3第3章电路交换技术及接口2

第三章电路交换技术及接口电路2内容：介绍电路交换的技术发展和分类，电路交换系统的基本功能以及接口电路，并简要介绍数字多频信号的发送/接收原理。要求：了解电路交换的技术发展和分类，熟练掌握电路交换系统的基本功能以及接口电路，能够画出模拟用户接口的电路简图，能够解释电路交换的工作过程。了解数字多频信号的发送/接收原理。3“电话通信网”是“终端设备”、“交换设备”和“传输设备”满足一定规则的组合。其中，传输设备实现了终端设备与交换设备之间、交换设备与交换设备之间的连接。终端设备：通信的开始端和结束端。如：电话机、传真机等。交换设备：完成通信线路接续的设备。如：各类交换机。传输设备：信号传输的通道。如：电缆、光缆、微波信道等。用户线路：终端设备与交换机之间。中继线路：交换机与交换机之间。电话通信网4电话机5电话机的结构6脉冲式电话机的三参数7脉冲式电话机的三参数8脉冲式电话机的四大缺点9DTMF电话机10DTMF电话机11交换机：话路系统和控制系统12交换机：话路系统和控制系统133.1电路交换技术的发展与分类3.1.1电路交换技术的发展电路交换技术的发展分为三个阶段：人工交换：机电交换：（直接控制交换、纵横制交换）电子交换：（半电子交换、准电子交换、程控交换）143.1.2电路交换技术的分类电路交换系统人工交换系统自动交换系统模拟交换系统数字交换系统机电式交换系统空分全电子程控数字交换系统增量调制交换系统空分半电子布控程控153.2电路交换系统的基本功能3.2.1电路交换呼叫接续过程用户终端间一次成功通信包括（交换过程）的三个阶段：1.呼叫建立2.消息传输3.话终释放（交换过程的）三个阶段及相应信令的关系：三个阶段完成以下任务：监测呼叫请求接收并保存被叫号码监测被叫状态，选择空闲路由送振铃信号和回铃音，建立通话电路监测呼叫结束123456789*8#123456789*8#交换机用户线用户线摘机拨号音拨号回铃音振铃摘机挂机（接续通话）忙音挂机图3.1交换过程的三个阶段及相应的信令关系被叫话机主叫话机停振铃停回铃音呼叫阶段消息传送阶段释放阶段163.2.2电路交换的基本功能交换系统在呼叫处理方面的基本要求：共有5项：能随时发现呼叫的到来；能接收并保存主叫发送的被叫号码；能检测被叫的忙闲以及是否存在空闲通路；能向空闲的被叫用户振铃，并在被叫应答时与主叫建立通话电路；能随时发现任何一方用户的挂机。交换系统的基本功能：如图：123456789*8#用户接口交换连接机构中继接口控制机构用户线中继线到其他交换机信令收发装置图3.2电路交换系统的基本功能模块结构及相互关系171.连接功能（1）概念:在需要通话的用户之间建立一条通路的功能。（2）连接功能的实现：由交换机中的交换网络实现。（3）数字交换系统的交换过程：甲乙11abTS1TS13030bTS30aTS30abTS1TS30数字交换网络abTS1TS30图3.3时隙交换的概念182.信令功能:（1）监视：呼出监视、应答与接收监视；（2）号码：脉冲接收、音频信号接收；（3）音信号:拨号音、铃流与回铃音、忙音；3.终端接口功能：实现交换设备与外界连接、完成与信令的配合；交换设备与外界连接的部分就叫做终端接口（接口设备或接口电路）。194.控制功能（1）交换方式与控制：人工交换：由话务员控制；程控交换：用处理机控制；注：自动交换机的控制方式：布控（布线控制）与程控（程序控制即SPC）（2）控制的类型：低层控制：是指对连接功能和信令功能的控制，包括驱动与扫描两种；扫描：用来发现外部事件的发生或信令的到来；驱动：用来控制通路的连接、信令的发送或终端接口的状态变化；高层控制：是指与硬设备隔离的高一层呼叫控制；20（3）程控交换机控制系统交换机中继接口其他交换机用户接口计费接口维护接口…用户终端计费系统维护管理交换网络维护I/O计费I/O监测振铃I/O监测信令I/O多频信令I/O共路信令I/O接续控制I/O存储器CPU接口系统控制系统总线图3.4电路交换系统的电路结构213.2.3控制系统的结构程控交换机控制系统的配置方式：集中控制和分散控制•集中控制方式:集中控制方式框图：话路设备中央处理机优缺点：优点：处理机能掌握整个系统的状态，可以到达所有资源、功能的改变一般都在软件上进行，比较方便。缺点：软件包要包括各种不同特性的功能，规模庞大，不便于管理，而且易于受到破坏22双机集中控制方式即双机系统:分为负荷（话务）分担、主备用方式；（1）负荷分担方式基本结构：（2）主备用方式：基本结构：优缺点：优点：•过负载能力强；•可以防止软件差错引起的系统阻断；•提供了有力的测试工具。话路设备处理机A处理机B话路设备处理机A处理机B缺点：•存在双机同抢资源；•双机互通信息较频繁；•软件比较复杂；•处理机故障不易发现。232.分散控制方式分散控制：指在系统的给定状态下，每台处理机只能达到一部分资源和只能执行一部分功能。（1）单级多机系统基本结构：工作划分方式：容量分担：指每台处理机只承担一部分的呼叫处理任务的工作方式；功能分担：指每台处理机只承担一部分功能的工作方式；24（2）多级处理机系统三级多级系统基本结构：（3）分布式控制253.3电路交换系统的接口功能1.接口：指交换机中唯一与外界发生物理连接的部分。2.CCITT（即现在的ITU-T）建议的接口种类：26（1）中继侧接口：即至其它交换机的接口，在ITU-T的Q.511中提出了三种建议：接口A：数字接口，通过PCM一次群连接,电器特性及帧结构分别在G.703、G.704、G.705中规定；接口B：数字接口，通过PCM二次群连接,电器特性及帧结构分别在G.703、G.704、G.705中规定；接口C：模拟中继接口，有二线和四线之分，电器特性分别在Q.552、Q.553中规定；（2）用户侧接口：二线模拟接口Z：数字接口V：（3）操作、管理和维护（OAM）接口：273.3.1模拟用户接口电路1.模拟用户接口：是程控交换设备连接模拟话机的接口电路，又叫用户电路（LC）。2.程控交换机中的用户电路功能：归纳为BORSCHT七项功能，由用户线路接口电路（SLIC）和编解码电路（CODEC）及少量外围辅助电路实现；B（Batteryfeeding）馈电O（Overvoltageprotection）过压保护R（Ringingcontrol）振铃控制S（Supervision）监视C（CODEC&filters）编译码和滤波H（Hybirdcircuit）混合电路T（Test）测试281、馈电在电话通信中，交换机通过用户线向用户终端提供通信的电源，这种馈电功能是由交换机的用户电路完成的。(-48V)或60Vab用户线馈电原理292、过压保护用户电路的过压保护常采用钳位方法，如图所示。从图中可见，平时用户内线的a、b线上的电位将保持在－48V伏或60V状态。若外线电压高于内线电压，则在电阻R上产生压降，用户内线电压被二极管钳住在0；若外线电压低于内线电压，用户内线电压被二极管钳住在－48V伏或60V。此外，两种情况下在电阻R上都会产生压降，R可以采用热敏电阻，平时R具有很小的电阻值，而当高压进入时，R的电阻值升高从而降低了内线电压和电流，而且必要时可自行烧毁，内外线断开，从而达到保护内线的目的。30过压保护原理313、振铃控制由振铃继电器控制振铃的原理如下图所示。从图中可知，由CPU送出的振铃控制信号控制继电器的通断，当继电器接通时就可将铃流送往用户，被叫用户摘机后，振铃开关送出截铃信号，CPU则控制停止振铃。振铃开关截铃R振铃控制ab振铃原理324、监视为完成电话呼叫，交换机必须能够正确判断出用户线上的以下几种情况：用户话机的摘挂机状态用户话机（号盘）发出的拨号脉冲投币、磁卡等话机的输入信号33用户线监视原理如图所示。在图（a）中，直流馈电电路串联了一个小电阻，通过检测电阻上的直流压降便可得知在a、b线上是否形成了直流通路；在图（b）中，通过从过压保护电阻R的内外侧各引出信号进行比较而得知用户线状态，有压降则形成直流通路，无压降则没有直流通路。放大监视信号ababRR监视信号比较(a)用户线监视方法一(b)用户线监视方法二用户线监视原理345、编译码和滤波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。356、混合电路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，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。367、测试用户电路可配合外部测试设备对用户线进行测试，用户线测试功能的实现如下图所示，它是通过测试开关将用户线接至外部测试设备来实现的。用户线测试设备开关ab配合外部测试原理373.用户电路功能框图：4.其它用户电路功能：极性倒换、衰减控制、收费脉冲发送、投币电话硬币集中控制等。383.3.2数字用户线接口电路1.数字用户线接口：是数字程控交换系统和数字用户终端设备之间的接口电路。2.数字用户终端设备:是指能直接在传输线路上发送和接收数字信号的终端用户设备。3.用户侧的数字接口---“V”接口:CCITT（即现在的ITU-T）建议Q.512中规定的数字接口有以下5种：（1）V1：为ISDN，以基本速率（BRI：2B+D,其中B=64Kb/s,D=16Kb/s）接入的数字用户接口，其特性在G.960、G.961中作了规定。（2）V2：符合建议G.703、G.704、G.705，主要用于通过一次群或二次群字段去连接远端或本端的数字网络设备，该网络设备可以支持任何模拟、数字或ISDN用户接入的组合。39（3）V3：符合建议G.703、G.704、G.705，主要用于通过一般的数字用户端，以（E1：30B+D或者T1：23B+D，其中B=64Kb/s,D=64Kb/s）的信道分配方式去连接数字用户设备。（4）V4：符合建议G.703、G.704、G.705，用于连接一个数字接入链路，该链路可支持几个BRI接入的静态复用器，实际上是ISDN基本接入的复用。（5）V5：是交换机与接入网络（AN：指交换机到用户之间的网络设备）之间的数字接口，其特性在G.964、G.965中作了规定，V5能够支持各种不同的接入类型。4.数字用户环路——DSL：是指数字用户终端与交换机数字用户线之间传输数字信号的线路，采用二线传输方式。5.以下为补充的内容：通用数字用户环路(铜缆新技术）——XDSL40附：用户环路定义从用户终端到本地交换局之间的接入传输系统称为用户环路(SubscriberLine,SL)。本章所涉及的用户环路特指非屏蔽双绞线（UnshieldedTwistedPair,UTP)环路。DSL：数字用户环路XDSL：通用数字用户环路(铜缆新技术）41XDSL和IDN﹑ISDN的差别IDN进行数字业务传输时是在用户环路线两端使用调制解调器进行的。调制解调器的输出信号是和话音信号混传的。ISDN是把用户环路线数字化，把数字化的话音和数据混合成帧以基带方式传输。XDSL也是采用调制解调器技术进行数据传输的。但是，调制解调器输出信息传输到电话交换局时，可以被路由到一个和语音网络分离的数据网络中，从而减轻语音网络的压力。42XDSL的方式根据：用户环路的不同长度不同业务所需的不同传输速率用户不同类型的接口设备XDSL有多种不同的类型，见下表：43技术方案标准机构数据率(bps)下行/上行最大传输距离（公里）HDSLANSI、ETSI1.544M/对称、2.048M/对称4.5/3