程控交換機(jī)簡介講解

1、程控交換機(jī)簡介、工程設(shè)計學(xué)生： 何培堯 易添財 內(nèi)容摘要：自從1876年貝爾發(fā)明電話以來，為適應(yīng)多個用戶之間電話交換的要求，出現(xiàn)了多種類型的交換機(jī)，而在電話交換機(jī)中引入了計算機(jī)控制技術(shù)就是交換技術(shù)發(fā)展中具有重大意義的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。就此，這種屬于全電子類型，采用程序控制方式的存儲程序控制交換機(jī)暨程控交換機(jī)登上了時代的大舞臺。程控交換機(jī)是目前自動電話交換機(jī)最先進(jìn)的一種,現(xiàn)代電話交換已經(jīng)全部采用了程控交換。本文主要介紹了程控交換機(jī)的發(fā)展、分類、基本組成和程控交換工程設(shè)計。關(guān)鍵詞：程控交換機(jī) 全電子 存儲程序控制目錄前言11 程控交換機(jī)的發(fā)展11.1 交換機(jī)的演進(jìn)過程11.2 程控交換機(jī)的發(fā)展21.2.1

2、程控交換機(jī)中話路網(wǎng)的發(fā)展21.2.2 程控交換機(jī)中控制方式的發(fā)展21.2.3 程序軟件的發(fā)展21.2.4 接入業(yè)務(wù)的發(fā)展22程控交換機(jī)的基本構(gòu)成32.1 外圍接口單元32.1.1用戶線接口電路32.2 交換網(wǎng)絡(luò)42.3 控制系統(tǒng)42.4 信令系統(tǒng)42.4.1 用戶線信令52.4.2 局間信令52.5 出入中繼器53 程控交換機(jī)的工程設(shè)計63.1 系統(tǒng)設(shè)計63.2 機(jī)房設(shè)計63.3 電源設(shè)計63.3.1 要求63.3.2 措施7附錄1：電話接續(xù)的基本信令流程8附錄2：程控交換機(jī)的基本結(jié)構(gòu)圖9附錄3：交換機(jī)與用戶之間的連接網(wǎng)絡(luò)10參考文獻(xiàn)：11程控交換機(jī)簡介、工程設(shè)計前言 人工交換的效率太低，不能

3、滿足大規(guī)模部署電話的需要。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展和開關(guān)電路技術(shù)的成熟，人們發(fā)現(xiàn)可以利用電子技術(shù)替代人工交換。電話終端用戶只要向電子設(shè)備發(fā)送一串電信號，電子設(shè)備就可以根據(jù)預(yù)先設(shè)定的程序，將請求方和被請求方的電路接通，并且獨(dú)占此電路，不會與第三方共享（當(dāng)然，由于設(shè)計缺陷的緣故，可能會出現(xiàn)多人共享電路的情況，也就是俗稱的“串線”）。這種交換方式被稱為“程控交換”。而這種設(shè)備也就是“程控交換機(jī)”。 由于程控交換的技術(shù)長期被發(fā)達(dá)國家壟斷，設(shè)備昂貴，我國的電話普及率一直不高。隨著當(dāng)年華為、中興通訊等企業(yè)陸續(xù)自主研制出程控交換機(jī)，電話在我國得到迅速地普及。 目前，語音程控交換機(jī)普遍使用的通信協(xié)議為七號信令（S

4、ignalling System No.7） 1 程控交換機(jī)的發(fā)展1.1 交換機(jī)的演進(jìn)過程自從1876年貝（Bell）爾發(fā)明電話以來，隨著社會需求的日益增加和科技水平不斷地提高，電話交換技術(shù)處于迅速的變革與發(fā)展中。其歷程大致可分為人工交換、機(jī)電交換與電子交換三個階段。1878年，在美國康涅狄格州新哈芬港就出現(xiàn)了人工交換機(jī)，他是借助話務(wù)員進(jìn)行電話接續(xù)，其效率是極低的。1891年，美國人史端喬（Strowger）發(fā)明了升降旋轉(zhuǎn)接線器，并繼而出現(xiàn)了步進(jìn)制（step-by-step）交換機(jī)，它標(biāo)志著交換技術(shù)從人工時代邁入機(jī)電自動交換時代。這種交換機(jī)雖然實(shí)現(xiàn)了自動連接，但仍存在著速度慢、效率低、雜音大與

5、機(jī)器磨損嚴(yán)重等缺點(diǎn)。1919年，瑞典工程師比圖蘭特（Betulander）與帕爾姆格林（Palmgren）申請了縱橫接線器專利，并于1926年和1938年分別在瑞典與美國開通了縱橫制（crossbar）交換機(jī)。1965年，美國貝爾系統(tǒng)經(jīng)過艱苦努力在新澤西州開通了世界上第一臺商用存儲程序控制的電子交換機(jī)（No.1ESS），這一成果標(biāo)志著電話交換從機(jī)電時代躍入電子時代，使交換技術(shù)發(fā)生劃時代的變革。由于電子交換機(jī)具有體積小，速度快且便于提供有效而可靠的服務(wù)的優(yōu)點(diǎn)，引起世界各國極大的興趣，在發(fā)展過程中相繼研制出各種類型的電子交換機(jī)。 1.2 程控交換機(jī)的發(fā)展自1965年產(chǎn)生了世界上第一臺程控交換機(jī)以來

6、，程控交換機(jī)一直處于突飛猛進(jìn)的發(fā)展過程中。總的來說，程控交換機(jī)的發(fā)展主要在于話路網(wǎng)、控制方式、程序軟件和接入業(yè)務(wù)四個方面。1.2.1 程控交換機(jī)中話路網(wǎng)的發(fā)展早期的程控交換機(jī)，其話路網(wǎng)采用笛簧、鐵簧、?；杉靶⌒涂v橫接線器等電磁元件，按空分方式組成，成為空分程控交換機(jī)。它是從20世紀(jì)60年代開始發(fā)展，并于70年代到達(dá)興盛時期。各國在研制電子交換技術(shù)過程中，就曾研究時分交換問題。最初采用脈幅調(diào)制（PAM）方式實(shí)現(xiàn)時分交換，隨著脈碼調(diào)制（PCM）技術(shù)應(yīng)用，在20世紀(jì)70年代研制出數(shù)字程控交換機(jī)，并且其發(fā)展非常迅速。 程控交換機(jī)中控制方式的發(fā)展程控交換機(jī)發(fā)展的初期，一般采用中央集中控制方式。及控制任務(wù)

7、集中在一臺大型或巨型專用計算機(jī)上。這種方式很快被兩級以上的處理機(jī)控制方式所取代，即有中央處理機(jī)控制各個區(qū)域處理機(jī)，再由區(qū)域處理機(jī)分別控制自己范圍內(nèi)的交換設(shè)備。后來出現(xiàn)了全分散的的控制方式。在這種處理機(jī)控制方式中沒有中央控制機(jī)，所有起作用的微處理機(jī)都獨(dú)立工作，以完成數(shù)字交換網(wǎng)中規(guī)定的控制功能。 程序軟件的發(fā)展因?yàn)殡娫捦ㄐ诺膶?shí)時性很強(qiáng)，所以早期采用匯編語言編制運(yùn)行軟件。但由于匯編語言在生產(chǎn)效率，結(jié)構(gòu)化設(shè)計、可維護(hù)性和可移植性等各方面均不如高級語言，而軟件在程控交換機(jī)中占有越來越重要的地位，所以現(xiàn)在多采用高級語言和匯編語言混合編程，或全部采用高級語言編程的辦法。 接入業(yè)務(wù)的發(fā)展在當(dāng)今時代，電信網(wǎng)、有

8、線電視網(wǎng)、計算機(jī)網(wǎng)三網(wǎng)合一已成必然趨勢，當(dāng)前，主要是通過PSTN（公眾電話網(wǎng)）或CATV（有線電視網(wǎng)）進(jìn)行Internet（因特網(wǎng)）接入，從而給人們提供以寬帶技術(shù)為核心的綜合信息服務(wù)。程控交換機(jī)最初只能接受普通模擬電話服務(wù)，但隨著軟、硬件模塊的發(fā)展，現(xiàn)在程控交換設(shè)備可以進(jìn)行各類N-ISDN（窄帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)）設(shè)備接入，可以綜合處理各類終端的數(shù)據(jù)、傳真、圖像等多媒體業(yè)務(wù)。 2程控交換機(jī)的基本構(gòu)成程控交換機(jī)實(shí)質(zhì)上是通過計算機(jī)的“存儲程序控制”來實(shí)現(xiàn)各種接口的電路接續(xù)、信息交換及其它的控制、維護(hù)、管理功能，它的最基本結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。圖2-1 程控交換機(jī)的基本結(jié)構(gòu)框圖 2.1 外圍接口單元包括模

9、擬用戶線電路（ALC）、數(shù)字用戶線電路（DLC）、模擬中繼線單元（ATU）、數(shù)字中繼線單元（DTU）及各種其它接口單元。用戶線接口電路用戶線接口電路（SLIC）的作用是實(shí)現(xiàn)各種用戶線與交換網(wǎng)絡(luò)之間連接。根據(jù)交換機(jī)制式和應(yīng)用環(huán)境的不同，用戶電路也有多種類型，對于程控數(shù)字交換機(jī)來說，主要有與模擬話機(jī)連接的模擬用戶線電路 (ALC)及與數(shù)字話機(jī)，數(shù)據(jù)終端(或終端適配器)連接的數(shù)字用戶線電路（DLC)。2.1.1.1 模擬用戶線電路模擬用戶電路是適應(yīng)模擬用戶環(huán)境而配置的接口，其基本功能有：. 饋電（Battery feed):交換機(jī)通過用戶線向共電式話機(jī)直流饋電；. 過壓保護(hù)（Overvoltage

10、Protection): 防止用戶線上的電壓沖擊或過壓而損壞交換機(jī)。. 振鈴（Ringing)：向被叫用戶話機(jī)饋送鈴流。. 監(jiān)視（Supervision)：借助掃描點(diǎn)監(jiān)視用戶線通斷狀態(tài)，以檢測話機(jī)的摘機(jī)，掛機(jī)，撥號脈沖等用戶線信號，轉(zhuǎn)送給控制設(shè)備，以表示用戶的忙閑狀態(tài)和接續(xù)要求。. 編解碼（CODEC)：利用編碼器和解碼器（CODEC),濾波器，完成話音信號的模數(shù)與數(shù)模交換，以與數(shù)字交換機(jī)的數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)接口。. 混合（Hybrid)：進(jìn)行用戶線的2/4線轉(zhuǎn)換，以滿足編解碼與數(shù)字交換對四線傳輸?shù)囊蟆? 測試（Test)：提供測試端口，進(jìn)行用戶電路的測試。 這7種功能常用第一個字母組成的縮寫詞（

11、BORSCHT)代表。對于模擬程控交換機(jī)，不需要編解碼功能；而在數(shù)字程控交換機(jī)中，除某些特定應(yīng)用的小型交換機(jī)利用增量調(diào)制方式外，其它大部分均采用PCM編解碼方式。 2.1.1.2 數(shù)字用戶線電路數(shù)字用戶線電路是為適應(yīng)數(shù)字用戶環(huán)境而設(shè)置的接口，它主要用來通過線路適配器（LAM)或數(shù)字話機(jī)（SOPHO-SET)與各種數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)如計算機(jī)、打印機(jī)、VDU、電傳相連。 2.2 交換網(wǎng)絡(luò) 交換網(wǎng)絡(luò)的基本功能是根據(jù)用戶的呼叫要求，通過控制部分的接續(xù)命令，建立主叫與被叫用戶間的連接通路。在縱橫制交換機(jī)中它采用各種機(jī)電式接線器（如縱橫接線器，編碼接線器，笛簧接線器等）,在程控交換機(jī)中主要采用由電子開

12、關(guān)陣列構(gòu)成的空分交換網(wǎng)絡(luò)，和由存儲器等電路構(gòu)成的時分接續(xù)網(wǎng)絡(luò)。 2.3 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)是程控交換機(jī)的核心，其主要任務(wù)是根據(jù)外部用戶與內(nèi)部維護(hù)管理的要求，執(zhí)行存儲程序和各種命令，以控制相應(yīng)硬件實(shí)現(xiàn)交換及管理功能。程控交換機(jī)控制設(shè)備的主體是微處理器，通常按其配置與控制工作方式的不同，可分為集中控制和分散控制兩類。為了更好的適應(yīng)軟硬件模塊化的要求，提高處理能力及增強(qiáng)系統(tǒng)的靈活性與可靠性，程控交換系統(tǒng)的分散控制程度日趨提高，已廣泛采用部分或完全分布式控制方式。 2.4 信令系統(tǒng)在交換機(jī)內(nèi)各部分之間或者交換機(jī)與用戶，交換機(jī)與交換機(jī)間，除傳送話音，數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)信息外，還必須傳送各種專用的附加控制信號（信令

13、），以保證交換機(jī)協(xié)調(diào)動作，完成用戶呼叫的處理，接續(xù)，控制與維護(hù)管理功能。 按信令的作用區(qū)域劃分，可分為用戶線信令與局間信令，前者在用戶線上傳送，后者在局間中繼線上傳送。如果按信令的功能劃分，則可分為監(jiān)視信令，地址信令與維護(hù)管理信令。 2.4.1 用戶線信令用戶線信令是在用戶與交換機(jī)之間用戶線上傳送的信令。對于模擬電話用戶線，這種信令包括：l 監(jiān)視信令此信令反映直流用戶環(huán)路通斷的各種用戶狀態(tài)信號，如主叫用戶摘機(jī)（off-hook)(呼出占用），主叫用戶掛機(jī)（on-hook)(正在清除或拆線）及被叫用戶摘機(jī)（應(yīng)答），被叫用戶掛機(jī)（反向清除或拆線）。l 地址信令（被叫號碼）此信令為主叫用戶發(fā)送的被叫

14、號碼，交換機(jī)識別后控制交換網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行接續(xù)。 2.4.2 局間信令此信令是在交換機(jī)或交換局之間中繼線上傳送的信號，用以控制呼叫的接續(xù)。由于使用的交換機(jī)制式和中繼傳輸信道類型很多，組網(wǎng)涉及面廣，因而局間信令比較復(fù)雜。根據(jù)信令通道與話音通路的關(guān)系，可將局間信令分為隨路信令（CAS,Channel Associated Signalling)與共路信令（CCS,Common Channel Signalling)。l 隨路信令將話路所需要的控制信號由該話路本身或與之有固定聯(lián)系的一條信令通道來傳送，即用同一通路傳送話音信息和與其相應(yīng)的信令。l 共路信令將一組話路所需的各種控制信號集中到一條與話音通路分開的

15、公共信號數(shù)據(jù)鏈路上進(jìn)行傳送。 2.5 出入中繼器出入中繼器是中繼線與交換網(wǎng)絡(luò)間的接口電路，用于交換機(jī)中繼線的連接。它的功能和電路與所用的交換系統(tǒng)的制式及局間中繼線信號方式有密切的關(guān)系。對模擬中繼接口單元（ATU),其作為是實(shí)現(xiàn)模擬中繼線與交換網(wǎng)絡(luò)的接口，基本功能一般有：發(fā)送與接收表示中繼線狀態(tài)（如示閑，占用，應(yīng)答，釋放等）的線路信號。l 轉(zhuǎn)發(fā)與接收代表被叫號碼的記發(fā)器信號。l 供給通話電源和信號音。l 向控制設(shè)備提供所接收的線路信號。3 程控交換機(jī)的工程設(shè)計 程控交換機(jī)的工程設(shè)計主要包括系統(tǒng)設(shè)計、機(jī)房設(shè)計和電源設(shè)計三個方面。 3.1 系統(tǒng)設(shè)計程控交換機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)當(dāng)考慮選型、中繼方式、系統(tǒng)配置

16、和編號計劃等幾個方面。l 選型必須從技術(shù)先進(jìn)性、可靠性和適用性等方面考慮。既要考慮近期利益又要考慮長期發(fā)展因素，既要技術(shù)先進(jìn)又要避免資源浪費(fèi)。l 中繼方式必須從交換機(jī)容量的大小、區(qū)間話務(wù)量的大小和接口局的制式等方面考慮。中繼方式設(shè)計的主要原則是：節(jié)約用戶投資；提高接口局設(shè)備和線路的利用率；與傳輸設(shè)計配合，達(dá)到信號傳輸標(biāo)準(zhǔn)要求，以保證通話質(zhì)量并有利于實(shí)現(xiàn)長途自動化。l 系統(tǒng)配置就是確定交換機(jī)各種板型的數(shù)量。在系統(tǒng)配置中，用戶可選購的主要是一些外圍電路板和交換網(wǎng)絡(luò)。配置這些外圍板的基本依據(jù)是分機(jī)用戶容量。具體配置一般是通過計算話務(wù)量而確定的。l 編碼計劃程控用戶交換機(jī)當(dāng)采用全自動方式與市話局相連時

17、，它是與公用電話網(wǎng)統(tǒng)一編號的，可根據(jù)分機(jī)用戶的多少租用市話局的百號組、千號群甚至分局號和會接局號。 3.2 機(jī)房設(shè)計交換系統(tǒng)的機(jī)房可分為主機(jī)室、配線架室、電力室和蓄電池室。這些機(jī)房的面積、高度、承重等要根據(jù)交換設(shè)備予以考慮。其地點(diǎn)應(yīng)當(dāng)避開溫度高、灰塵多、有較大震動、強(qiáng)噪聲或低洼地區(qū)。 3.3 電源設(shè)計 3.3.1 要求作為一種尖端的長期運(yùn)行的計算機(jī)設(shè)備，程控交換機(jī)對電源有以下基本要求：l 高穩(wěn)定要求電源的瞬變電壓、波動電壓、噪音電壓都應(yīng)限制在較低的范圍之內(nèi)，否則將會引起程控交換機(jī)高速元件的失常，造成數(shù)據(jù)丟失或邏輯錯誤。l 長壽命由于交換機(jī)需長期連續(xù)運(yùn)行，因此要求電源的壽命要長。l 無阻斷。 3.3.2 措施 基于以上三方面要求，對于電源采用以下措施：l 可采用雙套電源備份工作。l 采用整流器和蓄電池并聯(lián)供電方式，蓄電池用兩套。l 電源設(shè)備要良好接地，一般要求三千線