3程控数字交换与电话通信网

1第三章数字程控电话交换与电话通信网1.电话通信的基本原理2.电话交换技术的发展3.程控数字交换机的系统结构4.接口电路5.交换网络-话路建立6.控制系统7.程控交换软件系统8.呼叫处理的基本原理9.交换技术基础10.电话通信网本章主要内容33.1.1电话通信与电话机一、电话机的发明1875年6月2日贝尔和沃森发明了电话（原始的电磁式电话）↓1877年爱迪生发明了碳精式送话器+手柄+呼叫设备（电铃）+手摇发电机+干电池（磁石式电话机）↓1882年出现了共电式电话机（没有手摇发电机和干电池，通话所用电源由交换机供给）↓↓1896年美国人爱立克森发明了旋转式电话拨号盘1920年美国人坎贝尔发明了消侧音电路（自动电话机-拨号盘电话机）↓60年代电子学飞速发展、70年代大规模集成电路出现(电子电话机-按键式电话机)↓80年代随着N-ISDN的应用出现了数字电话机一、电话机的发明送话器受话器原始话音还原话音二-四转换消侧音电路电话机原始话音还原话音二、电话机的构成及通话原理受话器：将相应的电信号还原为声音的转换器。送话器：将声音变换为相应电信号的转换器。旋转式拨号盘（三个参数）：脉冲速度：表示拨号盘每秒钟发生的脉冲个数。普通：10/s快速：20/s脉冲断续比：在一个脉冲周期里，断开电流的时间和接通电流的时间之比。t断/t续=1.6:1或2:1位间隔：≥300ms二、电话机的构成及通话原理按键式拨号盘：与拨号集成电路配合发出脉冲或双音多频(DTMF：DualToneMultiFrequency)信令。振铃器：交铃流、音调振铃器开关、叉簧：接插件，二、四线绳二、电话机的构成及通话原理扬声电话机免提电话机无绳电话机录音电话机可视电话机投币电话机磁卡电话机三、电话机的分类103.1.2电话交换技术的发展人工交换阶段：磁石式电话交换机共电式电话交换机机电式自动交换阶段：步进制交换机（StepbyStepSystem）：史端乔（Strowger）式自动电话交换机德国西门子式自动交换机特点：直接控制方式电话交换技术发展的三个阶段机动制交换机：旋转制或升降制电话交换机特点：间接控制方式共同特点：噪声大易磨损维护工作量大接线速度慢故障率高电路技术简单人员培训容易电话交换技术发展的三个阶段纵横制交换机（CrossbarSystem）：特点：间接控制方式接线器接点采用压接触方式电子式自动交换阶段：半电子交换机（准电子交换机）：话路部分采用机械接点，控制部分采用电子器件。全电子交换机：话路部分和控制部分均采用电子器件。电话交换技术发展的三个阶段模拟程控交换机：1965年5月美国开通了第一个程控交换机（ESSNo.1）。数字程控交换机：1970年法国开通了第一个数字程控交换机（E10）。几个概念：程控与布控、时分与空分、模拟与数字1.布控与程控布控（布线逻辑控制）：所有控制逻辑用机电或电子元件做在一定的印制板上，通过机架的布线做成。硬件控制程控（存储程序控制）：把对交换机的各种控制、方法、步骤都编成程序，存放在存储器中，用程序来控制交换机的各项工作。程控交换是利用计算机软件进行控制的一种交换方式。软件控制电话交换技术发展的三个阶段几个概念2.空分与时分空分：通过交换网络的每个连接通路各自具有不同的空间位置。在两个用户通话时，必须在交换网络中占有一条专用的通路，一直用到通话结束。时分：通过交换网络的每个连接通路各自具有不同的时间位置。3.模拟和数字模拟信号：信号幅度的取值是连续的。（幅值可有无限个数值表示）数字信号：信号幅度的取值是不连续的，（幅值表示被限制在有限个数值之内），或说是离散的。模拟方式：通过交换网络的是模拟信号。双向二线：发、收两个方向的模拟信号在同一通路中传输。数字方式：通过交换网络的是数字信号。单向四线：发、收两个方向的数字信号分别通过不同的两条途径传输。在技术上的：能提供许多新的服务性能维护管理方便、可靠性高灵活性大、便于采用新技术和增加新业务在经济上的：在交换设备上在线路设备上在维护和生产方面程控交换机的优越性缩位拨号热线服务呼出限制免打扰服务查找恶意呼叫闹钟服务截接服务缺席用户服务补充业务遇忙回叫无条件呼叫前转遇忙呼叫前转无应答呼叫前转呼叫等待三方通话会议电视主叫号码显示等引进交换机AXE10，FETEX-150，E10B，5ESS、NEAX61、EWSD引进生产线上海：S1240，北京：EWSD，天津：NEAX61自行研制巨龙HJD-04，大唐SP30，华为C&C08，中兴ZXJ10我国程控交换技术的发展193.2程控数字交换机的系统结构数字交换机的系统结构数字程控电话交换系统话路子系统控制子系统接口设备交换网络CPU与存储器远端接口外部设备模拟/数字用户电路数字/模拟中继器信令设备MFC（多频互控MultipleFrequencyControl）接收和发送器DTMF接收器信号音发生器3.3接口设备接口设备是数字程控交换机与外围环境的接口，其功能是完成外部信号与交换机内部信号的转换。数字程控交换机的接口设备主要有用户电路、中继电路和信令收发设备。3.3.1数字交换系统接口类型交换网络控制系统模拟用户接口用户侧接口中继侧接口数字用户接口数字中继接口模拟中继接口数字用户接口操作维护OAMZVABCQ3V类和Z类接口：数字程控交换机用户侧接口；A类、B类和C类接口：数字程控交换机与其它交换机的接口，是网络侧接口。其中数字接口：用户侧的V类接口和网络侧的A类、B类接口；模拟接口：用户侧的Z类接口和网络侧的C类接口。网管接口Q3接口.数字交换机接口类型ETETETETETETETETETETETETETET数字交换网络模拟用户线Z1模拟远端集线器Z2模拟PABXZ3数字用户线V1LTLTLTLTZ1V2V3V4V5数字远端模块Z1V1NT数字PABXmX(2B+D)nXE12,048kbit/sABLTC11C12C21C22LT本地转换二线中继器通路转换设备四线FDM实线PCM8,448kbit/sLT34,368kbit/s8,448kbit/sLTV接口：V1：64kb/s，可为2B+D或30B+D的终端V2：连接数字远端模块的接口V3：连接数字PABX的接口，属30B+D的接口V4：可接多个2B+D的终端，支持ISDN的接入V5：支持nXE1的接入网，包括V5.1和V5.2接口程控交换系统接口类型Z1接口：连接单个模拟用户的接口Z2接口：连接模拟远端集线器的接口Z3接口：连接模拟PABX的接口程控交换系统接口类型A接口：速率为2048kb/s的数字中继接口B接口：PCM二次群接口，其接口速率为8448kb/sC接口：二线或四线模拟中继接口（目前很少使用）Q3接口：与电信管理网（TMN）的接口，用于操作维护管理和计费等。模拟用户接口电路是交换机与模拟用户线相连的接口，简称模拟用户电路。一般电话用户使用的电话机（终端设备）都是模拟电话机，即电话机发送和接收的话音电流都是模拟信号，所以用户线上传递的是模拟信号。故常将模拟用户电路简称为用户电路。3.3.2模拟用户电路3.3.2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)测试此处主要介绍功能，而不具体介绍电路。1.馈电:为用户话机提供通话所需的直流电源电容的特性：“隔直流，通交流”电感的特性：“隔交流，通直流”电压馈电式为了防止用户间经电源而发生串话，在馈电电路中串联着电感线圈，它对话音信号呈现高阻抗，对直流呈现低阻抗。-48V2.过压保护：避免高压进入交换机内部而损坏交换机，设置了两极保护。第一级在总配线架上安放保安器第二级在用户电路中设置二极管箝位电路保安器可为热线圈或放电管,有高压时，保安器动作，会引高压入地，但保安器的输出电压仍可达上百伏，故需第二级保护。箝位电路将用户线(a或b)的电压箝位在-48V～0V之间。热敏电阻R起限流作用，R的阻值随电流增大而增大。仅有第一级或第二级保护是不够的，需两级配合使用。E(-48V)内线外线abRR3.振铃:提供振铃所需25～50HZ,90V±15V的交流电压,发送铃流.过程:控制系统发“振铃控制”→开关动作→铃流经用户线送达用户话机→振铃→用户摘机→振铃电路产生“截铃”信号→控制系统停止“振铃控制”信号→开关释放→停止振铃控制系统S振铃控制振铃电路用户线截铃4.监视:通过用户线回路状态来监视用户状态摘、挂机状态用户状态号盘话机的拨号脉冲投币话机的输入信号＞用户线监视信号-V监视电路通常是与馈电电路合在一起的。只要在馈电回路中串入一个小电阻或继电器，在两端接放大器，引出监视信号。当回路状态改变时，电阻上的压降或继电器工作状态（吸动或释放）会发生改变，据此变化可检出用户回路的状态变化。5.编译码和滤波：实现用户线上的模拟信号与交换机内部的PCM信号之间的转换及滤波。平滑模拟模拟300～3400HZ编码器译码器PCMPCM交换机侧用户侧把模拟信号转换为数字信号的过程称为编码，把数字信号转换为模拟信号的过程称为译码，编译码合称为CODEC。信号编码前要用带通滤波器，译码后要用低通滤波器。6.混合电路(二/四线转换)用户话机的模拟信号是二线双向的，而PCM数字信号是四线单向的，因此在用户电路中，信号编码前和译码后要进行二线/四线的转换。二/四线转换电路也称为混合电路，以前由混合线圈实现，现在由集成电路（运算放大器和平衡网络组成的电路）实现。7.测试:当故障发生时,测试开关将用户内线与用户外线分开,以测定故障是局内设备故障,还是局外设备故障.模拟用户电路功能框图举例——用户电路板模拟中继器：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。3.3.3中继电路3.3.3数字中继电路(Digitaltrunk)——是数字中继线和交换机的接口，主要实现码型变换、同步和信令控制三方面的功能。具体功能如下:1.码型变换完成中继线上适于远距离传输的双极性的HDB3或AMI码与交换机内部单极性的NRZ码之间的相互转换。单极性←→双极性NRZ←→HDB3(或AMI)远距离传输码型的特点:便于时钟提取，具有内在的检错能力，具有良好的谱结构，便于线路均衡和回波抵消等。•2.时钟提取：时钟提取电路是用来从PCM传输线上送来的码流中提取发端送来的时钟信息，以便控制帧同步电路，使收端和发端同步。3.帧同步：在PCM30/32路帧结构中，每一帧有32个时隙组成，其中TS0时隙用来传输帧同步码字。同步码字规定为0011011，它在偶数帧的TS0时隙中发送。帧同步就是要从接收的数据流中搜索并识别这个同步码字，使接收端的帧结构排列与发送端完全一致。4.复帧同步：复帧同步:使收、发两端一复帧中的帧与帧对齐，以便正确接收各路标志信号。复帧同步是要在输入的码流中，检测出F0帧TS16的前4位码“0000”。复帧同步是为了解决各路标志信号的错路问题。5.提取和插入帧、复帧同步信号、告警信息6.帧定位（再定时）将输入的PCM码流同步到本局时钟上来（频率相位一致），以便进入本局交换机流通。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3.3.4音频信号的产生、发送和接收程控交换机工作时需要很多种音频信号，如向用户发送的拨号音、忙音、回铃音和各种通知音，两个局之间中继线上传输的地址（选择）信号等。因此，要求程控交换机具有音频信号的产生、发送与接收能力。3.3.4音频信号的产生、发送和接收1、信号种类：交换机到用户：各种信号音（单频，信号源450Hz或950Hz的正弦波）交换机到交换机：局间信号（MFC）前向信号频率：13