程控交换与综合业务通信网第五章程控数字交换机的硬件

1、 第五章第五章 程控数字交换机的硬件结构程控数字交换机的硬件结构5.1 5.1 系统概述系统概述5.1.1 5.1.1 数字交换机的基本功能数字交换机的基本功能 无论交换机怎样演变，其最基本的功能是一样无论交换机怎样演变，其最基本的功能是一样的：在任意两个用户之间建立一条双向的通信通的：在任意两个用户之间建立一条双向的通信通 路，以实现两个用户之间的通话。可分为本局呼叫路，以实现两个用户之间的通话。可分为本局呼叫和出局呼叫。和出局呼叫。 以呼叫处理为例说明通路的建立过程。以呼叫处理为例说明通路的建立过程。 以呼叫处理为例说明通路的建立过程：以呼叫处理为例说明通路的建立过程： （1 1）用户扫描

2、）用户扫描 （2 2）向用户送拨号音）向用户送拨号音 （3 3）接收用户拨号信息）接收用户拨号信息 （4 4）号码分析）号码分析 （5 5）地址接收和选择路由）地址接收和选择路由 （6 6）向被叫用户振铃）向被叫用户振铃 （7 7）通话接续与监视）通话接续与监视 （8 8）话终拆线）话终拆线 具体而言，交换机有以下基本功能：具体而言，交换机有以下基本功能： （1 1）接口功能）接口功能 实现交换机和用户终端设备之间的连接以及实现交换机和用户终端设备之间的连接以及交换机和各种通信网络之间的连接。接口功能通交换机和各种通信网络之间的连接。接口功能通过各种不同的接口电路来实现。过各种不同的接口电路来

3、实现。 根据交换机在外部线路上传送的信号形式，根据交换机在外部线路上传送的信号形式，可将外围接口电路分为模拟接口电路和数字接口可将外围接口电路分为模拟接口电路和数字接口电路；根据交换机连接的对象不同，接口电路又电路；根据交换机连接的对象不同，接口电路又可分为用户接口电路和中继接口电路。可分为用户接口电路和中继接口电路。 （2 2）交换接续功能）交换接续功能 在两个用户之间提供一条实际的物理信道。交在两个用户之间提供一条实际的物理信道。交换接续功能由交换网络实现。换接续功能由交换网络实现。 交换可分为模拟交换和数字交换。模拟交换的交换可分为模拟交换和数字交换。模拟交换的信道是实线，数字交换的信道

4、是时隙。信道是实线，数字交换的信道是时隙。 （3 3）控制功能）控制功能 对各种外围接口电路及交换网络等硬件设备对各种外围接口电路及交换网络等硬件设备进行控制操作。主要有：进行控制操作。主要有：n 收集及处理外围接口电路的状态变化信息；收集及处理外围接口电路的状态变化信息；n 选择接续路由并控制交换网络的接续过程；选择接续路由并控制交换网络的接续过程；n 调度管理交换机的硬件、软件资源；调度管理交换机的硬件、软件资源；n 故障诊断及处理。故障诊断及处理。 （4 4）运行维护功能）运行维护功能 交换机允许用户根据自己的实际情况进行数交换机允许用户根据自己的实际情况进行数据设定和更改；交换机必须能

5、够自动对系统软件、据设定和更改；交换机必须能够自动对系统软件、硬件进行测试，检测故障，一旦发现故障以后，硬件进行测试，检测故障，一旦发现故障以后，立即对故障进行定位隔离。立即对故障进行定位隔离。 运行功能发映了系统的灵活性，维护功能发运行功能发映了系统的灵活性，维护功能发映了系统的可靠性。映了系统的可靠性。5.1.1 5.1.1 程控数字交换机的总体结构程控数字交换机的总体结构 总体结构是从模块化的角度分析程控交换机的总体结构是从模块化的角度分析程控交换机的构成。模块是由具有一定基本功能的基本电路和基构成。模块是由具有一定基本功能的基本电路和基本部件组成，而模块的划分则由程控交换机所采用本部件

6、组成，而模块的划分则由程控交换机所采用的控制方式决定，不同的控制方式得到不同的模块的控制方式决定，不同的控制方式得到不同的模块结构。结构。 程控交换机的控制方式一般可分为集中控制和程控交换机的控制方式一般可分为集中控制和分散控制。分散控制又可分为分级控制和分布控制。分散控制。分散控制又可分为分级控制和分布控制。 1.1.分级控制方式的模块结构分级控制方式的模块结构 整个系统分成三大模块：外围模块（整个系统分成三大模块：外围模块（PMPM）, , 交交换模块（换模块（SMSM）和中央模块（）和中央模块（CMCM）。）。 外围模块：各种外围接口电路以及外围交换网外围模块：各种外围接口电路以及外围交

7、换网络和外围处理单元组成。络和外围处理单元组成。 交换模块：扩容方便的中央交换网络和系统时交换模块：扩容方便的中央交换网络和系统时钟组成。钟组成。 中央模块：中央处理单元和若干通信接口电路中央模块：中央处理单元和若干通信接口电路组成。组成。 分级控制方式如图分级控制方式如图5.15.1所示：所示： 图图5.1 5.1 分级控制方式交换机硬件的基本结构分级控制方式交换机硬件的基本结构 2. 2.分布控制方式的模块结构分布控制方式的模块结构 采用分布控制方式的程控交换机，其模块划分采用分布控制方式的程控交换机，其模块划分有按模块功能划分和模块容量划分的两种方法。有按模块功能划分和模块容量划分的两种

8、方法。 （1 1）按功能划分的模块结构）按功能划分的模块结构 将模块划分为模拟用户模块、数字用户模块、将模块划分为模拟用户模块、数字用户模块、模拟中继模块、数字中继线模块等等，这些模块通模拟中继模块、数字中继线模块等等，这些模块通过标准接口连接到数字交换网络而形成一个过标准接口连接到数字交换网络而形成一个“蜘蛛网蜘蛛网”结构。（教材结构。（教材 图图5.25.2）模拟用户模块控制单元数字用户模块控制单元数字中继模块控制单元远端用户模块控制单元服务电路模块控制单元公用信道模块控制单元辅助控制单元DSN 图图5.2 5.2 功能划分的模块结构功能划分的模块结构 （2 2）按容量划分的模块结构）按容

9、量划分的模块结构 按容量划分则要求每个模块具有一定容量的用按容量划分则要求每个模块具有一定容量的用户接口、中继接口等各种外围接口电路和必要的服户接口、中继接口等各种外围接口电路和必要的服务电路，并且每个模块都能独立完成交换机应具备务电路，并且每个模块都能独立完成交换机应具备的各种基本功能，也就是说，每个模块相当于一个的各种基本功能，也就是说，每个模块相当于一个小型交换系统。（教材小型交换系统。（教材 图图5.45.4） GSLIMLIMLIMLIM 图图5.3 5.3 容量划分的模块结构容量划分的模块结构5.2 5.2 外围接口外围接口5.2.1 5.2.1 概述概述 外围接口的主要功能是连接

10、各种用户终端设备外围接口的主要功能是连接各种用户终端设备以及将交换系统接入各种不同的通信网络。以及将交换系统接入各种不同的通信网络。 根据连接对象的不同，外围接口电路分为用户根据连接对象的不同，外围接口电路分为用户电路和中继电路。电路和中继电路。5.2.2 5.2.2 模拟用户电路模拟用户电路 模拟用户电路（模拟用户电路（ALC,analogue line circuit)ALC,analogue line circuit)是交换机和传统的模拟话机之间的接口电路，其外是交换机和传统的模拟话机之间的接口电路，其外接的传输线路为接的传输线路为2 2 线模拟线路，并采用直流环路信线模拟线路，并采用直

11、流环路信令方式。令方式。 1. BORSCHT 1. BORSCHT 功能功能 模拟用户电路的基本功能可用缩写字母模拟用户电路的基本功能可用缩写字母BORSCHTBORSCHT表示，其具体含义如下：表示，其具体含义如下： （1 1）馈电（）馈电（B,battery feeding)B,battery feeding) 所有连在交换机的电话用户，无论通话与否，所有连在交换机的电话用户，无论通话与否，都要由交换机向其供电。馈电电压一般为都要由交换机向其供电。馈电电压一般为 -48v-48v，通话时馈电电流在通话时馈电电流在202050mA50mA之间。之间。 馈电方式有电压馈电和电流馈电两种。电压

12、馈电方式有电压馈电和电流馈电两种。电压馈电如图馈电如图5.45.4所示：所示： 图图5.4 5.4 电压馈电方式电压馈电方式 （2 2）过压保护（）过压保护（O,overvoltage protection)O,overvoltage protection) 程控交换机一般采用两级保护措施。第一级保程控交换机一般采用两级保护措施。第一级保护时在配线架上安装防止高压的保安器和防止过流护时在配线架上安装防止高压的保安器和防止过流的熔丝。第二级保护采用四个二极管组成的嵌位电的熔丝。第二级保护采用四个二极管组成的嵌位电路，如图路，如图5.55.5所示：所示： 图图5.5 5.5 过压保护电路过压保护电

13、路 （3 3）振铃（）振铃（R,ringingR,ringing） 振铃控制的基本功能是提供符合规定的铃流信振铃控制的基本功能是提供符合规定的铃流信号，以便向分机振铃，提示用户有电话呼叫到来，号，以便向分机振铃，提示用户有电话呼叫到来，同时还要随时检测被叫用户摘机应答，以便及时截同时还要随时检测被叫用户摘机应答，以便及时截铃。铃。 我国规定的标准是用我国规定的标准是用 90V90V+ +20V20V、25Hz25Hz的交流信的交流信号作为铃流信号。如图号作为铃流信号。如图5.65.6所示：所示： 图图5.6 5.6 振铃控制电路振铃控制电路 （4 4）监视（）监视（S,superrisionS

14、,superrision） 监视功能通过用户直流回路的通断来判定用户监视功能通过用户直流回路的通断来判定用户线回路的接通、断开和对拨号脉冲数字进行检测。线回路的接通、断开和对拨号脉冲数字进行检测。 监视电路如图监视电路如图5.75.7所示：所示： 图图5.7 5.7 监视电路原理监视电路原理 （5 5）编解码（）编解码（C,CodecC,Codec） 数字交换机只能对数字信号进行处理。在模拟数字交换机只能对数字信号进行处理。在模拟用户电路中需要用编码器把模拟信号转换成数字信用户电路中需要用编码器把模拟信号转换成数字信号，然后送到交换网络进行交换。反之，通过解码号，然后送到交换网络进行交换。反之

15、，通过解码器把从交换网络来的数字信号转换成模拟话音送到器把从交换网络来的数字信号转换成模拟话音送到用户。用户。 为了避免模数转换由于抽样信号产生的失真以为了避免模数转换由于抽样信号产生的失真以及及50Hz50Hz电源的感染影响，模拟信号要通过一个带通电源的感染影响，模拟信号要通过一个带通滤波器。滤波器。 （6 6）混合（）混合（H,hybridH,hybrid） 数字交换是数字交换是4 4线单向交换，模拟用户线上的模拟线单向交换，模拟用户线上的模拟话音信号是话音信号是2 2线双向传送。因此要进行线双向传送。因此要进行2/42/4线转换。线转换。 实现实现2/42/4线转换的电路称为混合电路。线

16、转换的电路称为混合电路。图图5.8 5.8 混合、编译码和滤波功能的示意图混合、编译码和滤波功能的示意图 （7 7）测试（）测试（T,testT,test） 测试功能主要通过测试继电器或电子开关对用测试功能主要通过测试继电器或电子开关对用户电路的内侧或外侧进行测试，判断其工作状态。户电路的内侧或外侧进行测试，判断其工作状态。 内侧指用户电路本身，外侧包括用户话机在内内侧指用户电路本身，外侧包括用户话机在内的用户线环路。如图的用户线环路。如图5.95.9所示：所示： 图图5.9 5.9 测试原理图测试原理图 2.2.电路结构电路结构 模拟用户接口电路的总体框图如图模拟用户接口电路的总体框图如图5

17、.105.10所示：所示：图图5.10 5.10 模拟用户接口电路的总体框图模拟用户接口电路的总体框图 5.2.3 5.2.3 模拟中继单元模拟中继单元 1.1.基本功能基本功能 模拟中继单元模拟中继单元 （ATU,analogue trunk unitATU,analogue trunk unit）是数字交换网络和模拟中继线之间的接口，其作用是数字交换网络和模拟中继线之间的接口，其作用是通过模拟中继线连接交换机或接入到通信网络中是通过模拟中继线连接交换机或接入到通信网络中去。去。 模拟中继单元要求所采用的信令方式与对端交模拟中继单元要求所采用的信令方式与对端交换机相应接口电路的信令方式一致。

18、换机相应接口电路的信令方式一致。 目前，大多数程控用户交换机都是通过目前，大多数程控用户交换机都是通过 2 2线实线实线与对端交换机的模拟用户电路相连，采用用户线线与对端交换机的模拟用户电路相连，采用用户线信令。因此在许多功能上，模拟中继单元和用户电信令。因此在许多功能上，模拟中继单元和用户电路是一样的，不同之处具体体现在以下几个方面：路是一样的，不同之处具体体现在以下几个方面： （1 1）模拟中继单元能够识别铃流信号，以检测）模拟中继单元能够识别铃流信号，以检测入局呼叫，而模拟用户电路则是向外发送铃流信号。入局呼叫，而模拟用户电路则是向外发送铃流信号。 （2 2） 模拟中继单元能够发送示闲、

19、占用、应答、模拟中继单元能够发送示闲、占用、应答、前向释放、后向释放这些用户线监视信号，而模拟前向释放、后向释放这些用户线监视信号，而模拟用户电路则是在用户线上接收检测这些信号。用户电路则是在用户线上接收检测这些信号。 （3 3） 为了便于对分机用户进行管理控制，模拟为了便于对分机用户进行管理控制，模拟中继单元需要转发分机用户所拨的被叫号码等地址中继单元需要转发分机用户所拨的被叫号码等地址信号，而模拟用户电路则是接收这些地址信号。信号，而模拟用户电路则是接收这些地址信号。 （4 4） 模拟用户电路是为单个分机用户服务的，模拟用户电路是为单个分机用户服务的，而模拟中继单元则是交换机所有分机用户的

20、共用资而模拟中继单元则是交换机所有分机用户的共用资源。源。 2. 2.电路结构电路结构 模拟中继单元电路的总体框图如图模拟中继单元电路的总体框图如图5.115.11所示：所示： 图图5.11 5.11 模拟中继单元框图模拟中继单元框图5.2.4 5.2.4 数字用户电路数字用户电路 1.1.基本功能基本功能 数字用户电路（数字用户电路（DLCDLC，digital line circuitdigital line circuit）是程控数字交换机和数字用户终端设备之间的接口是程控数字交换机和数字用户终端设备之间的接口电路。电路。 为了可靠地实现数据发送和接收，数字用户电为了可靠地实现数据发送和

21、接收，数字用户电路应具备下述基本功能：路应具备下述基本功能： （1 1）码型变换）码型变换 在数字交换机内部，进行传输和交换地数字信在数字交换机内部，进行传输和交换地数字信号是简单的二进制信号，它是一种单极性不归零码，号是简单的二进制信号，它是一种单极性不归零码，含有较大的直流成分，且不具有定时信息，一般不含有较大的直流成分，且不具有定时信息，一般不用来作为线路的传输码型。用来作为线路的传输码型。 目前，在数字用户线路上所使用的传输码型主目前，在数字用户线路上所使用的传输码型主要有双相码、要有双相码、AMIAMI码以及码以及2B1Q2B1Q码等等。码等等。 （2 2）回波相消）回波相消 数字交

22、换机中是数字交换机中是 4 4线交换，数字用户环路是线交换，数字用户环路是 2 2线，因此，和模拟用户电路一样，在数字用户电路线，因此，和模拟用户电路一样，在数字用户电路中也要利用混合电路进行中也要利用混合电路进行 2/42/4线变换，这将导致回线变换，这将导致回波的产生，需要通过回波相消器来消除回波的影响。波的产生，需要通过回波相消器来消除回波的影响。 常见回波相消器有两种结构：一种是横向滤波常见回波相消器有两种结构：一种是横向滤波器结构，一种是存储器结构。器结构，一种是存储器结构。 （3 3）均衡）均衡 由于实际的传输信道不可能具有理想的频率特由于实际的传输信道不可能具有理想的频率特性，这

23、可能引起传输信号的码间干扰，影响信号的性，这可能引起传输信号的码间干扰，影响信号的正确接收，因此，需要对信道的频率特性进行补偿，正确接收，因此，需要对信道的频率特性进行补偿，其补偿方法称作均衡。其补偿方法称作均衡。 目前常常采用自适应判决反馈均衡器消除码间目前常常采用自适应判决反馈均衡器消除码间干扰。干扰。 （4 4）扰码和去扰码）扰码和去扰码 扰码器的作用就是在发送数据序列中加入一个扰码器的作用就是在发送数据序列中加入一个伪随机序列，以破坏发送数据中可能会出现的全伪随机序列，以破坏发送数据中可能会出现的全1 1、全全0 0或某种周期重复的规律性。或某种周期重复的规律性。 由于发送端使用扰码器

24、后，在接收端就必须用由于发送端使用扰码器后，在接收端就必须用去扰码器来恢复提取用户原来发送的实际数据。去扰码器来恢复提取用户原来发送的实际数据。 ITU-T ITU-T规定：数字用户环路的基本接口采用规定：数字用户环路的基本接口采用2B+D2B+D信道结构，其中，信道结构，其中，B B信道用来传送用户数据，信道用来传送用户数据，称为数据信道，数据传输速率为称为数据信道，数据传输速率为64kbit/s64kbit/s；D D信信道用来传送控制、状态信息，称为控制信道，其道用来传送控制、状态信息，称为控制信道，其数据传送速率为数据传送速率为16kbit/s16kbit/s。所以，。所以， 2B+D

25、2B+D接口的接口的基本速率是基本速率是2 264641616144kbit/s144kbit/s。 2. 2. 电路结构电路结构 SOPHOiSSOPHOiS数字用户电路由两部分组成：用户线数字用户电路由两部分组成：用户线接口电路、控制和通信接口电路。接口电路、控制和通信接口电路。 用户线接口提供全双工用户线接口提供全双工2B+D2B+D接口，实际数据传接口，实际数据传输速率为输速率为152kbit/s152kbit/s，线路传输码型为，线路传输码型为AMIAMI。 控制和通信接口电路采用控制和通信接口电路采用Z80CPUZ80CPU处理器，可以处理器，可以控制控制1515个用户线接口，既可

26、以控制个用户线接口，既可以控制3030个数字用户终个数字用户终端和数字交换机之间的通信。端和数字交换机之间的通信。 具体电路见教材（图具体电路见教材（图5.265.26，图，图5.275.27） 5.2.5 5.2.5 数字中继单元数字中继单元 数字中继单元（数字中继单元（DTU,digital trunk unitDTU,digital trunk unit）是）是数字交换系统与数字交换系统之间，或者数字交换数字交换系统与数字交换系统之间，或者数字交换系统与数字传输系统之间的接口单元。系统与数字传输系统之间的接口单元。 数字中继单元主要作用：将数字中继单元主要作用：将3030路路64kbit

27、/s64kbit/s的话的话路信号复合成路信号复合成2048kbit/s2048kbit/s基群群路信号发送出去；基群群路信号发送出去；把从其它数字交换系统来的把从其它数字交换系统来的2048kbit/s2048kbit/s基群群路信基群群路信号分成号分成3030路话路信号，然后再通过数字交换网络分路话路信号，然后再通过数字交换网络分接到各个相应的用户。接到各个相应的用户。 1. 1.基本功能基本功能 （1 1）时钟提取）时钟提取 为了在两个数字交换系统之间能够正确传送数为了在两个数字交换系统之间能够正确传送数据流，数字交换系统必须从所输入的数据流中提取据流，数字交换系统必须从所输入的数据流中

28、提取时钟信号作为输入数据流的基准时钟，所提取的时时钟信号作为输入数据流的基准时钟，所提取的时钟信号被用来读取输入数据。钟信号被用来读取输入数据。 （2 2）码型变换）码型变换 在数字交换机内部，一般使用单极性不归零码在数字交换机内部，一般使用单极性不归零码来表示数据。这种码型不利于传送定时信息。依次来表示数据。这种码型不利于传送定时信息。依次要进行码型变换。要进行码型变换。 在在 PCMPCM传输线路上，线路传输码型一般使用高传输线路上，线路传输码型一般使用高 密度双极性的密度双极性的HDB3HDB3码。码。 （3 3）帧同步）帧同步 在在 PCM30/32PCM30/32路帧结构中，每一帧有

29、路帧结构中，每一帧有3232个时隙个时隙组成，其中组成，其中TS0TS0时隙用来传输帧同步码字。同步码时隙用来传输帧同步码字。同步码字规定为字规定为00110110011011，它在偶数帧的，它在偶数帧的TS0TS0时隙中发送。时隙中发送。 帧同步就是要从接收的数据流中搜索并识别这帧同步就是要从接收的数据流中搜索并识别这个同步码字，使接收端的帧结构排列与发送端完全个同步码字，使接收端的帧结构排列与发送端完全一致。一致。 （4 4）位同步）位同步 从数字中继线输入的串行数据有它自己的时钟从数字中继线输入的串行数据有它自己的时钟信息，而接收端的数字交换机有它自己的系统时钟，信息，而接收端的数字交换

30、机有它自己的系统时钟，这两个时钟不一定完全一致，因此，从数字中继线这两个时钟不一定完全一致，因此，从数字中继线上直接接收的数据是和系统时钟不同步的。位同步上直接接收的数据是和系统时钟不同步的。位同步就是要在它们之间实现同步。就是要在它们之间实现同步。 2. 2.电路结构电路结构 数字中继单元基本框图如图数字中继单元基本框图如图5.125.12所示：所示： 图图5.12 5.12 数字中继单元的功能框图数字中继单元的功能框图5.2.6 5.2.6 多频信号收发器多频信号收发器 在电话通信网络中，拨号信息可以用直流脉冲在电话通信网络中，拨号信息可以用直流脉冲或者双音多频信号来表示。或者双音多频信号

31、来表示。 双音多频信号是用两个不同频率的信号组合来双音多频信号是用两个不同频率的信号组合来表示一个字符或数字。这两个频率一个选自低频段，表示一个字符或数字。这两个频率一个选自低频段，一个选自高频段，每个频段分别包含四个不同低频一个选自高频段，每个频段分别包含四个不同低频率，所有总共可以组合成率，所有总共可以组合成1616种选择。种选择。 对于脉冲拨号，可以利用软件技术进行号码接对于脉冲拨号，可以利用软件技术进行号码接收和发送。对于双音多频信号，数字交换机必须配收和发送。对于双音多频信号，数字交换机必须配备专门的硬件电路收发器。备专门的硬件电路收发器。 1. 1. 双音多频接收器双音多频接收器

32、在数字交换机中，通过模拟用户电路对所接收在数字交换机中，通过模拟用户电路对所接收的双音多频模拟信号进行抽样编码，将其转换为数的双音多频模拟信号进行抽样编码，将其转换为数字信号，在分配给该用户的时隙中传送到接收器。字信号，在分配给该用户的时隙中传送到接收器。 接收器从相应的时隙中接收这个信号，进行数接收器从相应的时隙中接收这个信号，进行数模转换和低通滤波，使其恢复成原来的、含有两个模转换和低通滤波，使其恢复成原来的、含有两个不同频率的模拟信号。这个模拟信号再由双音多频不同频率的模拟信号。这个模拟信号再由双音多频检测器检测出所含有的两个不同的频率，由此判决检测器检测出所含有的两个不同的频率，由此判

33、决出用户发来的拨号数字。出用户发来的拨号数字。 接收器一般都是共用资源，所需的个数由整个接收器一般都是共用资源，所需的个数由整个交换系统的容量来决定。交换系统的容量来决定。 2. 2. 双音多频发送器双音多频发送器 发送器先从处理器接收所要发送的拨号数字，发送器先从处理器接收所要发送的拨号数字，然后通过一个双音多频信号发生器产生一个相应于然后通过一个双音多频信号发生器产生一个相应于该数字的双音多频模拟信号，并经过一个该数字的双音多频模拟信号，并经过一个 PCMPCM编码编码器把这个模拟信号转换成数字信号送到模拟中继单器把这个模拟信号转换成数字信号送到模拟中继单元，最后由模拟中继单元的解码器将其

34、恢复成两个元，最后由模拟中继单元的解码器将其恢复成两个不同频率组合的模拟信号发送出去。不同频率组合的模拟信号发送出去。5.3 5.3 数字交换网络数字交换网络5.3.1 5.3.1 概述概述 数字交换网络是整个系统的核心，它直接为各数字交换网络是整个系统的核心，它直接为各个外围接口电路提供所需要的接续通路。如图个外围接口电路提供所需要的接续通路。如图5.135.13所示所示图图5.13 5.13 两用户通话经数字交换网络连接的简化示意图两用户通话经数字交换网络连接的简化示意图 在交换网络内部，通路由交换网络的一个入端在交换网络内部，通路由交换网络的一个入端信道和一个出端信道相互链接而成。对时分

35、交换网信道和一个出端信道相互链接而成。对时分交换网络，信道由时隙构成；对空分交换网络，信道由实络，信道由时隙构成；对空分交换网络，信道由实线构成。线构成。 根据交换网络入端信道和出端信道数之比值，根据交换网络入端信道和出端信道数之比值，可以把交换网络分成集线器、扩展器和分配器。可以把交换网络分成集线器、扩展器和分配器。 如果交换网络的任意输入信道可以和任意输出如果交换网络的任意输入信道可以和任意输出信道相链接，这种网络称为全利用度交换网络。信道相链接，这种网络称为全利用度交换网络。 容量一般用交换网络的输入信道数和输出信道容量一般用交换网络的输入信道数和输出信道数来表。一个由数来表。一个由25

36、6256个输入信道和个输入信道和256256个输出信道的个输出信道的交换网络，其容量可以表示为交换网络，其容量可以表示为256256256256。 阻塞是指即使交换网络有空闲的输入信道和空阻塞是指即使交换网络有空闲的输入信道和空闲的输出信道，也不能把它们链接起来构成用户间闲的输出信道，也不能把它们链接起来构成用户间的通信通路。一个网络是否有阻塞由网络结构决定。的通信通路。一个网络是否有阻塞由网络结构决定。 呼损是由于没有空闲的输出信道而引起的呼叫呼损是由于没有空闲的输出信道而引起的呼叫丢失。丢失。 从系统的安全可靠性考虑，交换网络一般按双从系统的安全可靠性考虑，交换网络一般按双重互用结构配置。

37、重互用结构配置。5.3.2 5.3.2 单片单单片单T T网络网络 一个单片单一个单片单T T网络有网络有8 8条串行条串行PCMPCM输入线和输入线和8 8条串条串行行PCMPCM输出线。输出线。 单单T T网络芯片主要由输入复用器、输出分用器、网络芯片主要由输入复用器、输出分用器、话音存储器、输出控制寄存器等组成，其工作方式话音存储器、输出控制寄存器等组成，其工作方式一般为顺序写入，控制读出。一般为顺序写入，控制读出。 复用器的基本功能是串复用器的基本功能是串/ /并变换和并路复用。并变换和并路复用。其目的是减低数据传输速率，便于半导体存储器其目的是减低数据传输速率，便于半导体存储器件的存

38、储和取出操作；尽可能利用半导体器件的件的存储和取出操作；尽可能利用半导体器件的高速特性，使在每条数字通道中能够传送更多的高速特性，使在每条数字通道中能够传送更多的信息，提高数字通道的利用率。如图信息，提高数字通道的利用率。如图5.145.14所示：所示：TS0TS1HW7HW1HW0输 入D6D7D5D3D2D1D4D0D6D7D5D3D2D1D4D0TS0TS1D7D1D0输 出HW6HW7HW5HW3HW2HW1HW4HW0HW6HW7HW5HW3HW2HW1HW4HW0（a）串行码（b）并行码图图5.14 85.14 8端脉码输入的串行码和并行码端脉码输入的串行码和并行码 8 8端端PC

39、MPCM脉码输入的脉码输入的 256256个时隙排列方式应是个时隙排列方式应是HWHW0 0的的TSTS0 0，HWHW1 1的的TSTS0 0，HWHW2 2的的 TSTS0 0，HWHW7 7的的TSTS0 0；HWHW0 0的的TSTS1 1，HWHW1 1的的TSTS1 1，HWHW2 2的的TSTS1 1，HWHW7 7的的TSTS1 1等等。等等。 单单T T网络工作原理如图网络工作原理如图5.155.15所示：所示：TS0TS1TS0TS1TS0TS1HW1HW0HW7HW0HW1HW70255CMSM0255A7A0复用器分路器 图图5.15 5.15 单单T T网络工作原理网

40、络工作原理5.3.3 5.3.3 复接单复接单T T网络网络 单片单单片单T T网络的容量有限，采用纵横复接法可网络的容量有限，采用纵横复接法可以构成一个大容量的单以构成一个大容量的单T T网络。网络。1616片片256256256256单单 T T芯片，按芯片，按4 44 4矩阵结构，可以构成一个矩阵结构，可以构成一个1024102410241024的复接单的复接单T T网络，如图网络，如图5.165.16所示：所示： 图图5.16 5.16 复接单复接单T T网络网络5.3.4 TTT5.3.4 TTT网络网络 利用单利用单T T芯片，可以构成芯片，可以构成TTTTTT网络，其接续原网络，

41、其接续原理见教材图理见教材图5.385.38。 用户间的通话是双向的，数字交换是单向的。用户间的通话是双向的，数字交换是单向的。建立了从用户建立了从用户 A A到用户到用户B B的单向通路，为了实现双的单向通路，为了实现双向通路，还应该建立一条从用户向通路，还应该建立一条从用户 B B到用户到用户A A的单向的单向通路。如图通路。如图5.175.17所示：所示： 图图5.17 5.17 前向通路和后向通路建立前向通路和后向通路建立 在时分交换网络中，同一用户在相应的在时分交换网络中，同一用户在相应的 PCMPCM输输入和输出时分复用总线上都是用同一序号的时隙来入和输出时分复用总线上都是用同一序

42、号的时隙来接收和发送信息；并且，在控制存储器中，前向通接收和发送信息；并且，在控制存储器中，前向通路中的输出时隙是后向通路中的输入时隙。路中的输出时隙是后向通路中的输入时隙。 5.3.5 TST5.3.5 TST网络网络 TSTTST网络结构如图网络结构如图5.185.18所示：所示： 图图5.18 TST5.18 TST网络结构网络结构 在实际应用中，在实际应用中，TSTTST网络的输入级网络的输入级T T接线器采用接线器采用输入控制，输出级输入控制，输出级T T接线器采用输出控制。接线器采用输出控制。 T T 接线器采用输入控制时，控制存储器的存储接线器采用输入控制时，控制存储器的存储 单

43、元地址就是输入时隙的地址，该地址单元中所写单元地址就是输入时隙的地址，该地址单元中所写入的数据就是输出时隙的地址。入的数据就是输出时隙的地址。 T T 接线器采用输出控制时，则控制存储器的存接线器采用输出控制时，则控制存储器的存储单元地址就是输出时隙的地址，该地址单元中写储单元地址就是输出时隙的地址，该地址单元中写入的数据就是输入时隙的地址。入的数据就是输入时隙的地址。 无论是哪一种控制方式，控制存储器中所写入无论是哪一种控制方式，控制存储器中所写入的数据同时也是话音存储器的地址。的数据同时也是话音存储器的地址。 TSTTST网络中，对于同一条通路，输入级网络中，对于同一条通路，输入级T T接

44、线器接线器的输出时隙，输出级的输出时隙，输出级T T接线器的输入时隙和接线器的输入时隙和S S接线器接线器的内部时隙都是同一个时隙。的内部时隙都是同一个时隙。 TST TST网络中，同一用户将使用同一序号的时隙进网络中，同一用户将使用同一序号的时隙进行信息的接收和发送，其前向通路和后向通路的内行信息的接收和发送，其前向通路和后向通路的内部时隙按照两种方法建立：部时隙按照两种方法建立： （1 1）反相法（半帧法）反相法（半帧法） 反相法规定前向通路与后向通路的内部时隙之反相法规定前向通路与后向通路的内部时隙之间相差半帧。一帧是指间相差半帧。一帧是指S S级时分复用线上所复用的内级时分复用线上所复

45、用的内部时隙数。部时隙数。 （2 2）奇、偶时隙法）奇、偶时隙法 奇、偶时隙法规定：若前向通路选用偶数时隙奇、偶时隙法规定：若前向通路选用偶数时隙2a2a，则后向通路就应选用奇数时隙，则后向通路就应选用奇数时隙2a+12a+1。 TSTTST网络工作原理如图网络工作原理如图5.195.19所示（教材图所示（教材图5.405.40）。）。 5.3.6 5.3.6 交换网络的控制交换网络的控制 通路选择：根据在交换网络输入端和输出端已通路选择：根据在交换网络输入端和输出端已确定的位置，即根据需要建立接续的双方地址，在确定的位置，即根据需要建立接续的双方地址，在交换网络中选择一条空闲的通路，使指定位

46、置的输交换网络中选择一条空闲的通路，使指定位置的输入端和输出端连接起来。入端和输出端连接起来。 对于多级交换网络，通路选择一般有两种方法：对于多级交换网络，通路选择一般有两种方法：逐级选择法和端到端条件选择法。逐级选择法和端到端条件选择法。 1.1.逐级选择法逐级选择法 就是对多级交换网络的每一级，从输入端到输就是对多级交换网络的每一级，从输入端到输出端逐级进行选择，无论是输入级和中间级，只要出端逐级进行选择，无论是输入级和中间级，只要有空闲的输出端，就从中选择一端和该级已定的输有空闲的输出端，就从中选择一端和该级已定的输入端进行连接，而不考虑输出端所连接的下一级交入端进行连接，而不考虑输出端

47、所连接的下一级交换网络是否有空闲的输出端可供使用。因此，这种换网络是否有空闲的输出端可供使用。因此，这种选择方法带有盲目性。选择方法带有盲目性。 2. 2.端到端条件选择法端到端条件选择法 在指定的输入端和指定的输出端之间对各级交在指定的输入端和指定的输出端之间对各级交换网络所有的通路进行全面的考虑，不但要考虑通换网络所有的通路进行全面的考虑，不但要考虑通路在这一级是可用的，而且还要考虑该级的这条通路在这一级是可用的，而且还要考虑该级的这条通路是否能和后面几级交换网络的通路链接在一起，路是否能和后面几级交换网络的通路链接在一起，构成一条从指定输入端到输出端的完整通路。只有构成一条从指定输入端到

48、输出端的完整通路。只有满足这两个条件的所有通路才符合要求。满足这两个条件的所有通路才符合要求。 为了进行通路选择，必须知道各级交换网络每为了进行通路选择，必须知道各级交换网络每条通路的忙闲状态，所以将每条通路的忙闲状态存条通路的忙闲状态，所以将每条通路的忙闲状态存储在网络状态服务器中，组成一个交换网络的忙闲储在网络状态服务器中，组成一个交换网络的忙闲状态表。状态表。 忙闲状态表有两种构成方法：一种是按每一级忙闲状态表有两种构成方法：一种是按每一级构成；另一种是按每个构成；另一种是按每个T T接线器构成。接线器构成。 （1 1）按级构成的忙闲表，其行号表示时隙序号，）按级构成的忙闲表，其行号表示

49、时隙序号，列号表示列号表示 T T接线器的序号。通过忙闲状态表，就可接线器的序号。通过忙闲状态表，就可以了解每个以了解每个 T T接线器在各个时隙期间的忙闲状态接线器在各个时隙期间的忙闲状态 （教材图（教材图5.415.41）。）。 为了从多个为了从多个T T接线器中选择一个，需要设置输接线器中选择一个，需要设置输入侧和输出侧选择标志，以确定所需要的入侧和输出侧选择标志，以确定所需要的T T接线器。接线器。 有了忙闲状态表和选择标志字就可以进行通路有了忙闲状态表和选择标志字就可以进行通路选择操作，其工作原理如下：选择操作，其工作原理如下： 将忙闲状态表的每一个单元和选择标志字进将忙闲状态表的每

50、一个单元和选择标志字进行行“与与”运算。如果两侧运算。如果两侧T T接线器相应时隙均空闲，接线器相应时隙均空闲，则运算结果为则运算结果为 1 1，运算结果存在结果字中。通过，运算结果存在结果字中。通过结果字就可以选择结果字就可以选择 S S级的通路，也就选择了整个级的通路，也就选择了整个TSTTST网络的通路（教材网络的通路（教材 图图5.425.42）。）。 （2 2）按每个）按每个T T接线器构成忙闲表，即将每一个接线器构成忙闲表，即将每一个T T接线器的每个时隙的忙闲状态映射在一个忙闲状态接线器的每个时隙的忙闲状态映射在一个忙闲状态表之中，有多少个表之中，有多少个T T接线器就有多少张忙

51、闲状态表。接线器就有多少张忙闲状态表。其工作原理如下：其工作原理如下： 将指定输入侧将指定输入侧 T T接线器忙闲状态表的某一行与接线器忙闲状态表的某一行与指定输出侧指定输出侧 T T接线器状态表中相应的一行进行逻辑接线器状态表中相应的一行进行逻辑乘，如果运算结果非零，表示这两个乘，如果运算结果非零，表示这两个 T T接线器有空接线器有空闲的通路。闲的通路。 教材教材图图5.43 5.43 中，将输入级的中，将输入级的 3232个字和对应的个字和对应的输出级的输出级的3232个字排列在一起，从而组合成一个个字排列在一起，从而组合成一个6464个个字长的存储区，这种安排是为了便于利用半帧法来字长

52、的存储区，这种安排是为了便于利用半帧法来从前向通路确定后向通路。从前向通路确定后向通路。5.4 5.4 控制系统控制系统5.4.1 5.4.1 引言引言 人工交换机：所以呼叫接续全部由人工完成，人工交换机：所以呼叫接续全部由人工完成，是一种集中控制方式。是一种集中控制方式。 步进制交换机：其接续过程直接由用户所拨的步进制交换机：其接续过程直接由用户所拨的脉冲号码控制，其接续通路是在号码脉冲控制下逐脉冲号码控制，其接续通路是在号码脉冲控制下逐级建立起来的，是一种逐级式直接控制方式，其控级建立起来的，是一种逐级式直接控制方式，其控制功能全部分散在每一个用户话机上。制功能全部分散在每一个用户话机上。

53、 纵横制交换机：采用集中式间接控制方式，由纵横制交换机：采用集中式间接控制方式，由记发器和标志器组成控制系统，实现交换接续功能。记发器和标志器组成控制系统，实现交换接续功能。记发器的作用是接收并存储用户所拨的号码，标志记发器的作用是接收并存储用户所拨的号码，标志器的作用是对用户号码接续译码、选择空闲通路及器的作用是对用户号码接续译码、选择空闲通路及控制交换网络的接续。控制交换网络的接续。 程控交换机：主要采用分散控制，通过程序控程控交换机：主要采用分散控制，通过程序控制交换网络的接续。制交换网络的接续。 5.4.2 5.4.2 程控交换机的控制方式程控交换机的控制方式 控制功能分为呼叫处理功能

54、和运行维护功能两控制功能分为呼叫处理功能和运行维护功能两部分。部分。 控制方式一般分为集中控制和分散控制，基本控制方式一般分为集中控制和分散控制，基本上采用分散控制。上采用分散控制。 分散控制系统是一个多处理机系统。分散控制分散控制系统是一个多处理机系统。分散控制又分为分布控制和分级控制。又分为分布控制和分级控制。 1. 1.分布控制分布控制 分布控制的特点：系统中每一个处理机都有完分布控制的特点：系统中每一个处理机都有完全的自主控制能力，不受其它处理机的控制。全的自主控制能力，不受其它处理机的控制。 分布控制系统中，处理机所完成的工作可按容分布控制系统中，处理机所完成的工作可按容量分担和功能

55、分担的方式进行分配。量分担和功能分担的方式进行分配。 容量分担即每台处理机只对系统的部分容量执容量分担即每台处理机只对系统的部分容量执行全部控制功能。行全部控制功能。 功能分担则是把交换机的接口、交换、控制功功能分担则是把交换机的接口、交换、控制功能按不同的类别分散在不同的处理机中去执行。即能按不同的类别分散在不同的处理机中去执行。即有的执行接口功能，有的执行交换功能。有的执行接口功能，有的执行交换功能。 容量分担具有资源分散、功能集中的特点，功容量分担具有资源分散、功能集中的特点，功能分担具有资源集中、功能分散的特点。能分担具有资源集中、功能分散的特点。 2. 2.分级控制分级控制 分级控制

56、是介于集中控制和分布控制之间的一分级控制是介于集中控制和分布控制之间的一种控制方式，它兼顾有这两种控制方式的特点。在种控制方式，它兼顾有这两种控制方式的特点。在分级控制方式中，有些资源和功能分散由不同的处分级控制方式中，有些资源和功能分散由不同的处理机使用和实现；有些资源和功能则集中由一台处理机使用和实现；有些资源和功能则集中由一台处理机进行处理。分级控制是目前用得最为普遍的一理机进行处理。分级控制是目前用得最为普遍的一种控制方式。种控制方式。 分级控制来源于对控制功能的分级，交换系统分级控制来源于对控制功能的分级，交换系统的控制功能从逻辑上分为的控制功能从逻辑上分为3 3级：级： 第一级为呼

57、叫处理的低层功能：主要任务是检第一级为呼叫处理的低层功能：主要任务是检测各种外围接口电路的状态变化和接收各种外来输测各种外围接口电路的状态变化和接收各种外来输入信号，处理简单，实时性强。入信号，处理简单，实时性强。 第二级为呼叫处理的高层功能：主要任务是分第二级为呼叫处理的高层功能：主要任务是分析处理从第一级接收来的所有信息，调度管理整个析处理从第一级接收来的所有信息，调度管理整个系统的公共资源。系统的公共资源。 第三级为实现运行维护功能：程序最复杂，程第三级为实现运行维护功能：程序最复杂，程序量大，实时性要求不高。序量大，实时性要求不高。5.4.3 5.4.3 控制系统的容错技术控制系统的容

58、错技术 对控制系统而言，一个最基本而极为重要的要对控制系统而言，一个最基本而极为重要的要求是：控制系统必须非常可靠地运行。容错技术是求是：控制系统必须非常可靠地运行。容错技术是常用的一种方法。常用的一种方法。 容错的含义：第一，允许系统中某些部件或软容错的含义：第一，允许系统中某些部件或软件程序出现故障；第二，即使在出现故障的情况下件程序出现故障；第二，即使在出现故障的情况下也不能影响整个系统的正常运行。也不能影响整个系统的正常运行。 硬件的冗余配置和数据的容错编码是两种用得硬件的冗余配置和数据的容错编码是两种用得最为广泛的容错技术。这两种技术在程控交换机中最为广泛的容错技术。这两种技术在程控

59、交换机中即可以独立分别使用，也可以综合使用。即可以独立分别使用，也可以综合使用。 1. 1. 处理机的冗余配置处理机的冗余配置 （1 1）双机配置）双机配置 配置两台处理机，执行的功能完全一样，当一配置两台处理机，执行的功能完全一样，当一台处理机出现故障时，则由另一台接替运行。台处理机出现故障时，则由另一台接替运行。 微同步方式：两台处理机同时执行一条指令，微同步方式：两台处理机同时执行一条指令，进行同样的分析处理，但只有一台处理机输出控制进行同样的分析处理，但只有一台处理机输出控制信息，执行控制功能。对硬件故障反应快，几乎没信息，执行控制功能。对硬件故障反应快，几乎没有呼叫丢失。如图有呼叫丢

60、失。如图5.205.20所示：所示： 图图5.20 5.20 微同步工作方式微同步工作方式 主备用方式：由一台处理机运行软件程序，执行主备用方式：由一台处理机运行软件程序，执行控制功能，另一台处于备用状态。只有当运行的主用控制功能，另一台处于备用状态。只有当运行的主用处理机出现故障时，才进行主备切换，使备用处理机处理机出现故障时，才进行主备切换，使备用处理机投入运行。主备用可以分为冷备用和热备用，指在系投入运行。主备用可以分为冷备用和热备用，指在系统正常运行时备用处理机未加电还是已加电。主备用统正常运行时备用处理机未加电还是已加电。主备用工作方式如图工作方式如图5.215.21所示：所示：处理