電路交換技術及接口電路

第三章電路交換技術及接口電路3.1

電路交換技術電路交換模式定義：在用戶通過呼叫信令通知本地交換機為其建立通信連接并獲得電路接續(xù)后，通信雙方終止該通信連接之前，無論通信雙方是否有信息經該通路流過網絡，他們都將始終獨占著同一條電路。電路交換屬于物理層交換，它不管信息的包裝處理，以及信息是否受到損害。3.1.1電路交換技術的發(fā)展1876年貝爾發(fā)明電話。1878年英國人設計了磁石電話交換機。15年后步進制交換機問世,標志著交換技術從人工時代邁入機電自動交換時代。1938年，縱橫制交換機。半導體技術發(fā)展，出現(xiàn)了半電子交換機，準電子交換機。計算機誕生后，將交換機的接續(xù)控制用計算機完成，有了模擬空分交換機。20世紀70年代，PCM技術成熟，產生了數(shù)字程控交換機，交換技術進入了數(shù)字化時代，可交換數(shù)字話音、數(shù)據(jù)和圖文業(yè)務。磁石電話交換機步進制交換機縱橫制交換機模擬空分交換機數(shù)字程控交換機寬帶交換機光交換機3.1.2電路交換的分類電路交換系統(tǒng)人工交換系統(tǒng)自動交換系統(tǒng)機電交換系統(tǒng)電子交換系統(tǒng)自動交換系統(tǒng)從信息傳遞方式上分為：模擬交換系統(tǒng)：機電式交換系統(tǒng)；空分半電子，空分全電子交換系統(tǒng)和脈幅調制時分式交換系統(tǒng)。數(shù)字交換系統(tǒng)：程控數(shù)字交換系統(tǒng)，增量調制交換系統(tǒng)自動交換系統(tǒng)從控制方式上分為：布控交換系統(tǒng)：控制部分是用機電元件或電子元件做在一定的印刷板上。程控交換系統(tǒng)：用電子計算機的“存儲程序控制”方式控制的交換系統(tǒng)。3.2電路交換系統(tǒng)的基本功能

3.2.1電路交換呼叫接續(xù)過程任何呼叫接續(xù)都經歷3個階段：呼叫建立階段：主叫摘機向交換機發(fā)出通信請求，交換機回送撥號音，主叫撥送所需被叫號碼，交換機查找被叫并檢查狀態(tài)，空閑則對被叫振鈴，給主叫送回鈴音。消息傳輸階段：被叫摘機，停鈴和?；剽徱簦方永m(xù)，雙方通話。話終釋放階段：任一方掛機表示請求終止該次通信，交換機對未掛一方送忙音，雙方掛機則釋放全部資源，本次呼叫接續(xù)過程結束。電路交換呼叫接續(xù)過程

電路交換呼叫接續(xù)過程如果網絡中無空閑路由或被叫占線而造成呼叫失敗時，將不存在后兩個階段。在呼叫建立和釋放階段，用戶線和中繼線中傳輸?shù)男盘柗Q為信令，而在消息傳輸階段的信號稱為消息。3.2.2電路交換的基本功能能隨時發(fā)現(xiàn)呼叫的到來；能接受和保存主叫發(fā)送的被叫號碼；能檢測被叫忙閑狀態(tài)及是否有空閑通路；能向空閑的被叫用戶振鈴，并在被叫應答時與主叫建立通話電路；能隨時發(fā)現(xiàn)任何一方用戶的掛機。電路交換的基本功能

數(shù)字程控交換機的硬件系統(tǒng)話路部分數(shù)字交換網絡各種外圍模塊：用戶模塊、中繼模塊、信令模塊控制部分1.連接功能

呼叫處理的目的是在用戶之間建立一條通路，這就是連接功能。連接功能由交換機中交換網絡實現(xiàn)。2.信令功能監(jiān)視：呼出監(jiān)視，應答與接收監(jiān)視；號碼：脈沖接收，音頻信號接收；音信號：撥號音，忙音，回鈴音，振鈴信號。局間信令：交換機之間通過中繼線傳遞的信令，有中國1#和No.7信令系統(tǒng)兩類。終端信令（用戶-網絡信令）：用戶終端和本地交換機之間的信令。3.終端接口功能終端：電路交換機的外圍終端有普通電話機、數(shù)字電話機、維護計費計算機、其他交換機等。終端接口：就是交換設備與外部連接的部件。主要劃分為中繼側接口和用戶側接口兩大類。終端接口功能：用戶線和中繼線均通過終端接口接至交換網；終端接口還有一個重要的功能就是與信令的配合。4.控制功能人工交換機由話務員控制；自動交換機有兩種控制方式：布控與程控。布控是由硬件控制，程控是由軟件控制?？刂乒δ埽壕褪窃诜治鲂帕钕⒌幕A上，查詢目的端狀態(tài)和當前資源情況，在允許條件下控制交換網絡執(zhí)行通路連接?？刂乒δ芊譃楦邔涌刂坪偷讓涌刂?。分析過程屬于高層控制，掃描和驅動屬于低層控制。控制系統(tǒng)的電路結構

3.2.3控制系統(tǒng)的結構集中控制方式：特點是處理機掌握著整個系統(tǒng)的狀態(tài)，可達系統(tǒng)中所有資源。集中控制的優(yōu)點是某項功能改變只需修改軟件即可，缺點是軟件體系龐大、復雜，且容易受到破壞。集中控制系統(tǒng)，小系統(tǒng)可采用單處理機，大系統(tǒng)通常采用雙機系統(tǒng)，有負荷分擔形式和主備用方式。集中控制系統(tǒng)負荷分擔方式：兩臺處理機獨立工作，各自承擔一半話務負荷。當一機產生故障，可由另一機承擔全部負荷。優(yōu)點：負荷能力強，能適應話務量波動；抗軟件故障，可防止軟件差錯引起的系統(tǒng)阻斷；調試新程序方便，一機工作，另一調試軟件。缺點：雙機互通信息頻繁，軟件較復雜，且不易發(fā)現(xiàn)硬件故障。在程序設計中要避免雙機同搶資源。集中控制系統(tǒng)主備用方式：一機在線運行，另一待命，主用處理機故障時啟動備用機接替工作。優(yōu)點：硬件和軟件均較簡單。缺點：主備倒換時會丟失當前已建立的連接。分散控制系統(tǒng)分散控制方式：即每臺處理機只能達到部分資源和執(zhí)行部分功能?？梢杂袉渭壎鄼C系統(tǒng)，也可多級多機。各個處理機可實現(xiàn)容量分擔，也可功能分擔。特點：系統(tǒng)處理能力強，可獨立擴充功能部件，組織結構靈活，適應性強。分散控制系統(tǒng)單級多機系統(tǒng)：各臺處理機并行工作，每一臺處理機有專用的存儲器，也可設置公用存儲器，為各處理機共用，作為機間通信。多機之間的工作分為容量分擔和功能分擔兩種方式。容量分擔每臺處理機只承擔一部分的呼叫處理任務，例如，800門的用戶交換機中，每臺處理機控制200門。容量分擔實際上相當與負荷分擔，但是面向固定的一群用戶。容量分擔的優(yōu)點是處理機的數(shù)量可隨著容量的增加而逐步增加，缺點是每臺處理機都要具有所有的功能。功能分擔每臺處理機只承擔一部分功能，只要裝入一部分程序，分工明確。缺點是容量較小時，也必須配置全部處理機。分散控制系統(tǒng)多級處理機系統(tǒng)：將控制功能分級，不同層次的控制功能由不同的處理機完成。用預處理機執(zhí)行頻繁而簡單的功能，可以減少中央處理機的負荷；用中央處理機執(zhí)行分析處理等較復雜的功能；用維護管理處理機專門執(zhí)行維護管理的各種功能。這樣就形成了三級系統(tǒng)。

話路設備預處理機中央處理機維護管理處理機

三級多機系統(tǒng)預處理機預處理機分布式控制隨著微處理機的迅速發(fā)展，分散控制程度提高，采用全微機的分布式控制方式，可以更好的適應硬件和軟件的模塊化，比較靈活，出故障時影響較小。在分布式控制中，每個用戶模塊或中級模塊基本上可以獨立自主地進行呼叫處理。例如，S-1240數(shù)字程控交換機。S1240系統(tǒng)結構S1240模塊簡介模擬用戶模塊(ASM)：是模擬用戶和交換機的接口,它為模擬用戶提供用戶線終端電路。外設及裝載模塊（P&L）：負責交換機和外設間的通信以及系統(tǒng)中位處理器的下行裝載。一個交換機總是裝備兩個P&L模塊，工作在主／備用狀態(tài)。時鐘和信號音模塊（

CTM）：產生8MHZ的系統(tǒng)時鐘，分步到所有控制單元，以確保系統(tǒng)的同步運行，CTM還負責產生交換機控制用的信號音以及實時時間。數(shù)字中繼模塊（DTM）：提供2Mb/s的PCM鏈路高性能公共信道模塊（HCCM）：處理7號信令輔助控制單元模塊（ACM）：提供呼叫處理等程序和數(shù)據(jù)等。3.3電路交換系統(tǒng)的接口電路

前面談到外圍接口電路主要有用戶側接口、中繼側接口和操作管理和維護接口。用戶側接口模擬用戶接口電路Z數(shù)字用戶接口電路V中繼側接口模擬中繼接口電路C數(shù)字中繼接口電路A、B操作、管理和維護（OAM）接口用于傳遞和操作與維護有關的信息程控交換系統(tǒng)接口類型交換網絡控制系統(tǒng)模擬用戶接口用戶側接口中繼側接口數(shù)字用戶接口數(shù)字中繼接口模擬中繼接口數(shù)字用戶接口操作維護OAMZVABCQ33.3.1模擬用戶接口電路模擬用戶接口是交換機連接模擬電話機的Z接口，也常稱為用戶電路（LC），提供BORSCHT七項功能。

1饋電B（BatteryFeeding）還有電流饋電方式，通過恒流源饋電，無需電感線圈。-48V電壓饋電式電路饋電：為用戶話機提供通話所需的直流電源。所有連在交換機上的電話分機用戶，都由交換機向其饋電。饋電電流為20mA～100mA。電壓饋電方式一般要使用電感線圈。過壓保護：避免高壓進入交換機內部而損壞交換機，設置了兩級保護。第一級在總配線架上安放保安器第二級在用戶電路中設置二極管鉗位電路保安器可為熱線圈或放電管，有高壓時，保安器動作，會引高壓入地，但保安器的輸出電壓仍可達上百伏，故需第二級保護。鉗位電路將用戶線(a或b)的電壓箝位在-48V～0V之間。熱敏電阻R起限流作用，R的阻值隨電流增大而增大。僅有第一級或第二級保護是不夠的，需兩級配合使用。2過壓保護O（OverVoltageProtection）過壓保護電路E(-48V)內線外線abRR振鈴：提供振鈴所需25～50HZ，90V±15V的交流電壓，發(fā)送鈴流。過程：控制系統(tǒng)發(fā)“振鈴控制”→開關動作→鈴流經用戶線送達用戶話機→振鈴→用戶摘機→振鈴電路產生“截鈴”信號→控制系統(tǒng)停止“振鈴控制”信號→開關釋放→

停止振鈴3

振鈴R（Ringing）振鈴控制控制系統(tǒng)振鈴電路S振鈴控制用戶線截鈴摘、掛機狀態(tài)用戶狀態(tài)

號盤話機的撥號脈沖

對用戶話終掛機的監(jiān)視投幣話機的輸入信號＞用戶線監(jiān)視信號-V監(jiān)視：通過用戶線回路狀態(tài)來監(jiān)視用戶狀態(tài)4監(jiān)視S（Supervision）編譯碼和濾波：實現(xiàn)用戶線上的模擬信號與交換機內部的PCM信號之間的轉換。編碼器譯碼器平滑模擬模擬300～3400HZPCMPCM交換機側用戶側5編譯碼和濾波C

（CODEC&Filters）

混合電路(二/四線轉換)：用戶話機的模擬信號是二線雙向傳輸?shù)摹?/p>

PCM數(shù)字信號在去話方向上要進行編碼，在來話方向上要進行譯碼，必須采用四線制的單向傳輸。測試：當故障發(fā)生時，測試開關將用戶內線與用戶外線分開，以測定故障是局內設備故障，還是局外設備故障?；旌想娐稨（HybridCircuit）&

測試T（Testing）模擬用戶接口

模擬用戶接口除了上述7項基本功能，現(xiàn)代交換機的用戶接口電路還應完成衰減控制、極性轉換、發(fā)送計費脈沖和投幣電話集中控制等功能。3.3.2數(shù)字用戶線接口V接口，是交換機連接數(shù)字用戶話機或終端的接口。通常采用2B1Q碼數(shù)字信號方式在對絞線上傳送數(shù)字話音和數(shù)據(jù)。2B1Q（雙二進制對一四進位）編碼，在傳輸訊號時以四種電壓代表四個不同的一組雙位元訊號狀況（“10”以+450mV表示；“11”以+150mV表示；“01”以-150mV表示；“00”以-450mV表示）。3.3.3模擬中繼接口模擬中繼接口又稱為C接口，用來和模擬交換機互連，電路結構和模擬用戶接口類似，但沒有振鈴控制，對用戶狀態(tài)監(jiān)視變?yōu)閷€路信令的監(jiān)視，完成的功能是BOSCHT。

3.3.4數(shù)字中繼接口電路數(shù)字中繼接口電路又稱為A或B接口，是數(shù)字程控交換機之間通過PCM信號互連的接口，它提供GAZPACHO八種功能。數(shù)字中繼接口電路數(shù)字程控交換機通過PCM數(shù)字中繼互連時，可采用三種數(shù)字同步方式：(1)準同步，即各交換機均采用高精度、高穩(wěn)定的時鐘，相互偏差很小，異步連接通信。(2)主從同步，全國設置高精密、高穩(wěn)定鐘源作為長途樞紐交換機參考時鐘，低一級交換機向高一級交換機鎖相同步。(3)互同步，各交換機有自己的時鐘，互連時互鎖同步，使時鐘穩(wěn)定在同一頻率上。數(shù)字中繼接口的功能(1)碼形變換，將單極性碼變成雙極性碼，以適應外部線路傳輸特性的需要，內部為不歸零碼，外部可為HDB3/AMI碼。(2)時鐘提取，從輸入PCM碼流中提取對端局的時鐘頻率，作為輸入基準時鐘，使收端定時和發(fā)端定時絕對同步。(3)幀同步和復幀同步，確定TS0的位置。搜索特定碼組“0011011”，連續(xù)兩次搜索到該碼組即可確定TS0位置。數(shù)字中繼接口的功能復幀同步主要在隨路信令應用情形下有效，當采用No.7信令時TS16同于其他話音數(shù)據(jù)時隙。(4)監(jiān)測和傳送告警信息，當6個50ms內連續(xù)發(fā)生一次以上誤碼，則發(fā)送告警。(5)幀定位，利用彈性緩存器暫存輸入PCM碼流，用本機時鐘驅動讀出，使兩交換機時隙相位達到同步。數(shù)字中繼接口的功能(6)幀和復幀同步信號插入，在輸出方向的PCM鏈路上的偶數(shù)幀TS0插入10011011，奇數(shù)幀插入11X11111幀同步信號，在復幀的第0幀TS16插入00001X11復幀同步信號。(7)信令提取和格式轉換，復幀第1~15幀的TS