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1、第三章第三章 程控数字交换机的程控数字交换机的硬件系统 3.1 程控数字交换机硬件的基本结构程控数字交换机硬件的基本结构3.2 数字交换原理和数字交换网络数字交换原理和数字交换网络3.3 数字程控交换机的终端与接口数字程控交换机的终端与接口3.4 控制系统的一般结构控制系统的一般结构3.1 程控数字交换机硬件的基本结构程控数字交换机硬件的基本结构 程控交换机是电话交换网的核心设备程控交换机是电话交换网的核心设备,其主要其主要功能是完成用户之间的接续。功能是完成用户之间的接续。3.1.1 采用分级控制方式的交换机的硬件基本结构采用分级控制方式的交换机的硬件基本结构 采用分级控制方式的交换机的硬件
2、基本结构如采用分级控制方式的交换机的硬件基本结构如图图3-1所示。所示。数字交换网络数字交换网络 用户模块用户模块 远端用户模块远端用户模块 中继模块中继模块 信令设备信令设备 控制系统控制系统 图3-1 采用分级控制方式交换机的硬件的基本结构3.1.2 全分散控制方式交换机的基本结构全分散控制方式交换机的基本结构图图3-2 S1240交换机的基本结构 （1）模拟用户模块（）模拟用户模块（ASM）（2）数字中继模块（）数字中继模块（DTM）（3）ISDN用户模块（用户模块（ISM）（4）ISDN中继模块（中继模块（ITM）（5）服务电路模块（）服务电路模块（SCM）（6）ISDN远端用户单元接
3、口模块（远端用户单元接口模块（IRIM）（7）高性能公共信道信令模块（）高性能公共信道信令模块（HCCM）（8）外设与装载模块（）外设与装载模块（P&L）（9）时钟与信号音模块（）时钟与信号音模块（CTM）（10）辅助控制单元模块（）辅助控制单元模块（ACE）3.1.3 基于容量分担的分散控制方式的交换机的基本结构基于容量分担的分散控制方式的交换机的基本结构 基于容量分担的分散控制方式的交换机主要由交换模基于容量分担的分散控制方式的交换机主要由交换模块（块（SM）、通信模块（）、通信模块（CM）和管理模块（）和管理模块（AM）三部分组）三部分组成。成。1交换模块交换模块 交换模块（交换模块（S
4、M）主要完成交换和控制功能，并提供用）主要完成交换和控制功能，并提供用户线和局间中继线的接口电路。户线和局间中继线的接口电路。图3-3 基于容量分担的分散控制方式交换机的基本结构2通信模块通信模块 通通信信模模块块（CM）的的主主要要功功能能是是完完成成管管理理模模块块（AM）与与交交换换模模块块（SM）之之间间、各各交交换换模模块块之之间间的的连连接接与与通通信信，它它还还完完成成管管理理模模块块（AM）与与交交换换模模块块（SM）之之间间的的呼呼叫叫处处理理和和管管理理信信息息的的传传送送，同同时时完完成成各各交交换换模模块块之之间间的的功功能能话话音音时隙交换。时隙交换。3管理模块管理模
5、块 管理模块（管理模块（AM）用来完成呼叫处理的支援功能（包括）用来完成呼叫处理的支援功能（包括系统范围内的维护访问、诊断、控制和调度、软件恢复和初系统范围内的维护访问、诊断、控制和调度、软件恢复和初始化、故障检测和恢复等，这些都是集中控制的），同时完始化、故障检测和恢复等，这些都是集中控制的），同时完成管理功能，提供访问软件的外接数据链路和磁盘存储器。成管理功能，提供访问软件的外接数据链路和磁盘存储器。3.2 数字交换原理和数字交换网络数字交换原理和数字交换网络3.2.1 语音信号数字化和时分多路通信语音信号数字化和时分多路通信1语音信号的数字化语音信号的数字化 语音信号的数字化要经过抽样、
6、量化和编码三个步骤。语音信号的数字化要经过抽样、量化和编码三个步骤。（1）抽样）抽样图3-4 模拟信号的抽样（2）量化）量化图3-5 压扩法基本原理图（3）编码）编码2时分多路通信时分多路通信 时分多路通信常用的复用方式有频分复用和时分复用时分多路通信常用的复用方式有频分复用和时分复用两种。它们分别按频率和时间划分信道。两种。它们分别按频率和时间划分信道。图3-6 频分复用和时分复用方式 PCM通信是典型的时分复用多路通信系统，基本原理图通信是典型的时分复用多路通信系统，基本原理图如图如图3-7所示。所示。图3-7 PCM通信的基本原理3.2.2 数字交换的基本概念和基本接线器数字交换的基本概
7、念和基本接线器1数字交换的基本概念数字交换的基本概念图3-8 数字交换机中两用户通话经数字交换网络连接的简化示意图2时间（时间（T）接线器）接线器（1）T接线器的基本功能接线器的基本功能（2）T接线器的基本组成接线器的基本组成图3-9 T接线器的结构（3）T接线器的工作方式和工作原理接线器的工作方式和工作原理 输出控制方式输出控制方式 输入控制方式输入控制方式图3-10 时间（T）接线器的工作原理图3空间（空间（S）接线器）接线器（1）S接线器的基本功能接线器的基本功能（2）S接线器的基本组成接线器的基本组成图3-11 S接线器的组成结构（3）两种控制方式和控制原理）两种控制方式和控制原理图3
8、-12 输出控制方式下工作的S接线器的工作原理3.2.3 复用和分路、串复用和分路、串并和并并和并串变换串变换图3-13 8/l复用和串并变换3.2.4 数字交换网络数字交换网络1TST数字交换网络数字交换网络（1）TST数字交换网络的结构数字交换网络的结构图3-16 典型的TST交换网络的结构（2）TST交换网络的工作原理交换网络的工作原理图3-17 TST网络的工作原理（3）TST网络的初、次级网络的初、次级T接线器共用控制存储器的问题接线器共用控制存储器的问题2T接线器集成电路芯片、单接线器集成电路芯片、单T级和级和TTT交换网络交换网络（1）T接线器集成电路芯片接线器集成电路芯片图3-
9、18 256256时隙交换的T接线器的芯片结构原理（2）T单元的扩展单元的扩展 容容量量扩扩展展后后所所需需T单单元元的的数数量量k的的值值是是按按照照扩扩展展倍倍数数的的平方增长的。即平方增长的。即k 图3-19 T单元的扩展（3）TTT型交换网络型交换网络图3-20 TTT三级交换网络的结构3时空结合的交换单元（时空结合的交换单元（T/S）（1）DSE的基本功能和组成的基本功能和组成图3-21 DSE的基本结构（2）DSE的工作原理的工作原理图3-22 DSE交换示例图3-23 DSE工作原理3.2.5 交换网络的阻塞计算交换网络的阻塞计算1话务基础知识话务基础知识（1）话务量）话务量 呼
10、呼叫叫发发生生强强度度与与平平均均占占用用时时长长的的乘乘积积，就就是是单单位位时时间间内内的的话话务务量量，称称为为话话务务量量强强度度，简简称称为为话话务务量量，通常用爱尔兰（通常用爱尔兰（Erl）为单位。用公式表示为）为单位。用公式表示为AS A为话务量强度，为话务量强度，为呼叫发生强度，为呼叫发生强度，S为平均占为平均占用时长。用时长。（2）占用概率分布）占用概率分布2数字交换网络的空分等效数字交换网络的空分等效（1）T接线器的空分等效接线器的空分等效图3-24 T接线器的空分等效（2 2）S S接线器的空分等效接线器的空分等效图3-25 S接线器的空分等效3无阻塞网络无阻塞网络（1）
11、单级无阻塞网络）单级无阻塞网络单级的单级的nn网络显然是无任何内部阻塞的交换网络。网络显然是无任何内部阻塞的交换网络。Yn2（2）三级）三级CLOS无阻塞网络无阻塞网络图3-26 三级CLOS网络的结构3.3 数字程控交换机的终端与接口数字程控交换机的终端与接口 数数字字程程控控交交换换机机的的终终端端与与接接口口主主要要包包括括用用户户模模块、中继器和信令设备。块、中继器和信令设备。1用户模块的基本结构用户模块的基本结构 用户电路：与模拟用户线的接口。用户电路：与模拟用户线的接口。用用户户级级交交换换网网络络：由由一一级级T接接线线器器组组成成，完完成成话话务量的集中和扩散。务量的集中和扩散
12、。用用户户处处理理机机：完完成成对对用用户户电电路路、用用户户级级T接接线线器器的控制及呼叫处理的低层控制。的控制及呼叫处理的低层控制。2模拟用户电路模拟用户电路图3-27 用户模块的基本结构（1）馈电）馈电图3-28 用户馈电原理图（2）过压保护）过压保护图3-29 过压保护电路（3 3）振铃控制）振铃控制图3-30 振铃控制电路（4）监视）监视 监视功能通过用户直流回路的通断来判监视功能通过用户直流回路的通断来判定用户线回路的接通和断开状态。定用户线回路的接通和断开状态。图3-31 用户线监视（5 5）编译码和滤波）编译码和滤波编译码是两个相反方向上的转换。编译码是两个相反方向上的转换。（
13、6 6）混合电路）混合电路图3-32 混合、编译码和滤波功能的示意图（7）测试控制）测试控制图3-33 测试功能的示意图图3-34 模拟用户接口电路的总体框图3用户话务的集中和扩散用户话务的集中和扩散3.3.2 中继器中继器中继器是数字程控交换机与其他交换机的接口。中继器是数字程控交换机与其他交换机的接口。1模拟中继器模拟中继器模拟中继器的功能框图如图模拟中继器的功能框图如图3-35所示。所示。图3-35 模拟中继器的功能框图2数字中继器数字中继器 数数字字中中继继器器是是程程控控交交换换机机和和局局间间数数字字中中继继线线的的接接口口电路，它的入出端都是数字信号。电路，它的入出端都是数字信号
14、。数字中继器的主要功能有：数字中继器的主要功能有：码型变换和反变换码型变换和反变换 时钟提取时钟提取 帧同步帧同步 复帧同步复帧同步 信令的提取和插入信令的提取和插入 图3-36 数字中继器的功能框图3.3.3 信令设备信令设备 信信令令设设备备的的主主要要功功能能是是接接收收和和发发送送信信令令。程程控控数数字字交交换机中主要信令设备有：换机中主要信令设备有：信信号号音音发发生生器器：用用于于产产生生各各种种类类型型的的信信号号音音，如如忙忙音、拨号音、回铃音等。音、拨号音、回铃音等。DTMF接收器：用于接收用户话机发出的接收器：用于接收用户话机发出的DTMF信号。信号。多多频频信信号号发发
15、生生器器和和多多频频信信号号接接收收器器：用用于于发发送送和和接接收局间的收局间的MFC信号。信号。No.7信令终端：用于完成信令终端：用于完成No.7信令的第二级功能。信令的第二级功能。1数字化信号音的产生数字化信号音的产生（1）拨号音（）拨号音（450 Hz的连续音）的产生的连续音）的产生 T lTfs0.028000160（2）MFC的的A1信信号号（1140 Hz1020 Hz的的双双音频）的产生音频）的产生 T2数字音频信号的接收数字音频信号的接收（1）DTMF接收器接收器图3-37 DTMF接收器原理（2 2）多频接收器）多频接收器（3）No.7信令系统硬件的一般结构信令系统硬件的
16、一般结构图3-38 信令终端电路的一般结构3.4 控制系统的一般结构控制系统的一般结构1微同步方式微同步方式图3-39 微同步方式的基本结构2互助方式互助方式3主备用方式主备用方式4Nm备用方式备用方式3.4.2 处理机的控制结构处理机的控制结构1分级控制方式分级控制方式2全分散控制方式全分散控制方式3容量分担的分布控制方式容量分担的分布控制方式3.4.3 处理机之间的通信处理机之间的通信1通过数字交换网络进行通信通过数字交换网络进行通信（1）利用）利用TS16进行通信进行通信（2）通过数字交换网络的任一话音信道传送）通过数字交换网络的任一话音信道传送2采用计算机网络常用的通信结构方式采用计算机网络常用的通信结构方式（1）多总线结构）多总线结构（2）环形结构）环形结构 当分散的控制系统中的多处理机处于平级关系当分散的控制系统中的多处理机处于平级关系时，可以采用环形结构互连，每台处理机相当于环时，可以采用环形结构互连，每台处理机相当于环内的一个节点，和环通过环接口连接。内的一个节点，和环通过环接口连接。（3）以太网结构）以太网结构 以太网结构同令牌环一样，也是一种局域网多以太网结构同令牌环一样，也是一种局域网多处理机的通信技术，但是其应用更加普遍。处理机的通信技术，但是其应用更加普遍。图3-40 以太网结构