内蒙古工业大学现代交换网络01第一讲 电路交换技术(一)

1、12定义 电路：指承载用户信息的物理层媒质，可以是一对铜线、一个频段或时分复用电路的一个时隙。 电路交换：交换设备只为通信双方建立透明的通路连接，不对用户信息进行任何检测、识别或处理。 电路交换机：常称作程控交换机，在软件控制下，接收和处理用户呼叫信令，分配资源，提供双向通信电路。32.1 电路交换机的分类 (1)按信息表示形式分：模拟和数字交换机 模拟交换机模拟交换机：交换机对模拟信号进行交换，包括人工交换台、步进制、纵横制、脉幅调制等交换机。 数字交换机数字交换机：交换机对数字信号进行交换，包括用于固定电话、移动电话语音交换的程控数字交换机。42.1 电路交换机的分类 (2)按交换机组织形

2、式分：空分和时分交换机 空分交换机空分交换机：交换机由空分电路阵列组成，接续电路在时域和频域上被通信双方完全占用。 时分交换机时分交换机，交换机由共享存储器或共享总线组成，通信双方只在某一瞬间占用连接媒质。52.1 电路交换机的分类 (3)按控制方式分：人工、布控逻辑和存储程序控制交换机 人工交换机人工交换机：通过接线员完成请求接收、状态监视和接续操作。 布控逻辑交换机布控逻辑交换机：通过逻辑电路对呼叫译码和选择接续通路。 存储程序控制交换机存储程序控制交换机：利用存储在控制计算机中呼叫处理软件处理呼叫请求和控制接续动作。62.2 电路交换技术的特点 (1) 面向连接面向连接：用户需先通过请求

3、信号告诉交换机所需的连接，当需求可满足并由交换机建好连接后，双方才能通信。 (2) 采用静态复用、恒定带宽采用静态复用、恒定带宽：每个用户独占通信链路资源，电路效率低。 (3) 实时交换实时交换：适合实时通信业务应用，不会引入额外时延。72.3 电路交换机的基本功能 82.3 电路交换的基本功能 随时发现呼叫的到来； 接收并保存主叫发送的被叫号码； 检测被叫忙闲状态及是否有空闲通路； 向空闲的被叫用户振铃，在被叫应答时建立与主叫的通话电路； 随时发现任何一方用户挂机。92.3 电路交换的基本功能 适配外部线路传输特性，信号格式转换，协同信令功能收发信令。接收的终端状态及信令消息转换成适合控制功

4、能处理的消息格式，或相反过程。在控制功能管理下，按需求提供连接通路。依照呼叫用户的需求，并结合交换设备的性能指标、资源状态完成相应的接续操作，维持设备正常运行。102.4 电路交换系统的硬件组成 控制系统信令与信令设备接口电路数字交换网络附属连接设备11模拟接口AI数字接口DI用户电路SLIC模拟用户电路ALC数字用户电路DLC中继电路TLIC模拟中继单元ATU数字中继单元DTU组成一、接口电路12 普通电话机普通电话机（模拟用户接口的另一端） 是一个无源电声转换装置； 通过对绞线以二线模拟方式连接到交换机； 利用二线上直流环路状态表示忙闲； 利用号盘DP或DTMF方式发送呼叫号码。 模拟用户

5、接口模拟用户接口，是数字交换网络与模拟用户间的接口电路，又叫 Z 接口。Z1 ：接单个用户的用户线；Z2 ：接模拟远端集线器；Z3 ：接模拟PABX； 模拟用户接口的功能模拟用户接口的功能 馈电Battery feeding、过压保护Overvoltage、振铃Ring、状态检测Supervision、二/四线变换Hybrid circuit 、PCM编译码CODEC & filters、测试Test 等7项基本功能 极性倒换、传送主叫号码等附加功能。13模拟用户接口 测试测试T，通过继电器分别将外线或内侧电路连接到测试设备。外线，通过继电器分别将外线或内侧电路连接到测试设备。外线测试

6、可检测用户线短路、断路、碰地、搭接电力线等故障；内侧测试可检测用户线短路、断路、碰地、搭接电力线等故障；内侧测试模仿话机的操作过程检验各功能电路是否正常。测试模仿话机的操作过程检验各功能电路是否正常。振铃振铃R，通知被叫用户有来话呼叫。国标规定，通知被叫用户有来话呼叫。国标规定，振铃信号为有效值振铃信号为有效值75V15V、25Hz的交流的交流电压，采用电压，采用1s通、通、4s断周期方式向用户话机断周期方式向用户话机馈送。振铃电压较高，该模块置于过压保护馈送。振铃电压较高，该模块置于过压保护功能模块之外。功能模块之外。14模拟用户接口 过压保护过压保护O，为防止雷电等高，为防止雷电等高压损坏

7、交换机，三级保护：用压损坏交换机，三级保护：用户配线架采用放电管泻放雷电户配线架采用放电管泻放雷电等超高压；接口板等超高压；接口板a、b线入口线入口采用热敏电阻、钳位二极管限采用热敏电阻、钳位二极管限制大于制大于160V的电压流入板内；的电压流入板内；振铃电路之后再用振铃电路之后再用48V钳位二钳位二极管保护内部低压电路。极管保护内部低压电路。馈电馈电B，向无源电话机馈送，向无源电话机馈送 -48V直流电源，电流保持在直流电源，电流保持在2050mA，馈电电路要尽量，馈电电路要尽量减小对话音信号传输的跨接减小对话音信号传输的跨接和共模影响。和共模影响。监视监视S，利用检测是否在用户环路上，利用

8、检测是否在用户环路上有直流流过来判别用户摘有直流流过来判别用户摘/挂机状态，挂机状态，直流脉冲拨号数字变化。直流脉冲拨号数字变化。二二/四线变换四线变换H，利用混合线圈或，利用混合线圈或半导体电路完成外部二线传输到半导体电路完成外部二线传输到内部四线传输方式的转换。内部四线传输方式的转换。15模拟用户接口 编译码编译码C，数字交换机只，数字交换机只进行数字信号交换，外线进行数字信号交换，外线用户环路采用模拟方式传用户环路采用模拟方式传送话音信号，需采用送话音信号，需采用PCM编译码器完成相互转换。编译码器完成相互转换。极性倒换附加功能，当交换机获知本极性倒换附加功能，当交换机获知本次呼叫的被叫

9、已摘机时，利用继电器次呼叫的被叫已摘机时，利用继电器倒换馈送给倒换馈送给a、b线的电源极性，以通线的电源极性，以通知主叫终端开始计费。知主叫终端开始计费。传送主叫号码附加功能，传送主叫号码附加功能，当该接口的终端作为被叫当该接口的终端作为被叫时，在振铃间隙利用时，在振铃间隙利用FSK调制器将主叫号送给被叫调制器将主叫号送给被叫终端显示。终端显示。DTMF收号，可利用专用收号，可利用专用单片电路分录接收，也可单片电路分录接收，也可以设置集中的收号器通过以设置集中的收号器通过交换网络选择连接进行集交换网络选择连接进行集中收号。中收号。16模拟用户接口电路实现示例 172. 用户级和远端模块 用户集

10、线器的简称，完成用户话务的集中和分配功能，对用户呼叫信令进行预处理。目的是减少PCM链路和减轻主控CPU的处理负荷。远离交换机主体且用户话务较为集中，将用户级和用户接口功能部件移出交换机，然后通过数字中继接口连接交换机。远端模块是一个基本完整的交换机，但不对用户呼叫进行接续处理，只是集中转送给主交换处理器进行处理。18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，又叫 V 接口。 V1：连接用户终端； V2：连接数字远端模块(远端集线器)； V3：连接PABX的30B+D接口； V4：接多个

11、2B+D的终端，支持ISDN接入； V5：支持nE1(n2M bps)的接入网，包括： V5.1接口， n=1； V5.2接口，1n16。 3. 数字用户接口193. 数字用户接口 1、基本速率接口2B+D：144K bps，提供两个64K bps的B信道（传输数字话音、低速图像和数据）和一个16K bps的D信道（传送信令和低速数据）。国标规定，典型的2B+D基本速率接口采用2B1Q码、回波抵消技术，以数字方式在用户环路上传送数据和话音信号。 2、基群速率接口30B+D：2M bps，提供30个B信道和一个D信道传送语音或数据，主要用于大客户、集群用户的接入。 3、V5接口：V5.1为一个2

12、M bps群，V5.2可有最多16个2Mbps群。203. 数字用户接口 214. 数字中继接口 数字交换系统与数字中继线之间的接口电路，用于交换机之间及其他传输系统之间的数字信号传输连接。包括A接口和B接口。 A接口是速率为2M bps的接口，它的帧结构和传输特性符合32路PCM要求； B接口是PCM二次群接口，其接口速率为8M bps。 数字中继接口由码型变换、时钟提取、帧同步和复帧同步、帧定位、信令提取和插入、告警处理等模块组成。224. 数字中继接口 将单极性码变成双极性码，以适应外部线路传输特性的需要，内部为不归零码，外部可为HDB3/AMI码。从输入PCM码流中提取2MHz时钟信号

13、。帧同步就是确定TS0的位置。搜索特定码组“x0011011”，连续两次搜索到该码组即可确定TS0位置；复帧同步主要在随路信令应用情形下有效，当采用No.7信令时TS16同于其他话音数据时隙；随路信令方式时， TS16用作话路状态信令通道，30话路复用，每帧的TS16传2个话路的状态，16帧为一个复帧；复帧定位利用第0#子帧TS16传送“00001A11”来标识。当时钟或帧同步故障，则强迫进入搜索和再同步状态，并产生告警信息。两交换机互连，其时钟永远存在差异，不可能做到绝对同步，通常利用弹性缓存器暂存输入PCM码流，用本机时钟读出，使两交换机时隙相位达到相对同步。复帧第115帧的TS16传送随

14、路信令的线路状态信令，信令提取时将每帧收到的8比特分成两个4比特送给交换机控制系统，插入时则执行相反过程。23 C接口，数字交换网络与模拟中继线之间的接口电路C1：接四线音频接口； C11：接四线FDM的载波设备； C12：接四线模拟实线电路；C2：接二线音频接口； C21：接数字转接局的二线模拟接口； C22：接数字本地局的二线模拟接口。 国标规定，模拟中继接口类型和信令配合多达18种，有二线、四线、六线和八线接口，复杂，现已较少使用。5. 模拟中继接口245. 模拟中继接口 2526组成二、数字交换网络 功能功能：将某条线路上某个时间传输的用户数据信号搬移|转移到另一线路的某个时间上输出，

15、递交给接收该信号的用户，以实现任意两用户间的互连通信。27数字交换网络 28组成三、 信令与信令设备 信令的作用是通知交换机控制系统实施通信电路的建立和释放，控制呼叫进程。 信令可有直流状态信令、DTMF/MFC地址信令、音信号和铃流、No.7分组信令，种类和格式繁杂，并且不太适合交换控制系统处理。 信令设备的作用是收集各类信令消息，并转换成适合控制系统处理的数据格式，或者执行相反过程。29组成四、 控制系统 功能是：呼叫处理（存储功能是：呼叫处理（存储处理程序、交换机资源的处理程序、交换机资源的状态和参数，控制交换机状态和参数，控制交换机动作，建立和释放通信电动作，建立和释放通信电路）；还有

16、运行维护。路）；还有运行维护。远程维护远程维护本地维护本地维护30控制系统的硬件组成控制系统的硬件组成1) 处理机(CPU)：主要用于收集输入信息、分析数据和输出控制命令。 2) 内存储器(RAM)：分数据存储器和程序存储器两种。数据存储器又分为两类：一类用来存储永久性和半永久性的工作数据，如系统硬件配置、电话号码、路由设置等；另一类用于存储实时变化的动态数据，例如线路忙闲状态、呼叫进行情况等。 3) 输入/输出设备(I/O)：类似于计算机的输入/输出设备，用以提供外围环境和交换机内部之间的接口。31控制方式的发展控制方式的发展与交换机的发展历程相对应： 人工交换：集中控制方式； 步进制交换机

17、：逐级式直接控制方式； 纵横制交换机：集中式间接控制方式；记发器和标志器的出现使控制技术得到很大的发展，将交换网络与控制系统分开。32程控交换机的控制方式 集中控制集中控制 分散控制分散控制（分级控制）分级控制）： 单级多机系统 多级多机系统 分布控制（全分散控制）分布控制（全分散控制） 结构类似单级多机系统33集中控制 每台处理机均能控每台处理机均能控制全部资源，也能制全部资源，也能执行所有功能。执行所有功能。优点：处理机掌握整个系统的状态，可控优点：处理机掌握整个系统的状态，可控制所有资源；控制功能改变一般在软件上制所有资源；控制功能改变一般在软件上进行，较为方便。进行，较为方便。缺点：软

18、件须包含不同特性的功能，庞大，缺点：软件须包含不同特性的功能，庞大，不便管理；系统较脆弱，一旦故障会造成不便管理；系统较脆弱，一旦故障会造成全局瘫痪全局瘫痪34分散控制（分级控制） 用于控制的每台处理机只能访问部分资源或控制部分功能； 各台处理机可按容量分担或功能分担工作； 按照其在管理任务中的关系，又可分为单级多机系统和多级多机系统； 对控制功能一般分3级35三级控制结构 呼叫处理的低层功能。检测外围接口呼叫处理的低层功能。检测外围接口的状态变化，接收外来信号，工作忙、的状态变化，接收外来信号，工作忙、处理简单、实时性强；处理简单、实时性强；呼叫处理的高层功能。分析处理上一呼叫处理的高层功能。分析处理上一级接收来的信号，调度管理公共资源，级接收来的信号，调度管理公共资源，工作较忙、实时性较强、复杂；工作较忙、实时性较强、复杂；实现运行维护功能，比如故障诊断和实现运行维护功能，比如故障诊断和维护管理。最复杂、使用次数少、实维护管理。最复杂、使用次数少、实时性差。时性差。36单级多机控制方式 37多级多机处理机系统 38优点：处理机是容量分担和功能分工的结合，控制简单，有利于软件设计。缺点：系统在运行过程中，每一级的处理机都不能出现问题，否则同样会造成全局瘫痪。所以，从某种意义上来说，分级控制方式有类似于集中控制方式的缺点。为了解决这个问题，每一功能级可配备若干个处理机