第3章程控數(shù)字電話交換系統(tǒng)

1、現(xiàn)代通信技術(shù)概論現(xiàn)代通信技術(shù)概論2第第3章章 程控數(shù)字電話交換系統(tǒng)程控數(shù)字電話交換系統(tǒng)3.1 程控數(shù)字電話概述3.2 程控數(shù)字電話交換系統(tǒng)3.3 軟交換及軟交換系統(tǒng)33.1 電話交換系統(tǒng)概述電話交換系統(tǒng)概述 電話交換系統(tǒng)電話交換系統(tǒng)從從早期人工早期人工式式、機械、機械式、式、電子電子式式交換階段，發(fā)展成為交換階段，發(fā)展成為如今如今以計算機程序控制為主以計算機程序控制為主的程控數(shù)字交換的程控數(shù)字交換階段，階段，不僅實現(xiàn)不僅實現(xiàn)了了數(shù)字語音通信，數(shù)字語音通信，還能實現(xiàn)傳真、數(shù)據(jù)、圖像通信，構(gòu)成還能實現(xiàn)傳真、數(shù)據(jù)、圖像通信，構(gòu)成了了綜合業(yè)綜合業(yè)務(wù)數(shù)字務(wù)數(shù)字通信通信網(wǎng)。網(wǎng)。 本章將首先給出電話交換的概

2、念模型、功能模本章將首先給出電話交換的概念模型、功能模型以及型以及程控數(shù)字程控數(shù)字交換機的基本組成，然后就程控交換機的基本組成，然后就程控數(shù)字電話交換系統(tǒng)的基本數(shù)字電話交換系統(tǒng)的基本工作原理工作原理從硬件和軟件從硬件和軟件兩個方面進行說明。兩個方面進行說明。43.1.1 電話交換的概念模型電話交換的概念模型 交換機能夠?qū)崿F(xiàn)多用戶之間交換機能夠?qū)崿F(xiàn)多用戶之間“兩兩連線構(gòu)通回兩兩連線構(gòu)通回路路”的設(shè)想，同時也節(jié)省了連接線路。的設(shè)想，同時也節(jié)省了連接線路。53.1.2 電話交換技術(shù)發(fā)展史電話交換技術(shù)發(fā)展史交換機類型接續(xù)方式控制方式接線器供電方式交換信息年代磁石式人工鈴流*塞繩自備模擬話音1878共電

3、式人工環(huán)路電流 *塞繩交換機提供模擬話音1891步進制自動撥號脈沖步進接線器交換機提供模擬話音1891縱橫制自動布線邏輯縱橫接線器交換機提供模擬話音1919模擬程控自動存儲程序干簧接線器交換機提供模擬話音1965程控數(shù)字自動存儲程序電子接線器交換機提供數(shù)字話音等1970*鈴流：接線員聽到主叫振鈴后，人工完成接線*用戶摘機后接線員看到燈閃，人工完成接線表3-1 各類交換機及其主要特點63.1.3 電話交換的功能模型電話交換的功能模型 終端接口模塊：與外部設(shè)備（本地用戶設(shè)備和終端接口模塊：與外部設(shè)備（本地用戶設(shè)備和中繼線）連接。中繼線）連接。 接續(xù)模塊：任意兩用戶之間連接矩陣網(wǎng)絡(luò)。接續(xù)模塊：任意兩

4、用戶之間連接矩陣網(wǎng)絡(luò)。 控制模塊：控制建立或拆除接續(xù)?？刂颇K：控制建立或拆除接續(xù)。73.1.4 電話交換機的基本組成電話交換機的基本組成信令設(shè)備產(chǎn)生各種標準的信令信號，如振鈴信號、信令設(shè)備產(chǎn)生各種標準的信令信號，如振鈴信號、撥號音、忙音等，其他與功能模型等效。撥號音、忙音等，其他與功能模型等效。83.2 程控數(shù)字電話交換系統(tǒng)程控數(shù)字電話交換系統(tǒng) 程控數(shù)字電話交換系統(tǒng)實際上完全是由計算機程控數(shù)字電話交換系統(tǒng)實際上完全是由計算機控制的電話交換系統(tǒng)，由硬件和軟件兩大部分組控制的電話交換系統(tǒng)，由硬件和軟件兩大部分組成。本節(jié)將重點說明其中數(shù)字交換的基本工作原成。本節(jié)將重點說明其中數(shù)字交換的基本工作原理

5、。理。93.2.1 硬件的基本組成硬件的基本組成 分話路和控制兩大部分：分話路和控制兩大部分：101. 話路部分話路部分 話路部分的主要任務(wù)是根據(jù)用戶撥號狀況，實現(xiàn)話路部分的主要任務(wù)是根據(jù)用戶撥號狀況，實現(xiàn)用戶之間數(shù)字通路的接續(xù)：用戶之間數(shù)字通路的接續(xù)：u數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)：為參與交換的數(shù)字信號提供接續(xù)數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)：為參與交換的數(shù)字信號提供接續(xù)通路。通路。u 用戶電路：與用戶線之間的接口電路，用于完用戶電路：與用戶線之間的接口電路，用于完成成a/d和和d/a變換，同時為用戶提供饋電、過壓保變換，同時為用戶提供饋電、過壓保護、振鈴、監(jiān)視、二護、振鈴、監(jiān)視、二/四線轉(zhuǎn)換等輔助功能。四線轉(zhuǎn)換等輔助功能。u

6、 中繼電路：與中繼線的接口電路，具有碼型變中繼電路：與中繼線的接口電路，具有碼型變換、時鐘提取、幀同步等功能。換、時鐘提取、幀同步等功能。111. 話路部分話路部分u 掃描器：收集用戶的狀態(tài)信息，如摘機、掛機掃描器：收集用戶的狀態(tài)信息，如摘機、掛機等動作。等動作。u 交換網(wǎng)驅(qū)動器：在控制部分控制下具體執(zhí)行數(shù)交換網(wǎng)驅(qū)動器：在控制部分控制下具體執(zhí)行數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)中通路的建立和釋放。字交換網(wǎng)絡(luò)中通路的建立和釋放。u信令設(shè)備產(chǎn)生控制信號，主要包括信號音發(fā)生器信令設(shè)備產(chǎn)生控制信號，主要包括信號音發(fā)生器（產(chǎn)生撥號音、忙音、回鈴音等）、話機雙音頻（產(chǎn)生撥號音、忙音、回鈴音等）、話機雙音頻 (dtmf) 號碼接

7、收器、局間多頻互控信號發(fā)生器號碼接收器、局間多頻互控信號發(fā)生器和接收器（用于交換機之間的和接收器（用于交換機之間的“對話對話”）以及完成）以及完成ccitt no.7號共路信令的部件。號共路信令的部件。122. 控制部分控制部分 控制部分的主要任務(wù)是根據(jù)外部用戶與內(nèi)部維控制部分的主要任務(wù)是根據(jù)外部用戶與內(nèi)部維護管理的要求，執(zhí)行控制程序，以控制相應(yīng)硬件護管理的要求，執(zhí)行控制程序，以控制相應(yīng)硬件實現(xiàn)交換及管理功能：實現(xiàn)交換及管理功能：u中央處理器：普通計算機或交換專用計算機，中央處理器：普通計算機或交換專用計算機，用于控制、管理、監(jiān)測和維護交換系統(tǒng)的運行。用于控制、管理、監(jiān)測和維護交換系統(tǒng)的運行。

8、u 程序和數(shù)據(jù)存儲器：分別存儲交換系統(tǒng)的控制程序和數(shù)據(jù)存儲器：分別存儲交換系統(tǒng)的控制程序和執(zhí)行過程中用到的數(shù)據(jù)。程序和執(zhí)行過程中用到的數(shù)據(jù)。u 維護終端：包括鍵盤、顯示器、打印機等設(shè)備。維護終端：包括鍵盤、顯示器、打印機等設(shè)備。u 遠端接口：分散控制方式下實現(xiàn)遠程控制連接。遠端接口：分散控制方式下實現(xiàn)遠程控制連接。133.2.2 軟件的基本功能與組成軟件的基本功能與組成 基本功能：程控數(shù)字交換機將各種控制功能預(yù)基本功能：程控數(shù)字交換機將各種控制功能預(yù)先編寫成功能模塊存入存儲器，并根據(jù)對交換機先編寫成功能模塊存入存儲器，并根據(jù)對交換機外部狀態(tài)作周期掃描所取得的數(shù)據(jù)，通過中斷方外部狀態(tài)作周期掃描所

9、取得的數(shù)據(jù)，通過中斷方式調(diào)用相應(yīng)的功能模塊對交換機實施控制，協(xié)調(diào)式調(diào)用相應(yīng)的功能模塊對交換機實施控制，協(xié)調(diào)運行交換系統(tǒng)的工作。運行交換系統(tǒng)的工作。14軟件的組成軟件的組成153.2.3 時隙交換與復(fù)用線交換時隙交換與復(fù)用線交換 為了說明數(shù)字交換網(wǎng)的交換原理，先要了解時為了說明數(shù)字交換網(wǎng)的交換原理，先要了解時隙交換和復(fù)用線交換兩個重要的數(shù)字交換概念。隙交換和復(fù)用線交換兩個重要的數(shù)字交換概念。而時分接線器和空分接線器則分別用來實現(xiàn)這兩而時分接線器和空分接線器則分別用來實現(xiàn)這兩種交換。種交換。161. 時隙交換時隙交換 時隙交換實現(xiàn)同一條復(fù)用線上兩個用戶之間話時隙交換實現(xiàn)同一條復(fù)用線上兩個用戶之間話

10、音信息的交換。音信息的交換。 tsi tsj（ij）17t型時分接線器型時分接線器18讀出控制方式讀出控制方式 又稱為時鐘（順序）寫入，控制（地址）讀出。又稱為時鐘（順序）寫入，控制（地址）讀出。 首先在定時脈沖控制下按照首先在定時脈沖控制下按照ts0tsm的順序把的順序把輸入復(fù)用線上的輸入復(fù)用線上的m個時隙的話音數(shù)據(jù)寫入到個時隙的話音數(shù)據(jù)寫入到sm單單元，與此同時，把每一個時隙要交換去的單元地元，與此同時，把每一個時隙要交換去的單元地址寫入到址寫入到cm單元。單元。 當從當從sm讀出話音時隙時，按照讀出話音時隙時，按照cm中地址順序中地址順序讀出。讀出。19寫入控制方式寫入控制方式 與讀出控

11、制方式不同，向與讀出控制方式不同，向sm寫入話音時隙時，寫入話音時隙時，按照按照cm單元指定的順序?qū)?，單元指定的順序?qū)?，sm讀出則在定時脈讀出則在定時脈沖的控制下從上到下順序完成。沖的控制下從上到下順序完成。 以上兩種方式的時隙交換路由是由聯(lián)機程序根以上兩種方式的時隙交換路由是由聯(lián)機程序根據(jù)用戶撥號號碼通過用戶忙閑表，查出被叫空閑據(jù)用戶撥號號碼通過用戶忙閑表，查出被叫空閑鏈路而得到的。鏈路而得到的。202. 復(fù)用線交換復(fù)用線交換 復(fù)用線交換完成兩條復(fù)用線之間話音信息的交復(fù)用線交換完成兩條復(fù)用線之間話音信息的交換，可以實現(xiàn)擴大交換容量的目的換，可以實現(xiàn)擴大交換容量的目的。21s型空分接線器型空分

12、接線器 s型接線器能夠把任一復(fù)用線上的任一時隙信息型接線器能夠把任一復(fù)用線上的任一時隙信息交換至另一復(fù)用線上任一時隙。交叉矩陣是由復(fù)交換至另一復(fù)用線上任一時隙。交叉矩陣是由復(fù)用線交叉點陣組成的，交叉點陣中的每一個交叉用線交叉點陣組成的，交叉點陣中的每一個交叉點就是一個高速電子開關(guān)。這些高速電子開關(guān)受點就是一個高速電子開關(guān)。這些高速電子開關(guān)受cm中存儲數(shù)據(jù)的控制，用于實現(xiàn)交叉點的接通和中存儲數(shù)據(jù)的控制，用于實現(xiàn)交叉點的接通和斷開。斷開。22s型空分接線器（輸出控制方式）型空分接線器（輸出控制方式）23輸出控制方式說明輸出控制方式說明u 按照輸出復(fù)用線來配置按照輸出復(fù)用線來配置cm，每一條輸出復(fù)用

13、，每一條輸出復(fù)用線都要設(shè)置一個固定的線都要設(shè)置一個固定的cm，圖中共有，圖中共有n條輸出復(fù)條輸出復(fù)用線需要用線需要n個個cm。u 每個話路時隙對應(yīng)一個每個話路時隙對應(yīng)一個cm存儲單元。存儲單元。u cm存儲單元中存儲的內(nèi)容是需要接通的輸入存儲單元中存儲的內(nèi)容是需要接通的輸入復(fù)用線的編號，因此，用二進制表示輸入復(fù)用線編復(fù)用線的編號，因此，用二進制表示輸入復(fù)用線編號時號時cm要保持足夠的位數(shù)。要保持足夠的位數(shù)。24s型空分接線器（輸入控制方式）型空分接線器（輸入控制方式）25輸入控制方式說明輸入控制方式說明u 每一條入線都設(shè)置一個固定的每一條入線都設(shè)置一個固定的cm，圖中共有，圖中共有n條入線，也

14、就需要條入線，也就需要n 個個cmu cm存儲單元數(shù)量與復(fù)用線話路時隙數(shù)相同。存儲單元數(shù)量與復(fù)用線話路時隙數(shù)相同。u cm存儲單元中存儲的內(nèi)容是需要接通的輸出存儲單元中存儲的內(nèi)容是需要接通的輸出復(fù)用線編號。復(fù)用線編號。 26兩種接線器的不足兩種接線器的不足t型接線器只能完成同一條復(fù)用線交換；型接線器只能完成同一條復(fù)用線交換； s型接線器只能完成或者入線指定時隙或者出線型接線器只能完成或者入線指定時隙或者出線指定時隙情況下復(fù)用線之間的交換，而不能完成指定時隙情況下復(fù)用線之間的交換，而不能完成入線和出線同時指定時隙的交換；入線和出線同時指定時隙的交換；對于大規(guī)模的交換網(wǎng)絡(luò)，必須既能實現(xiàn)同一復(fù)對于大

15、規(guī)模的交換網(wǎng)絡(luò)，必須既能實現(xiàn)同一復(fù)用線不同時隙之間的交換又能實現(xiàn)不同復(fù)用線之用線不同時隙之間的交換又能實現(xiàn)不同復(fù)用線之間的時隙交換。因此，兩種接線器結(jié)合組成復(fù)合間的時隙交換。因此，兩種接線器結(jié)合組成復(fù)合型交換網(wǎng)絡(luò)，才能實現(xiàn)這一要求。型交換網(wǎng)絡(luò)，才能實現(xiàn)這一要求。273.2.4 tst型數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)型數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)t-s-t數(shù)字交換網(wǎng)交換過程示意圖數(shù)字交換網(wǎng)交換過程示意圖28舉例說明一次舉例說明一次ab的的交換過程交換過程 把把pcm0ts205時隙的話音信號交換到時隙的話音信號交換到pcm15ts35時隙中去：時隙中去：假設(shè)選中了假設(shè)選中了ts58，則處理機分別在輸入側(cè)，則處理機分別在輸入側(cè)t級

16、的級的cma0的第的第205號單元寫入號單元寫入“58”，在，在s級級cms15的第的第58號單元寫入號單元寫入“0”（0號復(fù)用線），在輸出側(cè)號復(fù)用線），在輸出側(cè)t級的級的cmb15的第的第35號單元寫入號單元寫入“58”，于是各，于是各cm分別控制各級動作。首先，當分別控制各級動作。首先，當pcm0的的ts205時隙信息來到時，由時隙信息來到時，由cma0控制寫入控制寫入sma0的第的第58號單元；號單元；當當ts58時隙到來時，該信息被順序讀出到時隙到來時，該信息被順序讀出到s級的輸入端的級的輸入端的0號號入線，并由入線，并由cms15控制交叉開關(guān)點控制交叉開關(guān)點0入入/15出閉合接通至輸

17、出側(cè)出閉合接通至輸出側(cè)t級的第級的第15個個t接線器的入線端，同時寫入到接線器的入線端，同時寫入到smb15的第的第58號號單元；最后當單元；最后當ts35到來時，再由到來時，再由cmb15控制從控制從smb15的第的第58號號單元讀出至接收端單元讀出至接收端b的解碼接收電路中去。的解碼接收電路中去。293.2.5 程控交換機主要性能指標程控交換機主要性能指標系統(tǒng)容量：用戶線數(shù)和中繼線數(shù)系統(tǒng)容量：用戶線數(shù)和中繼線數(shù)呼損率：呼叫未通量與呼叫總量之比呼損率：呼叫未通量與呼叫總量之比接續(xù)時延：接續(xù)時延：400ms1000ms之間之間話務(wù)負荷能力：愛爾蘭（話務(wù)負荷能力：愛爾蘭（erl）呼叫處理能力：最

18、大忙時試呼叫次數(shù)呼叫處理能力：最大忙時試呼叫次數(shù)可靠性和可用性：可靠性和可用性：不不中斷中斷，故障少，故障少主要業(yè)務(wù)：基本業(yè)務(wù)（通話）和補充業(yè)務(wù)主要業(yè)務(wù)：基本業(yè)務(wù)（通話）和補充業(yè)務(wù)（呼呼叫轉(zhuǎn)移、呼叫等待、免打擾等叫轉(zhuǎn)移、呼叫等待、免打擾等）303.3軟交換及軟交換系統(tǒng)軟交換及軟交換系統(tǒng) 軟交換是互聯(lián)網(wǎng)進化過程中因特網(wǎng)與電話交換軟交換是互聯(lián)網(wǎng)進化過程中因特網(wǎng)與電話交換網(wǎng)絡(luò)充分融合的一種新興技術(shù)，將成為下一代網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)充分融合的一種新興技術(shù)，將成為下一代網(wǎng)絡(luò)（絡(luò)（ngn）一種最基本的技術(shù)。）一種最基本的技術(shù)。313.3.1 軟交換的概念軟交換的概念 軟交換可以理解為利用因特網(wǎng)實現(xiàn)軟交換可以理解為利用因特網(wǎng)實現(xiàn)isdn的功的功能。能。323.3.2 軟交換系統(tǒng)軟交換系統(tǒng)組成框圖組成框圖33軟交換系統(tǒng)各部分的功能軟交換系統(tǒng)各部分的功能u 信令網(wǎng)關(guān)：信令網(wǎng)關(guān)： ip網(wǎng)與交換機之間信令中繼轉(zhuǎn)換網(wǎng)與交換機之間信令中繼轉(zhuǎn)換處理處理u 媒體網(wǎng)關(guān)：媒體網(wǎng)關(guān)： 兩種網(wǎng)絡(luò)之間媒體數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)兩種