現(xiàn)代交換--3電路交換1課件

1、12 電路，指承載用戶信息的物理層媒質(zhì)，可以是一對(duì)銅線、一個(gè)頻段或時(shí)分復(fù)用電路的一個(gè)時(shí)隙。 電路交換模式，交換設(shè)備只為通信雙方建立透明的通路連接，不對(duì)用戶信息進(jìn)行任何檢測(cè)、識(shí)別或處理。 電路交換設(shè)備，常稱作程控交換機(jī)，在軟件控制下，接收和處理用戶呼叫信令，分配資源，提供雙向通信電路。定義3.1概述3 1876年貝爾發(fā)明電話。 第一代交換機(jī)：人工交換機(jī) 第二代交換機(jī)：首先出現(xiàn)的是步進(jìn)制交換機(jī)，另一種是縱橫制交換機(jī)。p電路系統(tǒng)的概述4 隨著半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展，出現(xiàn)了半電子交換機(jī)，準(zhǔn)電子交換機(jī)。 計(jì)算機(jī)誕生后，將交換機(jī)的接續(xù)控制用計(jì)算機(jī)完成，有了模擬空分交換機(jī)。 20世紀(jì)70年代，PCM技術(shù)成熟，產(chǎn)生了

2、數(shù)字程控交換機(jī)，交換技術(shù)進(jìn)入了數(shù)字化時(shí)代，可交換數(shù)字話音、數(shù)據(jù)和圖文業(yè)務(wù)。p電路技術(shù)的發(fā)展5(1)按信息表示形式分：模擬和數(shù)字交換機(jī) 模擬交換機(jī)模擬交換機(jī)，交換機(jī)對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行交換，包括人工交換臺(tái)、步進(jìn)制、縱橫制等交換機(jī)。 數(shù)字交換機(jī)數(shù)字交換機(jī)，交換機(jī)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行交換，包括用于固定電話、移動(dòng)電話語(yǔ)音交換的程控?cái)?shù)字交換機(jī)。p電路交換機(jī)的分類6(2)按交換機(jī)構(gòu)組織形式分：空分和時(shí)分交換機(jī) 空分交換機(jī)空分交換機(jī)，交換機(jī)構(gòu)由空分電路陣列組成，接續(xù)電路在時(shí)域和頻域上被通信雙方完全占用。 時(shí)分交換機(jī)時(shí)分交換機(jī)，交換機(jī)構(gòu)由共享存儲(chǔ)器或共享總線組成，通信雙方只在某一瞬間占用連接媒質(zhì)。p電路交換機(jī)的分類7(3

3、)按控制方式分：人工、布線邏輯控制和存儲(chǔ)程序控制交換機(jī) 人工交換機(jī)人工交換機(jī)，通過接線員完成請(qǐng)求接收、狀態(tài)監(jiān)視和接續(xù)操作。 布線邏輯控制交換機(jī)布線邏輯控制交換機(jī)，通過邏輯電路對(duì)呼叫譯碼和選擇接續(xù)通路。 存儲(chǔ)程序控制交換機(jī)存儲(chǔ)程序控制交換機(jī)，利用存儲(chǔ)在控制計(jì)算機(jī)中呼叫處理軟件處理呼叫請(qǐng)求和控制接續(xù)動(dòng)作。p電路交換機(jī)的分類8(1) 面向連接面向連接，用戶需先通過請(qǐng)求信號(hào)告訴交換機(jī)所需的連接，當(dāng)需求可滿足并由交換機(jī)建好連接后，雙方才能通信。(2) 采用靜態(tài)復(fù)用、恒定帶寬采用靜態(tài)復(fù)用、恒定帶寬，每個(gè)用戶獨(dú)占通信鏈路資源，電路效率低。(3) 實(shí)時(shí)交換實(shí)時(shí)交換，適合實(shí)時(shí)通信業(yè)務(wù)應(yīng)用，不會(huì)引入額外時(shí)延。p電

4、路交換技術(shù)的特點(diǎn)93.2電路交換機(jī)的硬件結(jié)構(gòu) p電路交換呼叫接續(xù)過程（信令過程）10基本要求：基本要求： 能隨時(shí)發(fā)現(xiàn)信呼叫的到來(lái)； 能接收并保存主叫發(fā)送的被叫號(hào)碼； 能檢測(cè)被叫忙閑狀態(tài)及是否有空閑通路； 能向空閑的被叫用戶振鈴，在被叫應(yīng)答時(shí)建立與主叫的通話電路； 能隨時(shí)發(fā)現(xiàn)任何一方用戶掛機(jī)。p電路交換機(jī)的基本功能11連接功能終端接口功能終端接口功能控制功能信令功能用戶線中繼線在控制功能管理下，按需求提供連接通路。適配外部線路傳輸特性，信號(hào)格式轉(zhuǎn)換，協(xié)同信令功能收發(fā)信令。接收的終端狀態(tài)及信令消息轉(zhuǎn)換成適合控制功能處理的消息格式，或相反過程。依照呼叫用戶的需求，并結(jié)合交換設(shè)備的性能指標(biāo)、資源狀態(tài)完

5、成相應(yīng)的接續(xù)操作，維持設(shè)備正常運(yùn)行。p電路交換機(jī)的基本功能電路交換系統(tǒng)的基本功能模塊12數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)模擬用戶接口模擬用戶接口數(shù)字中接口數(shù)字中接口數(shù)字中接口數(shù)字中接口模擬中接口信令設(shè)備處理機(jī)存儲(chǔ)器打印機(jī)外存維護(hù)終端模擬用戶線模擬中繼線數(shù)字中繼線數(shù)字中繼線話路子系統(tǒng)控制子系統(tǒng)遠(yuǎn)端接口遠(yuǎn)端模塊p電路交換系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)13數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)模擬用戶接口模擬用戶接口數(shù)字中接口數(shù)字中接口數(shù)字中接口數(shù)字中接口模擬中接口信令設(shè)備處理機(jī)存儲(chǔ)器打印機(jī)外存維護(hù)終端模擬用戶線模擬中繼線數(shù)字中繼線數(shù)字中繼線話路子系統(tǒng)控制子系統(tǒng)遠(yuǎn)端接口遠(yuǎn)端模塊p控制子系統(tǒng)控制子系統(tǒng)本地維護(hù)本地維護(hù)遠(yuǎn)程維護(hù)遠(yuǎn)程維護(hù)14 ：控制方式按照處理機(jī)處理

6、機(jī)與話路設(shè)備話路設(shè)備的關(guān)系，可以把交換系統(tǒng)的控制方式大致分為兩類：和分散控制分散控制。當(dāng)然也有介于這兩者之間的控制方式混合控制。15l 集中控制集中控制：按照統(tǒng)一的方式，由一對(duì)中央處理機(jī)進(jìn)行控制集中控制：按照統(tǒng)一的方式，由一對(duì)中央處理機(jī)進(jìn)行控制優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)： 處理機(jī)掌握整個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)，可訪問所有資源； 改變功能一般在軟件進(jìn)行，較方便。缺點(diǎn)缺點(diǎn)： 軟件須包含不同特性的功能，龐大，不便管理； 系統(tǒng)較脆弱，一旦故障會(huì)造成全局癱瘓。16l分散控制 ：在給定的系統(tǒng)狀態(tài)下，每臺(tái)處理機(jī)只能訪問一部分資源和執(zhí)行一部分功能，每個(gè)處理機(jī)能力有限，只管一部分功能。 ：模塊化比較好；可靠性比較高。 ：由分散所帶來(lái)的開銷大

7、。 分散控制又分為分布控制和分級(jí)控制17單級(jí)多機(jī)控制方式 18多級(jí)多機(jī)處理機(jī)系統(tǒng) 19l 分布式控制 分布式控制分布式控制，每個(gè)功能板均配置單片機(jī)和處理程序，構(gòu)成完整的基礎(chǔ)模塊，通過相互通信對(duì)消息加工，協(xié)調(diào)完成所承擔(dān)的功能或作用。 結(jié)構(gòu)類似單級(jí)多機(jī)系統(tǒng)。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 標(biāo)準(zhǔn)組件化，設(shè)計(jì)和編程規(guī)整，易組成更大容量、更復(fù)雜功能系統(tǒng)； 方便引入新技術(shù)、新元件，系統(tǒng)持續(xù)發(fā)展性好； 可靠性高，故障只影響局部。20l 為了確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠，程控交換機(jī)的控制系統(tǒng)通常采用雙機(jī)冗余配置，配置方式有微同步、負(fù)荷分擔(dān)和主備用方式。 微同步(micro-synchronization)方式的基本結(jié)構(gòu)如圖3.11所示。

8、它具有兩臺(tái)相同的處理機(jī)，其間有一個(gè)比較器。兩臺(tái)處理機(jī)各自具有專用的存儲(chǔ)器，其內(nèi)容完全相同。21圖3.11 微同步方式的基本結(jié)構(gòu)話路設(shè)備處理機(jī)A比較器處理機(jī)B22 所謂微同步，就是要將兩臺(tái)處理機(jī)的執(zhí)行結(jié)果通過比較器不斷地進(jìn)行檢查比較。如果結(jié)果完全一樣，說明工作正常，程序可繼續(xù)執(zhí)行；如果結(jié)果不一致，表示其中有一臺(tái)處理機(jī)發(fā)生故障，應(yīng)立即告警并進(jìn)行測(cè)試和必要的故障處理。 微同步方式的優(yōu)點(diǎn)是較易發(fā)現(xiàn)硬件故障，且一般不影響呼叫處理。微同步方式的缺點(diǎn)是對(duì)軟件故障的防衛(wèi)較差，此外，由于要不斷地進(jìn)行同步復(fù)核，因此效率也不高。23 負(fù)荷分擔(dān)(Load sharing)方式的基本結(jié)構(gòu)如圖3.12所示。 負(fù)荷分擔(dān)也叫

9、話務(wù)分擔(dān)。其特點(diǎn)是兩臺(tái)處理機(jī)進(jìn)行工作，在正常情況下各承擔(dān)一半話務(wù)負(fù)荷。當(dāng)一臺(tái)處理機(jī)產(chǎn)生故障時(shí)，可由另一臺(tái)承擔(dān)全部負(fù)荷。為了能接替故障處理機(jī)的工作，兩臺(tái)處理機(jī)必須互相了解呼叫處理的情況，故雙機(jī)應(yīng)具有互通信息的鏈路。24圖3.12 負(fù)荷分擔(dān)方式話路設(shè)備處理機(jī)A處理機(jī)B25 負(fù)荷分擔(dān)的主要如下： (1) 過負(fù)荷能力強(qiáng)。由于每臺(tái)處理機(jī)都能單獨(dú)處理整個(gè)交換系統(tǒng)的正常話務(wù)負(fù)荷，故在雙機(jī)負(fù)荷分擔(dān)時(shí)，可具有較高的過負(fù)荷能力，能適應(yīng)較大的話務(wù)波動(dòng)。 (2) 可以防止由軟件差錯(cuò)引起的系統(tǒng)阻斷。由于程控交換軟件系統(tǒng)的復(fù)雜性，不可能沒有殘留差錯(cuò)。這種程序差錯(cuò)往往要在特定的動(dòng)態(tài)環(huán)境中才顯示出來(lái)。由于雙機(jī)獨(dú)立工作，故程序

10、差錯(cuò)不會(huì)在雙機(jī)上同時(shí)出現(xiàn)，加強(qiáng)了軟件故障的防護(hù)性。26 (3) 在擴(kuò)充新設(shè)備、調(diào)試新程序時(shí)，可使一臺(tái)處理機(jī)承擔(dān)全部話務(wù)，另一臺(tái)進(jìn)行脫機(jī)測(cè)試，從而提供了有力的測(cè)試工具。 負(fù)荷分擔(dān)方式由于是雙機(jī)獨(dú)立工作方式，因此在程序設(shè)計(jì)中要避免雙機(jī)同搶資源的現(xiàn)象，雙機(jī)互通信息也較頻繁，這都使得軟件比較復(fù)雜，且負(fù)荷分擔(dān)方式不如微同步方式那樣較易發(fā)現(xiàn)處理機(jī)硬件故障。27 主/備用(Active-standby)方式如圖3.13所示，一臺(tái)處理機(jī)聯(lián)機(jī)運(yùn)行，另一臺(tái)處理機(jī)與話路設(shè)備完全分離或?yàn)閭溆谩．?dāng)主用機(jī)發(fā)生故障時(shí)，進(jìn)行主/備用機(jī)倒換。 主/備用方式分為冷備用與熱備用兩種方式。冷備用時(shí)，備用機(jī)不保存呼叫數(shù)據(jù)，接替主用機(jī)時(shí)

11、從頭開始工作。熱備用時(shí)，備用機(jī)根據(jù)原主用機(jī)故障前保存在存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行工作，也可以進(jìn)行數(shù)據(jù)初始化，重新啟動(dòng)系統(tǒng)。28圖3.13 主備用方式話路設(shè)備處理機(jī)A處理機(jī)B29 模擬用戶接口模擬用戶接口，是連接普通電話機(jī)的接口電路。 普通電話機(jī)的特點(diǎn)普通電話機(jī)的特點(diǎn) 是一個(gè)無(wú)源電聲轉(zhuǎn)換裝置； 通過對(duì)絞線以二線模擬方式連接到交換機(jī)； 利用二線上直流環(huán)路狀態(tài)表示忙閑； 利用號(hào)盤DP或DTMF方式發(fā)送呼叫號(hào)碼。 模擬用戶接口須具備的功能模擬用戶接口須具備的功能 饋電、過壓保護(hù)、振鈴、監(jiān)視、編譯碼、二/四線變換、測(cè)試等7項(xiàng)基本功能； 極性倒換、傳送主叫號(hào)碼等附加功能。p接口 模擬用戶接口30模擬用戶接口 測(cè)試

12、測(cè)試T，通過繼電器分別將外線或內(nèi)側(cè)電路，通過繼電器分別將外線或內(nèi)側(cè)電路連接到測(cè)試設(shè)備。連接到測(cè)試設(shè)備。外線測(cè)試可檢測(cè)用戶線短路、斷路、碰地、外線測(cè)試可檢測(cè)用戶線短路、斷路、碰地、搭接電力線等故障；搭接電力線等故障；內(nèi)側(cè)測(cè)試模仿話機(jī)的操作過程檢驗(yàn)各功能電內(nèi)側(cè)測(cè)試模仿話機(jī)的操作過程檢驗(yàn)各功能電路是否正常。路是否正常。振鈴振鈴R，通知被叫用戶有來(lái)話呼叫。，通知被叫用戶有來(lái)話呼叫。國(guó)標(biāo)規(guī)定，振鈴信號(hào)為有效值國(guó)標(biāo)規(guī)定，振鈴信號(hào)為有效值75V15V、25Hz的交流電壓，采用的交流電壓，采用1s通、通、4s斷周期斷周期方式向用戶話機(jī)饋送。方式向用戶話機(jī)饋送。 振鈴電壓較高，該模塊置于過壓保護(hù)功能振鈴電壓較高

13、，該模塊置于過壓保護(hù)功能模塊之外。模塊之外。31模擬用戶接口 過壓保護(hù)過壓保護(hù)O，為防止雷電等高壓損壞交，為防止雷電等高壓損壞交換機(jī)，三級(jí)保護(hù)：用戶配線架采用放換機(jī)，三級(jí)保護(hù)：用戶配線架采用放電管瀉放雷電等超高壓；接口板電管瀉放雷電等超高壓；接口板a、b線入口采用熱敏電阻、鉗位二極管限線入口采用熱敏電阻、鉗位二極管限制大于制大于160V的電壓流入板內(nèi)；振鈴電的電壓流入板內(nèi)；振鈴電路之后再用路之后再用48V鉗位二極管保護(hù)內(nèi)部低鉗位二極管保護(hù)內(nèi)部低壓電路。壓電路。饋電饋電B，向無(wú)源電話機(jī)饋送，向無(wú)源電話機(jī)饋送 -48V直流直流電源，電流保持在電源，電流保持在2050mA，饋電電，饋電電路要盡量減小

14、對(duì)話音信號(hào)傳輸?shù)目缃勇芬M量減小對(duì)話音信號(hào)傳輸?shù)目缃雍凸材Ｓ绊?。和共模影響。監(jiān)視監(jiān)視S，利用檢測(cè)是否在用戶環(huán)路上，利用檢測(cè)是否在用戶環(huán)路上有直流流過來(lái)判別用戶摘有直流流過來(lái)判別用戶摘/掛機(jī)狀態(tài)，掛機(jī)狀態(tài)，直流脈沖撥號(hào)數(shù)字變化。直流脈沖撥號(hào)數(shù)字變化。二二/四線變換四線變換H，利用混合線，利用混合線圈或半導(dǎo)體電路完成外部二圈或半導(dǎo)體電路完成外部二線傳輸?shù)絻?nèi)部四線傳輸方式線傳輸?shù)絻?nèi)部四線傳輸方式的轉(zhuǎn)換。的轉(zhuǎn)換。32模擬用戶接口 編譯碼編譯碼C，數(shù)字交換機(jī)只進(jìn)行數(shù)字信，數(shù)字交換機(jī)只進(jìn)行數(shù)字信號(hào)交換，外線用戶環(huán)路采用模擬方號(hào)交換，外線用戶環(huán)路采用模擬方式傳送話音信號(hào)，需采用式傳送話音信號(hào)，需采用PCM編

15、譯編譯碼器完成相互轉(zhuǎn)換。碼器完成相互轉(zhuǎn)換。傳送主叫號(hào)碼附加功能，傳送主叫號(hào)碼附加功能，當(dāng)該接口的終端作為被叫當(dāng)該接口的終端作為被叫時(shí)，在振鈴間隙利用時(shí)，在振鈴間隙利用FSK調(diào)制器將主叫號(hào)送給被叫調(diào)制器將主叫號(hào)送給被叫終端顯示。終端顯示。DTMF收號(hào)，可利用專用收號(hào)，可利用專用單片電路分錄接收，也可單片電路分錄接收，也可以設(shè)置集中的收號(hào)器通過以設(shè)置集中的收號(hào)器通過交換網(wǎng)絡(luò)選擇連接進(jìn)行集交換網(wǎng)絡(luò)選擇連接進(jìn)行集中收號(hào)。中收號(hào)。33模擬用戶接口電路實(shí)現(xiàn)示例 極性倒換附加功能，當(dāng)交換機(jī)獲知本極性倒換附加功能，當(dāng)交換機(jī)獲知本次呼叫的被叫已摘機(jī)時(shí)，利用繼電器次呼叫的被叫已摘機(jī)時(shí)，利用繼電器倒換饋送給倒換饋送

16、給a、b線的電源極性，以通線的電源極性，以通知主叫終端開始計(jì)費(fèi)。知主叫終端開始計(jì)費(fèi)。34數(shù)字用戶接口 典型的典型的2B+D基本速率接口?；舅俾式涌谀K結(jié)構(gòu)。國(guó)標(biāo)規(guī)定，采用塊結(jié)構(gòu)。國(guó)標(biāo)規(guī)定，采用2B1Q碼、回波抵消技術(shù)，以碼、回波抵消技術(shù)，以數(shù)字方式在用戶環(huán)路上傳送數(shù)字方式在用戶環(huán)路上傳送數(shù)據(jù)和話音信號(hào)。數(shù)據(jù)和話音信號(hào)?；舅俾式涌谔峁﹥蓚€(gè)基本速率接口提供兩個(gè)64kbps的的B信道和一個(gè)信道和一個(gè)16kbps的的D信道。信道。B信道可用來(lái)傳輸數(shù)字話音、低信道可用來(lái)傳輸數(shù)字話音、低速圖像和數(shù)據(jù)，速圖像和數(shù)據(jù)，D信道用傳送信信道用傳送信令和低速數(shù)據(jù)。令和低速數(shù)據(jù)。352B+D數(shù)字用戶線接口示例 3

17、6數(shù)字中繼接口 數(shù)字中繼接口是數(shù)字交換系統(tǒng)與數(shù)字中繼線之間的接口電路，用于交換機(jī)之間及其他傳輸系統(tǒng)之間的數(shù)字信號(hào)傳輸連接。 數(shù)字中繼接口由碼型變換、時(shí)鐘提取、幀同步和復(fù)幀同步、幀定位、信令提取和插入、告警處理等模塊組成。37數(shù)字中繼接口 基群速率數(shù)字用戶接口，采用數(shù)字基群速率數(shù)字用戶接口，采用數(shù)字中繼接口電路，但在信令方式上為中繼接口電路，但在信令方式上為用戶信令方式，可提供用戶信令方式，可提供30個(gè)個(gè)B信道信道和一個(gè)和一個(gè)D信道傳送語(yǔ)音或數(shù)據(jù)，主信道傳送語(yǔ)音或數(shù)據(jù)，主要用于大客戶、集群用戶的接入。要用于大客戶、集群用戶的接入?；核俾蕯?shù)字用戶接口，常稱作基群速率數(shù)字用戶接口，常稱作V5接口，

18、接口，V5.1為一個(gè)為一個(gè)2Mbps群，群，V5.2可有最多可有最多16個(gè)個(gè)2Mbps群。群。38(1) 碼形變換碼形變換，將單極性碼變成雙極性碼，以適應(yīng)外部線路傳輸特性的需要，內(nèi)部為不歸零碼，外部可為HDB3/AMI碼。(2) 時(shí)鐘提取時(shí)鐘提取，從輸入PCM碼流中提取2.048MHz時(shí)鐘信號(hào)。(3) 幀同步和復(fù)幀同步幀同步和復(fù)幀同步，幀同步就是確定TS0的位置。搜索特定碼組“x0011011”，連續(xù)兩次搜索到該碼組即可確定TS0位置。39 復(fù)幀同步主要在隨路信令應(yīng)用情形下有效，當(dāng)采用No.7信令時(shí)TS16同于其他話音數(shù)據(jù)時(shí)隙。 隨路信令方式時(shí)， TS16用作話路狀態(tài)信令通道，30話路復(fù)用，每幀的TS16傳2個(gè)話路的狀態(tài)，16幀為一個(gè)復(fù)幀。 復(fù)幀定位利用第0#子幀TS16傳送“00001A11”來(lái)標(biāo)識(shí)。40(4) 告警檢測(cè)告警檢測(cè)，當(dāng)時(shí)鐘或幀同步故障，則強(qiáng)迫進(jìn)入搜索和再同步狀態(tài)，并產(chǎn)生告警信息。(5)內(nèi)部時(shí)鐘內(nèi)部時(shí)鐘，兩交換機(jī)互連，其時(shí)鐘永遠(yuǎn)存在差異，不可能做到