第2章 電路交換技術(shù)(一)

1、12定義 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。32.1.1 電路交換技術(shù)的發(fā)展 1876年貝爾發(fā)明電話。 最早的電話交換機(jī)，1878年英國(guó)人設(shè)計(jì)了磁石電話交換機(jī)。 15年后步進(jìn)制交換機(jī)問世，通過號(hào)盤話機(jī)撥號(hào)使直流通斷直接控制接續(xù)選擇。 1919年后，縱橫制交換機(jī)，采用記發(fā)器集中收號(hào)，通過標(biāo)志器驅(qū)動(dòng)縱橫接線器動(dòng)作完成自動(dòng)接續(xù)。42.1.1 電路交換技術(shù)的發(fā)展

2、 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)。52.1.2 電路交換機(jī)的分類(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)構(gòu)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)構(gòu)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行交換，包括用于固定電話、移動(dòng)電話語音交換的程控?cái)?shù)字交換機(jī)。62.1.2 電路交換機(jī)的分類(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

3、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)。72.1.2 電路交換機(jī)的分類(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。82.1.3 電路交換技術(shù)的特點(diǎn)(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

4、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。92.2 電路交換機(jī)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(shí)發(fā)現(xiàn)信呼叫的到來； 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)。112.2.2 電路交換的基本功能 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

5、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。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(jié)合交換設(shè)備的性能指標(biāo)、資源狀態(tài)完成相應(yīng)的接續(xù)操作，維持設(shè)備正常運(yùn)行。122.3 電路交換系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 132.3.1 話路子系統(tǒng)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(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

6、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。14模擬用戶接口 測(cè)試測(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，通知被叫用戶有來話呼叫。，通知被叫用戶有來話呼叫。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

7、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，該模塊置于過壓保護(hù)功能模塊之外。模塊之外。15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，向無源電話機(jī)饋送，向無源電話

8、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)路上有直流流過來判別用戶摘有直流流過來判別用戶摘/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。16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

9、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編譯編譯碼器完成相互轉(zhuǎn)換。碼器完成相互轉(zhuǎn)換。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)。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

10、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)。17模擬用戶接口電路實(shí)現(xiàn)示例 182. 用戶級(jí)和遠(yuǎn)端模塊 用戶級(jí)，用戶集線器的簡(jiǎn)稱，完成用戶話務(wù)的集中和分配功能，對(duì)用戶呼叫信令進(jìn)行預(yù)處理。目的是減少PCM鏈路和減輕主控CPU的處理負(fù)荷。遠(yuǎn)端模塊，遠(yuǎn)離交換機(jī)主體且用戶話務(wù)較為集中，將用戶級(jí)和用戶接口功能部件移出交換機(jī)，然后通過數(shù)字中繼接口連接交換機(jī)。遠(yuǎn)端模塊是一個(gè)基本完整的交換機(jī)，但不對(duì)用戶呼叫進(jìn)行接續(xù)處理，只是集中并轉(zhuǎn)送給主交換處理器進(jìn)行處理。193. 數(shù)字用戶接口 典型的典型的2B+D基本速

11、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信道可用來傳輸數(shù)字話音、低信道可用來傳輸數(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)。202B+D數(shù)字用戶線接口示例 213. 數(shù)字用戶接口 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

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(gè)個(gè)B信道信道和一個(gè)和一個(gè)D信道傳送語音或數(shù)據(jù)，主信道傳送語音或數(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，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。224. 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。234. 數(shù)字中繼接口

13、 244. 數(shù)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(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。254. 數(shù)字中繼接口 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

14、位利用第0#子幀TS16傳送“00001A11”來標(biāo)識(shí)。264. 數(shù)字中繼接口(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，不可能做到絕對(duì)同步，通常利用彈性緩存器暫存輸入PCM碼流，用本機(jī)時(shí)鐘讀出，使兩交換機(jī)時(shí)隙相位達(dá)到相對(duì)同步。274. 數(shù)字中繼接口(6)信令提取和插入信令提取和插入，復(fù)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(shí)將每幀收到的8比特分成兩個(gè)4比特送給交換機(jī)控制系統(tǒng)，插入時(shí)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(gè)比特位置連續(xù)為0，當(dāng)出現(xiàn)時(shí)則自動(dòng)插1，接收時(shí)再去掉。285. 模擬中繼接口 295. 模擬中繼接口 與模擬交換機(jī)互連的中繼接口，采用模擬中繼線連接。 國(guó)標(biāo)規(guī)定，模擬中繼接口類型和信令配合多達(dá)18種，有二線、四線、六線和八線接口，復(fù)雜，現(xiàn)已較少使用。306. 信令設(shè)備 信令的作用是通知交換機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)施通信電路的建立和釋放，控制呼叫進(jìn)程。 信令可有直流狀態(tài)信令、DTMF/MFC地址信令、音信號(hào)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(tǒng)處理。 信令設(shè)備，作用是收集各類信令消息，并轉(zhuǎn)換成適合控制系統(tǒng)處理的數(shù)據(jù)格式，或者執(zhí)行相反過程。317. 數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò) 功能功能，將

16、某條線路上某個(gè)時(shí)間傳輸?shù)挠脩魯?shù)據(jù)信號(hào)搬移到另一線路的某個(gè)時(shí)間上輸出，遞交給接收該信號(hào)的用戶，以實(shí)現(xiàn)任意兩用戶間的互連通信。327. 數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò) 332.3.2 控制子系統(tǒng) 主要由處理機(jī)組成，存儲(chǔ)器作主要由處理機(jī)組成，存儲(chǔ)器作為輔助環(huán)境，存儲(chǔ)處理程序、為輔助環(huán)境，存儲(chǔ)處理程序、交換機(jī)資源的狀態(tài)和參數(shù)，控交換機(jī)資源的狀態(tài)和參數(shù)，控制交換機(jī)動(dòng)作，建立和釋放通制交換機(jī)動(dòng)作，建立和釋放通信電路。信電路。遠(yuǎn)程維護(hù)遠(yuǎn)程維護(hù)本地維護(hù)本地維護(hù)341. 集中控制 主處理機(jī)負(fù)責(zé)整個(gè)交換機(jī)呼叫處理和主處理機(jī)負(fù)責(zé)整個(gè)交換機(jī)呼叫處理和資源管理，故障時(shí)倒換到備用機(jī)。結(jié)資源管理，故障時(shí)倒換到備用機(jī)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但倒換時(shí)會(huì)丟失

17、當(dāng)前的呼叫構(gòu)簡(jiǎn)單，但倒換時(shí)會(huì)丟失當(dāng)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(jī)都處于工作態(tài)，都接收當(dāng)前處理機(jī)都處于工作態(tài)，都接收當(dāng)前的資源狀態(tài)和呼叫請(qǐng)求，但只一個(gè)的資源狀態(tài)和呼叫請(qǐng)求，但只一個(gè)有效發(fā)布控制命令?？刂平Y(jié)構(gòu)較復(fù)有效發(fā)布控制命令?？刂平Y(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但一般不會(huì)丟失當(dāng)前的呼叫處雜，但一般不會(huì)丟失當(dāng)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(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。362. 分級(jí)控制* 用于控制的每臺(tái)處理機(jī)只能訪問部分資源或控制部分功能。* 按照其在管理任務(wù)中的關(guān)系，又可分為單級(jí)多機(jī)系統(tǒng)和多級(jí)多機(jī)系統(tǒng)。37（1）單級(jí)多機(jī)控制方式 38（2）多級(jí)多機(jī)處理機(jī)系統(tǒng) 393. 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)。