第二章 程控?cái)?shù)字電話交換

現(xiàn)代交換原理與實(shí)踐第二章程控?cái)?shù)字電話交換本章主要內(nèi)容2.1程控?cái)?shù)字電話交換系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 2.2程控交換數(shù)字化原理與接線器 2.3程控?cái)?shù)字交換機(jī)的控制系統(tǒng) 2.4程控?cái)?shù)字交換機(jī)的接口與外設(shè) 2.5程控?cái)?shù)字交換機(jī)的軟件系統(tǒng)

2.1程控?cái)?shù)字電話交換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.1.1硬件功能結(jié)構(gòu) 2.1.2軟件功能結(jié)構(gòu) 2.1.1硬件功能結(jié)構(gòu)

早期的電話交換設(shè)備有人工交換機(jī)、步進(jìn)制交換機(jī)、縱橫制交換機(jī)、空分式模擬程控交換機(jī)等，但目前主要的電話交換機(jī)是時(shí)分式數(shù)字程控交換機(jī)。

程控?cái)?shù)字交換機(jī)應(yīng)提供以下八類功能：（1）控制功能?？刂圃O(shè)備應(yīng)能檢測是否存在空閑通路以及被叫的忙閑情況，以控制各種電路的建立。（2）交換功能。交換網(wǎng)絡(luò)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)中任何用戶之間的話音信號(hào)交換。（3）接口功能。交換機(jī)應(yīng)有連接不同種類和性質(zhì)的終端接口。（4）信令功能。信令設(shè)備應(yīng)能監(jiān)視并隨時(shí)發(fā)現(xiàn)呼叫的到來和呼叫的結(jié)束，應(yīng)能向主、被叫發(fā)送各種用于控制接續(xù)的可聞信號(hào)，還應(yīng)能接收并保存主叫發(fā)送的被叫號(hào)碼。

（5）公共服務(wù)功能。交換機(jī)應(yīng)能向用戶提供諸如銀行業(yè)務(wù)、股市業(yè)務(wù)、交通業(yè)務(wù)等各種公共信息服務(wù)。（6）運(yùn)行管理功能。交換機(jī)應(yīng)具有對(duì)包括交換網(wǎng)絡(luò)、處理機(jī)以及各種接口等設(shè)備的管理功能。（7）維護(hù)、診斷功能。交換機(jī)應(yīng)具有對(duì)交換機(jī)定期測試、故障報(bào)警、故障分析等功能。（8）計(jì)費(fèi)功能。交換機(jī)應(yīng)具有計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)收集、話費(fèi)結(jié)算和話單輸出等計(jì)費(fèi)功能。程控?cái)?shù)字電話交換機(jī)的硬件總體結(jié)構(gòu)主要由話路部分和控制系統(tǒng)兩部分組成。1.話路部分話路部分一般由用戶級(jí)、遠(yuǎn)端用戶級(jí)、選組級(jí)（數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)）、中繼器和信號(hào)部件等組成，如下圖所示。（1）用戶級(jí)用戶級(jí)由用戶電路和用戶集線器組成。用戶電路是用戶線與交換機(jī)的接口電路。用戶集線器多采用時(shí)分（T）接線器，具有話務(wù)集中的功能。（2）遠(yuǎn)端用戶級(jí)

遠(yuǎn)端用戶級(jí)也可稱為遠(yuǎn)端模塊，是指裝在距離交換較遠(yuǎn)的用戶分布點(diǎn)上的話路設(shè)備。它的基本功能與模擬用戶級(jí)相似，只是供電電壓增加了一些。另外，它是將若干個(gè)用戶線集中后用數(shù)字中繼線連接至母局。（3）選組級(jí)

選組級(jí)一般稱為數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)，它是話路部分的核心設(shè)備，交換機(jī)的交換功能主要是通過它來實(shí)現(xiàn)的。

在數(shù)字交換機(jī)中交換的數(shù)字信號(hào)通過時(shí)隙交換的形式進(jìn)行，所以數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)必須具有時(shí)隙交換的功能。完成這一主要功能的設(shè)備是時(shí)間接線器（T接線器）。但由于T接線器的容量不可能很大，因此還需要具有空間交換功能的設(shè)備，完成這一功能的設(shè)備就是空間型時(shí)分接線器（S接線器）。所以，一個(gè)大、中型的網(wǎng)絡(luò)往往使用這兩種接線器的組合，例如T-S-T、S-T-S等型式。（4）數(shù)字終端

數(shù)字終端也就是數(shù)字中繼接口，它是數(shù)字交換機(jī)與數(shù)字中繼線之間的接口電路，能適應(yīng)PCM30/32路傳輸。它具有碼型變換、時(shí)鐘提取、幀同步、信令提取等功能。基群接口通常使用雙絞線或同軸電纜傳輸信號(hào)，而高次群接口則逐步采用光纜傳輸方式。（5）模擬終端

模擬終端是數(shù)字交換機(jī)與模擬中繼線之間的接口電路，所以也稱模擬中繼接口。模擬中繼線是傳送音頻信號(hào)的實(shí)線中繼線，或傳送頻分復(fù)用的模擬載波信號(hào)的中繼線。對(duì)于傳送音頻信號(hào)的模擬中繼線，在模擬終端要進(jìn)行A/D、D/A變換。對(duì)于傳送頻分復(fù)用載波信號(hào)的模擬中繼線，要進(jìn)行FDM-TDM轉(zhuǎn)換，直接變換成PCM數(shù)字編碼。（6）信號(hào)部件

信號(hào)部件負(fù)責(zé)產(chǎn)生和接收程控?cái)?shù)字交換機(jī)工作所需要的各種信令，包括信號(hào)音發(fā)生器和多頻信號(hào)接收器和發(fā)送器。信令處理過程需用規(guī)范化的一系列協(xié)議來實(shí)現(xiàn)。2.控制系統(tǒng)

程控交換機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)備是處理機(jī)。其控制核心是中央處理機(jī)，它按照存放在存儲(chǔ)器中的程序來控制交換接續(xù)和完成維護(hù)與管理功能。程控交換機(jī)的控制系統(tǒng)一般可分為三級(jí):（1）電話外設(shè)控制級(jí)。這一級(jí)是靠近交換網(wǎng)絡(luò)以及其它電話外設(shè)部分，也就是與話路設(shè)備硬件的關(guān)系比較密切的這一部分的控制。（2）呼叫處理控制級(jí)。它是整個(gè)交換機(jī)的核心，是將第一級(jí)送來的信息，在這里經(jīng)過分析、處理，又通過第一級(jí)發(fā)布命令來控制交換機(jī)的路由接續(xù)或復(fù)原。（3）維護(hù)測試級(jí)。主要用于操作維護(hù)和測試，包括人-機(jī)通信。2.1.2軟件功能結(jié)構(gòu)

程控交換機(jī)的特點(diǎn)是業(yè)務(wù)量大，實(shí)時(shí)性和可靠性要求高，因此交換機(jī)的軟件系統(tǒng)必須具有實(shí)時(shí)效率，有多道程序同時(shí)運(yùn)行功能，有保證電話業(yè)務(wù)不間斷的有效措施。（1）實(shí)時(shí)效率

所謂實(shí)時(shí)效率就是用戶呼叫能夠得到及時(shí)的處理。這就要求交換機(jī)的處理機(jī)軟件能夠按服務(wù)等級(jí)進(jìn)行配置和設(shè)計(jì)。（2）多道程序運(yùn)行

多道程序運(yùn)行是指若干任務(wù)可以同時(shí)運(yùn)行。（3）業(yè)務(wù)的不間斷性

一般要求業(yè)務(wù)中斷時(shí)間在40年期間不超過2個(gè)小時(shí)。本章主要內(nèi)容2.1程控?cái)?shù)字電話交換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.2程控交換數(shù)字化原理與接線器

2.3程控?cái)?shù)字交換機(jī)的控制系統(tǒng) 2.4程控?cái)?shù)字交換機(jī)的接口與外設(shè) 2.5程控?cái)?shù)字交換機(jī)的軟件系統(tǒng)

2.2程控交換數(shù)字化原理與接線器2.2.1語音信號(hào)數(shù)字化與時(shí)分復(fù)用 2.2.2T接線器 2.2.3S接線器 2.2.4總線型時(shí)/空接線器 2.2.1語音信號(hào)數(shù)字化與時(shí)分復(fù)用

要將模擬信號(hào)在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中進(jìn)行傳遞，就必須用信源編碼器對(duì)話音信號(hào)進(jìn)行模數(shù)變換。1.取樣──信號(hào)在時(shí)間上的離散化

在電話通信系統(tǒng)中，用3400赫作為最高頻率（fm）已能很好滿足用戶的要求?？紤]到一定的冗余，目前PCM通信規(guī)定話音信號(hào)的取樣頻率fs為8000赫，則取樣周期T為：T＝1/fs＝1/8000秒＝125微秒【例2-1】對(duì)于脈沖編碼PCM信號(hào)來說，如果要對(duì)頻率為600Hz的某種語音信號(hào)進(jìn)行采樣，那么采樣頻率fs取什么值時(shí)，采樣的樣本就可以包含足夠重構(gòu)原語音信號(hào)的所有信息。解：根據(jù)采樣定理，只要采樣頻率大于等于有效信號(hào)最高頻率或其帶寬的兩倍，則采樣值便可包含原始信號(hào)的所有信息，利用低通濾波器可以從這些采樣中重新構(gòu)造出原始信號(hào)，則：fs≥2fmfs=2*600Hz=1200Hz2.量化──信號(hào)在幅值上的離散化

（1）線性量化

線性量化也稱均勻量化，它把輸入的取樣值的范圍劃分為若干等距離的小間隔，每個(gè)小間隔叫做一個(gè)量化級(jí)。當(dāng)某一輸入的取樣值落在某一間隔內(nèi)時(shí)，就用這個(gè)間隔內(nèi)的中間值來近似地表示這個(gè)取樣值的大小，并以此值輸出。這樣大信號(hào)和小信號(hào)的絕對(duì)誤差相同，而對(duì)小信號(hào)來說，相對(duì)誤差（噪聲）很大，也就是說信噪比小，因此不能滿足語音信號(hào)的傳輸要求。

（2）非線性量化

非線性量化（又稱非均勻量化）就是使用不等的量化級(jí)差（間隔）。小信號(hào)分級(jí)密，量化級(jí)差??；大信號(hào)分級(jí)疏，量化級(jí)差大?；蛘哒f量化間隔△隨著信號(hào)幅值的減小而縮小，使信號(hào)幅值在較寬的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)的信噪比都能達(dá)到指標(biāo)規(guī)定的要求。

非線性量化實(shí)際上是利用壓縮和擴(kuò)展的方法來實(shí)現(xiàn)的。

國際上允許采用兩種折線形壓擴(kuò)特性：13折線A律壓擴(kuò)特性和15折線u律壓擴(kuò)特性，日本和美國采用u律，我國與歐洲規(guī)定采用A律。3.編碼

信號(hào)經(jīng)過量化后，形成±128個(gè)數(shù)量級(jí)，用8位碼表示，其中第一位碼為極性碼，第二、三、四位為段落碼，最后四位為段內(nèi)碼4.時(shí)分復(fù)用

信號(hào)經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后，在線路上進(jìn)行傳輸，為了增加傳輸路徑，可以把一個(gè)傳輸信道按時(shí)間分量進(jìn)行分割，如圖2.5（b）所示。圖中每個(gè)話路占用一個(gè)小的時(shí)間段，稱為時(shí)隙。把多個(gè)設(shè)備接到一條公共的通道上，按一定的次序輪流地給各個(gè)設(shè)備分配一段使用通道時(shí)間。當(dāng)輪到某個(gè)設(shè)備時(shí)，這個(gè)設(shè)備與通道接通，執(zhí)行操作。

如圖2.6所示，各路語音信號(hào)加到由電子開關(guān)組成的分配器K1上，K1不斷地作勻速旋轉(zhuǎn)（實(shí)際是電子開關(guān)依次閉合和斷開，K2也如此），每旋轉(zhuǎn)一周的周期等于一個(gè)取樣周期T，這樣就達(dá)到每一路信號(hào)每隔T時(shí)間取樣一次的目的。

對(duì)PCM信號(hào)而言，時(shí)分復(fù)用即是把抽樣周期125μs分割成多個(gè)時(shí)間小段，以供各個(gè)話路占用。若有n條話路，則每路占用的時(shí)間小段為125μs/n。顯然，路數(shù)越多，時(shí)間小段將越小。由于PCM信號(hào)為8位編碼，因此信號(hào)的碼元速率為：R=n×64（kb/s）

在一次群PCM系統(tǒng)中，n為32，相當(dāng)于提供了32條獨(dú)立的64kb/s信道，故30/32路一次群的碼元速率為：R1=32×64000=2048kb/s2.2.2T接線器

同步時(shí)分復(fù)用信號(hào)交換實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵是時(shí)隙交換，而時(shí)間接線器用來完成在一條復(fù)用線上時(shí)隙交換的基本功能。T接線器由話音存儲(chǔ)器和控制存儲(chǔ)器組成。

1）話音存儲(chǔ)器

話音存儲(chǔ)器（SM，SpeechMemory）用于寄存經(jīng)過PCM編碼處理的話音信息，每個(gè)單元存放一個(gè)時(shí)隙的內(nèi)容，即存放一個(gè)8bit的編碼信號(hào)，故SM的單元數(shù)等于PCM的復(fù)用度（PCM復(fù)用線上的時(shí)隙總數(shù)）。

2）控制存儲(chǔ)器控制存儲(chǔ)器（CM，ControlMemory）又稱為地址存儲(chǔ)器，其作用是寄存話音信息在SM中的單元號(hào)，如某話音信息存放于SM的8號(hào)單元中，那么在CM的單元中就應(yīng)寫入“8”。通過在CM中存放地址，從而控制話音信號(hào)的寫入或讀出。

某T接線器的輸入端PCM復(fù)用度為32，則SM的單元數(shù)應(yīng)是32個(gè)，每單元的字長是8bit，CM單元數(shù)應(yīng)是32個(gè)，每單元的字長是5bit。T接線器工作原理方面就控制存儲(chǔ)器對(duì)話音存儲(chǔ)器的控制而言，可有兩種工作方式：順序?qū)懭耄ㄝ斎耄刂戚敵觯ㄗx出），簡稱“輸出控制”?？刂茖懭耄ㄝ斎耄?，順序?qū)懗觯ㄗx出），簡稱“輸入控制”。對(duì)于輸出控制方式來說，其交換過程為：第一步，在定時(shí)脈沖CP控制下，將HW線上的每個(gè)輸入時(shí)隙所攜帶的話音信息依次寫入SM的相應(yīng)單元中(SM單元號(hào)對(duì)應(yīng)主叫用戶所占用的時(shí)隙號(hào))；第二步，CPU根據(jù)交換要求，在CM的相應(yīng)單元中填寫SM的讀出地址(CM單元號(hào)對(duì)應(yīng)被叫所占用的時(shí)隙號(hào))；第三步，在CP控制下，按順序在輸出時(shí)隙(被叫所占的時(shí)隙)到來時(shí)，根據(jù)SM的讀出地址，讀出SM中的話音信息。

對(duì)于輸入控制方式來說，其交換過程為：第一步，CPU根據(jù)交換要求，在CM單元內(nèi)寫入話音信號(hào)在SM的地址(CM單元號(hào)對(duì)應(yīng)主叫用戶所占用的時(shí)隙號(hào))上；第二步，在CM控制下，將話音信息寫入SM的相應(yīng)單元(SM單元號(hào)對(duì)應(yīng)被叫用戶所占用的時(shí)隙號(hào))中；第三步，在CP控制下，按順序讀出SM中的話音信息。

PCM一次群的容量和速率已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足通信要求。為了擴(kuò)大信號(hào)傳輸?shù)乃俾屎徒粨Q容量，提高信道利用率，引入了數(shù)字復(fù)用高次群的概念。高次群由若干個(gè)低次群通過數(shù)字復(fù)接設(shè)備復(fù)用而成，PCM系統(tǒng)的二次群由4個(gè)一次群復(fù)用而成，速率為8.448Mb/s，話路數(shù)為4×30=120話路；三次群由4個(gè)二次群復(fù)用而成，速率為34.386Mb/s，話路數(shù)為4×120=480話路；四次群由4個(gè)三次群復(fù)用而成，速率為139.264Mb/s，話路數(shù)為4×480=1920話路；五次群則由4個(gè)四次群復(fù)用而成，速率為564.992Mb/s，話路數(shù)為4×1920=7680話路。

數(shù)字復(fù)用時(shí)，由于要加入同步調(diào)整比特，因此高次群的傳輸碼率并不是低次群的四倍，而是要比它的四倍高一些，如二次群復(fù)用加入正碼速調(diào)整比特后，速率應(yīng)為4×2112(標(biāo)稱值)=8448kb/s。

目前單個(gè)T接線器的容量不超過1024個(gè)單元(32個(gè)一次群信號(hào))。所以，為了解決提高復(fù)用度的同時(shí)，傳輸碼率也提高的問題，就必須把1條復(fù)用線變成8條復(fù)用線，進(jìn)行串/并變換后，將進(jìn)入話音存儲(chǔ)器(SM)的8位碼以并行方式一次輸入，從而降低對(duì)T接線器RAM的讀/寫速率要求。

2.2.3S接線器S接線器即空間接線器用來完成對(duì)傳送同步時(shí)分復(fù)用信號(hào)的不同復(fù)用線之間的交換功能，但而不能改變其時(shí)隙位置。S接線器的工作方式也分輸出控制方式和輸入控制方式，如圖2.8所示。每一個(gè)控制存儲(chǔ)器（CM）控制同號(hào)輸入端的所有交叉接點(diǎn)，叫做輸入控制。輸入線配置的稱為輸入控制方式（見圖2.8（a））,每一個(gè)控制存儲(chǔ)器（CM）控制同號(hào)輸出端的所有交叉接點(diǎn)。輸出線配置的稱為輸出控制方式（見圖2.8（b）），每一個(gè)控制存儲(chǔ)器（CM）控制同號(hào)輸入端的所有交叉接點(diǎn)?！纠?-3】

某S接線器的HW線時(shí)隙復(fù)用度為512，交叉矩陣為32×32，問：

①有多少個(gè)交叉接點(diǎn)信道？②需要多少個(gè)控制存儲(chǔ)器？③每個(gè)控制存儲(chǔ)器有多少個(gè)單元？④每單元內(nèi)的字長是幾位？解：①有1024個(gè)交叉接點(diǎn)信道；

②需要32個(gè)控制存儲(chǔ)器；

③每個(gè)控制存儲(chǔ)器有512個(gè)單元；

④每單元內(nèi)的字長是5位。本章主要內(nèi)容2.1程控?cái)?shù)字電話交換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.2程控交換數(shù)字化原理與接線器

2.3程控?cái)?shù)字交換機(jī)的控制系統(tǒng)

2.4程控?cái)?shù)字交換機(jī)的接口與外設(shè) 2.5程控?cái)?shù)字交換機(jī)的軟件系統(tǒng)

2.3程控?cái)?shù)字交換機(jī)的控制系統(tǒng)2.3.1控制系統(tǒng)的組成2.3.2控制系統(tǒng)的工作方式 2.3程控?cái)?shù)字交換機(jī)的控制系統(tǒng)一般說來，程控交換機(jī)對(duì)控制設(shè)備有以下要求：（1）呼叫處理能力

通常用一個(gè)專有名詞“最大忙時(shí)試呼次數(shù)”來表示，其英文原名為（MaximumNumberofBusyHourCallAttempts）,簡稱BHCA。（2）可靠性：控制設(shè)備的故障有可能使系統(tǒng)中斷，因此要求交換機(jī)控制設(shè)備的故障率盡可能的低，一旦出現(xiàn)故障，要求處理故障的時(shí)間（維修時(shí)間）盡可能的短。（3）靈活性和適用性：這指的是要求控制系統(tǒng)在整個(gè)工作壽命期間能跟上技本發(fā)展的步伐，能適應(yīng)新的服務(wù)要求和技術(shù)發(fā)展。2.3.1控制系統(tǒng)的組成現(xiàn)代的程控交換機(jī)，其控制系統(tǒng)日趨復(fù)雜，但歸結(jié)起來可以分為兩種基本方法：集中控制和分散控制。1.集中控制

集中控制的主要優(yōu)點(diǎn)是處理機(jī)對(duì)整個(gè)交換系統(tǒng)狀態(tài)有全面了解，處理機(jī)能達(dá)到所有資源。由于各功能間的接口主要是軟件間的接口，所以改變功能也主要是改變軟件，因此比較簡單。

集中控制的主要缺點(diǎn)是它的軟件包括所有功能，規(guī)模很大，因此系統(tǒng)管理相當(dāng)困難，同時(shí)系統(tǒng)也相當(dāng)脆弱。2.分散控制

在上述系統(tǒng)中，如果每臺(tái)處理機(jī)只能達(dá)到資源的一部分，只能執(zhí)行一部分功能，那么就稱之為分散控制。

處理機(jī)之間的功能分配可能是靜態(tài)的，也可能是動(dòng)態(tài)的。2.3.2控制系統(tǒng)的工作方式（1）按功能分組在這種方式下，不同處理機(jī)完成不同功能。（2）按話務(wù)分組在這種方式下，每一臺(tái)處理機(jī)完成一部分話務(wù)處理功能。（3）備用工作為提高控制部件的可靠性，有時(shí)對(duì)每臺(tái)處理機(jī)配有備用處理機(jī)（有時(shí)也采用n+1冗余）。熱備用平時(shí)主、備用機(jī)都保留呼叫處理數(shù)據(jù)，一旦主用機(jī)故障而倒向備用機(jī)時(shí)，呼叫處理的暫時(shí)數(shù)據(jù)基本不丟失，原來處于通話或振鈴狀態(tài)的用戶不中斷。損失的只是正在處理過程中的用戶。冷備用平時(shí)備用機(jī)不保留呼叫處理數(shù)據(jù)，一旦因主用機(jī)故障而倒向備用機(jī)時(shí)，數(shù)據(jù)全部丟失。新的主用機(jī)需要重新初始化、重新啟動(dòng)。一切正在進(jìn)行的童話全部中斷。根據(jù)不同的處理方法，熱備用還可有不同方式：同步方式互助結(jié)構(gòu)主/備機(jī)方式2.故障的處理方式和表現(xiàn)（1）同步方式（2）互助方式（3）主/備機(jī)方式（4）冷備用方式3.優(yōu)缺點(diǎn)比較4.處理機(jī)間通信方式（1）通過PCM信道進(jìn)行通信（2）采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)常用的通信結(jié)構(gòu)方式總線結(jié)構(gòu)環(huán)形結(jié)構(gòu)本章主要內(nèi)容2.1程控?cái)?shù)字電話交換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.2程控交換數(shù)字化原理與接線器

2.3程控?cái)?shù)字交換機(jī)的控制系統(tǒng) 2.4程控?cái)?shù)字交換機(jī)的接口與外設(shè)

2.5程控?cái)?shù)字交換機(jī)的軟件系統(tǒng)

2.4程控?cái)?shù)字交換機(jī)的接口與外設(shè)2.4.1用戶接口 2.4.2中繼接口 2.4.3程控?cái)?shù)字交換機(jī)的外設(shè) 2.4.1用戶接口1.模擬用戶接口話機(jī)所需的電流通過限流電阻R1和R2提供

（1）饋電B（BatteryFeeding）程控交換機(jī)通過用戶接口的饋電電路向電話機(jī)提供通話用的-48V饋電電壓。（2）

過壓保護(hù)(O)電路過壓保護(hù)電路是為保護(hù)交換機(jī)的內(nèi)部電路不受外界雷擊、工業(yè)高壓的損害而設(shè)置的。由于外線進(jìn)入交換機(jī)前，配線架已做了一次保護(hù)，因此用戶接口中的過壓保護(hù)電路又叫做二次保護(hù)電路。用戶接口的過壓保護(hù)電路

（3）

振鈴(R)電路程控交換機(jī)的信號(hào)發(fā)生器通過用戶接口的振鈴開關(guān)電路向電話機(jī)饋送振鈴電流。用戶接口的振鈴電路如圖所示。

用戶接口的振鈴電路

由信號(hào)發(fā)生器輸出的振鈴信號(hào)一般為25?Hz，70～110?V，這么高的電壓用電子器件發(fā)送比較困難，因此采用振鈴繼電器，由繼電器的接點(diǎn)轉(zhuǎn)換來控制鈴流發(fā)送。另外，鈴流信號(hào)送到用戶線時(shí)，考慮到較高的振鈴電壓，必須采用隔離措施，以免損壞內(nèi)線電路，所以應(yīng)將振鈴電路設(shè)計(jì)在二次過壓保護(hù)電路之前。

（4）

監(jiān)視(S)電路用戶接口的監(jiān)視電路用來監(jiān)測環(huán)路直流電流的變化，以此判斷用戶摘/掛機(jī)狀態(tài)和撥號(hào)脈沖信號(hào)，并向控制系統(tǒng)輸出相應(yīng)的信息。用戶接口的監(jiān)視電路如圖所示?？赏ㄟ^測量比較電阻R內(nèi)、外兩端引出信號(hào)的壓降來獲得信息。如果兩路信號(hào)一樣，說明回路是通的；如果不一樣，說明回路是斷的。

用戶接口的監(jiān)視電路

（5）

編/譯碼(C)電路編/譯碼電路完成模擬話音信號(hào)以及模擬信令信號(hào)的PCM編碼和譯碼。在每個(gè)用戶接口電路內(nèi)都設(shè)計(jì)了濾波器和編/譯碼器，模擬話音信號(hào)首先經(jīng)濾波器限頻，消除帶外干擾，再進(jìn)行抽樣量化，最后用編碼器編碼并暫存，待指定的時(shí)隙到來時(shí)以64kb/s的基帶速率輸出。由交換網(wǎng)絡(luò)返回的PCM基帶信號(hào)進(jìn)入譯碼器，完成模擬話音的恢復(fù)。

（6）

混合(H)電路由于連接模擬用戶話機(jī)的環(huán)線是2線，而連接數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)的是4線，因此信號(hào)在編碼前和譯碼后一定要進(jìn)行2/4線變換。2/4線變換由用戶接口的混合電路來實(shí)現(xiàn)。目前，該功能一般由專用集成電路來實(shí)現(xiàn)。

7)測試(T)電路通過用戶接口的測試電路可實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶線、中繼線和局內(nèi)設(shè)備各個(gè)環(huán)節(jié)的測試，及時(shí)檢測出混線、斷線、接地等問題。

外線測試是通過繼電器觸點(diǎn)斷開外線與接口電路的連接，將外線接至測試設(shè)備，由軟件程序控制測試線路及用戶終端的狀態(tài)和相關(guān)參數(shù)。內(nèi)線測試是通過繼電器觸點(diǎn)將接口電路接至一個(gè)模仿用戶終端的測試設(shè)備上，通過測試軟件控制執(zhí)行一個(gè)完整的通話應(yīng)答過程，檢測接口電路的相關(guān)動(dòng)作和參數(shù)。用戶接口的測試電路如圖所示。

2.數(shù)字用戶接口

數(shù)字用戶接口是數(shù)字程控交換機(jī)在用戶環(huán)線上采用數(shù)字傳輸方式連接數(shù)字用戶終端的接口電路。已標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)字用戶接口有基本速率接口（BasicRateInterface,BRI）和基群速率接口（PrimayRateInterface,PRI），通稱V系列接口。2.4.2中繼接口1.數(shù)字中繼接口（1）碼型變換

按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，無論數(shù)字中繼采用光纜傳輸還是電纜傳輸系統(tǒng)，接口均參照電纜傳輸特性設(shè)計(jì)。由于在交換機(jī)內(nèi)部PCM群路信號(hào)采用單極性不歸零碼（NRZ）傳輸，而這種碼型不適應(yīng)電纜傳輸特性要求，存在直流分量和不易定位等缺點(diǎn)，因此需要在交換機(jī)內(nèi)部和外部傳輸之間進(jìn)行碼型變換。（2）時(shí)鐘提取

數(shù)字中繼接收端從輸入的PCM碼流中提取發(fā)送端的時(shí)鐘頻率，用作本地接收的基準(zhǔn)時(shí)鐘。在PCM傳輸系統(tǒng)中，數(shù)字信號(hào)是以指定位置和波形的方式進(jìn)行傳輸，為了接收端電路能夠準(zhǔn)確地對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)判決，因此，必須從傳輸線上提取發(fā)送信號(hào)的時(shí)鐘。另外，在主從同步通信網(wǎng)體系中，時(shí)鐘提取為較低一級(jí)的數(shù)字交換機(jī)提供同步時(shí)鐘。（3）幀同步和復(fù)幀同步

在PCM時(shí)分復(fù)用方式中，通常將傳輸系統(tǒng)按125μs（8kHz）時(shí)間間隔劃分為一幀，每幀等分為若干個(gè)時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙傳送8bit數(shù)據(jù)，用戶數(shù)據(jù)按照固定的時(shí)隙位置被復(fù)用和傳送。

為了實(shí)現(xiàn)收發(fā)兩端幀同步，規(guī)定發(fā)端在奇數(shù)幀的TS0傳送幀失步告警信號(hào)和標(biāo)志信號(hào)，偶數(shù)幀的TS0發(fā)送幀同步碼“x0011011”?！纠?-4】對(duì)10路帶寬均為300~3400Hz的模擬信號(hào)進(jìn)行PCM時(shí)分復(fù)用傳輸。抽樣頻率為8000Hz，抽樣后進(jìn)行8級(jí)量化，并編為自然二進(jìn)制碼元波形級(jí)量化。自然二進(jìn)制碼元波形是寬度為T的矩形脈沖，且占空比為1。試求傳輸此時(shí)分復(fù)用PCM信號(hào)所需帶寬。解：10路信號(hào)每秒鐘抽樣8000×10次，每路信號(hào)量化成8電平，即用 log28=3位二進(jìn)碼表示。根據(jù)PCM基帶信號(hào)的譜密度，取信號(hào)的第一個(gè)零點(diǎn)作為帶寬頻譜，則 B=8000×10×3=240Kbps。（4）告警檢測

當(dāng)出現(xiàn)時(shí)鐘或幀同步失步故障時(shí)，由該部件控制同步部件強(qiáng)迫進(jìn)入搜索和再同步狀態(tài)，并向控制系統(tǒng)報(bào)告故障信息。（5）內(nèi)部時(shí)鐘

內(nèi)部時(shí)鐘是指交換機(jī)系統(tǒng)的本地時(shí)鐘，其作用是當(dāng)數(shù)字中繼接口未與外部相連時(shí)能提供接口電路的工作時(shí)鐘，并且使接口電路在數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)側(cè)流入和流出的PCM數(shù)據(jù)與數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)同步。（6）信令插入和提取

當(dāng)數(shù)字中繼接口采用隨路信令方式時(shí)，規(guī)定用復(fù)幀中的第1-15幀的TS16傳送30個(gè)話路的線路信令，各個(gè)話路傳送多頻互控記發(fā)器信令（MFC,MultiFrequencyandCompelled）。

信令插入，就是將交換機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)各個(gè)話路狀態(tài)的控制命令轉(zhuǎn)換成信令數(shù)據(jù)，并按照話路序號(hào)進(jìn)行組合和插入到對(duì)應(yīng)幀的TS16中。信令提取，就是將來話線路上通過第1-15幀的TS16上傳送的30個(gè)話路的線路狀態(tài)信令接收和分離，并轉(zhuǎn)送給交換機(jī)的控制系統(tǒng)。

在公共信道信令方式下，數(shù)字中繼接口中所有話路的狀態(tài)和用戶號(hào)碼等信令都以數(shù)據(jù)分組方式進(jìn)行傳送，它可以占用除TS0外的任何時(shí)隙。這時(shí)，信令提取就是按字節(jié)從指定時(shí)隙接收信令分組消息并轉(zhuǎn)發(fā)給No.7信令處理系統(tǒng)，信令插入則執(zhí)行相反過程。2.模擬中繼接口

模擬中繼接口是數(shù)字程控交換機(jī)為了適應(yīng)與模擬交換機(jī)互連而設(shè)置的中繼接口電路，采用模擬中繼線連接。模擬中繼接口電路組成與模擬用戶接口相似，由于在交換機(jī)之間不需要饋電和振鈴，因此其功能組成只包括測試、過壓保護(hù)、線路信令監(jiān)視及發(fā)送、混合電路和編譯碼器等，組成結(jié)構(gòu)如圖2.23所示。1.外置存儲(chǔ)器

2.維護(hù)與操作終端

維護(hù)與操作終端簡稱維護(hù)臺(tái)或維護(hù)終端，它與交換機(jī)的關(guān)系是“后臺(tái)”與“前臺(tái)”的關(guān)系?！昂笈_(tái)”指與維護(hù)操作系統(tǒng)相關(guān)的軟件或設(shè)備，而“前臺(tái)”則是與交換機(jī)相關(guān)的軟件或設(shè)備。維護(hù)與操作終端一般采用PC機(jī)，通過RS-232接口與程控交換機(jī)的維護(hù)I/O接口連接。程控交換機(jī)的維護(hù)I/O接口提供了維護(hù)人員訪問系統(tǒng)軟件的入口。維護(hù)與操作終端具有OAM(運(yùn)行、管理、維護(hù))和話務(wù)服務(wù)等功能。2.4.3程控?cái)?shù)字交換機(jī)的外設(shè)

1）運(yùn)行(O)運(yùn)行(O)是程控交換機(jī)控制系統(tǒng)提供給維護(hù)人員訪問交換機(jī)軟件，進(jìn)行人機(jī)對(duì)話的命令方式。人機(jī)對(duì)話分兩個(gè)步驟進(jìn)行：登錄和命令操作。

（1）登錄登錄由維護(hù)人員啟動(dòng)終端(開機(jī))和鍵入“回車”符實(shí)現(xiàn)，交換系統(tǒng)給出相應(yīng)提示作為響應(yīng)。同時(shí)，交換系統(tǒng)還應(yīng)給出維護(hù)人員“輸入通行字”的提示符。

通行字(Password)是進(jìn)入維護(hù)終端的密碼。為了防止非維護(hù)人員未經(jīng)許可進(jìn)入維護(hù)終端，造成系統(tǒng)管理混亂甚至故障，交換系統(tǒng)在接受維護(hù)員進(jìn)入系統(tǒng)執(zhí)行命令操作之前，常要求輸入正確的通行字或口令?？诹羁蓜澐譃槿舾蓚€(gè)權(quán)限等級(jí)，每個(gè)等級(jí)規(guī)定了一個(gè)不同的通行字。擁有較低權(quán)限等級(jí)口令的維護(hù)人員在進(jìn)入系統(tǒng)后僅運(yùn)行有限的命令，而具有最高權(quán)限等級(jí)口令的維護(hù)人員則可運(yùn)行系統(tǒng)提供的所有命令。

(2)命令操作維護(hù)人員在與維護(hù)終端進(jìn)行人機(jī)對(duì)話(信息交換)時(shí)輸入的命令由命令解釋程序分析執(zhí)行。命令解釋程序的原理如圖所示。命令解釋程序接收到用戶輸入的人機(jī)命令后，首先與命令表相比較。當(dāng)發(fā)現(xiàn)輸入命令與表中的某條命令一致時(shí)，便可得到相應(yīng)命令的運(yùn)行程序和數(shù)據(jù)。如果輸入命令超出命令表定義的范圍，命令解釋程序?qū)?huì)給出錯(cuò)誤提示。

命令解釋程序的原理

2）管理(A)維護(hù)與操作終端的管理工作主要是針對(duì)系統(tǒng)資源的管理，包括以下內(nèi)容。

(1)系統(tǒng)配置管理程控交換機(jī)的硬件是根據(jù)用戶容量配置的，可隨配置作相應(yīng)變動(dòng)。系統(tǒng)維護(hù)人員通過改變軟件來實(shí)現(xiàn)硬件配置。

(2)硬件的邏輯關(guān)系或地址管理用戶和中繼接口等硬件的物理地址(如電路板位置)與邏輯地址(如電話號(hào)碼)通常是相互獨(dú)立的。維護(hù)人員可建立二者的關(guān)系表，為操作、維護(hù)提供便利。

(3)用戶接口管理系統(tǒng)維護(hù)人員可方便地增減用戶線，關(guān)閉或開啟某個(gè)用戶接口，規(guī)定或改變接口所對(duì)應(yīng)的電話號(hào)碼和撥號(hào)方式(脈沖或雙音撥號(hào))等。

(4)用戶業(yè)務(wù)等級(jí)管理由于資源受限，因此維護(hù)人員可將用戶權(quán)限劃分為若干個(gè)等級(jí)，然后為每級(jí)用戶規(guī)定一組業(yè)務(wù)權(quán)限，對(duì)享有某種業(yè)務(wù)權(quán)限的用戶總數(shù)加以限制。

(5)用戶中繼權(quán)限管理系統(tǒng)維護(hù)人員可定義和改變中繼權(quán)限等級(jí)，定義每個(gè)等級(jí)允許使用的中繼群或路由。

(6)中繼接口管理維護(hù)人員同樣可開啟或關(guān)閉某個(gè)中繼接口，設(shè)置或改變中繼接口的方向(出中繼、入中繼或雙向中繼)，設(shè)置信令方式，設(shè)置中繼傳輸系統(tǒng)的信號(hào)類型(模擬或數(shù)字)等。

(7)中繼路由管理每個(gè)路由方向可包括一個(gè)或多個(gè)中繼群，維護(hù)人員通過維護(hù)與操作終端能規(guī)定并更改各路由所包括的中繼群的數(shù)量和所用的線號(hào)，規(guī)定傳輸?shù)男盘?hào)方式和選線方式。

(8)話務(wù)量管理話務(wù)量管理是指對(duì)中繼線或中繼群的占用情況進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測和記錄，并輸出詳盡的話務(wù)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

(9)計(jì)費(fèi)管理計(jì)費(fèi)管理是對(duì)計(jì)費(fèi)方式、費(fèi)率計(jì)算、話單打印的管理。輸出每次呼叫的詳細(xì)數(shù)據(jù)，包括主、被叫話機(jī)的號(hào)碼，呼叫開始的時(shí)間，通話時(shí)長，所用中繼線號(hào)和群號(hào)，業(yè)務(wù)種類等，以供外部計(jì)費(fèi)系統(tǒng)計(jì)費(fèi)。在程控交換機(jī)的數(shù)據(jù)庫中，對(duì)應(yīng)每一用戶端口都有一個(gè)說明其屬性的數(shù)據(jù)區(qū)，如圖所示。

說明用戶端口屬性的數(shù)據(jù)區(qū)

數(shù)據(jù)區(qū)中各項(xiàng)數(shù)據(jù)的含義如下：

●物理地址——設(shè)置用戶接口的硬件電路在交換機(jī)機(jī)架中所處的物理位置。

●電話號(hào)碼——給接口所接的話機(jī)分配電話號(hào)碼。

●接口類型——用于區(qū)分話音、數(shù)據(jù)或其他業(yè)務(wù)接口。

●撥號(hào)方式——設(shè)置接口所連話機(jī)使用的撥號(hào)方式，如脈沖或雙音頻撥號(hào)。

●業(yè)務(wù)等級(jí)——設(shè)置該用戶可被服務(wù)的業(yè)務(wù)等級(jí)，如重要用戶的等級(jí)最高。

●中繼權(quán)限等級(jí)——設(shè)置該用戶可占用的中繼線權(quán)限等級(jí)。對(duì)于中繼端口，同樣有一個(gè)屬性數(shù)據(jù)區(qū)，如圖所示。

說明中繼端口屬性的數(shù)據(jù)區(qū)

數(shù)據(jù)區(qū)中各項(xiàng)數(shù)據(jù)的含義如下：

●物理地址——設(shè)置中繼接口的硬件電路在交換機(jī)機(jī)架中所處的物理位置。

●中繼線序號(hào)——設(shè)置每一中繼線編排的序號(hào)。

●接口類型——設(shè)置接口是二線接口還是四線接口等。

●中繼線類型——設(shè)置中繼傳輸系統(tǒng)的類型，如模擬或數(shù)字。

●所屬中繼群號(hào)——設(shè)置中繼線屬于哪一個(gè)中繼群。

●信令類型——設(shè)置中繼線采用的信令方式或信令系統(tǒng)，如中國1號(hào)系統(tǒng)或No.7系統(tǒng)?！窈艚蟹较颉O(shè)置該中繼線是一條出中繼、入中繼，還是雙向中繼線?！窈艚蟹绞健O(shè)置中繼線來話是全自動(dòng)接續(xù)(直接接至被叫話機(jī))，還是半自動(dòng)接續(xù)(接至話務(wù)臺(tái)，由話務(wù)員轉(zhuǎn)接)。3）維護(hù)(M)

(1)系統(tǒng)測試系統(tǒng)測試包括系統(tǒng)硬件測試和系統(tǒng)軟件測試。

(1)系統(tǒng)硬件測試。一般的硬件測試有中繼環(huán)路測試、大話務(wù)量呼叫測試、告警測試等。

(2)系統(tǒng)軟件測試。一般的軟件測試有：檢查用戶數(shù)據(jù)的完整性，并根據(jù)用戶要求對(duì)用戶數(shù)據(jù)更新；模擬用戶進(jìn)行全網(wǎng)呼叫，檢查入局?jǐn)?shù)據(jù)是否準(zhǔn)確全面；根據(jù)廠家提供的技術(shù)手冊(cè)，逐項(xiàng)進(jìn)行其他項(xiàng)目的測試。

2)故障處理故障處理包括故障監(jiān)視、故障定位和故障排除三個(gè)步驟。

本章主要內(nèi)容2.1程控?cái)?shù)字電話交換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.2程控交換數(shù)字化原理與接線器

2.3程控?cái)?shù)字交換機(jī)的控制系統(tǒng) 2.4程控?cái)?shù)字交換機(jī)的接口與外設(shè)

2.5程控?cái)?shù)字交換機(jī)的軟件系統(tǒng)

2.5程控?cái)?shù)字交換機(jī)的軟件系統(tǒng) 2.5.1軟件的結(jié)構(gòu) 2.5.2呼叫接續(xù)與程序控制2.5.3操作系統(tǒng) （1）運(yùn)行軟件

運(yùn)行軟件是交換機(jī)在運(yùn)行中直接使用的軟件。它可分成系統(tǒng)程序和應(yīng)用程序。系統(tǒng)程序是交換機(jī)硬件同應(yīng)用程序之間的接口。它有內(nèi)部調(diào)度程序、輸入/輸出處理程序、資源調(diào)度和分配、處理機(jī)間通信管理、系統(tǒng)監(jiān)視和故障處理、人-機(jī)通信等程序。

應(yīng)用程序包含有呼叫處理、用戶線及中繼線測試、業(yè)務(wù)變更處理、故障檢測、診斷定位等程序。2.5.1軟件的結(jié)構(gòu)（2）支援軟件

支援軟件是用來開發(fā)、生成和修改交換機(jī)的軟件，以及開通時(shí)的測試程序。支援軟件包括編譯程序、連接裝配程序、調(diào)試程序、局?jǐn)?shù)據(jù)生成、用戶數(shù)據(jù)生成等程序。

在軟件結(jié)構(gòu)上也向模塊化方向發(fā)展，在許多交換機(jī)中，已實(shí)現(xiàn)了軟件模塊化。

為了保證交換機(jī)的業(yè)務(wù)不間斷則要求軟件應(yīng)具有安全可靠性、可維護(hù)性、可擴(kuò)充性，不僅完成呼叫處理還應(yīng)具有完善的維護(hù)和管理功能。

三種語言在不同階段中的應(yīng)用

2.5.2呼叫接續(xù)與程序控制

1.呼叫的接續(xù)過程（1）用戶摘機(jī)

主叫用戶摘機(jī)是一次呼叫的開始。交換機(jī)為了能及時(shí)地發(fā)現(xiàn)用戶摘機(jī)事件，就必須周期性的對(duì)用戶進(jìn)行掃描，檢測出用戶的呼叫請(qǐng)求。（2）送撥號(hào)音

用戶摘機(jī)后希望立即聽到撥號(hào)音，所以交換機(jī)必須在很短的時(shí)間內(nèi)，安排一個(gè)通道向主叫用戶送撥號(hào)音，并準(zhǔn)備好與用戶話機(jī)類型相適應(yīng)的收號(hào)器及收號(hào)通道以便接收撥號(hào)信息。（3）收號(hào)

主叫用戶聽到撥號(hào)音后，就可進(jìn)行撥號(hào)。用戶撥號(hào)所發(fā)出的號(hào)碼信息形式有兩種:一種是號(hào)盤話機(jī)所發(fā)出的直流脈沖，脈沖的個(gè)數(shù)表示號(hào)碼數(shù)字，這要用脈沖收號(hào)器進(jìn)行收號(hào)；另一種是按鈕話機(jī)所發(fā)出的雙音多頻信號(hào)，它以兩個(gè)不同頻率的信號(hào)組合來表示號(hào)碼數(shù)字，這要用雙頻收號(hào)器進(jìn)行收號(hào)。

交換機(jī)除了為用戶準(zhǔn)備好收號(hào)器外，還要為該用戶安排好一條接收其撥號(hào)信息的通道。

與此同時(shí)，還要有限時(shí)計(jì)時(shí)器來限制用戶聽到撥號(hào)音后能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)（一般為10秒左右）撥出第一個(gè)號(hào)碼數(shù)字。否則，交換機(jī)將拆除收號(hào)器，并向