第二章 电路交换技术.ppt

2020/5/16,现代交换技术,1,第二章电路交换技术,2020/5/16,现代交换技术,2,第二章电路交换技术2.1电话交换技术概述,2020/5/16,现代交换技术,3,电话通信的起源,线路利用率低使用不方便安装维护困难,能完成任意两个用户之间的通话接续，即具有任意性。在同一时间内，能使若干对用户同时通话且互不干扰。,2020/5/16,现代交换技术,4,电话交换机与电话通信网,终端设备传输设备交换设备信令协议、标准,2020/5/16,现代交换技术,5,终端设备,终端设备是电话通信网的源点和终点。它的主要功能是把待传送的信息和在信道上传送的信号之间相互转换。它利用发送传感器来感受信息，利用接收传感器将信号恢复成能被人感知的信息。它完成承载信号与传输信道之间的匹配。对应不同的电信业务有不同的终端设备，如电话业务的终端设备就是电话机终端，数据通信的终端设备就是计算机等。,2020/5/16,现代交换技术,6,传输设备,传输设备是传输媒介的统称，它是电话通信网中的连接设备，是信息和信号的传输通路。它的主要功能是将用户终端设备与交换设备，以及多个交换设备相互连接在一起。传输链路的实现方式很多，如市内电话网的用户端电缆、局间中继设备和长途传输网的数字微波系统、卫星系统以及光纤通信系统等。,2020/5/16,现代交换技术,7,传输设备,交换设备是整个电话通信网的核心，它的基本功能是根据地址信息进行网内链路的连接，以使电话通信网中的所有终端能建立信号通路，实现任意通信双方的信号交换。,2020/5/16,现代交换技术,8,信令协议标准,仅包含上述三种设备的电话通信网还不能形成一个完善的通信网，还必须包括信令、协议和标准。从某种意义上说，信令是实现网内设备相互联络的依据，协议和标准是构成网络的规则。它们使得用户和网络资源之间，以及各交换设备之间具备共同的“语言”，通过这些“语言”使电话通信网合理地运转和正确地控制，达到全网互通的目的。,2020/5/16,现代交换技术,9,电话交换机的发展,2020/5/16,现代交换技术,10,电话交换机视频资料,电话交换机,2020/5/16,现代交换技术,11,人工交换机,当用户摘机呼叫时，交换机面板上能显示出该用户的呼叫信号。话务员的眼晴经常在扫视交换机面板上有无用户呼叫信号出现，当出现呼叫信号后，该话务员立即将一副绳路的一端插入该用户塞孔并通过话机询问该用户所要的被叫号码。当话务员得知被叫号码后，即将该绳路的另一端插入被叫塞孔，并向被叫振铃，当被叫闻铃响摘机后，主被叫双方即可通话。在该对用户通话期间，话务员可为其他用户的呼叫服务，并监视正在通话的用户是否已经通话完毕挂机，若发现已挂机就立即拆线（将原来的绳路拔出）。,2020/5/16,现代交换技术,12,步进制交换机,stepbysteptelephoneswitchingsystem第一个研究发明自动电话的人是一个名叫阿尔蒙.B.史端乔的美国人，他是美国堪萨斯城一家殡仪馆的老板。他发觉，电话局的话务员不知是有意还是无意，常常把他的生意电话接到他的竞争者那里，使他的多笔生意因此丢掉。为此他大力恼火，发誓要发明一种不要话务员接线的自动接线设备。从1889年到1891年，他潜心研究一种能自动接线的交换机，结果他成功了。,2020/5/16,现代交换技术,13,步进制交换机,stepbysteptelephoneswitchingsystem1891年3月10日，他获得了发明“步进制自动电话接线器”的专利权。1892年11月3日，用史端乔发明的接线器制成的“步进制自动电话交换机”在美国印第安纳州的拉波特城投入使用，这便是世界上第一个自动电话局。从此，电话通信跨入了一个新时代。但是自动电话的大踏步发展是在20世纪。到20世纪20年代，世界上还只有15的电话是自动电话。随着自动电话技术的发展和进步，到20世纪50年代，世界上已有77的电话是自动电话了。,2020/5/16,现代交换技术,14,步进制交换机,史端乔发明的自动电话交换机的制式，为什么叫做“步进制”？这是因为它是靠电话用户拨号脉冲直接控制交换机的机械作一步一步动作的。例如，用户拨号“1”，发出一个脉冲（所谓“脉冲”，就是一个很短时间的电流），这个脉冲使接线器中的电磁铁吸动一次，接线器就向前动作一步。用户拨号码“2”，就发出两个脉冲，使电磁铁吸动两次，接线器就向前动作两步，余类推。所以，这种交换机就叫做“步进制自动电话交换机”。,2020/5/16,现代交换技术,15,步进制交换机,1909年德国西门子公司对史端乔步进制电话交换机作了改进，主要是将三磁铁上升旋转型选择器改为二磁铁的选择器，制成西门子步进制电话交换机。英国在史端乔步进制电话交换机上增加了指挥机，使其具有间接控制的优点。中国于1925年在天津装用西门子步进制电话交换机，以后又陆续在青岛、南京等地装用史端乔步进制电话交换机。50年代后期起中国生产JZB-1A型步进制电话交换机。,2020/5/16,现代交换技术,16,步进制交换机,步进制电话交换机的优点是:电路简单，每个选择器都有各自的话路部分和控制部分，发生故障时影响面小。缺点是：接续速度慢，机键易磨损，杂音大，号码编排不灵活，线群利用度小。步进制电话交换机不具备迂回中继性能，难以构成经济、安全、灵活的电话网，尤其难以构成规模较大的电话网，也不适应数据、传真等通信业务的需要。因此逐渐被纵横制电话交换机和存储程序控制电子交换机所代替。,2020/5/16,现代交换技术,17,纵横制交换机,1919年，瑞典的电话工程师帕尔姆格伦和贝塔兰德发明了一种自动接线器，叫做“纵横制接线器”，并申请了专利。1929年，瑞典松兹瓦尔市建成了世界上第一个大型纵横制电话局，拥有3500个用户。“纵横制”的名称来自纵横接线器的构造，它由一些纵棒、横棒和电磁装置构成，控制通过电磁装置的电流可吸动相关的纵棒和横棒动作，使得纵棒和横棒在某个交叉点接触，从而实现接线的工作。,2020/5/16,现代交换技术,18,纵横制交换机,相对于步进制交换机，它有两方面重要改进：一是利用继电器控制的压接触接线阵列代替大幅度动作的步进接线器，从而减少了磨损和杂音，提高了可靠性和接续速度；二是由直接控制过渡到间接控制方式，这样用户的拨号脉冲不再直接控制接线器动作，而先由记发器接收、存储，然后通过标志器驱动接线器，以完成用户间接续。这种间接控制方式将控制部分与话路部分分开，提高了灵活性和控制效率，加快了速度。由于纵横制交换机具有一系列优点，因而它在电话交换发展上占有重要地位，得到了广泛应用，直到现在，世界上相当多的国家公用电话通信网仍在使用纵横交换机。,2020/5/16,现代交换技术,19,纵横制交换机,“纵横制”和“步进制”都是利用电磁机械动作接线的，所以它们同属于“机电制自动电话交换机”。但是纵横制的机械动作很小，又采用贵重金属的接触点，因此比步进制交换机的动作噪声小、磨损和机械维修工作量也小，而且工作寿命也较长。另外，纵横制与步进制的控制方式也不同。步进制是由用户拨号直接控制它的机械动作的，叫做“直接控制式”；而纵横制是用户拨号要通过一个公共控制设备间接地控制接线器动作，因而叫做“间接控制式”。,2020/5/16,现代交换技术,20,纵横制交换机,公共控制设备的功能就好比是人工电话交换中的话务员，担任着接收用户拨发的电话号码的任务，并进行存储、计数、转发等工作。它模仿话务员的工作过程，但是接线速度比人工快得多。公共控制设备是：由许多电子器件组成的一个极为复杂的电子电路。这种，“间接控制方式”比“直接控制方式”有明显的优点。例如，它的工作比较灵活，便于在有多个电话局组成的电话网中实现灵活的交换，便于实现长途电话自动化，还便于配合使用新技术、开放新业务等等。因而，它的出现使自动电话交换技术提高到一个新的水平。,2020/5/16,现代交换技术,21,随着半导体器件和计算机技术的诞生与迅速发展，猛烈地冲击着传统的机电式交换结构，使之走向电子化。美国贝尔公司经过艰苦努力于1965年生产了世界上第一台商用存储程序控制的电子交换机，这一成果标志着电话交换机从机电时代跃入电子时代，使交换技术发生时代的变革。由于电子交换机具有体积小、速度快、便于提供有效而可靠的服务等优点，引起世界各国的极大兴趣。在发展过程中相继研制出各种类型的电子交换机。,2020/5/16,现代交换技术,22,空分式模拟程控交换机,自动电话交换由“机电”方式向“程控”方式演变，是20世纪电话通信的又一次重大变革。程控电话交换机就是电子计算机控制的电话交换机。它是利用电子计算机技术，用预先编好的程序来控制电话的接续工作。1965年5月，美国贝尔系统的1号电子交换机问世，它是世界上第一部开通使用的程控电话交换机。但这还不是时分数字式的，而是所谓“空分”的。什么叫“空分”？,2020/5/16,现代交换技术,23,空分式模拟程控交换机,空分就是用户在打电话时要占用一对线路，也就是要占用一个空间位置，一直到打完电话为止。过去机电式的交换机都是空分方式的。从1965年到1975年这10年间，绝大部分程控交换机都是空分的、模拟的。为什么不直接实现数字化呢？这是因为交换机中的两大部分，即公共控制设备部分和通话电路接续部分中，随着电子器件、集成电路和电子计算机技术的发展解决公共控制设备的电子化、实现计算机控制比较顺利；而想要把通话接续部分的金属接点换成电子接点却比较困难，因为没有一种电子接点的开关性能（即开关断开时的电阻与接通时的电阻之比）能比得上金属接触点。,2020/5/16,现代交换技术,24,空分式模拟程控交换机,由于程控空分交换机的接续网络（或交换网络）采用空分接线器（或交叉点开关阵列），且在话路部分中一般传送和交换的是模拟话音信号，因而称为程控模拟交换机，这种交换机无需进行话音的模数转换（编解码），用户电路简单，因而成本低，主要用作小容量模拟用户交换机。,2020/5/16,现代交换技术,25,时分式数字程控交换机,程控时分交换机一般在话路部分中传送和交换的是数字话音信号，因而称为程控数字交换机，随着数字通信与脉冲编码调制（PCM）技术的迅速发展和广泛应用，先进国家自20世纪60年代开始以极大的热情竞相研制数字程控交换机。,2020/5/16,现代交换技术,26,时分式数字程控交换机,经过艰苦的努力，法国首先于1970年成功开通了世界上第一个程控数字交换系统E10，它标志着交换从传统的模拟交换进入数字交换时代。由于程控数字交换技术的先进性和设备的经济性，使电话交换跨上了一个新的台阶，而且为开通非话业务和实现综合业务数字交换奠定了基础，因而成为交换技术的主要发展方向，随着微处理器技术和专用集成电路的飞速发展，程控数字交换的优越性愈加明显地展现出来。,2020/5/16,现代交换技术,27,时分式数字程控交换机,20世纪90年代后，我国逐渐出现了一批自行研制的、大中型容量的、具有国际先进水平的数字程控局用交换机，典型的如深圳华为公司的CC08系列、西安大唐的SP30系列、深圳中兴的ZXJ系列等，这些交换机的出现，表明在窄带交换机领域，我国的研发技术已经达到了世界水平。随着时代的发展，目前的交换机系统逐渐融合ATM、无线通信、接入网技术、HDSL、ASDL、视频会议等先进技术。,2020/5/16,现代交换技术,28,电话交换机的分类,按交换机的使用对象分局用交换机和用户交换机按呼叫接续方式分人工接续交换机和自动接续交换机按所交换的信号表示形式分模拟交换机和数字交换机按交换机构的工作方式分空分交换机和时分交换机按控制器电路的结构分集中控制、分级控制和全分散控制,2020/5/16,现代交换技术,29,数字程控交换机的组成框图,2020/5/16,现代交换技术,30,数字程控交换机的外围设备,2020/5/16,现代交换技术,31,数字程控交换机的任务,模拟用户线接口：模拟电话用户间的接续与信息交换；数字用户线接口：完成数字话机间的接续与信息交换；模拟用户线接口和modem：完成数据终端间的数据通信；配置硬软件：提供诸多专门的应用功能；话务台：用户分机的呼叫转接、号码查询、故障受理等服务业务。维护终端：对程控交换系统或网络的配置以及对各类参数数据、话务统计、计费系统等的管理与维护。,2020/5/16,现代交换技术,32,数字程控交换机的功能,交换机功能,2020/5/16,现代交换技术,33,呼叫处理过程,2020/5/16,现代交换技术,34,数字程控交换机的优越性,能提供许多新的用户服务性能；维护管理方便，可靠性高；灵活性大；便于向综合业务数字网（ISDN）方向发展；可以采用No.7信令；便于利用电子器件的最新成果，使系统在技术上的先进性得到发挥。,2020/5/16,现代交换技术,35,数字程控交换机技术的发展,软、硬件进一步模块化，软件设计和数据修改采用数据处理机完成；控制系统采用计算机局域网技术，将控制系统设计成开放式系统，为今后适应新的业务和功能奠定基础；在交换网络方面进一步提高网络的集成度和容量；在接口电路方面进一步提高用户电路的集成度；加强有关智能网、综合业务数字网性能的开发；大力开发各种接口，包括各种无线接口和光接口；通过专用接口，完成程控交换机与局域网LAN、分组数据网PDN、ISDN、接入网AN及无线移动通信网的互联；加强接入网业务的开发,实现三网合一,从而给人们提供以宽带技术为核心的综合信息服务。,2020/5/16,现代交换技术,36,第二章电路交换技术2.2数字交换网络,2020/5/16,现代交换技术,37,话音信号数字化,话音信号数字化是将话音信号进行数字传输、数字交换的前提和基础，是话音信号进入数字交换网络之前必须完成的工作。话音信号为模拟信号，将模拟信号转变为数字信号的过程叫做数字信号的调制。话音信号数字化过程中常用的调制方法有脉冲编码调制（PCM）和增量调制（M）。本小节着重讲述脉冲编码调制（PCM）的基本步骤和基本原理。,2020/5/16,现代交换技术,38,PCM模型,脉冲编码调制（PCM）模型,2020/5/16,现代交换技术,39,1）目的：模拟信号在时间上离散化。2）原理：每隔一定时间离散地抽取信号的一个瞬时幅度值。3）样值特点：时间等间隔幅度变化4）采样的实现：由取样脉冲电子开关控制5）采样频率：fs=8000Hz,1.采样,2020/5/16,现代交换技术,40,1）目的：使样值在幅度上离散化。2）原理：用有限个电平表示模拟信号的样值。PCM系统中，Q=256。（8bit）3）方法：均匀量化非均匀量化4）实现：信号压缩与扩张技术（压缩与扩张是互逆的）,2.量化,2020/5/16,现代交换技术,41,均匀量化,2020/5/16,现代交换技术,42,非均匀量化：压缩律均匀量化,律：,A律：,x，y分别是归一化后的输入电压和输出电压。,2020/5/16,现代交换技术,43,将量化后信号转变为二进制数字信号。单极性不归零码型NRZ（适用于近距离传输，常用于交换机内部。）极性交替倒置码AMI码（AlternateMarkInversion）（局内采用）三阶高密度双极性码HDB3码（HighDensityBipolar3）（适用于远距离传输，常用于长途线路上。）,3.编码,2020/5/16,现代交换技术,44,PCM信号的组成形式,极性码：由高1位表示，用以确定样值的极性。幅度码：由28位共7位码表示，用以确定样值的大小。段落码是指将13折线分为16个不等的段（非均匀量化），其中正、负极性各8段，量化级为8，由高24位表示，用以确定样值的幅度范围。段内码是指将上述16个段的每段再平均分为16段（均匀量化），量化级为16，由低58位表示，确定样值的精确幅度。,2020/5/16,现代交换技术,45,1）目的：消除噪声和失真积累。2）实现：再生中继器,4.再生,2020/5/16,现代交换技术,46,5.译码将二进制数字信号还原成样值脉冲序列。6.重建1）目的：将解码后的输出恢复为信号波形。2）实现：低通滤波器,译码和重建,2020/5/16,现代交换技术,47,频分复用FDM,原理：传输信道总带宽划分成若干个子频带，每一个子频带传输一路信号。,2020/5/16,现代交换技术,48,时分复用TDM,原理：将信道的传输时间划分成若干时隙，各路信号轮流在自己的时隙内独占信道传输。,2020/5/16,现代交换技术,49,联系：二者都是多路复用技术。区别：FDM信道以频率划分；TDM信道以时间段划分。FDM同一瞬间传送若干路话音信息；TDM同一瞬间传送一路话音信息。FDM多用于模拟通信；TDM多用于数字通信。,FDM与TDM的区别与联系,2020/5/16,现代交换技术,50,话音信号组装成帧,2020/5/16,现代交换技术,51,PCM30/32路帧结构,2020/5/16,现代交换技术,52,帧的概念,1.帧（F）：多路信息轮流被接通一次的总时间。2.时隙（TS）：每个话路接通一次所占的时间。30/32路：每帧32个时隙30个话路信息帧同步信号TS0复帧同步与标志信号TS1624路：每帧24个时隙24个话路信息3.复帧：每16帧构成一个复帧。,2020/5/16,现代交换技术,53,PCM30/32路帧结构的时间特性,1.1帧时间：ts=1/fs=125s(fs=8000Hz)2.1时隙：t=ts/323.9s3.1位码：t=3.9s/8488ns4.1复帧：t=ts16=2ms.,2020/5/16,现代交换技术,54,PCM30/32路帧结构的位码特性,1.1时隙传8bit2.1帧传832=256bit3.PCM30/32路制式码率：2568000=2.048Mb/s,2020/5/16,现代交换技术,55,PCM30/32路帧结构的时隙分配,1.TS0帧同步时隙作用：保证收、发两端同时工作D1：留作国际通用，目前固定为“1”偶数帧D2D8：帧同步码“0011011”奇数帧D2：监视码“1”，区分奇数帧和偶数帧奇数帧D3：帧失步告警码，同步时发“0”失步时发“1”奇数帧D4D8：其他信息，未占用时固定发“1”,2020/5/16,现代交换技术,56,2.TS16复帧同步和标志信号时隙F0中D1D4：复帧同步码，“0000”F0中D6：复帧失步告警码，同步时发“0”失步时发“1”F0中D5.D7.D8：备用比特，未占用时固定发“1”F1至F15中D1D4：分别传第115路的话路标志信号码。不能同时为0，区分复帧同步码。F1至F15中D5D8：分别传第1630路的话路标志信号码。,PCM30/32路帧结构的时隙分配,2020/5/16,现代交换技术,57,3.话路时隙TS1TS15：第115路的话音信息码组TS17TS31：第1630路的话音信息码组D1：极性码D2D4：段落码D5D8：段内码,PCM30/32路帧结构的时隙分配,2020/5/16,现代交换技术,58,PCM一次群,PCM30/32路：30个话路，传输速率：2.048Mb/sPCM24路：24个话路，传输速率：1.544Mb/s,2020/5/16,现代交换技术,59,1）意义：提高信号传输速率和交换容量2）高次群构成规则：通过复用器，四个一次群复用成二次群；四个二次群复用成三次群；四个三次群复用成四次群,PCM高次群,2020/5/16,现代交换技术,60,交换网络示意图,2020/5/16,现代交换技术,61,线束利用度,全利用度线束,2020/5/16,现代交换技术,62,线束利用度,部分利用度线束,2020/5/16,现代交换技术,63,nnm的两级接线器结构,2020/5/16,现代交换技术,64,nmnm的两级接线器结构,2020/5/16,现代交换技术,65,nmnm的两级接线器（简化图）,2020/5/16,现代交换技术,66,nmknmk的三级接线器结构,2020/5/16,现代交换技术,67,扩大级间链路数,2020/5/16,现代交换技术,68,混合级交换网络,2020/5/16,现代交换技术,69,三级无阻塞网络举例,2020/5/16,现代交换技术,70,CLOS网络无阻塞网络,对于一般情况，Clos已证明，当第一级有m个交换器，每个交换器有n条入线，而第三级有k个交换器，每个有j条出线时，一个三级无阻塞网络应满足。第一级有m个n(nj1)交换器第二级有nj1个mk交换器第三级有k个（nj1）j交换器上述原则可推广到任意奇数级网络。,2020/5/16,现代交换技术,71,CLOS网络无阻塞网络,2020/5/16,现代交换技术,72,数字交换的实质,数字交换实质：时隙内容在时间位置上进行搬移,2020/5/16,现代交换技术,73,时隙交换,入线,数字交换网络,出线,HW1,HW2,HW1,HW2,TS1,TS3,时隙交换：同一HW上不同TS的交换,2020/5/16,现代交换技术,74,线间交换,入线,数字交换网络,出线,HW1,HW2,TS1,TS1,HW1,HW2,TS1,TS1,线间交换：同一TS在不同HW间的交换,2020/5/16,现代交换技术,75,数字交换网络,入线,数字交换网络,出线,HWi,HWj,TSm,TSn,HWi,HWj,TSm,TSn,数字交换网络：将任一条输入母线(HW)上的任一时隙(TS)交换到所需的任一输出母线（HW）上的任一TS的接续网络。,2020/5/16,现代交换技术,76,A,B,B,A,暂存经过PCM编码的话音信息,暂存话音存储器的单元地址，用来控制话音存储器的写入或读出,话音存储器,话音信息,单元地址,容量：SM单元数HW线上TS数,T接线器的构成,内容：数字话音信息,字长：8bit,容量：CM单元数SM单元数,内容：SM的单元地址,字长：由SM的单元数决定log2nbit,2020/5/16,现代交换技术,77,例：设HW上有1024个时隙，则：,（1）SM的单元数是多少？每个单元的字长是多少？（2）CM的单元数是多少？每个单元的字长是多少？,10248102410,2020/5/16,现代交换技术,78,时隙交换举例分析,T接线器,HW入,HW出,（2）CM和SM的读写周期由定时脉冲控制,（1）定时脉冲CP的周期一个时隙的长度,2020/5/16,现代交换技术,79,A:TS1TS3B:TS3TS1,TS1,TS2,TS3,A,TS1,TS2,TS3,话音存储器,控制存储器,TS2,TS3,B,TS3,A,B,空,TS1,TS2,TS3,A,空,空,TS1,TS2,TS3,B,T接线器的工作原理（输出控制）,3,1,SM单元号输入TS号SM内容话音信息CM单元号输出TS号CM内容输入TS号,2020/5/16,现代交换技术,80,A:TS1TS3B:TS3TS1,TS1,TS2,TS3,A,TS1,TS2,TS3,话音存储器,控制存储器,TS2,TS3,B,TS3,A,B,空,TS1,TS2,TS3,A,空,空,TS1,TS2,TS3,B,T接线器的工作原理（输入控制）,3,1,CM单元号输入TS号CM内容输出TS号SM单元号输出TS号SM内容话音信息,2020/5/16,现代交换技术,81,T接线器的工作原理（补充说明）,两种控制方式话音信息交换的结果一样。T接线器具有“空分”意义。修改CM内容就可改变时隙交换的结果。话音在SM中暂存时间最短为一个时隙，最长不会超过一帧。,2020/5/16,现代交换技术,82,形成定时脉冲和位脉冲,2020/5/16,现代交换技术,83,SM的数字电路实现原理,2020/5/16,现代交换技术,84,CM的数字电路实现原理,2020/5/16,现代交换技术,85,单端PCM设备与T接线器连接,码型变换与逆变换：完成机内码型与线路码型之间的变换（NRZ/HDB3）。同步：取出同步时隙，在定时脉冲控制下做同步检查。定时：用来产生各种定时脉冲，如：采样时用的采样脉冲、编码时用的位脉冲和同步时用的帧同步脉冲等。标志信号收/发：插入或取出TS16传输的标志信号（控制信令）。汇总：将话音信号、同步信号和标志信号汇总在一起，然后通过码型变换电路送至输出端。串/并变换：在T接线器的数据总线上连接了一个输入串/并（S/P）变换电路和一个输出并/串（P/S）变换电路。目的是将传输线上的串行码变换成并行码后存入T接线器RAM中。,2020/5/16,现代交换技术,86,PCM设备与T接线器连接的电路框图,2020/5/16,现代交换技术,87,多端PCM设备与T接线器连接,单端PCM终端设备接入T接线器时只能处理30个用户的话音交换。如果将多端PCM终端设备接入T接线器，就会大大扩大T接线器所交换的信息容量。因此，多端PCM终端设备和T接线器连接时其接口除了需要串/并、并/串电路外，还需要增加复用和分路电路，实现多端PCM复用线的合并。复用器的作用是将多条HW线合并成一条HW线；分路器的作用是将一条HW线分路成多条HW线。,2020/5/16,现代交换技术,88,8条HW线与T接线器的连接图,2020/5/16,现代交换技术,89,S接线器的构成,交叉节点：负责接通母线之间的通路,CM:控制电子交叉点的通或断,2020/5/16,现代交换技术,90,对应每一条入线、出线（入线m出线n）每一条输入、输出母线都是时分复用的，由很多个时隙组成。（全复用度的交叉点）每一条输入、输出母线接通，交叉点必须接通。交叉点在CM控制下接通。每一条入线都可以与任意一条出线接通，但必须在同一时隙内。,交叉节点：电子接点矩阵,2020/5/16,现代交换技术,91,CM的个数对应输出（入）母线的线数；CM的单元数对应输出（入）母线上的时隙数；CM单元内的内容填写要交换的输入(出)母线的线号。,S接线器（CM）,2020/5/16,现代交换技术,92,1,2,3,2,1,3,2,3,1,原理：每一个CM控制同号输出线上的所有交叉点。,S接线器的工作原理（输出控制）,2020/5/16,现代交换技术,93,2,1,3,1,2,1,3,3,2,S接线器的工作原理（输入控制）,原理：每一个CM控制同号输入线上的所有交叉点。,2020/5/16,现代交换技术,94,（1）有多少个交叉点？（2）有多少个CM？（3）每个CM有多少个单元？（4）单元内的字长有几位？,例：某HW线有32个TS，S接线器矩阵为44,164322,2020/5/16,现代交换技术,95,S接线器的“时分”意义。S接线器在每一时隙时，不允许矩阵中一行或一列同时有两个以上的交叉点闭合，否则会造成串话（三方通话例外）。在一帧的时间内，CM的全部内容执行一遍。CM的内容每秒执行8000遍。线路的复用度不能无限制的增大。,S接线器的工作原理（补充说明）,2020/5/16,现代交换技术,96,二级交换网络,A：HW0TS1HW2TS6,TS1,TS6,2020/5/16,现代交换技术,97,二级交换网络（结论）,TS网：内部TS=被叫TS内部HW=主叫HWST网：内部TS=主叫TS内部HW=被叫HW,2020/5/16,现代交换技术,98,TST三级交换网络（控制原则）,两级T接线器的工作方式必须不同。中间S级用两种方式（入控、出控）均可。主被叫通话占用的两个内部时隙相互制约。,2020/5/16,现代交换技术,99,TST网络举例,有一TST交换网络，输入输出均有两条HW线，网络的内部时隙总数32。完成下列信号的双向交换：HW1TS18（A）HW2TS24（B）。要求：（1）输入级T接线器采用输出控制方式，S接线器采用输入控制方式，输出级T接线器采用输入控制方式；（2）CPU选定的内部正向时隙为20；（3）画TST交换网络图并在相关存储器中填写数据。,2020/5/16,现代交换技术,100,TST三级交换网络（交换过程）,2020/5/16,现代交换技术,101,TST三级交换网络（网络结构）,A级T接线器：将输入HW的TS交换到某一空闲的内部TS上。B级T接线器：将内部TS交换到输出HW所要求的外部TS上。S接线器：完成HW间的线间交换。,2020/5/16,现代交换技术,102,STS网络举例,有一STS交换网络，输入输出均有两条HW线，网络的内部时隙总数32。完成下列信号的双向交换：HW1TS3（A）HW2TS6（B）。要求：（1）输入级S接线器采用输出控制方式，T接线器采用输出控制方式，输出级S接线器采用输入控制方式；（2）画STS交换网络图并在相关存储器中填写数据。,2020/5/16,现代交换技术,103,STS三级交换网络（交换过程）,2020/5/16,现代交换技术,104,STS三级交换网络（网络结构）,A级S接线器：将输入HW交换到某一空闲的内部HW上，TS不变。T接线器：将主叫TS交换为被叫TS。B级S接线器：将内部HW的TS交换到所要求的输出HW上。,2020/5/16,现代交换技术,105,第二章电路交换技术2.3数字程控交换机的硬件结构,2020/5/16,现代交换技术,106,数字程控交换机的硬件结构,2020/5/16,现代交换技术,107,B(Battery)：馈电。O(Over-voltageProtection)：过压保护。R(Ringing)：振铃。S(Supervision)：监视。C(Co-decoder)：编译码。H(Hybrid)：混合电路、二/四线转换。T(Test)：测试。,模拟用户接口,2020/5/16,现代交换技术,108,馈电,所有话机由程控交换机统一供电，称为中央馈电。交换机通过用户接口的馈电电路向电话机提供通话用的-48V馈电电压，馈电电流为1850mA。馈电电路和传输语音信号共用一对传输线路。馈电电路一般采用恒流源电路方式，要求器件尽量对称平衡。,2020/5/16,现代交换技术,109,过压保护,过压保护电路是为保护交换机的内部电路不受外界雷击、工业高压的损害而设置的。由于外线进入交换机前，配线架上装配保安器/仿雷管，已做了一次保护，所以用户接口中的过压保护电路又叫做二次保护电路。用户接口电路入口串连压敏电阻，其阻值随电压的升高迅速增大，从而起到限流作用。过压保护电路采用了钳位电桥，钳位电桥将用户内线侧两端的正向高电压钳位到0V，负向高电压钳位到-48V。,2020/5/16,现代交换技术,110,振铃,程控交换机的信号发生器通过用户接口的振铃开关电路向用户话机馈送振铃信号。我国交换机规范振铃信号的标准是25Hz，（9015）V的交流电压。振铃电压信号用电子器件发送比较困难，因此采用振铃继电器，由继电器的接点转换来控制铃流发送，以1s通、4s断的周期方式向用户话机馈送。另外，铃流信号送到用户线时，考虑到较高的振铃电压，必须采用隔离措施，以免损坏内线电路，所以应将振铃电路设计在二次过压保护电路之前。,2020/5/16,现代交换技术,111,监视,监视电路用来监测环路直流电流的变化，以此判断用户摘/挂机状态和拨号脉冲信号，并向控制系统输出相应的信息。它通过检测用户环路上的电流变化来实现，由用户电路不断地循环扫描用户环路，一般扫描周期是200ms左右。,2020/5/16,现代交换技术,112,编译码器,编译码器完成模拟话音信号以及模拟信令信号的PCM编码和解码。CODEC是编码器和译码器的缩写。每个用户接口电路内都包含有滤波器和编译码器，模拟话音信号首先经滤波器限频，消除带外干扰，再进行抽样量化，最后用编码器编码并暂存，待指定的时隙到来时以64Kb/s的基带速率输出。由交换网络返回的基带PCM信号进入译码器，完成模拟话音的恢复。,2020/5/16,现代交换技术,113,混合电路,模拟用户线是二线传输方式，而与之连接的数字交换网络是四线传输方式，所以信号在编码前和译码后一定由用户接口的混合电路完成二/四线转换。图2.29中的平衡网络是对用户线进行阻抗匹配的。,2020/5/16,现代交换技术,114,测试,测试电路可实现对用户线的测试，及时检测出混线、断线、接地等问题。它分为外线测试和内线测试。外线测试是通过继电器触点断开外线与接口电路的连接，将外线接至测试设备，由软件程序控制测试线路及用户终端的状态和相关参数；内线测试是通过继电器触点将接口电路接至一个模仿用户终端的测试设备上，通过测试软件控制一个完整的通话应答，检测接口电路的相关动作和参数。,2020/5/16,现代交换技术,115,模拟用户接口功能框图,2020/5/16,现代交换技术,116,模拟用户接口板实物图（8套/板）,2020/5/16,现代交换技术,117,数字用户接口,数字用户接口是数字程控交换机在用户环路上采用数字传输方式连接数字用户终端的接口电路。标准数字用户接口有基本速率接口（BasicRateInterface，BRI）和基群速率接口（PrimayRateInterface，PRI），通称V系列接口，具体分为V1、V2、V3、V4、V5接口。其中：BRI接口也称为V1接口，用于连接用户终端，其传输帧结构为2BD，线路传输速率144kbps；PRI接口也称为V5接口，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。,2020/5/16,现代交换技术,118,数字用户电路接口功能框图,2020/5/16,现代交换技术,119,模拟中继接口,定义：数字交换局与模拟交换局间中继线的接口电路。功能：O、S、H、C、T、忙闲指示。,2020/5/16,现代交换技术,120,模拟中继接口与用户电路接口的比较,没有B（馈电）、R（振铃），增加忙闲指示。对用户线状态监视变为对线路信号的监视。用户电路接至用户集线器，对用户话务量进行集中以后才进入选组级，而模拟中继器则直接进入交换网络。,2020/5/16,现代交换技术,121,定义：数字交换局与数字交换局（或远端模块）间中继线的接口电路。功能：1）码型变换2）时钟提取和帧同步3）提取和插入随路信号（TS0、TS16）4）失步告警,数字中继接口,2020/5/16,现代交换技术,122,用户模块与远端模块,用户模块：集线比；话务量的集中。远端模块：用户级的远程化。,2020/5/16,现代交换技术,123,控制系统工作过程,2020/5/16,现代交换技术,124,对控制系统的要求,呼叫处理能力：BHCA最大忙时呼叫次数可靠性：MTBF平均故障间隔时间MTTR平均维修时间灵活性和适用性经济性,2020/5/16,现代交换技术,125,交换机控制系统的结构方式,集中控制分散控制,分级控制方式全分散控制方式,2020/5/16,现代交换技术,126,主备用工作方式,冷备用热备用,2020/5/16,现代交换技术,127,多处理机结构,功能分担话务分担容量分担负荷分担混合分担备用方式,多处理机结构：一个系统中有多于一个处理机配合来完成控制功能。,2020/5/16,现代交换技术,128,分级控制方式,2020/5/16,现代交换技术,129,全分散控制方式,系统可靠性高系统软硬件模块化，便于系统扩容,2020/5/16,现代交换技术,130,处理机间通信方式,1.通过PCM信道进行通信,2.采用计算机网络通信结构,利用TS16进行通信通过数字交换网络的PCM信道直接传送,共享存储器方式环形结构,2020/5/16,现代交换技术,131,第二章电路交换技术2.4数字程控交换机的软件,2020/5/16,现代交换技术,132,数字程控交换机的软件,任务：完成呼叫接续、交换机的管理和控制、日常维护及系统安全运行。,2020/5/16,现代交换技术,133,1运行程序的作用：维持交换系统正常运行所必须的程序。2运行程序的要求1）实时性2）多道程序运行3）业务的不间断性,运行程序,2020/5/16,现代交换技术,134,3运行软件的组成：1）执行管理程序（OS）2）系统监视和故障处理程序3）故障诊断程序4）输入/输出和人机通信程序5）呼叫处理程序6）维护和运行程序,运行程序,2020/5/16,现代交换技术,135,1支援程序的任务：完成交换系统从设计、生产、安装到交换局开通后的一系列维护、分析等支援任务。2支援程序的组成：1）软件开发支援程序2）应用工程支援系统3）软件加工支援系统4）交换局管理支援系统,支援程序,2020/5/16,现代交换技术,136,系统数据：与交换机类型和容量无关的公共数据局数据：与交换机的类型、容量、具体安装有关的数据用户数据：与用户有关的数据,交换机数据,通用数据,2020/5/16,现代交换技术,137,数字程控交换机的软件结构,2020/5/16,现代交换技术,138,SDL：功能与描述语言，用于系统设计和程序设计。SDL的第一版本形成于1976年，后来又推出多个版本。SDL-92版已经引入了面向对象的概念。1996年只对SDL-92版做了一些补充，作为Z.100(10/96)。1999年11月ITU-T推出了SDL-2000版，该版本在面向对象的数据方面做了扩展；为了使SDL语言更简练，合并了部分特性；为了增强SDL语言的可用性，引入了其它语言，如ASN.1，ITU-TODL(Z.130)，CORBA和UML。由于国际标准以及SDL本身的有点，SDL目前已在通信、航空、卫星、交通等领域得到广泛应用。,软件工具语言,2020/5/16,现代交换技术,139,CHILL：用于软件编程。MML：人机对话语言，用于操作与维护。,软件工具语言,2020/5/16,现代交换技术,140,程控交换机对操作系统的要求,实时处理对随时发生的事情做出及时处理多重处理解决多个任务并发执行高可靠性处理机连续工作的稳定性,2020/5/16,现代交换技术,141,优先级由高到低：故障级、周期级、基本级,程序的分级,2020/5/16,现代交换技术,142,1）故障级（由故障中断启动执行）2）周期级（由时钟中断启动执行）3）基本级（由队列启动执行）,程序的调度,优先级高的程序先处理。同一优先级：FIFO优先级低的程序在处理过程中可以被优先级高的程序中断。,2020/5/16,现代交换技术,143,时间表调度周期级任务,2020/5/16,现代交换技术,144,组成及功能时间计数器：时间中断控制调度表：每一个bit位对应一程序功能程序入口地址表：地址索引屏蔽表：有效位,时间表调度周期级任务,2020/5/16,现代交换技术,145,某任务调度的时间表共12个单元，字长为16，时间计数器基本周期为4ms，问：（1）可实现多少个任务的调度？（2）可实现多少种调度周期？周期各为多少？（3）用户拨号脉冲的识别程序周期为8ms，在此表内如何安排？,时间表调度举例1,2020/5/16,现代交换技术,146,（1）字长为16bit可实现16个任务的调度。（2）单元数12，因子有1，2，3，4，6，12，基本周期4ms，可实现6种调度周期，分别是：4、8、12、16、24、48ms。（3）T8ms此任务相应的比特位隔一个单元写一个“1”。,举例1解答过程,2020/5/16,现代交换技术,147,设计一时间表进行任务调度，表中有四项任务的T=40ms，三项任务的T=60ms，一项任务的T=100ms，问：（1）时间计数器基本周期是多少？（2）字长多少？（3）任务如何安排？（4）单元数为多少？,时间表调度举例2,2020/5/16,现代交换技术,148,（1）40、60、100的最大公约数20计数器基本周期是20ms。（2）要调度8个程序，字长为8bit。（3）T=40ms任务，相应的比特位隔1单元写“1”；T=60ms任务，相应的比特位隔2单元写“1”；T=100ms任务，相应的比特位隔4单元写“1”（4）2、3、5的最小公倍数30该时间表应为30个单元。,举例2解答过程,2020/5/16,现代交换技术,149,基本级程序调度原理,基本级程序的调度采用计算机原理中的“队列”方法。“队列”是删除操作在一端进行，而插入操作在另一端进行的线性表。,队首指针：用以指示队首的地址，便于调度程序取出任务，也称取出口。任务表：主要用于存放与基本级任务有关的数据信息。队尾指针：用以指示队尾的地址，便于把任务编入队列，也称编入口。,2020/5/16,现代交换技术,150,链形队列类型,单链结构单循环链结构双循环链结构,2020/5/16,现代交换技术,151,基本级程序的队列结构,2020/5/16,现代交换技术,152,故障级程序的调度,故障级程序分类：识别故障设备程序主/备用设备切换程序重新组织中断程序,2020/5/16,现代交换技术,153,处理机周期地向所控制的设备发出信息，当被控设备收到此信息后在规定时间内向处理机回送一个证实信号则表示一切正常。如果处理机在这个规定的时限内收不到证实信号，就认为是该设备有故障，即应调度“识别故障设备程序”，进行中断处理。,故障级程序的调度,调度原理,2020/5/16,现代交换技术,154,第二章电路交换技术2.5呼叫处理的基本原理,2020/5/16,现代交换技术,155,四种呼叫类型,局内呼叫出局呼叫入局呼叫转接呼叫,A,B,2020/5/16,现代交换技术,156,四种呼叫类型,将交换机理解为一个交换局，本局一个用户发起的呼叫，根据呼叫的流向可以分为出局呼叫或局内呼叫。主叫用户生成去话，被叫用户