程控交换原理讲义.ppt

1、程控交换 基本原理,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,概论,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）,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,M,PCM,模拟式,数字式,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

2、(富士通) 4. E10B (ALCATEL) 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),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）,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,话音信

3、号的数字化基础,1. 多路复用技术 2. 话音信号数字化 3. PCM E1帧结构,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,信道1,信道2,信道N,时间,频率,FDM信道划分,时间,频率,TDM信道划分,信 道 1,信 道 z,信 道 2,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,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

4、秒的各均匀间隔点上的信号值f（KTS ）唯一确定。,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。,PCM基群的主要技术参数,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TS0

5、,CH30,信令时隙,话路 时隙 （CH1 CH15）,话路 时隙 （CH16 CH29）,复帧同 步信号,备用 比特,F1,F2,F15,CH1,CH16,CH2,CH17,CH15,CH30,488ns,3.91us,PCM E1复帧结构图,常用的传输与接口,程控交换机的构成与原理,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,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,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

6、换网络； 信号部件；等,操作维护系统,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/s PCM信号,模拟中继线,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；,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,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

7、换； 5. 告警处理； 6. 时钟恢复； 7. 帧同步； 8. 信令插入与提取；,数字交换网络,0,1,2,3,N,b,a,a,b,TS2,TS1,TS2,TS1,时隙交换原理,话音存储器,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）,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

8、话音信息在话音存储器中的存放 地址。 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。,单端输入的T接线器,0,1,2,3,31,b,a,a,b,TS3,TS0,TS3,TS1,读出控制方式的T接线器,SM,W,R,定时脉冲,0,1,2,3,31,A0A4,CM,单端输入的T接线器,0,1,2,3,31,b,a,a,b,TS3,TS1,TS3,TS0,写入控制方式的T接线器,SM,W,R,定时脉冲,0,1,2,3,31,A0A4,CM,多端输入的T接线器,M,A0A7,串 并 变 换,并 串 变 换,0,255,0,255,HW1,HW0,HW7,T

9、S0,TS31,TS0,TS0,TS31,TS31,8端输入的T接线器,HW1,HW0,HW7,S型时分接线器,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。,S型时分接线器,HW1,HW0,HW7,HW1,HW0,HW7,0,1,2,3,31,CM0,CM1,CM7,输出控制S接线器,TS2,TS2,S型时分接线器,HW1,HW0,HW7,HW1,HW0,H

10、W7,0,1,2,3,31,CM7,CM1,CM0,输入控制S接线器,TS2,TS2,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 分布控制方式,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,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

11、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。 三级分散控制方式 是指功能上分担和话务分担，二级控制加 上中央处理机系统构成三级控制形式,分级控制方式,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,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：,同步工作方式 话务分担工作方式 主/备复用工作方式,同步工作方式,话务分担工

12、作方式,主/备复用工作方式,程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。,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。,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：

13、I/O设备主要是电传打字机、显 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。,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。,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

14、；为呼叫接续分配软、硬件资源；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。,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。,数据,为了适应不同的情况和要求，将交换

15、机的软件中的 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。,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。,支援软件,支援软件是用

16、来开发和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。,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。,电话网及信号系统,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。,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。,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。,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

19、交换中心。最低准确度为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,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。,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

20、户线信令,用户线信令,呼叫过程基本信号,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；,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。,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

21、送的信号； 公共信道信号（CCS: Common 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。,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,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,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

22、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。,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,PQR ABCD,PQR ABCD,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,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,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。,模拟型线路信号分为两种： 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