程控交换原理讲义.pptx

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1、1.概论2.话音信号的数字话基础3.程控交换机的构成与原理4.电话网及信号系统第1页/共80页概论第2页/共80页电话交换机的发展概况1.人工电话交换机（1878）2.步进制交换机 （1891）3.纵横制交换机 （1919）4.空分程控交换机（1965）5.程控数字交换机（1970）第3页/共80页电话交换机的分类交换机人工交换机自动交换机直接控制式（步进式）间接控制式纵横式电子式步控式程控式空分式时分式PAM MPCM模拟式数字式第4页/共80页中国通信网上交换机类型1.No.5 ESS (Lucent)2.S1240 (上海贝尔)3.FETEX-150 (富士通)4.E10B (ALCAT

2、EL)5.AXE-10 (ERICSSON)6.DMS(NORTEL)7.EWSD(SIEMENS)8.NEAX(NEC)8.C&C08(华为)9.ZXJ10(中兴)10.SP30 (大唐)11.HJD-04(巨龙)12.EIM-601(金鹏)第5页/共80页电话网的结构国际网长途网本地网国际局（CT1CT3）第一级交换局（C1）第二级交换局（C2）第三级交换局（C3）第四级交换局（C4）端局（C5）汇接局（Tm）第6页/共80页说明：C1大区中心局C2省中心局C3地区中心局C4县中心局C5市话局/乡镇局第7页/共80页话音信号的数字化基础第8页/共80页1.多路复用技术2.话音信号数字化3.

3、PCM E1帧结构第9页/共80页多路复用技术按信道共享方式频分复用时分复用空分复用码分复用第10页/共80页 信道1 信道2 信道N时间频率FDM信道划分第11页/共80页时间频率TDM信道划分 信 道 1 信 道 z 信 道 2第12页/共80页话音信号数字化 话音模拟信号（连续时间信号）低通滤波器 采样 器 量化 器 编码 器 再生中继器 再生中继器 再生 电路 译码 器 低通滤波器 接受 器发送端接受端PCM系统的基本单元码速64kb/s第13页/共80页抽样定理对于一个有限带宽的连续信号f（t）,其最高频率为fM，此信号可由时间上相隔TS 12 fM 秒的各均匀间隔点上的信号值f（K

4、TS）唯一确定。第14页/共80页 人类语声的基本频率范围是801200Hz，但是泛音和子音都包含有大量的比基贫高的各种频率成分。试验证明，要正确的重发同样的语言，则频带必须在808000Hz范围。在电话传输中，为了减少频带，提高线路利用率，将语声的频带限制在3003400Hz，便可保证能够听清讲话内容和讲话者的语音特征。因此语声的抽样频率fS 选为8000Hz，其抽样周期TS 1/8000125uS。第15页/共80页PCM基群的主要技术参数第16页/共80页16帧，2ms复帧结构32时隙，256bit，125us帧结构帧同步时隙帧同步信号 保留给国内通信用偶帧TS0奇帧TS0CH30信令时

5、隙 话路 时隙（CH1 CH15）话路 时隙（CH16 CH29）复帧同步信号备用比特F1F2F15CH1CH16CH2CH17CH15CH30488ns3.91usPCM E1复帧结构图第17页/共80页常用的传输与接口第18页/共80页程控交换机的构成与原理第19页/共80页程控交换机的组成1硬件系统：话路系统控制系统2软件系统：运行软件支援软件第20页/共80页程控交换机的硬件系统数字交换网络用户电路用户电路模拟中继器数字中继器多频收/发码器双音频收/发码器中央处理机存储器I/O设备第21页/共80页话路系统控制系统 呼叫处理 外围控制处理器 用户接口电路；中继接口电路；交换网络；信号部

6、件；等操作维护系统第22页/共80页模拟中继器 测 试 开 关 过 压 保 护 线路信号监视 忙 闲 指 示 混 合 电 路 编 译 码 器 平衡网络2Mb/sPCM信号模拟中继线第23页/共80页模拟中继器功能1.发送与接受表示中继线状态（如示闲、占用、应答、释放等）的线路信号；2.转发与接受代表被叫用户号码的记发 器信号；3.向控制设备提供所接受的线路信号；第24页/共80页数字中继器码型变化时钟提取码型变化信号控制 帧定位 帧同步 复帧定位信号插入 帧定位信号插入收发PCM传输第25页/共80页数字中继器功能1.帧和复帧同步码的产生与插入；2.帧定位；3.连零抑制；4.码型变换；5.告警

7、处理；6.时钟恢复；7.帧同步；8.信令插入与提取；第26页/共80页数字交换网络0123NbaabTS2TS1TS2TS1时隙交换原理话音存储器第27页/共80页交换网络分类空分继续网络（空间接线器、S接线器）时分继续网络 （时间接线器、T接线器）第28页/共80页T型时分接线器T型接线器（Time Switch）由话音存储器 （SM Speech Memory）和控制存储器CM Control Memory）两部分组成。话音存储器是存储抽样后经编码的话音信息，由随机存储器（RAM）构成。控制存储器是控制话音存储器的写入和读出，也由RAM构成。存储单元里存放的是话音信息在话音存储器中的存放地

8、址。按照控制存储器对话音存储器的控制关系T型接线器有两种工作方式：读出控制方式和写入控制方式。第29页/共80页单端输入的T接线器012331baabTS3TS0TS3TS1读出控制方式的T接线器SMWR定时脉冲012331A0A4CM第30页/共80页单端输入的T接线器012331baabTS3TS1TS3TS0写入控制方式的T接线器SMWR定时脉冲012331A0A4CM第31页/共80页多端输入的T接线器MA0A7 串 并 变 换 并 串 变 换 02550255HW1HW0HW7TS0TS31TS0TS0TS31TS318端输入的T接线器HW1HW0HW7第32页/共80页S型时分接线

9、器S型时分接线器是空间接线器，在一根入线中，可以选择任何一根出线与之相连。入线和出线只是在某一时隙内接通，每个交叉接点是时分复用的。S型接线器由mn的交叉接点和控制存储器组成。根据控制存储器是控制输出线上还是控制输入线上交叉接点的闭合，可分为输出控制方式和输入控制方式。第33页/共80页S型时分接线器HW1HW0HW7HW1HW0HW7012331CM0CM1CM7输出控制S接线器TS2TS2第34页/共80页S型时分接线器HW1HW0HW7HW1HW0HW7012331CM7CM1CM0输入控制S接线器TS2TS2第35页/共80页交换机的控制方式集中控制方式分散控制方式：分级控制方式 分布

10、控制方式第36页/共80页集中控制方式：是指整个交换机系统的控制系统集中在一级处理机处理所有资源的使用，全部功能的实现均由集中控制系统负担。在一级处理机中任何一台处理机均可共享所有资源，功能上由各处理机分担。执行这种形式的优点是处理机对整个系统状态较清楚，但其缺点是系统较脆弱，一旦一台处理机出现故障，将导致全机瘫痪。因此这种控制方式仅限于小交换机系统。集中控制方式第37页/共80页u二级分散控制方式这是指由主处理机和外围处理机二级控制构成的控制系统，外围处理机执行各种不同的外围功能，如：用户级、中继级、选路级等。主处理机只执行系统的调度管理等功能。u三级分散控制方式是指功能上分担和话务分担，二

11、级控制加上中央处理机系统构成三级控制形式分级控制方式第38页/共80页第39页/共80页u分布式控制方式分布式控制就是所有的呼叫控制功能和数字交换网络的控制功能都由和小用户线群、中继线群相连的处理机提供。由用户群及中继群组成终端模块，每个模块都带有控制单元。分布式控制方式第40页/共80页第41页/共80页控制系统的配置方式为了提高交换机系统的可靠性，交换机系统的处理机部分常常采用双机工作系统，双机结构形式又可分为以下几种：u同步工作方式u话务分担工作方式u主/备复用工作方式第42页/共80页同步工作方式第43页/共80页话务分担工作方式第44页/共80页主/备复用工作方式第45页/共80页程

12、控交换机的软件系统程控交换的特点是业务量大，实时性和可靠性要求高。因此对运行软件要求有较高的实时效率，能处理大量呼叫而且必须保证通信业务的不间断性。程控交换机的软件由运行软件和支援软件组成。第46页/共80页运行软件运行软件是程控交换机在运行中直接使用的软件，包括运行程序和数据。运行程序分为系统程序和应用程序。系统程序是交换机硬件同应用程序的接口。应用程序时直接控制电话交换和维护管理的程序。第47页/共80页系统程序系统程序主要包括下面的一些程序：1.任务调度：按照规定的优先级给各种应用程序分配 处理机的时间，这种程序称为内部调度程序。2.I/O设备的管理和控制：I/O设备主要是电传打字机、显

13、 示器、磁带机等设备。I/O设备的管理和控制程序是用 来控制I/O设备与处理机之间的通信。3.资源的调度和分配：给正在运行的过程分配存储器和外部设备资源。第48页/共80页4.处理机间的通信管理：对多处理机系统的交换机，处 理机间的信息交换，由有关的通信控制程序负责控制。5.系统的监视和故障处理：对交换机的公用设备的工作 情况进行监视，对故障及时进行识别、分析和处理。6.人机通信：对维护人员的控制命令进行编辑 和执行。第49页/共80页应用程序应用程序包括以下功能：1.呼叫处理：负责建立呼叫接续并对呼叫进行监视、释放和计费工作。它包括对用户线及中继线状态的扫描监视；为呼叫接续分配软、硬件资源；

14、处理和控制硬件的接续和释放以及计费系统的工作。2.管理程序：对交换机的运行进行管理和控制度程序。包括对话务量的观测、统计和分析；对用户和中继线进行定期例行维护测试；对业务质量得检查，监视用户通话业务情况和质量；对业务变更多处理，包括用户的变动处理，如新用户登记、用户撤销、用户改号、话机类别的更改、用户业务的登记、更改和撤销。第50页/共80页3.维护程序：包括故障检测、诊断和定位。对发生故障的设备进行故障诊断，即确定故障的部位，打印输出诊断结果。维护人员可根据诊断结果更换硬件。故障诊断程序也可按照维护人员的命令对交换系统进行测试。第51页/共80页数据为了适应不同的情况和要求，将交换机的软件中

15、的程序和数据分开。程序只要配以不同的数据即可适用于各个交换局。对一个交换局而言，局数据的修改，不会影响程序的结构，体现了软件的灵活性和可修改行。数据分为系统数据、局数据和用户数据。第52页/共80页系统数据：系统数据是仅与交换机系统有关的数据，不论交换设备装在何种局（如市话局、长话局或国际局），系统的数据是不便的。局数据：局数据是与各局的设备情况以及安装条件有关的数据。包括各种话路设备的配置、编号方式、中继线信号方式等。局数据是与交换局有关的数据。用户数据：用户数据是交换局反映用户情况的数据。包括用户类别、用户设备号码、用户话机类别、新业务类别等。第53页/共80页支援软件支援软件是用来开发和

16、生成交换局的软件和数据，以及开通时的测试。它包括：1.软件开发支援系统：有源文件生成；程序编译程序；连接编辑程序及测试程序等。2.应用工程支援系统：有交换网的规划程序；话局工程设计程序；装机工程设计程序及安装测试程序等。第54页/共80页3.软件加工支援系统：有局数据生成程序；用户数据生成程序；交换机程序的组合，即将系统程序和数据库中的各种局数据及用户数据结合起来，形成某一交换局的特定程序。4.交换局管理支援系统：它有资料的搜集和分析；交换局资源的更改；资源的编辑和输出。第55页/共80页电话网及信号系统第56页/共80页电话网及信号系统电话网由用户终端、传输设备和交换设备组合而成。电话网分为

17、：公用网和专用网。公用网是由国家通信部门经营向全社会开放的电话网。按照地理位置划分为：本地电话网；国内长途电话网；国际长途电话网；专用网是由各专业部门为内部需要而建立的专业用的电话网。如军队、电路和石油等部门所建立的有其专业特色的电话网。第57页/共80页电话网的时钟同步电话网中各个数字交换设备和传输设备都是在各自的时钟控制下进行工作，在一个统一网中，它们的时钟频率和相位必须要协调一致，互相同步，否则将引起滑码，造成信息的漏读或重读，使通信网不能正常运行。时钟同步方式分为准同步、主从同步和相互同步方式三种。第58页/共80页准同步方式：又称独立同步方式。网内交换机都可采用独立时钟，彼此间的频率

18、相近，要求各交换局的时钟采用高精度和高稳定度的原子钟。主从同步方式：网内设一个中心局，它具有高稳定度的主时钟源，作为各交换局的时钟基准，分送至各交换局，采用锁相环使其时钟频率锁定在主时钟频率上，使各交换局的时钟和主时钟同步。相互同步方式：每个交换局都有自己的时钟，相互相连，相互控制，最后调整到同一频率。第59页/共80页我国网同步方式我国数字网采用分级主从同步方式，分为四级：第一级为基准时钟，使用铯原子种，它是最高基准源，可设置在指定的一级交换中心和国际局所在地。有主、备用时钟。最低准确度为110-11，没有频率漂移。第二级为有记忆功能的高稳定度的晶体时钟，设置在国际局和各级长途交换中心。最低

19、准确度为410-7，最大频率漂移 110-9/天。第三级有记忆功能的高稳定度的晶体时钟，设置在本地网中的汇接局和端局内。最低准确度为410-6，最大频率漂移 110-8/天。第四级为一般晶体时钟，受第三级时钟控制，设置在本地网中的远端模块、数字终端和用户交换设备中。最低准确度为5010-6第60页/共80页信号系统信号系统是通信网中各个交换设备以及终端与交换设备之间进行对话的语言系统。信号系统分为用户线信号和局间信号。第61页/共80页交换机交换机用户线用户线中继线主叫被叫摘机拨号音拨号信号占用被叫号码振铃应答摘机通话挂机话终挂机拆线证实局间信令用户线信令用户线信令呼叫过程基本信号第62页/共

20、80页用户线信号用户线信号是用户话机和交换局之间在用户线上传送的信号，有三种：1.用户状态信号摘机，挂机；2.数字（电话号码）信号脉冲信号，双音频信号；3.铃流和信号音铃流；信号音：拨号音、忙音、回铃音等；第63页/共80页局间信号局间信号是交换局之间传送到信号，用来控制呼叫的接续和拆线。通常分为两类：一类是监视接续情况的监视信号，如：占用信号、拆线信号、被叫应答信号等；另一类是控制接续用的选择信号，如电话号码信号等。第64页/共80页随路信号和公共信道信号随路信号（CAS:Channel Associated Signalling）是在相关的话音通路上传送的信号；公共信道信号（CCS:Com

21、mon Channel Signalling）是在一条专用的公共信道中传送信号，并与话路分开，为多条话路传递信号。第65页/共80页交换设备出局线路设备记发器交换设备入局线路设备记发器线路随路信号方式第66页/共80页交换设备出局线路设备交换设备入局线路设备线路公共信道信号方式控制设备信号设备控制设备信号设备数据链路第67页/共80页信号的传送方式1.逐段转发传送方式每个转接局收到信号后，进行识别，并加以校正后转发至下一个交换局。2.端到端传送方式 信号在发端局和收端局之间直接传送，转接局只是将信号路由接通以后就不再参与传送，每个转接局仅接受用以选择路由的号码，并不向下一转接局发任何信号。第6

22、8页/共80页信号的传送方式收码器发码器收码器发码器收码器发码器收码器PQRABCD PQRABCD PQRABCD ABCD ABCD 用户发端局转接局转接局收端局（PQR局）逐段转发传送方式第69页/共80页信号的传送方式收码器发码器收码器收码器收码器PQRABCD PQR PQR ABCD 用户发端局转接局转接局收端局（PQR局）端到端的传送方式 ABCD 第70页/共80页随路信令国际上通用的随路信令有CCITT No.5、R1和R2系统。我国的No.1信号系统与R2信号系统类似。局间信号分为线路信号和记发器信号。线路信号有模拟型线路信号和数字型线路信号。第71页/共80页模拟型线路信

23、号分为两种：1.直流线路信号以中继线上的直流极性来表示各种不同的接续状态。2.带内单频脉冲线路信号采用的频率为2600Hz。有长脉冲信号（持续时间为600ms），有短脉冲信号（持续时间为150ms），以及连续信号三种。数字型线路信号在采用30/32路PCM系统时，在TS16时隙，按照复帧传送。用a,b,c三位表示。第72页/共80页记发器信号是电话自动接续的控制信号。它包括选择信号和网路管理信号。为了提高传输速度和增强抗干扰能力，记发器信号采用多频互控方式。因此将记发器信号称作“多频互控信号”。我国记发器信号分为前向信号和后向信号两种。前向信号为六中取二编码方式，可组成十五种信号。后向信号为四

24、中取二编码方式，可组成六种信号。我国记发器信号的传送方式采用连续互控、端到端的传送方式。第73页/共80页多频互控的传送过程分四拍进行：第一拍：发端发送前向信号；第二拍：接受端接受和识别前向信号，强制回送一个后向证实信号，表示收到前向信号；第三拍：发端局接受和识别后向信号，停发前向信号，表示收到了后向信号，同时把收到的后向信号记下来。第四拍：收端检验出该前向信号停发，即可停发后向证实信号。然后，发端识别出后向信号已停发，即根据刚才收到的后向信号的指示和要求，发送下一位前向信号。从而开始第二个四拍互控周期。第74页/共80页端局汇接局端局P Q R A B C D KDA1 A1 A1A1 A1 A1 A3 KB本地网记发器信号发送顺序第75页/共80页公共信道信号公共信道信号系统与话音通路分开，故比随路信号有许多优越性：1.信号的传送速度快，缩短了接续时间；2.信息容量大，信号的种类多、功能强；3.信号系统的灵活性很大，可以无约束的发展；4.信号系统中的网络管理功能很强，降低了由拥塞或被叫忙而引起的无效话务量，提高了通信网的接通率；5.有利于新业务的发展；第76页/共80页第77页/共80页第78页/共80页第79页/共80页感谢您的观看！第80页/共80页