程控交換設(shè)備運(yùn)行與維護(hù)

1、程控交換設(shè)備運(yùn)行與維護(hù)科學(xué)出版社出版賈躍 編著程控交換基礎(chǔ)配置小型獨(dú)立電話局單元一單元二本書目錄開通局內(nèi)電話業(yè)務(wù)開通局間中繼電話業(yè)務(wù)單元三單元四計費(fèi)設(shè)定與話單管理開通電信新業(yè)務(wù)單元五單元六程控交換技術(shù)的未來發(fā)展單元七單元一 程控交換基礎(chǔ)【背景描述】 電信網(wǎng)絡(luò)是支撐固定電話、移動電話和Internet技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施，其實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵是交換技術(shù)。交換技術(shù)可分為電路交換和分組交換兩種，其中的電路交換是最早最成熟的技術(shù)，也是電話交換機(jī)所采用的主要交換方式。通過本單元的學(xué)習(xí)，可了解電話交換的基本原理、電話交換技術(shù)的發(fā)展、電話交換機(jī)的分類和基本結(jié)構(gòu)。【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 了解電話交換的概念以及電話交換機(jī)的發(fā)展和分

2、類。 了解我國電話通信網(wǎng)的組成結(jié)構(gòu)。 掌握程控交換機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和各部分工作原理。1.1 電話交換原理 話音信息的交換仍然是現(xiàn)代社會信息交換的重要內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)話音通信的終端設(shè)備便是電話機(jī)。電話通信的最基本原理就是每個用戶使用一部電話機(jī)，用導(dǎo)線將話機(jī)連接起來，通過聲電轉(zhuǎn)換，使兩地用戶可以互相通話。如果三部電話機(jī)彼此間要成對通話，則需要用三對線將它們分別連接起來。以此類推，若有N部電話，則就需要N（N-1）/2對連線，才能使N部電話機(jī)間任意成對通話。1.1 電話交換原理 不難看出，當(dāng)話機(jī)很多時，所需的連接線數(shù)量非常大。這不僅降低了網(wǎng)絡(luò)線路利用率、增加了建設(shè)投資，而且話機(jī)與大量連線相接在實(shí)際工程安裝中也

3、是很難實(shí)現(xiàn)的。電話的這種直接連接方法沒有實(shí)際價值，解決的方法就是在用戶分布區(qū)域的中心位置，安裝一臺公共設(shè)備，每個用戶都用一對線與這公共設(shè)備相連。1.1 電話交換原理 當(dāng)任意兩個用戶要通話時，都由公共設(shè)備將兩部話機(jī)連通起來，通話結(jié)束后再將線路拆除，以備其他用戶使用。這個公共設(shè)備就是電話交換機(jī)。 要完成電話交換任務(wù)，電話交換機(jī)必須具有以下功能： 及時發(fā)現(xiàn)用戶的呼叫請求（用戶摘機(jī)、撥號等）。 記錄被叫用戶號碼。 判別被叫用戶當(dāng)前的忙閑狀態(tài)。 若被叫用戶空閑，交換機(jī)應(yīng)能選擇一條空閑的鏈路臨時 將主叫、被叫用戶話機(jī)接通，使雙方進(jìn)入通話狀態(tài)。 通話結(jié)束時，交換機(jī)要及時進(jìn)行拆線釋放處理。 使任意兩個交換機(jī)所

4、帶的用戶自由通話。 在同一時間內(nèi)，允許若干對用戶同時通話且互不干擾。1.1 電話交換原理 在電話網(wǎng)中，兩部話機(jī)之間的通話系統(tǒng)由用戶環(huán)路、交換局和局間傳輸設(shè)備三部分組成。 用戶環(huán)路是用戶話機(jī)和交換局總配線架之間的連接線，也常稱為用戶線。交換局是電話網(wǎng)的核心部分。若主/被叫在同一交換局內(nèi)，交換機(jī)可以通過用戶線把它們連接起來；若主/被叫在不同交換局內(nèi)，則交換機(jī)可以通過局間中繼線路將它們連接起來。局間傳輸設(shè)備是各交換局之間的連接線路（中繼線路），它既包括發(fā)送和接收設(shè)備，又包括各種多路傳輸媒體。1.2 電話交換機(jī)的發(fā)展和分類1.2.1 電話交換機(jī)的發(fā)展 自1876年美國人貝爾發(fā)明電話以來，電話通信技術(shù)取

5、得了巨大的進(jìn)步和發(fā)展，電話交換機(jī)完成了由人工到自動的過渡，歸納起來可分為四個時代：1.2 電話交換機(jī)的發(fā)展和分類1. 人工交換機(jī) 1878年美國制成了第一臺磁電式電話交換機(jī)，它能配合磁電電話機(jī)工作。這種電話交換方式的特點(diǎn)是每部話機(jī)均備有電源電池，以手搖發(fā)電機(jī)作為發(fā)起呼叫信號的工具。在交換機(jī)上以用戶吊牌接收呼叫信號，以塞繩電路連接用戶的通話。這種設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，容量有限，難以適應(yīng)發(fā)展的需要。接著出現(xiàn)了共電式電話交換機(jī)，這種交換機(jī)的特點(diǎn)是每個用戶話機(jī)的電源由電話局統(tǒng)一通過用戶線饋送，簡化了用戶話機(jī)，利用話機(jī)環(huán)路的接通作為呼叫信號。這兩種交換機(jī)都屬于人工交換方式，話務(wù)員手工完成交換接續(xù)操作，速度慢，易

6、出錯，勞動強(qiáng)度大。1.2 電話交換機(jī)的發(fā)展和分類2. 機(jī)電式自動交換機(jī) 1891年美國人史端喬發(fā)明了第一臺步進(jìn)制自動電話交換機(jī)，使用上升旋轉(zhuǎn)型機(jī)械式接線器，通過用戶撥來的號碼脈沖控制選線。在話路中主要通過電磁鐵控制選擇機(jī)鍵的動作完成電話接續(xù)，在控制電路中則主要用繼電器接點(diǎn)電路構(gòu)成控制邏輯，自動完成各種控制功能。后經(jīng)德國西門子公司加以改進(jìn)，發(fā)展成為西門子式步進(jìn)制自動電話交換機(jī)，我國早期安裝這種交換機(jī)較多。與此同時，世界上還發(fā)明了旋轉(zhuǎn)制、升降制、全繼電器制等多種機(jī)電式交換機(jī)。步進(jìn)制自動電話交換機(jī)的特點(diǎn)是選擇機(jī)鍵的動作幅度大、噪聲響、磨損快、故障率高、傳輸雜音大和維護(hù)工作量大，而且不能用于長途自動交

7、換。1.2 電話交換機(jī)的發(fā)展和分類 1926年瑞典制成了第一臺縱橫制自動電話交換機(jī)，沿用了電磁原理，但其話路的主要部件使用了縱橫接線器。這種接線器動作小、噪聲輕、磨損少，且采用了間接控制技術(shù)，選擇和接續(xù)不由用戶的撥號控制，從而克服了步進(jìn)制交換機(jī)的很多缺點(diǎn)，尤其是可用于長途自動電話交換，在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的推廣和使用。 1.2 電話交換機(jī)的發(fā)展和分類3. 模擬程控交換機(jī) 隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了電子式交換設(shè)備。早期的電子式交換系統(tǒng)只是使用電子元件（如晶體管和集成電路）代替機(jī)電式交換系統(tǒng)中體積大、耗電多的機(jī)電元件（如電磁繼電器等）。計算機(jī)技術(shù)在通信技術(shù)中的應(yīng)用，促進(jìn)了交換機(jī)的又一次變革。

8、1965年美國成功地開通了世界上第一臺程控電話交換機(jī)（ESSI），首次將存儲程序控制原理應(yīng)用于電話交換機(jī)的控制系統(tǒng)，其話路系統(tǒng)沿用了縱橫制原理交換網(wǎng)絡(luò)，交換的仍為模擬語音信號。此后一段時間內(nèi)，世界各國又研制出了多種模擬程控電話交換機(jī)，如日本的D10、原聯(lián)邦德國的EWS等。1.2 電話交換機(jī)的發(fā)展和分類4. 數(shù)字程控交換機(jī) 數(shù)字傳輸系統(tǒng)以其優(yōu)良的通信質(zhì)量和性能改變了長期以來使用模擬信號進(jìn)行通信的局面。數(shù)字傳輸設(shè)備與模擬交換機(jī)銜接時需要進(jìn)行數(shù)/模、模/數(shù)轉(zhuǎn)換，要了簡化系統(tǒng)，充分發(fā)揮數(shù)字通信的優(yōu)勢，就必須對交換機(jī)進(jìn)行數(shù)字化，這極大地促進(jìn)了數(shù)字程控交換機(jī)的研制。1970年在法國開通了第一部數(shù)字交換機(jī)E

9、10后，許多新的數(shù)字交換系統(tǒng)相繼問世，諸如英國的X系統(tǒng)，日本的D60、D70、NEAX-61和F150，瑞典的AXE-10，原聯(lián)邦德國的EWSD，美國的ESS4和ESS5等。全數(shù)字電話交接機(jī)在話路中對PCM數(shù)字語音編碼直接進(jìn)行交換，控制部分則由存儲程序控制的數(shù)字計算機(jī)或微計算機(jī)承擔(dān)。這類交換機(jī)的體積小、工作速度快、可靠性高，具有明顯的優(yōu)越性。1.2 電話交換機(jī)的發(fā)展和分類1.2.2 電話交換機(jī)的分類1. 根據(jù)信息傳遞方式分類（1）模擬交換機(jī)：對模擬信號進(jìn)行交換的交換機(jī)。步進(jìn)式、縱橫式等交換機(jī)屬于模擬交換機(jī)。對于電子交換機(jī)來說，屬于模擬交換機(jī)的有空分式電子交換機(jī)和脈幅調(diào)制（PAM）時分式交換機(jī)。

10、（2）數(shù)字交換機(jī)：對數(shù)字信號進(jìn)行交換的交換機(jī)。目前最常用的是對脈沖編碼調(diào)制（PCM）數(shù)字信號進(jìn)行交換的數(shù)字交換機(jī)。1.2 電話交換機(jī)的發(fā)展和分類2. 根據(jù)控制方式分類（1）布控交換機(jī)：交換機(jī)的控制部件是將機(jī)電器件（如繼電器）或電子元件做在一定的印制板上，通過機(jī)架布線做成。這種交換機(jī)的控制部件做成后不易修改，靈活性小。（2）程控交換機(jī)：交換機(jī)的控制部分類似計算機(jī)，采用的是計算機(jī)中常用的“存儲程序控制”方式。即把各種控制功能、步驟、方法編成程序，利用存儲器內(nèi)所存儲的程序來控制整個交換機(jī)的工作。需要改變交換機(jī)功能或增加新業(yè)務(wù)時，只需要修改程序或數(shù)據(jù)就能實(shí)現(xiàn)。這種方式極大地提高了交換機(jī)的靈活性。1.2

11、 電話交換機(jī)的發(fā)展和分類3. 根據(jù)使用范圍分類（1）局用交換機(jī)：包括市話交換機(jī)、匯接市話交換機(jī)、國內(nèi)長話交換機(jī)、國際長話交換機(jī)和縣內(nèi)電話（農(nóng)話）交換機(jī)。（2）用戶小型交換機(jī)（PBX）：用于組建企事業(yè)單位內(nèi)部的電話系統(tǒng)。1.3 電話通信網(wǎng)1.3.1 電話網(wǎng)的結(jié)構(gòu) 電話通信網(wǎng)是指在本地網(wǎng)和長途網(wǎng)上組織開放電話業(yè)務(wù)的一種業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)。為了使全球范圍內(nèi)任意兩點(diǎn)之間都能進(jìn)行通話聯(lián)系，而且既要保證話音質(zhì)量，又要經(jīng)濟(jì)合理，就需要將各個區(qū)域的話務(wù)流量逐級匯聚起來，以提高通信電路的利用率。在電話網(wǎng)中根據(jù)地理?xiàng)l件、行政區(qū)域、話務(wù)流量分布情況等因素設(shè)立了多級交換局，每一交換局負(fù)責(zé)一定區(qū)域內(nèi)的話業(yè)量，然后逐級形成輻射的星

12、形網(wǎng)或網(wǎng)狀網(wǎng)。我國電話網(wǎng)分為五級，一、二、三、四級為長途交換局，第五級為本地電話網(wǎng)的端局。1.3 電話通信網(wǎng)1.3 電話通信網(wǎng)1.3.2 長途電話網(wǎng) 我國長途電話網(wǎng)采用四級匯接輻射結(jié)構(gòu)，分別在大區(qū)、省、地區(qū)和縣四個不同區(qū)域內(nèi)設(shè)立長途電話局，實(shí)現(xiàn)話務(wù)的匯總與交換。各電話中心局的數(shù)量和職責(zé)為： 大區(qū)中心局C1：全國共有8個，分別設(shè)立在上海、廣州、北京、沈陽、南京、西安、成都、武漢，其職責(zé)是負(fù)責(zé)疏通該交換中心服務(wù)區(qū)內(nèi)的長途話務(wù)，包括長途去話、長途來話和轉(zhuǎn)接業(yè)務(wù)。 省中心局C2：全國共有22個，設(shè)立在除C1所在城市以外的各省會城市，其職責(zé)是疏通該交換中心服務(wù)區(qū)內(nèi)的長途去話、長途來話和轉(zhuǎn)接業(yè)務(wù)。1.3

13、電話通信網(wǎng) 地區(qū)中心局C3：全國約有350個，其職責(zé)是疏通該交換中心服務(wù)區(qū)內(nèi)的長途去話、長途來話和轉(zhuǎn)接業(yè)務(wù)。 縣中心局C4：全國約有2200個，是長途網(wǎng)最低一級的交換中心，即縣長途端局，其職責(zé)是疏通該交換中心服務(wù)區(qū)內(nèi)的長途去話、長途來話和轉(zhuǎn)接業(yè)務(wù)。 在長途電話網(wǎng)中，上一級交換中心通過直達(dá)電路群與下一級交接中心相連。這些直達(dá)電路群稱為“基干路由”，它保證了全網(wǎng)中任意兩地間的用戶都可以接通電話。但是，如果電話網(wǎng)僅僅是由基干路由構(gòu)成，則接通一次電話所需的轉(zhuǎn)接次數(shù)在某些情況下可能相當(dāng)多，網(wǎng)絡(luò)的接續(xù)很不靈活，也不合理。因此，除基干路由外，電話網(wǎng)還要增加低損耗直達(dá)路由和高效直達(dá)路由。1.3 電話通信網(wǎng)1.

14、3.3 本地電話網(wǎng) 本地電話網(wǎng)是長途電話網(wǎng)中的一個長途編號區(qū)，由若干個端局、匯接局、局間中繼線、用戶線以及話機(jī)組成。本區(qū)用戶呼叫本編號區(qū)內(nèi)的其他用戶時，可直接撥打被叫用戶的號碼，不需要加撥長途區(qū)號。根據(jù)規(guī)模大小，本地電話網(wǎng)可采用單局制、多局制或匯接制三種結(jié)構(gòu)。1.3 電話通信網(wǎng)1單局制本地電話網(wǎng) 單局制本地網(wǎng)是指只有一個電話局的市內(nèi)電話網(wǎng)。市電話局一方面負(fù)責(zé)市內(nèi)電話用戶間的通信，另一方面還要將電話用戶與市內(nèi)其它裝有電話通信設(shè)備的處所進(jìn)行連接，這些處所包括設(shè)立在市內(nèi)的長途電話局、用戶小交換機(jī)、特種業(yè)務(wù)臺等。1.3 電話通信網(wǎng)2多局制本地電話網(wǎng) 當(dāng)本地網(wǎng)發(fā)展到一定容量時，應(yīng)該在市內(nèi)進(jìn)行分區(qū)，每區(qū)建

15、立一個電話局，負(fù)責(zé)本區(qū)內(nèi)電話用戶的通話，這樣就構(gòu)成了多局制電話網(wǎng)。1.3 電話通信網(wǎng)3匯接制本地電話網(wǎng) 當(dāng)本地網(wǎng)的容量發(fā)展到幾萬號時，本地網(wǎng)內(nèi)所包含的分局?jǐn)?shù)就越來越多。由于分局?jǐn)?shù)目很多，服務(wù)區(qū)域擴(kuò)大，局間中繼線的數(shù)量和長度不斷增加，使得中繼線路的投資加大，甚至超過了用戶線路的投資。因此，在分局?jǐn)?shù)很多時，局間中繼通常不采用直接連接的方式，而是在分區(qū)的基礎(chǔ)上，把若干個分區(qū)組成一個大的聯(lián)合區(qū)，整個本地網(wǎng)由若干個聯(lián)合區(qū)構(gòu)成，這種聯(lián)合區(qū)叫做匯接區(qū)。每一匯接區(qū)內(nèi)設(shè)一匯接局，下設(shè)若干個端局，這稱為匯接制本地網(wǎng)。 端局是通過用戶線與用戶直接相連的交換局，用以覆蓋用戶，提供業(yè)務(wù)服務(wù)。它可疏導(dǎo)本局范圍的本地電話業(yè)

16、務(wù)及本局用戶的去話和終端來話。匯接局是一個匯接區(qū)內(nèi)的電話交換局，主要提供本地網(wǎng)的話務(wù)匯聚，以及各個端局之間的話務(wù)轉(zhuǎn)接。1.3 電話通信網(wǎng)3匯接制本地電話網(wǎng)1.4 語音信號的數(shù)字化技術(shù)1.4.1 模擬信號和數(shù)字信號 人類的聲音是傳不遠(yuǎn)的，若想把聲音傳至遠(yuǎn)處，就必須對聲音進(jìn)行處理，變換為電信號。電話機(jī)的送話器（話筒）就是對聲音進(jìn)行處理的設(shè)備。它把聲波變?yōu)檎Z音電信號，通過導(dǎo)線傳至遠(yuǎn)方。 電信號分為模擬信號和數(shù)字信號兩種。語音信號的大小能夠準(zhǔn)確反映聲音的強(qiáng)弱，其幅度可取一定范圍內(nèi)的任何值，即幅度取值連續(xù)，屬于模擬信號。數(shù)字信號是一種不連續(xù)變化的階躍信號，它的特點(diǎn)是幅度的取值不連續(xù)，即幅度取值離散。1.

17、4 語音信號的數(shù)字化技術(shù)1.4.1 模擬信號和數(shù)字信號 1.4 語音信號的數(shù)字化技術(shù)1.4.2 脈沖編碼調(diào)制 將語音信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號的方法很多，脈沖編碼調(diào)制（PCM）是其中應(yīng)用較為廣泛的一種。脈沖編碼調(diào)制包括抽樣、量化和編碼三個過程。1.4 語音信號的數(shù)字化技術(shù) 抽樣是對模擬信號進(jìn)行周期性取值，把時間連續(xù)信號變?yōu)闀r間離散信號的過程。抽樣電路由二極管或場效應(yīng)管構(gòu)成，使用抽樣脈沖控制通斷。抽樣速率是由抽樣定理確定的，即：如果要從抽樣后信號中完全不失真地恢復(fù)原始信號（0-fH），抽樣脈沖頻率fs應(yīng)不小于原信號最高頻率fH的2倍（fs2fH）。1.4 語音信號的數(shù)字化技術(shù) 量化是用有限個規(guī)定電平近似

18、表示模擬信號抽樣值的過程。通過量化，連續(xù)的抽樣值變?yōu)榱穗x散電平。把量化后的信號電平變換成二進(jìn)制碼組的過程稱為編碼，逆過程稱為解碼。1.4 語音信號的數(shù)字化技術(shù)1.4.3 時分多路復(fù)用 一路語音信號變?yōu)閿?shù)字信號在通路中傳輸所占的時間委短，絕大部位時間里線路都為空閑狀態(tài)。因此，要想把線路充分利用起來，就應(yīng)在空閑時多插入些話路，這就是多路復(fù)用。目前，常用的多路復(fù)用方式有兩種：一種是頻分復(fù)用（FDM）方式，它是將信道的可用頻帶分割成若干個互不交疊的頻段，每路信號占據(jù)其中一個頻段，可用帶通濾波器分離；另一種則是時分復(fù)用（TDM）方式，它是將信道按時間加以分割，各路信號按一定次序輪流占用某一時間段來傳輸，

19、這一時間段稱為時隙（TS：Time Slot）。1.4 語音信號的數(shù)字化技術(shù)1.4.3 時分多路復(fù)用1.4 語音信號的數(shù)字化技術(shù) 在PCM傳輸系統(tǒng)中，首先使用時間相互錯開的32路脈沖分別對32路模擬語音信號抽樣，而后將各抽樣信號合并為一路，由于抽樣點(diǎn)在時間上是相互錯開的，因此各路信號互不干擾。最后通過量化和編碼在同一線路中傳送32路PCM數(shù)字信號，從而實(shí)現(xiàn)了數(shù)字信號的時分多路復(fù)用。由于抽樣頻率為8KHz，每個抽樣值用8位二進(jìn)制數(shù)碼表示，所以一路語音信號經(jīng)PCM編碼后的速率為64kbit/s。32路信號合在一起的總速率為2.048Mbit/s，稱為PCM基群或PCM一次群。系統(tǒng)中一個抽樣值轉(zhuǎn)變成

20、的8位數(shù)字碼占用3.91s，即1個時隙。32個時隙組成1幀（125s）。由于在32個時隙中TS0傳送同步碼，TS16傳送信令碼，其余30個時隙傳送數(shù)字語音信號，所以這種系統(tǒng)被稱為“PCM30/32路系統(tǒng)”。1.4 語音信號的數(shù)字化技術(shù) 目前，PCM通信方式發(fā)展很快，傳輸容量已由一次群發(fā)展到二次群、三次群、四次群以至五次群。等級歐洲中國日本北美話路數(shù)傳輸速率話路數(shù)傳輸速率話路數(shù)傳輸速率一次群302.048Mbit/s241.544Mbit/s241.544Mbit/s二次群1208.448Mbit/s966.312Mbit/s966.312Mbit/s三次群48034.368Mbit/s4803

21、2.064Mbit/s67244.736Mbit/s四次群1920139.264Mbit/s114097.728Mbit/s4032274.176Mbit/s五次群7680564.992Mbit/s5760397.200Mbit/s8064560.160Mbit/s 我國和歐洲采用PCM30/32路系統(tǒng)，一次群（基群）速率為2.048Mbit/s，記為“E1”，中國通信行業(yè)俗稱為2M；日本和北美采用PCM22/24路系統(tǒng)，一次群速率為1.544Mbit/s，記為“T1”，中國通信行業(yè)俗稱為1.5M。1.5 程控交換機(jī)硬件1.5.1 程控交換機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 程控交換機(jī)硬件由話路系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩個部分

22、組成，交換機(jī)運(yùn)行所需的軟件存放在控制系統(tǒng)的存儲器中。1.5 程控交換機(jī)硬件 話路系統(tǒng)由交接網(wǎng)絡(luò)和外圍電路構(gòu)成，其中外圍電路又包括用戶電路、中繼器、掃描器、網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動器和話音接口等幾個部分。交接網(wǎng)絡(luò)為音頻信號（模擬交換）或PCM數(shù)字話音信號（數(shù)字交換）提供接續(xù)通路。用戶電路是交換網(wǎng)絡(luò)和用戶線之間的接口電路。一方面它把語音信號（模擬或數(shù)字）傳送給交換網(wǎng)絡(luò)，另一方面把用戶線上的其它信號（如鈴流等）與交換網(wǎng)絡(luò)隔離開，以免損壞交換網(wǎng)絡(luò)。中繼器是交換網(wǎng)絡(luò)和中繼線間的接口電路，分為出局中繼和入局中繼。所謂中繼線是指該系統(tǒng)和其它系統(tǒng)或遠(yuǎn)距離傳輸設(shè)備的連線。中繼器除擁有用戶電路的功能外，還具有指定信號形式、確定中

23、繼工作方向以及為計費(fèi)提供信號等功能。掃描的目的是為了收集用戶信息。用戶狀態(tài)（包括中繼線狀態(tài)）的變化由掃描器采集并送往控制系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動器在控制系統(tǒng)的指揮下，完成交換網(wǎng)絡(luò)中通路的建立和釋放。話路設(shè)備接口（信號接收分配器）統(tǒng)一協(xié)調(diào)信號的接收、傳送和分配。1.5 程控交換機(jī)硬件 控制系統(tǒng)一方面對呼叫進(jìn)行處理，另一方面對整個交換系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行管理、監(jiān)督和維護(hù)?？刂葡到y(tǒng)由三部分組成：一是中央處理芯片（CPU），它可以是一般數(shù)字計算機(jī)的中央處理芯片，也可以是交換系統(tǒng)專用芯片。二是存儲器（內(nèi)存儲器），它存儲交換系統(tǒng)常用程序和正式在執(zhí)行的程序及數(shù)據(jù)。三是輸入/輸出系統(tǒng)，包括鍵盤、打印機(jī)和外存儲器等。打印機(jī)可根

24、據(jù)指令或定時時間打印出系統(tǒng)數(shù)據(jù)。外存儲器存儲常用運(yùn)行程序，機(jī)器運(yùn)行時調(diào)入內(nèi)存儲器。一些小型交換機(jī)的外存儲器安裝在控制系統(tǒng)里，將程序固化在專門的EPROM存儲器中。1.5 程控交換機(jī)硬件1.5.2 外圍電路1用戶電路 用戶電路也可稱為用戶線接口電路（SLIC：Subscriber Line Interface Circuit）。不論是模擬交換機(jī)還是數(shù)字交換機(jī)，都具有用戶電路。其中，數(shù)字交換機(jī)的用戶電路又根據(jù)所連接電話機(jī)類型的不同，被劃分為模擬用戶電路和數(shù)字用戶電路兩種。1.5 程控交換機(jī)硬件 在程控交換機(jī)中，由于交換網(wǎng)絡(luò)處理的是語音信號，向用戶話機(jī)提供的-48伏直流饋電以及鈴流等信號不能進(jìn)入其中

25、，否則會損壞交換網(wǎng)絡(luò)。因此，向用戶饋電、送振鈴等任務(wù)必須由用戶電路來承擔(dān)。隨著數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字程控交換機(jī)已被廣泛采用，其交換網(wǎng)絡(luò)只能處理數(shù)字信號，而用戶線上現(xiàn)在一般仍傳送模擬信號（用戶的電話為模擬話機(jī)），這就需要用戶電路能夠?qū)崿F(xiàn)模擬信號和數(shù)字信號間的相互轉(zhuǎn)換。數(shù)字交換機(jī)的模擬用戶電路應(yīng)具有七項(xiàng)功能，通常簡稱為BORSCHT，它來源于七項(xiàng)功能的第一個英文字母，即饋電（B）、過壓保護(hù)（O）振鈴（R）、監(jiān)視（S）、編譯碼（C）、混合（H）、測試（T。對模擬交換機(jī)的用戶電路而言， 除沒有編譯碼外，其它六種功能完全一樣。1.5 程控交換機(jī)硬件 饋電（Battery feeling）：向用戶話機(jī)送

26、直流電。通常要求饋電電壓為48伏或24伏，環(huán)路電流不小于18mA。 過壓保護(hù)（Overvoltage protection）：防止用戶外線受雷擊或接觸高壓而損壞交換機(jī)。 振鈴控制（Ringing Control）：向用戶話機(jī)送鈴流，通常為25Hz/90V15V的正弦波。 監(jiān)視（Supervision）：監(jiān)視用戶線的狀態(tài)，檢測話機(jī)摘機(jī)、掛機(jī)與撥號脈沖等信號，并送往控制網(wǎng)絡(luò)和交換網(wǎng)絡(luò)。 編解碼與濾波（CODEC/Filter）：在數(shù)字交換中，完成模擬話音與數(shù)字碼間的轉(zhuǎn)換。通常采用PCM編碼器（Coder）與解碼器(Decoder)來完成，統(tǒng)稱為CODEC。PCM編碼速率為64kb/s，與之配合工作

27、的平滑低通濾波器帶寬為300Hz-3400Hz。1.5 程控交換機(jī)硬件 混合（Hyhird）：完成二線與四線的轉(zhuǎn)換。用戶話機(jī)的模擬信號采用二線雙向傳輸方式，而數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)的PCM收發(fā)數(shù)字信號采用四線單向傳輸方式，兩者必須進(jìn)行轉(zhuǎn)換。過去這種功能由混合線圈實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)在改為集成電路，因此稱為“混合電路”。 測試（Test）：對用戶線（外線）或用戶電路（內(nèi)線）進(jìn)行測試。1.5 程控交換機(jī)硬件2中繼電路 中繼器是中繼線和交換網(wǎng)絡(luò)以及控制系統(tǒng)間的接口電路。中繼器上傳輸?shù)牟粌H有語音信號，還有各種局間信號。中繼器是交換機(jī)間的連接設(shè)備，不同型號交換機(jī)里的中繼器并不相同。此外，使用的中繼器類型還要適應(yīng)于相應(yīng)的傳輸設(shè)

28、備。模擬交換機(jī)的中繼器由保護(hù)電路、信號互換電路、用戶線信號電路和隔離電路等組成。其中信號互換電路用來指定中繼線工作方向（出中繼或入中繼）以及信號的形式。用戶線信號電路用來在出入中繼期間用戶電路斷開時，代替用戶電路完成向話機(jī)饋電、接通或切斷鈴流、傳輸信號等工作。隔離電路用來分離開用戶線、中繼線以及交換網(wǎng)絡(luò)內(nèi)傳輸?shù)碾娏?。由于目前還存在模擬中繼線，所以數(shù)字程控交換系統(tǒng)都配置有模擬中繼器AT（模擬口）和數(shù)字中繼器DT（數(shù)字口）兩種局間中繼器。1.5 程控交換機(jī)硬件 由于目前還存在模擬中繼線，所以數(shù)字程控交換系統(tǒng)都配置有模擬中繼器AT（模擬口）和數(shù)字中繼器DT（數(shù)字口）兩種局間中繼器。模擬中繼器是模擬中

29、繼線和數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)的接口電路，在模擬中繼線上傳送的是模擬信號。數(shù)字中繼器是局間PCM中繼線的終端電路。它的功能與PCM信號傳輸系統(tǒng)中的信道機(jī)制有很多相同之處，具體包括：1.5 程控交換機(jī)硬件 碼型變換：實(shí)現(xiàn)信號單極性與雙極性的變換，即完成交換機(jī)內(nèi)部使用的單極性不歸零碼與適合線路傳輸?shù)碾p極性HDB3碼之間的轉(zhuǎn)換。 時鐘提取：從PCM中繼線上提取時鐘信號作為系統(tǒng)同步信號。 幀同步：從PCM中繼線上提取幀定位信號，通過幀定位獲得幀同步。 彈性存儲的幀調(diào)整：數(shù)字中繼器具有緩沖存儲器，能夠存儲一幀數(shù)據(jù)容量，用它來調(diào)整幀相位，使PCM傳輸線上的幀相位和交換網(wǎng)絡(luò)同步。 提取和重新排列隨路信號：由于PCM中繼

30、線上傳輸?shù)碾S路信號和交換網(wǎng)絡(luò)中的格式不一樣，所以隨路信號一般要提取后重新排列，以供交換網(wǎng)絡(luò)使用。1.5 程控交換機(jī)硬件3掃描電路 掃描電路用于在呼叫的各個階段收集信息并傳送給控制系統(tǒng)。目前，交換機(jī)中廣泛使用的是光電耦合器和差分放大器。1.5 程控交換機(jī)硬件 光電耦合器可用來進(jìn)行電源檢測，它由一個發(fā)光二極管和一個光電三極管封裝而成。當(dāng)有電流流過發(fā)光二極管時，發(fā)光二極管發(fā)光并照射在光電三極管上，使其集電極和發(fā)射極導(dǎo)通，從而產(chǎn)生檢測信號。光電耦合器最大的優(yōu)點(diǎn)是使外線電路與用戶電路在電氣上完全隔離，用它作為掃描器可完全防止高壓串入內(nèi)線電路。1.5 程控交換機(jī)硬件 差動放大器通過檢測電壓的極性進(jìn)行掃描。

31、當(dāng)輸入端1的電壓大于輸入端2的電壓時，輸出端取邏輯值“1”；當(dāng)輸入端1的電壓小于輸入端2的電時，輸出端取邏輯值“0”。該器件的優(yōu)點(diǎn)是易于集成，多個這種器件集成在一起即可構(gòu)成掃描矩陣。當(dāng)交換機(jī)內(nèi)要檢測的點(diǎn)很多時，需要大量掃描器件，此時采用差動放大器組成的掃描矩陣尤為合適。1.5 程控交換機(jī)硬件4信號音的產(chǎn)生 在模擬交換機(jī)中，信號音是由單獨(dú)的模擬信號發(fā)生器產(chǎn)生的。在數(shù)字交換機(jī)中，信號音和雙音頻信號都要經(jīng)過A/D變換后才能通過數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)。采用這種方法不僅需要配備專門的A/D變換設(shè)備，而且所生成信號的頻率和幅度都不穩(wěn)定。因此，數(shù)字交換機(jī)多使用數(shù)字信號發(fā)生器直接產(chǎn)生數(shù)字信號音。數(shù)字信號發(fā)生器由可編程只

32、讀存儲器（PROM）實(shí)現(xiàn)。對要求產(chǎn)生的信號音每隔125微秒抽樣一次，將每次抽樣的幅度進(jìn)行計算，獲得所需的數(shù)字信息并寫入PROM中。使用時按一定規(guī)律讀出PROM的內(nèi)容，即可產(chǎn)生數(shù)字信號音。1.5 程控交換機(jī)硬件1.5.3 交換網(wǎng)絡(luò) 電話交換機(jī)的任務(wù)就是在各條用戶線之間、用戶線與中繼線之間或中繼線與中繼線之間建立起語音信號通道（或稱接續(xù)），這一工作是由交換網(wǎng)絡(luò)完成的。交換網(wǎng)絡(luò)是交換機(jī)中最重要、最復(fù)雜的部分。早期的模擬交接機(jī)多采用空分交換網(wǎng)絡(luò)，目前廣泛使用的數(shù)字程控交換機(jī)采用的是時分交換網(wǎng)絡(luò)。所謂時分交換是指在不同PCM復(fù)用線上的各時隙間進(jìn)行的數(shù)據(jù)交換，即時隙的交換。 構(gòu)成時分交換網(wǎng)絡(luò)的基本電路單元

33、是接線器，分為時分接線器（T接線器）和空分接線器（S接線器）兩種。接線器的數(shù)量和組合形式?jīng)Q定了交換網(wǎng)絡(luò)的交換能力。1.5 程控交換機(jī)硬件 交換網(wǎng)絡(luò)將輸入線PCMn上TSn時隙中的數(shù)據(jù)A交換到了輸出線PCMm的TSm時隙里；而將輸入線PCMm上TSm時隙中的數(shù)據(jù)B交換到了輸出線PCMn的TSn時隙中。1.5 程控交換機(jī)硬件1T接線器 T接線器的功能是完成一條PCM復(fù)用線上不同時隙間信息的交換，它主要由語音存儲器（SM）和控制存儲器（CM）組成。語音存儲器（SM）是用來暫時存儲話音信息的，故又叫做“緩沖存儲器”?？刂拼鎯ζ鳎–M）是用來存儲時隙地址的，又稱“地址存儲器”或“時址存儲器”。T接線器有

34、兩種工作方式：一種是“順序?qū)懭?，控制讀出”方式；另一種是“控制寫入，順序讀出”。此處“順序”是指在時鐘脈沖控制下，按照SM存儲單元地址的大小，順序地完成語音讀出或?qū)懭?；而“控制”是指按CM中已有內(nèi)容來控制語音的讀出或?qū)懭搿Ｖ劣贑M中的內(nèi)容，則是由中央處理器（CPU）進(jìn)行寫入或消除的。1.5 程控交換機(jī)硬件 下面對“順序?qū)懭?，控制讀出”方式T接線器的信息交換過程進(jìn)行分析。1.5 程控交換機(jī)硬件 假設(shè)T接線器的輸入和輸出各為一條32個時隙的PCM復(fù)用線，并且占用時隙TS3的用戶A要和占用時隙TS19的用戶B通話。在A講話時，應(yīng)把TS3中的語音信息碼交換到TS19中去。在時隙脈沖的控制下，當(dāng)TS3時

35、隙到來時，把TS3中的信息碼寫入SM地址為3的存儲單元中，這就是“順序?qū)懭搿薄４诵畔⒋a的讀出是受CM控制的，中央處理器（CPU）會依據(jù)接續(xù)要求在CM的19單元中寫入3，當(dāng)TS19時隙到來時，從CM中讀出19單元的內(nèi)容“3”，再以3為地址控制讀出SM中3單元所存儲的信息碼，這就是“控制讀出”。通過以上過程，就完成了把TS3中的信息碼交換到TS19中去的任務(wù)。同理，在用戶B講話時，應(yīng)通過另一路徑把TS19中的信息交換到TS3中去。其步驟與上述過程相似，只是在TS19到來時把TS19中的信碼寫入SM中，而讀出這一信息碼的時刻只有等到下一幀的TS3才能完成。1.5 程控交換機(jī)硬件 由于在T接線器進(jìn)行時

36、隙交換中，語音信息碼要在SM里存儲一段時間，所以這種數(shù)字交換方式會產(chǎn)生時延，其時延時間最長不超過一幀的時間。PCM信息碼在T接線器中每幀交換一次，若TS3和TS19兩用戶的通話時長為2分鐘，則上述交換次數(shù)達(dá)96萬次。 SM的存儲單元數(shù)量與PCM復(fù)用線一幀的時隙數(shù)相同，存儲單元長度（字長）等于一時隙的比特數(shù)。PCM復(fù)用線一幀包含32個時隙，則SM有32個單元，單元可存8位語音信息碼。CM的存儲單元數(shù)量與SM相同，但因?yàn)榇鎯Φ氖荢M地址，而SM地址只有32個，所以其存儲單元只需存5位碼即可。1.5 程控交換機(jī)硬件 “控制寫入，順序讀出”的T接線器與上述工作相反。來話信息碼寫入到由CM指定的SM存儲

37、單元中，而去話信息碼則按時隙順序讀出。 目前，T接線器的存儲器一般采用專門設(shè)計的隨機(jī)存儲器（RAM），交換的時隙數(shù)未限定在32個，大型交換機(jī)的交換時隙數(shù)高達(dá)512、1024甚至4096個時隙。1.5 程控交換機(jī)硬件2S接線器 S接線器的功能是完成不同PCM復(fù)用線上同一時隙內(nèi)信息的交換，它包括交叉接點(diǎn)矩陣和控制存儲器組兩部分。交叉接點(diǎn)矩陣上的開關(guān)實(shí)現(xiàn)輸入PCM復(fù)用線與輸出PCM復(fù)用線間的通斷，而開關(guān)的閉合或斷開則由控制存儲器組決定。S接線器中控制存儲器對交叉接點(diǎn)的控制有兩種方式：一種是“輸入控制”方式，即控制存儲器組中的每個控制存儲器與PCM入線對應(yīng)；另一種是“輸出控制”，此時控制存儲器對應(yīng)于P

38、CM出線。1.5 程控交換機(jī)硬件 下面對“輸入控制”方式S接線器的信息交換過程進(jìn)行分析。1.5 程控交換機(jī)硬件 假設(shè)S接線器有兩條PCM復(fù)用線（PCM0和PCM1），欲在時隙TS1將入線PCM0的信息碼交換到出線PCM1上，同時在時隙TS14將入線PCM1的信息碼交換到出線PCM0上。由于采用輸入控制方式，所以控制存儲器組中的控制存儲器CM0、CM1分別與入線PCM0、PCM1相對應(yīng)。當(dāng)時隙TS1到來時，從CM0中地址為1的存儲單元里取出交叉接點(diǎn)編號“01”，而后閉合此交叉接點(diǎn)；同理，時隙TS14到來時，從CM1中地址為14的存儲單元里取出交叉接點(diǎn)編號“10”，并閉合交叉接點(diǎn)?？刂拼鎯ζ鰿M0

39、、CM1相應(yīng)單元中的交叉接點(diǎn)編號是由中央處理器在交換信息前依據(jù)S接線器控制方式和接續(xù)要求寫入的。 S接線器的控制存儲器采用高速RAM存儲器，交叉接點(diǎn)矩陣可由高速電子門電路構(gòu)成。1.5 程控交換機(jī)硬件3數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò) 在容量較小的數(shù)字程控交換機(jī)中，數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)可以由單級T接線器構(gòu)成，但容量較大時，只能使用多級交換。多級交換構(gòu)成方法可以是用一個空分級把時分級分開，形成時空時（TST）交換網(wǎng)絡(luò)；也可以用一個時分級把空分級分開，形成空時空（STS）交換網(wǎng)絡(luò)。這種既有時分又有空分的交換叫做二維交換。TST和STS是兩種最基本的二維交換方式，其它更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，如TSST、SSTSS等只是這兩種網(wǎng)絡(luò)的變形。由

40、TST交換網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的交換機(jī)是目前最為流行的一種交換機(jī)制式。1.5 程控交換機(jī)硬件 下面給出了一個TST交換網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，輸入T接線器采用“順序?qū)懭耄刂谱x出”方式，輸出T接線器采用“控制寫入，順序讀出”方式。中間為88交叉接點(diǎn)矩陣的S接線器，采用“輸入控制”工作方式。1.5 程控交換機(jī)硬件 下面以用戶A（占用PCM0的時隙TS2）與用戶B（占用PCM7的時隙TS31）通話為例，對TST網(wǎng)絡(luò)的交換原理進(jìn)行分析。因?yàn)殡娫捰脩艚勇犈c發(fā)話是同時進(jìn)行的，所以要實(shí)現(xiàn)通話就要建立AB和BA兩條路徑。 在AB方向上，信息碼通過入線PCM0在TS2時刻到達(dá)輸入T接線器。輸入T接線器為順序?qū)懭?，并由CM0控制在TS

41、7時刻讀出（TS7為內(nèi)部時隙）；中間的S接線器在CMC0的控制下，在TS7時刻閉合07交叉接點(diǎn)，將信息碼送到輸出T接線器；輸出T接線器為控制寫入，先由CM7控制在TS7時刻將信息碼寫入到SMB7地址為31的存儲單元中，然后順序讀出，即在TS31時刻將信息碼從出線PCM7輸出。這樣就完成了AB方向的信息交換。1.5 程控交換機(jī)硬件 在BA方向上，信息碼通過入線PCM7在TS31時刻到達(dá)輸入T接線器。輸入T接線器為順序?qū)懭耄⒂蒀M7控制在TS23時刻讀出（TS23為內(nèi)部時隙）；中間S接線器在CMC7的控制下，在TS23時刻閉合70交叉接點(diǎn)，將信息碼送到輸出T接線器；輸出T接線器為控制寫入，先由CM0控制在TS23時刻將信息碼寫入到SMB0地址為2的存儲單元中，然后順序讀出，即在TS2時刻將信息碼從出線PCM0輸出。這樣就完成了BA方向的信息交換。1.5 程控交換機(jī)硬件1.5.4 中央處理機(jī)的配置方式 中央處理機(jī)有單機(jī)集中控制和多機(jī)分散控制兩種配置方式。為了安全和高可靠性，無論是單機(jī)還是多機(jī)均配備備用設(shè)備。對于單機(jī)系統(tǒng)，由于配備了備用設(shè)備，就有兩套中央處理機(jī)，故常稱為雙機(jī)系統(tǒng)。雙機(jī)系統(tǒng)包括同步復(fù)核、負(fù)荷分擔(dān)和主備用三種方式。1.5 程控交換機(jī)硬件1雙機(jī)系統(tǒng)（1）同步復(fù)核方式 兩臺相同處理機(jī)同時接收來自交換網(wǎng)絡(luò)的輸入信息，執(zhí)行相同程序，但只有一臺處理機(jī)輸出控制信息，控