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1、1三、电路交换技术及接口电路三、电路交换技术及接口电路本章主要内容本章主要内容1.电话通信的基本原理电话通信的基本原理2.电话交换技术的发展电话交换技术的发展3.程控数字交换机的系统结构程控数字交换机的系统结构4.控制系统控制系统5.接口电路接口电路31 1、电话通信的基本原理、电话通信的基本原理1875年年6月月2日贝尔和沃森发明了电话日贝尔和沃森发明了电话（原始的电磁式电话）（原始的电磁式电话）1877年爱迪生发明了碳精式送话器年爱迪生发明了碳精式送话器（磁石式电话机）（磁石式电话机）1882年出现了共电式电话机年出现了共电式电话机1896年出现了自动电话机年出现了自动电话机-拨号盘电话机
2、拨号盘电话机1.1电话机的发展电话机的发展70年代出现电子电话机年代出现电子电话机-按键式电话机按键式电话机80年代出现数字电话机，年代出现数字电话机，之后出现了各种新式电话机之后出现了各种新式电话机送话器送话器受话器受话器原始原始话音话音还原还原话音话音二二-四四转换转换消侧音电路消侧音电路电话机电话机原始原始话音话音还原还原话音话音受话器受话器：将相应的电信号还原为声音的转换器。将相应的电信号还原为声音的转换器。（喇叭）（喇叭）送话器送话器：将声音变换为相应电信号的转换器。将声音变换为相应电信号的转换器。（话筒）（话筒）1.2 电话机的构成及通话原理电话机的构成及通话原理电话机电话机62
3、2、电话交换技术的发展、电话交换技术的发展一、人工交换阶段一、人工交换阶段 1.磁石式电话交换机磁石式电话交换机 1878年年 与磁石式电话机配套使用与磁石式电话机配套使用 2.共电式电话交换机共电式电话交换机 与共电式电话机配套使用与共电式电话机配套使用 特点特点：人工接续，速度慢、效率低人工接续，速度慢、效率低 标准沿用至今：语音二线传输，交换局集中馈电等标准沿用至今：语音二线传输，交换局集中馈电等电话交换技术发展的三个阶段电话交换技术发展的三个阶段二、机电式自动交换阶段二、机电式自动交换阶段 1.步进制交换机步进制交换机（Step by Step System）：）：史端乔（史端乔（St
4、rowger）式自动电话交换机式自动电话交换机 1892 美国美国 -为每个用户指定唯一的电话号码，通过拨号盘自动拨号为每个用户指定唯一的电话号码，通过拨号盘自动拨号 -使用电磁控制的机械触点开关代替人工操作，自动实现使用电磁控制的机械触点开关代替人工操作，自动实现 线路接续线路接续 特点特点：直接控制方式（由拨号脉冲直接控制交换机的接线：直接控制方式（由拨号脉冲直接控制交换机的接线 器动作，通过一位一位拨号，一步步找到被叫接续点）器动作，通过一位一位拨号，一步步找到被叫接续点）电话交换技术发展的三个阶段电话交换技术发展的三个阶段旋转制、升降制电话交换机旋转制、升降制电话交换机 特点特点：间接
5、控制方式（用户拨号脉冲由：间接控制方式（用户拨号脉冲由“记发器记发器”接接 收，通过译码器译成电码控制接线器）收，通过译码器译成电码控制接线器）共同特点共同特点：q噪声大噪声大q易磨损易磨损q维护工作量大维护工作量大q接线速度慢接线速度慢q故障率高故障率高q电路技术简单电路技术简单q人员培训容易人员培训容易电话交换技术发展的三个阶段电话交换技术发展的三个阶段2.纵横制交换机纵横制交换机（Crossbar System）1938年年 特点特点：接线器接点采用压接触方式接线器接点采用压接触方式 公共控制方式（控制部分与话路部分分离，公共控制方式（控制部分与话路部分分离，控制部分可独立设计）控制部分
6、可独立设计）电话交换技术发展的三个阶段电话交换技术发展的三个阶段三、电子式自动交换阶段三、电子式自动交换阶段 1.半电子交换机（准电子交换机）：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。话路部分采用机械接点，控制部分采用电子器件。2.全电子交换机：全电子交换机：话路部分和控制部分均采用电子器件。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电话交换技术发展的三个阶段模拟程控交换机模拟程控交换机：1965年年5月月 美国美国 ESS No.1数字程控交换机数字程控交换机：1970年年 法国法国 E10程控交换机：把各种控制功能、步骤、方法编成程序，程
7、控交换机：把各种控制功能、步骤、方法编成程序，放入存储器，利用存储器内所存储的程序来控制整个交放入存储器，利用存储器内所存储的程序来控制整个交换工作。换工作。几个概念几个概念：程控与布控、时分与空分、模拟与数字：程控与布控、时分与空分、模拟与数字电话交换技术发展的三个阶段电话交换技术发展的三个阶段q 引进交换机引进交换机 AXE10，FETEX-150，E10B，5ESS、NEAX61、EWSDq 引进生产线引进生产线 上海：上海：S1240，北京：北京：EWSD，天津：天津：NEAX61 q 自行研制自行研制 巨龙巨龙HJD-04，大唐大唐SP30，华为华为C&C08，中兴中兴ZXJ10 我
8、国程控交换技术的发展我国程控交换技术的发展143 3、程控数字交换机的系统结构、程控数字交换机的系统结构数字交换机的系统结构数字交换机的系统结构数数 字字 交交 换换 网网 络络数字数字中继电路中继电路信令设备信令设备用用户户级级用户电路用户电路用户电路用户电路用户处理机用户处理机用用户户级级用户电路用户电路用户电路用户电路用户处理机用户处理机数字数字中继电路中继电路模拟模拟中继电路中继电路数字数字中继电路中继电路PCM用户模块用户模块远端远端用户模块用户模块中央处理机中央处理机存储器存储器外设外设话路子系统话路子系统控制子系统控制子系统返回返回n话路子系统话路子系统 由交换网络和各种外围模块
9、组成由交换网络和各种外围模块组成n数字交换网络数字交换网络：核心，实现交换功能：核心，实现交换功能n用户模块用户模块n用户电路：用户终端设备与交换机的接口用户电路：用户终端设备与交换机的接口n用户级交换网络：用户级交换网络：-集中集中/分散用户的话务量分散用户的话务量 -采用单采用单T交换网络交换网络n用户处理机：控制用户级交换网络用户处理机：控制用户级交换网络n远端用户模块远端用户模块：放置在远离母局的用户密集区：放置在远离母局的用户密集区n与用户模块基本相同与用户模块基本相同n区别：具有模块内交换功能区别：具有模块内交换功能n优点：优点：-避免用户线长距离铺设，节省成本避免用户线长距离铺设
10、，节省成本 -将模拟传输改为数字传输，改善了线路的将模拟传输改为数字传输，改善了线路的 传输质量传输质量 数字交换机的系统结构数字交换机的系统结构n话路子系统话路子系统n中继电路中继电路：交换机与中继线的接口，一般是：交换机与中继线的接口，一般是交换机与交换机或交换机与远端模块的接口交换机与交换机或交换机与远端模块的接口n数字中继电路：连接数字中继线数字中继电路：连接数字中继线n模拟中继电路：连接模拟中继线模拟中继电路：连接模拟中继线n信令设备信令设备：用来接收和发送呼叫接续时所需：用来接收和发送呼叫接续时所需的信令信息，比如各种信号音。的信令信息，比如各种信号音。数字交换机的系统结构数字交换
11、机的系统结构n控制子系统控制子系统 是交换机的是交换机的“指挥系统指挥系统”，采用分级分散，采用分级分散控制方式控制方式n中央处理机中央处理机：负责系统资源分配，中央交换：负责系统资源分配，中央交换网络控制，呼叫处理，信令处理，系统的操网络控制，呼叫处理，信令处理，系统的操作、维护、管理等。作、维护、管理等。n用户处理机用户处理机数字交换机的系统结构数字交换机的系统结构194 4、程控交换机的控制系统、程控交换机的控制系统 1、呼叫处理能力：最大忙时试呼次数、呼叫处理能力：最大忙时试呼次数 （Maximum Number of Busy Hour Call Attempts）2、高可靠性：、高
12、可靠性：99.99%的正确率和的正确率和40年中断时间小年中断时间小于于2小时小时其它：灵活性和适应性；经济性其它：灵活性和适应性；经济性交换系统对控制部件的要求交换系统对控制部件的要求 控制系统的构成方式：控制系统的构成方式：集中控制、分散控制（分级控制、分布控制）集中控制、分散控制（分级控制、分布控制）多处理机的工作方式：多处理机的工作方式：按功能分担、按话务分担、备用方式按功能分担、按话务分担、备用方式 备用方式：同步方式、互助方式、主备用方式：同步方式、互助方式、主/备方式备方式（冷备用、热备用）（冷备用、热备用）处理机间的通信方式：处理机间的通信方式：通过通过PCM信道进行通信、采用
13、计算机网常用的通信道进行通信、采用计算机网常用的通信方式信方式控制系统的结构控制系统的结构1、集中控制、集中控制 任一处理机能使用系统的所有资源（硬件、软件），任一处理机能使用系统的所有资源（硬件、软件），执行交换系统的全部功能。执行交换系统的全部功能。资源资源1 资源资源2资源资源r处理处理机机1处理处理机机2处理处理机机n功能功能1功能功能2功能功能f特点：特点：控制关系简单，处理机间通信接口简单，可靠控制关系简单，处理机间通信接口简单，可靠性差，性差，软件庞大，维护困难软件庞大，维护困难控制系统的构成方式控制系统的构成方式2、分散控制分散控制 控制系统中的每台处理机只能使用部分资源，完控
14、制系统中的每台处理机只能使用部分资源，完成部分功能。成部分功能。（1）分级控制）分级控制 将控制功能分级，不同层次的控制功能由不同将控制功能分级，不同层次的控制功能由不同的处理机完成。的处理机完成。控制系统的构成方式控制系统的构成方式交换网络交换网络LPRLPRLPRLPRCPRCPRMPR日本富士通，日本富士通，FETEX-150低层次低层次 ：用户线扫描，摘挂机识别：用户线扫描，摘挂机识别-用户处理机用户处理机(LPR)高一层次：号码分析，路由选择高一层次：号码分析，路由选择 -呼叫处理机呼叫处理机(CPR)最高层次：故障诊断，维护管理最高层次：故障诊断，维护管理 -主处理机主处理机(MP
15、R)分级控制分级控制去交换机结构图去交换机结构图返回返回（2）分布式控制）分布式控制 以以S-1240数字交换机为典型代表。数字交换机为典型代表。取消了中央处理机，将控制功能分散到各个终端模取消了中央处理机，将控制功能分散到各个终端模块的控制单元块的控制单元(TCE)中中。优点：优点：硬件和软件的模块化硬件和软件的模块化 扩充性好扩充性好 可靠性高可靠性高 缺点：缺点：多处理机间通信接口复杂多处理机间通信接口复杂控制系统的构成方式控制系统的构成方式分布式控制多处理机的工作方式1、功能分担、功能分担 不同处理机完成不同功能。不同处理机完成不同功能。2、话务分担、话务分担 每台处理机只完成一部分用
16、户的呼叫处理任务。每台处理机只完成一部分用户的呼叫处理任务。3、备用方式、备用方式 双处理机，一台主用机，一台备用机。双处理机，一台主用机，一台备用机。去去FETEX-150去交换机结构图去交换机结构图用户用户用户用户处理机处理机1处理机处理机2(1)同步方式（同时接收话路设备的输入信息，执行相同步方式（同时接收话路设备的输入信息，执行相同的指令）同的指令）两台处理机同步工作，执行结果进行比较，相同则两台处理机同步工作，执行结果进行比较，相同则继续。如结果不一致，则中断正常业务，各自启动检测继续。如结果不一致，则中断正常业务，各自启动检测程序，检测有故障的处理机退出服务，且应尽快修复，程序，检
17、测有故障的处理机退出服务，且应尽快修复，返回到工作系统中。返回到工作系统中。备用方式(2)互助方式互助方式 主、备用机平时分别承担一半话务负荷，主、备用机平时分别承担一半话务负荷，一旦有一台处理机出现故障，就由另一台一旦有一台处理机出现故障，就由另一台处理机承担全部的话务工作。处理机承担全部的话务工作。备用方式用户用户用户用户处理机处理机1处理机处理机2(3)主主/备用方式备用方式 一台处理机正常工作，一台处理机备用，一旦主一台处理机正常工作，一台处理机备用，一旦主用机出现故障，进行主用机出现故障，进行主/备用设备切换。备用设备切换。备用方式有两种：备用方式有两种：冷备用：冷备用：备用机不保存
18、呼叫数据，发生故障切换时，当备用机不保存呼叫数据，发生故障切换时，当前正在进行的呼叫会丢失掉。前正在进行的呼叫会丢失掉。热备用：热备用：备用机保存呼叫数据，切换时不会丢失呼叫。备用机保存呼叫数据，切换时不会丢失呼叫。备用方式多处理机间的通信方式通信方式通信方式 采用计算机网常用方式：如总线等采用计算机网常用方式：如总线等利用利用PCM信道信道利用利用TS16进行通信：如进行通信：如FETEX-150与话音信息一样在交换网络中传输，与话音信息一样在交换网络中传输，用不同的标志区分：如用不同的标志区分：如S1240中的换中的换码信道字码信道字325 5、接口电路、接口电路接口设备：数字程控交换机与
19、外围环境的接口接口设备：数字程控交换机与外围环境的接口功能：完成外部信号与交换机内部信号的转换功能：完成外部信号与交换机内部信号的转换模拟用户接口电路模拟用户接口电路数字用户接口电路数字用户接口电路操作、管操作、管理、维护理、维护交交换换网网络络数字中继接口电路数字中继接口电路数字中继接口电路数字中继接口电路模拟中继接口电路模拟中继接口电路控制系统控制系统中中继继侧侧接接口口ABCZVOAM用用户户侧侧接接口口数字交换机接口类型数字交换机接口类型ETETETETETETETETETETETETETET数数 字字 交交 换换 网网 络络模拟用户线模拟用户线Z1模拟远端集线器模拟远端集线器Z2模拟
20、模拟PABXZ3数字用户线数字用户线V1LTLTLTLTZ1V2V3V4V5数字远端模块数字远端模块Z1V1NT数字数字PABXm X(2B+D)n X E12,048kbit/sABLTC11C12C21C22LT本地本地转换转换二线二线中继器中继器通路转通路转换设备换设备四线四线FDM实线实线PCM8,448kbit/sLT34,368kbit/s8,448kbit/sLT数字交换机接口类型数字交换机接口类型V接口：数字用户接口接口：数字用户接口 V1：64kb/s，可为可为2B+D或或30B+D的终端的终端 V2：连接数字远端模块的接口连接数字远端模块的接口 V3：连接数字连接数字PAB
21、X的接口，属的接口，属30B+D的接口的接口 V4：可接多个可接多个2B+D的终端，支持的终端，支持ISDN的接入的接入 V5：支持支持n X E1的接入网，包括的接入网，包括V5.1和和V5.2接口接口A接口：接口：速率为速率为2048kb/s的数字中继接口的数字中继接口B接口：接口：PCM二次群接口，其接口速率为二次群接口，其接口速率为8448kb/s程控交换系统接口类型程控交换系统接口类型数字接口数字接口Z接口：模拟用户接口接口：模拟用户接口 Z1接口：连接单个模拟用户的接口接口：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接口：连接模拟远端集线器的接口 Z3接口：连接模拟
22、接口：连接模拟PABX的接口的接口程控交换系统接口类型程控交换系统接口类型模拟接口模拟接口用户电路：交换机通过用户线与用户终端相连的接口电路。用户电路：交换机通过用户线与用户终端相连的接口电路。模拟用户电路的功能可归纳为模拟用户电路的功能可归纳为BORSCHT七个功能：七个功能：B(Battery feeding)馈电馈电O(Overvoltage protection)过压保护过压保护R(Ringing control)振铃控制振铃控制S(Supervision)监视监视C(CODEC&filters)编译码和滤波编译码和滤波H(Hybird circuit)混合电路混合电路T(Test)测
23、试测试5.1 模拟用户电路模拟用户电路电容的特性：电容的特性：“隔直流，通交流隔直流，通交流”电感的特性：电感的特性：“隔交流，通直流隔交流，通直流”（1）B:馈电馈电馈电馈电：由用户电路向电话提供直流电源，：由用户电路向电话提供直流电源，-48v，20-50mA。ab用户线用户线用户线用户线48V（2）0:过压保护过压保护 用户线是外线，为避免高压进入交换机内部而损坏交换用户线是外线，为避免高压进入交换机内部而损坏交换机，设置了两极保护，将线路的高压分别限制在机，设置了两极保护，将线路的高压分别限制在48V和和地电位。地电位。第一级在总配线架上安放气体放电管；第一级在总配线架上安放气体放电管
24、；第二级在用户电路中设置二极管桥式钳位电路。第二级在用户电路中设置二极管桥式钳位电路。-48V内内线线外外线线abRR1234（3）R:振铃控制振铃控制 控控制制系系统统S振铃振铃控制控制振铃电路振铃电路用户线用户线截铃截铃铃流铃流振铃信号（铃流）：振铃信号（铃流）：90V15V，25HZ，1s通，通，4s断。断。过程过程:控制系统发控制系统发“振铃控制振铃控制”继电器动作继电器动作铃流经用户线铃流经用户线送达用户话机送达用户话机用户话机振铃用户话机振铃用户摘机用户摘机振铃电路产生振铃电路产生“截截铃铃”信号信号控制系统停止控制系统停止“振铃控制振铃控制”信号信号开关释放开关释放停止停止振铃振
25、铃监视用户线回路的通、断状态。监视用户线回路的通、断状态。主要用来识别用户话机的摘机和挂机，号盘话机发出的号码等。主要用来识别用户话机的摘机和挂机，号盘话机发出的号码等。（4）S:监视监视用户线用户线监视信号监视信号-V编码器：完成模拟信号到数字信号的转换（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（译码器：完成数字信号到模拟信号的转换（Decoder）。（5）C:编译码和滤波编译码和滤波LPF模拟模拟模拟模拟3003400HZ编码器编码器译码器译码器PCMPCM交换机侧交换机侧用户侧用户侧BPF完成二线到四线的转换功能。完成二线到四线的转换功
26、能。（6）H:混合电路混合电路平衡网络平衡网络模模/数数数数/模模模拟用户线模拟用户线数字信号数字信号数字信号数字信号（7）T:测试测试测试测试功能是为了在出现故障时能对用户线和用户电路进行测试。功能是为了在出现故障时能对用户线和用户电路进行测试。分为外线测试和内线测试。分为外线测试和内线测试。外线测试外线测试是对用户线进行测试，主要测试用户电缆的一些指标，是对用户线进行测试，主要测试用户电缆的一些指标，如环阻、对地电阻、对地电容、线间电容等。如环阻、对地电阻、对地电容、线间电容等。内线测试内线测试是对用户电路本身进行测试。是对用户电路本身进行测试。q 极性倒换（反转）极性倒换（反转）q 计费
27、脉冲发送计费脉冲发送其它功能其它功能模拟用户电路功能框图模拟用户电路功能框图举例举例用户电路板用户电路板数字中继电路数字中继电路：交换机与数字中继线的接口设备，：交换机与数字中继线的接口设备，用于与数字交换局或远端模块的连接。用于与数字交换局或远端模块的连接。主要作用主要作用：完成：完成信号传输、信号同步、信令配合信号传输、信号同步、信令配合5.2 数字中继电路数字中继电路数字中继电路的结构框图数字中继电路的结构框图码型变换码型变换帧定位帧定位信令提取信令提取时钟提取时钟提取帧帧/复帧同步复帧同步告警检测告警检测同步插入同步插入PCM输入输入PCM输出输出信令插入信令插入码型变换码型变换交交换
28、换网网络络返回（1）码型变换）码型变换PCM线上线上HDB3 交换机内部交换机内部NRZ（2）时钟提取）时钟提取从输入的从输入的PCM数据流中提取时钟信号，作为输入数据流数据流中提取时钟信号，作为输入数据流的基准时钟，正确的一位一位接收数据。的基准时钟，正确的一位一位接收数据。数字中继电路的基本功能数字中继电路的基本功能01001011读出结果：读出结果：0010010011读出结果：读出结果：0100011去中继图去中继图（3）帧同步）帧同步目的：使接收端的帧结构排列和发送端的完全一致，目的：使接收端的帧结构排列和发送端的完全一致，保保证各路信息能够准确接收证各路信息能够准确接收。方法：从接
29、收的数据流中搜索并识别到方法：从接收的数据流中搜索并识别到帧同步码帧同步码，以该，以该时隙作为一帧的开始。时隙作为一帧的开始。数字中继电路的基本功能数字中继电路的基本功能0 0 0 1 1 0 1 1TS0TS1TS0TS1去中继图去中继图（4）复帧同步）复帧同步目的：如果数字中继线上使用的是随路信号（中国目的：如果数字中继线上使用的是随路信号（中国1号信号信令），使收、发两端一复帧中的帧与帧对齐，以便正确接令），使收、发两端一复帧中的帧与帧对齐，以便正确接收各路信令信号。收各路信令信号。方法：识别复帧同步码方法：识别复帧同步码数字中继电路的基本功能数字中继电路的基本功能TS16F00 0 0
30、 0F11F22F1515161730去中继图去中继图(5)帧定位（再定时）帧定位（再定时）将输入的将输入的PCM码流同步到本局时钟上来（频率相位一致）。码流同步到本局时钟上来（频率相位一致）。数字中继电路的基本功能数字中继电路的基本功能弹性存储器弹性存储器写入写入控制控制读出读出控制控制本局时钟本局时钟及帧同步及帧同步PCM出出PCM入入时钟提取时钟提取及帧同步及帧同步去中继图去中继图(6)信令的提取和插入信令的提取和插入TS16中的标志信号的提取（收时）和插入（发时）。中的标志信号的提取（收时）和插入（发时）。(7)帧和复帧同步信号的插入帧和复帧同步信号的插入数字中继电路的基本功能数字中继
31、电路的基本功能去中继图去中继图1、音频信号种类、音频信号种类q 交换机到用户交换机到用户 各种信号音（各种信号音（单频单频，信号源，信号源450Hz或或 950Hz的的正弦波正弦波）5.3 音频信号音频信号1、音频信号种类、音频信号种类q 用户到交换机用户到交换机 直流脉冲（拨号盘话机）直流脉冲（拨号盘话机）-通过用户线扫描，通过用户线扫描，拨号信息拨号信息 由软件识别由软件识别 DTMF（双音多频话机）（双音多频话机）-专用解码器专用解码器 高高 频频/HZ低频低频/HZ1290133614771633697123A770456B852789C941*0#D1、音频信号种类、音频信号种类q
32、交换机到交换机交换机到交换机 NO.1信令时，局间信令为信令时，局间信令为局间多频互控信号局间多频互控信号(MFC)前向信号：主叫所在发端局前向信号：主叫所在发端局被叫所在收端局被叫所在收端局 （6中取中取2）后向信号：被叫所在收端局后向信号：被叫所在收端局主叫所在发端局主叫所在发端局 （4中取中取2）1、音频信号种类、音频信号种类频率频率/HZf0f1f2f4f7f11编码编码信号信号前向前向 1380 1500 1620 1740 1860 1980后向后向 1140 1020 9007801f0+f1*2f0+f2*3f1+f2*4f0+f4*5f1+f4*6f2+f4*7f0+f7*8f1+f7*9f2+f7*10f4+f7*11f0+f11*12f1+f11*13f2+f11*14f4+f11*15f7+f11*MFC信号编码规则信号编码规则