1、第三章第三章 电路交换硬件原理电路交换硬件原理n3.1 3.1 电路交换系统概述及其硬件组成电路交换系统概述及其硬件组成 3.1.1 电路交换呼叫接续过程 交换过程的三个阶段：呼叫建立、消息传输、话终释放n3.1.23.1.2对交换机在呼叫处理方面的对交换机在呼叫处理方面的5 5项基本功能要求项基本功能要求 （1）能随时发现呼叫的到来； （2）能接收并保存主叫发送的被叫号码； （3）能检测被叫的忙闲以及是否存在空闲通路； （4）能向空闲的被叫用户振铃，并在被叫应答时与主叫建 立通话电路； （5）能随时发现任何一方用户的挂机。 n3.1.2 3.1.2 硬件系统的基本组成硬件系统的基本组成用户模
2、块用户电路中央处理机存储器交换网络用户处理机用户电路中继模块I/O设备信令模块用户集中器话路部分控制部分n电话交换机的硬件系统分为话路和控制两个部分。n话路部分包含数字交换网络和各种外围接口模块，如用户模块、中继模块、信令模块等。n控制部分完成对话路部分的控制。n3.2 3.2 交换网络的应用交换网络的应用 电话交换属于同步时分交换，采用的时隙结构是基本的PCM32路E1结构。电路交换机中运用最多是TST网络。n3.3 3.3 接口系统概述接口系统概述n3.3.1 3.3.1 接口系统的作用接口系统的作用 接口是交换机中唯一与外界发生物理连接的部分。为了保证交换机内部信号的传送与处理的一致性，
3、任何外界系统原则上都必须通过接口与交换机内部发生关系。 Q.511,Q.512和Q.513中分别规定了三种接口：中继侧接口、用户侧接口、管理和维护接口。n3.3.2 3.3.2 程控交换系统的接口类型程控交换系统的接口类型 A：一次群PCM数字中继接口 B：二次群PCM数字中继接口 C：模拟中继接口 Z：模拟用户接口 V：数字用户接口 Q3：与电信管理网操作系统的接口用户侧接口模拟用户接口电路控 制 系 统数字中继接口电路交换网络数字用户接口电路操作、管理维护数字中继接口电路模拟中继接口电路CBAZVOAM图：程控交换系统接口类型示意图中继侧接口3.4 3.4 用户接口用户接口3.4.1 3.
4、4.1 功能：功能： 用户终端与交换网络的接口电路。 （ UNI User Network Interface ）3.4.2 3.4.2 分类：分类： 模拟用户接口 数字用户接口n3.4.3 3.4.3 模拟用户接口的基本（七大）功能模拟用户接口的基本（七大）功能 （ BORSCHT功能 ）： 馈电 B （Battery Feeding） 过压保护 O （Over Voltage Protection） 振铃控制 R （Ringing Control） 监视 S （Supervision） 编译码和滤波 C （CODEC & Filters） 混合电路（二/四线转换） H （Hybrid Ci
5、rcuit） 测试 T （Test）1.1.馈电（馈电（B B） 所有连在交换机上的电话分机用户，都由交换机向其馈电。数字交换机的馈电电压为-48V，馈电电流为18-50mA。馈电电路一般采用恒流源电路方式，限制在用户线上的电流。2.2.过压保护（过压保护（O O） 由于外界雷电、市电的影响，容易从用户线上串入高压、强电流到用户电路，因此在用户电路上必须有过压保护电路。这里也称做二次保护，因为在用户线的总配线架上有了基本的保护，那里称作一次保护。二次保护电路比一次保护电路的性能更好，反应速度更快，已防止高压和强电流在一次保护电路还没有来得及工作时就串入了用户电路，在这里以更高速度起到二次保护的
6、作用，进一步对后级的用户电路进行保护。 n保护方式有两种：串联式和并联式后级用户电路串联式后级用户电路并联式3.3.振铃控制（振铃控制（R R） 通知被叫用户有来话呼叫。国标规定，振铃信号为有效值90V15V、25Hz的交流电压，采用1s通、4s断周期方式向用户话机馈送。振铃电压较高，该模块置于过压保护功能模块之外。4.4.监视（监视（S S） 利用检测是否在用户环路上有直流流过来判别用户 摘/挂机状态，直流脉冲拨号数字变化。一般的扫描周期是200ms左右，不管用户是否在使用话机，用户电路都按这个周期不断地对用户进行扫描，一旦发现摘机/挂机，立即向上层程序报告，从而再进行其他相关处理。5.5.
7、编译码（编译码（C C） 编译码器的任务是完成模拟信号和数字信号间的转换。数字交换机只能对数字信号进行交换处理，而话音信号是模拟信号，所以需要用编码器（Coder）把模拟话音信号转换成数字话音信号，然后送到交换网络中进行交换；并通过解码器（Decode）把从交换网络来的数字话音信号转换为模拟话音信号送给用户。编译码器和滤波，一般采用集成电路来实现。6.6.混合电路（混合电路（H H） 混合电路用来完成二/四线的转换。用户话机的模拟信号是二线双向的，数字交换网的PCM数字信号是四线单向的，因此，在编码以前和译码以后一定要进行二/四线转换。混合电路的平衡网络用于平衡用户线阻抗。7.7.测试（测试（
8、T T） 测试T，通过继电器分别将外线或内侧电路连接到测试设备。外线测试可检测用户线短路、断路、碰地、搭接电力线等故障；内侧测试模仿话机的操作过程检验各功能电路是否正常。n3.4.4 3.4.4 模拟用户接口模拟用户接口 数字程控交换系统和数字用户终端设备之间的接口电路。 V接口经历V1V5各阶段；V1V4接口都不够标准化， V1、V3和V4仅用于ISDN，V2接口可以连接本地或远端的数字通信业务；以V5最著名； V5接口是交换机与接入网之间的数字接口；分为V5.1接口和V5.2接口。1.V51.V5接口的技术特点接口的技术特点 V5作为一种标准化的、完全开放的接口，用于交换设备和接入网设备之
9、间的配合。 V5.1接口由一条2.048Mb/s的链路构成，一般在连接小规模的接入网时使用，时隙与业务端口一一对应，不支持集线功能，不支持用户端口的ISDN基群速率接入，也没有通信链路保护功能。 V5.2接口按需可以由1-16个2.048Mb/s链路构成，用于中大规模的接入网连接。它支持集线功能、时隙动态分配、用户端口的ISDN基群速率接入，可以使用大于E1速率的链路（最高16个E1速率）；V5.2接口能使用承载通路连接（BCC） 协议以允许LE向接入网发出请求，并完成接入网用户端口和V5接口指定时隙间的连接建立和释放，提供专门的保护协议进行通信链路保护。 2. V5 2. V5接口的优点接口
10、的优点（1）V5接口是一个开放的接口（2）支持不同的接入方式（3）提供综合业务（4）增加安全、可靠性3.5 3.5 中继接口中继接口n3.5.1 3.5.1 功能功能 交换局与交换局之间的接口 NNINetwork NetworkInterfacen3.5.2 3.5.2 分类分类 模拟中继接口 数字中继接口n3.5.3 3.5.3 模拟中继接口模拟中继接口 模拟中继接口又称C接口，用于连接模拟中继线，可用于长途交换和室内交换中继线连接。 数字交换机中，模拟中继接口和模拟用户接口的功能有许多类似的地方，模拟中继接口电路要完成的功能是（B）OSC（H）T。n3.5.4 3.5.4 数字中继接口数
11、字中继接口 数字中继接口是数字交换系统与数字中继线之间的接口电路，用于交换机之间及其他传输系统之间的数字信号传输连接。 数字中继接口由码型变换、时钟提取、帧同步和复帧同步、帧定位、信令提取和插入、告警处理等模块组成。n 数字中继接口的主要功能数字中继接口的主要功能 (1)码形变换，将单极性码变成双极性码，以适应外部线路传输特性的需要，内部为不归零码，外部可为HDB3/AMI码。 (2)时钟提取，从输入PCM码流中提取2.048MHz时钟信号。 (3)帧同步，帧同步就是确定TS0的位置。搜索特定码组“x0011011”，连续两次搜索到该码组即可确定TS0位置。 (4)复帧同步，主要在随路信令应用
12、情形下有效，当采用 No.7信令时TS16同于其他话音数据时隙。随路信令方式时， TS16用作话路状态信令通道，30话路复用，每帧的TS16传2个话路的状态，16帧为一个复帧。(5) 告警检测，当时钟或帧同步故障，则强迫进入搜索和再同步状态，并产生告警信息。(6)检测和传送告警信号，检出故障后产生故障告警信号，向对端发送告警信号，也检测来自对方交换机送来的告警信号，当连续6个50ms内都发生一次以上的误码时，就产生误码告警信号，表示误码率不得超过10-3(7)帧和复帧同步信号插入，交换网络输出的信号中未含有帧和复帧同步信号，为了形成完整的帧和复帧结构，在送出信号前，要将帧和复帧信号插入，也就是
13、在第0帧的TS16插入复帧信号00001*11，在偶帧TS0插入100110011，奇帧TS0插入11*11111的帧同步信号。(8)信令提取和格式转换，信号控制电路将PCM传输线上的信令传输格式转换成网络的传输格式。 3.6 3.6 数字信号音的实现方法数字信号音的实现方法n 为了完成电话交换接续任务，交换机需要向用户发送各种音信号，如拨号音、回铃音、忙音以及各种通知音；同时也需要向其他交换机发送和接收各种举荐信号，还要接收有用户按键话机发来的双音频信号（DTMF）n3.6.1 3.6.1 数字音频信号的产生数字音频信号的产生 数字终端中要产生的数字音频信号有两大类：单音频信号和双音频信号。
14、 单音频信号是发往用户的用户信号。例如：拨号音、忙音和回铃音等均采用450Hz单频率信号。 双音频信号是发往中继线的局间多频信号n基本原理：基本原理： 无论是单音频信号还是双音频信号，它们都由数字信号发生器产生，其方法是将所需的各种单音频或者双音频的模拟信号按PCM编码规律将它们采样、量化和编码转换成数字信号，并按一定的规律存储在只读存储器（PROM）中，要将某个音信号送往数字交换网时，只要每隔一帧的时间（125us）去读PROM中的内容，就可以得到数字化的音频信号。PROM计数器译码器清零帧脉冲数字音频信号常见的音频信号常见的音频信号n（1）单品信号：交换机从用户线上送给用户的各种提示音。我
15、国采用450Hz的频率，通过不同的断续时间来形成不同的提示信息。n（2）多频信号：一是电话机通过用户线送给交换机的电话号码，它采用两个频率来表示一个号码，也称为双音频信号；二是局间中继线上传送的多频记发器信号，称为MFC信号数字音频信号的发送SNSN用户电路用户电路450HzDTDTMFC接收电路DTMF接收电路MFC发送电路用ROM存储450Hz的数字信号用ROM存储MFC的数字信号AA/DD数字音频信号的接收SNRevDTMFRevDTMF用户电路用户电路用户电路CPU数字滤波器CPUCPUHWHWD/A模拟滤波器TS0 FTS9 FTSk ETSj F3.7 3.7 电话交换机的控制系统
16、电话交换机的控制系统n3.7.1 3.7.1 控制系统的基本要求控制系统的基本要求 交换机的控制系统是计算机系统的一种特殊应用方式，因此，对于控制系统的要求既有通用要求，也有专用的要求，主要包括： （1）呼叫处理能力 （2）可靠性 （3）灵活性和适用性 （4）经济性n控制方式控制方式 根据各处理机的分布结构方式，其控制方式可分为集中控制方式、分级分散控制（又称为分级控制）和分布式分散控制（又称为全分散控制）三大类。 （1）集中控制方式：配备一对（也可为若干台）中央处理机，交换机的全部控制工作都由中央处理机来承担。 （2）分级控制方式：用于控制的每台处理机只能访问部分资源或控制部分功能。按照其在
17、管理任务中的关系，又可分为单级多机系统和多级多机系统。 （3）全分散控制方式：它不用功能集中的中央处理机，而将控制功能分散到各个终端模块的控制单元（TCE）中。n3.7.2 3.7.2 控制系统的冗余配置方式控制系统的冗余配置方式 在现代程控交换机中，为提高控制系统的可靠性，处理机系统一般均采用冗余配置，即除了正常运行的处理机之外，还配置备用的处理机，当原来正常运行的处理机发生故障时，备用机将替代发生故障的处理机继续工作，以保证系统正常运行。我们通常把正常运行的处理机叫做主用机，把配置备用的处理机叫做备用机。那么这种主用机和备用机之间的工作方式叫做冗余方式。 （1）同步双工方式 （2）话务分担方式 （3）主/备用方式 （4）N+m备用方式
