第3章 电话交换技术

第3章电话交换技术电话交换的基本概念3.1程控数字交换的基本概念及原理3.2程控数字交换机软件系统原理3.3电话网的信今系统简介3.43.1电话交换的基本概念电话交换机就是完成转接交换任务的设备。较简单的电话交换设备是人工交换机，它是由话务员在交换台上用塞绳把两个用户的话机连接起来完成相互通话。由主叫用户拨号脉冲直接控制接线器定位的交换系统叫做步进制交换机。步进式交换机结构复杂、动作速度慢，机房面积大，维护工作量重,可靠性差，通话质量差。因而于1913年研制成功了纵横制交换机。纵横制交换机使用纵横接线器进行接线.纵横接线器的工作方式与继电器相类似，接点采用压接触，可靠性高。电话交换原理就是研究各种自动交换机如何完成自动接续的基本原理。一部电话交换机在完成接续过程中，基本上可分为下列几个步骤：1.识别主叫：任一用户摘机呼叫时交换机能及时发现，并识别出号码，送出拨号音；2.接收被叫号码：主叫拨号时接收被叫用户号码并进行存储；3.测试：交换机根据被叫号码测试接续通路和测试被叫用户是否空闲；4.接通：如被叫用户空闲，将所选定的接续通路接通，并向被叫振铃，同时向主叫送回铃音；5.接收被叫应答：被叫应答后停送铃流和回铃音，并构成通话回路；6.拆线：双方通话完毕挂机后，交换机自动拆线，一切复原。3.2程控数字交换的基本概念及原理程控交换机是存储程序控制交换机的简称，记作SPC。它是利用电子计算机进行控制的，它把电话交换机各种控制功能按步骤编成程序存入存储器，利用存储器内所存的程序来控制整个交换机工作。3.2.1程控数字交换的基本概念程控交换机的具体功能分为话路部分和控制部分，其话路部分与纵横交换机类似，而控制部分则是一台电子计算机，其中包括中央处理机(CPU)，存储器和输入／输出设备，交换网络是各种接线器。一、程控数字交换系统结构3.2.2程控数字交换原理及交换网络对数字交换系统的总体结构而言，各种制式均不一致，但就其功能来分，大致可分为下述四个部分：(1)用户线／中继线终端设备；(2)交换网络；(3)控制机构；(4)运转维护系统用户线／中继线终端设备是交换系统的对外门户。它们是数字交换系统直接连接局外线路设备的接口部分，可分别连接模拟用户话机、数字用户话机、模拟中继线和数字中继线等。数字交换网络，是数字电话交换系统的话路接续部分。其总的功能是将交换局的终端设备成对的连接，以建立所需的通话通路。控制机构，数字交换是建立在脉码调制与计算机的技术基础上，存储程序控制系统的控制机构是整个交换系统的大脑部分，控制着全系统的工作。运转维护系统在电话交换机中完成一系列如通话计费，故障诊断，故障处理以及告警，话务统计等大量维护与运转任务。从系统构成来分，一个数字程控交换机应由硬件系统和软件系统两部分构成。为了保证系统的可靠性、可扩充性和可维护性，一般硬件和软件系统均采用模块化结构。硬件系统：由话路子系统、控制子系统、网络与控制的接口和维护操作子系统构成。软件系统：可分为用户级软件系统和选组级软件系统。二、程控数字交换基本原理用户级网络包括用户电路和用户集线器。1.用户级网络图3.7用户级网络用户电路：用户线进入交换局的接口电路。用户电路的主要功能可以归纳为如下七点：①馈电：供给用户话机的通话电流(B)；②过压保护：局内电路的过压保护(O)；③振截铃：控制和输送振铃电压(R)；④监视：对用户线通话环路进行监视(S)；⑤模拟／数字变换，即A／D变换(C)；⑥二线／四线变换(H)；⑦测试：对用户线与局内设备进行测试(T)以上七种功能归纳起来就称为“BORSCHT”功能，它是数字交换机用户电路所应具有的必要功能。用户集线器：用户集线器的作用就是将大量的低利用率的用户线集中到少量的具有高利用率的线路上去。集中前的话音通道数和集中后的话音通道数之比就叫做“集中比”。用户集线器除完成主要的话务量集中功能之外，还应完成信令信号的插入和提取，网络接口等功能。2.中继线路终端中继线路终端是用作局间中继线进局的终端设备。由于数字交换可以与模拟局连接，也可以与数字局连接，故可分为模拟中继线终端和数字中继线终端两类。•模拟中继线终端：模拟中继线终端是数字交换机与模拟局间中继线接口的进局电路。•数字中继线终端：数字中继线终端是连接数字局中继线的接口电路。3.数字交换数字交换是通过时隙交换来实现的。在PCM系统中，每个时隙8位码。按交换要求，发端第1时隙8位码通过交换后排列到收端的第5时隙；而发端第5时隙的8位码通过交换排列到收端的第l时隙。这样做的结果就是使得时隙内容在时间位置上进行搬移。时隙内容在时间上的移动也可以理解为时隙交换。例如，上述TS1的内容移至TS5，可以理解为TS1的内容交换至TS5；TS5的内容移至TS1，可以理解为TS5的内容交换至TS1。时隙交换一般采用随机存储器来实现。三、数字交换网络在程控数字交换系统中的数字交换网络基本上有二类：时间接线器——T接线器；空间接线器——S接线器。1.时间接线器一一—T接线器时间接线器有两类：一类是输出控制方式时间接线器，一类是输入控制方式的时间接线器。2.空间接线器——S接线器空间接线器的功能是完成“空间交换”，即在许多根入线中选择一根接通出线，但是要在入线和出线的某一时隙内接通。S接线器由一个n×n的交叉接点矩阵和n个控制存储器构成。根据控制存储器是控制输出线上交叉接点的闭合，还是控制输入线上交叉接点的闭合分为输出控制方式和输入控制方式两种。3.TST时分接续网络前面讨论了T接线器和S接线器。一般单个T接线器的交换容量较小，而S接线器往往很少单独使用。因此，无论是T接线器还是S接线器都不足以组成实用的时分接续网络，实际使用的时分接续网络都是由T接线器和S接线器组合而成。3.3程控数字交换机软件系统原理3.3.1电话交换的呼叫接续过程程控交换机的呼叫处理接续过程与其他制式交换机一样，可分为如下几个阶段：①主叫摘机，识别主叫、向主叫送拨号音；②接收主叫拨号脉冲；③分析号码，确定是局内接续还是出局接续；④测试被叫忙、闲。如闲，向被叫送振铃并向主叫送回铃音；如忙，则向主叫送忙音；⑤被叫应答，完成通话接续；⑥话终拆线。一、状态迁移图二、呼叫处理程序结构三、呼叫处理程序的分类3.3.2呼叫处理程序的组成由前述呼叫处理程序的说明可知，完成一次接续所需的呼叫处理程序可由下列三类程序组成：1.输入处理程序2.3.输出处理程序3.4电话网的信今系统简介3.4.1基本概念电话交换网的主要功能是完成电话用户之问通话的接续或转接。电话自动交换网就是无需介入人工而自动完成接续或转接。自动完成通话用户的接续或转接需要有一套完整的控制信号和操作程序，用以产生、发送和接收这些控制信号的硬件及相应执行的控制、操作等程序的集合体就谓之电话网的信令系统。3.4.2信令的分类按信令信号工作区域的不同，信令可分为用户线信令和局问信令两类：一、用户线信令用户线信令是用户和交换机之间的信号，它们在用户线上传输。二、局间信令局间信令是交换机和交换机之间的信令，在局问中继线上传输，用来控制呼叫接续和拆线。局间信今按功能又可分为两类：监视信令(线路信令)和选择信令(路由信令)。3.4.3随路信令方式的基本概念基本定义所谓随路信令方式就是在所接续的话路中传递各种所需的功能信号的信令方式。具体地说，随路信令方式就是在所接续的话路中传递两局间所需的占线、应答、拆线等监视信令及控制接续的选择信令和证实信令等。一、公共信道信令方式的基本概念3.4.4公共信道信令方式及NO.7信令系统公共信道信令方式是局间信令方式的一种。它的主要特点是将信令通路与话音通路分开，而将若干条电路的信令集中在一条专用于传送信令的通道上传送。这一条信令通道就叫作信令信道数据链路。在使用公共信道信令传送局间话路群的信令时，根据通话电路和信令链路的关系，通常采用下述二种工作方式：直联工作方式和准直联工作方式。1.直联工作方式两个交换局之间的信令消息通过一段直达的公共信道信令链路来传送，而且该信令链路是专为连接这两个交换局的电路群服务的，因此，信令链路和话路群都终接于这两个交换局。2.准直联工作方式两个交换局之间的信令消息通过两段或两段以上串接的公共信道信令链路来传送，并且只允许通过预定的路径和信令转接点(STP)。二、NO.7号信令系统的发展NO.7号信令系统是一种国际性的标准化公共信道信令系统，在1980年4月，原CCITT第Ⅵ研究组全体会议上通过了7号信令系统的Q.700系列建议书。三、NO.7信令系统结构No.7信令系统由消息传递部分(MTP)和多个不同的用户部分(UP)组成。消息传递部分的主要功能是作为一个消息传递系统，为正在通信的用户功能体之间提供信令信息的可靠传递。用户部分是指使用消息传递部分传送能力的功能实体，每个用户部分都包括其特有的用户功能或与其有关的功能，典型的功能有：电话呼叫处理、数据呼叫处理、网路管理、网路维护及呼叫计费等。1、系统基本功能结构NO.7信令系统在系统功能的基础主上按功能级进一步可画出如图3.32所示的功能级结构如图所示消息传递部分分成三个功能级。第一级：信号数据链路功能级；第二级：信号链路功能；第三级：信号处理和信令网路管理功能级；用户部分为第四级，即用户部分功能级。2.各级功能简述第一级：信号数据链路功能级。第二级：信号链路功能级。第三级：信号处理和信令网路管理功能级。四、NO.7信令系统的基本消息格式在NO.7信令系统中，消息是以信令单元的方式传递的。信令消息是有关呼叫、管理事物等的信息组合，由消息传递功能部分作为一个整体进行传递。在NO.7信令系统中，消息是采用不等长度的信令单元方式传输的，这就要求每一个信令单元的开头都要有一个标记符，以表示前一个信令单元的结束和本信令单元的开始。信令单元的来源不同，其格式也不同。它的三种基本格式。五、NO.7信令的数据链路信令数据链路是用一种速率传送信令的双向数据通路。在数字信令数据链路中，采用64kbit／S的标准速率。根据CCITTQ702建议，数字信令数据链路基本分为两种：一种由数字传输通路和数字交换模块组成；另一种由数字传输通路和接口功能设备组成。第一种实际上是两条传输数据通路通过交换局的选组级至信号终端的半永久连接方式。第二种采用与信号终端接口的方式，有两种方式：一种可以使用时隙接入设备的方式；另一种是采用数据终端设备的方式。