chapter4程控交换机的接口

第4章程控数字交换机的接口与外设,4.1程控数字交换机的接口4.2程控数字交换机的外设,数字交换机接口类型,V接口：V1：64kb/s，可为2B+D或30B+D的终端V2：连接数字远端模块的接口V3：连接数字PABX的接口，属30B+D的接口V4：可接多个2B+D的终端，支持ISDN的接入V5：支持nXE1的接入网，包括V5.1和V5.2接口A接口：速率为2048kb/s的数字中继接口B接口：PCM二次群接口，其接口速率为8448kb/s,程控交换系统接口类型数字接口,Z1接口：连接单个模拟用户的接口Z2接口：连接模拟远端集线器的接口Z3接口：连接模拟PABX的接口,程控交换系统接口类型模拟接口,数字交换网络DSN,入线,出线,普通模拟用户与交换网络不能直接怎么办？,接口,上一页,下一页,4.1模拟用户接口,本章内容：,模拟用户线接口数字用户线接口数字中继接口,模拟用户线接口的功能用户线接口电路芯片模拟用户线模块模拟用户线模块的硬件设计模拟用户线模块的软件设计,视频播放,接口,接口,接口,接口,功能1馈电,功能2监视,功能3过压保护,功能4测试,功能5振铃控制,功能6二四线转换功能,功能7编译码,5.1.2数字用户接口数字用户接口是数字用户终端与交换网络之间的接口，包括数字电话接口、数字数据接口、数字传真接口、结合话音与图像通信的可视电话接口、结合话音与数据传输的2B+D接口等。数字用户接口又叫V接口，具体分为V1、V2、V3、V4、V5接口。其中，V1接口连接用户终端；V2接口连接数字远端模块(远端集线器)；,V3接口连接PABX的30B+D接口；V4接口接多个2B+D的终端，支持ISDN接入；V5接口支持nE1(n2048kb/s)的接入网。V5接口包括V5.1接口和V5.2接口。对于V5.1接口来说，n=1；对于V5.2接口来说，1n16。,1.数字用户接口的功能数字用户接口的功能如图4-11所示。,图4-11数字用户接口的功能,1)馈电电路当数字用户终端本身不具有工作电源时(如数字电话接口)，数字用户接口的馈电与模拟用户接口类似。当数字用户终端本身具有工作电源时(如计算机数据接口)，数字用户接口可免去馈电电路。2)过压保护和测试电路数字用户接口的过压保护、测试电路与模拟用户接口类似。,3)振铃电路数字电话机内通常都装有电子铃发生器，因此，数字用户接口不设计振铃电路。4)编/译码电路由于数字用户终端和数字交换网络运行的都是数字信号，因此数字用户接口不需要进行模/数转换，同样免去了编/译码电路。,5)收/发器数字用户接口的收/发器有两个作用：一个是实现用户环线传输信号与交换机内工作信号之间的变换和匹配；另一个是实现数字信号的双向传输。,7)多路调制和解调交换网络以64kb/s的数字信道为一个接续单元，而用户环线的传输速率根据数字终端的不同可能高于或低于64kb/s，这就要求在数字用户接口与交换网络之间插入一个速率匹配电路，将环线速率高于64kb/s的信号分离成若干条64kb/s的信道，或将若干路低于64kb/s的信号复用成一条64kb/s的信道。数字用户接口除应具有图4-11所示的功能外，还应有回波消除、均衡、扰码和去扰码等功能。,8)回波消除回波消除是实现二线数字传输的一种有效方法。数字用户的数字信息虽然也可以像数字中继一样采用四线方式进行传输，但是不能有效利用现有的普通二线用户线路。为了在普通的一对用户线上进行数字双向传输，就需要采用一些特殊的技术处理，如回波消除法。,9)扰码和去扰码在数字信号传输中，常常要利用扰码来实现信号加密。具体来说，就是在发送序列中加入一个伪随机序列，以破坏传送数据中可能出现的全1、全0或某种周期重复的数据；在接收端使用去扰码器去除伪随机序列，恢复提取用户原来发送的实际数据。10)均衡实际的传输信道不可能具有理想的频率特性，可能会引起传输信号的码间干扰，从而影响信号的正确接收。为此，需要对信道的频率特性进行补偿，其补偿的方法称为均衡。均衡的实现可利用自适应判决反馈均衡器来完成。,2.2B+D接口用户环线系统的标准数字传输速率为144kb/s。为了满足综合业务数字网(ISDN)对用户环线数字化的传输要求，根据CCITT的建议，将144kb/s划分成两个用于传输话音或数据的64kb/s的基本信道(分别记做B1和B2)与一个用于传输信令和其他低速数据的16kb/s的数据信道(记做D)。,模拟中继器：是程控数字交换机与模拟中继线的接口，用于与模拟交换机的连接。,4.2模拟中继电路,数字中继器：是连接数字局间中继线的接口电路，用于与数字交换局或远端模块的连接。主要作用：是根据PCM时分复用原理，将30路64kb/s的话路信号复接成2048kb/s的基群信号发送出去，或者反之，把从其它数字交换系统（或数字传输系统）来的2048kb/s的基群信号分成30路话路信号，然后再通过数字交换网络分接到各个相应的用户。在上述过程中，完成信号传输、信号同步、信令配合,4.3数字中继电路,数字中继电路的基本功能,码型变换：单极性不归零码HDB3（高密度双极性码）时钟提取：就是从输入的数据流中提取时钟信号，作为输入数据流的基准时钟。同时该时钟信号还用来作为本端系统时钟的外部参考时钟源。帧同步：就是从接收的数据流中搜索并识别到同步码，并以该时隙作为一帧的开始，以便接收端的帧结构排列和发送端的完全一致。,复帧同步：如果数字中继线上使用的是随路信号（中国1号信令），则除了帧同步外，还要有复帧同步。复帧同步是为了解决各路标志信号的错路问题。提取和插入随路信号帧定位（再定时）,数字中继电路的基本功能,码型变换,码型变换,时钟提取,帧同步,帧定位,信号提取,帧定位信号插入,复帧定位信号插入,收,发,PCM,数字中继电路的基本功能,4.1.5用户模块与远端用户模块1.用户模块一般情况下，用户的平均话务量非常低，如果每个用户都在交换网中占一条信道，势必造成网络资源的浪费。若把用户的话务量按21(两个用户的话务量共享一条交换网络信道)、41或81集中处理，便可以达到提高交换网络利用率的效果，如图4-15所示。,图4-15用户与交换网络的关系,用户模块除了实现用户接口功能之外，还包含一个N1的集线器，可用来实现话务量的集中。话务集中可由时间(T)接线器来实现，图4-16通过4个T接线器实现了41的话务集中。,图4-1641的话务集中,设一用户模块外接128个用户。将此128个用户分为四组，每组32个用户，分别专用于一条30/32PCM，每个用户各有一个专用TS，我们称这个专用TS为用户时隙。30/32PCM各连接一个T接线器，每个T接线器各完成30/32个TS入30/32个TS出的时隙交换。30/32TS出是一条公用的一次群母线，此公用的TS便是进入数字交换网络的输入TS，我们将其称为公用时隙。用户时隙为每个用户专用，不论用户打电话与否，该时隙不被其他用户所占用。,公用时隙则不然，它被128个用户中有一个用户摘机呼叫时，处理机便在32个公用时隙中寻找一个空闲时隙，并给相应T接线器的CM填写控制字，使该用户时隙与被选中的公用时隙交换信息。一旦通话完毕，被选用的公用时隙又恢复空闲状态，以便其他用户选用。当然，一旦公用时隙全忙，呼叫必然受损，受损是由于话务量过大引起的。因此，用户模块的集线比不宜过大。,2.远端用户模块当一个程控交换机的服务范围很广时，为了缩短用户环线的距离，常常在远端用户的密集之处设置一个远端用户模块，以实现用户级的远程化。远端用户模块与前面叙述的用户模块的本质是一样的，只是它们与母局之间的连接距离不一样。用户模块放置在母局，不需要中继线连接，其主要功能是提高数字交换网络的利用率。远端用户模块放置在远端，与母局之间的连接需经过适当的接口和中继线传输系统。它的主要功能是提高数字交换网络和线路的利用率。,4.2程控数字交换机的外设,4.2.1外置存储器外置存储器指磁盘或磁带机，主要用于加载和转存数据。为节省内存空间，程控数字交换机的一些不常使用的程序(如脱机维护诊断程序、语言翻译程序、连接装配程序、系统生成程序以及交换局管理程序)可存储在外置存储器中，仅在需要时读入内存。,4.2.2维护与操作终端维护与操作终端简称维护台或维护终端，它与交换机的关系是“后台”与“前台”的关系。“后台”指与维护操作系统相关的软件或设备，而“前台”则是与交换机相关的软件或设备。维护与操作终端一般采用PC机，通过RS-232接口与程控交换机的维护I/O接口连接。程控交换机的维护I/O接口提供了维护人员访问系统软件的入口。维护与操作终端具有OAM(运行、管理、维护)和话务服务等功能。OAM功能的主要目的是为维护人员提供一个有效的运行、管理和维护交换机系统的平台。维护人员通过这个平台对相关软件可进行增删或修改等日常维护。,1.运行(O)运行(O)是程控交换机控制系统提供给维护人员访问交换机软件，进行人机对话的命令方式。人机对话分两个步骤进行：登录和命令操作。1)登录登录由维护人员启动终端(开机)和键入“回车”符实现，交换系统给出相应提示作为响应。同时，交换系统还应给出维护人员“输入通行字”的提示符。,通行字(Password)是进入维护终端的密码。为了防止非维护人员未经许可进入维护终端，造成系统管理混乱甚至故障，交换系统在接受维护员进入系统执行命令操作之前，常要求输入正确的通行字或口令。口令可划分为若干个权限等级，每个等级规定了一个不同的通行字。拥有较低权限等级口令的维护人员在进入系统后仅运行有限的命令，而具有最高权限等级口令的维护人员则可运行系统提供的所有命令。,2)命令操作维护人员在与维护终端进行人机对话(信息交换)时输入的命令由命令解释程序分析执行。命令解释程序的原理如图4-17所示。命令解释程序接收到用户输入的人机命令后，首先与命令表相比较。当发现输入命令与表中的某条命令一致时，便可得到相应命令的运行程序和数据。如果输入命令超出命令表定义的范围，命令解释程序将会给出错误提示。,图4-17命令解释程序的原理,2.管理(A)维护与操作终端的管理工作主要是针对系统资源的管理，包括以下内容。1)系统配置管理程控交换机的硬件是根据用户容量配置的，可随配置作相应变动。系统维护人员通过改变软件来实现硬件配置。2)硬件的逻辑关系或地址管理用户和中继接口等硬件的物理地址(如电路板位置)与逻辑地址(如电话号码)通常是相互独立的。维护人员可建立二者的关系表，为操作、维护提供便利。,3)用户接口管理系统维护人员可方便地增减用户线，关闭或开启某个用户接口，规定或改变接口所对应的电话号码和拨号方式(脉冲或双音拨号)等。4)用户业务等级管理由于资源受限，因此维护人员可将用户权限划分为若干个等级，然后为每级用户规定一组业务权限，对享有某种业务权限的用户总数加以限制。,5)用户中继权限管理系统维护人员可定义和改变中继权限等级，定义每个等级允许使用的中继群或路由。6)中继接口管理维护人员同样可开启或关闭某个中继接口，设置或改变中继接口的方向(出中继、入中继或双向中继)，设置信令方式，设置中继传输系统的信号类型(模拟或数字)等。,7)中继路由管理每个路由方向可包括一个或多个中继群，维护人员通过维护与操作终端能规定并更改各路由所包括的中继群的数量和所用的线号，规定传输的信号方式和选线方式。8)话务量管理话务量管理是指对中继线或中继群的占用情况进行自动监测和记录，并输出详尽的话务量统计数据。,9)计费管理计费管理是对计费方式、费率计算、话单打印的管理。输出每次呼叫的详细数据，包括主、被叫话机的号码，呼叫开始的时间，通话时长，所用中继线号和群号，业务种类等，以供外部计费系统计费。在程控交换机的数据库中，对应每一用户端口都有一个说明其属性的数据区，如图4-18所示。,数据区中各项数据的含义如下：物理地址设置用户接口的硬件电路在交换机机架中所处的物理位置。电话号码给接口所接的话机分配电话号码。接口类型用于区分话音、数据或其他业务接口。拨号方式设置接口所连话机使用的拨号方式，如脉冲或双音频拨号。业务等级设置该用户可被服务的业务等级，如重要用户的等级最高。中继权限等级设置该用户可占用的中继线权限等级。对于中继端口，同样有一个属性数据区，如图4-19所示。,图4-18说明用户端口属性的数据区,图4-19说明中继端口属性的数据区,数据区中各项数据的含义如下：物理地址设置中继接口的硬件电路在交换机机架中所处的物理位置。中继线序号设置每一中继线编排的序号。接口类型设置接口是二线接口还是四线接口等。中继线类型设置中继传输系统的类型，如模拟或数字。所属中继群号设置中继线属于哪一个中继群。,信令类型设置中继线采用的信令方式或信令系统，如中国1号系统或No.7系统。呼叫方向设置该中继线是一条出中继、入中继，还是双向中继线。呼叫方式设置中继线来话是全自动接续(直接接至被叫话机)，还是半自动接续(接至话务台，由话务员转接)。,3.维护(M)1)系统测试系统测试包括系统硬件测试和系统软件测试。(1)系统硬件测试。一般的硬件测试有中继环路测试、大话务量呼叫测试、告警测试等。(2)系统软件测试。一般的软件测试有：检查用户数据的完整性，并根据用户要求对用户数据更新；模拟用户进行全网呼叫，检查入局数据是否准确全面；根据厂家提供的技术手册，逐项进行其他项目的测试。,2)故障处理故障处理包括故障监视、故障定位和故障排除三个步骤。(1)故障监视。维护人员通过测试或模拟用户的呼叫，监视某话路接续中连续失败的次数、进程运行的时间等。当某话路在一段时间内连续不通的次数达到某个门限值时，或一个进程在规定的最长时间内仍不能结束时，便可初步判定运行出现了异常。(2)故障定位。当发生故障时，CPU中止当前的工作，启动故障查询程序，以判断故障来源，并将故障查询的结果显示在维护终端的界面上，提醒维护人员注意。,(3)故障排除。故障部位可能在硬件也可能在软件。对于硬件故障，需由维护人员根据诊断结果报告查阅相应的故障诊断手册，找到具体的故障插件并换上备用的插件。如果只能指出可疑插件范围，则进行逐一排除。若可疑插件都被替换后，故障仍然存在，则先将故障部位隔离或闭锁(防止被无效占用)，再做进一步查找。对于软件故障，必须在逻辑上将故障单元从运行系统中隔离出来，并对剩余的单元重新组合(再配置)，使之成为一个封闭、完备的软件系统，然后输出故障报告。,4.话务服务维护与操作终端还具有电话转接、号码查询、故障受理和其他非话业务服务的功能。,4.2.3计费系统1.投资与回收阶段的划分通信设备的投资与回收阶段的划分可用图4-20来说明。,图4-20通信设备的投资与回收阶段的划分,2.通信设备费用的划分与计算1)通信设备费用的划分通信设备的费用分为两种。一种分配给每个用户独立占用的设备，包括电话机、用户线和用户接口，对于这类设备的费用叫做月租费，无论用户是否通话，每月都要为这些专用设备交纳一定数额的租用费。另一种分配给共享设备，包括信号设备、处理机、交换网络、中继接口和中继线等，对于这类设备的费用叫做通话费，由于用户只在通话时才占用这类设备，通话结束后便不再占用，因此共享设备只按通话的占用时间收费。通信系统中专用设备与共享设备的划分如图4-21所示。,图4-21专用设备与共享设备的划分,2)通信设备费用的计算月租金可按式(4.1)计算：,Cr=Ci+dlCl,(4.1),式中：Ci每话机所用交换接口的租金；dl用户线长度(单位为km)；Cl每千米用户线租金。,通话费可按式(4.2)计算：,Ce=(Cx+Ct+Ckdt)T,(4.2),式中：Cx交换系统每单位时间的使用费；Ct中继接口每单位时间的使用费；Ck每千米中继系统每单位时间的使用费；dt中继系统的传输距离(单位为km)；T通话时长。,【例4.1】某市话网如图4-22所示，已知话机所用用户接口的租金每年为165元/话机，每千米用户线租金每年为5元/(km线)，交换设备每单位时间的使用费为0.1元/min，中继接口每单位时间的使用费为0.005元/(min线)，中继设备每单位时间的使用费为0.004元/(minkm)。试求：话机A和话机C的月租费；计算A、B之间，A、C之间以及A、D之间的通话费。,图4-22市话网话费计算举例,解：话机A的月租费为,Cr=Ci+dlCl=(165+35)/12=15元,话机C的月租费为,Cr=Ci+dlCl=(165+45)/12=15.4元,因1个交换设备每分钟的使用费Cx=0.1元/min，故A、B之间的通话费为,Ce=Cx=0.1元/min,因3个交换设备每分钟的使用费Cx=30.1=0.3元/min，4个中继接口每分钟的使用费Ct=40.005=0.02元/min，中继设备每分钟的使用费Ck=0.004元/(minkm)，A、C之间中继系统的传输距离dt=10+20=30km，故A、C之间的通话费为,Ce=(Cx+Ct+Ckdt)T=0.3+0.02+0.00430=0.44元/min,3.计费方式计费方式的发展经历了包月制、单式计次制和复式计次制三种。1)包月制在包月制中，每个月只对每台话机收取固定的费用，对通话的次数以及每次通话的时长不做考虑。2)单式计次制在单式计次制中，除固定收取每台话机的月租费外，还对每次通话收固定的通话费，但对每次通话的时长不做考虑。,3)复式计费制在复式计费制中，除收取每台话机的月租费外，还根据每次通话的距离、时长收取通话费。复式计费制是相对合理、应用最广的一种计费方式。复式计费制又分为脉冲计数计费法和可变费率计费法两种。(1)脉冲计数计费法。利用脉冲电路原理，在计费系统中配置一个脉冲源，发出的每个脉冲代表一个费价单位，系统可根据收到的脉冲个数确定本次通话所需的费用。脉冲的速率可根据通话距离决定，距离越远，脉冲周期越短，单位时间的通话费也就越高。脉冲计数计费系统虽能较迅速、准确地给出通话费用，但一般无法给出每次通话的详细数据，如通话时间、被叫号码等。,(2)可变费率计费法。可变费率计费法也叫计算机计费法，它是程控数字交换机与计算机相结合实现的一种理想的计费方法。在可变费率计费法中，计算机将双方号码、通话开始和结束时间、服务类型等数据存储在存储器中，据此计算出各次通话所需的费用。,4.计算机计费系统的组成计算机计费系统按对计费数据的处理可分为前台计费系统和后台脱机计费系统两大部分，如图4-23所示。,图4-23计算机计费系统的组成,1)前台计费数据产生交换机的处理机针对每次有效呼叫的主、被叫号码，所用中继线，呼叫类型，呼叫开始时间，通话保持时间，呼叫截止时间等信息，可按要求产生相应的计费原始数据。这些数据以帧的格式通过通信口向后台脱机计费系统发送。数据帧的格式如图4-24所示。,图4-24前台计费数据帧的格式,2)后台计费数据设置后台计费数据设置包括费率设置、计费等级设置、附加费计费方法设置、每个电话号码所对应的用户姓名和所在单位等内容的设置。后台计费系统可方便地实现和修改N秒免费、按费率折价、按时长折价、按浮率折价、按节假日减价、设置复式计次的单元时长和预付费、对欠费用户限制其呼出等功能。,3)话费结算话费结算一般采用脱机结算的方法，即后台维护终端将前台传送出来的二进制计费原始数据转换成ASCII文字消息，再按率表的要求计算出此次通话的费用金额。简单的话费可按式(4.3)计算：,(4.3),式中：R费率(与通话发生的时间及通话距离有关)；T通话时长；Tu单位计价时间(由系统维护员设置，如1min为一个计价单位)。,4)话单生成根据后台计费数据设置确定本次计费对象的信息，然后按照“话单格式”在显示器或打印机上输出结果。话单格式有汇总话单和明细话单两种。汇总话单仅作为收费依据，提供的信息较为简单，一般只有主叫姓名(或主叫单位)、主叫号码、通话的起止日期、业务类别、通话费、附加费等内容；明细话单的信息较为全面，除了有汇总话单的全部信息外，还提供了通话次数，每次通话的日期，每次通话的开始时间、结束时间、通话时长、计费级别等信息，供用户查询之用。,5.计费方式中的相关参数1)费率费率由系统维护人员以表的形式定义，设费率表号为1的费率表如表4.1所示。,表4.1费率表,每个费率表定义一个计费区的费率(长途区号相同的区为一个计费区)，但可以为不同的时日规定不同的费率。表4.1中，每周一至周五7:0021:00的通话费率为0.60元/min，每天21:007:00和周六、周日、节假日费率都为0.30元/min。系统维护人员为每个被叫区号规定了应使用的费率表，计费程序根据被叫号码中的区号查到相应的费率表，然后按通话时间读出费率表相应栏目内的费率值。,【例4.2】某用户在星期六的上午10:30打了一次国内长途电话，前台计费数据产生的通话时长是10分钟。问应收该用户的通话费用为多少？解：由表4.1可查得通话费率为0.30元/min，则通话应收的费用为,100.30=3元,2)费率索引值(CHX)任何一次呼叫都有对应的费率索引值(CHX)来决定此次呼叫的计费方式等相关参数。每个索引值(CHX)都包括对八种不同日期的计费说明，每种日期的设置可以不同。八种日期是指周一至周日及节假日。对于每种日期，CHX又包含计费方式(SYS)、日期变更索引值(TID)和格式变更索引值(RID)。索引值(CHX)的取值范围在063之间。例如，CHX为0时缺省值为免费方式；CHX为10时缺省值为3分钟一次的复式计次。索引值(CHX)所对应的含义可根据实际情况由系统维护人员在维护终端(后台脱机计费系统)灵活定义。,3)业务类别(CAT)业务类别的作用是指明呼叫的种类，如本局、本地、长途或特服等。业务类别是确定计费方式的重要参数。业务类别的取值范围CAT=015。一定含义的业务类别对应一个费率索引值表，如表4.2所示。业务类别(CAT)与费率索引值(CHX)的不同组合可以得到多种计费方式。也就是说，即使CHX值相同，不同的呼叫类别对应的费率索引值表中的CHX也是不同的，所以可以分别设置，这给前台计费设置带来了很大的灵活性。当业务类别为本局呼叫时，费率索引值10缺省为3分钟一次的复式计次；当业务类别为Centrex群内呼叫时，我们可以定义费率索引值10为不计费或其他计费方式。,表4.2业务类别与CHX值的对应关系,4)计费级别我国的收费情况比较复杂，同一个局的用户可能有多种计费方式，如公用电话、商用电话、住宅电话、IC卡电话做主叫时有不同的费率设置。为了区分不同类别主叫用户的费率设置，通常将用户进行分级管理，级别的取值范围一般为17级。具有相同计费费率的用户分在同一级，计费比较特殊的用户其级别较高。,5)计费分组脱机计费系统中，将许多具有相同费率要求的局码分配到同一个组，配以一个计费分组号。这样不同主、被叫之间的呼叫就可以描述为不同计费分组之间的呼叫。相应的费率是源计费组至目的计费组之间的费率。,6)免费通过前台计费设置与后台费率设置配合，可以对不同级别的用户实现多种类别的免费功能。(1)设置不产生任何计费数据的完全免费用户；(2)设置正常产生计费数据的完全免费用户；(3)设置用户对某些业务类别的呼叫免费；(4)设置用户对某些局向免费；(5)设置延时计费。,a.设置前N秒免费：指通话前N秒不计费，即将通话时长(秒计)减去N。如设置了前10s免费，而通话时长