言混合编程， 或全部采用高级语言编程的办法。1.2.4 接入业务的发展 在当今时代，电信网、有线电视网、计算机网三网合一已成必然趋势，当前，主要是通过PSTN （公众电话网）或CATV （有线电视网）进行In ternet （因特网）接入，从 而给人们提供以宽带技术为核心的综合信息服务。程控交换机最初只能接受普通模拟电话服务，但随着软、硬件模块的发展，现在程 控交换设备可以进行各类N-ISDN （窄带综合业务数字网）设备接入，可以综合处理各类 终端的数据、传真、图像等多媒体业务。2程控交换机的基本构成程控交换机实质
9、上是通过计算机的“存储程序控制”来实现各种接口的电路接续、 信息交换及其它的控制、维护、管理功能，它的最基本结构如图2-1所示。图2-1程控交换机的基本结构框图2.1外围接口单元包括模拟用户线电路（ALC）、数字用户线电路（DLC）、模拟中继线单元（ATU）、数 字中继线单元（DTU）及各种其它接口单元。2.1.1用户线接口电路用户线接口电路（SLIC）的作用是实现各种用户线与交换网络之间连接。根据交换 机制式和应用环境的不同，用户电路也有多种类型，对于程控数字交换机来说，主要有 与模拟话机连接的模拟用户线电路（ALC）及与数字话机，数据终端（或终端适配器）连接 的数字用户线电路（DLC）。2
10、.1.1.1模拟用户线电路模拟用户电路是适应模拟用户环境而配置的接口，其基本功能有：.馈电（Battery feed）:交换机通过用户线向共电式话机直流馈电；.过压保护（Overvol tage Pro tec tion）:防止用户线上的电压冲击或过压而损坏交换 机。.振铃（Ringing）:向被叫用户话机馈送铃流。.监视（Supervision）：借助扫描点监视用户线通断状态，以检测话机的摘机，挂机， 拨号脉冲等用户线信号，转送给控制设备，以表示用户的忙闲状态和接续要求。.编解码（CODEC）:利用编码器和解码器（CODEC）,滤波器，完成话音信号的模数与数 模交换，以与数字交换机的数字交换
11、网络接口。.混合（Hybrid）:进行用户线的2/4线转换，以满足编解码与数字交换对四线传输的 要求。测试（Test）：提供测试端口，进行用户电路的测试。这7种功能常用第一个字母组成的缩写词（BORSCHT）代表。对于模拟程控交换机， 不需要编解码功能；而在数字程控交换机中，除某些特定应用的小型交换机利用增量调 制方式外，其它大部分均采用PCM编解码方式。2.1.1.2数字用户线电路数字用户线电路是为适应数字用户环境而设置的接口，它主要用来通过线路适配器 （LAM）或数字话机（SOPHO-SET）与各种数据终端设备（DTE）如计算机、打印机、VDU、电 传相连。2.2 交换网络交换网络的基本功
12、能是根据用户的呼叫要求，通过控制部分的接续命令，建立主叫 与被叫用户间的连接通路。在纵横制交换机中它采用各种机电式接线器（如纵横接线器， 编码接线器，笛簧接线器等），在程控交换机中主要采用由电子开关阵列构成的空分交 换网络，和由存储器等电路构成的时分接续网络。2.3控制系统控制系统是程控交换机的核心，其主要任务是根据外部用户与内部维护管理的要求， 执行存储程序和各种命令，以控制相应硬件实现交换及管理功能。程控交换机控制设备的主体是微处理器，通常按其配置与控制工作方式的不同，可 分为集中控制和分散控制两类。为了更好的适应软硬件模块化的要求，提高处理能力及 增强系统的灵活性与可靠性，程控交换系统的
13、分散控制程度日趋提高，已广泛采用部分 或完全分布式控制方式。2.4信令系统在交换机内各部分之间或者交换机与用户，交换机与交换机间，除传送话音，数据 等业务信息外，还必须传送各种专用的附加控制信号（信令），以保证交换机协调动作， 完成用户呼叫的处理，接续，控制与维护管理功能。按信令的作用区域划分，可分为用户线信令与局间信令，前者在用户线上传送，后 者在局间中继线上传送。如果按信令的功能划分，则可分为监视信令，地址信令与维护 管理信令。2.4.1用户线信令用户线信令是在用户与交换机之间用户线上传送的信令。对于模拟电话用户线，这 种信令包括：监视信令此信令反映直流用户环路通断的各种用户状态信号，如主
14、叫用户摘机（off-hook）（呼 出占用），主叫用户挂机（on-hook）（正在清除或拆线）及被叫用户摘机（应答），被 叫用户挂机（反向清除或拆线）。地址信令（被叫号码）此信令为主叫用户发送的被叫号码，交换机识别后控制交换网络进行接续。2.4.2局间信令此信令是在交换机或交换局之间中继线上传送的信号，用以控制呼叫的接续。由于 使用的交换机制式和中继传输信道类型很多，组网涉及面广，因而局间信令比较复杂。 根据信令通道与话音通路的关系，可将局间信令分为随路信令（CAS,Channel Associated Signalling）与共路信令（CCS,Common Channel Signallin
15、g） o随路信令将话路所需要的控制信号由该话路本身或与之有固定联系的一条信令通道来传送， 即用同一通路传送话音信息和与其相应的信令。共路信令将一组话路所需的各种控制信号集中到一条与话音通路分开的公共信号数据链路上 进行传送。2.5出入中继器出入中继器是中继线与交换网络间的接口电路，用于交换机中继线的连接。它的功 能和电路与所用的交换系统的制式及局间中继线信号方式有密切的关系。对模拟中继接 口单元（ATU），其作为是实现模拟中继线与交换网络的接口，基本功能一般有： 发送与接收表示中继线状态（如示闲，占用，应答，释放等）的线路信号。转发与接收代表被叫号码的记发器信号。 供给通话电源和信号音。向控制设备提供所接收的线路信号。3程控交换机的工程设计程控交换机的工程设计主要包括系统设计、机房设计和电源设计三个方面。3.1系统设计程控交换机的系统设计应当考虑选型、中继方式、系统配置和编号计划等几个方面。 选型必须从技术先进性、可靠性和适用性等方面考虑。既要考虑近期利益又要考虑长期 发展因素，既要技术先进又要避免资源浪费。 中继方式必须从交换机容量的大小、区间话务量的大小和接口局的制式等方面考虑。中继方 式设计的主要原则是：节约用户投资；提高接口局设备和线路的利用率；与传输
