三.程控電話交換通信網(wǎng)1

第三章：數(shù)字程控電話交換與電話通信網(wǎng)1電話通信的基本原理電話交換技術的發(fā)展程控數(shù)字交換機的系統(tǒng)結構接口電路交換網(wǎng)絡-話路建立控制系統(tǒng)程控交換軟件系統(tǒng)呼叫處理的基本原理交換技術基礎電話通信網(wǎng)本章主要內(nèi)容21.電話通信與電話機1875年6月2日貝爾和沃森發(fā)明了電話（原始的電磁式電話）↓1877年愛迪生發(fā)明了碳精式送話器+手柄+呼叫設備（電鈴）+手搖發(fā)電機+干電池（磁石式電話機）↓1882年出現(xiàn)了共電式電話機（沒有手搖發(fā)電機和干電池，通話所用電源由交換機供給）↓一、概述3↓1896年美國人愛立克森發(fā)明了旋轉(zhuǎn)式電話撥號盤1920年美國人坎貝爾發(fā)明了消側(cè)音電路（自動電話機-撥號盤電話機）↓60年代電子學飛速發(fā)展、70年代大規(guī)模集成電路出現(xiàn)(電子電話機-按鍵式電話機)↓80年代隨著N-ISDN的應用出現(xiàn)了數(shù)字電話機1.電話通信與電話機4送話器受話器原始話音還原話音二-四轉(zhuǎn)換消側(cè)音電路電話機原始話音還原話音1.電話通信與電話機電話機的基本構成及通話原理5受話器送話器撥號盤SS’PHH’ab電鈴ZCH—H’:叉簧接點S—S’:短路接點（撥號期間閉合）P:撥號接點Z:消側(cè)音電路C：隔直電容用戶線BIt摘機“2”“3”位間隔通話掛機掛機1.電話通信與電話機6受話器：將相應的電信號還原為聲音的轉(zhuǎn)換器。送話器：將聲音變換為相應電信號的轉(zhuǎn)換器。旋轉(zhuǎn)式撥號盤（三個參數(shù)）：

脈沖速度：表示撥號盤每秒鐘發(fā)生的脈沖個數(shù)。普通：10/s(66?+33?ms)，8-14個/s;快速：20/s.

脈沖斷續(xù)比：在一個脈沖周期里，斷開電流的時間和接通電流的時間之比。

t斷/t續(xù)=（1.3-2.5）：1

位間隔：≥200ms1.電話通信與電話機7LLLLCC+-Eaabb被叫端主叫端用戶電路的集中供電（-48V)1.電話通信與電話機8按鍵式撥號盤：與撥號集成電路配合發(fā)出脈沖或雙音頻(DTMF)信令。振鈴器：交鈴流（25Hz、90V),音調(diào)振鈴器1.電話通信與電話機697Hz770Hz852Hz941Hz1209Hz1336Hz1477Hz1633Hz高頻低頻12457*80369ABCD#9揚聲電話機免提電話機無繩電話機錄音電話機可視電話機投幣電話機磁卡電話機1.電話通信與電話機10

人工交換階段

磁石式電話交換機共電式電話交換機

機電式自動交換階段

步進制交換機（StepbyStepSystem）：

使用步進選擇器。史端喬（Strowger）式自動電話交換機,德國西門子式自動交換機.

特點：直接控制方式電話交換技術發(fā)展的三個階段2、電話交換技術的發(fā)展11

旋轉(zhuǎn)式和升降式自動交換機

特點：間接控制方式共同特點：噪聲大易磨損維護工作量大接線速度慢故障率高電路技術簡單人員培訓容易電話交換技術發(fā)展的三個階段12

縱橫制交換機（CrossbarSystem）：

使用縱橫接線器，接點采用壓接觸方式，體積小、噪音小、維護工作量小。特點：間接控制方式（話路與控制部分分離），接續(xù)速度快。電子式自動交換階段：半電子交換機（準電子交換機）：話路部分采用機械接點，控制部分采用電子器件。全電子交換機：話路部分和控制部分均采用電子器件。電話交換技術發(fā)展的三個階段13程控（存儲程序控制）交換機：依靠計算機及其程序控制交換機的工作。布控（布線邏輯控制）交換機：依靠電磁或電子器件的布線邏輯控制交換機的工作。模擬程控交換機：通過交換機話路部分的信號形式是模擬信號，采用存儲程序控制方式。1965年5月美國開通了第一個程控交換機（ESSNo.1）。數(shù)字程控交換機：通過交換機交換網(wǎng)絡的信號形式是數(shù)字信號，采用存儲程序控制方式。

1970年法國開通了第一個數(shù)字程控交換機（E10）。電話交換技術發(fā)展的三個階段14

空分與時分、模擬與數(shù)字、程控與布控空分（空間分割方式）：

話路是按空間分布的；交換網(wǎng)絡為每一次呼叫都要提供一條獨占的路由；入線端和出線端能夠建立起連續(xù)的電氣連接；只能交換模擬信號。時分(時間分割方式）：

話路是按時間分布的，各個不同呼叫在時間上是分割開的；交換網(wǎng)絡的每一條總線能為若干個呼叫所分享；交換網(wǎng)絡的入線端和出線端不可能建立起連續(xù)的電氣連接；即可交換模擬信號（PAM），也可交換數(shù)字信號（PCM）。幾個重要概念15幾個重要概念模擬交換：

通過交換機話路部分的信號形式是模擬信號?？刹捎枚€交換形式，也可以采用四線交換形式。數(shù)字交換：

通過交換機交換網(wǎng)絡的信號形式是數(shù)字信號。只能采取四線交換形式。存儲程序控制：依靠計算機及其程序控制交換機的工作。采用模塊化結構容量易擴充，增添新功能修改和增加程序即可。布線邏輯控制：依靠電磁或電子器件的布線邏輯控制交換機的工作。功能固定，增加容量和增添新功能幾乎不可能。16縮位撥號熱線服務呼出限制免打擾服務查找惡意呼叫鬧鐘服務限制呼入缺席用戶服務補充業(yè)務遇忙回叫無條件呼叫前轉(zhuǎn)遇忙呼叫前轉(zhuǎn)無應答呼叫前轉(zhuǎn)呼叫等待三方通話會議電視主叫號碼顯示等17

總之，程控比布控有很多優(yōu)點；時分比空分要優(yōu)越；數(shù)字比模擬有很多好處。將程控、時分和數(shù)字技術集合在一部交換機上，就出現(xiàn)了“時分程控數(shù)字電話交換機”，它代表了現(xiàn)階段交換技術的主流方向。以至于人們一談到程控交換機，便一致認為是時分程控數(shù)字電話交換機。程控交換機的優(yōu)越性在技術上的靈活性大、便于采用新技術和增加新業(yè)務，能提供許多新的服務性能，維護管理方便、可靠性高。

在經(jīng)濟上的模塊化結構、應用大規(guī)模集成電路：在交換設備上，體積更小，節(jié)省機房面積和省電在增加容量上，十分方便，初期投資少在生產(chǎn)方面，節(jié)省大量有色金屬18

引進交換機

AXE10，F(xiàn)ETEX-150，E10B，5ESS、NEAX61、EWSD

引進生產(chǎn)線上海：S1240，北京：EWSD，天津：NEAX61

自行研制巨龍HJD-04，大唐SP30，華為C&C08，中興ZXJ10

我國程控交換技術的發(fā)展19交換網(wǎng)絡控制系統(tǒng)用戶接口中繼接口中繼接口用戶接口中繼線二、數(shù)字程控交換機的系統(tǒng)結構用戶線控制子系統(tǒng)話路子系統(tǒng)20數(shù)字交換機的系統(tǒng)結構21數(shù)字程控電話交換系統(tǒng)話路子系統(tǒng)控制子系統(tǒng)接口設備交換網(wǎng)絡CPU與存儲器遠端接口外部設備模擬/數(shù)字用戶電路數(shù)字/模擬中繼器信令設備MFC接收和發(fā)送器DTMF接收器信號音發(fā)生器用戶集中級22接口設備：是實現(xiàn)數(shù)字交換系統(tǒng)和外圍環(huán)境的接口。遠端接口：是到集中維護操作中心、網(wǎng)管中心、計費中心等的數(shù)據(jù)傳送接口。用戶集中級：完成話務集中功能，集中比一般為2:1到8:1一般為單T交換網(wǎng)絡。用戶模塊：用戶集中級+用戶電路遠端模塊：設置在遠端的用戶模塊。幾個概念23三、接口設備交換網(wǎng)絡控制系統(tǒng)模擬用戶接口用戶側(cè)接口中繼側(cè)接口數(shù)字用戶接口數(shù)字中繼接口模擬中繼接口數(shù)字中繼接口操作維護OAMZVABCQ3數(shù)字程控交換機的接口設備主要有：用戶電路、中繼電路和信令收發(fā)設備。241、數(shù)字程控交換機接口類型ETETETETETETETETETETETETETET數(shù)字交換網(wǎng)絡模擬用戶線Z1模擬遠端集線器Z2模擬PABXZ3數(shù)字用戶線V1LTLTLTLTZ1V2V3V4V5數(shù)字遠端模塊Z1V1NT數(shù)字PABXmX(2B+D)nXE12,048kbit/sABLTC11C12C21C22LT本地轉(zhuǎn)換二線中繼器通路轉(zhuǎn)換設備四線FDM實線PCM8,448kbit/sLT34,368kbit/s8,448kbit/sLT25V接口：

V1：64kb/s，可為2B+D或30B+D的終端V2：連接數(shù)字遠端模塊的接口V3：連接數(shù)字PABX的接口，屬30B+D的接口V4：可接多個2B+D的終端，支持ISDN的接入V5：支持nXE1的接入網(wǎng)，包括V5.1和V5.2接口A接口：速率為2048kb/s的數(shù)字中繼接口B接口：PCM二次群接口，其接口速率為8448kb/s程控交換系統(tǒng)接口類型——數(shù)字接口26Z1接口：連接單個模擬用戶終端的接口

Z2接口：連接模擬遠端集線器的接口Z3接口：連接模擬PABX的接口程控交換系統(tǒng)接口類型——模擬接口272、用戶電路282、用戶電路模擬用戶電路的功能可歸納為BORSCHT七個功能：——B(Batteryfeeding)饋電——O(Overvoltageprotection)過壓保護——R(Ringingcontrol)振鈴控制——S(Supervision)監(jiān)視——C(CODEC&filters)編譯碼和濾波——H(Hybirdcircuit)混合電路——T(Test)測試29饋電電容的特性：“隔直流，通交流”電感的特性：“隔交流，通直流”（-48v）30過壓保護31振鈴控制振鈴電壓：90+15v振鈴頻率：25Hz32可檢測以下各種用戶狀態(tài)：1、用戶話機的摘掛機狀態(tài)2、用戶話機（號盤）發(fā)出的撥號脈沖3、投幣話機的輸入信號4、話終掛機狀態(tài)監(jiān)視33監(jiān)視34編譯碼和濾波（CODEC）編碼器：完成模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換（Coder）。譯碼器：完成數(shù)字信號到模擬信號的轉(zhuǎn)換（Decoder）

?；旌想娐吠瓿啥€到四線的轉(zhuǎn)換功能。ab35測試其它功能極性倒換（反轉(zhuǎn)）、計費脈沖發(fā)送、主叫號碼顯示等36模擬中繼器：是程控數(shù)字交換機與模擬中繼線的接口，用于與模擬交換機的連接。3、中繼電路變：用戶線監(jiān)視為線路信號監(jiān)視少：饋電多：忙閑指示37數(shù)字中繼器：是連接數(shù)字局間中繼線的接口電路，用于與數(shù)字交換局或遠端模塊的連接。主要作用：是根據(jù)PCM時分復用原理，將30路64kb/s的話路信號復接成2048kb/s的基群信號發(fā)送出去，或者反之，把從其它數(shù)字交換系統(tǒng)（或數(shù)字傳輸系統(tǒng)）來的2048kb/s的基群信號分成30路話路信號，然后再通過數(shù)字交換網(wǎng)絡分接到各個相應的用戶。在上述過程中，完成信號傳輸、信號同步、信令配合數(shù)字中繼電路38碼型變換碼型變換時鐘提取幀同步幀定位信號提取和插入幀和復幀定位信號插入信號插入收發(fā)PCM數(shù)字交換網(wǎng)絡數(shù)字中繼電路的基本功能與P77圖3.11略有不同39數(shù)字中繼電路的基本功能碼型變換：單極性不歸零碼HDB3（高密度雙極性碼）時鐘提?。壕褪菑妮斎氲臄?shù)據(jù)流中提取時鐘信號，作為輸入數(shù)據(jù)流的基準時鐘。同時該時鐘信號還用來作為本端系統(tǒng)時鐘的外部參考時鐘源。幀同步：就是從接收的數(shù)據(jù)流中搜索并識別到同步碼，并以該時隙作為一幀的開始，以便接收端的幀結構排列和發(fā)送端的完全一致。40復幀同步：如果數(shù)字中繼線上使用的是隨路信號（中國1號信令），則除了幀同步外，還要有復幀同步。復幀同步是為了解決各路標志信號的錯路問題。提取和插入隨路信號（TS16時隙）進入數(shù)字交換網(wǎng)絡以后，PCM的TS0時隙和TS16時隙已無用途，可做它用（信號音發(fā)生器、處理機間的通信）。幀定位（再定時，同步）數(shù)字中繼電路的基本功能414.數(shù)字音頻信號的產(chǎn)生、發(fā)送和接收信號種類：

交換機到用戶各種信號音（單頻，信號源450Hz或950Hz的正弦波）

交換機到交換機

局間信號（MFC）

前向信號頻率：1380Hz,1500Hz,1620Hz,1740Hz,1860Hz,1980Hz（6中取2）后向信號頻率：1140Hz,1020Hz,900Hz,780Hz,（4中取2）用戶到交換機：撥號信息（直流脈沖、DTMF）42用戶線信號43單頻信號的產(chǎn)生T=2ms500Hz音頻信號產(chǎn)生原理單音頻信號的產(chǎn)生44

將信號按125μs間隔進行抽樣（也就是8kHz的PCM抽樣頻率），然后進行量化和編碼，得到各抽樣點的PCM信號，放到ROM中，使用時對ROM按一般PCM信號讀出，就是這個音頻信號（數(shù)字化的信號）。單音頻信號產(chǎn)生原理單音頻信號的產(chǎn)生45信號發(fā)生器的硬件結構單音頻信號的產(chǎn)生實際上，按照正弦波的對稱性，ROM中僅存正半波的前半周樣值數(shù)據(jù)即可。46雙音頻信號的產(chǎn)生雙音頻信號產(chǎn)生原理：首先要找到雙音頻的一個重復周期，即最大公約數(shù)。將兩個雙音頻信號按125μs間隔進行抽樣（也就是8kHz的PCM抽樣頻率），然后進行量化和編碼，得到各抽樣點的PCM信號，放到ROM中，使用時對ROM按一般PCM信號讀出。

舉例：產(chǎn)生1500HZ和1620HZ信號（p81)數(shù)字音頻信號的發(fā)送

指定時隙（或占用普通話路的時隙）經(jīng)交換網(wǎng)絡送出，按輸出控制方式。P81圖3.1547數(shù)字音頻信號的接收F1數(shù)字濾波F2數(shù)字濾波Fn數(shù)字濾波數(shù)字邏輯識別輸入輸出多頻的接收48四、話路建立主要內(nèi)容：復用器和分路器的工作原理、TST網(wǎng)絡的工作原理49復用和分路5051串并變換原理移位寄存器移位寄存器HW0HW7CP鎖存器鎖存器D0D7D0D7……D0D7D7D0……D0D78-1(D0)8-1(D7)HW0HW0HW7HW7(8)(8)(8)CPCP∧TD752并串變換原理53時鐘、定時脈沖和位脈沖5455呼叫處理能力

在滿足服務質(zhì)量的前提下，處理機處理呼叫的能力，用最大忙時試呼次數(shù)（BHCA:MaximumNumberofBusyHourCallAttempts）表示。

呼叫處理能力：即在單位時間內(nèi)控制系統(tǒng)能夠處理的呼叫次數(shù)。

t=a+bN

t—系統(tǒng)總開銷；a—固有開銷；b—處理一次呼叫的平均開銷；

N—單位時間內(nèi)處理的總呼叫次數(shù)（BHCA）例：某處理機忙時呼叫處理時間開銷平均為0.8，固有開銷a=0.3，處理一次呼叫的時間為36ms，求其BHCA值。

t=0.8a=0.3b=36×10-3/3600(h)則N=（t-a)/b=50000次/h1、程控交換機對控制系統(tǒng)的基本要求五、控制子系統(tǒng)56程控交換機的BHCA大小與其系統(tǒng)結構、處理機的性能、處理機的分擔方式操作系統(tǒng)效率、呼叫處理的軟件編程效率等因素有關。一般要求程控交換機的BHCA大于75萬次。當程控交換機承接的試呼總次數(shù)超過其最大BHCA設計能力時，交換機實際完成的呼叫處理次數(shù)就要下降。實際上，在交換機承接的話務負荷達到90%時，要進行過負荷控制。最大設計能力90%最大設計能力完成的負荷時間程控交換機的呼叫處理能力57程控交換機的可靠性要求程控交換機是通信網(wǎng)中的核心設備之一，其一旦出現(xiàn)故障，將導致眾多電話不通，要求可靠性較高。其可靠性用可用性指標A表示。A=MTBF/(MTBF+MTTR)MTBF—系統(tǒng)無故障間隔時間(系統(tǒng)無故障運行時間）MTTR—系統(tǒng)故障平均修復時間（系統(tǒng)故障時間）程控交換機的不可用性:U=1-A程控交換機的不可用性指標一般要求20年內(nèi)不超過1小時。計算表明，此時需要2個處理機協(xié)同工作才能達到。58程控交換機的服務質(zhì)量要求程控交換機的服務質(zhì)量要求主要有呼損指標和接續(xù)時延。呼損指標：因交換機的話路子系統(tǒng)公共資源不足，導致在最大忙時呼叫不能完成的接續(xù)數(shù)與此時承接的呼叫總數(shù)之比，用百分數(shù)表示。一般程控交換機的呼損指標小于10%。接續(xù)時延：用戶摘機后，從識別出摘機、連接信號音設備到用戶聽到撥號音的平均時間小于400ms。用戶撥號后，從號碼分析、選擇和接續(xù)通路、被叫端發(fā)出鈴流、主叫端連接信號音設備到用戶聽到回鈴音的平均時間小于650ms。592、控制系統(tǒng)的構成方式（1）程控交換機控制系統(tǒng)的構成方式（多種）主要有兩種

集中控制：任何一臺處理機都能使用系統(tǒng)中的所有資源（硬件和軟件資源），執(zhí)行交換系統(tǒng)的全部控制功能。一般處理機的數(shù)量是2，適合容量較小的程控交換機。資源1資源2資源n處理機1處理機2處理機L功能1功能2功能m特點有三：問題：2個或多個處理機間如何協(xié)同工作？60

分散控制：

程控交換機的所有資源的使用和實現(xiàn)的控制功能是由多個處理機分擔完成的。有全分散控制和分級控制兩種方式。

全分散控制方式有五個特點：p89分級控制方式有四個特點：p892、控制系統(tǒng)的構成方式處理機1處理機2處理機L資源1資源2資源n資源3資源4資源n-1功能1功能2功能m功能3功能4功能m-161多處理機之間的控制方式主要有三種：

按功能分擔、按話務（容量）分擔、冗余工作（冷備用、熱