三.程控电话交换通信网1分析.ppt

1、1,第三章：数字程控电话交换与电话通信网,2,电话通信的基本原理 电话交换技术的发展 程控数字交换机的系统结构 接口电路 交换网络-话路建立 控制系统 程控交换软件系统 呼叫处理的基本原理 交换技术基础 电话通信网,本章主要内容,3,1.电话通信与电话机,1875年6月2日贝尔和沃森发明了电话 （原始的电磁式电话） ,1877年爱迪生发明了碳精式送话器 +手柄+呼叫设备（电铃）+手摇发电机+干电池 （磁石式电话机） ,1882年出现了共电式电话机 （没有手摇发电机和干电池，通话所用电源由交换机供给） ,一、概述,4, 1896年美国人爱立克森发明了旋转式电话拨号盘 1920年美国人坎贝尔发明了

2、消侧音电路 （自动电话机-拨号盘电话机） ,60年代电子学飞速发展、70年代大规模集成电路出现 (电子电话机-按键式电话机) ,80年代随着N-ISDN的应用出现了数字电话机,1.电话通信与电话机,5,送话器,受话器,原始话音,还原话音,二-四转换,消侧音电路,电话机,原始话音,还原话音,1.电话通信与电话机,电话机的基本构成及通话原理,6,受话器,送话器,拨号盘,S,S,P,H,H,a,b,电铃,Z,C,HH:叉簧接点 SS:短路接点（拨号期间闭合） P:拨号接点 Z:消侧音电路 C：隔直电容,用户线,B,摘机,“2”,“3”,位间隔,通话,挂机,挂机,1.电话通信与电话机,7,受话器：将相

3、应的电信号还原为声音的转换器。 送话器：将声音变换为相应电信号的转换器。 旋转式拨号盘（三个参数）： 脉冲速度：表示拨号盘每秒钟发生的脉冲个数。 普通：10/s(66+33ms)， 8-14个/s;快速：20/s. 脉冲断续比：在一个脉冲周期里，断开电流的时间和接通电流的时间之比。 t断/t续=（1.3-2.5）：1 位间隔：200ms,1.电话通信与电话机,8,用户电路的集中供电（-48V),1.电话通信与电话机,9,按键式拨号盘：与拨号集成电路配合发出脉冲或双音频(DTMF)信令。 振铃器：交铃流（25Hz、90V),音调振铃器,1.电话通信与电话机,10,扬声电话机 免提电话机 无绳电话

4、机 录音电话机 可视电话机 投币电话机 磁卡电话机,1.电话通信与电话机,11,人工交换阶段 磁石式电话交换机 共电式电话交换机 机电式自动交换阶段 步进制交换机（Step by Step System）： 使用步进选择器。史端乔（Strowger）式自动电话交换机,德国西门子式自动交换机. 特点：直接控制方式,电话交换技术发展的三个阶段,2、电话交换技术的发展,12,旋转式和升降式自动交换机 特点：间接控制方式 共同特点： 噪声大 易磨损 维护工作量大 接线速度慢 故障率高 电路技术简单 人员培训容易,电话交换技术发展的三个阶段,13,纵横制交换机（Crossbar System）： 使用纵

5、横接线器，接点采用压接触方式，体积小、噪音小、维护工作量小。 特点：间接控制方式（话路与控制部分分离），接续速度快。 电子式自动交换阶段： 半电子交换机（准电子交换机）： 话路部分采用机械接点，控制部分采用电子器件。 全电子交换机： 话路部分和控制部分均采用电子器件。,电话交换技术发展的三个阶段,14,程控（存储程序控制）交换机：依靠计算机及其程序控制交换机的工作。 布控（布线逻辑控制）交换机：依靠电磁或电子器件的布线逻辑控制交换机的工作。 模拟程控交换机：通过交换机话路部分的信号形式是模拟信号，采用存储程序控制方式。 1965年5月美国开通了第一个程控交换机（ESS No.1）。 数字程控交

6、换机：通过交换机交换网络的信号形式是数字信号，采用存储程序控制方式。 1970年法国开通了第一个数字程控交换机（E10）。,电话交换技术发展的三个阶段,15,空分与时分、模拟与数字、程控与布控 空分（空间分割方式）： 话路是按空间分布的； 交换网络为每一次呼叫都要提供一条独占的路由； 入线端和出线端能够建立起连续的电气连接； 只能交换模拟信号。 时分(时间分割方式）： 话路是按时间分布的，各个不同呼叫在时间上是分割开的； 交换网络的每一条总线能为若干个呼叫所分享； 交换网络的入线端和出线端不可能建立起连续的电气连接； 即可交换模拟信号（PAM），也可交换数字信号（PCM）。,几个重要概念,16

7、,几个重要概念,模拟交换： 通过交换机话路部分的信号形式是模拟信号。可采用二线交换形式，也可以采用四线交换形式。 数字交换： 通过交换机交换网络的信号形式是数字信号。只能采取四线交换形式。 存储程序控制： 依靠计算机及其程序控制交换机的工作。采用模块化结构容量易扩充，增添新功能修改和增加程序即可。 布线逻辑控制： 依靠电磁或电子器件的布线逻辑控制交换机的工作。功能固定，增加容量和增添新功能几乎不可能。,17,缩位拨号 热线服务 呼出限制 免打扰服务 查找恶意呼叫 闹钟服务 限制呼入 缺席用户服务,补充业务,遇忙回叫 无条件呼叫前转 遇忙呼叫前转 无应答呼叫前转 呼叫等待 三方通话 会议电视 主

8、叫号码显示等,18,总之，程控比布控有很多优点；时分比空分要优越；数字比模拟有很多好处。将程控、时分和数字技术集合在一部交换机上，就出现了“时分程控数字电话交换机”，它代表了现阶段交换技术的主流方向。以至于人们一谈到程控交换机，便一致认为是时分程控数字电话交换机。,程控交换机的优越性,在技术上的 灵活性大、便于采用新技术和增加新业务，能提供许多新的服务性能，维护管理方便、可靠性高。 在经济上的 模块化结构、应用大规模集成电路： 在交换设备上，体积更小，节省机房面积和省电 在增加容量上，十分方便，初期投资少 在生产方面，节省大量有色金属,19,引进交换机 AXE10，FETEX-150，E10B

9、，5ESS、 NEAX61 、EWSD 引进生产线 上海：S1240，北京：EWSD，天津：NEAX61 自行研制 巨龙HJD-04，大唐SP30，华为C&C08，中兴ZXJ10,我国程控交换技术的发展,20,二、数字程控交换机的系统结构,用户线,控制子系统,话路子系统,21,数字交换机的系统结构,22,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,23,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

10、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。,几个概念,24,三、接口设备,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,数字中继接口,操作维护,OAM,Z,V,A,B,C,Q3,数字程控交换机的接口设备主要有：用户电路、中继电路和信令收发设备。,25,1、数字程控交换机接口类型,26,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

11、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n X E1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/s,程控交换系统接口类型数字接口,27,Z1接口：连接单个模拟用户终端的接口 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,程控交换系统接口类型模拟接口,28,2、用户电路,29,2、用户电路,模拟用户电路的功能可归纳为BORSCHT七个功能： B(Battery feeding)馈电 O(Overvoltage protection)过压保

12、护 R(Ringing control)振铃控制 S(Supervision)监视 C(CODEC & filters)编译码和滤波 H(Hybird circuit)混合电路 T(Test)测试,30,馈电,电容的特性：“隔直流，通交流” 电感的特性：“隔交流，通直流”,（-48v）,31,过压保护,32,振铃控制,振铃电压：90+15v 振铃频率：25Hz,33,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,监视,34,监视,35,编译码和滤波（CODEC）,编码器：完成模拟信号到数字信号的转换（Coder

13、）。 译码器：完成数字信号到模拟信号的转换（Decoder） 。,混合电路,完成二线到四线的转换功能。,a b,36,测试,其它功能,极性倒换（反转）、计费脉冲发送、主叫号码显示等,37,模拟中继器：是程控数字交换机与模拟中继线的接口，用于与模拟交换机的连接。,3、中继电路,变：用户线监视为线路信号监视 少：馈电 多：忙闲指示,38,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

14、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,数字中继电路,39,数字交换网络,数字中继电路的基本功能,与P77 图3.11略有不同,40,数字中继电路的基本功能,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。,41,复帧同步： 如果数字中继线上使用的是随路信号（中国1号

15、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（TS16时隙） 进入数字交换网络以后，PCM的TS0时隙和TS16时隙已无用途，可做它用（信号音发生器、处理机间的通信）。 帧定位（再定时，同步）,数字中继电路的基本功能,42,4.数字音频信号的产生、发送和接收,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, 1020

16、Hz, 900Hz, 780Hz, （4中取2） 用户到交换机： 拨号信息（直流脉冲、DTMF）,43,用户线信号,44,单频信号的产生,T=2ms 500Hz音频信号产生原理,单音频信号的产生,45,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）。,单音频信号产生原理,单音频信号的产生,46,信号发生器的硬件结构,单音频信号的产生,实际上，按照正弦波的对称性，ROM中仅存正半波的前半周样值数据即可。,47,双音频信号的产生,双音频信号产生原理： 首

17、先要找到双音频的一个重复周期，即最大公约数。 将两个双音频信号按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。 举例：产生1500HZ和1620HZ信号（p81),数字音频信号的发送,指定时隙（或占用普通话路的时隙）经交换网络送出，按输出控制方式。P81 图3.15,48,数字音频信号的接收,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,49,四、话路建立,主要内容： 复用器和分路器的工作原理、TST网络的工作原理,50,复用和分路,51,52,串并变换原

18、理,移位寄存器,移位寄存器,HW0,HW7,CP,锁存器,锁存器,D0,D7,D0,D7,D0,D7,D7,D0,D0,D7,8-1 (D0),8-1 (D7),HW0,HW0,HW7,HW7,(8),(8),(8),CP,CPTD7,53,并串变换原理,54,时钟、定时脉冲和位脉冲,55,56,呼叫处理能力 在满足服务质量的前提下，处理机处理呼叫的能力，用最大忙时试呼次数（BHCA:Maximum Number of Busy Hour Call Attempts ）表示 。 呼叫处理能力：即在单位时间内控制系统能够处理的呼叫次数。 t=a+bN t系统总开销；a固有开销；b处理一次呼叫的平

19、均开销； N单位时间内处理的总呼叫次数（BHCA） 例：某处理机忙时呼叫处理时间开销平均为0.8，固有开销a=0.3，处理一次呼叫的时间为36ms，求其BHCA值。 t=0.8 a=0.3 b=3610-3/3600(h) 则N=（t-a)/b=50000次/h,1、程控交换机对控制系统的基本要求,五、控制子系统,57,程控交换机的BHCA大小与其系统结构、处理机的性能、处理机的分担方式操作系统效率、呼叫处理的软件编程效率等因素有关。一般要求程控交换机的BHCA大于75万次。 当程控交换机承接的试呼总次数超过其最大BHCA设计能力时，交换机实际完成的呼叫处理次数就要下降。实际上，在交换机承接的

20、话务负荷达到90%时，要进行过负荷控制。,最大设计能力,90%最大设计能力,完成的负荷,时间,程控交换机的呼叫处理能力,58,程控交换机的可靠性要求,程控交换机是通信网中的核心设备之一，其一旦出现故障，将导致众多电话不通，要求可靠性较高。其可靠性用可用性指标A表示。 A=MTBF/(MTBF+MTTR) MTBF 系统无故障间隔时间(系统无故障运行时间） MTTR 系统故障平均修复时间（系统故障时间） 程控交换机的不可用性:U=1-A 程控交换机的不可用性指标一般要求20年内不超过1小时。计算表明，此时需要2个处理机协同工作才能达到。,59,程控交换机的服务质量要求,程控交换机的服务质量要求主

21、要有呼损指标和接续时延。 呼损指标： 因交换机的话路子系统公共资源不足，导致在最大忙时呼叫不能完成的接续数与此时承接的呼叫总数之比，用百分数表示。一般程控交换机的呼损指标小于10%。 接续时延： 用户摘机后，从识别出摘机、连接信号音设备到用户听到拨号音的平均时间小于400ms。 用户拨号后，从号码分析、选择和接续通路、被叫端发出铃流、主叫端连接信号音设备到用户听到回铃音的平均时间小于650ms。,60,2、控制系统的构成方式,（1）程控交换机控制系统的构成方式（多种）主要有两种 集中控制：任何一台处理机都能使用系统中的所有资源（硬件和软件资源），执行交换系统的全部控制功能。一般处理机的数量是2，适合容量较小的程控交换机。,特点有三： 问题：2个或多个处理机间如何协同工作？,61,分散控制： 程控交换机的所有资源的使用和实现的控制功能是由多个处理机分担完成的。有全分散控制和分级控制两种方式。 全分散控制方式有五个特点：p89 分级控制方式有四个特点：p89,2、控制系统的构成方式,处理机1,处理机2,处理机L,62,多处理机之间的控制方式主要有三种： 按功能分担、按话务（容量）分担、冗余工作（冷备用、热备用） 按功能分担：,3、多处理机的工作方式,多处理机间按功能进行划分。 划分方法： 与硬件相关和 与呼叫处理相关软件相关。,63,