程控交换专业基础知识 - 弱电.ppt

1、程控交换基础,安徽安联同创通信规划设计院有限公司,主要内容,程控交换机的基本结构； 数字通信的一般概念； 电话网络的基本结构 电话信令与接续流程 其它,什么是通信,什么是通信？,什么是通信,这就是通信,什么是通信,这也是通信,通信系统,什么是通信网,能够将各种语言、声音、文字、图像、图表、数据、视频等媒体变换成电信号； 并且在任何两地间的任何两个人或两个通信终端设备之间，按照预先约定的规则（或称协议）进行传输和交换的网络， 就称为通信网络(简称“通信网”)。,电话通信网的基本组成部件,电话通信网由三部分组成：终端设备或用户设备(CPE)、交换设备和传输设备或链路,为什么要引入交换机,疑问？,为

2、什么要引入交换机,为什么要引入交换机,两两相连，需要的连线对数为？,为什么要引入交换机,用户两两直接相连（用户数为N时）： 所需的互连线对数为：N（N-1）/2。,为什么要引入交换机,引入交换机：每个用户只要一对线，接入到一个交换机，就能与世界上的任一用户通话。,电话交换网络,复杂一些的通信网要包括若干个交换设备，每个交换设备要和许多用户终端相连。根据通信网所管辖的范围不同，其交换机的数量也不一样。从少的几个交换机到多的几十个、几百个甚至更多。譬如国内或国际长途电话网，它的交换机数量是非常之多的。,常见电话网络结构,我国PSTN网络结构（1997前）,现在我国PSTN的二级结构,长途网络和本地

3、网络,DC,x,（长途电话网部分）,（本地电话网部分）,DL,DL,DL,PABX,远端模块,x=1或2,终端用户,长途网络路由选择顺序,C4,C1,C2,C3,C4,C1,C2,C3,数字通信,模拟信号和数字信号,数字通信,数字通信与模拟通信相比，具有如下优点： 抗干扰性强、 保密性好、 设备易于集成化 便于使用计算机技术进行处理,语音（模拟）信号数字化,语音信号的数字化要经过抽样、量化和编码三个步骤。,模拟信号数字化,奈奎斯特定理,信号的双边频谱在|f|W范围内不全为0，而在其它区间为0，其中f为频率，W为一常数。抽样定理就是说如果要无失真地将该带限信号复原，抽样频率必须大于2W 即:信号

4、采样后能不失真复原，采样频率须大于信号最高频率的两倍,语音（模拟）信号数字化,语音（模拟）信号数字化,抽样：抽样的功能是将时间上连续的模拟信号变为时间上离散的抽样值。抽样频率取值为8000Hz，即抽样周期为125s。 量化：量化是指用有限个度量值来表示抽样后的信号的幅度值。 编码：根据量化级的选取，有均匀量化和非均匀量化两种方法。,语音（模拟）信号数字化,在PCM32系统中，采用8位码来表示一个样值，最高位是极性码，剩下的7位对应128个量化级。 话音信号的PCM编码的传输速率=8000Hz/s8=64kb/s。 64kb/s是程控数字交换机中基本的交换单位。,PCM A律13折率非线性编码,

5、PCM A律13折率非线性编码,非线性编码,复用技术,频分和时分,频分复用方式是将信道的可用频带划分为若干互不交叠的频段，每路信号的频谱占用其中的一个频段，以实现多路传输。 时分制是把一条物理通道按照不同的时刻分成若干条通信信道(如话路)，各信道按照一定的周期和次序轮流使用物理通道，这样，从宏观上看，一条物理通路就可以同时传送多条信道的信息。,PCM时分多路通信系统的基本原理,（PCMPulseCodeModulation）,PCM时分多路通信系统的基本原理,PCM传输系统图,PCM传输码型,PCM传输码型,PCM传输码型,HDB3码 人们希望在整个脉冲序列中出“0”和出“1”的概率大体相同。

6、为此，CCTT 提出了HDB3 码（High DensityBipolar of order three，三阶高密度双极性码）。在这种码型中，连“0”的数量被限制在三个以下。,PCM帧结构,PCM帧结构,PCM30/32系统的几个主要参数为：,每秒传送8000帧，每帧32个时隙，每个时隙8比特串行码 传送码率为8比特/时隙32时隙/帧8000帧/秒2048kb/s，而每一路信号的速率为64kb/s。,交换机的几种类型,人工电话交换机：由话务员完成转接的。 机电制交换机：主要有步进制交换机和纵横制交换机 模拟程控交换机：控制部分采用计算机控制，而话路部分传送和交换的仍然是模拟的话音信号。 数字程

7、控交换机：控制部分采用计算机控制，话路部分交换的是经过脉冲编码调制（PCM）后的数字化的话音信号。（用户话机发出的模拟话音信号在数字交换机的用户电路板上要转换为PCM信号）,几种主要的交换方式,电路交换：两个用户在相互通信时使用一条实际的物理链路 分组(IP)交换：将信息打包，采用存储转发的方式传送。 ATM交换：（asynchronoustransfermodeswitching）即异步传送模式 ，采用信元作为基础单元。,程控交换机总体结构,程控交换机的基本结构,交换机的硬件系统由用户电路、中继器、交换网络、信令设备和控制系统这几部分组成。,程控交换机的基本结构,程控交换机的基本结构,华为C

8、C08交换局基本结构,常见程控交换机,C&C08（深圳华为） ZTE10J（深圳中兴） S1240（上海贝尔） NEAX61（日本NEC） EWSD（西门子） 5ESS（美国AT&T）,常见模块（S12为例）,ASM（用户模块 ） ISM （ISDN用户模块） DTM（数字中继模块） CTM（时钟与信号音模块） ISM（ISDN用户模块） CCSMN7 （公共信道模块） SCM（服务电路模块） ACE（辅助控制单元模块）,模拟用户模块（ASM）,B(Batteryfeeding)馈电； O(Overvoltageprotection)过压保护； R(Ringingcontrol)振铃控制； S

9、(Supervision)监视； C(CODEC&filter)编译码和滤波； H(Hybridcircuit)混合电路； T(Test)测试。,模拟用户模块（ASM）,1馈电（B） 向用户话机馈电是采用 48V（或 60V）的直流电源供电。,模拟用户模块（ASM）,2过压保护（O） 用户外线可能受到雷电袭击，也可能和高压线相碰。,模拟用户模块（ASM）,3振铃控制（R） 由于振铃电压为交流9015V，频率为25Hz，当铃流高压送往用户线时，就必须采取隔离措施，使其不能流向用户电路的内线，否则将引起内线电路的损坏。一般采用振铃继电器实现,模拟用户模块（ASM）,4监视（S） 监视功能主要是监视

10、用户线的通/断状态，及时将用户线的状态信息送给处理机处理。,模拟用户模块（ASM）,5编译码和滤波（C） 编译码和滤波功能是完成模拟信号和数字信号间的转换。,模拟用户模块（ASM）,6混合电路（H） 混合电路的功能是用来进行二/四线转换。,模拟用户模块（ASM）,7测试（T） 测试功能主要用于及时发现用户终端、用户线路和用户线接口电路可能发生的混线、断线、接地、与电力线碰接以及元器件损坏等各种故障，以便及时修复和排除。,用户电路板（？个用户）,中继器,1、模拟中继器 模拟中继器是数字交换机与其他交换机之间采用模拟中继线相连接的接口电路，它是为数字交换机适应模拟环境而设置的。,中继器,2、数字中

11、继器数字中继器是连接数字局之间的数字中继线与数字交换网络的接口电路，它的输入端和输出端都是数字信号，因此，不需要进行模/数和数/模转换。,数字中继电路板,实现的功能： 码型变换和反变换。主要是PCM 传输线上的HDB3 码和局内的单极性不归零码（NRZ 码）之间的变换 时钟提取和帧同步 提取和插入随路信号（或脉冲转发信号）,数字交换网络,数字时分接线器（T接线器） 数字空分接线器（S接线器）,数字时分接线器（T接线器）,“顺序写入，控制读出”T 接线器,数字时分接线器（T接线器）,假设T 接线器的输入和输出各为一条32 个时隙的PCM 复用线。如果占用时隙TS3 的用户A 要和占用时隙TS19

12、 的用户B 通话，在A 讲话时，就应该把TS3 的话音信码交换到TS19 中去。 在时隙脉冲的控制下，当TS3 时隙到来时，把TS3 中的话音信码写入SM 内地址为3 的存储单元中。而此话音信码的读出则受CM 控制，CM 中地址为19 的存储单元存有A 用户的地址“3”。 当TS19 时隙到来时，从CM 读出19 号存储单元的内容“3”，以“3”这个地址去控制读出SM 内3 号存储单元中的话音信码。这样就完成了把TS3 的信码交换到TS19 中去的任务。,数字空分接线器（S接线器）,数字空分接线器（S接线器）,若输入PCM0/TS1 中的信码要交换到输出PCM1 中去，则当时隙TS1 到来时，

13、CM0 应控制实线圈内的交叉接点1 闭合，从而把输入PCM0 /TS1 时隙中的信码直接转接到输出PCM1/TS1 中去。 同理，若要把输入PCM1/TS14 的信码交换到输出PCM0/ TS14，则当时隙TS14 到来时CM1 应控制实线圈内的交叉接点2 闭合。 S 接线器完成了不同的PCM 复用线（HW）之间的信码交换。但是这种交换仅能在相同时隙间进行，不同时隙间不能进行交换。所以S 接线器在数字交换网络中不能单独使用，这是S 接线器和T 接线器的重大区别。,数字交换网络(DSN),T 接线器以空间位置的划分来实现时隙交换，而S 接线器却以时分方式完成HW（复用线）之间的空间交换。 在容量

14、较小的数字程控电话交换机中，数字交换网络可以由单级T 接线器构成，但容量有限. 为了扩大交换机的容量，通常采用T 接线器和S 接线器相结合的多级交换结构。 多级交换结构有2种基本情况： 1、空-时-空(STS)交换网络， 2、时-空-时(TST)交换网络。,数字交换网络(TST),PCM0/TS2-PCM7/TS31的交换举例,数字交换网络(TTT),信号,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

15、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）,信号的产生,1单音频信号的产生 数字交换机中，单音频信号是由数字信号发生器产生的数字信号音。 2多频信号的产生 双音频信号的产生和单音频信号产生的原理相同，也可以通过线性叠加，找出波形的对称性来节约ROM的容量。,音频信号的产生,将信号按125s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，就是这个音频信号（数字化的信号）。,音频信号的产生,T=2ms 500Hz单音频

16、信号产生原理,信号发生器的原理,交换机到用户信号音,多频信号,一种是由用户电路送来的按钮话机双音多频（Dual Tone Multi-Frequency，DTMF）信号； 另一种是由中继线接口电路送来的多频互控（Multi-Frequency Controlled，MFC）信号。,DTMF电话机频率表,697Hz,770Hz,852Hz,941Hz,1209Hz,1336Hz,1477Hz,1633Hz,高频,低频,1,2,4,5,7,*,8,0,3,6,9,A,B,C,D,#,多频信号的接收,程控交换机软件系统,在线程序（联机程序） 支援程序（脱机程序）,在线程序,在线程序是交换机中运行使用

17、的、对交换系统各种业务进行处理的软件总和，它可分成系统程序和应用程序。,在线程序,1、呼叫处理程序 呼叫处理程序负责整个交换机所有呼叫的建立与释放，以及交换机各种新服务性能的建立与释放。呼叫处理程序主要有以下功能。 交换状态管理 交换资源管理 交换业务管理 交换负荷控制,在线程序,2、执行管理程序（或叫操作系统） 执行管理程序负责对交换系统（尤指处理机）的硬件和软件资源进行管理和调度。 任务调度 IO设备的管理和控制 处理机间通信的控制和管理 系统管理,在线程序,3、维护管理程序 维护管理程序用于维护人员存取和修改有关用户和交换局的各种数据，统计话务量和打印计费清单等各项任务。 4、系统恢复程

18、序 系统恢复程序亦称故障处理程序，负责对交换系统作经常性的检测，并使系统恢复工作能力。,在线程序,5、故障诊断程序 故障诊断程序是用于确定硬件故障位置的程序。对于多数程控交换机来说，可将故障诊断到某块印刷电路板（PCB）。,在线程序,5.1、故障诊断程序（工作方式） 开机诊断，交换机加电后，首先自动对所有硬件部件进行诊断，将结果报告系统恢复程序。 人-机命令诊断，由操作人员通过人-机命令指定对交换机某一部件执行诊断。 自动诊断，当系统恢复程序发现运行中的交换机有故障部件时，用备用部件代替该部件，并调用故障诊断程序对其进行诊断。,支援程序,支援程序按其功能可划分为设计子系统测试子系统生成子系统维

19、护子系统,支援程序,1、设计子系统 设计子系统用在设计阶段，作为功能规范和描述语言（SDL）与高级语言间的连接器，各种高级语言与汇编语言的编译器，链接定位程序及文档生成工作。,支援程序,2、测试子系统 测试子系统用于检测所设计软件是否符合其规范 3、生成子系统 生成子系统用于生成交换局运行所需的软件（即程序文件），它包括局数据文件、用户数据文件和系统文件,支援程序,维护子系统 维护子系统用于对交换局程序的现场修改（或称补丁）的管理与存档。,数据,1.系统文件 系统数据对不同交换局（如市话局、长途局、国际局等）均适用，不随交换局的外部条件而变。 2.局数据文件 它指示交换局设备的安装条件，包括硬

20、件配置、编号方式、中继线信号方式等，这部分内容随不同交换局而异。 3.用户数据文件 它指示交换局中用户分配、新业务类别、话机类型、用户类别等。,信令概述,为了使网络的交换、传输等设备能够协调运作，在各设备之间必须经常传递“信息”以说明各自的运行情况，使网络作为一个整体正常运行，这种“信息”就是信令。 例如，一个用户要打电话，必须先摘机，即由用户话机向交换局送出摘机信号；然后用户拨被叫号码，即送出拨号信号；如果用户挂机，则向交换局送出挂机信号等。 信令系统就好像通信网络的神经系统，是任何通信网络必不可少的。,信令的分类,按工作区域分 用户线信令：是用户和交换局之间的信号，在用户线上传递。 局间信令交换设备和交换设备之间、交换设备和网管中心、职能中心、数据库等设备之间使用的信令，在局间中继上传送。,信令的分类,按信令功能分 监视信令（线路信令）：具有监视功能，用来改变线路上的接续状态。包括摘机、应答、占用、拆线等等。 选择线路（记发器信令）用于路由的选择。包括主叫所拨的、局间的数字、证实信令等。 操作信令用于网络的维护和管理，包括拥塞描述、设备故障、计费信令等。,信令的分类,按信令技术分 随路信令：话路接续过程中所需的占用、应答、拆线等业务信令均由话路本身来传送的一种方式。 公共信道