內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)現(xiàn)代交換網(wǎng)絡(luò)01第一講 電路交換技術(shù)(一)

1、12定義 電路：指承載用戶信息的物理層媒質(zhì)，可以是一對(duì)銅線、一個(gè)頻段或時(shí)分復(fù)用電路的一個(gè)時(shí)隙。 電路交換：交換設(shè)備只為通信雙方建立透明的通路連接，不對(duì)用戶信息進(jìn)行任何檢測(cè)、識(shí)別或處理。 電路交換機(jī)：常稱作程控交換機(jī)，在軟件控制下，接收和處理用戶呼叫信令，分配資源，提供雙向通信電路。32.1 電路交換機(jī)的分類 (1)按信息表示形式分：模擬和數(shù)字交換機(jī) 模擬交換機(jī)模擬交換機(jī)：交換機(jī)對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行交換，包括人工交換臺(tái)、步進(jìn)制、縱橫制、脈幅調(diào)制等交換機(jī)。 數(shù)字交換機(jī)數(shù)字交換機(jī)：交換機(jī)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行交換，包括用于固定電話、移動(dòng)電話語(yǔ)音交換的程控?cái)?shù)字交換機(jī)。42.1 電路交換機(jī)的分類 (2)按交換機(jī)組織形

2、式分：空分和時(shí)分交換機(jī) 空分交換機(jī)空分交換機(jī)：交換機(jī)由空分電路陣列組成，接續(xù)電路在時(shí)域和頻域上被通信雙方完全占用。 時(shí)分交換機(jī)時(shí)分交換機(jī)，交換機(jī)由共享存儲(chǔ)器或共享總線組成，通信雙方只在某一瞬間占用連接媒質(zhì)。52.1 電路交換機(jī)的分類 (3)按控制方式分：人工、布控邏輯和存儲(chǔ)程序控制交換機(jī) 人工交換機(jī)人工交換機(jī)：通過接線員完成請(qǐng)求接收、狀態(tài)監(jiān)視和接續(xù)操作。 布控邏輯交換機(jī)布控邏輯交換機(jī)：通過邏輯電路對(duì)呼叫譯碼和選擇接續(xù)通路。 存儲(chǔ)程序控制交換機(jī)存儲(chǔ)程序控制交換機(jī)：利用存儲(chǔ)在控制計(jì)算機(jī)中呼叫處理軟件處理呼叫請(qǐng)求和控制接續(xù)動(dòng)作。62.2 電路交換技術(shù)的特點(diǎn) (1) 面向連接面向連接：用戶需先通過請(qǐng)求

3、信號(hào)告訴交換機(jī)所需的連接，當(dāng)需求可滿足并由交換機(jī)建好連接后，雙方才能通信。 (2) 采用靜態(tài)復(fù)用、恒定帶寬采用靜態(tài)復(fù)用、恒定帶寬：每個(gè)用戶獨(dú)占通信鏈路資源，電路效率低。 (3) 實(shí)時(shí)交換實(shí)時(shí)交換：適合實(shí)時(shí)通信業(yè)務(wù)應(yīng)用，不會(huì)引入額外時(shí)延。72.3 電路交換機(jī)的基本功能 82.3 電路交換的基本功能 隨時(shí)發(fā)現(xiàn)呼叫的到來(lái)； 接收并保存主叫發(fā)送的被叫號(hào)碼； 檢測(cè)被叫忙閑狀態(tài)及是否有空閑通路； 向空閑的被叫用戶振鈴，在被叫應(yīng)答時(shí)建立與主叫的通話電路； 隨時(shí)發(fā)現(xiàn)任何一方用戶掛機(jī)。92.3 電路交換的基本功能 適配外部線路傳輸特性，信號(hào)格式轉(zhuǎn)換，協(xié)同信令功能收發(fā)信令。接收的終端狀態(tài)及信令消息轉(zhuǎn)換成適合控制功

4、能處理的消息格式，或相反過程。在控制功能管理下，按需求提供連接通路。依照呼叫用戶的需求，并結(jié)合交換設(shè)備的性能指標(biāo)、資源狀態(tài)完成相應(yīng)的接續(xù)操作，維持設(shè)備正常運(yùn)行。102.4 電路交換系統(tǒng)的硬件組成 控制系統(tǒng)信令與信令設(shè)備接口電路數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)附屬連接設(shè)備11模擬接口AI數(shù)字接口DI用戶電路SLIC模擬用戶電路ALC數(shù)字用戶電路DLC中繼電路TLIC模擬中繼單元ATU數(shù)字中繼單元DTU組成一、接口電路12 普通電話機(jī)普通電話機(jī)（模擬用戶接口的另一端） 是一個(gè)無(wú)源電聲轉(zhuǎn)換裝置； 通過對(duì)絞線以二線模擬方式連接到交換機(jī)； 利用二線上直流環(huán)路狀態(tài)表示忙閑； 利用號(hào)盤DP或DTMF方式發(fā)送呼叫號(hào)碼。 模擬用戶

5、接口模擬用戶接口，是數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)與模擬用戶間的接口電路，又叫 Z 接口。Z1 ：接單個(gè)用戶的用戶線；Z2 ：接模擬遠(yuǎn)端集線器；Z3 ：接模擬PABX； 模擬用戶接口的功能模擬用戶接口的功能 饋電Battery feeding、過壓保護(hù)Overvoltage、振鈴Ring、狀態(tài)檢測(cè)Supervision、二/四線變換Hybrid circuit 、PCM編譯碼CODEC & filters、測(cè)試Test 等7項(xiàng)基本功能 極性倒換、傳送主叫號(hào)碼等附加功能。13模擬用戶接口 測(cè)試測(cè)試T，通過繼電器分別將外線或內(nèi)側(cè)電路連接到測(cè)試設(shè)備。外線，通過繼電器分別將外線或內(nèi)側(cè)電路連接到測(cè)試設(shè)備。外線測(cè)試

6、可檢測(cè)用戶線短路、斷路、碰地、搭接電力線等故障；內(nèi)側(cè)測(cè)試可檢測(cè)用戶線短路、斷路、碰地、搭接電力線等故障；內(nèi)側(cè)測(cè)試模仿話機(jī)的操作過程檢驗(yàn)各功能電路是否正常。測(cè)試模仿話機(jī)的操作過程檢驗(yàn)各功能電路是否正常。振鈴振鈴R，通知被叫用戶有來(lái)話呼叫。國(guó)標(biāo)規(guī)定，通知被叫用戶有來(lái)話呼叫。國(guó)標(biāo)規(guī)定，振鈴信號(hào)為有效值振鈴信號(hào)為有效值75V15V、25Hz的交流的交流電壓，采用電壓，采用1s通、通、4s斷周期方式向用戶話機(jī)斷周期方式向用戶話機(jī)饋送。振鈴電壓較高，該模塊置于過壓保護(hù)饋送。振鈴電壓較高，該模塊置于過壓保護(hù)功能模塊之外。功能模塊之外。14模擬用戶接口 過壓保護(hù)過壓保護(hù)O，為防止雷電等高，為防止雷電等高壓損壞

7、交換機(jī)，三級(jí)保護(hù)：用壓損壞交換機(jī)，三級(jí)保護(hù)：用戶配線架采用放電管瀉放雷電戶配線架采用放電管瀉放雷電等超高壓；接口板等超高壓；接口板a、b線入口線入口采用熱敏電阻、鉗位二極管限采用熱敏電阻、鉗位二極管限制大于制大于160V的電壓流入板內(nèi)；的電壓流入板內(nèi)；振鈴電路之后再用振鈴電路之后再用48V鉗位二鉗位二極管保護(hù)內(nèi)部低壓電路。極管保護(hù)內(nèi)部低壓電路。饋電饋電B，向無(wú)源電話機(jī)饋送，向無(wú)源電話機(jī)饋送 -48V直流電源，電流保持在直流電源，電流保持在2050mA，饋電電路要盡量，饋電電路要盡量減小對(duì)話音信號(hào)傳輸?shù)目缃訙p小對(duì)話音信號(hào)傳輸?shù)目缃雍凸材Ｓ绊?。和共模影響。監(jiān)視監(jiān)視S，利用檢測(cè)是否在用戶環(huán)路上，利用

8、檢測(cè)是否在用戶環(huán)路上有直流流過來(lái)判別用戶摘有直流流過來(lái)判別用戶摘/掛機(jī)狀態(tài)，掛機(jī)狀態(tài)，直流脈沖撥號(hào)數(shù)字變化。直流脈沖撥號(hào)數(shù)字變化。二二/四線變換四線變換H，利用混合線圈或，利用混合線圈或半導(dǎo)體電路完成外部二線傳輸?shù)桨雽?dǎo)體電路完成外部二線傳輸?shù)絻?nèi)部四線傳輸方式的轉(zhuǎn)換。內(nèi)部四線傳輸方式的轉(zhuǎn)換。15模擬用戶接口 編譯碼編譯碼C，數(shù)字交換機(jī)只，數(shù)字交換機(jī)只進(jìn)行數(shù)字信號(hào)交換，外線進(jìn)行數(shù)字信號(hào)交換，外線用戶環(huán)路采用模擬方式傳用戶環(huán)路采用模擬方式傳送話音信號(hào)，需采用送話音信號(hào)，需采用PCM編譯碼器完成相互轉(zhuǎn)換。編譯碼器完成相互轉(zhuǎn)換。極性倒換附加功能，當(dāng)交換機(jī)獲知本極性倒換附加功能，當(dāng)交換機(jī)獲知本次呼叫的被叫

9、已摘機(jī)時(shí)，利用繼電器次呼叫的被叫已摘機(jī)時(shí)，利用繼電器倒換饋送給倒換饋送給a、b線的電源極性，以通線的電源極性，以通知主叫終端開始計(jì)費(fèi)。知主叫終端開始計(jì)費(fèi)。傳送主叫號(hào)碼附加功能，傳送主叫號(hào)碼附加功能，當(dāng)該接口的終端作為被叫當(dāng)該接口的終端作為被叫時(shí)，在振鈴間隙利用時(shí)，在振鈴間隙利用FSK調(diào)制器將主叫號(hào)送給被叫調(diào)制器將主叫號(hào)送給被叫終端顯示。終端顯示。DTMF收號(hào)，可利用專用收號(hào)，可利用專用單片電路分錄接收，也可單片電路分錄接收，也可以設(shè)置集中的收號(hào)器通過以設(shè)置集中的收號(hào)器通過交換網(wǎng)絡(luò)選擇連接進(jìn)行集交換網(wǎng)絡(luò)選擇連接進(jìn)行集中收號(hào)。中收號(hào)。16模擬用戶接口電路實(shí)現(xiàn)示例 172. 用戶級(jí)和遠(yuǎn)端模塊 用戶集

10、線器的簡(jiǎn)稱，完成用戶話務(wù)的集中和分配功能，對(duì)用戶呼叫信令進(jìn)行預(yù)處理。目的是減少PCM鏈路和減輕主控CPU的處理負(fù)荷。遠(yuǎn)離交換機(jī)主體且用戶話務(wù)較為集中，將用戶級(jí)和用戶接口功能部件移出交換機(jī)，然后通過數(shù)字中繼接口連接交換機(jī)。遠(yuǎn)端模塊是一個(gè)基本完整的交換機(jī)，但不對(duì)用戶呼叫進(jìn)行接續(xù)處理，只是集中轉(zhuǎn)送給主交換處理器進(jìn)行處理。18數(shù)字用戶終端與交換網(wǎng)絡(luò)之間的接口，包括數(shù)字電話接口、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)接口、數(shù)字傳真接口、結(jié)合話音與圖像通信的可視電話接口、結(jié)合話音與數(shù)據(jù)傳輸?shù)?B+D接口等，又叫 V 接口。 V1：連接用戶終端； V2：連接數(shù)字遠(yuǎn)端模塊(遠(yuǎn)端集線器)； V3：連接PABX的30B+D接口； V4：接多個(gè)

11、2B+D的終端，支持ISDN接入； V5：支持nE1(n2M bps)的接入網(wǎng)，包括： V5.1接口， n=1； V5.2接口，1n16。 3. 數(shù)字用戶接口193. 數(shù)字用戶接口 1、基本速率接口2B+D：144K bps，提供兩個(gè)64K bps的B信道（傳輸數(shù)字話音、低速圖像和數(shù)據(jù)）和一個(gè)16K bps的D信道（傳送信令和低速數(shù)據(jù)）。國(guó)標(biāo)規(guī)定，典型的2B+D基本速率接口采用2B1Q碼、回波抵消技術(shù)，以數(shù)字方式在用戶環(huán)路上傳送數(shù)據(jù)和話音信號(hào)。 2、基群速率接口30B+D：2M bps，提供30個(gè)B信道和一個(gè)D信道傳送語(yǔ)音或數(shù)據(jù)，主要用于大客戶、集群用戶的接入。 3、V5接口：V5.1為一個(gè)2

12、M bps群，V5.2可有最多16個(gè)2Mbps群。203. 數(shù)字用戶接口 214. 數(shù)字中繼接口 數(shù)字交換系統(tǒng)與數(shù)字中繼線之間的接口電路，用于交換機(jī)之間及其他傳輸系統(tǒng)之間的數(shù)字信號(hào)傳輸連接。包括A接口和B接口。 A接口是速率為2M bps的接口，它的幀結(jié)構(gòu)和傳輸特性符合32路PCM要求； B接口是PCM二次群接口，其接口速率為8M bps。 數(shù)字中繼接口由碼型變換、時(shí)鐘提取、幀同步和復(fù)幀同步、幀定位、信令提取和插入、告警處理等模塊組成。224. 數(shù)字中繼接口 將單極性碼變成雙極性碼，以適應(yīng)外部線路傳輸特性的需要，內(nèi)部為不歸零碼，外部可為HDB3/AMI碼。從輸入PCM碼流中提取2MHz時(shí)鐘信號(hào)

13、。幀同步就是確定TS0的位置。搜索特定碼組“x0011011”，連續(xù)兩次搜索到該碼組即可確定TS0位置；復(fù)幀同步主要在隨路信令應(yīng)用情形下有效，當(dāng)采用No.7信令時(shí)TS16同于其他話音數(shù)據(jù)時(shí)隙；隨路信令方式時(shí)， TS16用作話路狀態(tài)信令通道，30話路復(fù)用，每幀的TS16傳2個(gè)話路的狀態(tài)，16幀為一個(gè)復(fù)幀；復(fù)幀定位利用第0#子幀TS16傳送“00001A11”來(lái)標(biāo)識(shí)。當(dāng)時(shí)鐘或幀同步故障，則強(qiáng)迫進(jìn)入搜索和再同步狀態(tài)，并產(chǎn)生告警信息。兩交換機(jī)互連，其時(shí)鐘永遠(yuǎn)存在差異，不可能做到絕對(duì)同步，通常利用彈性緩存器暫存輸入PCM碼流，用本機(jī)時(shí)鐘讀出，使兩交換機(jī)時(shí)隙相位達(dá)到相對(duì)同步。復(fù)幀第115幀的TS16傳送隨

14、路信令的線路狀態(tài)信令，信令提取時(shí)將每幀收到的8比特分成兩個(gè)4比特送給交換機(jī)控制系統(tǒng)，插入時(shí)則執(zhí)行相反過程。23 C接口，數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)與模擬中繼線之間的接口電路C1：接四線音頻接口； C11：接四線FDM的載波設(shè)備； C12：接四線模擬實(shí)線電路；C2：接二線音頻接口； C21：接數(shù)字轉(zhuǎn)接局的二線模擬接口； C22：接數(shù)字本地局的二線模擬接口。 國(guó)標(biāo)規(guī)定，模擬中繼接口類型和信令配合多達(dá)18種，有二線、四線、六線和八線接口，復(fù)雜，現(xiàn)已較少使用。5. 模擬中繼接口245. 模擬中繼接口 2526組成二、數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò) 功能功能：將某條線路上某個(gè)時(shí)間傳輸?shù)挠脩魯?shù)據(jù)信號(hào)搬移|轉(zhuǎn)移到另一線路的某個(gè)時(shí)間上輸出，

15、遞交給接收該信號(hào)的用戶，以實(shí)現(xiàn)任意兩用戶間的互連通信。27數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò) 28組成三、 信令與信令設(shè)備 信令的作用是通知交換機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)施通信電路的建立和釋放，控制呼叫進(jìn)程。 信令可有直流狀態(tài)信令、DTMF/MFC地址信令、音信號(hào)和鈴流、No.7分組信令，種類和格式繁雜，并且不太適合交換控制系統(tǒng)處理。 信令設(shè)備的作用是收集各類信令消息，并轉(zhuǎn)換成適合控制系統(tǒng)處理的數(shù)據(jù)格式，或者執(zhí)行相反過程。29組成四、 控制系統(tǒng) 功能是：呼叫處理（存儲(chǔ)功能是：呼叫處理（存儲(chǔ)處理程序、交換機(jī)資源的處理程序、交換機(jī)資源的狀態(tài)和參數(shù)，控制交換機(jī)狀態(tài)和參數(shù)，控制交換機(jī)動(dòng)作，建立和釋放通信電動(dòng)作，建立和釋放通信電路）；還有

16、運(yùn)行維護(hù)。路）；還有運(yùn)行維護(hù)。遠(yuǎn)程維護(hù)遠(yuǎn)程維護(hù)本地維護(hù)本地維護(hù)30控制系統(tǒng)的硬件組成控制系統(tǒng)的硬件組成1) 處理機(jī)(CPU)：主要用于收集輸入信息、分析數(shù)據(jù)和輸出控制命令。 2) 內(nèi)存儲(chǔ)器(RAM)：分?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器兩種。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器又分為兩類：一類用來(lái)存儲(chǔ)永久性和半永久性的工作數(shù)據(jù)，如系統(tǒng)硬件配置、電話號(hào)碼、路由設(shè)置等；另一類用于存儲(chǔ)實(shí)時(shí)變化的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，例如線路忙閑狀態(tài)、呼叫進(jìn)行情況等。 3) 輸入/輸出設(shè)備(I/O)：類似于計(jì)算機(jī)的輸入/輸出設(shè)備，用以提供外圍環(huán)境和交換機(jī)內(nèi)部之間的接口。31控制方式的發(fā)展控制方式的發(fā)展與交換機(jī)的發(fā)展歷程相對(duì)應(yīng)： 人工交換：集中控制方式； 步進(jìn)制交換機(jī)

17、：逐級(jí)式直接控制方式； 縱橫制交換機(jī)：集中式間接控制方式；記發(fā)器和標(biāo)志器的出現(xiàn)使控制技術(shù)得到很大的發(fā)展，將交換網(wǎng)絡(luò)與控制系統(tǒng)分開。32程控交換機(jī)的控制方式 集中控制集中控制 分散控制分散控制（分級(jí)控制）分級(jí)控制）： 單級(jí)多機(jī)系統(tǒng) 多級(jí)多機(jī)系統(tǒng) 分布控制（全分散控制）分布控制（全分散控制） 結(jié)構(gòu)類似單級(jí)多機(jī)系統(tǒng)33集中控制 每臺(tái)處理機(jī)均能控每臺(tái)處理機(jī)均能控制全部資源，也能制全部資源，也能執(zhí)行所有功能。執(zhí)行所有功能。優(yōu)點(diǎn)：處理機(jī)掌握整個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)，可控優(yōu)點(diǎn)：處理機(jī)掌握整個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)，可控制所有資源；控制功能改變一般在軟件上制所有資源；控制功能改變一般在軟件上進(jìn)行，較為方便。進(jìn)行，較為方便。缺點(diǎn)：軟

18、件須包含不同特性的功能，龐大，缺點(diǎn)：軟件須包含不同特性的功能，龐大，不便管理；系統(tǒng)較脆弱，一旦故障會(huì)造成不便管理；系統(tǒng)較脆弱，一旦故障會(huì)造成全局癱瘓全局癱瘓34分散控制（分級(jí)控制） 用于控制的每臺(tái)處理機(jī)只能訪問部分資源或控制部分功能； 各臺(tái)處理機(jī)可按容量分擔(dān)或功能分擔(dān)工作； 按照其在管理任務(wù)中的關(guān)系，又可分為單級(jí)多機(jī)系統(tǒng)和多級(jí)多機(jī)系統(tǒng)； 對(duì)控制功能一般分3級(jí)35三級(jí)控制結(jié)構(gòu) 呼叫處理的低層功能。檢測(cè)外圍接口呼叫處理的低層功能。檢測(cè)外圍接口的狀態(tài)變化，接收外來(lái)信號(hào)，工作忙、的狀態(tài)變化，接收外來(lái)信號(hào)，工作忙、處理簡(jiǎn)單、實(shí)時(shí)性強(qiáng)；處理簡(jiǎn)單、實(shí)時(shí)性強(qiáng)；呼叫處理的高層功能。分析處理上一呼叫處理的高層功能。分析處理上一級(jí)接收來(lái)的信號(hào)，調(diào)度管理公共資源，級(jí)接收來(lái)的信號(hào)，調(diào)度管理公共資源，工作較忙、實(shí)時(shí)性較強(qiáng)、復(fù)雜；工作較忙、實(shí)時(shí)性較強(qiáng)、復(fù)雜；實(shí)現(xiàn)運(yùn)行維護(hù)功能，比如故障診斷和實(shí)現(xiàn)運(yùn)行維護(hù)功能，比如故障診斷和維護(hù)管理。最復(fù)雜、使用次數(shù)少、實(shí)維護(hù)管理。最復(fù)雜、使用次數(shù)少、實(shí)時(shí)性差。時(shí)性差。36單級(jí)多機(jī)控制方式 37多級(jí)多機(jī)處理機(jī)系統(tǒng) 38優(yōu)點(diǎn)：處理機(jī)是容量分擔(dān)和功能分工的結(jié)合，控制簡(jiǎn)單，有利于軟件設(shè)計(jì)。缺點(diǎn)：系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，每一級(jí)的處理機(jī)都不能出現(xiàn)問題，否則同樣會(huì)造成全局癱瘓。所以，從某種意義上來(lái)說，分級(jí)控制方式有類似于集中控制方式的缺點(diǎn)。為了解決這個(gè)問題，每一功能級(jí)可配備若干個(gè)處理機(jī)