第2章 数字程控交换机硬件与软件(更新中)

lxm1第2章数字程控交换机硬件与软件2.1电话网交换技术基础2.2数字程控交换机硬件2.3数字程控交换机软件lxm22.1电话网交换技术基础2.1.1时分复用2.1.2PCM基本原理2.1.332路PCM2.1.4PCM的高次群lxm32.1.1时分复用多路复用的概念时分复用原理统计时分复用原理lxm4多路复用的概念信号：模拟信号：是数值上连续变化的信号。例如话音信号，图象信号等。数字信号：是离散的信号多路复用将多个信号源发出的信号组合，并由一个信道传输，传输中各信号之间彼此独立多路复用的基础是分割原理，信号分割的依据是信号差异复用的目的是为了节省介质，提高线路利用率根据不同的参量，多路复用的类型有频分复用FDM:各路信号频率分开，时间重叠时分复用TDM:各路信号时间分开，频率重叠码分复用CDM:各路信号时间、频率重叠，特征码不同lxm5时分复用原理（1）时分复用TDM（通常指同步时分复用）把传输信道按时间分割成若干时隙，以传送若干路信号。发送方，在抽样脉冲的控制下，时隙1时将第1路信号打入信道，时隙2是将第2路信号打入信道，依此类推接收方，在发送方同步信号的作用下，在时隙1时接收第1路信号，时隙2时接收第2路信号……….传输介质第1路第2路第n路第1路第2路第n路发送接收lxm6时分复用原理（2）TDM按帧结构（固定时长，时隙个数固定）传送每个用户分配固定时隙（在帧结构中占固定位置）每个用户只能在分配给自己的时隙内发送数据当某用户无数据发送时，分配给该用户的时隙只能处于空闲状态，不能作为他用可能造成线路资源的浪费ababbccad用户ABCDtttt①②③④#1#2#3#4时分复用帧tbcadc时隙1时隙2时隙3时隙44路复用典型应用：电话网中采用的复用技术lxm7统计时分复用原理STDM：StatisticTDM，统计时分复用，又叫异步时分复用每个用户不分配固定时隙，按需动态分配时隙STDM按帧结构进行传送，组帧按收到数据的先后顺序进行一个用户可以连续占用多个时隙能显著提高信道的利用率abbccadaabcdbc用户ABCDtttt①②③④#1#2#3STDM帧统计时分复用t典型应用：分组网中的复用技术lxm82.1.2PCM基本原理（1）PCM：PulseCodeModulation脉冲编码调制PCM是一种将模拟信号变换成数字信号的编码方式PCM发送端包括：抽样、量化和编码PCM接收端包括：解码、量化样值解调模拟信源低通滤波器量化器抽样器编码器解码器低通滤波器模拟信宿发送端接收端lxm92.1.2PCM基本原理（2）抽样量化12345678910111213141516编码10112010001000345000678001010011910010101110111111213111141516110101100将时间离散、幅度连续的抽样信号转换成时间离散、幅度离散的数字信号。将时间连续的模拟信号转换成时间离散、幅度连续的抽样信号。带限信号连续抽样，要求抽样频率不小于所传信号的最高频率的2倍。量化后的信号通过编码器变成一组码元lxm102.1.332路PCM复用话音信号的PCM1、话音的有效带宽：300~3400Hz2、抽样频率8000Hz即抽样间隔（抽样周期）为125us3、每个抽样值为8位二进制编码PCM信号的复用每路抽样占用的时间远小于其抽样周期利用时分复用原理，在下一个周期到来前的空闲时间内，对其他路进行抽样一个周期内抽样的路数取决于每路抽样占用时间的多少123n123每路抽样周期125us每路话音抽样占用的时间很短，在n=32路PCM复用中仅为3.91uslxm112.1.332路PCM复用几个基本概念：时隙：每路话路抽样所花的时间。帧：每32个时隙组成一个帧。复帧：16个帧合成一个复帧。lxm1232路PCM复用的帧结构F0F1F2F3F13F12F4F5F6F7F8F9F10F11F14F15123456781复帧=16帧TS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6TS7TS8TS9TS10TS11TS12TS13TS14TS15TS16TS17TS18TS19TS20TS21TS22TS23TS24TS25TS26TS27TS28TS29TS30TS311帧=32时隙话路时隙（8位）10011011110/111111同步时隙帧定位码组偶帧奇帧区别偶帧帧对告码保留15路30路000010/111abcdabcd标志信号时隙F0F1F2F15abcdabcdabcdabcd复帧定位码组复帧对告码和备用1路16路2路17路局间线路信令lxm13帧结构描述帧重复频率＝抽样频率＝8kHz抽样周期＝125us时隙数＝32，时隙编号TS0－TS31每路时隙＝3.91us每路时隙传送8位码组，位时间＝488ns每帧传送位数＝32×8=256每路数码率＝8bit/125us＝64kbit/s总码率＝256bit/125us＝2048kbit/slxm14帧结构描述各时隙内容TS1－TS15：话路时隙，传送1－15路话音信号编码TS17－TS31：话路时隙，传送16－30路话音信号编码TS0：帧同步时隙，传送同步码组TS16：信令时隙，传送30路话路的信令码和复帧码信令时隙TS16传送信令信号（如摘机、挂机、振铃等）一帧中只传送8位码组，每路占4位，每帧只能传2路提高信道利用率，一个基群有30个话路，一个信令信号控制2个话路，故引入复帧概念信令信号必须按复帧处理（16帧组成一个复帧）信令4位码组含义a、b、c、d，目前只用了前3位lxm15复帧结构描述由16帧组成一个复帧复帧频率＝8000Hz/16＝500Hz，周期＝2ms各帧信令F0的TS16前4位为复帧同步吗0000第6位为复帧失步告警码，同步为0,失步为1其他位保留，暂定位1F1－F15的TS16前4位依次传送1－15路话路信令后4位依次传送16－30路的话路信令lxm1632PCM帧的传输与处理逐帧传输按复帧处理因为每帧只能传送2个话路的信令30路话路的信令在一个复帧内才能包含完lxm172.1.4PCM高次群北美日本欧洲中国数码率Mbps话路数数码率Mbps话路数基群1.544242.04830二次群6.312968.448120三次群32.06448034.368480四次群139.2641920五次群5657680制式群路lxm182.1.4PCM高次群高次群是由低次群通过数字复用设备汇接而成基群（一次群）二次群一次群复用设备2048kbit/s8448kbit/s2048kbit/s2048kbit/s2048kbit/s一次群复用设备8448kbit/s8448kbit/s8448kbit/s34.368Mbit/s三次群lxm192.2程控交换机硬件2.2.1电话机2.2.2程控交换机硬件组成2.2.3程控交换机的话路部分2.2.4程控交换机的控制部分lxm20最简程控电话系统示意图上图中：电话机：电话系统终端机，收发话音，声电转换，产生接续所需控制信号。交换机：根据主叫用户（话机）的拨号信号选择被叫，使主被叫建立连接，实现通话。话毕断开连接。电话铜线：实现传输功能电话机A电话机B程控交换机电话铜线电话铜线2.2.1电话机—基本结构基本组成部分：转换设备：亦称叉簧，实现摘/挂机状态的转换信号设备：分为发信和收信两部分发信：拨号设备（号盘或键盘）收信：接收交换机的铃流信号，使话机中的扬声器振铃通话设备：发送和接收话音的设备，由送话器和受话器及话音收发电路组成二/四线转换转换与电源变换电话机内部收发分开（四线），外线二线程控交换机馈电-48V，需要将其变换为低电压给电话机供电音频发送电路音频接收电路二/四线转换电源变换送话器受话器振铃电路拨号电路收信部分发信部分通话部分叉簧（挂机状态）外线lxm222.2.1电话机—基本工作情况换机馈电供电（有些功耗大的需要单独供电）挂机时，话机只能接受铃流信号摘机时，可进行拨号或通话lxm232.2.1电话机—基本类型三种基本类型号盘式（号码由脉冲信号表示，已淘汰）按键式（号码由双音多频DTMF表示）卡式（磁卡、光卡、IC卡）特殊功能电话机保密电话机留言电话机无绳电话机自动翻译电话机…….lxm242.2.1电话机—按键式双音频话机每一个电话号码码子由一个按键拨出，每个码由一对高、低音频信号表示ITU-T（原CCITT）建议，按键话机一般为16个按键123A456B789C*0#D1209Hz1336Hz1477Hz1633Hz697Hz770Hz852Hz941Hz注：有的只有12个键，无ABCD有的多于16个键，如增加：重拨、免提等lxm252.2.2数字程控交换机硬件结构话路部分控制部分信号发/收设备数字交换网络数字中继用户处理机用户电路中央处理机用户模块-用户级PCM流远端模块数字中继线选组级用户电路用户处理机数字中继存储器I/O设备数字中继模拟中继线模拟中继用户电路用户电路用户电路数字中继数字中继lxm26数字交换机的系统硬件包括话路部分选组级：数字交换网络，负责交换用户级：用户模块和远端模块，集中用户话务量，送至选组级）数字中继设备：进行码型转换、线路信号提取信号收/发设备：提供局间信号和各种信号音控制部分由中央处理机、存储器和I/O设备组成，存储各种程序和数据，对进入交换机的各种信息进行分析和处理，对话路或I/O设备发出各种指令等2.2.2数字交换机的硬件结构lxm272.2.3程控交换机的话路部分2.2.3.1用户模块2.2.3.2用户电路2.2.3.3中继器2.2.3.4音频信号产生与收发2.2.3.5数字交换与交换网络2.2.3.6数字交换网络的阻塞lxm282.2.3.1用户模块用户级由两大部分组成用户模块用户电路用户模块分为两种用户模块远端用户模块用户模块和远端用户模块结构基本一致远端模块与用户模块的区别远端用户模块中继器、HDB3码交换网络数千米用户模块PCM流交换网络数十米lxm29用户模块的组成用户级交换网络串/并并/串用户电路用户电路串/并扫描存储器分配存储器微处理机信号提取插入网络接口收号器数字交换网络HW（母线）HW用户模块lxm30用户模块的组成用户级交换网络：负责话务量集中（或分散）信号提取和插入电路：负责把CPU的通信信息从信息流中提取出来（或插入）。网络接口：实现和数字交换网络的接口。扫描存储器：暂存从用户电路读取的信息。分配存储器：暂存向用户电路发出的命令信息。lxm31用户模块的话务集中/分散为什么需要在用户级进行话务量集中？每个用户的话务量很低，在交换机中占用一条独立的话路将造成极大的资源浪费因此需要用户分散的话务量进行集中，共享交换网络资源，提高数字交换网络的利用率话务集中的基本思路话务集中通过用户集线器完成，通常采用一级T接线器复用实现集线比（m:n）可以根据用户的实际情况调整m:n大于1，如：3:14:15:18:1等等用户集线器m个配置用户n个共享交换时隙lxm32用户模块的话务集中的实现图中案例，假设集线比为4:1，配置用户120，公用时隙为30个（同时接入数）要实现多个用户级T接线器复用，多T须采用同一控制存储器用户级T接线器作用是完成本组用户时隙到公用时隙的变换，即为用户寻找一个进入交换网络的通路（复用器将30个并行用户串成一组再由接线器变换到公用时隙，30个用户不一定同时通话，小于等于30就行）[复用器右边32时隙数量不固定，看用户量]120个用户时隙30个公用时隙120个用户30户第1组第4组用户电路用户电路TS1TS30TS1TS30TS0-TS31TS0-TS31T1接线器T4接线器031031TS0-TS31至交换网络复用器复用器lxm33用户模块的话务集中需要特别注意的概念