第三章程控交换机硬件

1二、程控数字交换与电话通信网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31、电话通信的基本原理1.1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1.1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1.2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：≥300ms1.2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频(DTMF)信令。振铃器：交铃流、音调振铃器开关、叉簧：接插件，二、四线绳1.2电话机的构成及通话原理697Hz770Hz852Hz941Hz1209Hz1336Hz1477Hz1633Hz高频低频12457*80369ABCD#1.2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1.3电话机的分类112、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、模拟与数字电话交换技术发展的三个阶段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、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接收和发送器DTMF接收器信号音发生器用户集中级接口设备：是实现数字交换系统和外围环境的接口。远端接口：是到集中维护操作中心、网管中心、计费中心等的数据传送接口。用户集中级：完成话务集中功能，集中比一般为2:1到8:1一般为单T交换网络。用户模块：用户集中级+用户电路远端模块：设置在远端的用户模块。几个概念SMU号用户时隙号上行通道输出母线120CH送至数字交换网络0127LCMU0127SMU0R用户群00127SMU15R用户群15话存输出复接存储内容…图用户级T接线器复用示意图用户集线器（SubscriberLineConcentrator，SLC）是用来进行话务量的集中（或分散）的。如图所示，SMU代表上行通路话音存储器，LCMU代表上行通路用户级T的控制存储器。一个控制存储器按集中比（16∶1）的要求，可控制16个话音存储器。控制存储器的单元数为128个单元，每个单元地址对应输出母线的一个时隙。用户集线器用户集中：数字方式集中原理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/s程控交换系统接口类型——数字接口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——模拟接口304、接口电路4.1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图用户电路的功能框图模拟用户电路的功能可归纳为BORSCHT七个功能：馈电电容的特性：“隔直流，通交流”电感的特性：“隔交流，通直流”（-48v）过压保护振铃控制振铃电压：90+15v有些交换机已将这部分功能由高压电子器件实现，从而取消了振铃继电器。可检测以下各种用户状态：1、用户话机的摘挂机状态2、用户话机（号盘）发出的拨号脉冲3、投币话机的输入信号4、话终挂机状态监视监视编译码和滤波（CODEC）编码器：完成模拟信号到数字信号的转换（Coder）。译码器：完成数字信号到模拟信号的转换（Decoder）。混合电路完成二线到四线的转换功能。测试其它功能极性倒换（反转）计费脉冲发送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。4.2模拟中继电路数字中继器：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：是根据PCM时分复用原理，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。在上述过程中，完成信号传输、信号同步、信令配合4.3数字中继电路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。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4.4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：1380Hz,1500Hz,1620Hz,1740Hz,1860Hz,1980Hz（6中取2）后向信号频率：1140Hz,1020Hz,900Hz,780Hz,（4中取2）用户到交换机：拨号信息（直流脉冲、DTMF）2、单频信号的产生T=2ms500Hz音频信号产生原理将信号按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信号发生器的硬件结构(a)450Hz正弦信号直接产生过程：①、存入，用ROM来实现，按PCM原理，每125µS对该信号取样一次，按A律编码规律，计算出各取样点的8位编码值，按取样前后顺序储存到ROM各存储器单元内。②、送出：每隔125µS(8000Hz)读ROM中的内容。ROM中存储信息的容量计算：设要产生的信号频率fm和8000HZ的取样频率fs都是从零开始，当前者经过m周，后者经过n周，两者又到达开始位置，这段时间：T=m/fm=n/fs例fm=450Hzfs=8000Hz得m=9n=160T=20msROM应有160个存储单元，以储存160个取样值的PCM信码见下图：450Hz数字信号音的产生3、双音频信号的产生双音频信号产生原理：首先要找到一个重复周期。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。举例：产生700HZ和900HZ信号数字双频信号的产生：T=m1/fm1=m2/fm2=n/fsfm1=700Hzfm2=900Hzfs=8000Hzm1=7m2=9n=80T=10msROM存储单元为80个，用对称性可减少ROM的容量：700和900Hz两频率幅度叠加的波形见下图：4、数字音频信号的发送指定时隙或占用普通话路的时隙经交换网络送出。音信号发生器发送信号的途径：信号音和多频接收器信号在两条上行母线上的时隙安排5、数字音频信号的接收F1数字滤波F2数字滤波Fn数字滤波数字逻辑识别输入输出多频的接收信号接收器接收信号的途径：625、交换网络（话路建立）复用和分路串并变换原理移位寄存器移位寄存器HW0HW7CP锁存器锁存器D0D7D0D7……D0D7D7D0……D0D78-1(D0)8-1(D7)HW0HW0HW7HW7(8)(8)(8)CPCP∧TD7并串变换原理时钟、定时脉冲和位脉冲696、程控交换机的控制系统控制系统作用：①.分析输入的信息②.编辑控制命令组成处理机：解读程序指令及数据、进行运算处理、编辑输出命令存贮器：储存程序数据不可变程序放ROM可变数据放RAM中呼叫处理能力：最大忙时试呼次数（MaximumNumberofBusyHourCallAttempts）可靠性灵活性和适应性