第03章程控交换机的硬件系统

3.1程控交换机的总体结构程控交换机是由硬件系统和软件系统组成。3.2话路系统话路系统可以分为用户级和选组级两部分，主要包括用户电路、用户集线器、中继线接口、信号部件、数字交换网络（即选组级）以及用户处理机等部件。3.2.1用户级话路用户级话路由用户电路和用户集线器组成。用户电路是用户线与交换机的接口电路，若用户线连接的终端是模拟话机，则用户线称为模拟用户线，其用户电路称为模拟用户电路，应有模/数（A/D）转换和数/模（D/A）转换的功能。一、模拟用户电路在程控数字交换机中，用户电路（SubscriberLineCircuit，SLC）应具有七大功能，其框图如图3.2所示。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3.2用户电路的功能框图1．馈电（B）向用户话机馈电是采用−48V（或−60V）的直流电源供电。2．过压保护（O）用户外线可能受到雷电袭击，也可能和高压线相碰。3．振铃控制（R）由于振铃电压为交流90±15V，频率为25Hz，当铃流高压送往用户线时，就必须采取隔离措施，使其不能流向用户电路的内线，否则将引起内线电路的损坏。一般采用振铃继电器实现。4．监视（S）监视功能主要是监视用户线的通/断状态，及时将用户线的状态信息送给处理机处理。5．编译码和滤波（C）编译码和滤波功能是完成模拟信号和数字信号间的转换。6．混合电路（H）混合电路的功能是用来进行二/四线转换。7．测试（T）测试功能主要用于及时发现用户终端、用户线路和用户线接口电路可能发生的混线、断线、接地、与电力线碰接以及元器件损坏等各种故障，以便及时修复和排除。二、用户集线器用户集线器（SubscriberLineConcentrator，SLC）是用来进行话务量的集中（或分散）的。如图3.9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。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3.9用户级T接线器复用示意图上行通路和下行通道的用户级T接线器是分别采用读出控制方式和写入控制方式。LCMU和LCMD的内容分别代表话音存储器（SMU和SMD）的读出地址和写入地址，所以控制存储器的单元数是128个单元，与各话音存储器的单元数一样。三、数字用户电路数字用户电路（DigitalLineCircuit，DLC）是数字用户终端设备与程控数字交换机之间的接口电路。1．S接口数字用户终端的数字信息采用四线制方式时，应采用S接口。2．U接口U接口是在网络终端到电话局之间的ISDN用户线采用二线制市话电缆的接口设备。（1）时间分隔复用法（TimeDivisionMultiplex）这种方法又称“乒乓法”。它是将时间分成两段，在一段时间传送一个方向的信息，在另一段时间里传送另一个方向的信息，就好像打乒乓球似的。（2）回波消除法（EchoCancellation）采用二线制的数字用户线在与交换连接时，要采用混合电路进行二/四线的变换。在混合电路中有平衡网络，使收、发两端衰减很大。3.2.2中继器一、模拟中继器模拟中继器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。二、数字中继器1．功能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。2．工作原理（1）码型变换码型变换是将线路上传输的HDB3码型变成适合数字中继器内逻辑电路工作的NRZ码。（2）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。（3）帧同步和复帧同步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。（4）帧定位帧定位是使输入的码流相位和局内的时钟相位同步。（5）信号控制信号控制电路是将传输线上通过TS16时隙送来的信令码提取出来，按复帧的格式将其变换为连续的64kbit/s信号，在输入时钟的控制下，写入控制电路的存储器，在本局时钟的控制下，从存储器中读出；再在本局时钟控制下，把信号送入到TS16，送往交换机。（6）帧和复帧定位信号插入因为在交换网络输出的信号中，不包含帧和复帧的同步信号，故在发送时，应将帧和复帧的同步信号插入，这样就形成了完整的帧和复帧的结构。3.2.3信号部件一、数字音频信号的产生1．单音频信号的产生数字交换机中，单音频信号是由数字信号发生器产生的数字信号音。2．双音频信号的产生双音频信号的产生和单音频信号产生的原理相同，也可以通过线性叠加，找出波形的对称性来节约ROM的容量。二、数字音频信号的发送在程控数字交换机中，各种数字音频信号大多是通过数字交换网络送出，和普通话音信号一样处理。1．用T接线器发送音频信号要想将数字音频信号发送给某个用户，首先要将数字音频信号存放在T接线器的某个指定单元，当需要对某个用户送去音频信号时，则可从该单元中取出而送至该用户的所在时隙上。2．T-S-T链路半永久性连接法T-S-T链路半永久性连接是在开局时，就将各链路接好。三、数字音频信号的接收各种信号音都是由用户话机来接收的。这种音频信号在用户电路中经过译码变成模拟信号自动接收。多频信号是由接收器接收。一般采用数字滤波器滤波，通过数字逻辑识别电路识别后取得。如图3.18所示为数字多频信号接收器的方框图。多频信号有两种：一种是由用户电路送来的按钮话机双音多频（DualToneMulti-Frequency，DTMF）信号；另一种是由中继线接口电路送来的多频互控（Multi-FrequencyControlled，MFC）信号。3.3控制系统程控交换机的控制系统一般可分为三级。第一级是电话外设控制级。第二级是呼叫处理控制级。第三级是维护测试级。这三级的划分可能是“虚拟”的，仅仅反映控制系统程序的内部分工；也可能是“实际”的，即分别设置专用的或通用的处理机来分别完成不同的功能。3.3.1处理机控制方式一、集中控制若在一个交换机的控制系统中，任一台处理机都可以使用系统中的所有资源(包括硬件资源和软件资源)，执行交换系统的全部控制功能，则该控制系统就是集中控制系统，如图3.19所示。集中控制方式的优点是处理机能了解整个系统的状态和控制系统的全部资源，功能的改变只须在软件上进行，较易实现。二、分散控制1．话务容量分担和功能分担（1）话务容量分担话务容量分担方式是每台处理机只分担一部分用户的全部呼叫处理任务，即承担了这部分用户的信号接口、交换接续和控制功能；每台处理机所完成的任务都是一样的，只是所面向的用户群不同而已。（2）功能分担功能分担方式是将交换机的信令与终端接口功能、交换接续功能和控制功能等基本功能，按功能类别分配给不同的处理机去执行；每台处理机只承担一部分功能，这样可以简化软件，若需增强功能，在软件上也易于实现。缺点是在容量小时，也必须配备全部处理机。2．静态分配和动态分配在分散控制系统中，处理机之间的功能分配可能是静态的，也可能是动态的。（1）静态分配所谓静态分配就是资源和功能的分配一次完成，各处理机根据不同分工配备一些专门的硬件。（2）动态分配所谓动态分配就是指每台处理机可以执行所有功能，也可以控制所有资源，但根据系统的不同状态，对资源和功能进行最佳分配。3．分级控制系统和分布式控制系统根据各交换系统的要求，目前生产的大、中型交换机的控制部分多采用分散控制方式下的分级控制系统或分布式控制系统。（1）分级控制系统分级控制系统基本上是按交换机控制功能的高低层次而分别配置处理机的。（2）分布式控制系统分布式控制有三种方式，即功能分散、等级分散和空间分散方式。功能分散方式是每台处理机负责一种功能。等级分散方式是在一群处理机中，每一台处理机担任一定角色，逐级下控。3.3.2处理机的备用方式双处理机结构有三种工作方式：同步双工工作方式、话务分担工作方式和主/备用工作方式。一、同步双工工作方式同步双工工作方式是由两台处理机，中间加一个比较器组成，如图3.23所示，两台处理机合用一个存储器（也可各自配备一个存储器，但要求两个存储器的内容保持一致，应经常核对数据和修改数据）。话路设备存储器处理机B处理机A比较图3.23同步双工工作方式这种工作方式的缺点是对偶然性故障，特别是对软件故障处理不十分理想，有时甚至导致整个服务中断。二、话务分担工作方式话务分担工作方式的两台处理机各自配备一个存储器，在两台处理机之间有互相交换信息的通路和一个禁止设备，如图3.24所示。处理机A处理机B话路设备禁止存储器存储器图3.24话务分担工作方式三、主/备用方式这种方式的两台处理机，一台为主用机，另一台为备用机，如图3.25所示。主用机发生故障时，备用机接替主用机进行工作。备用方式有两种，即冷备用和热备用。处理机B处理机A话路设备图3.25主/备用方式3.3.3控制系统可用性3.3.4存储器中央控制系统中的存储器一般可划分为两个区域：数据存储器和程序存储器。数据存储器也称暂时存储器，用来暂存呼叫处理中的大量动态数据，可以写入和读出。