数字程控交换机的硬件系统

数字程控交换机的基本结构数字程控交换机的基本结构用户电路：用户电路是交换机与用户话机的接口。中继器：中继器是交换机与交换机之间的接口。交换网络：交换网络用来完成任意两个用户之间，任意一个用户与任意一个中继器之间，任意两个中继器之间的连接。信令设备：用来接收和发送信令信息。控制系统：是交换机的指挥中心，接收各个话路设备发来的状态信息，各个设备应执行的动作，向各个设备发出驱动命令，协调各设备共同完成呼叫处理和维护管理任务。交换机的终端及接口数字程控交换机的基本结构按照控制处理方式上的区别可以分为3种采用分级控制方式分级控制方式的基本特征在于处理机的分级，即将处理机按照功能划分为若干级别，每个级别的处理机完成一定的功能，低级别的处理机是在高级别的处理机指挥下工作的，各级处理机之间存在比较密切的联系。全分散控制方式基于容量分担的分散控制方式数字程控交换机的基本结构全分散控制方式在采用全分散控制方式时，将系统划分为若干个功能单一的小模块，每个模块都配备有处理机，用来对本模块进行控制。各模块处理机是处于同一个级别的处理机，各模块处理机之间通过交换消息进行通信，相互配合以便完成呼叫处理和维护管理任务。全分散控制方式的主要优点是可以用近似于线性扩充的方式经济地适应各种容量的需要，呼叫处理能力强，整个系统全阻断的可能性很小，系统结构的开放性和适应性强。其缺点是处理机之间通信量大而复杂，需要周密地协调各处理机的控制功能和数据管理。数字程控交换机的基本结构基于容量分担的分散控制方式介于上面两种结构之间。首先，交换机分为若干个独立的模块，这些模块具有较完整的功能和部件，相当于一个容量较小的交换局，每个模块内部采用分级控制结构，有一对模块处理机为主处理机，下辖若干对外围处理机，控制完成本模块用户之间的呼叫处理任务。这些模块也可以设置在远离母局交换机的地方，成为具有内部交换功能的远端模块。整个交换机可以由若干个模块构成，各模块通过通信模块CM互连，另外，还设置一个维护管理模块AM对整个交换机进行管理并提供到维护管理人员的接口。数字交换原理和数字交换网络语音信号数字化1.抽样、量化、编码2.时分复用数字交换网1.T接线器2.S接线器串并转换数字交换原理和数字交换网络1.抽样模拟信号在时间和幅度上都是连续的，如何变成时间上离散的离散信号--------抽样抽样定律：抽样频率应大等于两倍的抽样信号频率，可以不失真。话音信号带宽：0.3～3.4kHz抽样频率：2*（0.3～3.4）kHz〈8kHz1/8000S数字交换原理和数字交换网络语音信号数字化1.抽样数字交换原理和数字交换网络语音信号数字化1.抽样、量化抽样出来的离散信号可能无限多个值。对无限个样值一一给出数字码组来对应是不可能的。为了实现以数字码表示样值，必须采用“四舍五入”的方法把样值分级“取整”，使一定取值范围内的样值由无限多个值变为有限个值。-----------量化。数字交换原理和数字交换网络语音信号数字化1.抽样、量化数字交换原理和数字交换网络1.抽样、量化、编码量化后的抽样信号仅有有限个可取的样值，且区分正、负值。将有限个量化样值依次赋予一个十进制数字代码，在码前加“＋”、“－”号区分样值的正、负，则量化后的抽样信号就转化为按抽样时序排列的一串十进制数字码流，即十进制数字信号。将这些十进制转换为二进制编码，用0、1分为代表正、负值。话音信号抽样值分128个级数，加上正负区别共256个量级即28，一个8位的二进制编码，即8BIT，由于抽样的频率为8Khz，8BIT*8000=64KB/S即为话音数字信号的速率。数字交换原理和数字交换网络时分复用显然，某一路数字信号通过一个信道传输时不会全时地占据该信道，因此，一个信道应能分时地传输多路数字信号。这就是时分复用的物理基础。时分复用技术是把抽样周期均分成若干个时隙（TSn,n=0，1，2,3,….），各路信号的抽样值编码依一定的顺序占用某一时隙，组成多路复用数字信号，用同一个信道独立传输的技术。数字交换原理和数字交换网络1.时分复用我国与西欧采用30/32路话音数字信号为一个基本群体，基群传输速率为2048kb/s的制式，称为E制。E1北美、日本等国采用以24路话音数字信号复接为一个基本群体，基群速率为1554kbit/s的制式，称为T制。T1把话音的抽样周期T=1/8000秒=125µs均分成32个时隙（TS0～TS31），每时隙长125/32=3.91µs。采用码组复接方式，每时隙容纳8bit。这种周期125µs，内含32时隙，每时隙8bit，总计32×8=256bit的结构称为一个PCM帧（欧洲标准），帧结构是周期性重复的，每秒8000帧，即基群E1的速率为：E1=32×8×8000=2048kbit/s。数字交换原理和数字交换网络数字交换网数字程控电话交换机通过用户电路把用户的话音模拟信号进行PCM编码，变成64kb/s的数字信号。此后，交换机内部和交换机间的全部运作都是数字化的。在交换机中，30个64kb/s话音电路被时分复用成一条PCM30/32基群通路并称为HW（Highway）。每个话路的8bit话音编码占用HW的一个时隙。用户间电话交互实际就是这些HW内容的交互称为电路交换。电路交换分为时分交换和空分交换两种方式，分别由以下两种设备完成，是程控交换机“交换”的主要部件1.T接线器，时分2.S接线器，空分数字交换原理和数字交换网络数字交换网1.T接线器，时分话音存储器控制存储器顺序写入、控制读出控制写入、顺序读出数字交换原理和数字交换网络数字交换网1.T接线器，时分T接线器的容量用同时可以交换的时隙数表示，例如，一次可以同时交换32条HW，每条HW为32个时隙，交换网络的容量为32×32=1024时隙的网络，简称1K×1KT接线器或1K网络，即每次暂存1024个PCM码组。数字交换原理和数字交换网络数字交换网1.S接线器，空分控制存储器只能不同PCM间同一时隙交换数字交换原理和数字交换网络数字交换网两种接线器的综合使用TST数字交换原理和数字交换网络串并转换复用、串并转换、交换、并串转换、分路数字交换原理和数字交换网络串并转换TS0TS1HW7HW1HW0输入D6D7D5D3D2D1D4D0D6D7D5D3D2D1D4D0TS0TS1D7D1D0输出HW6HW7HW5HW3HW2HW1HW4HW0HW6HW7HW5HW3HW2HW1HW4HW0（a）串行码（b）并行码数字程控交换机的终端与接口用户模块1.模拟用户电路2.话务集中和扩散中继器1.模拟中继器2.数字中继器信令设备1.信号音发生器2.DTMF接收器3.MFC收发器4.NO7信令终端控制系统数字程控交换机的终端与接口用户模块1.模拟用户电路具备BORSCHT基本功能：馈电(Batteryfeeding)过压保护(OvervoltageProtection)振铃(Ringing)监视(Supervision)编解码(CODEC)混合(Hybrid)测试(Test)或反极性、远距离、CID、计费脉冲等其他功能。数字程控交换机的终端与接口1.模拟用户电路馈电(Batteryfeeding)：交换机通过用户线向用户话机直流馈电；-48V，20MA---100MA。过压保护(OvervoltageProtection)：防止用户线上的电压冲击或过压而损坏交换机。二次保护。振铃(Ringing)：向被叫用户话机馈送铃流。振铃电压为交流75±15V，频率为25Hz。话机内部设置隔直电容接收铃流信号。数字程控交换机的终端与接口1.模拟用户电路监视(Supervision)：借助扫描点监视用户线直流回路通断状态，以检测话机的摘机，挂机，拨号脉冲等用户线信号，转送给控制设备，以表示用户的忙闲状态和接续要求。编解码(CODEC)：利用编码器和解码器，完成话音信号的模数与数模交换，以与数字交换机的数字交换网络接口。数字程控交换机的终端与接口用户模块1.模拟用户电路混合(Hybrid)：进行用户线的2/4线转换，以满足编解码与数字交换对四线传输的要求。用户线上信号为2线双向传递，交换机内部信号均为单向传递。需要将2线上的收发信号分隔开成4线2对传递。测试(Test)：提供测试端口，进行用户电路的测试。内部将用户线并上测试设备。PCMPCM编码解码平衡网络测试开关振铃开关过压保护馈电监视混合电路数字程控交换机的终端与接口用户模块1.模拟用户电路2.话务集中和扩散通过用户模块内部交换网络完成将M条直接连接数字交换网络的话路分配给N条用户线共用。而集中比N：M通常大于1（通常所说的收敛比）。经济：不可能从数字交换网络针对每一个用户线进行直接连接。呼损：M条线全忙导致N条中的其他用户无线路可以占用则产生呼损，需要对用户线分布进行调整。数字程控交换机的终端与接口中继器1.模拟中继器功能和模拟用户电路类似，是数字交换机与其他交换机之间采用模拟中继线相连接的接口电路，它是为数字交换机适应模拟环境而设置的。同样具备OSCHT功能。逐步淘汰，非常少见。数字程控交换机的终端与接口中继器1.模拟中继器2.数字中继器数字中继器是连接数字局之间的数字中继线与数字交换网络的接口电路，它的输入端和输出端都是数字信号，因此，不需要进行模/数和数/模转换。数字程控交换机的终端与接口中继器1.模拟中继器2.数字中继器主要功能：码型转换：交换机内部采用NRZ码进行数据传输，局间数字信号传递通常采用HDB3码。NRZ码是用信号的幅度来表示二进制数据的，通常用正电压表示数据“1”，用负电压表示数据“0”，并且在表示一个码元时，电压均无需回到零，故称不归零码。一般的数据传输系统都不采用这种编码方式。数字程控交换机的终端与接口中继器1.模拟中继器2.数字中继器主要功能：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。帧同步：帧同步的目的是使接收端帧的时序一一对应，即从TS0开始，使后面的各路时隙一一对应，保证各路信息能够准确地被接收端的各路所接收。复帧同步：随路信令需要完成复帧同步，识别线路信令。信令提取和插入：采用随路信令时数字中继器发端把各话路的线路信令插入到复帧相应的TS16，在收端反之提取给控制系统。数字程控交换机的终端与接口中继器1.模拟中继器2.数字中继器复帧结构：在30/32路PCM系统（PCM-30/32）中，帧结构中第一个时隙（TS0）用于传送帧同步信号，第16时隙TS16用于传送话路信令。其余30个时隙用来传送30个话路。当让30个话路的信令随着它们所在的E1基群传送时，E1中每个TS16时隙8bits可传送2路信令，则30个话路的信令需15个TS16时隙。即就传送信令而言，1帧不够，要以连续地15个帧为一群组来承担。为构成这个群组，还要多用一个TS16时隙做这个群组的界线标志。因此，30路信令应以连续16个帧（F0～F15）为周期传送，这16个帧构成的一个更大的帧称为复帧。复帧中第一帧（F0）的TS16时隙为复帧同步时隙，第2至16帧（F1～F15）的TS16时隙为信令时隙，复帧频率为500Hz，周期为2ms。数字程控交换机的终端与接口中继器1.模拟中继器2.数字中继器复帧结构：数字程控交换机的终端与接口信令设备信号音发生器用于产生各种类型的信号音，如忙音、拨号音、回铃音等单频信号交换机中上述音频信号均以数字信号方式存储在ROM当中。如：交换机先将模拟的拨号音信号进行抽样量化编码后以数字形式存储在存储器中，当用户具备条件需要播放时播放的过程就是依次取出相应的信号音存储器中单元的内容，通过PCM链路送到用户通路的过程。数字程控交换机的终端与接口信令设备DTMF接收器DTMF：双音多频（DualToneMulti-Frequency）用户话机发出的DTMF信号用高低两种不同的频率代表一个拨号数字，共有4高频和4低频信号，两两组合成0到9以及*、#和A到D共16个信号组合