第2章 電路交換技術(一)

1、12定義 電路，指承載用戶信息的物理層媒質，可以是一對銅線、一個頻段或時分復用電路的一個時隙。 電路交換模式，交換設備只為通信雙方建立透明的通路連接，不對用戶信息進行任何檢測、識別或處理。 電路交換設備，常稱作程控交換機，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。32.1.1 電路交換技術的發(fā)展 1876年貝爾發(fā)明電話。 最早的電話交換機，1878年英國人設計了磁石電話交換機。 15年后步進制交換機問世，通過號盤話機撥號使直流通斷直接控制接續(xù)選擇。 1919年后，縱橫制交換機，采用記發(fā)器集中收號，通過標志器驅動縱橫接線器動作完成自動接續(xù)。42.1.1 電路交換技術的發(fā)展

2、 隨著半導體技術發(fā)展，出現了半電子交換機，準電子交換機。 計算機誕生后，將交換機的接續(xù)控制用計算機完成，有了模擬空分交換機。 20世紀70年代，PCM技術成熟，產生了數字程控交換機，交換技術進入了數字化時代，可交換數字話音、數據和圖文業(yè)務。52.1.2 電路交換機的分類(1)按信息表示形式分：模擬和數字交換機 模擬交換機模擬交換機，交換機構對模擬信號進行交換，包括人工交換臺、步進制、縱橫制等交換機。 數字交換機數字交換機，交換機構對數字信號進行交換，包括用于固定電話、移動電話語音交換的程控數字交換機。62.1.2 電路交換機的分類(2)按交換機構組織形式分：空分和時分交換機 空分交換機空分交換

3、機，交換機構由空分電路陣列組成，接續(xù)電路在時域和頻域上被通信雙方完全占用。 時分交換機時分交換機，交換機構由共享存儲器或共享總線組成，通信雙方只在某一瞬間占用連接媒質。72.1.2 電路交換機的分類(3)按控制方式分：人工、布線邏輯控制和存儲程序控制交換機 人工交換機人工交換機，通過接線員完成請求接收、狀態(tài)監(jiān)視和接續(xù)操作。 布線邏輯控制交換機布線邏輯控制交換機，通過邏輯電路對呼叫譯碼和選擇接續(xù)通路。 存儲程序控制交換機存儲程序控制交換機，利用存儲在控制計算機中呼叫處理軟件處理呼叫請求和控制接續(xù)動作。82.1.3 電路交換技術的特點(1) 面向連接面向連接，用戶需先通過請求信號告訴交換機所需的連

4、接，當需求可滿足并由交換機建好連接后，雙方才能通信。(2) 采用靜態(tài)復用、恒定帶寬采用靜態(tài)復用、恒定帶寬，每個用戶獨占通信鏈路資源，電路效率低。(3) 實時交換實時交換，適合實時通信業(yè)務應用，不會引入額外時延。92.2 電路交換機的基本功能2.2.1 電路交換呼叫接續(xù)過程 102.2.2 電路交換的基本功能基本要求：基本要求： 能隨時發(fā)現信呼叫的到來； 能接收并保存主叫發(fā)送的被叫號碼； 能檢測被叫忙閑狀態(tài)及是否有空閑通路； 能向空閑的被叫用戶振鈴，在被叫應答時建立與主叫的通話電路； 能隨時發(fā)現任何一方用戶掛機。112.2.2 電路交換的基本功能 適配外部線路傳輸特性，信號格式轉換，協同信令功能

5、收發(fā)信令。接收的終端狀態(tài)及信令消息轉換成適合控制功能處理的消息格式，或相反過程。在控制功能管理下，按需求提供連接通路。依照呼叫用戶的需求，并結合交換設備的性能指標、資源狀態(tài)完成相應的接續(xù)操作，維持設備正常運行。122.3 電路交換系統的硬件結構 132.3.1 話路子系統模擬用戶接口 模擬用戶接口模擬用戶接口，是連接普通電話機的接口電路。 普通電話機的特點普通電話機的特點 是一個無源電聲轉換裝置； 通過對絞線以二線模擬方式連接到交換機； 利用二線上直流環(huán)路狀態(tài)表示忙閑； 利用號盤DP或DTMF方式發(fā)送呼叫號碼。 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、振鈴、監(jiān)視、編譯

6、碼、二/四線變換、測試等7項基本功能； 極性倒換、傳送主叫號碼等附加功能。14模擬用戶接口 測試測試T，通過繼電器分別將外線或內側電路，通過繼電器分別將外線或內側電路連接到測試設備。連接到測試設備。外線測試可檢測用戶線短路、斷路、碰地、外線測試可檢測用戶線短路、斷路、碰地、搭接電力線等故障；搭接電力線等故障；內側測試模仿話機的操作過程檢驗各功能電內側測試模仿話機的操作過程檢驗各功能電路是否正常。路是否正常。振鈴振鈴R，通知被叫用戶有來話呼叫。，通知被叫用戶有來話呼叫。國標規(guī)定，振鈴信號為有效值國標規(guī)定，振鈴信號為有效值75V15V、25Hz的交流電壓，采用的交流電壓，采用1s通、通、4s斷周期

7、斷周期方式向用戶話機饋送。方式向用戶話機饋送。 振鈴電壓較高，該模塊置于過壓保護功能振鈴電壓較高，該模塊置于過壓保護功能模塊之外。模塊之外。15模擬用戶接口 過壓保護過壓保護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，三級保護：用戶配線架采用放換機，三級保護：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；振鈴電的電壓流入板內；振鈴電路之后再用路之后再用48V鉗位二極管保護內部低鉗位二極管保護內部低壓電路。壓電路。饋電饋電B，向無源電話機饋送，向無源電話

8、機饋送 -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對話音信號傳輸的跨接路要盡量減小對話音信號傳輸的跨接和共模影響。和共模影響。監(jiān)視監(jiān)視S，利用檢測是否在用戶環(huán)路上，利用檢測是否在用戶環(huán)路上有直流流過來判別用戶摘有直流流過來判別用戶摘/掛機狀態(tài)，掛機狀態(tài)，直流脈沖撥號數字變化。直流脈沖撥號數字變化。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體電路完成外部二圈或半導體電路完成外部二線傳輸到內部四線傳輸方式線傳輸到內部四線傳輸方式的轉換。的轉換。16模擬用戶接口 編譯碼編譯碼C，數字交換機只進行數字信，數字交換機只進行數字信號交換，外線用戶

9、環(huán)路采用模擬方號交換，外線用戶環(huán)路采用模擬方式傳送話音信號，需采用式傳送話音信號，需采用PCM編譯編譯碼器完成相互轉換。碼器完成相互轉換。極性倒換附加功能，當交換機獲知本極性倒換附加功能，當交換機獲知本次呼叫的被叫已摘機時，利用繼電器次呼叫的被叫已摘機時，利用繼電器倒換饋送給倒換饋送給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費。知主叫終端開始計費。傳送主叫號碼附加功能，傳送主叫號碼附加功能，當該接口的終端作為被叫當該接口的終端作為被叫時，在振鈴間隙利用時，在振鈴間隙利用FSK調制器將主叫號送給被叫調制器將主叫號送給被叫終端顯示。終端顯示。DTMF收號，可利用專用收號，可利用專

10、用單片電路分錄接收，也可單片電路分錄接收，也可以設置集中的收號器通過以設置集中的收號器通過交換網絡選擇連接進行集交換網絡選擇連接進行集中收號。中收號。17模擬用戶接口電路實現示例 182. 用戶級和遠端模塊 用戶級，用戶集線器的簡稱，完成用戶話務的集中和分配功能，對用戶呼叫信令進行預處理。目的是減少PCM鏈路和減輕主控CPU的處理負荷。遠端模塊，遠離交換機主體且用戶話務較為集中，將用戶級和用戶接口功能部件移出交換機，然后通過數字中繼接口連接交換機。遠端模塊是一個基本完整的交換機，但不對用戶呼叫進行接續(xù)處理，只是集中并轉送給主交換處理器進行處理。193. 數字用戶接口 典型的典型的2B+D基本速

11、率接口模基本速率接口模塊結構。國標規(guī)定，采用塊結構。國標規(guī)定，采用2B1Q碼、回波抵消技術，以碼、回波抵消技術，以數字方式在用戶環(huán)路上傳送數字方式在用戶環(huán)路上傳送數據和話音信號。數據和話音信號。基本速率接口提供兩個基本速率接口提供兩個64kbps的的B信道和一個信道和一個16kbps的的D信道。信道。B信道可用來傳輸數字話音、低信道可用來傳輸數字話音、低速圖像和數據，速圖像和數據，D信道用傳送信信道用傳送信令和低速數據。令和低速數據。202B+D數字用戶線接口示例 213. 數字用戶接口 基群速率數字用戶接口，采用數字基群速率數字用戶接口，采用數字中繼接口電路，但在信令方式上為中繼接口電路，但

12、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個個B信道信道和一個和一個D信道傳送語音或數據，主信道傳送語音或數據，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。基群速率數字用戶接口，常稱作基群速率數字用戶接口，常稱作V5接口，接口，V5.1為一個為一個2Mbps群，群，V5.2可有最多可有最多16個個2Mbps群。群。224. 數字中繼接口 數字中繼接口是數字交換系統與數字中繼線之間的接口電路，用于交換機之間及其他傳輸系統之間的數字信號傳輸連接。 數字中繼接口由碼型變換、時鐘提取、幀同步和復幀同步、幀定位、信令提取和插入、告警處理等模塊組成。234. 數字中繼接口

13、 244. 數字中繼接口(1) 碼形變換碼形變換，將單極性碼變成雙極性碼，以適應外部線路傳輸特性的需要，內部為不歸零碼，外部可為HDB3/AMI碼。(2) 時鐘提取時鐘提取，從輸入PCM碼流中提取2.048MHz時鐘信號。(3) 幀同步和復幀同步幀同步和復幀同步，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。254. 數字中繼接口 復幀同步主要在隨路信令應用情形下有效，當采用No.7信令時TS16同于其他話音數據時隙。 隨路信令方式時， TS16用作話路狀態(tài)信令通道，30話路復用，每幀的TS16傳2個話路的狀態(tài)，16幀為一個復幀。 復幀定

14、位利用第0#子幀TS16傳送“00001A11”來標識。264. 數字中繼接口(4) 告警檢測告警檢測，當時鐘或幀同步故障，則強迫進入搜索和再同步狀態(tài)，并產生告警信息。(5)內部時鐘內部時鐘，兩交換機互連，其時鐘永遠存在差異，不可能做到絕對同步，通常利用彈性緩存器暫存輸入PCM碼流，用本機時鐘讀出，使兩交換機時隙相位達到相對同步。274. 數字中繼接口(6)信令提取和插入信令提取和插入，復幀第115幀的TS16傳送隨路信令的線路狀態(tài)信令，信令提取時將每幀收到的8比特分成兩個4比特送給交換機控制系統，插入時則執(zhí)行相反過程。 (7)連零控制連零控制，由于比特同步和幀同步的需要，不允許PCM鏈路輸出

15、超過4個比特位置連續(xù)為0，當出現時則自動插1，接收時再去掉。285. 模擬中繼接口 295. 模擬中繼接口 與模擬交換機互連的中繼接口，采用模擬中繼線連接。 國標規(guī)定，模擬中繼接口類型和信令配合多達18種，有二線、四線、六線和八線接口，復雜，現已較少使用。306. 信令設備 信令的作用是通知交換機控制系統實施通信電路的建立和釋放，控制呼叫進程。 信令可有直流狀態(tài)信令、DTMF/MFC地址信令、音信號和鈴流、No.7分組信令，種類和格式繁雜，并且不太適合交換控制系統處理。 信令設備，作用是收集各類信令消息，并轉換成適合控制系統處理的數據格式，或者執(zhí)行相反過程。317. 數字交換網絡 功能功能，將

16、某條線路上某個時間傳輸的用戶數據信號搬移到另一線路的某個時間上輸出，遞交給接收該信號的用戶，以實現任意兩用戶間的互連通信。327. 數字交換網絡 332.3.2 控制子系統 主要由處理機組成，存儲器作主要由處理機組成，存儲器作為輔助環(huán)境，存儲處理程序、為輔助環(huán)境，存儲處理程序、交換機資源的狀態(tài)和參數，控交換機資源的狀態(tài)和參數，控制交換機動作，建立和釋放通制交換機動作，建立和釋放通信電路。信電路。遠程維護遠程維護本地維護本地維護341. 集中控制 主處理機負責整個交換機呼叫處理和主處理機負責整個交換機呼叫處理和資源管理，故障時倒換到備用機。結資源管理，故障時倒換到備用機。結構簡單，但倒換時會丟失

17、當前的呼叫構簡單，但倒換時會丟失當前的呼叫處 理 和 已 建 立 的 連 接 。處 理 和 已 建 立 的 連 接 。處理機都處于工作態(tài)，都接收當前處理機都處于工作態(tài)，都接收當前的資源狀態(tài)和呼叫請求，但只一個的資源狀態(tài)和呼叫請求，但只一個有效發(fā)布控制命令?？刂平Y構較復有效發(fā)布控制命令?？刂平Y構較復雜，但一般不會丟失當前的呼叫處雜，但一般不會丟失當前的呼叫處理和已建立的連接。理和已建立的連接。351. 集中控制 優(yōu)點優(yōu)點： 處理機掌握整個系統的狀態(tài)，可訪問所有資源； 改變功能一般在軟件進行，較方便。 缺點缺點： 軟件須包含不同特性的功能，龐大，不便管理； 系統較脆弱，一旦故障會造成全局癱瘓。362. 分級控制* 用于控制的每臺處理機只能訪問部分資源或控制部分功能。* 按照其在管理任務中的關系，又可分為單級多機系統和多級多機系統。37（1）單級多機控制方式 38（2）多級多機處理機系統 393. 分布式控制 分布式控制分布式控制，每個功能板均配置單片機和處理程序，構成完整的基礎模塊，通過相互通信對消息加工，協調完成所承擔的功能或作用。 結構類似單級多機系統。