電路交換技術(shù)及接口電路

第三章電路交換技術(shù)及接口電路3.1

電路交換技術(shù)電路交換模式定義：在用戶通過(guò)呼叫信令通知本地交換機(jī)為其建立通信連接并獲得電路接續(xù)后，通信雙方終止該通信連接之前，無(wú)論通信雙方是否有信息經(jīng)該通路流過(guò)網(wǎng)絡(luò)，他們都將始終獨(dú)占著同一條電路。電路交換屬于物理層交換，它不管信息的包裝處理，以及信息是否受到損害。3.1.1電路交換技術(shù)的發(fā)展1876年貝爾發(fā)明電話。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(wèn)世,標(biāo)志著交換技術(shù)從人工時(shí)代邁入機(jī)電自動(dòng)交換時(shí)代。1938年，縱橫制交換機(jī)。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)。磁石電話交換機(jī)步進(jìn)制交換機(jī)縱橫制交換機(jī)模擬空分交換機(jī)數(shù)字程控交換機(jī)寬帶交換機(jī)光交換機(jī)3.1.2電路交換的分類電路交換系統(tǒng)人工交換系統(tǒng)自動(dòng)交換系統(tǒng)機(jī)電交換系統(tǒng)電子交換系統(tǒng)自動(dòng)交換系統(tǒng)從信息傳遞方式上分為：模擬交換系統(tǒng)：機(jī)電式交換系統(tǒng)；空分半電子，空分全電子交換系統(tǒng)和脈幅調(diào)制時(shí)分式交換系統(tǒng)。數(shù)字交換系統(tǒng)：程控?cái)?shù)字交換系統(tǒng)，增量調(diào)制交換系統(tǒng)自動(dòng)交換系統(tǒng)從控制方式上分為：布控交換系統(tǒng)：控制部分是用機(jī)電元件或電子元件做在一定的印刷板上。程控交換系統(tǒng)：用電子計(jì)算機(jī)的“存儲(chǔ)程序控制”方式控制的交換系統(tǒng)。3.2電路交換系統(tǒng)的基本功能

3.2.1電路交換呼叫接續(xù)過(guò)程任何呼叫接續(xù)都經(jīng)歷3個(gè)階段：呼叫建立階段：主叫摘機(jī)向交換機(jī)發(fā)出通信請(qǐng)求，交換機(jī)回送撥號(hào)音，主叫撥送所需被叫號(hào)碼，交換機(jī)查找被叫并檢查狀態(tài)，空閑則對(duì)被叫振鈴，給主叫送回鈴音。消息傳輸階段：被叫摘機(jī)，停鈴和停回鈴音，通路接續(xù)，雙方通話。話終釋放階段：任一方掛機(jī)表示請(qǐng)求終止該次通信，交換機(jī)對(duì)未掛一方送忙音，雙方掛機(jī)則釋放全部資源，本次呼叫接續(xù)過(guò)程結(jié)束。電路交換呼叫接續(xù)過(guò)程

電路交換呼叫接續(xù)過(guò)程如果網(wǎng)絡(luò)中無(wú)空閑路由或被叫占線而造成呼叫失敗時(shí)，將不存在后兩個(gè)階段。在呼叫建立和釋放階段，用戶線和中繼線中傳輸?shù)男盘?hào)稱為信令，而在消息傳輸階段的信號(hào)稱為消息。3.2.2電路交換的基本功能能隨時(shí)發(fā)現(xiàn)呼叫的到來(lái)；能接受和保存主叫發(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，并在被叫應(yīng)答時(shí)與主叫建立通話電路；能隨時(shí)發(fā)現(xiàn)任何一方用戶的掛機(jī)。電路交換的基本功能

數(shù)字程控交換機(jī)的硬件系統(tǒng)話路部分?jǐn)?shù)字交換網(wǎng)絡(luò)各種外圍模塊：用戶模塊、中繼模塊、信令模塊控制部分1.連接功能

呼叫處理的目的是在用戶之間建立一條通路，這就是連接功能。連接功能由交換機(jī)中交換網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。2.信令功能監(jiān)視：呼出監(jiān)視，應(yīng)答與接收監(jiān)視；號(hào)碼：脈沖接收，音頻信號(hào)接收；音信號(hào)：撥號(hào)音，忙音，回鈴音，振鈴信號(hào)。局間信令：交換機(jī)之間通過(guò)中繼線傳遞的信令，有中國(guó)1#和No.7信令系統(tǒng)兩類。終端信令（用戶-網(wǎng)絡(luò)信令）：用戶終端和本地交換機(jī)之間的信令。3.終端接口功能終端：電路交換機(jī)的外圍終端有普通電話機(jī)、數(shù)字電話機(jī)、維護(hù)計(jì)費(fèi)計(jì)算機(jī)、其他交換機(jī)等。終端接口：就是交換設(shè)備與外部連接的部件。主要?jiǎng)澐譃橹欣^側(cè)接口和用戶側(cè)接口兩大類。終端接口功能：用戶線和中繼線均通過(guò)終端接口接至交換網(wǎng)；終端接口還有一個(gè)重要的功能就是與信令的配合。4.控制功能人工交換機(jī)由話務(wù)員控制；自動(dòng)交換機(jī)有兩種控制方式：布控與程控。布控是由硬件控制，程控是由軟件控制?？刂乒δ埽壕褪窃诜治鲂帕钕⒌幕A(chǔ)上，查詢目的端狀態(tài)和當(dāng)前資源情況，在允許條件下控制交換網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行通路連接?？刂乒δ芊譃楦邔涌刂坪偷讓涌刂?。分析過(guò)程屬于高層控制，掃描和驅(qū)動(dòng)屬于低層控制?？刂葡到y(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)

3.2.3控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)集中控制方式：特點(diǎn)是處理機(jī)掌握著整個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)，可達(dá)系統(tǒng)中所有資源。集中控制的優(yōu)點(diǎn)是某項(xiàng)功能改變只需修改軟件即可，缺點(diǎn)是軟件體系龐大、復(fù)雜，且容易受到破壞。集中控制系統(tǒng)，小系統(tǒng)可采用單處理機(jī)，大系統(tǒng)通常采用雙機(jī)系統(tǒng)，有負(fù)荷分擔(dān)形式和主備用方式。集中控制系統(tǒng)負(fù)荷分擔(dān)方式：兩臺(tái)處理機(jī)獨(dú)立工作，各自承擔(dān)一半話務(wù)負(fù)荷。當(dāng)一機(jī)產(chǎn)生故障，可由另一機(jī)承擔(dān)全部負(fù)荷。優(yōu)點(diǎn)：負(fù)荷能力強(qiáng)，能適應(yīng)話務(wù)量波動(dòng)；抗軟件故障，可防止軟件差錯(cuò)引起的系統(tǒng)阻斷；調(diào)試新程序方便，一機(jī)工作，另一調(diào)試軟件。缺點(diǎn)：雙機(jī)互通信息頻繁，軟件較復(fù)雜，且不易發(fā)現(xiàn)硬件故障。在程序設(shè)計(jì)中要避免雙機(jī)同搶資源。集中控制系統(tǒng)主備用方式：一機(jī)在線運(yùn)行，另一待命，主用處理機(jī)故障時(shí)啟動(dòng)備用機(jī)接替工作。優(yōu)點(diǎn)：硬件和軟件均較簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：主備倒換時(shí)會(huì)丟失當(dāng)前已建立的連接。分散控制系統(tǒng)分散控制方式：即每臺(tái)處理機(jī)只能達(dá)到部分資源和執(zhí)行部分功能。可以有單級(jí)多機(jī)系統(tǒng)，也可多級(jí)多機(jī)。各個(gè)處理機(jī)可實(shí)現(xiàn)容量分擔(dān)，也可功能分擔(dān)。特點(diǎn)：系統(tǒng)處理能力強(qiáng)，可獨(dú)立擴(kuò)充功能部件，組織結(jié)構(gòu)靈活，適應(yīng)性強(qiáng)。分散控制系統(tǒng)單級(jí)多機(jī)系統(tǒng)：各臺(tái)處理機(jī)并行工作，每一臺(tái)處理機(jī)有專用的存儲(chǔ)器，也可設(shè)置公用存儲(chǔ)器，為各處理機(jī)共用，作為機(jī)間通信。多機(jī)之間的工作分為容量分擔(dān)和功能分擔(dān)兩種方式。容量分擔(dān)每臺(tái)處理機(jī)只承擔(dān)一部分的呼叫處理任務(wù)，例如，800門的用戶交換機(jī)中，每臺(tái)處理機(jī)控制200門。容量分擔(dān)實(shí)際上相當(dāng)與負(fù)荷分擔(dān)，但是面向固定的一群用戶。容量分擔(dān)的優(yōu)點(diǎn)是處理機(jī)的數(shù)量可隨著容量的增加而逐步增加，缺點(diǎn)是每臺(tái)處理機(jī)都要具有所有的功能。功能分擔(dān)每臺(tái)處理機(jī)只承擔(dān)一部分功能，只要裝入一部分程序，分工明確。缺點(diǎn)是容量較小時(shí)，也必須配置全部處理機(jī)。分散控制系統(tǒng)多級(jí)處理機(jī)系統(tǒng)：將控制功能分級(jí)，不同層次的控制功能由不同的處理機(jī)完成。用預(yù)處理機(jī)執(zhí)行頻繁而簡(jiǎn)單的功能，可以減少中央處理機(jī)的負(fù)荷；用中央處理機(jī)執(zhí)行分析處理等較復(fù)雜的功能；用維護(hù)管理處理機(jī)專門執(zhí)行維護(hù)管理的各種功能。這樣就形成了三級(jí)系統(tǒng)。

話路設(shè)備預(yù)處理機(jī)中央處理機(jī)維護(hù)管理處理機(jī)

三級(jí)多機(jī)系統(tǒng)預(yù)處理機(jī)預(yù)處理機(jī)分布式控制隨著微處理機(jī)的迅速發(fā)展，分散控制程度提高，采用全微機(jī)的分布式控制方式，可以更好的適應(yīng)硬件和軟件的模塊化，比較靈活，出故障時(shí)影響較小。在分布式控制中，每個(gè)用戶模塊或中級(jí)模塊基本上可以獨(dú)立自主地進(jìn)行呼叫處理。例如，S-1240數(shù)字程控交換機(jī)。S1240系統(tǒng)結(jié)構(gòu)S1240模塊簡(jiǎn)介模擬用戶模塊(ASM)：是模擬用戶和交換機(jī)的接口,它為模擬用戶提供用戶線終端電路。外設(shè)及裝載模塊（P&L）：負(fù)責(zé)交換機(jī)和外設(shè)間的通信以及系統(tǒng)中位處理器的下行裝載。一個(gè)交換機(jī)總是裝備兩個(gè)P&L模塊，工作在主／備用狀態(tài)。時(shí)鐘和信號(hào)音模塊（

CTM）：產(chǎn)生8MHZ的系統(tǒng)時(shí)鐘，分步到所有控制單元，以確保系統(tǒng)的同步運(yùn)行，CTM還負(fù)責(zé)產(chǎn)生交換機(jī)控制用的信號(hào)音以及實(shí)時(shí)時(shí)間。數(shù)字中繼模塊（DTM）：提供2Mb/s的PCM鏈路高性能公共信道模塊（HCCM）：處理7號(hào)信令輔助控制單元模塊（ACM）：提供呼叫處理等程序和數(shù)據(jù)等。3.3電路交換系統(tǒng)的接口電路

前面談到外圍接口電路主要有用戶側(cè)接口、中繼側(cè)接口和操作管理和維護(hù)接口。用戶側(cè)接口模擬用戶接口電路Z數(shù)字用戶接口電路V中繼側(cè)接口模擬中繼接口電路C數(shù)字中繼接口電路A、B操作、管理和維護(hù)（OAM）接口用于傳遞和操作與維護(hù)有關(guān)的信息程控交換系統(tǒng)接口類型交換網(wǎng)絡(luò)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)字用戶接口操作維護(hù)OAMZVABCQ33.3.1模擬用戶接口電路模擬用戶接口是交換機(jī)連接模擬電話機(jī)的Z接口，也常稱為用戶電路（LC），提供BORSCHT七項(xiàng)功能。

1饋電B（BatteryFeeding）還有電流饋電方式，通過(guò)恒流源饋電，無(wú)需電感線圈。-48V電壓饋電式電路饋電：為用戶話機(jī)提供通話所需的直流電源。所有連在交換機(jī)上的電話分機(jī)用戶，都由交換機(jī)向其饋電。饋電電流為20mA～100mA。電壓饋電方式一般要使用電感線圈。過(guò)壓保護(hù)：避免高壓進(jìn)入交換機(jī)內(nèi)部而損壞交換機(jī)，設(shè)置了兩級(jí)保護(hù)。第一級(jí)在總配線架上安放保安器第二級(jí)在用戶電路中設(shè)置二極管鉗位電路保安器可為熱線圈或放電管，有高壓時(shí)，保安器動(dòng)作，會(huì)引高壓入地，但保安器的輸出電壓仍可達(dá)上百伏，故需第二級(jí)保護(hù)。鉗位電路將用戶線(a或b)的電壓箝位在-48V～0V之間。熱敏電阻R起限流作用，R的阻值隨電流增大而增大。僅有第一級(jí)或第二級(jí)保護(hù)是不夠的，需兩級(jí)配合使用。2過(guò)壓保護(hù)O（OverVoltageProtection）過(guò)壓保護(hù)電路E(-48V)內(nèi)線外線abRR振鈴：提供振鈴所需25～50HZ，90V±15V的交流電壓，發(fā)送鈴流。過(guò)程：控制系統(tǒng)發(fā)“振鈴控制”→開(kāi)關(guān)動(dòng)作→鈴流經(jīng)用戶線送達(dá)用戶話機(jī)→振鈴→用戶摘機(jī)→振鈴電路產(chǎn)生“截鈴”信號(hào)→控制系統(tǒng)停止“振鈴控制”信號(hào)→開(kāi)關(guān)釋放→

停止振鈴3

振鈴R（Ringing）振鈴控制控制系統(tǒng)振鈴電路S振鈴控制用戶線截鈴摘、掛機(jī)狀態(tài)用戶狀態(tài)

號(hào)盤話機(jī)的撥號(hào)脈沖

對(duì)用戶話終掛機(jī)的監(jiān)視投幣話機(jī)的輸入信號(hào)＞用戶線監(jiān)視信號(hào)-V監(jiān)視：通過(guò)用戶線回路狀態(tài)來(lái)監(jiān)視用戶狀態(tài)4監(jiān)視S（Supervision）編譯碼和濾波：實(shí)現(xiàn)用戶線上的模擬信號(hào)與交換機(jī)內(nèi)部的PCM信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換。編碼器譯碼器平滑模擬模擬300～3400HZPCMPCM交換機(jī)側(cè)用戶側(cè)5編譯碼和濾波C

（CODEC&Filters）

混合電路(二/四線轉(zhuǎn)換)：用戶話機(jī)的模擬信號(hào)是二線雙向傳輸?shù)摹?/p>

PCM數(shù)字信號(hào)在去話方向上要進(jìn)行編碼，在來(lái)話方向上要進(jìn)行譯碼，必須采用四線制的單向傳輸。測(cè)試：當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，測(cè)試開(kāi)關(guān)將用戶內(nèi)線與用戶外線分開(kāi)，以測(cè)定故障是局內(nèi)設(shè)備故障，還是局外設(shè)備故障?；旌想娐稨（HybridCircuit）&

測(cè)試T（Testing）模擬用戶接口

模擬用戶接口除了上述7項(xiàng)基本功能，現(xiàn)代交換機(jī)的用戶接口電路還應(yīng)完成衰減控制、極性轉(zhuǎn)換、發(fā)送計(jì)費(fèi)脈沖和投幣電話集中控制等功能。3.3.2數(shù)字用戶線接口V接口，是交換機(jī)連接數(shù)字用戶話機(jī)或終端的接口。通常采用2B1Q碼數(shù)字信號(hào)方式在對(duì)絞線上傳送數(shù)字話音和數(shù)據(jù)。2B1Q（雙二進(jìn)制對(duì)一四進(jìn)位）編碼，在傳輸訊號(hào)時(shí)以四種電壓代表四個(gè)不同的一組雙位元訊號(hào)狀況（“10”以+450mV表示；“11”以+150mV表示；“01”以-150mV表示；“00”以-450mV表示）。3.3.3模擬中繼接口模擬中繼接口又稱為C接口，用來(lái)和模擬交換機(jī)互連，電路結(jié)構(gòu)和模擬用戶接口類似，但沒(méi)有振鈴控制，對(duì)用戶狀態(tài)監(jiān)視變?yōu)閷?duì)線路信令的監(jiān)視，完成的功能是BOSCHT。

3.3.4數(shù)字中繼接口電路數(shù)字中繼接口電路又稱為A或B接口，是數(shù)字程控交換機(jī)之間通過(guò)PCM信號(hào)互連的接口，它提供GAZPACHO八種功能。數(shù)字中繼接口電路數(shù)字程控交換機(jī)通過(guò)PCM數(shù)字中繼互連時(shí)，可采用三種數(shù)字同步方式：(1)準(zhǔn)同步，即各交換機(jī)均采用高精度、高穩(wěn)定的時(shí)鐘，相互偏差很小，異步連接通信。(2)主從同步，全國(guó)設(shè)置高精密、高穩(wěn)定鐘源作為長(zhǎng)途樞紐交換機(jī)參考時(shí)鐘，低一級(jí)交換機(jī)向高一級(jí)交換機(jī)鎖相同步。(3)互同步，各交換機(jī)有自己的時(shí)鐘，互連時(shí)互鎖同步，使時(shí)鐘穩(wěn)定在同一頻率上。數(shù)字中繼接口的功能(1)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，從輸入PCM碼流中提取對(duì)端局的時(shí)鐘頻率，作為輸入基準(zhǔn)時(shí)鐘，使收端定時(shí)和發(fā)端定時(shí)絕對(duì)同步。(3)幀同步和復(fù)幀同步，確定TS0的位置。搜索特定碼組“0011011”，連續(xù)兩次搜索到該碼組即可確定TS0位置。數(shù)字中繼接口的功能復(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。(4)監(jiān)測(cè)和傳送告警信息，當(dāng)6個(gè)50ms內(nèi)連續(xù)發(fā)生一次以上誤碼，則發(fā)送告警。(5)幀定位，利用彈性緩存器暫存輸入PCM碼流，用本機(jī)時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)讀出，使兩交換機(jī)時(shí)隙相位達(dá)到同步。數(shù)字中繼接口的功能(6)幀和復(fù)幀同步信號(hào)插入，在輸出方向的PCM鏈路上的偶數(shù)幀TS0插入10011011，奇數(shù)幀插入11X11111幀同步信號(hào)，在復(fù)幀的第0幀TS16插入00001X11復(fù)幀同步信號(hào)。(7)信令提取和格式轉(zhuǎn)換，復(fù)幀第1~15幀的TS