富士通F150 PCM及時隙交換原理

PCM基本原理及F-150SPS的時隙交換原理福建富士通2004.06TEC-F150-002-A1一.PCM基本原理脈沖編碼調(diào)制(簡稱脈碼調(diào)制)即PCM的原理1.時間分割多路復(fù)用原理:見圖1.1所示.圖.1.1時分多路復(fù)用原理在發(fā)送端有個”選擇器”按一定時間分配分別接通每一路信號。這樣在選擇器的輸出端就會是3個話路的復(fù)用信號了。這個選擇器實(shí)際上是完成”抽樣”的功能。在接收端,由”選擇器”按次序?qū)⑷窂?fù)用的話音信號分別分配給3個話路。2一.PCM基本原理2.抽樣信號的量化和編譯碼:話音頻帶為300~3400HZ,

抽樣頻率取8000HZ.,抽樣信號采用壓擴(kuò)法進(jìn)行量化,編碼.圖1.2抽樣原理示意圖量化過程就是把在輸入端連續(xù)變化的有無限種幅度的模擬量變成在輸出端的有限種幅度的模擬量。3一.PCM基本原理3.抽樣信號的量化和編碼:抽樣信號采用壓擴(kuò)法進(jìn)行量化,編碼.圖.1.3壓擴(kuò)法基本原理示意圖4一.PCM基本原理3.抽樣信號的量化和編碼:抽樣信號采用壓擴(kuò)法進(jìn)行量化,編碼.

量化共分為正負(fù)8段,每段可以進(jìn)一步分為16個等份,每一等份為一個量化級。這樣共有±8X16=±128量化級。因此,在32路PCM中用8位碼來表示。經(jīng)過量化后的信號要通過編碼處理變成一組碼子,它由各種碼元組成。32路PCM采用8位碼,分為三部分:最高位為極性碼,代表信號的極性;剩下的7位碼正好代表128個量化級。其中高三位為段落碼,共有8段;低4位為段內(nèi)碼,即每一段分為16個量化級。5一.PCM基本原理4.傳輸碼型:編碼器的輸出碼型有以下幾種.見圖1.4所示.圖.1.4PCM

碼型6一.PCM基本原理5.HDB3碼的轉(zhuǎn)換:HDB3碼的轉(zhuǎn)換過程見圖1.5所示.圖.1.5HDB3三階高密度雙極性碼7一.PCM基本原理5.HDB3碼的轉(zhuǎn)換:HDB3碼的轉(zhuǎn)換過程見圖1.5所示。圖中(a)為單極性不歸零碼;(b)為雙極性歸零碼;(c),(d),和(e)是將它轉(zhuǎn)換成HDB3三階高密度雙極性碼的轉(zhuǎn)換過程。轉(zhuǎn)換過程如下:(1).在(b)中,依次將4個連續(xù)的”0”編成一組;(2).在(c)中,將每組最后的一個”0”用”1”取代,以V+或V-表示。新加上的”V+”,”V-”和前面的一個”B+”,”B-”同極性。這樣新加的V+,V-破壞了原來的”+,-”交替的規(guī)律。將”V+,V-”稱為”破壞點(diǎn)”

。(3).在(d)中,為保證線路中沒有自流分量,要求相鄰兩個破壞點(diǎn)的極性不一樣。要求兩個破壞點(diǎn)間有奇數(shù)個”1”來達(dá)到。也就是說在兩個破壞點(diǎn)間遇到偶數(shù)個(或零個)”1”時中間加一個”1”,即加(B’+或B’-),其極性和前一個破壞點(diǎn)相反。8一.PCM基本原理5.HDB3碼的轉(zhuǎn)換:HDB3碼的轉(zhuǎn)換過程見圖1.5所示。(4).在(d)中,設(shè)在信元(1)以前的破壞為V-的情況下。(5).在(e)中,設(shè)在信元(1)以前的破壞為V+時,在信元(6)的破壞點(diǎn)應(yīng)改為V-。同理,在信元(11),信元(15)和信元(22)的破壞點(diǎn)的極性都應(yīng)改變。由于信元(6)的破壞點(diǎn)極性改成了V-,按照上述的規(guī)則在信元(7)新加的B-應(yīng)改為B+(使其極性與前一破壞點(diǎn)的極性相反)。在信元(2)的位置上也應(yīng)加上B’-。同理,在信元(12),(17),(18),(19),(24),(26)中的極性也應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的變更。

9一.PCM基本原理PCM的幀結(jié)構(gòu):見圖1.6所示.1).時隙和幀:PCM的抽樣頻率為8000HZ。也就是每隔125μs抽樣一次。對每一個話路來說,每次抽樣值經(jīng)過量化后可編成8位PCM碼組,這就是一個”時隙”。在32路PCM系統(tǒng)中,32路復(fù)用,即在125μs范圍內(nèi)要有32個時隙。每一個時隙占3.9μs。而32路合起來的125μs時間內(nèi)由32個時隙合成一個幀,16幀合成一個”復(fù)幀”。一個復(fù)幀為2ms。10一.PCM基本原理2).32路PCM的幀結(jié)構(gòu):見圖1.6所示.

一個復(fù)幀由16幀組成,1幀由32個時隙組成。時隙1∽15,17∽31共30個時隙用來作話路,傳送話音信號。時隙0(TS0)是幀定位碼,用于發(fā)/收端的同步。其中偶數(shù)幀(TS0)的2∽8位為幀定位碼組,規(guī)定內(nèi)容為0011011;奇數(shù)幀的4∽8位是備用碼組,用于國內(nèi)通信。當(dāng)數(shù)字鏈路跨越國際邊界,或這些比特不被利用時,則將其固定為”1”。第三位是幀告警碼,用于指示遠(yuǎn)端失步告警(非告警狀態(tài)為”0”;告警狀態(tài)為”1”),奇數(shù)幀的第二位用來區(qū)別是偶數(shù)幀還是奇數(shù)幀。時隙16用于傳送話路的標(biāo)志信號,F1∽F15的TS16傳送30個話路的標(biāo)志信號。每路占4比特,以a,b,c,d

表示。F0的TS16為復(fù)幀定位碼組,第1∽4位為復(fù)幀定位碼組(“0000”),第6位為復(fù)幀告警指示。11一.PCM基本原理圖1.6

32路PCM的幀結(jié)構(gòu)12

二.F-150話路子系統(tǒng)SPS

LCDSMDTDTLCATDTRECCSEICPRCCACSEMPRTWSSCWSVDUMOSPS子系統(tǒng)MOS子系統(tǒng)CPS子系統(tǒng)F-150系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖13二.F-150話路子系統(tǒng)SPS話路子系統(tǒng)（SPS）是F-150交換系統(tǒng)的組成之一，在CPC中的CC控制下建立話音通道，實(shí)現(xiàn)話音和數(shù)據(jù)的交換。1.F-150話路子系統(tǒng)的組成

話路子系統(tǒng)(SPS)是由交換網(wǎng)絡(luò)和用戶集線器(LC),模擬中繼(AT),數(shù)據(jù)終端(DT),音發(fā)生器(RNG)及接收器(REC)等各種功能模塊組成。14二.F-150話路子系統(tǒng)SPS1).交換網(wǎng)絡(luò)交換網(wǎng)絡(luò)是SPS的重要組成部分，采用T-S-T的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)話音和數(shù)據(jù)交換。F-150交換系統(tǒng)最多可以安裝64個交換網(wǎng)絡(luò)DSM。每個DSM容納32條2MbpsHW,即1024個TS,960個話音通路。交換網(wǎng)絡(luò)由

TSWSH

和

SSWSH

組成。TSWSH實(shí)現(xiàn)兩級時分交換（初級和次級時分交換）。SSWSH實(shí)現(xiàn)空分交換。一個TSWSH容納4個DSM,DSM的內(nèi)部傳輸速率是8Mbps。一個SSWSH實(shí)現(xiàn)16NWX16NW的空分交換。15二.F-150話路子系統(tǒng)SPS

2)

終端設(shè)備(1).用戶集線器LC:用戶集線器有LC-A和LC-C。

LC-A用戶集線器用于模擬用戶，實(shí)現(xiàn)用戶話務(wù)量的集中和分配功能。由LPRSH和SLCSH組成。

LC-C用戶集線器既可安裝模擬用戶又可安裝數(shù)字用戶。由LCSH、DLCSH、DTSH和SLCSH組成(LCSH包括執(zhí)行一級時分交換的硬件(SP)和用戶處理機(jī)部分(CP/IO),DLCSH為ISDN用戶提供基本速率接口.DTSH提供一次群速率接口,SLCSH為模擬用戶提供接口).(2).數(shù)字中繼DT:CPR下DT提供局間中繼，LC-C下DT提供PRI和V5接口。(3).音信號接收器REC:包括DTR、MFCREC、MFREC等。(4).模擬中繼AT:包括TWT、TKT、JTE、CSEI等。(5).同步設(shè)備:

主要為同步機(jī)框。16二.F-150話路子系統(tǒng)SPS

2.交換網(wǎng)絡(luò)

1).概念:

交換網(wǎng)絡(luò)是話路子系統(tǒng)(SPS)的主要組成部分，能夠?qū)崿F(xiàn)話音和非話音數(shù)據(jù)的全透明傳輸和無阻塞的數(shù)據(jù)傳輸，采用雙備份結(jié)構(gòu)。F-150交換系統(tǒng)的交換網(wǎng)絡(luò)采用時分－空分－時分(T-S-T)結(jié)構(gòu)，T-S-T交換模塊稱為數(shù)字交換模塊(DSM)，一個DSM容納32條2MbpsHW即1024個時隙(TS),其中960個話音通道。雙備份的DSM通過信號接收分配器（SRD〕和SP－bus與CC相連。系統(tǒng)最大結(jié)構(gòu)為64個DSM，而一個CPR最多可控制8個DSM。也就是一個CPR可控制2個TSWSH－G或2個TSWSH－H。17二.F-150話路子系統(tǒng)SPS圖2.1DSM結(jié)構(gòu)

P-TSWSSWS-TSWP-TSWS-TSW960ch1024TS(64)(64)960ch960ch960ch1024TS1024TS1024TSFromterminalToterminal18二.

F-150話路子系統(tǒng)SPS圖2.2

交換網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)19二.F-150話路子系統(tǒng)SPS

2).網(wǎng)絡(luò)中的名稱SPC:一對雙備份的DSM稱為一個話路控制器SPC，并在一個

CPR中對其進(jìn)行連續(xù)的編號。即每個CPR中的編號為

SPC0~SPC7。SPU：一個SPC中的一個DSM稱為話路單元SPU(SPU00/01,10/11,20/21,30/31對應(yīng)SPC0~3）.NW:在局?jǐn)?shù)據(jù)中使用，編號0~63。NW號和SPC號沒有一一對應(yīng)的關(guān)系。出于維護(hù)的目的，網(wǎng)絡(luò)號是以4個

DSM為單元分配給每個SRD的。SRD:信號接收分配器，一個SRD最多帶4個SPC(SRD00/01-SPC0~3,SRD10/11-SPC4–7)為了維護(hù)，通常用NW

號代替SPC號，如進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)測試時就使用NW號。

20二.F-150話路子系統(tǒng)SPS

CPR、NW和SPC的對應(yīng)關(guān)系(例)－16～1920～238～11－4～712～150～3NW號4～70～34～70～34～70～34～70～3SPC號4321CPR號21二.

F-150話路子系統(tǒng)SPS22二.F-150話路子系統(tǒng)SPS3).硬件組成

交換網(wǎng)絡(luò)由時分交換機(jī)框(TSWSH)和空分交換機(jī)框(SSWSH)組成。時分交換機(jī)框(TSWSH):可容納4個DSM的時分交換(MPXDMPX/PTSW/STSW/RSM/SSMPTC/STC/SWC/PAD/PADC/TMG)?？辗纸粨Q機(jī)框(SSWSH):執(zhí)行16NWX16NW的空分交換

(SSW)。23二.

F-150話路子系統(tǒng)SPS(1).TSWSH–C系統(tǒng)結(jié)構(gòu).:

TSWSH-C是雙備份的,能實(shí)現(xiàn)多達(dá)4個網(wǎng)絡(luò)（NWs）的功能。在圖2.3中NW1用作時分交換，信號接收分配器SRD用作與中央控制器CC的接口。TSWSH-C連接到兩個SSWSH–Bs。圖案2.4TSWSH–C系統(tǒng)結(jié)構(gòu)24二.

F-150話路子系統(tǒng)SPS(2).SSWSH–B的系統(tǒng)結(jié)構(gòu):

SSWSH-B是雙備份的。每個SSWSH-B有16×16的空分交換網(wǎng)絡(luò)矩陣.圖2.5SSWSH–B系統(tǒng)結(jié)構(gòu)25二.F-150話路子系統(tǒng)SPS(3).32-網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由TSWSH-C與SSWSH–B結(jié)合可構(gòu)成一個最大為32—網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)。圖2.632–網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

(TSWSH-C和SSWSH-B)10011126二.

F-150話路子系統(tǒng)SPS(4）64-網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

如果采用一個擴(kuò)充層架EXTSH-A將TSWSH-C與SSWSH-B組合起來，可以構(gòu)成一個64—網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。這是FETEX-150的最大網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。EXTSH-A將TSWSH-C和SSWSH-B之間的連接路由增加一倍。圖2.7給出了EXTSH-A的功能概況。圖2.8給出了64－網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。圖2.7EXTSH-A的功能27二.

F-150話路子系統(tǒng)SPS圖2.864－網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（TSWSH-C、SSWSH-B

和EXTSH-A）01020310111213203021222331323328二.F-150話路子系統(tǒng)SPS3.交換網(wǎng)絡(luò)功能1).交換網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成:

*1.

數(shù)字交換模塊的組成:復(fù)用器MPX/分線器DMPX*2.初級時分接線器PTSW/初級時分接線器控制器PTC*3.空分接線器SSW/空分接線器控制器SWC*4.次級時分接線器STSW/次級時分接線器控制器STC*5.接收信號存儲器RSM/信號接收分配器SRD*6.定時發(fā)生器TMG

一個交換網(wǎng)絡(luò)經(jīng)

8

條數(shù)據(jù)鏈(DL0~DL7)可收容32

條2Mbit/sHW

的數(shù)據(jù)。(DLO:HW0~

3/DL1:HW4~7/DL2:HW8~11/

DL3:HW12~15/

DL4:HW16~

19/DL5:

HW20~23/DL6:HW24~27/DL8:HW28~31)

一條數(shù)據(jù)鏈由128時隙組成（DTS0～127）。29二.F-150話路子系統(tǒng)SPS2).網(wǎng)絡(luò)和終端間的接口:

終端是通過光纖電纜與網(wǎng)絡(luò)相連接。光纖數(shù)據(jù)鏈上的主要功能如下:

把傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號從電信號轉(zhuǎn)換成光信號。把傳輸?shù)臄?shù)據(jù)碼從NRZ轉(zhuǎn)換成CMI(CodedMarkInversion)光信號。從接收到的信號中提取出時鐘信號。圖2.9

二進(jìn)制信號轉(zhuǎn)換為CMI

在二進(jìn)制傳輸碼中,”1”比特表示正負(fù)狀態(tài)交替變化。而每個”0”比特總是表示在一個比特間隔中的前半部為負(fù),后半部為正。一個CMI碼的任何一對比特,它們的極性至少變化一次。因此,與數(shù)據(jù)同步的時鐘成分可以從CMI碼中提取出來。數(shù)據(jù)的開始可以根據(jù)檢查CMI碼中”1”的交替變化規(guī)律是否被違反來確定。

在交換網(wǎng)絡(luò)中,PCM數(shù)據(jù)是采用NRZ碼傳送的參見圖2..2<1>所示。因此,網(wǎng)絡(luò)一側(cè)的終端接口電路和終端一側(cè)的網(wǎng)絡(luò)接口電路把數(shù)據(jù)從NRZ碼變換為CMI碼,從而,從CMI碼的數(shù)據(jù)中提取出時鐘信號。并將CMI碼變換為NRZ碼,在NRZ碼和CMI碼的變換期間進(jìn)行幀時鐘信號的插入和提取。30F-150話路子系統(tǒng)SPS3).數(shù)據(jù)鏈號、DTS號和網(wǎng)絡(luò)時隙號NTS之間的關(guān)系參見下圖2.10

DLNO.L2L1L0TSNOD6D5D4D3D2SHHWNOD1D0T4T3T2T1T0H4H3H2H1H0

N9N8N7

N6N5N4N3

N2N1N0

T4T3T2T1T0

H1H0H4H3H2

TSNO.SHHWNO.DLNO.DTSNO.NTSNO.NTSeNO.

T4~T0表示TS號=TS0~TS31H4~H0表示HW號=HW0~HW31（在舊型交換網(wǎng)絡(luò)中NTS號的定義）(在改進(jìn)型交換網(wǎng)絡(luò)中NTSe

的定義)圖2.10

時隙對應(yīng)圖31二.F-150話路子系統(tǒng)SPSMPXNIHWNITSPTSWP-HWITSSSWNOHWNOTSDMPX圖2.11

數(shù)字交換模塊的組成S-HWITSSTSW32二.F-150話路子系統(tǒng)SPS4.交換操作

交換網(wǎng)絡(luò)的所有操作是由CC發(fā)出的控制數(shù)據(jù)進(jìn)行控制的，這些控制數(shù)據(jù)通過話路總線(SP-BUS)經(jīng)SRD送到各個控制存儲器，最終由相應(yīng)的控制存儲器完成指定的工作。

根據(jù)轉(zhuǎn)送方向，SP-BUS分為兩類：

話路地址總線(SPAB)和話路應(yīng)答總線

(SPWB)。*1.SPAB總線：CC送往SRD的控制數(shù)據(jù)通過SPAB總線傳送。

SPAB總線共有23

條：

16條數(shù)據(jù)線（D0~D15),

1條奇偶校驗(yàn)線PTY)，

2條同步信號線(ASYNF/ASYNS),

4條ACT信號線。

SPAB數(shù)據(jù)由32位碼組成。而CC和SRD間只有17條數(shù)據(jù)線，所以32位數(shù)據(jù)要分2次轉(zhuǎn)送。每次與一個同步信號和一個奇偶校驗(yàn)信號一同轉(zhuǎn)送。33二.F-150話路子系統(tǒng)SPS4.交換操作

ASYNF用于第1次數(shù)據(jù)同步；

ASYNS

用于第2次16位數(shù)據(jù)同步。

4條ACT信號線轉(zhuǎn)送ACT信號到SRD，它指明雙備份中哪個CC為主用。使用2條ACT信號線是為了能夠檢測

ACT信號的出錯，而使用2對ACT(ACTA/ACTB）信號線是為了防止一個SRD出現(xiàn)故障影響其他SRD。*2.SPWB總線：SRD送往CC的控制數(shù)據(jù)通過SPWB總線傳送。

SPWB總線共有20條：16條數(shù)據(jù)線（D0~D15),1條奇偶校驗(yàn)線PTY)，2條同步信號線(WSYNF/WSYNS),1條ASW全好信號線。由此可見，17條數(shù)據(jù)線（16＋1P）具有雙重作用，既屬于SPAB總線，也屬于SPWB總線。34二.

F-150話路子系統(tǒng)SPS圖2.12

交換網(wǎng)絡(luò)控制圖

35二.

F-150話路子系統(tǒng)SPS圖