1、2022-12-2411、电话通信的发展（100多年的历史）l 1876年，贝尔发明了电话（电磁式电话机）l 1877年，爱迪生发明了碳精式送话器（磁石式电话机）l 1882年，出现了共电式电话机（交换机集中供电）l 1896年，爱立克森发明了旋转式电话拨号盘（产生了自动电话机拨号盘电话机）l 1920年，坎贝尔发明了消侧音电路，改善了通话质量l 20世纪60年代电子学的发展、70年代大规模集成电路产生，出现了电子电话机按键式电话机l 20世纪80年代N-ISDN的应用，产生了数字电话机l 20世纪90年代，B-ISDN网络和IP骨干网络的发展与应用，多媒体用户终端和IP电话机相继出现。5.1
2、 概述概述电话通信与电话机2022-12-2422 2、电话机的结构l 电话机的基本构成及通话原理如图5.1所示，其中送话器是将声音变换为相应电信号的转换装置，受话器是将相应的电信号还原为声音的转换装置，二-四转换是指完成二线和四线转换的混合电路，消侧音电路则用于消除回声改善话音质量。此外还要有拨号盘和振铃器，用于发送通信地址（被叫号码）和呼叫被叫。拨号盘有旋转式拨号盘和按键式拨号盘两种，旋转式拨号盘有三个关键参数：2022-12-243l脉冲速度：表示拨号盘每秒钟发生的脉冲个数，按照我国电话交换设备用户信令的相关规定，入网电话机的脉冲速度应为8-14个/s。l脉冲断续比：表示在一个脉冲周期里
3、，断开电流的时间和接通电流的时间之比，按照我国电话交换设备用户信令的相关规定，入网电话机的脉冲断续比t断/t续=（1.3-2.5）:1。l 位间隔：用户每拨一个数字，拨号盘就发出一串脉冲，脉冲个数与拨号数字相同（0为10个脉冲）。在拨两个数字之间，也就是在发两个脉冲串之间应有一个时间间隔，以使交换机能正确区分所拨数字，这个间隔就叫做位间隔。按照我国电话交换设备用户信令的相关规定位间隔应350ms。2022-12-244图5.1电话机的基本构成及通话原理 2022-12-245l 电话机按照功能划分：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、磁卡电话机等。2022-
4、12-2462022-12-2472022-12-2482022-12-2492022-12-24102022-12-24112022-12-24122022-12-24132022-12-24142022-12-24152022-12-2416当DTMP需要进行收号时，主处理机通过公共信箱对DTMP下发命令，并控制相关设备及交换网络相应的时隙交换，使DTMP检测并接收到用户所拨的双音号码以后，经过分析、处理后上报主处理机。4数字程控交换机的接口类型程控交换机的控制系统是交换机的“指挥系统”，所有的“命令”从这里发出，交换机执行的每一个操作，都是在控制系统的控制下执行的，控制系统是交换机的重要
5、组成部分。30是一种采用总线方式实现程控交换机多处理机之间通信的示意图。数字程控交换机的接口类型（一）选组级（数字交换网络）用户话机的模拟信号：二线双向传送。4ms，用于对接口电路输入/输出的串行接口传输速率为2.系统中断是指由于硬件、软件、操作系统故障，以及局数据、程序差错而使系统不能处理任何呼叫且时间大于30s。1电话机的基本构成及通话原理69帧时倒过来读，即读41单元23中，该交换机系统具有f个需要完成的功能和r个可用资源，其控制系统由n个处理机构成，每个处理机只完成交换机f个功能中的一个或几个，只能应用全部r个资源中的一个或几个。在需要时按序读出即形成了数字双音频信号。串并电路：将串行
6、PCM信码变成并行PCM信码15帧时读ROM中15存储单元每一块环路中继接口电路包含8路环路中继，板上由信号音检测及DTMF收/发码器等组成。DTP是程控交换机和PCM数字传输系统的接口电路，它将包含30路话路信号的2Mbps PCM基群信号发送出去，同时PCM传输系统接收2Mbps的基群信号并将其分离成30路话路信号，然后通过交换网络送到各个用户。对交换机过负荷控制的要求是：当出现在交换设备上的试呼次数超过它的设计负荷能力的50时，允许交换设备呼叫处理能力下降至设计负荷能力的90。特别是随着大规模集成电路的不断推出、CPU芯片速度的不断提高以及存储器容量的不断增大，生产厂家也在不断升级交换机
7、的硬件版本。号盘话机发生的拨号脉冲（现大多采用音频话机，则需用专门收号器。2022-12-24172022-12-24182022-12-2419电话交换技术的发展 电话交换技术的发展经历了三个阶段：人工交换阶段 1、人工磁石式电话交换机 2、人工共电式电话交换机 特点：人工接续，速度慢，使用不方便机电式自动交换阶段 1、史端乔自动电话交换机、德国西门子式自动电话交换机（直接控制）2、旋转式、升降式自动电话交换机（间接控制）3、纵横制交换机（采用公共控制方式）特点：步进制机械动作接续，噪声大，易磨损，维护工作量大，接续速 度慢，故障率高，技术简单，人员培训容易 纵横制采用压接触方式，噪声小，可
8、靠性高，采用公共控制方式，控制与话路部分分离，控制部分可独立设计，灵活方便，功能强，接续速度快。电子式自动交换阶段（程控交换机）步进制2022-12-24205.2 数字程控交换机系统结构数字程控交换机系统结构 从交换系统的功能结构来分析，交换机应具有连接、信令、终端接口和控制4个基本功能，如图5.1所示。图5.1 交换机功能示意图 2022-12-2421 数字程控交换机的基本结构是由话路子系统和控制子系统构成的，话路子系统又是由交换网络和接口设备组成的。图5.2数字程控交换机的基本结构 2022-12-2422图5.3数字程控交换机的典型系统结构 2022-12-2423(1)控制子系统
9、控制子系统是交换机的“指挥系统”，交换机的所有动作 都是在控制系统的控制下完成的。(2)话路子系统 话路子系统是由中央级（选组级）交换网络中央级（选组级）交换网络和用户级交用户级交换网络以及各种接口设备换网络以及各种接口设备组成的。交换网络主要完成交换的功能，即在某条入线与某条出线之间建立连接，从而实现不同线路端口上的话音交换。数字程控交换机的交换网络是数字交换网络，主要采用T接线器或T和S接线器，并按照一定的拓扑结构和控制方式构成的，用于完成时分复用信号的交换。2022-12-2424 接口设备是数字程控交换机与外围环境的接口，其功能主要是完成外部信号与交换机内部信号的转换。程控数字交换机的
10、接口设备主要有用户电路、中继电路和信令收发设备。用户电路是用户终端设备与交换机的接口，用户终端通过用户线连接到交换机，因而每条用户线对应一套用户电路。2022-12-2425（一）选组级（数字交换网络）（一）选组级（数字交换网络）由多个基本交换单元按照一定的拓扑结构和控制方式构成，可以实现任意一条入线上的任意时隙到任意一条出线上任意时隙的信息交换，是话路系统的核心。功能：完成时隙交换，提供话音通道。组成：T 接线器、S 接线器 或T 和S 的组合。2022-12-2426用户级分为：用户级分为：用户模块：用户模块：集中用户话务量，直接接至选组级。位于集中用户话务量，直接接至选组级。位于交换局端
11、（交换机内部），连接若干用户。（短距离）交换局端（交换机内部），连接若干用户。（短距离）常见的集中比多为常见的集中比多为 4:14:1。例如：。例如：120120个用户公用个用户公用3030个信道，只需一个信道，只需一条条PCM PCM 传输线传输线 远端模块：远端模块：将用户级设备放到远端用户集中点而形成，将用户级设备放到远端用户集中点而形成，通过数字中继线接至选组级。位于用户端（交换机外通过数字中继线接至选组级。位于用户端（交换机外部）。（远距离）部）。（远距离）优点：优点：大大提高线路利用率。大大提高线路利用率。用户模块和远端模块的区别：用户模块和远端模块的区别：远端模块要通过数字中继器
12、和选组级相连，而用户模远端模块要通过数字中继器和选组级相连，而用户模块没有。块没有。（二）用户级（二）用户级5）系统具有较好的扩充能力。交换机基本硬件的总体结构如图5.24是其结构示意图，它的控制系统是由中央处理机CP和区域处理机RP两级构成，高级别处理器CP可控制低级别处理器RP完成各种功能。帧同步码0011011在PCM偶帧的TS0中。采用全分散控制方式的控制系统，其多个处理机之间独DTMP采用数字信号处理技术完成双音信号的收发功能，属于系统处理机的子处理机。数字用户信令处理机的原理如图5.数字中继接口电路和数字中继接口电路处理机两部分做在一块电路板上，称为数字中继接口处理机（DTP）。由
13、于PCM线上使用的传输码型与交换网络内部的码型不一样，PCM线上使用的传输码型一般是HDB3型码（高密度双极性码），交换机内部的码型一般采用单极性不归零码（NRZ码），码型变换的任务就是在接收和发送方向完成这两种码型的相互转换。16 模拟接口信令处理机的结构框图按照我国电话交换设备用户信令的相关规定位间隔应350ms。特点：步进制机械动作接续，噪声大，易磨损，维护工作量大，接续速程控交换机的软件系统是一个庞大而复杂的实时控制软件系统，它是程控交换机设计、研发和维护的核心所在，它涉及计算机领域众多的技术，如操作系统、数据库、数据结构、编程技术等。1920年，坎贝尔发明了消侧音电路，改善了通话质量
14、原理：通过监视用户线直流电流来监视用户线回路的通/断状态，从而检测各种用户状态。选组级交换网络采用T-S-T三级交换网络，由中央处理机来控制。1信令），则除了帧同步外，还要有复帧同步。三、时序关系过负荷控制采取的方法一般为分级的限制某些用户的呼叫，并且至少应做到分4级进行限制，每级限制25的用户呼叫，限制用户的顺序从普通用户到优先级用户。复帧同步码在F0（复帧的第1个帧）的TS16的高4个比特中传送，码字为0000。2022-12-2427用户用户级交级交换网换网络络串串-并并并并-串串用户电路用户电路用户电路用户电路串串-并并扫描扫描存储存储器器分配分配存储存储器器微微处理处理机机信号信号提
15、取提取插入插入网网络络接接口口收号器收号器用户模块结构用户模块结构（30-2048个用户）个用户）2022-12-2428l 交换网络：交换网络：集中（或分散）话务量。集中（或分散）话务量。l 信号提取和插入电路：信号提取和插入电路：把处理机通信信息从信息流中提取把处理机通信信息从信息流中提取出来（或插入）。出来（或插入）。l 网络接口：网络接口：实现和选组级数字交换网络的接口。实现和选组级数字交换网络的接口。l 扫描存储器：扫描存储器：暂存从用户电路读取的信息。暂存从用户电路读取的信息。l 分配存储器：分配存储器：暂存向用户电路发出的命令信息。暂存向用户电路发出的命令信息。l 用户电路：用户
16、电路：实现与用户间的接口。实现与用户间的接口。l 用户处理机：用户处理机：控制用户模块完成通信功能。控制用户模块完成通信功能。l 收号器：收号器：暂时接收用户拨的电话号码。暂时接收用户拨的电话号码。l 串串并电路：并电路：将串行将串行PCM信码变成并行信码变成并行PCM信码信码各部分功能各部分功能2022-12-2429节约线路投资。节约线路投资。提高网络灵活性。可将用户模块改为新局，原线路作为中提高网络灵活性。可将用户模块改为新局，原线路作为中继线扩展。继线扩展。改善用户线传输质量。缩短模拟线路。改善用户线传输质量。缩短模拟线路。简化用户进入高速数据通路的实现过程。（在用户端就进简化用户进入
17、高速数据通路的实现过程。（在用户端就进入高速通路）入高速通路）提高控制可靠性（分级控制）。提高控制可靠性（分级控制）。模块与选组级间可采用公共信道信令，使话音与控制分开。模块与选组级间可采用公共信道信令，使话音与控制分开。采用用户模块和远端模块的好处：采用用户模块和远端模块的好处：2022-12-24305.3 5.3 接口设备接口设备 接口设备是数字程控交换机与外围环境的接口，其功能是完成外部信号与交换机内部信号的转换。数字程控交换机的接口设备主要有用户电路、中继电路和信令收发设备。数字程控交换机的接口类型数字程控交换机的接口类型 图5.4表明了数字程控交换机的各种接口.V类和Z类接口是数字
18、程控交换机用户侧接口，A类、B类和C类接口是数字程控交换机与其它交换机的接口，是网络侧接口。其中数字接口有用户侧的V类接口和网络侧的A类、B类接口，模拟接口有用户侧的Z类接口和网络侧的C类接口，另外还有网管接口Q3接口.2022-12-2431图5.4数字程控交换机的接口类型 2022-12-2432（1）V接口：V1：连接数字用户线接口，速率一般为64kbit/s,它所连接的终端可为ISDN的2B+D或30B+D的终端或其它数字终端。V2：是连接数字远端模块的接口。V3：连接数字PABX的接口，为ISDN的基群速率接口 （30B+D）。V4：是支持多个2B+D终端接入的接口。V5：是接入网第
19、一个标准化的接口，支持n条E1的接入 （1n16），V5接口包括V5.1接口和V5.2接口。2022-12-2433（2）Z接口：Z1接口：连接单个模拟用户终端的接口。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。（3）A接口：PCM一次群接口，速率为2048kbit/s。（4）B接口：PCM二次群接口，速率为8448kbit/s。（5）C接口：二线或四线模拟中继接口（目前很少使用）（6）Q3接口：与电信管理网（TMN）的接口，用于操作维 护管理和计费等。2022-12-2434用户电路 用户电路是程控交换机通过用户线与用户终端相连的接口电路，由于用户线和用户终端有数字
20、和模拟之分，因而用户电路也有两种：模拟用户电路和数字用户电路模拟用户电路和数字用户电路。模拟用户电路是程控交换机通过模拟用户线与模拟终端设备相连的接口电路.数量多，投资大。数字用户电路是程控交换机（ISDN交换机）通过数字用户线与数字终端设备相连的接口电路.2022-12-2435模拟用户电路的功能框图如图5.5所示。图5.5模拟用户电路的功能框图 2022-12-2436 模拟用户电路的功能可归纳为以下BORSCHT七个功能：l B（Battery feeding）馈电 l O（Overvoltage protection）过压保护 l R（Ringing control）振铃控制 l S（
21、Supervision）监视 l C（CODEC&filters）编译码和滤波 l H（Hybird circuit）混合电路 l T（Test）测试远端模块：将用户级设备放到远端用户集中点而形成，通过数字中继线接至选组级。6 主处理机访问辅助存储器DRAM时输入信号的时序了保证各路线路信令不错路。9中的校验1、校验2），选择一套输出，这由并行输入/选择输出电路来完成。故单独向用户话机提供。作用：完成模拟信号和数字信号间的转换，目前常用单路编译码器。数字用户信令处理机（DSP）主要完成交换机U接口的数字用户信令处理工作，是系统主处理机的子处理机，同时具有数字和模拟用户信令处理机功能。A话音经S
22、接线器完成了母线间的交换，即从S的入线0交换到了出线3上，时隙不变。扫描存储器：暂存从用户电路读取的信息。用户级有4个用户模块，每个用户模块有256个用户，经过用户模块的用户集中器（按4:1），通过两条2Mbit/s的32路PCM线路与选组级交换网络相连，用户模块由用户处理机控制。PCM的1个复帧由16个帧组成。此外还要有拨号盘和振铃器，用于发送通信地址（被叫号码）和呼叫被叫。SLIC的厚膜电路种类繁多，在此仅介绍一种具有代表性的芯片TP3219，其原理框图如图5.有的交换机采用冷备份全双份结构，或在一块电路板上设计两套主控电路，即热备份结构。Z3接口：连接模拟PABX的接口。V3：连接数字P
23、ABX的接口，为ISDN的基群速率接口按照我国电话交换设备用户信令的相关规定位间隔应350ms。如INTEL 29C14芯片测量台（112）根据用户投诉或维护测试规定对用户外线进行测试，通过主处理机对外测处理机下达命令。若用户模块1的用户A要与用户模块4的用户B进行通话，在这次通话中，A为主叫用户，B为被叫用户，这是一个本局呼叫。2022-12-24371、馈电 在电话通信中，交换机通过用户线向用户终端提供通信的电源，这种馈电功能是由交换机的用户电路完成的。电感线圈对音频信号呈高阻抗，对直流馈电电流呈低阻抗。馈电电流在20-50mA之间。图5.6馈电原理 2022-12-24382 过压保护过
24、压保护 防止从用户线进来的高压损坏交换机。防止从用户线进来的高压损坏交换机。二次保护：二次保护：一次保护是在用户线入局的总配线架上一次保护是在用户线入局的总配线架上安装保安器（放电管）；安装保安器（放电管）；二次保护即过压保护。二次保护即过压保护。要求：要求：保证用户内线电压为负压。保证用户内线电压为负压。-48v-48v用户外线用户外线RR用户内线用户内线D1D2A2022-12-24393 振铃控制振铃控制 由于振铃电压较高，不允许从用户电路中通过，由于振铃电压较高，不允许从用户电路中通过，可能会损坏交换机。故单独向用户话机提供。可能会损坏交换机。故单独向用户话机提供。振铃电压要求：振铃电
25、压要求：90V+/-15V90V+/-15V，25Hz25Hz的正弦波的正弦波 振铃信号由铃流发生器产生，振铃节奏为振铃信号由铃流发生器产生，振铃节奏为1S1S通，通，4S4S断，由微处理机发出振铃控制信息，启动继电断，由微处理机发出振铃控制信息，启动继电器动作。器动作。当被叫摘机，交换系统立刻测出用户直流环路电当被叫摘机，交换系统立刻测出用户直流环路电流变化，振铃开关送出截铃信号，停止铃振。流变化，振铃开关送出截铃信号，停止铃振。R振铃开关振铃开关振铃控制信息振铃控制信息用户线用户线截铃信号截铃信号2022-12-24404 监视监视 作用：作用：检测用户话机摘挂机状态和拨号脉冲数字检测用户
26、话机摘挂机状态和拨号脉冲数字 原理：原理：通过监视用户线直流电流来监视用户线回通过监视用户线直流电流来监视用户线回路的通路的通/断状态，从而检测各种用户状态。断状态，从而检测各种用户状态。用户挂机：用户挂机：直流环路断开，馈电电流为零直流环路断开，馈电电流为零；用户摘机：用户摘机：直流环路接通，直流环路接通，直流电流直流电流20MA20MA以上。以上。用户状态：用户状态：用户话机摘、挂机状态用户话机摘、挂机状态 号盘话机发生的拨号脉冲（现大多采用音频话机，则号盘话机发生的拨号脉冲（现大多采用音频话机，则需用专门收号器。）需用专门收号器。）投币话机的输入信号，一般为脉冲拨号投币话机的输入信号，一
27、般为脉冲拨号 用户通话时的话路状态（挂机监视）用户通话时的话路状态（挂机监视）2022-12-2441用户线监视原理如图5.9所示。在图5.9（a）中，直流馈电电路串联了一个小电阻，通过检测电阻上的直流压降便可得知在a、b线上是否形成了直流通路；在图5.9（b）中，通过从过压保护电阻R的内外侧各引出信号进行比较而得知用户线状态，有压降则形成直流通路，无压降则没有直流通路。(a)用户线监视方法一(b)用户线监视方法二 图5.9 用户线监视原理 2022-12-24425 编译码和滤波编译码和滤波 作用：作用：完成模拟信号和数字信号间的转换，目前完成模拟信号和数字信号间的转换，目前常用单路编译码器
28、。即常用单路编译码器。即 CODER&DECODER(CODEC)CODER&DECODER(CODEC)编码器：编码器：输出为输出为PCMPCM信号。信号。滤波：滤波：为减小抽样时的混叠失真、及为减小抽样时的混叠失真、及50Hz50Hz电源的电源的干扰影响，模拟话音在抽样前先滤波，将干扰影响，模拟话音在抽样前先滤波，将50Hz50Hz电电源干扰和源干扰和3400Hz3400Hz以上的频率成份信号滤掉。以上的频率成份信号滤掉。目前编码器，解码器，滤波器三种功能集成在一目前编码器，解码器，滤波器三种功能集成在一个芯片上。如个芯片上。如INTEL 29C14芯片芯片2022-12-24436 混合
29、电路混合电路 作用：作用：实现二线到四线的转换。实现二线到四线的转换。用户话机的模拟信号：用户话机的模拟信号：二线双向传送二线双向传送。PCM数字信号：数字信号：四线单向传送四线单向传送。现一般采用集成电路实现。现一般采用集成电路实现。要求：要求：不能产生回音。不能产生回音。发发收收用户线用户线2022-12-24447、测试、测试 用户电路可配合外部测试设备对用户线进行测试，用于故障检测，如混线、断线、接地、元器件损坏等。用户线测试功能的实现如图5.10所示，它是通过测试开关将用户线接至外部测试设备来实现的。一般测试设备有专门软件完成测试工作（自动）。图5.10 配合外部测试原理 2022-
30、12-2445中继电路 中继电路是交换机和中继线的接口设备，也叫中继器。交换机的中继电路有数字中继电路和模拟中继电路。模拟中继电路是交换机与模拟中继线的接口，用于连接模拟交换局，模拟中继电路的功能与用户电路的功能基本相似，目前在电话网上已很少使用.2022-12-2446 数字中继电路是连接局间数字中继线的接口设备，用于与数字交换局或远端用户模块相连。数字中继电路的功能框图如图5.11所示。图5.11 数字中继电路的基本框图 从图中可以看出，一个交换系统主要由主处理机、子处理机、交换网络及接口部分组成。复帧同步码在F0（复帧的第1个帧）的TS16的高4个比特中传送，码字为0000。21 数字中
31、继接口及处理机结构示意图数字程控交换机的交换网络是数字交换网络，主要采用T接线器或T和S接线器，并按照一定的拓扑结构和控制方式构成的，用于完成时分复用信号的交换。在主处理机使能信号MPEN有效期间，若地址选通信号DS、读/写信号R/W及地址读信号ADDR有效输出，就可以对子处理机公共信箱的数据信号（DATA）进行读/写操作。26 某个局用程控交换机系统结构示意图所谓双机冗余配置就是有两套处理机系统，一个为主用，一个为备用。1882年，出现了共电式电话机（交换机集中供电）14 用户电路时隙产生电路如果复帧不同步，线路信令就会错路。那么这种主用机和备用机之间的工作方式叫做冗余方式。4 主处理机功能
32、原理框图模拟用户线接口电路（SLIC，Subscriber Line Interface Circuit）简称用户接口电路。八、外测处理机1）各处理机处于同一级别。5模拟用户电路的功能框图电路串联了一个小电阻，通过检测电阻上的直流压降便可得l MFC信号接收器（数字、双音频）每一块环路中继接口电路包含8路环路中继，板上由信号音检测及DTMF收/发码器等组成。6 主处理机访问辅助存储器DRAM时输入信号的时序2022-12-2447数字中继电路的基本功能主要有：数字中继电路的基本功能主要有：l 码型变换 由于PCM线上使用的传输码型与交换网络内部的码型不一样，PCM线上使用的传输码型一般是HDB
33、3型码（高密度双极性码），交换机内部的码型一般采用单极性不归零码（NRZ码），码型变换的任务就是在接收和发送方向完成这两种码型的相互转换。l 帧同步 数字中继线上的PCM信号是以帧方式传输的，其帧格式如图5.12所示。帧同步就是从接收的数据流中搜索并识别到帧同步码，以确定一帧的开始，使接收端的帧结构排列和发送端的完全一致，从而保证数字信息的正确接收。帧同步码0011011在PCM偶帧的TS0中。2022-12-2448图5.12 PCM的帧格式 2022-12-2449 l 复帧同步如果数字中继线上采用的是随路信令（中国No.1信令），则除了帧同步外，还要有复帧同步。PCM的1个复帧由16个帧
34、组成。复帧同步是使接收端与发送端的复帧结构排列完全一致。在随路信令方式中，各话路的线路信令在一个复帧的TS16中的固定位置传送，如果复帧不同步，线路信令就会错路。复帧同步就是为了保证各路线路信令不错路。复帧同步码在F0（复帧的第1个帧）的TS16的高4个比特中传送，码字为0000。2022-12-2450 l时钟提取时钟提取的任务就是从输入的数据流中提取时钟信号，以便与远端的交换机保持同步。被提取的时钟信号将作为输入数据流的基准时钟，用来读取输入数据，同时该时钟信号还可用作本端系统时钟的外部参考时钟源。l提取和插入信号 提取和插入的信号主要包括帧同步信号、复帧同步信号和告警信息的插入与提取，此
35、外当数字中继线上采用的是随路信令（中国No.1信令）时，在TS16还要提取和插入中国No.1信令的线路信令。2022-12-2451 l帧定位（再定时）从数字中继线上输入的码流有它自己的时钟信息（它局时钟），而接收端的交换机也有它自己的系统时钟（本局时钟），这两个时钟在频率和相位上不可能完全一致。帧定位就是采用弹性缓存的方式，用提取的时钟控制输入码流写入弹性缓冲器，用本局时钟控制从弹性缓冲器 中读出码流，从而把输入数据的时钟调整到本局系统时钟上来，实现系统时钟的同步。2022-12-2452数字音频信号的产生、发送和接收音频模拟信号必须经过音频模拟信号必须经过“数字化数字化”即即PCM调制后才
36、能在调制后才能在数字网上传输。数字网上传输。u交换机需要的音频信号：交换机需要的音频信号：u向用户发送各种信号音，如拨号音、忙音、回铃向用户发送各种信号音，如拨号音、忙音、回铃音；音；u与其它交换机之间发送和接收局间信令，如多频与其它交换机之间发送和接收局间信令，如多频信号。信号。2022-12-24531、音频信号种类：l 交换机到用户 交换机到用户的信号主要是各种信号音，交换机需要产生的主要信号音及其时间结构如图5.13所示。它们均是单频信号音，信号源为450Hz或 950Hz的正弦波。2022-12-2454图5.13 交换机需要产生的主要信号音及其时间结构 2022-12-2455l用
37、户到交换机 用户向交换机发送的信号主要是被叫号码，它包括两种形式：直流脉冲和双音多频（DTMF）。l 交换机到交换机 当局间采用中国No.1信令时，交换机到交换机之间发送和接收的是局间多频互控（MFC）信号。局间MFC信号是双音频信号，全部在音频的范围内，即在300Hz3400Hz之间。其高频段（前向）信号频率为：1380Hz、1500Hz、1620Hz、1740Hz、1860Hz、1980Hz，它采用“六中取二”的频率组合；低频段（后向）信号频率为：1140Hz、1020Hz、900Hz、780H，它采用“四中取二”的频率组合。2022-12-2456总结总结:交换机应具备音频信号接口，既能
38、产生单音频和双音频的信号，也应能接收双音频的信号。不管是信号音还是DTMF信号和MFC信号，它们都是音频模拟信号，由于交换机内部交换和中继线上传输的都是数字信号，所以这些音频信号的产生、发送和接收一般采用数字信号发生器和数字信号收发器来完成。交换机应具有的音频信令接口种类具体有：l 音信号发生器（数字、单音频）l DTMF信号接收器（数字、双音频）l MFC信号接收器（数字、双音频）l MFC信号发生（送）器（数字、双音频）数字用户信令处理机（DSP）主要完成交换机U接口的数字用户信令处理工作，是系统主处理机的子处理机，同时具有数字和模拟用户信令处理机功能。用户摘机：直流环路接通，直流电流20
39、MA以上。护管理和计费等。（3）A接口：PCM一次群接口，速率为2048kbit/s。在需要时按序读出即形成了数字双音频信号。主备用机分别运行系统检测程序，排除偶然性故障或干扰，确定哪台处理机出现了故障，替换发生故障的处理机。数字音频信号的产生、发送和接收3、双音频信号的产生5所示，AXM共有8片1MB9的DRAM，组成两套4MB的存储器组。串并电路：将串行PCM信码变成并行PCM信码其中数字接口有用户侧的V类接口和网络侧的A数字用户信令处理机的原理如图5.（3）处理机集中完成所有功能，一旦处理机系统出现故障，整个控制系统失效，因而系统可靠性较低。交换机应具有的音频信令接口种类具体有：1所示，
40、其中送话器是将声音变换为相应电信号的转换装置，受话器是将相应的电信号还原为声音的转换装置，二-四转换是指完成二线和四线转换的混合电路，消侧音电路则用于消除回声改善话音质量。向用户发送各种信号音，如拨号音、忙音、回铃音；在主处理机使能信号MPEN有效期间，若地址选通信号DS、读/写信号R/W及地址读信号ADDR有效输出，就可以对子处理机公共信箱的数据信号（DATA）进行读/写操作。由于同一时刻需要送音的用户会有多个，所以通过交换网络送音要建立的不仅是点到点的连接，还需要点到多点的连接。69帧时倒过来读，即读41单元出线3上的用户B需要送拨号音，它所分配的话路时隙是TS18。2022-12-245
41、72、单音频信号的产生 在数字交换机中，我们通常采用数字信号发生器来直 接产生数字化信号。数字信号发生器是利用只读存储器（PROM）来实现的。单音频信号产生的基本原理是：按照PCM编码原理，将信号按125s间隔进行抽样（也就是8kHz的抽样频率），然后进行量化和编码，得到各抽样点的PCM信号值，按照顺序将其放到ROM中，在需要的时候按序读出即可。图5.15是单音频信号的产生原理 2022-12-2458图5.14 单音频信号产生原理 2022-12-2459ROM存储存储 信号周期信号周期2ms，抽样，抽样16个点，占用个点，占用16个存个存储单元。储单元。将将PCM信号存入信号存入ROM中中
42、1-16循环循环计数计数器器译译码码器器.读出数据读出数据帧脉冲帧脉冲ROM16122022-12-2460节省节省ROM容量的方法容量的方法 只存储只存储1/4周期的编码信号（前周期的编码信号（前5个抽样点）个抽样点）读取方法：读取方法：15帧时读帧时读ROM中中15存储单元存储单元 69帧时倒过来读，即读帧时倒过来读，即读41单元单元 1013帧时又正序读，即读帧时又正序读，即读15单元，并且极单元，并且极性置反性置反 1416帧时再反序读，即读帧时再反序读，即读41单元，极性置单元，极性置反反2022-12-24613、双音频信号的产生 交换机需要产生的双音频信号是中继线上的MFC信号。
43、我们以多频互控信号为例，来说明双音频信号产生的基本原理产生双音频信号最主要的就是要确定一个“重复周期”，使得在这个周期内两个双音频信号和PCM的抽样信号都重复了完整的周期，即三个信号的重复次数均为整数。2022-12-2462 例如要产生1500Hz和1620Hz的双音频信号，首先我们在1500Hz、1620Hz和8000Hz的三个频率中取最大公约数20Hz，它是重复频率，重复周期为50ms，即在50ms内，1500 Hz重复了75次，1620 Hz重复了81次，8000 Hz重复了400次。因此在50ms周期内，要取400个抽样值存放在ROM中。在需要时按序读出即形成了数字双音频信号。202
44、2-12-24634 数字音频信号的发送和接收数字音频信号的发送和接收 发送发送 通过数字交换网络送出，和话音信号一样处理通过数字交换网络送出，和话音信号一样处理（话路时隙）；（话路时隙）；通过指定时隙通过指定时隙TS16发送发送 从从ROM中送到数字交换网络，需经并中送到数字交换网络，需经并-串变换串变换成串行码成串行码 接收接收 信号音的接收：用户电路译码信号音的接收：用户电路译码-模拟信号，模拟信号，用户话机接收用户话机接收 多频信号的接收：多频信号的接收：接收器接收，采用数字滤波接收器接收，采用数字滤波-识别识别2022-12-2464(1)数字音频信号的发送数字音频信号的发送 图5.
45、15是通过数字交换网络向用户送信号音的应用举例。图5.15 通过交换网络向用户送信号音2022-12-2465 在图5.15中，交换网络有16条入线和16条出线，分别标识为015，每条入、出线上传送的是32路PCM信号，信号音发生器连在交换网络的入线15上，它通过入线15的TS1、TS2固定时隙，通过交换网络分别向用户送忙音和拨号音。在某一时刻，出线2上的用户A需要送忙音，它所分配的话路时隙是TS8；出线3上的用户B需要送拨号音，它所分配的话路时隙是TS18。要实现向用户A送忙音和向用户B送拨号音，交换机只要将入线15的TS1与出线2的TS8相连，同时在入线15的TS2与出线3的TS18之间建
46、立连接即可。由于同一时刻需要送音的用户会有多个，所以通过交换网络送音要建立的不仅是点到点的连接，还需要点到多点的连接。2022-12-2466(2)数字音频信号的接收数字音频信号的接收 为实现DTMF和MFC信号的接收，交换机设有DTMF收号器和MFC接收器，它们是交换机的公用资源。通过交换网络实现多频信号的接收是常用的一种方法，这与数字音频信号的发送相类似，所不同的是DTMF收号器和MFC接收器一般接于交换网络的出线上，即下行母线上。当接收DTMF信号时，交换网络只要将拨号用户的话路连至相应的DTMF收号器即可；当接收MFC信号时，交换网络只要将入中继线上的话路与相应的MFC接收器相连就行。
47、2022-12-2467 数字多频信号接收器的工作原理如图5.16所示，一般采用数字滤波器滤波后进行识别的方法。图5.16 通过交换网络向用户送信号音2022-12-2468 设有一数字程控交换机，如图5.20所示。图5.20 话路建立过程举例5.4 话路接续（交换）话路接续（交换）2022-12-2469 其系统结构采用模块化分级控制方式，它由中央级（选组级）和用户级组成。选组级交换网络采用T-S-T三级交换网络，由中央处理机来控制。用户级有4个用户模块，每个用户模块有256个用户，经过用户模块的用户集中器（按4:1），通过两条2Mbit/s的32路PCM线路与选组级交换网络相连，用户模块由
48、用户处理机控制。话音进入选组级交换网络首先要经过复用器，进行串并变换和复用，然后才进入T接线器，此时信号速率变为4Mbit/s，每帧64个时隙；2022-12-2470 话音从交换网络的第3级出来还要经过分路器，进行并串变换和解复用，信号速率由4Mbit/s变为2Mbit/s。选组级交换网络的第1级和第3级分别由4个T接线器组成，第2级S接线器的交换矩阵为4X4，它可完成4条母线之间的空间交换，我们通常将交换网络或交换单元的入、出线称为母线。整个交换网络有8条入线和8条出线，分别标识为07，每条入、出线的话路数为32，交换网络的容量为256X256。2022-12-2471 若用户模块1的用户
49、A要与用户模块4的用户B进行通话，在这次通话中，A为主叫用户，B为被叫用户，这是一个本局呼叫。假设在此次通话中主叫用户A分配的时隙为母线0上的TS8，被叫用户B分配的时隙为母线6上的TS5。A用户话音经过复用器M0后，话路时隙由TS8变为TS16。A话音经上行第一级T接线器交换到ITS20，ITS20是交换所选的内部时隙。A话音经S接线器完成了母线间的交换，即从S的入线0交换到了出线3上，时隙不变。交换接续到第2级的T接线器，它完成由内部时隙ITS20到TS10的交换。再经过分路器D3后，这时接续到达被叫用户B的话路时隙母线6上的TS5。2022-12-2472 正常通话还应完成B到A的话路接
50、续。B用户话音经过复用器M3后，话路时隙由TS5变为TS10。B话音经上行第一级T接线器交换到ITS52，ITS52是B到A交换所用的内部时隙，它是采用反向法计算得到的，即A到B方向选择的内部时隙为ITS20，T接线器输入信号每帧为64个时隙，半帧为32，故有20+32=52，B到A方向交换所用的内部时隙为ITS52。B话音经S接线器从入线3交换到了出线0上，时隙不变。交换接续进展到第2级的T接线器，它完成由内部时隙ITS52到TS16的交换。再经过分路器D0后，这时接续到达主叫用户A的话路时隙母线0上的TS8。2022-12-24735.5 控制子系统控制子系统 程控交换机的控制系统是交换机
