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1、程控交换概述第一节 电话交换的基本原理1.1.1.电话通信网的基本组成部件电话通信网的基本组成设备是终端设备、传输设备、交换设备。最简单的终端设备是电话机，电话机的基本功能是完成声电转换和信令功能，将人的话音信号转换为交变的话音电流信号，并完成简单的信令功能。传输设备的功能是将电话机和交换机、交换机与交换机连接起来。常用的传输设备有电缆、光纤等。交换机的基本功能是完成交换，即将不同的用户连接起来，以便完成通话。1.1.2.为什么要引入交换机用户直接相连：用户数为N时，所需的互连线对数为N（N-1）/2。引入交换机：每个用户只要接入到一个交换机，就能与世界上的任一用户通话。1.1.3.数字交换原
2、理语音信号数字化：语音信号的数字化要经过抽样、量化和编码三个步骤。抽样：抽样的功能是将时间上连续的模拟信号变为时间上离散的抽样值。抽样频率取值为8000Hz，即抽样周期为125s。量化：量化是指用有限个度量值来表示抽样后的信号的幅度值。编码：根据量化级的选取，有均匀量化和非均匀量化两种方法。在PCM32系统中，采用8位码来表示一个样值，最高位是极性码，剩下的7位对应128个量化级。话音信号的PCM编码的传输速率=8000Hz/s8=64kb/s。64kb/s是程控数字交换机中基本的交换单位。频分复用方式和时分复用方式频分复用方式是将信道的可用频带划分为若干互不交叠的频段，每路信号的频谱占用其中
3、的一个频段，以实现多路传输。时分制是把一条物理通道按照不同的时刻分成若干条通信信道(如话路)，各信道按照一定的周期和次序轮流使用物理通道，这样，从宏观上看，一条物理通路就可以同时传送多条信道的信息。PCM时分多路通信系统的基本原理PCM30/32系统的几个主要参数为：每秒传送8000帧，每帧32个时隙，每个时隙8比特串行码，16帧构成一个复帧，其时间长度为125s162ms。传送码率为8比特/时隙32时隙/帧8000帧/秒2048kb/s，而每一路信号的速率为64kb/s。1.1.4.交换机的几种类型交换机的几种类型：人工电话交换机、机电制交换机、模拟程控交换机和数字程序交换机。人工电话交换机
4、是由话务员完成转接的。机电制电话交换机主要有步进制交换机和纵横制交换机。程控交换机可分为模拟程控交换机和数字程控交换机。模拟程控交换机的控制部分采用计算机控制，而话路部分传送和交换的仍然是模拟的话音信号。数字程控交换机的控制部分采用计算机，话路部分交换的是经过脉冲编码调制（PCM；PulseCodeModulation）后的数字化的话音信号，数字交换机的交换网络是数字交换网络，用户话机发出的模拟话音信号在数字交换机的用户电路上要转换为PCM信号。数字程控交换机是数字通信技术、计算机技术与大规模集成电路相结合的产物。数字程控交换机的主要优点是：1)能灵活地向用户提供多种新服务功能2)便于采用共路
5、信令系统3)体积小、重量轻、功耗低、可靠性高4)操作维护管理的自动化1.1.5. 几种主要的交换方式现代通讯网中采用的交换方式主要有电路交换、分组交换、ATM交换和IP交换。一、电路交换电话交换一般采用电路交换方式。电路交换方式是指两个用户在相互通信时使用一条实际的物理链路，在通信过程中自始至终使用该条链路进行信息传输，并且不允许其它计算机或终端同时共享该链路的通信方式。电路交换属于电路资源预分配系统，即在一次接续中，电路资源预先分配给一对用户固定使用，不管电路上是否有数据传输，电路一直被占用着，直到通信双方要求拆除电路连接为止。电路交换的特点是：1、在通信开始时要首先建立连接；2、一个连接在
6、通信期间始终占用该电路，即使该连接在某个时刻没有信息传送，该电路也不能被其它连接使用，电路利用率低。3、交换机对传输的信息不作处理，对交换机的处理要求简单，但对传输中出现的错误不能纠正。4、一旦连接建立以后，信息在系统中的传输时延基本上是一个恒定值。二、分组交换数据通信的一种交换方式。它是利用存储转发的方式进行交换的。分组交换机首先将从终端设备送来的数据报文接收、存储，而后将报文划分为一定长度的分组，并以分组为单位进行传输和交换。在每个分组中都有一个3-10个字节的分组头，在分组头中包含有分组的地址和控制信息，以控制分组信息的传输和交换。分组交换采用的是统计复用方式，电路的利用率较高。但统计复
7、用的缺点是可能产生附加的随机时延和丢失数据的可能。这是由于用户传送数据的时间是随机的，若多个用户同时发送分组数据，则必然有一部分分组需要在缓冲区中等待一段时间才能占用电路传送，若等待的分组超过了缓冲区的容量，就可能发生部分分组的丢失。另外，在分组交换中普遍采用逐段反馈重发措施，以保证数据传送是无差错的。所谓逐段反馈重发，是指数据分组经过的每个节点都对数据分组进行检错，并在发现错误后要求对方重新发送。三、ATM交换ATM交换（asynchronoustransfermodeswitching）即异步传送模式，又叫异步转移模式。它是宽带ISDN中的一种基本交换方式。异步转移模式的特征是传输、复用和
8、交换都是以信元为基本单位进行的。所谓异步，是指属于同一用户的信元不一定按固定的时间间隔周期性地出现. 第二节 交换机的基本结构程控数字交换机的硬件结构大致可分为分级控制方式、全分散控制方式和基于容量分担的分布控制方式。1.2.1. 交换机的基本组成交换机的硬件系统由用户电路、中继器、交换网络、信令设备和控制系统这几部分组成。（一） 用户电路：用户电路是交换机与用户话机的接口。（二） 中继器：中继器是交换机与交换机之间的接口。（三） 交换网络：交换网络用来完成任意两个用户之间，任意一个用户与任意一个中继器之间，任意两个中继器之间的连接。（四） 信令设备：用来接收和发送信令信息。（五） 控制系统：
9、是交换机的指挥中心，接收各个话路设备发来的状态信息，各个设备应执行的动作，向各个设备发出驱动命令，协调各设备共同完成呼叫处理和维护管理任务。交换机的终端及接口1.2.2. 用户模块用户模块用来连接用户回路，提供用户终端设备的接口电路，完成用户话务的集中和扩散，并且完成呼叫处理的低层控制功能。用户模块主要包括三个部分：用户接口电路：与模拟用户线的接口。一个由一级T接线器组成的交换网络，它负责话务量的集中和扩散。用户处理机：完成对用户电路、用户级T接线器的控制及呼叫处理的低层控制。模拟用户接口电话有七项基本功能，常用BORSCHT这七个字母来表示：n B(Batteryfeeding)馈电；n O
10、(Overvoltageprotection)过压保护；n R(Ringingcontrol)振铃控制；n S(Supervision)监视；n C(CODEC&filter)编译码和滤波；n H(Hybridcircuit)混合电路；n T(Test)测试。1.2.3. 中继器中继器是数字程控交换机与其它交换机的接口。根据连接的中继线的类型，中继器可分成模拟中继器和数字中继器两大类。数字中继器是程控交换机和局间数字中继线的接口电路，它的入/出端都是数字信号。数字中继器的主要功能有：n 码型变换和反变换。n 时钟提取：从输入的PCM码流中提取时钟信号，用来作为输入信号的位时钟。n 帧同步：在数
11、字中继器的发送端，在偶帧的TS0插入帧同步码，在接收端检出帧同步码，以便识别一帧的开始。n 复帧同步：在采用随路信令时，需完成复帧同步，以便识别各个话路的线路信令。n 信令的提取和插入：在采用随路信令时，数字中继器的发送端要把各个话路的线路信令插入到复帧中相应的TS16；在接收端应将线路信令从TS16中提取出来送给控制系统。1.2.4. 信令设备信令设备的主要功能是接收和发送信令。程控数字交换机中主要的信令设备有：n 信号音发生器：用于产生各种类型的信号音，如忙音、拨号音、回铃音等。n DTMF接收器：用于接收用户话机发出的DTMF信号n 多频信号发生器和多频信号接收器：用于发送和接收局间的M
12、FC信号。n 7号信令终端：用于完成7号信令的第二级功能。1.2.5. 控制部分完成对话路设备的控制功能，由各种计算机系统组成，采用存储程序控制方式。第三节 控制系统的一般结构1.3.1. 处理机的冗余方式一、 互助方式两台或更多的处理机在正常工作情况下以话务分担(负荷分担)的方式工作，每台处理机都只负责一部分的话务量，一旦一台处理机发生故障，则由其它的处理机来接管它的工作。二、主/备用方式在这种方式下，只有主用机在运行程序，进行控制，备用机与话路设备完全分离而作为备用状态，一旦主用机发生故障，进行主备用转换，由备用机接替工作。三、N+m备用方式在这种方式下，N台处理机配备有m台备用机，当N台
13、处理机中有一台发生故障时，都可以由m台备用机中的一台来接替其工作。1.3.2. 处理机的控制结构现代数字程控交换系统中处理机的控制结构有分级控制方式，全分散控制方式和容量分担的分布控制方式。一、分级控制方式分级控制方式的基本特征在于处理机的分级，即将处理机按照功能划分为若干级别，每个级别的处理机完成一定的功能，低级别的处理机是在高级别的处理机指挥下工作的，各级处理机之间存在比较密切的联系。二、全分散控制方式在采用全分散控制方式时，将系统划分为若干个功能单一的小模块，每个模块都配备有处理机，用来对本模块进行控制。各模块处理机是处于同一个级别的处理机，各模块处理机之间通过交换消息进行通信，相互配合
14、以便完成呼叫处理和维护管理任务。全分散控制方式的主要优点是可以用近似于线性扩充的方式经济地适应各种容量的需要，呼叫处理能力强，整个系统全阻断的可能性很小，系统结构的开放性和适应性强。其缺点是处理机之间通信量大而复杂，需要周密地协调各处理机的控制功能和数据管理。全分散控制结构的典型代表是S12系统。三、容量分担的分布控制方式这种结构介于上面两种结构之间。首先，交换机分为若干个独立的模块，这些模块具有较完整的功能和部件，相当于一个容量较小的交换局，每个模块内部采用分级控制结构，有一对模块处理机MP为主处理机，下辖若干对外围处理机，控制完成本模块用户之间的呼叫处理任务。这些模块也可以设置在远离母局交
15、换机的地方，成为具有内部交换功能的远端模块。整个交换机可以由若干个模块构成，各模块通过通信模块CM互连，另外，还设置一个维护管理模块AM对整个交换机进行管理并提供到维护管理人员的接口。这是一种综合性能较好的控制结构，近年来得到了广泛应用。美国的5ESS交换机和我国生产的几种大型局用交换机如C&C08、ZXJ10等都采用了这种结构。第四节 本局呼叫处理的基本过程1.4.1. 用户呼出阶段交换机按照一定的周期检查每一条用户线的状态。当发现用户摘机时，交换机就根据用户线在交换机上的安装位置找到该用户的用户数据，并对其进行分析。如该用户有权发起呼叫，交换机就寻找一个空闲的收号器并通过交换网络将该用户电路与收号器相连，向用户送拨号音，进入收号状态。1.4.2. 数字接收及分析阶段此阶段是处理任务最繁重
