第三章程控电话通信网

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.电话通信网第三章程控数字交换与电话通信网1.1电话机的发明1876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）↓1.电话通信的基本原理↓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：≥300ms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697Hz770Hz852Hz941Hz1209Hz1336Hz1477Hz1633Hz高频低频12457*80369ABCD#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2.电话交换技术的发展机动制交换机：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。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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数字交换机的系统结构3.程控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OAMZVABCQ3ETETETETETETETETETETETETETET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4.接口电路馈电电容的特性：“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(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1380HZ和1500HZ信号(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。(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复用和分路5.交换网络（话路建立）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经济性交换系统对控制部件的要求6.程控交换机的控制系统交换机控制系统的构成方式1.集中控制方式（早期的空分交换机都采用这种控制方式）（1）概念：几台处理机组成的系统中，每一台处理机均能使用全部资源，也能执行所有功能的控制方式（功能和资源的改变在软件上进行）（2）双机冗余配置通常采用双机冗余配置，即控制系统具有两套处理机系统。双机冗余配置根据具体的工作方式分为微同步、负荷分担、主备用和N+1方式4种工作方式。集中控制1)微同步方式微同步(microsynchronization)方式的基本结构如图所示。它具有两台相同的处理机，两台处理机合用一个存储器，其间有一个比较器。微同步工作方式同步方式工作模式2)负荷分担方式负荷分担方式的基本结构如图所示。负荷分担工作方式互助的备用方式3)主备用方式主备用(active-standby)方式的基本结构如图所示主备用工作方式主/备的备用方式4)N+m冗余配置N+m冗余配置方式，就是有N个处理机在线运行，m个处理机处于备用状态，比较常用的是N+1冗余配置方式，即m=1。分散控制是指对交换机所有功能的完成和资源使用的控制是由多个处理机分担完成的的，即每个处理机只完成交换机的部分功能及控制部分资源。该控制系统由多个处理机构成，每个处理机分别完成不同的功能和控制不同的资源。2.分散控制方式分散控制又可分为以下两种方式：1）全分散控制采用全分散控制方式的控制系统，其多个处理机之间独立工作，分别完成不同的功能和对不同的资源实施控制，这些处理机之间不分等级，不存在控制与被控制关系，各处理机有自主能力。S1240程控数字交换机就是采用全分散控制方式，也叫分布式分散控制方式。2）分级分散控制分级分散控制，就是控制系统由多个处理机构成，各处理机分别完成不同的功能和对不同的资源实施控制，处理机之间是分等级的，高级别的处理机控制低级别的，协同完成整个系统的功能。目前程控交换机控制系统实际实现时多采用这种分级分散控制方式，一般采用2级或3级的分散控制结构。分散控制程控交换机的控制系统可采用集中控制方式，或者分散控制方式。不管是采用哪种方式，现代程控交换系统尤其是局用交换机，由于其容量大、用户数量多、功能复杂，构成其控制系统的处理机一般都有多个，少的几十个，多的上百个。那么多个处理机之间如何分工协调来完成各种功能，即程控交换机控制系统的多处理机之间的工作方式是什么。程控交换机控制系统的多处理机之间的工作方式主要有三种：功能分担方式、