第三章 程控交换机的硬件系统

第1页天津工业大学信息与通信工程学院通信系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。第2页天津工业大学信息与通信工程学院通信系&3.1数字程控交换机的硬件系统&3.2数字交换原理和数字交换网络&3.3程控数字交换机的终端接口&3.4控制系统的一般结构第三章程控交换机的硬件系统第3页天津工业大学信息与通信工程学院通信系第三章程控交换机的硬件系统3.1数字程控交换机硬件的基本结构一、数字程控交换机硬件的基本组成1.话路部分：数字交换网络和各种外围模块。2.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。二、数字程控交换机的硬件结构分类1.分级控制方式2.全分散控制方式3.基于容量分担的分散控制方式第4页天津工业大学信息与通信工程学院通信系1.采用分级控制方式的交换机的硬件基本结构第5页天津工业大学信息与通信工程学院通信系（1）数字交换网络整个话路部分的核心，连接外围的各种模块。①在处理机的控制下，为呼叫提供内部话音/数据通路；②提供信令、信号音和处理机间通信信息的固定或半固定的连接。（2）用户模块终端设备与数字程控交换机的接口。主要功能是向用户终端提供接口电路，完成用户话务的集中和扩散，以及对用户侧的话路进行必要的控制。第6页天津工业大学信息与通信工程学院通信系用户话务集中的原因？从模拟用户电路输出的数字信号在通往数字交换网络的PCM复用中继线上占有一个单独的话路时隙。这样由于普通用户的话务量较低,从而使交换网络的利用率降低，造成浪费。我们就采取把用户分散的话务量加以集中，来提高数字交换网络的利用率。第7页天津工业大学信息与通信工程学院通信系用户话务集中的方式假设有120个模拟用户线接入，经用户电路输出数字话音信号，每30个用户合成一条PCM30/32一次群复用线，120个用户共分四组，每组配有一个T接线器，从T0到T3，在接线器的输出端进行复联，最后合成一个PCM30/32高速母线接到数字交换网络。30户SLCSLCT030户SLCSLCT3一百二十个用户30个公用时隙至数字交换网络PCM30/32第8页天津工业大学信息与通信工程学院通信系30户SLCSLCT030户SLCSLCT3一百二十个用户30个公用时隙至数字交换网络PCM30/32用户时隙在这里，T接线器没有交换功能，只是为完成话务集中。这就是用户级T接线器与在数字交换网络中T接线器的主要区别。第9页天津工业大学信息与通信工程学院通信系用户话务集中的方式①输入端的120个用户有120个话路时隙传送每个用户的话音，称为用户时隙。用户时隙属于每个用户专用的，无论用户是否摘机，这个时隙都不被其他用户所占用，是用户的专用时隙。②输出端的30个话路时隙由120个用户公用，当120个用户中有一个用户摘机呼叫，处理机发现这个用户呼叫，就在30个公用时隙中寻找一个空闲时隙，同时处理机控制相应T接线器的CM，使这个用户时隙与被选中的公用时隙接通。用户通话完毕，被选用的公用时隙又恢复空闲状态，以使其他用户使用。③在这里，T接线器没有交换功能，只是为完成话务集中。这就是用户级T接线器与在数字交换网络中T接线器的主要区别。第10页天津工业大学信息与通信工程学院通信系用户模块的基本结构（1）用户电路：与模拟用户线的接口。（2）用户级交换网络：由一级T接线器组成，完成话务量的集中和扩散。（3）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。第11页天津工业大学信息与通信工程学院通信系（3）远端用户模块设置在远离交换局的用户密集区域，完成的功能与用户模块相同。与母局间采用数字线路传输。远端用户模块与母局交换机之间的接口一般是内部接口，同一厂商生产才能连接。（4）中继器不同数字程控交换机间的接口。按照连接的中继电路类型，可分为模拟中继器和数字中继器。第12页天津工业大学信息与通信工程学院通信系（5）信令设备用来接收和发送呼叫接续时所需的信令信息。常用的信令设备：DTMF收号器、信号音发生器、No.7信令终端和No.7信令处理机。（6）控制系统计算机系统，由中央处理器、存储器和输入/出设备组成。它通过执行预定的程序和查询数据，来完成规定的话音通路接续、维护和管理的功能逻辑。第13页天津工业大学信息与通信工程学院通信系在分级控制方式程控交换机中，通常中央处理机负责对数字交换网络和公用资源设备进行控制，如系统的监视、话务统计和计费处理等。外围处理机完成对交换网络外围模块的控制，如用户处理机完成用户线路接口电路的控制等。第14页天津工业大学信息与通信工程学院通信系2.全分散控制方式交换机的基本结构模拟用户模块ASM数字交换网DSN数字中继模块DTMISDN用户模块ISMISDN中继模块ITM服务电路模块SCM辅助单元控制模块ACEISDN远端用户单元接口模块IRIM高性能公共信道信令模块HCCM时钟与信号音模块CTM外设与装载模块P&LS1240交换机的基本结构第15页天津工业大学信息与通信工程学院通信系S1240交换机由数字交换网DSN和连接到DSN上的模块组成。模块分为两种类型：（1）终端控制模块完成用户线的信令控制、呼叫处理；接收识别用户发来的DTMF信号，各种信号音的产生。由处理机部分和终端电路组成。不同模块处理机部分的硬件结构相同，但终端电路部分不同。第16页天津工业大学信息与通信工程学院通信系（2）辅助控制单元主要完成软件控制功能。不含终端电路，只有处理机部分。交换机的全部控制功能都由分布在各个模块单元中的处理机来完成。各个模块的功能比较单一，为了完成呼叫处理和各种维护管理功能，各个模块直接要通过数字交换网络DSN进行大量的通信。第17页天津工业大学信息与通信工程学院通信系3.基于容量分担的分散控制方式的交换机的基本结构（1）交换模块（SM）主要完成交换和控制功能，并提供用户线和局间中继线的接口电路。（2）通信模块主要完成管理模块和交换模块，各交换模块之间的连接与通信。（3）管理模块主要负责模块间呼叫接续管理，并提供交换机主机系统与维护管理系统的开放式管理结构。SM1通信模块SMn管理模块...功能分配负荷分担分配网络控制和定时链路第18页天津工业大学信息与通信工程学院通信系第三章程控交换机的硬件系统3.2数字交换原理与数字交换网络一、语音信号的数字化和时分多路通信1、语音信号的数字化目前，我国公用电话交换网中，只有一段模拟线路—端局至用户。在交换机内部，交换机与交换机之间，传送和处理的都是数字信号，因此端局的用户线接口电路必须具有A/D、D/A功能。A/D就是语音信号的数字化，包括抽样、量化和编码三个步骤。第19页天津工业大学信息与通信工程学院通信系抽样频率：8000Hz，采样周期：125us，抽样值是8位编码，我国和欧洲采用A律压扩，北美和日本采用u律压扩，语音信号速率：64Kbit/s（程控交换的基本交换单位）。2、时分多路通信（1）多路复用复用的概念：为了提高信道利用率，使多路信号互不干扰地在同一信道上传输的方式称为多路复用。第20页天津工业大学信息与通信工程学院通信系频分复用（FDM）多用于模拟信号的复用；时分复用（TDM）多用于数字信号的复用；波分复用（WDM）多用于光纤通信系统。①频分复用（FDM)频分复用就是把传输频带分割成若干部分，每对用户所占用的仅仅是一个频段。简单的说，就是通过调制手段把信号分在不同的频段。FDM又称为载波通信，它是模拟通信的主要手段。调幅的频域表示法cos)(tfω-ω)(tfω-ω0第21页天津工业大学信息与通信工程学院通信系②时分复用各路信号在同一信道上轮流占用不同时间间隔进行通信。PCM通信的基本原理第22页天津工业大学信息与通信工程学院通信系TTT…12N12N12N………ftT=125us，N=32这就是PCM30/32路系统。（2）PCM时隙和帧时隙：在T时间内，一路数字话音信号在信道上的传输时间称为一个时隙。帧：N个时隙组成的数字码流称为一帧。第23页天津工业大学信息与通信工程学院通信系对于PCM30/32路系统：码流速率：2.048Mbit/s，工程上称为2M时隙时长：3.9us32个时隙编号为：TS0—TS31位时长：488ns帧时长：125us①fc=8000Hz，是抽样频率。②fTS=256kHz，称为时隙脉冲③fCP=2048kHz，是主时钟。第24页天津工业大学信息与通信工程学院通信系关于将PCM数字电话数字复接成各种“群路”的方式，CCITT（现TTU-T）建议了两种标准1．我国和西欧各国主要采用的PCM-30/32路系列标准PCM30/32路系统信号称为E1信号该系列将PCM30/32路群，作为基群（或一次群）四个基群组成一个二次群；四个二次群组成一个三次群；四个三次群组成一个四次群等等。第25页天津工业大学信息与通信工程学院通信系2．日本和北美各国采用的24路系列标准PCM24系统信号称为T1信号。由24个话路组成一个基群；四个基群组成一个二次群；五个或七个二次群组成一个三次群等等。如两系统互连，接口设备由PCM24路系统提供。第26页天津工业大学信息与通信工程学院通信系第27页天津工业大学信息与通信工程学院通信系二、数字交换的基本概念和基本接线器1、数字交换的基本概念（1）交换网络一个交换网络由若干条入线和若干条出线组成，其功能是将某条入线上的信号，交换到某条出线上去。按其交换方式，可分为空分（模拟）交换网络和时分（数字）交换网络。第28页天津工业大学信息与通信工程学院通信系①空分（模拟）交换网络入线1A入线3入线N出线1出线2出线3出线N入线2第29页天津工业大学信息与通信工程学院通信系②时分（数字）交换网络如每条入线和出线都是PCM复用线，并且任一条入线上的任一入时隙都可交换到任一条出线上任一出时隙，这个交换网络就是数字交换网络。入线1入线3入线N出线1入线2出线2出线3出线NTS9TS3TS8TS1第30页天津工业大学信息与通信工程学院通信系③基本交换过程交换网络译码器编码器TS0译码器编码器TS1译码器编码器TS31编码器译码器TS0编码器译码器TS1编码器译码器TS31AATS31ATS1ABBTS31BTS1BHW0HW5HW0`HW5`第31页天津工业大学信息与通信工程学院通信系HW：华为公司定义的32路PCM复用线，HighWay，意为高速通路。上行通路：从用户电路进入交换网络的通路。下行通路：从交换网络进入用户电路的通路。（2）接线器的基本功能a)完成时隙交换（时间交换）如果输入复用线上任一时隙的内容可以在输出复用线任一时隙输出，就称为时隙交换。时隙交换输入侧输出侧第32页天津工业大学信息与通信工程学院通信系b）完成复用线之间的交换（空间交换）任一输入线和任一输出线之间同一时隙的交换，称为复用线之间的交换。复用线之间的交换PCM0PCM1PCM2PCM0PCM1PCM2Ts1Ts1Ts9Ts9第33页天津工业大学信息与通信工程学院通信系时间接线器和空间接线器是数字交换机中两种最基本的接线器。2、时间（T）接线器时间接线器就是数字交换网络，它的功能就是完成PCM复用线时隙的交换。即将T接线器中输入复用线上某个时隙的内容交换到输出复用线上的指定时隙。（1）T接线器的组成T接线器主要由话音存储器（SM）、控制存储器（CM）以及必要的接口电路组成。第34页天津工业大学信息与通信工程学院通信系话音存储器：用于存放话音信号的PCM编码，容量等于PCM复用度（32），单元字长为8位。控制存储器：存放处理机