第3章程控?cái)?shù)字電話交換系統(tǒng)

1、3.1 程控?cái)?shù)字電話概述3.2 程控?cái)?shù)字電話交換系統(tǒng)3.3 軟交換及軟交換系統(tǒng)2 電話交換系統(tǒng)電話交換系統(tǒng)從從早期人工早期人工式式、機(jī)械、機(jī)械式、式、電子電子式式交換階段，發(fā)展成為交換階段，發(fā)展成為如今如今以計(jì)算以計(jì)算機(jī)程序控制為主的程控?cái)?shù)字交換機(jī)程序控制為主的程控?cái)?shù)字交換階段，階段，不僅實(shí)現(xiàn)不僅實(shí)現(xiàn)了了數(shù)字語音通信，還能實(shí)現(xiàn)傳數(shù)字語音通信，還能實(shí)現(xiàn)傳真、數(shù)據(jù)、圖像通信，構(gòu)成真、數(shù)據(jù)、圖像通信，構(gòu)成了了綜合業(yè)務(wù)綜合業(yè)務(wù)數(shù)字?jǐn)?shù)字通信通信網(wǎng)。網(wǎng)。 本章將首先給出電話交換的概念模型、本章將首先給出電話交換的概念模型、功能模型以及功能模型以及程控?cái)?shù)字程控?cái)?shù)字交換機(jī)的基本組交換機(jī)的基本組成，然后就程控?cái)?shù)

2、字電話交換系統(tǒng)的基成，然后就程控?cái)?shù)字電話交換系統(tǒng)的基本本工作原理工作原理從硬件和軟件兩個(gè)方面進(jìn)行從硬件和軟件兩個(gè)方面進(jìn)行說明。說明。3 交換機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)多用戶之間交換機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)多用戶之間“兩兩連線構(gòu)兩兩連線構(gòu)通回路通回路”的設(shè)想，同時(shí)也節(jié)省了連接線路。的設(shè)想，同時(shí)也節(jié)省了連接線路。45交換機(jī)類型接續(xù)方式控制方式接線器供電方式交換信息年代磁石式人工鈴流*塞繩自備模擬話音1878共電式人工環(huán)路電流 *塞繩交換機(jī)提供模擬話音1891步進(jìn)制自動(dòng)撥號脈沖步進(jìn)接線器交換機(jī)提供模擬話音1891縱橫制自動(dòng)布線邏輯縱橫接線器交換機(jī)提供模擬話音1919模擬程控自動(dòng)存儲(chǔ)程序干簧接線器交換機(jī)提供模擬話音1965程控?cái)?shù)字

3、自動(dòng)存儲(chǔ)程序電子接線器交換機(jī)提供數(shù)字話音等1970*鈴流：接線員聽到主叫振鈴后，人工完成接線*用戶摘機(jī)后接線員看到燈閃，人工完成接線表3-1 各類交換機(jī)及其主要特點(diǎn)6 終端接口模塊：與外部設(shè)備（本地用戶設(shè)備和終端接口模塊：與外部設(shè)備（本地用戶設(shè)備和中繼線）連接。中繼線）連接。 接續(xù)模塊：任意兩用戶之間連接矩陣網(wǎng)絡(luò)。接續(xù)模塊：任意兩用戶之間連接矩陣網(wǎng)絡(luò)。 控制模塊：控制建立或拆除接續(xù)。控制模塊：控制建立或拆除接續(xù)。7信令設(shè)備產(chǎn)生各種標(biāo)準(zhǔn)的信令信號，如振鈴信號、信令設(shè)備產(chǎn)生各種標(biāo)準(zhǔn)的信令信號，如振鈴信號、撥號音、忙音等，其他與功能模型等效。撥號音、忙音等，其他與功能模型等效。 程控?cái)?shù)字電話交換系統(tǒng)

4、實(shí)際上完全是程控?cái)?shù)字電話交換系統(tǒng)實(shí)際上完全是由計(jì)算機(jī)控制的電話交換系統(tǒng)，由硬件由計(jì)算機(jī)控制的電話交換系統(tǒng)，由硬件和軟件兩大部分組成。本節(jié)將重點(diǎn)說明和軟件兩大部分組成。本節(jié)將重點(diǎn)說明其中數(shù)字交換的基本工作原理。其中數(shù)字交換的基本工作原理。8 分話路和控制兩大部分：分話路和控制兩大部分：9 話路部分的主要任務(wù)是根據(jù)用戶撥號狀話路部分的主要任務(wù)是根據(jù)用戶撥號狀況，實(shí)現(xiàn)用戶之間數(shù)字通路的接續(xù)：況，實(shí)現(xiàn)用戶之間數(shù)字通路的接續(xù)：u數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)：為參與交換的數(shù)字信號提數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)：為參與交換的數(shù)字信號提供接續(xù)通路。供接續(xù)通路。u 用戶電路：與用戶線之間的接口電路，用用戶電路：與用戶線之間的接口電路，用于完成

5、于完成A/D和和D/A變換，同時(shí)為用戶提供饋?zhàn)儞Q，同時(shí)為用戶提供饋電、過壓保護(hù)、振鈴、監(jiān)視、二電、過壓保護(hù)、振鈴、監(jiān)視、二/四線轉(zhuǎn)換等四線轉(zhuǎn)換等輔助功能。輔助功能。u 中繼電路：與中繼線的接口電路，具有碼中繼電路：與中繼線的接口電路，具有碼型變換、時(shí)鐘提取、幀同步等功能。型變換、時(shí)鐘提取、幀同步等功能。10u 掃描器：收集用戶的狀態(tài)信息，如摘機(jī)、掃描器：收集用戶的狀態(tài)信息，如摘機(jī)、掛機(jī)等動(dòng)作。掛機(jī)等動(dòng)作。u 交換網(wǎng)驅(qū)動(dòng)器：在控制部分控制下具體執(zhí)交換網(wǎng)驅(qū)動(dòng)器：在控制部分控制下具體執(zhí)行數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)中通路的建立和釋放。行數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)中通路的建立和釋放。u信令設(shè)備產(chǎn)生控制信號，主要包括信號音信令設(shè)備產(chǎn)

6、生控制信號，主要包括信號音發(fā)生器（產(chǎn)生撥號音、忙音、回鈴音等）、發(fā)生器（產(chǎn)生撥號音、忙音、回鈴音等）、話機(jī)雙音頻話機(jī)雙音頻 (DTMF) (DTMF) 號碼接收器、局間多頻號碼接收器、局間多頻互控信號發(fā)生器和接收器（用于交換機(jī)之間互控信號發(fā)生器和接收器（用于交換機(jī)之間的的“對話對話”）以及完成）以及完成CCITT No.7CCITT No.7號共路信號共路信令的部件。令的部件。11 控制部分的主要任務(wù)是根據(jù)外部用戶與內(nèi)部維護(hù)管理的要求，執(zhí)行控制程序，以控制相應(yīng)硬件實(shí)現(xiàn)交換及管理功能：控制部分的主要任務(wù)是根據(jù)外部用戶與內(nèi)部維護(hù)管理的要求，執(zhí)行控制程序，以控制相應(yīng)硬件實(shí)現(xiàn)交換及管理功能：u中央處理

7、器：普通計(jì)算機(jī)或交換專用計(jì)算機(jī)，用于控制、管理、監(jiān)測和維護(hù)交換系統(tǒng)的運(yùn)行。中央處理器：普通計(jì)算機(jī)或交換專用計(jì)算機(jī)，用于控制、管理、監(jiān)測和維護(hù)交換系統(tǒng)的運(yùn)行。u 程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：分別存儲(chǔ)交換系統(tǒng)的控制程序和執(zhí)行過程中用到的數(shù)據(jù)。程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：分別存儲(chǔ)交換系統(tǒng)的控制程序和執(zhí)行過程中用到的數(shù)據(jù)。u 維護(hù)終端：包括鍵盤、顯示器、打印機(jī)等設(shè)備。維護(hù)終端：包括鍵盤、顯示器、打印機(jī)等設(shè)備。u 遠(yuǎn)端接口：分散控制方式下實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制連接。遠(yuǎn)端接口：分散控制方式下實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制連接。1213 基本功能：程控?cái)?shù)字交換機(jī)將各種控制功能預(yù)基本功能：程控?cái)?shù)字交換機(jī)將各種控制功能預(yù)先編寫成功能模塊存入存儲(chǔ)器，并根據(jù)對交

8、換機(jī)先編寫成功能模塊存入存儲(chǔ)器，并根據(jù)對交換機(jī)外部狀態(tài)作周期掃描所取得的數(shù)據(jù)，通過中斷方外部狀態(tài)作周期掃描所取得的數(shù)據(jù)，通過中斷方式調(diào)用相應(yīng)的功能模塊對交換機(jī)實(shí)施控制，協(xié)調(diào)式調(diào)用相應(yīng)的功能模塊對交換機(jī)實(shí)施控制，協(xié)調(diào)運(yùn)行交換系統(tǒng)的工作。運(yùn)行交換系統(tǒng)的工作。1415 為了說明數(shù)字交換網(wǎng)的交換原理，先要了解時(shí)為了說明數(shù)字交換網(wǎng)的交換原理，先要了解時(shí)隙交換和復(fù)用線交換兩個(gè)重要的數(shù)字交換概念。隙交換和復(fù)用線交換兩個(gè)重要的數(shù)字交換概念。而時(shí)分接線器和空分接線器則分別用來實(shí)現(xiàn)這兩而時(shí)分接線器和空分接線器則分別用來實(shí)現(xiàn)這兩種交換。種交換。 時(shí)隙交換實(shí)現(xiàn)同一條復(fù)用線上兩個(gè)用戶時(shí)隙交換實(shí)現(xiàn)同一條復(fù)用線上兩個(gè)用戶之

9、間話音信息的交換。之間話音信息的交換。 TSi TSj（ij）161718 又稱為時(shí)鐘（順序）寫入，控制（地址）讀出。又稱為時(shí)鐘（順序）寫入，控制（地址）讀出。 首先在定時(shí)脈沖控制下按照首先在定時(shí)脈沖控制下按照TS0TSM的順序把的順序把輸入復(fù)用線上的輸入復(fù)用線上的M個(gè)時(shí)隙的話音數(shù)據(jù)寫入到個(gè)時(shí)隙的話音數(shù)據(jù)寫入到SM單單元，與此同時(shí)，把每一個(gè)時(shí)隙要交換去的單元地元，與此同時(shí)，把每一個(gè)時(shí)隙要交換去的單元地址寫入到址寫入到CM單元。單元。 當(dāng)從當(dāng)從SM讀出話音時(shí)隙時(shí)，按照讀出話音時(shí)隙時(shí)，按照CM中地址順序中地址順序讀出。讀出。19 與讀出控制方式不同，向與讀出控制方式不同，向SM寫入話音時(shí)隙時(shí)，寫入

10、話音時(shí)隙時(shí)，按照按照CM單元指定的順序?qū)?，單元指定的順序?qū)?，SM讀出則在定時(shí)脈讀出則在定時(shí)脈沖的控制下從上到下順序完成。沖的控制下從上到下順序完成。 以上兩種方式的時(shí)隙交換路由是由聯(lián)機(jī)程序根以上兩種方式的時(shí)隙交換路由是由聯(lián)機(jī)程序根據(jù)用戶撥號號碼通過用戶忙閑表，查出被叫空閑據(jù)用戶撥號號碼通過用戶忙閑表，查出被叫空閑鏈路而得到的。鏈路而得到的。 復(fù)用線交換完成兩條復(fù)用線之間話音信復(fù)用線交換完成兩條復(fù)用線之間話音信息的交換，可以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大交換容量的目的息的交換，可以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大交換容量的目的。20 S型接線器能夠把任一復(fù)用線上的任一型接線器能夠把任一復(fù)用線上的任一時(shí)隙信息交換至另一復(fù)用線上任一時(shí)隙。交時(shí)隙

11、信息交換至另一復(fù)用線上任一時(shí)隙。交叉矩陣是由復(fù)用線交叉點(diǎn)陣組成的，交叉點(diǎn)叉矩陣是由復(fù)用線交叉點(diǎn)陣組成的，交叉點(diǎn)陣中的每一個(gè)交叉點(diǎn)就是一個(gè)高速電子開關(guān)。陣中的每一個(gè)交叉點(diǎn)就是一個(gè)高速電子開關(guān)。這些高速電子開關(guān)受這些高速電子開關(guān)受CM中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的控制，中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的控制，用于實(shí)現(xiàn)交叉點(diǎn)的接通和斷開。用于實(shí)現(xiàn)交叉點(diǎn)的接通和斷開。212223u 按照輸出復(fù)用線來配置按照輸出復(fù)用線來配置CM，每一條輸出復(fù)用，每一條輸出復(fù)用線都要設(shè)置一個(gè)固定的線都要設(shè)置一個(gè)固定的CM，圖中共有，圖中共有n條輸出復(fù)條輸出復(fù)用線需要用線需要n個(gè)個(gè)CM。u 每個(gè)話路時(shí)隙對應(yīng)一個(gè)每個(gè)話路時(shí)隙對應(yīng)一個(gè)CM存儲(chǔ)單元。存儲(chǔ)單元。u CM

12、存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的內(nèi)容是需要接通的輸入存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的內(nèi)容是需要接通的輸入復(fù)用線的編號，因此，用二進(jìn)制表示輸入復(fù)用線編復(fù)用線的編號，因此，用二進(jìn)制表示輸入復(fù)用線編號時(shí)號時(shí)CM要保持足夠的位數(shù)。要保持足夠的位數(shù)。2425u 每一條入線都設(shè)置一個(gè)固定的每一條入線都設(shè)置一個(gè)固定的CM，圖中共有，圖中共有n條入線，也就需要條入線，也就需要n 個(gè)個(gè)CMu CM存儲(chǔ)單元數(shù)量與復(fù)用線話路時(shí)隙數(shù)相同。存儲(chǔ)單元數(shù)量與復(fù)用線話路時(shí)隙數(shù)相同。u CM存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的內(nèi)容是需要接通的輸出存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的內(nèi)容是需要接通的輸出復(fù)用線編號。復(fù)用線編號。 26T型接線器只能完成同一條復(fù)用線交換；型接線器只能完成同一條復(fù)用線交換

13、； S型接線器只能完成或者入線指定時(shí)隙或者出線型接線器只能完成或者入線指定時(shí)隙或者出線指定時(shí)隙情況下復(fù)用線之間的交換，而不能完成指定時(shí)隙情況下復(fù)用線之間的交換，而不能完成入線和出線同時(shí)指定時(shí)隙的交換；入線和出線同時(shí)指定時(shí)隙的交換；對于大規(guī)模的交換網(wǎng)絡(luò)，必須既能實(shí)現(xiàn)同一復(fù)對于大規(guī)模的交換網(wǎng)絡(luò)，必須既能實(shí)現(xiàn)同一復(fù)用線不同時(shí)隙之間的交換又能實(shí)現(xiàn)不同復(fù)用線之用線不同時(shí)隙之間的交換又能實(shí)現(xiàn)不同復(fù)用線之間的時(shí)隙交換。因此，兩種接線器結(jié)合組成復(fù)合間的時(shí)隙交換。因此，兩種接線器結(jié)合組成復(fù)合型交換網(wǎng)絡(luò)，才能實(shí)現(xiàn)這一要求。型交換網(wǎng)絡(luò)，才能實(shí)現(xiàn)這一要求。27T-S-T數(shù)字交換網(wǎng)交換過程示意圖數(shù)字交換網(wǎng)交換過程示意圖

14、28 把把PCM0TS205時(shí)隙的話音信號交換到時(shí)隙的話音信號交換到PCM15TS35時(shí)隙中去：時(shí)隙中去：假設(shè)選中了假設(shè)選中了TS58，則處理機(jī)分別在輸入側(cè)，則處理機(jī)分別在輸入側(cè)T級的級的CMA0的第的第205號單元寫入號單元寫入“58”，在，在S級級CMS15的第的第58號單元寫入號單元寫入“0”（0號復(fù)用線），在輸出側(cè)號復(fù)用線），在輸出側(cè)T級的級的CMB15的第的第35號單元寫入號單元寫入“58”，于是各，于是各CM分別控制各級動(dòng)作。首先，當(dāng)分別控制各級動(dòng)作。首先，當(dāng)PCM0的的TS205時(shí)隙信息來到時(shí)，由時(shí)隙信息來到時(shí)，由CMA0控制寫入控制寫入SMA0的第的第58號單元；號單元；當(dāng)當(dāng)T

15、S58時(shí)隙到來時(shí)，該信息被順序讀出到時(shí)隙到來時(shí)，該信息被順序讀出到S級的輸入端的級的輸入端的0號號入線，并由入線，并由CMS15控制交叉開關(guān)點(diǎn)控制交叉開關(guān)點(diǎn)0入入/15出閉合接通至輸出側(cè)出閉合接通至輸出側(cè)T級的第級的第15個(gè)個(gè)T接線器的入線端，同時(shí)寫入到接線器的入線端，同時(shí)寫入到SMB15的第的第58號號單元；最后當(dāng)單元；最后當(dāng)TS35到來時(shí)，再由到來時(shí)，再由CMB15控制從控制從SMB15的第的第58號號單元讀出至接收端單元讀出至接收端B的解碼接收電路中去。的解碼接收電路中去。系統(tǒng)容量：用戶線數(shù)和中繼線數(shù)系統(tǒng)容量：用戶線數(shù)和中繼線數(shù)呼損率：呼叫未通量與呼叫總量之比呼損率：呼叫未通量與呼叫總量

16、之比接續(xù)時(shí)延：接續(xù)時(shí)延：400ms1000ms400ms1000ms之間之間話務(wù)負(fù)荷能力：愛爾蘭（話務(wù)負(fù)荷能力：愛爾蘭（ErlErl）呼叫處理能力：最大忙時(shí)試呼叫次數(shù)呼叫處理能力：最大忙時(shí)試呼叫次數(shù)可靠性和可用性：可靠性和可用性：不不中斷中斷，故障少，故障少主要業(yè)務(wù)：基本業(yè)務(wù)（通話）和補(bǔ)充業(yè)主要業(yè)務(wù)：基本業(yè)務(wù)（通話）和補(bǔ)充業(yè)務(wù)務(wù)（呼叫轉(zhuǎn)移、呼叫等待、免打擾等呼叫轉(zhuǎn)移、呼叫等待、免打擾等）2930 軟交換是互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)化過程中因特網(wǎng)與電話交換軟交換是互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)化過程中因特網(wǎng)與電話交換網(wǎng)絡(luò)充分融合的一種新興技術(shù)，將成為下一代網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)充分融合的一種新興技術(shù)，將成為下一代網(wǎng)絡(luò)（絡(luò)（NGN）一種最基本的技術(shù)。）

17、一種最基本的技術(shù)。31 軟交換可以理解為利用因特網(wǎng)實(shí)現(xiàn)軟交換可以理解為利用因特網(wǎng)實(shí)現(xiàn)ISDN的功的功能。能。32組成框圖組成框圖33u 信令網(wǎng)關(guān)：信令網(wǎng)關(guān)： IP網(wǎng)與交換機(jī)之間信令中繼轉(zhuǎn)換網(wǎng)與交換機(jī)之間信令中繼轉(zhuǎn)換處理處理u 媒體網(wǎng)關(guān)：媒體網(wǎng)關(guān)： 兩種網(wǎng)絡(luò)之間媒體數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)兩種網(wǎng)絡(luò)之間媒體數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換（包括中繼媒體網(wǎng)關(guān)和接入媒體網(wǎng)關(guān)）換（包括中繼媒體網(wǎng)關(guān)和接入媒體網(wǎng)關(guān)）u IP媒體服務(wù)器：媒體資源的生成、控制和管媒體服務(wù)器：媒體資源的生成、控制和管理理u 應(yīng)用服務(wù)器：提供業(yè)務(wù)執(zhí)行環(huán)境應(yīng)用服務(wù)器：提供業(yè)務(wù)執(zhí)行環(huán)境u 網(wǎng)管中心：網(wǎng)絡(luò)的整體控制管理。網(wǎng)管中心：網(wǎng)絡(luò)的整體控制管理。34目前軟交換的應(yīng)用主要集中在如下幾個(gè)方面：目前軟交換的應(yīng)用主要集中在如下幾個(gè)方面： 分組中繼：在分組中繼網(wǎng)中，通過媒體網(wǎng)關(guān)直分組中繼：在分組中繼網(wǎng)中，通過媒體網(wǎng)關(guān)直接提供高速的分組數(shù)據(jù)接口接提供高速的分組數(shù)據(jù)接口 分組本地接入：實(shí)現(xiàn)話音的本地分組接入，淘分組本地接入：實(shí)現(xiàn)話音的本地分組接入，淘汰掉電話