第3章 数字交换机的话路部分1

第三章数字交换机的话路部分§3.1数字交换机的系统结构§3.2用户模块的组成§3.3中继器§3.4音频信号的产生发送和接收3.5.2数字交换网络的基本结构和工作原理3.5.1数字接线器的基本功能3.5.6-1三级交换网络3.5.6-2关于TST网络几个问题的讨论§

3.5数字交换和数字交换网络3.5.2-1、时间（T）接线器3.5.2-3、空间（S）接线器§

3.5.7数字交换机中话路的连接§

3.5.9在数字交换网络上进行会议电话汇接§

3.5.8数字接线器的集成化和交换网络的组成§

3.5.2-2、PCM端机和T接线器的连接§

3.5.3串并、并串变换电路的组成和工作原理§

3.5.4T接线器的组成和工作原理§

3.5.5S接线器的组成和工作原理作业：§3.1数字交换机的系统结构接口设备：是实现数字交换系统和外围环境的接口。远端接口：是到集中维护操作中心、网管中心、计费中心等的数据传送接口。用户集中级：完成话务集中功能，集中比一般为2:1到8:1一般为单T交换网络。用户模块：用户集中级+用户电路远端模块：设置在远端的用户模块。数字程控电话交换系统话路子系统控制子系统接口设备交换网络CPU与存储器远端接口外部设备模拟/数字用户电路数字/模拟中继器信令设备MFC接收和发送器DTMF接收器信号音发生器用户集中级交换网络控制系统模拟用户接口用户侧接口中继侧接口数字用户接口数字中继接口模拟中继接口数字用户接口操作维护OAMZVABCQ3数字交换系统接口类型ETETETETETETETETETETETETETET数字交换网络模拟用户线Z1模拟远端集线器Z2模拟PABXZ3数字用户线V1LTLTLTLTZ1V2V3V4V5数字远端模块Z1V1NT数字PABXmX(2B+D)nXE12,048kbit/sABLTC11C12C21C22LT本地转换二线中继器通路转换设备四线FDM实线PCM8,448kbit/sLT34,368kbit/s8,448kbit/sLT（第八章具体讲解）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/sZ1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C1：4线音频接口C2：2线音频接口§3.2.1用户模块基本结构电话机用户电路电话机用户电路串并用户级交换网络串并信号提取插入网络接口收号器串并扫描存储器分配存储器微处理机HW至数字交换网络HW图3.2用户模块结构§3.2.2用户电路七个基本功能：

1）B(Batteryfeeding)馈电

2）O(Overvoltageprotection)过压保护

3）R(Ringcontrol)振铃控制

4）S(Supervision)监视

5）C(CODEC＆filter)编译码和滤波

6）H(Hybridcircuit)混合电路

7）T(Test)测试§3.2.2用户电路1）B(Batteryfeeding)馈电------向主、被叫提供通话直流，-48V或-60V。

电容的特性：“隔直流，通交流”电感的特性：“隔交流，通直流”（-48v）2）O(Overvoltageprotection)过压保护

3）R(Ringcontrol)振铃控制振铃电压：90+15v

4）S(Supervision)监视可检测以下各种用户状态：

1、用户话机的摘挂机状态

2、用户话机（号盘）发出的拨号脉冲

3、投币话机的输入信号

4、话终挂机状态5）C(CODEC＆filter)编译码和滤波

电话送话器模拟信号带通滤波器（300~3400Hz）抽样、量化、编码信道传输译码成PAM信号（含大量高频信号）低通滤波器（还原成模拟信号）电话受话器

6）H(Hybridcircuit)混合电路实现二/四线转换模拟信号，一般采用两线双向传输数字信号的传输必须是单向的，所以需要四条线编码器：完成模拟信号到数字信号的转换（Coder）。译码器：完成数字信号到模拟信号的转换（Decoder）。

7）T(Test)测试其他功能还有：极性倒换（反转）、衰减控制、计费脉冲发送、投币话机硬币集中控制等。用户电路板：§3.3中继器模拟中继器是模拟局中继线和数字交换机的接口电路，用于与模拟交换机的连接，功能与用户电路类似。不同在于少了振铃控制和馈电，多了忙/闲指示。§3.3中继器—数字中继收码型变换时钟提取帧同步帧定位信号控制复帧定位信号插入帧定位信号插入码型变换发

PCM传输图3.11数字中继器功能框图数字中继器：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

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）§3.4音频信号的产生发送和接收信号的种类：单音频、多音频。用户与交换机间的信号（拨号、忙音、回铃）；交换机与交换机间的信号(局间数字、多频记发器)。表现形式：直流脉冲，铃流，音频信号。信号种类：

交换机到用户：各种信号音（单频，信号源450Hz或950Hz的正弦波）交换机到交换机：

局间信号（MFC）前向信号频率：1380Hz,1500Hz,1620Hz,1740Hz,1860Hz,1980Hz（6中取2）后向信号频率：1140Hz,1020Hz,900Hz,780Hz,（4中取2）用户到交换机：拨号信息（直流脉冲、DTMF）3.4.1信号产生1）单音频：拨号、忙音、回铃：450Hz先将信号音按125us抽样，再进行量化编码得到PCM信号，存入ROM。2）双音频：局间多频（记发器信号）、双音多频按键话机。记发器：前向为6中取2，后向为4中取二。按键话机：为4中取2。

T=2ms500Hz音频信号产生原理单音频：帧脉冲加减双向计数器Q0

Q1

+Q2

F/F1

RQ译码器12345ROM+F/F2

RQ+D0

D0。。。

D6

D6

D7

D7

读出数据双音频信号产生原理：

首先要找到一个重复周期。将两个双音频信号按125μs间隔进行抽样（也就是8kHz的PCM抽样频率），然后进行量化和编码，得到各抽样点的PCM信号，放到ROM中，使用时对ROM按一般PCM信号读出。举例：产生1380HZ和1500HZ信号

指定时隙或占用普通话路的时隙经交换网络送出。数字音频信号的发送：F1数字滤波F2数字滤波Fn数字滤波数字逻辑识别输入输出多频的接收：§3.5数字交换和数字交换网络3.5.1数字接线器的基本功能

(1)在同一条PCM总线的不同时隙之间进行交换；

(2)同一时隙在不同PCM总线之间进行交换；

(3)在不同PCM总线的不同时隙之间进行交换。在数字通信中，由于每一条总线都至少可传送30路(PCM基群)用户的消息，因此我们把连接交换网络的入、出线叫做PCM母线或HW(HighWay)线。由于PCM信号是四线传输，即发送和接收是分开的，因此数字交换网络也要收、发分开，进行单向路由的接续。实际中用户消息通过数字交换网络发送与接收的过程如图3-17所示。

图3-17用户消息通过数字交换网络发送与接收的过程

§3.5数字交换和数字交换网络

3.5.1-1）早期的模拟空分接线器示意图：缺点：收发使用同一条线路，容量小。3.5.1-2)引入时隙的空分交换缺点：只能在一个公共时隙TS1内交换3.5.1-3)现代数字交换现在的数字交换网络不仅能够像空分交换机那样对空间线路（母线）进行交换，还可以在不同时隙之间进行交换（时隙交换）----数字交换网络的基本功能3.5.1-4）数字交换网络的时隙交换简单示意图：图1图23.5.2-1、时间（T）接线器

两部分组成：话音存储器(SM—SpeechMemory)、控制存储器(CM—ControlMemory)1.时间(T)接线器的结构话音存储器和控制存储器都是随机存储器RAM。

1)话音存储器顾名思义，话音存储器(SM，SpeechMemory)用于寄存经过PCM编码处理的话音信息，每个单元存放一个时隙的内容，即存放一个8bit的编码信号，故SM的单元数等于PCM的复用度(PCM复用线上的时隙总数)。

2)控制存储器控制存储器(CM，ControlMemory)又称为地址存储器，其作用是寄存话音信息在SM中的单元号，如某话音信息存放于SM的2号单元中，那么在CM的单元中就应写入“2”。通过在CM中存放地址，从而控制话音信号的写入或读出。一个SM的单元号占用CM的一个单元，故CM的单元数等于SM的单元数。CM每单元的字长则由SM总单元数的二进制编码字长决定。例如，某T接线器的输入端PCM复用度为128，则SM的单元数应是128个，每单元的字长是8bit，CM单元数应是128个，每单元的字长是7bit。

3.5.2-1、时间（T）接线器

2.时间(T)接线器的工作方式

如果话音存储器(SM)的写入信号受定时脉冲控制，而读出信号受控制存储器(CM)控制，我们称其为输出控制方式，即SM是“顺序写入，控制读出”。反之，如果话音存储器(SM)的写入信号受控制存储器(CM)控制，而读出信号受定时脉冲控制，我们称其为输入控制方式，即SM是“控制写入，顺序读出”。需要强调的是，上述两种控制方式只针对话音存储器(SM)，对于控制存储器(CM)来说，其工作方式都是“控制写入，顺序读出”，即CPU控制写入，定时脉冲控制读出。例如，某主叫用户的话音信号(A)占用TS10发送，通过T接线器交换至被叫用户的TS50接收。图3-9(a)、(b)给出了两种工作方式的示意图。

图3-18T接线器的工作方式(a)输出控制方式；(b)输入控制方式

3.5.2-1、时间（T）接线器

1）顺序写入，控制读出（对话音存储器而言）

要把TS10的内容交换到TS50中去，只要在TS10到来时，把它的内容先寄存到SM中，等到TS50到来时，再把该内容取走即可。通过这样一存一取，即可实现不同时隙内容的交换。对于输出控制方式来说，其交换过程为：第一步，在定时脉冲CP控制下，将HW线上的每个输入时隙所携带的话音信息依次写入SM的相应单元中(SM单元号对应主叫用户所占用的时隙号)；第二步，CPU根据交换要求，在CM的相应单元中填写SM的读出地址(CM单元号对应被叫所占用的时隙号)；第三步，在CP控制下，按顺序在输出时隙(被叫所占的时隙)到来时，根据SM的读出地址，读出SM中的话音信息。

2）控制写入，顺序读出（对话音存储器而言）对于输入控制方式来说，其交换过程为：第一步，CPU根据交换要求，在CM单元内写入话音信号在SM的地址(CM单元号对应主叫用户所占用的时隙号)上；第二步，在CM控制下，将话音信息写入SM的相应单元(SM单元号对应被叫用户所占用的时隙号)中；第三步，在CP控制下，按顺序读出SM中的话音信息。

针对T接线器的讨论有以下几点说明：

(1)不管是哪一种控制方式，话音信息交换的结果是一样的。

(2)T接线器按时间开关时分方式工作，每个时隙的话音信息都对应着一个SM的存储单元，因为不同的存储单元所占用的空间位置不同，所以从这个意义上讲，T接线器虽是一种时分接线器，但实际上却具有“空分”的含义。

(3)CPU只需修改CM单元内的内容，就可改变信号交换的对象。但对于某一次通话来说，占用T接线器的单元是固定的，这个“占用”直至通话结束才释放。

(4)话音信号在SM中存放的时间最短为3.9μs，最长为125μs。

(5)CM各单元的数据在每次通话中只需写一次。

(6)当CM第K个单元中的值为j时，输入的第j时隙将被转移到输出的第k时隙。由此引起的延时为

D =k -j(TS)

例如，当k = 3，j=1时，信号交换的延时为

D=3 -1=2(TS)=7.8µs再如，当k = 1，j=3时，信号交换的延时为

D=(32 -j) +k = (32 -3) +1 =30TS=117µs

举例：已知条件：写入时隙TS12，读出时隙TS301）输入控制2）输出控制CMSM

TS12ATS30小结：话音存储器----存储话音的二进制信息，由随机存取存储器（RAM）组成。容量有128、256、512、1024单元，一般与PCM时隙数相同。其内容每125us刷新一次。控制存储器----话音存储器中的地址单元号，即存放的是一个地址。用来控制话音存储器的写入或读出，由RAM组成，内容由CPU控制写入，顺序读出。同一T接线器内，一般话音存储器与控制存储器存储单元数量相等。§

3.5.2-2、PCM端机和T接线器的连接P36PCM

PCM

码型变换

码型逆变换

同步

定时

汇总

标志信号收/发

串-并

并-串

T接线器

1、单端PCM30/32和T接线器的连接2、多端PCM和T接线器的连接多了PCM线之间的组合，同时TS0、TS16与话音信息一样交换。话音存储器控制存储器HW0HW1HW7串并串并串并开门脉冲发生器并串并串并串HW0HW1HW7开门脉冲发生器81888881112048K256k=2048/82048K256k20488PCM的串并变换示意TS0TS1ABCD0D1D2D3D4D5D6D73、各参考点的波形ATS0D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7HW0HW1HW7BTS0CTS0D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7……….……….HW0HW1HW7串并变换波形至话音存储器ts8…….ts1ts0D0D1D2D3D4D5D6D73.5.2-3、空间（S）接线器

两部分组成：电子节点距阵、控制存储器1.空间(S)接线器的结构图3-22所示为一个输入/输出端各有8条HW线的S接线器，其中8 × 8开关矩阵由高速电子开关组成，开关的闭合受8个控制存储器(CM)的控制。

图3-22空间(S)接线器的结构

3.5.2-3、空间（S）接线器

2.S接线器的工作方式

每一个控制存储器(CM)控制同号输出端的所有交叉接点，叫做输出控制；每一个控制存储器(CM)控制同号输入端的所有交叉接点，叫做输入控制。S接线器的工作方式(a)输出控制方式；(b)输入控制方式

3.5.2-3、空间（S）接线器

1）控制输出2）控制输入表3S接线器的工作方式比较S接线器的工作方式(a)输出控制方式；(b)输入控制方式

其交换过程分两步进行：第一步，CPU根据路由选择结果，在CM的相应单元内写入输入(出)线序号；第二步，在CP控制下，按时隙顺序读出CM相应单元的内容，控制输入线与输出线间的交叉接点的闭合。

针对S接线器的讨论有以下几点说明：

(1)S接线器按空间开关时分方式工作，矩阵中的交叉接点状态每时隙更换一次，每次接通的时间是一个TS，即3.9?s。从这个意义上理解，S接线器虽是一种空分接线器，却具有“时分”的含义。

(2)S接线器在每一时隙不允许矩阵中一行或一列同时有两个以上的交叉接点闭合，否则会造成串话。

(3)矩阵中的每8条并行输入线在任何时刻必须选相同的输出线，因此可由同一个存储单元控制。

举例：内部时隙TS8时，AB，内部时隙TS24时，BA，CD

。

1）输入控制2）输出控制012012

TS8TS240824127TS8输入控制方式AABBAABTS24BCDTS24CCTS240’1’2’0120’1’2’

TS8TS240824127TS8输出控制方式AABBAABTS24BCDTS24CCTS240’1’2’小结：电子节点距阵----顺序写入、控制输出（在内部某时隙，哪些接点接通受控制）控制存储器----（CPU）控制写入，顺序读出。控制存储器对电子接点矩阵的控制称为S接线器的控制方式：1）控制输入线，2）控制输出线。§

3.5.3串并、并串变换电路的组成和工作原理P393.5.3-1、时钟、定时脉冲和位脉冲时钟：CP，周期488ns，脉冲宽度244ns。定时脉冲：其脉冲宽度依次是其上一个的2倍宽。如A0脉冲是CP脉冲的2倍宽，A1是A0的2倍，等等。写入地址：A0~A7的不同组合共有256种，0~255，对应了话音存储器的单元地址（个数），刚好也对应写入该单元时的ts？。所以使用A0~A7的不同组合形成写入地址。脉冲宽度为488ns。1010101010101010101000110011001100110011000011110000111100000000000011111111000000000000000000001111

00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000ts0ts1ts2ts3ts4

…….ts255CPA0A1A2A3A4A5A6A7TD0=A2A1A0TD1=A2A1A0TD2=A2A1A0定时脉冲位脉冲A7A6A5A4A3A2A1A0

A7A6A5A4A3A2A1A0

（形成地址）3.5.3-2、串并变换电路移位寄存器移位寄存器锁存器锁存器HW0HW7............D0D7T话音存储器BA8-1(D0)8-1(D7)D0D0D7D7D7D7D0D0CPCPCP∧TD7......入线选则C上图是将串行码变换成并行码并完成复用的数字电路。图中包含了8套移位寄存器、8套锁存器和8套8选1电子选择器。

(1)移位寄存器。移位寄存器采用8位串行输入并行输出的工作方式，它在位脉冲的控制下，将每个时隙中的8位串行码依次移入寄存器。

(2)锁存器。因为移位寄存器输出端D0～D78位码不是同时出现的，而是在位脉冲(TD0～TD7)控制下一位一位出现的，所以要加一个锁存器，它将移位寄存器中的数据移入并锁存，使8位码从锁存器输出的同时并行输出。

8位并行码送入锁存器的时机为在8位码中最后一位码的控制脉冲TD7到来时及CP的后半周期。

(3) 8选1电子选择器。8选1电子选择器的功能是把每条HW的8位并行码按一定次序进行排列、合并后输出送至话音存储器。

3.5.3-3、并串变换电路移位寄存器移位寄存器锁存器0锁存器7HW0HW7D0D7自T话音存储器.........TD0∧CPTD7∧CPTD0∧CPCP至S8x8输入端HW1HW0ts1ts0CBAD0D7...上图是将并行码变换成串行码并完成分路的数字电路，图中包含了8套锁存器和8套移位寄存器。

(1)锁存器。8套锁存器分别在位脉冲TD0～TD7控制下，接收来自8条HW线的D0～D78位并行码，如：

TD0∧CP= 1时，将HW0的D0～D7写入锁存器0；

TD1∧ CP= 1时，将HW1的D0～D7写入锁存器1；

TD7∧ CP= 1时，将HW7的D0～D7写入锁存器7。

(2)移位寄存器。在下一个时隙的位脉冲TD0到来即TD0∧CP = 1时，8个移位寄存器的置位端S都为“1”，表示可将8个锁存器中的D0～D78位并行码同时置入8个移位寄存器中。当TD0≠1时，置位端S为“0”，使移位寄存器不置位，只移位。8个移位寄存器便同时在位脉冲的控制下将8位码按串行顺序一位一位送出，直到下一时隙的TD0 = 1再出现时，移位寄存器再置位一次，即将下一个8位并行码置入移位寄存器中。如此循环下去，就完成了P/S变换。通过上述对时间(T)接线器的研究，我们已经知道话音存储器的读/写速率与输入信道数成正比，这使得T接线器容量的增大受到了存储器读/写速度的限制。当输入T接线器的路数超过单个T接线器所能接受的限度时，必须使用多个T接线器组成的交换网络。

§

3.5.4T接线器的组成和工作原理3.5.4-1T话音存储器---顺序写入，控制输出

SM的数字电路实现原理如图3-27所示，该电路由存储器RAM、写入与门、读出与门、或门、反相器等读/写控制电路组成。该电路是按输出控制方式设计的。

§

3.5.4T接线器的组成和工作原理3.5.4-1T话音存储器---顺序写入，控制输出话音存储器（RAM）+++A0A7B7….B0来自T控制存储器......A0A7写入读出定时脉冲（形成写入地址）DO7……..DO0DI7……..DI0输入数据（来自串并的输出）（至并串的输入）输出数据R/W当CM无输出时，B0～B7全为“0”，或门输出为0，此时RAM的R/ = 0，RAM处于写状态。“读出控制”为0，关闭读出地址B0～B7的与门；“写入控制”为1，打开写入地址A0～A7的与门。根据定时脉冲A0～A7组合的256个地址，在位脉冲TD0～TD7控制下按顺序将D0～D78位并行码(话音信号)写入到相应的RAM单元中。当CM有输出时，B0～B7不全为“0”，此时RAM的R/ = 1，RAM处于读状态。“写入控制”为0，关闭写入地址A0～A7的与门；“读出控制”为1，打开读出地址B0～B7的与门。按照CM提供的B0～B7组合的256个地址，从相应的SM单元读出数据D0～D7。

BW0B7…….B03.5.4-2T控制存储器控制存储器（RAM）锁存器锁存器比较A0A0A7A7...定时脉冲（形成读出地址）CPBW7AW0AW7DBAB来自CPUR/WDataBusAddressBus写命令至T话音存储器控制存储器的数字电路实现原理如图3-28所示，该电路由存储器RAM、反相器、比较器、锁存器等组成。

CPU根据用户要求，通过数据总线(DB)和地址总线(AB)向CM发送：①

写入数据BW0～BW7(SM的地址)；②

写入地址AW0～AW7(CM的地址)。

SM的地址写入CM的时机(写入条件)是：①

CPU发出写命令脉冲；②

定时脉冲A0～A7所指定的地址与CPU送来的AW0～AW7地址一致(同步)；③

CP的前半周(CP = 1)。

§

3.5.5S接线器的组成和工作原理3.5.5-18x8交叉点矩阵HW0…HW7自T并串输出端8-1（0）8-1（1）8-1（7）...选通选通选通B0B1B2B0B1B2B0B1B2来自控存0来自控存1来自控存7...HW’0HW’1HW’7至下级T并串输入端

S接线器的交叉接点矩阵由若干电子选择器芯片组成，如图3-29所示即为一个8 × 8电子交叉接点矩阵，它由8片8选1电子选择器芯片构成。

3.5.5-2S控制存储器BW0B2B1B0控制存储器（RAM）锁存器锁存器比较A0A0A7A7...定时脉冲（形成读出地址）CPBW1BW2AW0AW7自CPUR/W写命令选通B0B1B2至交叉点矩阵选通

S接线器控制存储器的数字电路由RAM、锁存器、比较器和与非门组成，如图3-30所示。

3.5.6-1三级交换网络数字交换网络需要交换的话路数可达几万条，甚至更多，这就需要T、S接线器组成多级交换网络来实现。1）TST2）STS（自学）1）TST三级交换网络：已知条件：发端TS收端T

输出控制输入控制输入控制用户A，HW1，TS2

用户B，HW3，TS31AB，内部时隙为TS71）先看AB2）再看BA内部时隙（路由）计算，反相法：即两个通话方向所使用的内部时隙相差半帧。