蘭大信息程控交換機(jī)的終端和接口.ppt

第 1 頁,第四章 程控交換機(jī)的終端和接口, 4.1 模擬用戶線終端 4.2 數(shù)字用戶電路 4.3 模擬中繼器 4.4 數(shù)字中繼器 4.5 數(shù)字信號音的產(chǎn)生、發(fā)送和接收,第 2 頁,概述,由于交換機(jī)需要連接的設(shè)備種類繁多，不同設(shè)備發(fā)送的信號種類不同，信號的傳輸速率相差較大，對于控制方式要求也各異，所以在交換網(wǎng)絡(luò)和各種設(shè)備之間必須有接口以完成特定的轉(zhuǎn)換功能，這些接口電路或接口設(shè)備稱為終端設(shè)備。 模擬用戶接口是連接模擬用戶設(shè)備和交換機(jī)的接口，主要負(fù)責(zé)完成向用戶設(shè)備供電、振鈴、模/數(shù)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換及2-4線變換等功能。 數(shù)字用戶接口是連接數(shù)字用戶設(shè)備和交換機(jī)的接口，數(shù)字用戶設(shè)備包括數(shù)字話機(jī)、數(shù)字傳真機(jī)、數(shù)字圖像設(shè)備和數(shù)字計(jì)算機(jī)等，通信時要求以一定速率一定格式發(fā)送數(shù)字信號，數(shù)字用戶接口必須按傳輸信號要求完成碼型變換、回波相消等功能。 數(shù)字中繼器是數(shù)字交換機(jī)和數(shù)字PCM中繼線之間的接口，而模擬中繼器是數(shù)字交換機(jī)和模擬中繼線之間的接口，主要完成碼型變換、信令收發(fā)和線路監(jiān)視的功能。,第 3 頁,程控?cái)?shù)字交換機(jī)的基本結(jié)構(gòu)圖,第 4 頁, 4.1 模擬用戶線終端,模擬用戶線終端包括模擬用戶電路和用戶模塊，用戶電路用來連接模擬用戶設(shè)備，話音經(jīng)模擬用戶電路AD轉(zhuǎn)換后，由用戶模塊進(jìn)行話務(wù)集中，然后送往數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)。反之從交換網(wǎng)絡(luò)來的話音，先由用戶模塊分路，然后經(jīng)用戶電路DA轉(zhuǎn)換后送往用戶設(shè)備。 一、模擬用戶電路（SLC: Subscriber Line Circuit) 模擬用戶電路是連接模擬用戶設(shè)備和交換機(jī)的接口電路，交換機(jī)為每個用戶分配一套用戶電路，一般模擬用戶電路具有7項(xiàng)主要功能，分別是：饋電、過壓保護(hù)、振鈴、監(jiān)視、編譯碼、二四線變換和測試，通稱為BORSCHT。（請注意各功能順序）,第 5 頁,1. 饋電,1. 饋電（B：Battery Feeding） 所有連接在交換機(jī)上的話機(jī)，都由交換機(jī)向其饋電。我國規(guī)定饋電電壓為-60V，國外設(shè)備多為-48V，通話時的饋電電流在2050mA之間。為使送話器工作于最佳狀態(tài)，環(huán)路電阻應(yīng)小于1900，當(dāng)環(huán)路電阻超過1900 ，可在b線串接24V升壓電池，環(huán)路電阻最大不能超過3000 。 饋電方式可以有兩種：電壓饋電和電流饋電。 電壓饋電一般要使用電感，對話音呈高阻抗，對直流饋電則是低阻抗，為減少對地不平衡產(chǎn)生的串話，要求連個電感的感抗要盡可能一致。結(jié)構(gòu)簡單，但電感較大，電路不易集成，且用戶環(huán)線較長時衰減較大。 對于電壓饋電方式，往往串接環(huán)路電流限流器，作用有兩個：a. 防止意外短路，b. 當(dāng)用戶話機(jī)在規(guī)定時間不掛機(jī)時，則封鎖用戶，停止供電。 電流饋電通過恒流源向用戶饋電，可以不使用電感線圈，電路體積小，容易集成，而且受線路長度影響小。,第 6 頁,2. 過壓保護(hù),2. 過壓保護(hù)（O：Over Voltage Protection) 因?yàn)橛脩舡h(huán)線經(jīng)常是裸露在外的明線，所以有可能人為或意外接入高電壓，為了保護(hù)交換機(jī)內(nèi)部電路不受高壓襲擊，程控交換機(jī)采用兩級過壓保護(hù)措施。,第 7 頁,2. 過壓保護(hù),第一級是在配線架上安裝保安器，主要用來防止雷電，高電壓下保安器首先被擊穿，達(dá)到瀉流目的。但是保安器擊穿速度不夠快，幾百伏的高壓仍然可以在短時間內(nèi)加到接口板的入線端，因此需要加第二級保護(hù)。 第二級是由熱敏電阻和二極管橋式鉗位電路組成。熱敏電阻R的作用是抑制電流增加，平時電阻很小，電流大時其發(fā)熱較高，電阻值也較大，當(dāng)電流過大時燒毀形成斷路。二極管橋式鉗位電路可將ab線的電壓鉗制在48V。,第 8 頁,3. 振鈴控制,3. 振鈴控制（R：Ringing Control） 我國規(guī)定振鈴鈴流為：9015V，25Hz的交流電壓信號。鈴流發(fā)生器是一個連續(xù)信號發(fā)生器，而振鈴的節(jié)奏為1s通，4s斷，為此，需要由處理器來控制鈴流繼電器的通斷，由軟件控制繼電器動作，1s振鈴期接通鈴流源，4s間斷期接回ab線。同時，為了在振鈴時檢測用戶摘掛機(jī)狀態(tài)，在鈴流電壓中疊加一個-48V的直流電壓，只要用戶摘機(jī)，交換機(jī)就可以檢測到用戶環(huán)路電流的變換，從而產(chǎn)生截鈴信號，停止振鈴。,第 9 頁,3. 振鈴控制,第 10 頁,4. 監(jiān)視,4. 監(jiān)視（S：Supervision) 監(jiān)視功能主要是通過監(jiān)視用戶線上的直流電流來監(jiān)視用戶線回路的通斷狀態(tài)，從而可以及時檢測到用戶的摘掛機(jī)狀態(tài)和直流撥號脈沖。 用戶掛機(jī)時，直流環(huán)路斷開，用戶線上無直流電流；當(dāng)用戶摘機(jī)時，直流環(huán)路接通，用戶線有20mA以上的直流電流。 對于號盤話機(jī)，撥號時使用戶環(huán)線有規(guī)律的通斷，從而發(fā)出一串直流撥號脈沖，處理器通過軟件技術(shù)脈沖個數(shù)，就可以受到撥出的號碼。 監(jiān)視電路與饋電電路一般是合在一起的。,第 11 頁,4. 監(jiān)視,第 12 頁,5. 編譯碼和濾波,5. 編譯碼和濾波（C：Code、decode & filter） 編譯碼和濾波功能完成模擬信號和數(shù)字信號間的轉(zhuǎn)換。 為了避免在模數(shù)轉(zhuǎn)換中由于信號抽樣而產(chǎn)生混疊失真，和消除50Hz電源及其倍頻信號的干擾影響，在發(fā)送端模擬信號需要先經(jīng)過一個3003400Hz的帶通濾波器，然后再經(jīng)過編碼器變成PCM數(shù)字信號；而在接收端經(jīng)過解碼器解碼后，恢復(fù)出PAM信號，然后經(jīng)過一個04000Hz低通濾波器恢復(fù)成模擬連續(xù)語音信號。,第 13 頁,6. 混合電路,6. 混合電路（H：Hybrid Circuit） 在用戶線上模擬信號是通過2條用戶線雙向傳輸?shù)?，而進(jìn)入交換機(jī)后數(shù)字信號必須單向傳輸，需要將收發(fā)信號分開，即以4線單向傳輸。混合電路的功能就是完成2/4線轉(zhuǎn)換。 平衡網(wǎng)絡(luò)的作用是對用戶線的阻抗進(jìn)行匹配，使4線側(cè)的發(fā)送和接收端之間有很大的衰減，避免接收端的信號回送到發(fā)送端而產(chǎn)生回聲。,第 14 頁,6. 混合電路,由圖可以看到，平衡網(wǎng)絡(luò)很重要，如果ZB跟ZL匹配不好，就會使接收信號泄漏到發(fā)送端。形成發(fā)話回聲和受話回聲。,第 15 頁,6. 混合電路,由于用戶線長度不等，用戶話機(jī)不同，而且話音是多頻信號，所以ZB很難和ZL完全匹配，所以泄漏一定存在。為了防止產(chǎn)生正反饋出現(xiàn)，一般在4線的接收端加入23dB的衰減，以防止回路不穩(wěn)產(chǎn)生振鳴。,第 16 頁,7. 測試,7. 測試（T：Test） 測試功能主要是用來檢查用戶線路和接口可能出現(xiàn)的各種故障，以便及時修復(fù)和排除。通過在用戶電路中提供一些測試點(diǎn)和開關(guān)，可接入測試電路進(jìn)行內(nèi)線測試或外線測試。 內(nèi)外線的測試一般采用周期巡回自動測試或制定測試。,第 17 頁,二、用戶模塊,用戶模塊又稱用戶集線器，主要是用來進(jìn)行話務(wù)集中（或分散）的。 因?yàn)橛脩艟€的話務(wù)量很低，即利用率比較低，若給每用戶分配一個固定時隙，直接進(jìn)入交換網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交換，則由于大部分時隙是空閑的，而使交換網(wǎng)絡(luò)效率非常低下，而且造成交換網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部數(shù)據(jù)速率很高。所以需要在用戶級先對所有用戶進(jìn)行話務(wù)集中，將幾百或上千個用戶共用少數(shù)的若干條話路（eg：120條），然后再送往交換網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交換。 用戶模塊主要由一級T接線器構(gòu)成用戶級交換網(wǎng)絡(luò)。一般把用戶電路到數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)的傳輸通路稱作上行通道，把數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)到用戶電路的傳輸通路稱作下行通道。上行通道用集中式T接線器實(shí)現(xiàn)，下行通道用發(fā)散式T集線器實(shí)現(xiàn)。,第 18 頁,用戶模塊框圖,第 19 頁,上行通道集中式T交換網(wǎng)絡(luò),第 20 頁,下行通道發(fā)散式T交換網(wǎng)絡(luò),第 21 頁,二、用戶模塊,除了用戶交換網(wǎng)絡(luò)外，用戶模塊還包括以下幾個主要部分： 信號提取和插入電路：用于交換機(jī)中多個處理器之間的通信，負(fù)責(zé)把從網(wǎng)絡(luò)接口傳來的處理機(jī)通信信息從信息流中的TS16提取出來給用戶處理機(jī)，或?qū)⒂脩籼幚頇C(jī)發(fā)出的通信信息插入到信息流的TS16當(dāng)中去。 掃描存儲器：用于暫存從用戶電路讀取的用戶電路狀態(tài)信息。如：摘機(jī)0、掛機(jī)狀態(tài)1。 分配存儲器：用于暫存處理機(jī)向用戶電路發(fā)出的控制命令。如：振鈴控制（“0”不振鈴，“1”振鈴）；測試控制（“0”正常狀態(tài)，“1”測試狀態(tài)）；換極控制（“0”正常，“1”換極）；投幣收集控制（“0”正常，“1”送硬幣收集信號） 用戶處理機(jī)：負(fù)責(zé)控制用戶模塊和用戶電路的工作，并對用戶電路掃描，進(jìn)行摘掛機(jī)識別，在用戶電路中分配驅(qū)動信號，并負(fù)責(zé)和高層處理機(jī)通信。,第 22 頁, 4.2 數(shù)字用戶電路,數(shù)字用戶電路（DLC：Digital Line Circuit）是數(shù)字用戶終端與數(shù)字程控交換機(jī)之間的接口電路。 數(shù)字用戶終端設(shè)備主要有：數(shù)字話機(jī)，個人計(jì)算機(jī)，數(shù)字傳真機(jī)及數(shù)字圖像設(shè)備等。這些終端設(shè)備都是以數(shù)字信號的形式與交換機(jī)溝通。不同的數(shù)字終端傳輸信號時采用的協(xié)議是不同的，所以數(shù)字用戶電路需要完成的功能也有差異，但是數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議總是可以按OSI（開放系統(tǒng)互聯(lián)）規(guī)定的7層協(xié)議體系來劃分功能，一般交換機(jī)上的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議至少需要完成物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層的功能。 物理層主要規(guī)定數(shù)據(jù)傳輸時信號的碼型，數(shù)據(jù)傳輸模式（全雙工、半雙工、單工、總線），編碼，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，接口物理特性，及通信時的規(guī)程特性（各種信號的出線順序等）。 數(shù)據(jù)鏈路層主要完成點(diǎn)到點(diǎn)的傳送，鏈路管理（鏈路的建,第 23 頁, 4.2 數(shù)字用戶電路,立、維持和釋放），尋址，差錯控制，流量控制，接入控制和幀同步等。 網(wǎng)絡(luò)層主要完成全網(wǎng)內(nèi)的尋址，呼叫控制，邏輯編址，路由、復(fù)用等功能。 對于不同的數(shù)字系統(tǒng)，交換機(jī)的數(shù)字用戶電路需要完成的功能也不一樣。在這里主要介紹綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ ISDN）的數(shù)字用戶電路。,第 24 頁,一、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)簡介（書上p237）,綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)是將語音、數(shù)據(jù)、圖像等的信息傳輸業(yè)務(wù)綜合在一起的通信網(wǎng)，所有的業(yè)務(wù)的信息經(jīng)過數(shù)字化后，都在一個網(wǎng)絡(luò)中傳輸和交換。俗稱“一線通”。 不同的業(yè)務(wù)對線路的傳輸速率提出了不同的要求：話音業(yè)務(wù)要求速率為64kb/s，文件傳輸759600b/s，數(shù)據(jù)處理75100kb/s，圖像至少1Mb/s以上。不同業(yè)務(wù)的傳輸特點(diǎn)也不一樣：語音要求實(shí)時性、低延遲；數(shù)據(jù)傳輸要求高吞吐量、突發(fā)性、低誤碼率，但對時間延遲不敏感。 為了適應(yīng)這些不同要求，就必須有不同的接口。ISDN為用戶定義了不同的功能群和網(wǎng)絡(luò)參考點(diǎn)，供不同情況下的用戶連接網(wǎng)絡(luò)。,第 25 頁,一、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)簡介,圖中LT、NT1、NT2、TE1、TE2和TA都是一些功能群，功能群是在用戶出入口應(yīng)該具有的一些功能的組合，它是一個抽象的概念，不一定要求實(shí)際的裝置一致。 R、S、T、U都是一些參考點(diǎn)，參考點(diǎn)的作用是區(qū)分功能群，并且規(guī)定各功能群之間的接口要求。,第 26 頁,ISDN系統(tǒng)應(yīng)用的例子,第 27 頁,1. 功能群,1. 功能群 LT：線路終端。在交換機(jī)上，功能主要有饋電、信號收發(fā)及再生、故障定位等。 NT1：網(wǎng)絡(luò)終端1，為用戶線終端處的物理和電氣終端裝置，功能主要是物理層上的多路復(fù)用（例如提供時分復(fù)用傳輸），時鐘同步，供電，監(jiān)視，維護(hù)，及多終端的爭用D信道時的沖突控制。是網(wǎng)絡(luò)的邊界，使用戶設(shè)備不受用戶線上傳輸方式的影響。 NT2：網(wǎng)絡(luò)終端2，又叫作智能的網(wǎng)絡(luò)終端，具有數(shù)據(jù)鏈路層上的復(fù)用，交換，集線，和維護(hù)功能，相當(dāng)于用戶交換機(jī)，或局域網(wǎng)里的終端控制器。 TE就是用戶終端設(shè)備，可以是數(shù)字話機(jī)，各種數(shù)據(jù)終端，工作站，數(shù)字傳真機(jī)等。 TE1：標(biāo)準(zhǔn)ISDN終端，具有13層協(xié)議處理功能，維護(hù)功能，接口功能，及與其他裝置的連接功能。,第 28 頁,2. 參考點(diǎn),TE2：非標(biāo)準(zhǔn)ISDN終端，功能與TE1相同。 TA：終端適配器，具有接口變換功能，對TE2進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換及速率適配后將其接入S參考點(diǎn)。 2. 參考點(diǎn) S：標(biāo)準(zhǔn)用戶網(wǎng)絡(luò)接口，可直接連接ISDN標(biāo)準(zhǔn)終端，采用四線傳輸信號，具有192kb/s傳輸速率，其中包括2BD、同步和控制信息。它將用戶設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)有關(guān)的通信功能分開，是用戶和網(wǎng)絡(luò)的分界點(diǎn)。 T：是NT1和NT2間的接口，性能同S。 R：是提供非ISDN標(biāo)準(zhǔn)的終端入網(wǎng)的接口。 U：用戶線接口，一般采用二線傳輸方式（也有采用四線的），在其上傳輸雙向數(shù)字信號，它具有144kb/s（2B+D=144）傳輸速率的信息格式。,第 29 頁,3. 通道類型,3. 通道類型 B信道：信息通道，用來傳送用戶信息，速率為64kb/s。 D信道：信令通道，用于傳送電路交換的控制信息，或者作為分組交換的信息通道，速率一般為16kb/s或者64kb/s。 H信道：信息通道，可傳輸高速的用戶信息，根據(jù)速率有H0信道，速率為384kb/s；H11信道，速率為1536kb/s；H12信道，速率為1920kb/s。 根據(jù)應(yīng)用場合可分為： 基本接口（BRI:Base Rate Interface）：用于連接一般家庭或辦公室設(shè)備，采用二線傳輸，信道由2BD組成，即包括2個獨(dú)立的B信道和1個16kb/s 的D信道。速率為144kb/s，其中B信道一般用來傳輸話音、數(shù)據(jù)和圖像，D信道用來傳輸信令或分組信息。 基群速率接口（PRI:Primary Rate Interface）：用于PBX（用戶交換機(jī)）或?qū)Ｓ镁W(wǎng)，采用四線傳輸，由若干B信道和一個64kb/s的D信道組成，常用的形式有23BD， 30BD，3H0+D，nB+mH0+D。,第 30 頁,4. ISDN用戶-網(wǎng)絡(luò)接口的協(xié)議分層結(jié)構(gòu),4. ISDN用戶-網(wǎng)絡(luò)接口的協(xié)議分層結(jié)構(gòu) 第1層規(guī)定了BRI和PRI接口的電氣物理?xiàng)l件和特性。 第2層規(guī)定了BRI和PRI的數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程。 第3層規(guī)定了BRI和PRI的呼叫控制功能。,第 31 頁,二、數(shù)字用戶電路,為了能將ISDN終端數(shù)字設(shè)備接入ISDN網(wǎng)，程控交換機(jī)需要相應(yīng)的數(shù)字用戶接口電路，其功能主要是完成LT、U參考點(diǎn)的功能。 1. 基本功能 1）提供雙向數(shù)字2BD通道； 2）路由尋找和為B、D信道進(jìn)行路由選擇； 3）對每條數(shù)字線路進(jìn)行測試、維護(hù)、和特殊保護(hù)； 4）碼型變換，擾碼，回聲抑制、過壓保護(hù)及故障檢錯等。 5）第2、3層的協(xié)議處理。,第 32 頁,2. 第一層基本功能（物理層T1.601）,2. 第一層基本功能（物理層T1.601） 主要是碼型變換，擾碼，回聲抑制、過壓保護(hù)、線路饋電及故障檢錯，實(shí)現(xiàn)幀結(jié)構(gòu)，完成B、D信道的復(fù)合和分離等。 其中過壓保護(hù)和測試功能與模擬用戶電路類似。 1）收發(fā)器 收發(fā)器的作用主要是在二線制的用戶環(huán)線上實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號的雙向傳輸。解決的辦法主要有三種：,第 33 頁,時間分隔復(fù)用法,時間分隔復(fù)用法（TDM：Time Division Multiplex） 時間分隔復(fù)用法又稱作乒乓法（Ping Pong） ，具體是將發(fā)送信息和接收信息放在不同的時間段內(nèi)進(jìn)行，一來一去就好像打乒乓球一樣，故名乒乓法。實(shí)際上這種系統(tǒng)是一種半雙工系統(tǒng)。 將數(shù)據(jù)傳送時間分成等間隔的區(qū)間，稱為時隙，所有奇數(shù)時隙用于一個方向的數(shù)據(jù)傳送，而偶數(shù)時隙用于另一個方向的數(shù)據(jù)傳送。收發(fā)雙方為了在規(guī)定的時間內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)，必須先把需要發(fā)送的數(shù)據(jù)緩存起來，當(dāng)屬于自己的發(fā)送時間到來時，再以至少2倍于線路傳輸速率的速度將數(shù)據(jù)集中發(fā)出去，因?yàn)閿?shù)據(jù)是采用突發(fā)方式傳送出去的，所以又可以稱作突發(fā)式（Burst Mode）。 因?yàn)樾枰紤]到在線路最長情況下的傳輸時延，所以還需要在發(fā)送和接收數(shù)據(jù)之間留出保護(hù)時間。,第 34 頁,時間分隔復(fù)用法,第 35 頁,頻分復(fù)用法,頻分復(fù)用法（FDM：Frequency Division Multiplex） 將收發(fā)兩個方向的數(shù)據(jù)傳輸分別調(diào)制到不同的頻率上進(jìn)行，一個方向在高頻段，另一個方向在低頻段。,第 36 頁,回波抵消法,回波抵消法（EC：Echo Cancellation） 和模擬用戶電路一樣，在數(shù)字用戶電路中也要利用混合電路進(jìn)行2/4線變換。由于混合電路中的匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗不可能完全與用戶環(huán)路阻抗匹配，所以在2/4線轉(zhuǎn)換時存在回波泄漏，發(fā)送端信號經(jīng)過本端混合電路泄漏到接收端而形成近端回波，信號經(jīng)過對端混合電路而產(chǎn)生遠(yuǎn)端回波，回波是對接收信號的一種干擾。 一般利用回波抑制器來消除接收端的回波。回波抑制器能根據(jù)當(dāng)前的輸入信號和 信號來估計(jì)回波 信號的大小，產(chǎn)生 一個大小跟回波相同的估計(jì)信號 ，在加法器處 和 兩信號相減，從而在接收端消除回波信號的干擾。,第 37 頁,回波抵消法,第 38 頁,三種傳輸方法比較,第 39 頁,2）碼型變換,2）碼型變換 數(shù)字用戶終端和交換機(jī)中的信號一般都是單極性不歸零信號，不但含有較大的直流分量，而且不具有定時信息，不適于直接在線路中傳輸，所以數(shù)字用戶電路也需要碼型變換功能。 為了便于傳輸并且減小信號損耗和串話干擾，線路傳輸碼應(yīng)具有一下幾個特點(diǎn)：不含直流，能量集中在低頻段，能傳送定時信息，相關(guān)電路簡單。 目前普遍采用的碼型有2B1Q碼和4B3T碼。 2B1Q碼是把2個二進(jìn)制碼變換成1個四進(jìn)制碼， 4B3T碼是把4個二進(jìn)制碼變換成3個三進(jìn)制碼。,第 40 頁,3）擾碼和去擾碼,3）擾碼和去擾碼 用戶發(fā)出的數(shù)據(jù)信號是隨機(jī)的，可能組合成多種特定的碼序列，例如：全1，或全0，或幀同步碼，有可能破壞幀的同步，影響接收方定時信號提取，克服這種不利影響的方法就是使用擾碼器。擾碼器的作用是在發(fā)送數(shù)據(jù)序列中加入一個偽隨機(jī)序列，以破壞用戶發(fā)送數(shù)據(jù)中的特定碼組和。,第 41 頁,4）幀結(jié)構(gòu),發(fā)送端： 接收端：,4）幀結(jié)構(gòu) 每幀長度240bit或120個四進(jìn)制符號，占用時間1.5ms，幀頻率為667Hz，幀速率為160kbit/s，每8幀組成1個復(fù)幀，其中第17幀的幀同步碼FW為四進(jìn)制的+3+3-3-3-3+3-3+3+3，即二進(jìn)制的101000000010001010（共18位），第0幀的幀同步碼為顛倒的FW，即為IFW-3-3+3+3+3-3+3-3-3（010111111101110101），用以確定復(fù)幀開始。,第 42 頁,3. 第二層功能（數(shù)據(jù)鏈路層I.440/I.441）,3. 第二層功能（數(shù)據(jù)鏈路層I.440/I.441） ISDN第2層協(xié)議的任務(wù)是管理各終端與網(wǎng)絡(luò)間信息的傳遞。通常在該層中采用D信道上的鏈路接入規(guī)程LAPD（Link Access Procedure for D channel），它是ISO制定的高級數(shù)據(jù)鏈路控制HDLC（High-level Data Link Control)規(guī)程的子集，通過LAPD規(guī)程將D信道變成高效、可靠的數(shù)據(jù)通道，為第3層協(xié)議服務(wù)。 主要功能： 1）幀的分割、同步和透明傳輸； 2）鏈路管理：在D信道上建立1條或多條邏輯鏈路以實(shí)現(xiàn)復(fù)用； 3）順序控制：保持接收幀順序和發(fā)送幀順序一致；,第 43 頁,4. 第三層功能（網(wǎng)絡(luò)層I.450/I.451）,4）差錯控制：檢測數(shù)據(jù)鏈路上的傳輸錯誤，并用重發(fā)的方式來糾正傳輸錯誤； 5）流量控制：當(dāng)邏輯鏈路過載時，暫停向該鏈路發(fā)送幀信息，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流量基本平穩(wěn)。 4. 第三層功能（網(wǎng)絡(luò)層I.450/I.451） 第三層協(xié)議主要是根據(jù)用戶終端對信息信道（B信道）的使用要求，用來對B信道的建立、保持和釋放進(jìn)行控制，也就是說這一層協(xié)議主要是用來完成呼叫控制功能的，因而本層又稱為呼叫控制層，本層協(xié)議稱為呼叫控制協(xié)議。協(xié)議I.450（又稱作Q.930）是基本接口的呼叫控制協(xié)議，I.451（Q.931）是基群速率接口的呼叫控制協(xié)議。 第二層和第三層協(xié)議都由相應(yīng)的軟件實(shí)現(xiàn)。,第 44 頁, 4.3 模擬中繼器,模擬中繼器是數(shù)字程控交換機(jī)和模擬中繼線的接口。模擬中繼線一般是二線電路。 它的功能跟模擬用戶電路類似，也有過壓保護(hù)（O）、編譯碼及濾波（C）、測試（T）、線路監(jiān)視（S）這幾個功能，當(dāng)中繼線采用二線制時，還有2/4線轉(zhuǎn)換即混合電路（H）的功能，不同的是，模擬中繼器不需要饋電和振鈴的功能，而且線路監(jiān)視功能是用來反映模擬中繼線路的空閑、占用、應(yīng)答、正向拆線、反向拆線和閉塞等狀態(tài)。模擬用戶接口只需要單向檢測話機(jī)的直流通斷狀態(tài)，而模擬中繼接口不但要檢測對端交換機(jī)的監(jiān)測信令，還要將本端交換機(jī)的監(jiān)測信令插入到傳輸信道中去，需要忙閑指示功能。 另外，用戶電路發(fā)來的信息需要先連接到用戶模塊，經(jīng)過話務(wù)量集中后才能進(jìn)入選組級（交換網(wǎng)絡(luò)），而模擬中繼器上接收的信號直接進(jìn)入交換網(wǎng)絡(luò)。,第 45 頁,模擬中繼器結(jié)構(gòu)框圖,第 46 頁, 4.4 數(shù)字中繼器,數(shù)字中繼器是數(shù)字交換機(jī)與數(shù)字PCM線路之間的接口設(shè)備，通過它可以連接數(shù)字交換機(jī)或遠(yuǎn)端用戶模塊。 主要功能有：碼型變換和反變換，時鐘提取，幀同步和復(fù)幀同步，幀定位，幀和復(fù)幀同步信號的插入，提取和插入隨路信令。,第 47 頁,1. 碼型變換和反變換,1. 碼型變換和反變換 碼型變換是將線路上的HDB3碼變換成交換機(jī)內(nèi)部使用的NRZ碼。 雙極性的HDB3碼無直流成分，具有連零抑制能力，但是其中不含時鐘信息，所以在將HDB3碼變成NRZ碼之前，需要經(jīng)過雙/單變換，先將雙極性碼變成單極性歸零RZ碼，這樣便于提取時鐘。 在發(fā)送數(shù)據(jù)時，需要將NRZ碼變換成HDB3碼，以便在線路上傳輸。 2. 時鐘提取 時鐘提取的任務(wù)是從PCM傳輸線上輸入的PCM碼流中提取時鐘信號，以便使收發(fā)雙方交換機(jī)的時鐘同步。,第 48 頁,3. 幀同步,3. 幀同步 幀同步的主要任務(wù)是從進(jìn)入交換機(jī)的碼流中找到一幀的起始位置，即發(fā)現(xiàn)TS0的位置，從而實(shí)現(xiàn)時隙位置對齊，幀同步是同步時分復(fù)用分路和復(fù)用的基礎(chǔ)。 幀同步的方法關(guān)鍵是從接收碼流中尋找并識別幀同步碼。這個任務(wù)由幀同步檢測器來完成，它有四個基本工作狀態(tài)：預(yù)同步狀態(tài)，幀同步狀態(tài)，預(yù)失步狀態(tài)和幀失步狀態(tài)。 幀同步碼在偶幀的TS0中，碼字為0011011，在幀失步狀態(tài)下，幀同步檢測器對進(jìn)入的比特逐位檢查，當(dāng)發(fā)現(xiàn)0011011的碼字組合后，首先進(jìn)入預(yù)同步狀態(tài)，然后將當(dāng)前的位置當(dāng)作TS0，向后數(shù)兩幀，在下一個偶幀的TS0位置查看是否能再次發(fā)現(xiàn)0011011的碼字，當(dāng)連續(xù)數(shù)次都能在預(yù)定位置檢測到同步碼，且在中間奇幀的TS0的第二比特為“1”時，則進(jìn)入幀同步狀態(tài)，,第 49 頁,3. 幀同步,若沒能在預(yù)定位置發(fā)現(xiàn)同步碼或奇幀TS0里的“1”，則重新回到幀失步狀態(tài)，繼續(xù)逐位搜索。這種連續(xù)數(shù)次（一般大于10次）都檢測到同步碼，且在中間奇數(shù)幀的TS0的第二比特為“1”時，才真正進(jìn)入同步狀態(tài)的方式稱為“后向保護(hù)”，是為了避免對“同步”誤判。 當(dāng)系統(tǒng)在同步狀態(tài)下，如果連續(xù)三次（或四次）都在偶幀的TS0位置上檢測不到幀同步碼時，則判定幀失步，同時在TS0的奇幀向?qū)Χ私粨Q機(jī)發(fā)幀失步告警碼通知對方。這種方式稱作“前向保護(hù)”，是為了避免因?yàn)榕及l(fā)性誤碼或干擾而立即判定系統(tǒng)失步，從而使系統(tǒng)過于頻繁的錯誤調(diào)整而采取保護(hù)措施。 狀態(tài)轉(zhuǎn)換見下圖。,第 50 頁,幀同步失步狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖,第 51 頁,4. 復(fù)幀同步,4. 復(fù)幀同步 如果數(shù)字中繼線上傳輸?shù)氖请S路信令，即在TS16中傳送話路信道的信令，為了能夠正確提取不同話路各自的信令信號，還必須實(shí)現(xiàn)復(fù)幀同步，如果復(fù)幀不同步，則各路話路的信令就會錯路。 復(fù)幀同步的主要任務(wù)是確定復(fù)幀中的F0幀的位置，以便將各幀的位置與發(fā)端的復(fù)幀中各幀的位置對齊。 復(fù)幀同步碼位于F0幀的TS16中的第14比特，碼字為0000。復(fù)幀同步檢測器負(fù)責(zé)檢測復(fù)幀同步碼，在檢測中也采用同步保護(hù)措施，規(guī)定連續(xù)兩次收不到復(fù)幀同步碼，或一個復(fù)幀中各幀TS16的數(shù)據(jù)都是0，則判斷為復(fù)幀失步。復(fù)幀失步后，規(guī)定在檢測到復(fù)幀同步碼，并且前一幀TS16中的數(shù)據(jù)不全為0時，才認(rèn)為復(fù)幀同步恢復(fù)。,第 52 頁,5. 幀定位,5. 幀定位（位同步） 主要是使輸入中繼線上的碼流的時鐘相位和速率與接收端交換機(jī)的時鐘完全同步。 雖然經(jīng)過時鐘提取功能，但只能保證收發(fā)雙方的時鐘在長時間內(nèi)的平均值是同步的，因?yàn)閿?shù)據(jù)傳輸速率受到線路長度和外界溫度的影響，會出現(xiàn)一些變化，在接收端交換機(jī)處表現(xiàn)出來就是碼流的時鐘頻率和相位的隨機(jī)抖動，這會造成數(shù)據(jù)的錯誤接收。所以必須把發(fā)送端送來的各時隙傳送的信息，準(zhǔn)確的按照本局的時鐘傳送，這就是幀定位的任務(wù)。 幀定位一般用彈性存儲器實(shí)現(xiàn)。 彈性存儲器有兩種：移位寄存器或隨機(jī)存儲器RAM。一般多用5121bit的RAM，能存儲兩幀64字節(jié)信息。其寫入由從,第 53 頁,5. 幀定位,輸入數(shù)據(jù)中提取的時鐘（外時鐘）來控制，而讀出由交換機(jī)自己的時鐘（內(nèi)時鐘）來控制，通過一讀一寫，就可以將不同的時鐘同步起來。,當(dāng)V1V2，寫比讀快，會造成信息丟失 當(dāng)V1V2，讀比寫快，會造成信息重讀 這兩種情況都稱作 “滑碼”，會造成信息的損傷。,第 54 頁,6. 提取和插入隨路信令,解決辦法： 當(dāng)容量C64B時，初始化時令讀寫地址相差一幀，即 W=R+32B，當(dāng)發(fā)生滑碼或者將要發(fā)生滑碼時，就強(qiáng)制使讀地址和寫地址相對變化32，即如果V1快，則讓W(xué)-32；若V1慢，則讓W(xué)+32，從而保證它們遠(yuǎn)離滑碼發(fā)生位置。這樣通過人為的增加一次滑碼，避免了由于W和R位置過近，而短時間內(nèi)發(fā)生多次滑碼的可能。其代價(jià)就是重讀或漏讀一幀的數(shù)據(jù)。 6. 提取和插入隨路信令 輸入時，除了F0幀外，在其他幀的TS16中提取各話路的控制信令進(jìn)行處理，完成相應(yīng)控制功能；輸出時，根據(jù)需要完成的控制內(nèi)容，由處理機(jī)在TS16中插入各話路的信令。,第 55 頁, 4.5 數(shù)字信號音的產(chǎn)生、發(fā)送和接收,一、概述 為了完成電話自動交換接續(xù)任務(wù)，交換機(jī)需要發(fā)送很多信令來進(jìn)行控制或狀態(tài)提示，信令可分為用戶與交換機(jī)之間的用戶信令和交換機(jī)之間的局間信令。信令的表現(xiàn)形式有多種，可以是直流脈沖，直流電平，鈴流，音頻信號音，或者是數(shù)字編碼，也可以是No.7信令系統(tǒng)中的信令單元（相當(dāng)于分組交換網(wǎng)里的一個控制分組）。在這里，我們主要是介紹一下音頻信號音的產(chǎn)生、傳送和接收的原理。音頻信號主要有單音頻信號和雙音頻信號兩種。 交換機(jī)向用戶發(fā)送的各種信號音主要有：撥號音、忙音、回鈴音、各種通知音、空號音、排隊(duì)等待音、催掛音等等。這些信號音的主要作用就是向用戶表明當(dāng)前呼叫的狀態(tài)，提示用戶下一步應(yīng)該做的事情，以配合交換機(jī)完成自動交換任務(wù)。,第 56 頁,一、概述,這些信號音一般都是采用450Hz、950Hz或1400Hz的單音頻信號音，并以不同的斷續(xù)時間來表示不同的含義。例如： 撥號音是一個450Hz的連續(xù)不間斷信號音，提示主叫用戶可以撥被叫號碼。 忙音是0.35s續(xù)，0.35s斷的450Hz信號音，提示主叫用戶被叫忙。 回鈴音是1s續(xù)，4s斷的450Hz信號音，提示主叫用戶當(dāng)前接續(xù)狀態(tài)處于被叫振鈴當(dāng)中，請主叫用戶等候被叫摘機(jī)。 催掛音是一個連續(xù)的且采用5級響度逐級上升的950Hz信號音，用于催請用戶掛機(jī)。 三方通話提示音是0.4s續(xù)4s斷的1400Hz信號音，用于提示用戶有第三方要求加入通話。,第 57 頁,一、概述,交換機(jī)之間發(fā)送的信號音是由“記發(fā)器”產(chǎn)生和接收的，一般稱作記發(fā)器信號（或者稱作多頻互控信號MFC： Multi-Frequency Compelled Signal ），主要用來傳輸被叫號碼（路由依據(jù)），是一種路由信令（地址信令）。 記發(fā)器信號分為前向信號（由主叫到被叫方向）和后向信號（由被叫到主叫方向），所有信號都是雙音頻信號。前向信號采用六中取二的編碼方式（1380，1500，1620，1740，1860，1980Hz)，可以表示15種不同的含義；后向信號采用四中取二的編碼方式（780，900，1020，1140Hz），可以表示6種不同含義。例如：用1500Hz1860Hz的雙音頻表示用戶號碼“8”。 還有一種雙音頻信號是由雙音頻電話發(fā)出的信號音，稱作DTMF信號：Dual Tone Multi-Frequency，用來表示電話號碼，是用4個高頻頻率的信號和4個低頻頻率的信號組合而成，表示數(shù)字09、AD、*、#。不過這種信號音不是由交換機(jī)來產(chǎn)生，而是由用戶設(shè)備（電話）產(chǎn)生的。,第 58 頁,二、數(shù)字信號音的產(chǎn)生,總之，交換機(jī)需要產(chǎn)生所有發(fā)往用戶的單音頻信號，和發(fā)往其他交換機(jī)的雙音頻記發(fā)器信號。因此交換機(jī)上需要配備相應(yīng)的信號設(shè)備（或稱作信號終端），用來產(chǎn)生和接收各種信號。 由于各種信號終端是公用設(shè)備，必須根據(jù)需要動態(tài)連接到不同用戶或交換機(jī)，各種信號音都要通過數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)所提供的路由傳送，所以這些信號都必須是PCM數(shù)字信號才能在數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)中通過，因而大多數(shù)交換機(jī)都采用數(shù)字信號發(fā)生器和數(shù)字信號接收器來提供服務(wù)。 1. 單音頻信號的產(chǎn)生 在數(shù)字交換機(jī)中采用數(shù)字信號發(fā)生器直接產(chǎn)生數(shù)字化信號音。數(shù)字信號發(fā)生器主要由只讀存儲器、計(jì)數(shù)器和譯碼器組成。下面是500Hz信號音的產(chǎn)生原理示意圖。,第 59 頁,500Hz信號音產(chǎn)生示意圖,第 60 頁,信號發(fā)生器硬件示意圖,按PCM抽樣編碼原理，每隔125us（8000Hz的抽樣頻率）對500Hz信號抽樣一次，經(jīng)量化編碼變成一個采樣點(diǎn)的PCM信號，送入ROM中存儲起來，因?yàn)?00Hz信號一周期2ms，所以需要采16個樣本點(diǎn)就夠了。當(dāng)需要產(chǎn)生500Hz的信號時，就以125us的間隔循環(huán)讀出ROM中的數(shù)據(jù)就行了。 但是如果信號頻率變成450Hz時，應(yīng)該采多少樣本點(diǎn)才夠呢？是不是1s450125us17.818個呢？,第 61 頁,450Hz信號音產(chǎn)生示意圖,從圖中看到，因?yàn)?50Hz的信號一周期（2.22ms）的長度不是125us的整數(shù)倍，所以，1號樣本點(diǎn)和19號樣本點(diǎn)的幅值不一樣，如果只采集18個樣本點(diǎn)保存，仍然通過循環(huán)讀出的方法產(chǎn)生450Hz信號的話，就會造成第二周期的第一個樣本點(diǎn)幅值偏低，從而帶來噪音。,第 62 頁,為了解決這個問題，應(yīng)該多采幾個的周期450Hz信號，使采樣時間長度T剛好為125us的整數(shù)倍，即要求： T450mT8000nT 就是要求 T450和T8000的最小公倍數(shù)。 或者 為了求出m、n和T，應(yīng)該先出450Hz和8000Hz的最大公約數(shù)，為50Hz，所以T1s/50=20ms，m9，n160，即要求對450Hz得信號連續(xù)采樣9個周期共20ms，產(chǎn)生160個樣本點(diǎn)，需要160個存儲單元。 由于單頻信號音具有對稱性，所以可以得到更加節(jié)省存儲單元的方案。仍然以500Hz信號為例，在500Hz信號圖中將一周期信號分為、四段，由圖可見， 和（或和）是偶對稱的，只要把段的信號以顛倒的順序來讀就得,1. 單音頻信號的產(chǎn)生,第 63 頁,1. 單音頻信號的產(chǎn)生,到了段的內(nèi)容。另外、和、段之間是奇對稱，只差一個負(fù)號，對于PCM碼來說僅僅是極性碼不同，所以只需要在POM中存放第段的信號就可以了。只需占用5個單元。 讀取的方法如下： 15幀時讀； 69幀時倒過來讀； 1013幀時又正讀，讀出后極性反轉(zhuǎn)； 1417幀時仍然倒讀，同時極性反轉(zhuǎn)。 實(shí)現(xiàn)電路框圖請參考課本p166圖5-31,第 64 頁,2. 雙音頻信號的產(chǎn)生,2. 雙音頻信號的產(chǎn)生 設(shè)要產(chǎn)生700Hz和900Hz的雙音頻信號。 首先，需要找到一個重復(fù)周期T，使其剛好成為上述兩個頻率信號周期的整數(shù)倍，同時也是采樣周期125us的整數(shù)倍。即要滿足： T700mT900n T8000p T 或者：m/700=n/900=p/8000=T 為了求出m、n、p和T，應(yīng)該先求出700Hz、900Hz和8000Hz的最大公約數(shù)，得100Hz，所以T1s/100=10ms，m7，n9，p=80，即要求對700Hz的信號連續(xù)采樣7個周期，對900Hz的信號連續(xù)采樣9個周期，采樣時間10ms，共產(chǎn)生80個樣本點(diǎn)，需要80個存儲單元。如果利用波形的對稱性，采用前面的方法，則只需要21個存儲單元。見課本p169。,第 65 頁,三、數(shù)字信號音的發(fā)送,數(shù)字信號音發(fā)生器是一種公用資源，可以為所有用戶服務(wù)。在程控交換機(jī)中，各種數(shù)字信號音是通過數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)送出的。 1. 用輸出控制的T接線器發(fā)送音頻信號 對于小型的交換機(jī)系統(tǒng)，交換網(wǎng)絡(luò)往往是由一級多輸入多輸出的T接線器組成的，這時可以用輸出控制的T接線器來完成信號音的發(fā)送。 輸出控制的T接線器的特點(diǎn)是順序?qū)懭?、控制讀出，其最大的好處在于：如果在控制存儲器的不同存儲單元都寫入同一個話音存儲單元的地址，則可以將話音存儲單元中存儲的話音分發(fā)到多個輸出時隙中去。數(shù)字信號音的發(fā)送就是利用這一原理。 一般選TS0或TS16所對應(yīng)的存儲單元存放話音，因?yàn)檫@兩個時隙一個存放的是幀同步碼，另一個存放各話路的信令，不需要進(jìn)入交換網(wǎng)絡(luò)交換，所以在交換網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，這兩個時隙是空閑的，可以用來存放數(shù)字信號音。,第 66 頁,T接線器發(fā)送音頻信號示意圖,第 67 頁,2. TST網(wǎng)絡(luò)鏈路半永久連接法,2. TST網(wǎng)絡(luò)鏈路半永久連接法 在大型交換機(jī)中，如果交換網(wǎng)絡(luò)是由TST三級交換網(wǎng)絡(luò)組成的，這時，數(shù)字信號發(fā)生器產(chǎn)生的各種信號音，分別占用上行數(shù)字母線中的一個信道，送到數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)，在交