第6章 交换机的结构 2014.10.15.

现代交换原理第2章交换网络1第6章数字交换机的话路部分6.1数字交换机的系统结构6.2用户模块的组成6.3中继器6.4音频信号的产生、发送和接收6.5数字交换和数字交换网络(第5章交换网络)现代交换原理第2章交换网络26.1数字交换机的系统结构数字交换机分为选组级和用户级。其中：用户级(用户模块和远端模块)选组级(数字交换网络)每一部分都是由自己的处理机进行处理。现代交换原理第2章交换网络3数字交换机的系统结构现代交换原理第2章交换网络46.2用户模块基本结构●用户级是模拟用户终端与数字交换网络之间的接口电路，它分为用户模块和远端用户模块。●用户模块由模拟用户电路、用户集线器和用户处理机等组成。如图所示：现代交换原理第2章交换网络5用户模块的基本结构现代交换原理第2章交换网络66.2用户电路6.2.1模拟用户电路模拟用户电路的功能可归纳为BORSCHT七个功能：——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)测试现代交换原理第2章交换网络71、馈电●馈电是采用集中供电方式的交换机必须具备的一项功能，它为每一个用户提供通话所需的电源。●现在装用的程控交换机的系统工作电压多为48V，所以给用户线的馈电采用－48V（或−60V）的直流电源供电。现代交换原理第2章交换网络8馈电电桥的基本机构如图所示：图中两个电感线圈对话音信号呈高阻抗，而对直流馈电电流则是低电阻的。这样一方面可以向用户供电，另一方面对话音信号损失较小。（-48v）现代交换原理第2章交换网络92、过压保护用户线是外线，可能受到雷电袭击，也可能和高压线碰撞，高压进入交换机就会毁坏交换机。保护电路的第一级通常设在总配线架（MDF）上。总配线架主要具有两项功能：一是实现内（交换机侧）、外（外线侧）线的交换，便于回线的调配与调试；二是提供保护设备保安器，它通常包括热线圈、放电管和熔丝。现代交换原理第2章交换网络10保护电路的第二级保护电路通常设在用户电路.从保安器输出电压仍有上百伏，这个电压不允许进入交换机内部;用户电路一般由压敏电阻或热敏电阻、稳压二极管或二极管桥等电子元件组成。过压保护电路常常采用钳位的方法，如图所示：现代交换原理第2章交换网络11•3、振铃控制由于铃流电压较高（我国规定振铃信号为25～50Hz，90±15V的交流电压），由电子器件实现发生了困难，成本也很高。发送铃流的任务也由用户电路完成。因此在不少程控交换机中还采用振铃继电器，有继电器接点控制铃流。现代交换原理第2章交换网络12由振铃继电器控制铃流的原理如图3.5所示。振铃控制信息（由软件提供）控制下启动R继电器，就可将铃流送向用户。被叫用户闻铃声后摘机应答，振铃开关送出截铃信号，停止振铃。有些交换机由高压电子器件实现，取消振铃继电器。现代交换原理第2章交换网络134、监视用户话机的摘挂机状态和拨号脉冲数字的检测是通过微处理机监视用户线上直流环路电流的通断两种状态来实现的。通过监视可以检测以下用户状态：1.用户话机的摘挂机状态；挂机：环路断开，馈电电流为零。摘机：直流环路接通，馈电电流≥20mA。2.号盘话机发出的拨号脉冲；投币话机的输入信号；3.用户通话时的话路状态。现代交换原理第2章交换网络14监视在用户ab线上是否形成直流通路，因此可以在直流馈电电路中串一小电阻，测量其直流压降来获得信息。也可将过压保护电阻R的内外两侧各引出信号进行比较而获得用户线状态。现代交换原理第2章交换网络155、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。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实现这一功能。现代交换原理第2章交换网络166、混合电路混合电路的功能是用来进行二/四线转换。用户线基本上都是二线，可以在两个方向上传送模拟信号。而数字信号一般只能单向传送，因此要传送两个方向的信号通常需要四线。所以在用户电路中，信号编码前和译码后要进行二/四线转换。过去这一功能是由混合线圈来实现，现在改为集成电路，因此叫做“混合电路”。现代交换原理第2章交换网络17二线/四线转换示意图现代交换原理第2章交换网络187、测试下图为测试功能示意图。这个电测试开关组成的功能是负责将用户线接至测试设备，以便对用户线进行测试。测试开关可以是电子开关也可以是测试继电器的接点，它们由软件控制。现代交换原理第2章交换网络19模拟用户电路功能框图现代交换原理第2章交换网络20•用户电路示意图现代交换原理第2章交换网络216.2.2数字用户电路接口功能包括馈电、监视、过压保护、电平判断与调整等。1、定时与码型变换为了正确接收来自数字用户终端送来的信号，接口中设有定时信号的提取电路。另外，送往用户终端的数据信号在发送之前要进行码型变换，以适合在线路传输的码型送往用户线路。接收信号时同样要进行码型变换。现代交换原理第2章交换网络222、帧同步帧同步是为了保证通道信号的正确传送与接收，包括帧的对齐及帧结构的产生。3、复用与分路用户接口在交换网络一侧与在用户线一侧传输速率不同，因此必须完成这些通道的复用与分路。现代交换原理第2章交换网络234、D通道处理与控制D通道处理器是在接口电路、交换网络、控制系统三者之间负责接收与处理有关信息。D通道处理器是整个接口的控制核心，主要功能有同步控制、差错控制、信号规程检查及流量控制等。现代交换原理第2章交换网络246.3.1模拟中继器（中继线上的接口电路）是模拟中继线与数字交换机之间的接口电路，也称为模拟中继接口电路。有四线和二线两种形式。四线中继使两个传输方向分开，不需要混合电路。采用二线中继时,模拟中继接口的基本功能有过压保护(O)、编译码和滤波(C)、测试(T)和线路信号监视与发送(S)功能。只有S功能的含义与模拟用户电路不同，其余几项均无区别。6.3中继器现代交换原理第2章交换网络25模拟中继器：是程控数字交换机与模拟中继线的接口，用于与模拟交换机的连接。现代交换原理第2章交换网络26数字中继器：是连接数字局间中继线的接口电路，用于与数字交换局或远端模块的连接。主要作用：将30路64kb/s的话路信号复接成2048kb/s的基群信号发送出去，或者反之，把从其它数字交换系统（或数字传输系统）来的2048kb/s的基群信号分成30路话路信号，然后再通过数字交换网络分接到各个相应的用户。6.3.2数字中继器现代交换原理第2章交换网络27数字中继电路的基本功能码型变换：单极性不归零码-HDB3（高密度双极性码）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。现代交换原理第2章交换网络28复帧同步：如果数字中继线上使用的是随路信号（中国1号信令），则除了帧同步外，还要有复帧同步。复帧同步是为了解决各路标志信号的错路问题。提取和插入随路信号帧定位（再定时）数字中继电路的基本功能现代交换原理第2章交换网络29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现代交换原理第2章交换网络306.3音频信号的产生、发送和接收●交换机需要向用户发送各种信号音，如拨号音、忙音和回铃音等，也需要向其他交换机发送和接收各种局间信令，如多频信号。这些信号都是模拟信号。●信号进入数字交换网络必须是“数字化了的”，即必须是用PCM调制了的音频信号才能在数字网络中通过。现代交换原理第2章交换网络316.3.1数字音频信号的产生数字音频信号的种类•交换机到用户：各种信号音（单频，信号源450Hz或950Hz的正弦波）•局间多频信号（MFC）采用记法器信号，•前向信号：频率为1380Hz,1500Hz,1620Hz,1740Hz,1860Hz,1980Hz（6中取2）•后向信号：频率为1140Hz,1020Hz,900Hz,780Hz,（4中取2），因此是双音频的。•用户到交换机：拨号信息（直流脉冲、DTMF）现代交换原理第2章交换网络32•双音多频DTMF（DualToneMultiFrequency），双音多频，由高频群和低频群组成，高低频群各包含4个频率。一个高频信号和一个低频信号叠加组成一个组合信号，代表一个数字。DTMF信令有16个编码。•双音多频信号（DTMF），电话系统中电话机与交换机之间的一种用户信令，通常用于发送被叫号码。现代交换原理第2章交换网络331、单频信号的产生T=2ms500Hz音频信号产生原理数字音频信号的产生现代交换原理第2章交换网络34（1）直接法将信号按125μs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现代交换原理第2章交换网络35信号发生器的硬件结构现代交换原理第2章交换网络36第Ⅰ段顺读第Ⅱ段倒读第Ⅲ段顺读乘(-1)(即读出后极性码置反)第Ⅳ段倒读乘(-1)(即倒读出后极性码置反)（2）对称法只存1-5单元的值。节省ROM容量。现代交换原理第2章交换网络37现代交换原理第2章交换网络382、双音频信号的产生产生原理：首先要找到一个重复周期——能够使两个频率及PCM抽样频率都恰好成为整数循环。即取3个数的最大公约数。将两个双音频信号按125μs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。现代交换原理第2章交换网络39•举例：产生1380HZ和1500HZ信号与8000HZ求最大公约数——20HZ，这就是重复频率。•其周期为50ms，即在50ms内，1380Hz重复69次，1500Hz重复75次，8000Hz重复400次。•因此，需要ROM的400个单元。•如果采用分段方法，则只需100个单元左右就可以了。现代交换原理第2章交换网络406.2数字音频信号的发送●各种数字信号可以通过数字交换网络送出，和普通话音信号一样处理。●也可以通过指定时隙（如时隙0或时隙16）经交换网络送出。现代交换原理第2章交换网络41•各种信号音是由用户话机接收的，因此在用户电路中进行译码以后就变成了模拟信号自动接收。•多频信号则应由接收器接收，一般采用数字滤波器滤波后进行识别取得。下图为接收器的结构框图。6.4数字音频信号的接收现代交换原理第2章交换网络42F1数字滤波F2数字滤波Fn数字滤波数字逻辑识别输入输出数字双音频信号接收器