程控交换机的硬件系统.pptx

韶关学院计算机系程细柱第三章第三章 程控交换机的硬件系统程控交换机的硬件系统（一）教学内容：（一）教学内容：介绍程控交换机的总体介绍程控交换机的总体结构，着重介绍话路系统和控制系统的工结构，着重介绍话路系统和控制系统的工作原理和组成作原理和组成 。（二）教学目标与要求：（二）教学目标与要求：通过对本课的学通过对本课的学习，使学生了解话路系统和控制系统的工习，使学生了解话路系统和控制系统的工作原理和组成作原理和组成。（三）教学重点与难点：（三）教学重点与难点：话路系统和控制话路系统和控制系统的工作原理和组成系统的工作原理和组成。（四）教学方法：（四）教学方法：讲授法。讲授法。韶关学院计算机系程细柱3.1 程控交换机的总体结构程控交换机的总体结构3.2 话话 路路 系系 统统3.3 控控 制制 系系 统统韶关学院计算机系程细柱3.1 程控交换机的总体结构程控交换机的总体结构程控交换机是由硬件系统和软件程控交换机是由硬件系统和软件系统组成。系统组成。韶关学院计算机系程细柱3.2 话话 路路 系系 统统话路系统可以分为用户级和选组级两话路系统可以分为用户级和选组级两部分，主要包括用户电路、用户集线器、部分，主要包括用户电路、用户集线器、中继线接口、信号部件、数字交换网络中继线接口、信号部件、数字交换网络（即选组级）以及用户处理机等部件。（即选组级）以及用户处理机等部件。韶关学院计算机系程细柱3.2.13.2.1用户级话路用户级话路用用户户级级话话路路由由用用户户电电路路和和用用户户集集线线器器组组成成。用用户户电电路路是是用用户户线线与与交交换换机机的的接接口口电电路路，若若用用户户线线连连接接的的终终端端是是模模拟拟话话机机，则则用用户户线线称称为为模模拟拟用用户户线线，其其用用户户电电路路称称为为模模拟拟用用户户电电 路路，应应 有有 模模/数数（A/D）转转 换换 和和 数数/模模（D/A）转换的功能。转换的功能。韶关学院计算机系程细柱一、模拟用户电路一、模拟用户电路在程控数字交换机中，用户电路在程控数字交换机中，用户电路（Subscriber Line Circuit，SLC）应具有应具有七大功能，其框图如图七大功能，其框图如图3.2所示。所示。韶关学院计算机系程细柱PCMPCM编码解码平衡网络 测 试 开 关 振 铃 开 关 过 压 保 护 馈电 监视 混 合 电 路图图3.2 用户电路的功能框图用户电路的功能框图韶关学院计算机系程细柱1馈电（馈电（B）向向用用户户话话机机馈馈电电是是采采用用 48V（或或 60V）的直流电源供电。的直流电源供电。2过压保护（过压保护（O）用用户户外外线线可可能能受受到到雷雷电电袭袭击击，也也可可能能和高压线相碰。和高压线相碰。韶关学院计算机系程细柱3振铃控制（振铃控制（R）由由于于振振铃铃电电压压为为交交流流9015V，频频率率为为25Hz，当当铃铃流流高高压压送送往往用用户户线线时时，就就必必须须采采取取隔隔离离措措施施，使使其其不不能能流流向向用用户户电电路路的的内内线线，否否则则将将引引起起内内线线电电路路的的损损坏坏。一一般般采用振铃继电器实现。采用振铃继电器实现。韶关学院计算机系程细柱4监视（监视（S）监监视视功功能能主主要要是是监监视视用用户户线线的的通通/断断状状态态，及及时时将将用用户户线线的的状状态态信信息息送送给给处处理理机处理。机处理。5编译码和滤波（编译码和滤波（C）编编译译码码和和滤滤波波功功能能是是完完成成模模拟拟信信号号和和数字信号间的转换。数字信号间的转换。韶关学院计算机系程细柱6混合电路（混合电路（H）混混合合电电路路的的功功能能是是用用来来进进行行二二/四四线线转换。转换。7测试（测试（T）测测试试功功能能主主要要用用于于及及时时发发现现用用户户终终端端、用用户户线线路路和和用用户户线线接接口口电电路路可可能能发发生生的的混混线线、断断线线、接接地地、与与电电力力线线碰碰接接以以及及元元器器件损坏等各种故障，以便及时修复和排除。件损坏等各种故障，以便及时修复和排除。韶关学院计算机系程细柱二、用户集线器二、用户集线器用用 户户 集集 线线 器器（Subscriber Line Concentrator，SLC）是是用用来来进进行行话话务务量量的集中（或分散）的。的集中（或分散）的。如如图图3.9所所示示，SMU代代表表上上行行通通路路话话音音存存储储器器，LCMU代代表表上上行行通通路路用用户户级级T的的控控制制存存储储器器。一一个个控控制制存存储储器器按按集集中中比比（16 1）的的要要求求，可可控控制制16个个话话音音存存储储器器。控控制制存存储储器器的的单单元元数数为为128个个单单元元，每每个个单单元地址对应输出母线的一个时隙。元地址对应输出母线的一个时隙。韶关学院计算机系程细柱SMU号号用户用户时隙号时隙号上行通道上行通道输出母线输出母线 120CH送至数字交换网络送至数字交换网络0LCMU0127SMU0R用户群用户群00127SMU15R用户群用户群15话存输出复接话存输出复接存储内容存储内容图图3.9 用用户户级级T接接线线器器复复用用示示意意图图127韶关学院计算机系程细柱上行通路和下行通道的用户级上行通路和下行通道的用户级T接线接线器是分别采用读出控制方式和写入控制方器是分别采用读出控制方式和写入控制方式。式。LCMU和和LCMD的内容分别代表话音的内容分别代表话音存储器（存储器（SMU和和SMD）的读出地址和写入的读出地址和写入地址，所以控制存储器的单元数是地址，所以控制存储器的单元数是128个单个单元，与各话音存储器的单元数一样。元，与各话音存储器的单元数一样。韶关学院计算机系程细柱三、数字用户电路三、数字用户电路数数字字用用户户电电路路（Digital Line Circuit，DLC）是是数数字字用用户户终终端端设设备备与与程程控控数数字字交交换机之间的接口电路。换机之间的接口电路。1S接口接口数数字字用用户户终终端端的的数数字字信信息息采采用用四四线线制制方式时，应采用方式时，应采用S接口。接口。2U接口接口U接接口口是是在在网网络络终终端端到到电电话话局局之之间间的的ISDN用用户户线线采采用用二二线线制制市市话话电电缆缆的的接接口口设设备。备。韶关学院计算机系程细柱（1 1）时时时时间间间间分分分分隔隔隔隔复复复复用用用用法法法法（Time Time Division Division MultiplexMultiplex）这这种种方方法法又又称称“乒乒乓乓法法”。它它是是将将时时间间分分成成两两段段，在在一一段段时时间间传传送送一一个个方方向向的的信信息息，在在另另一一段段时时间间里里传传送送另另一一个个方方向向的的信息，就好像打乒乓球似的。信息，就好像打乒乓球似的。（2 2）回波消除法（）回波消除法（）回波消除法（）回波消除法（Echo CancellationEcho Cancellation）采采用用二二线线制制的的数数字字用用户户线线在在与与交交换换连连接接时时，要要采采用用混混合合电电路路进进行行二二/四四线线的的变变换换。在在混混合合电电路路中中有有平平衡衡网网络络，使使收收、发发两两端端衰减很大。衰减很大。韶关学院计算机系程细柱3.2.23.2.2中继器中继器一、模拟中继器一、模拟中继器模模拟拟中中继继器器是是数数字字交交换换机机与与其其他他交交换换机机之之间间采采用用模模拟拟中中继继线线相相连连接接的的接接口口电电路路，它是为数字交换机适应模拟环境而设置的。它是为数字交换机适应模拟环境而设置的。韶关学院计算机系程细柱二、数字中继器二、数字中继器1功能功能数数字字中中继继器器是是连连接接数数字字局局之之间间的的数数字字中中继继线线与与数数字字交交换换网网络络的的接接口口电电路路，它它的的输输入入端端和和输输出出端端都都是是数数字字信信号号，因因此此，不不需要进行模需要进行模/数和数数和数/模转换。模转换。韶关学院计算机系程细柱2工作原理工作原理（1 1）码型变换）码型变换）码型变换）码型变换码码型型变变换换是是将将线线路路上上传传输输的的HDB3码码型型变变成成适适合合数数字字中中继继器器内内逻逻辑辑电电路路工工作作的的NRZ码。码。（2 2）时钟提取）时钟提取）时钟提取）时钟提取时时钟钟提提取取电电路路是是用用来来从从PCM传传输输线线上上送送来来的的码码流流中中提提取取发发端端送送来来的的时时钟钟信信息息，以便控制帧同步电路，使收端和发端同步。以便控制帧同步电路，使收端和发端同步。韶关学院计算机系程细柱（3 3）帧同步和复帧同步）帧同步和复帧同步）帧同步和复帧同步）帧同步和复帧同步帧帧同同步步的的目目的的是是使使接接收收端端帧帧的的时时序序一一一一对对应应，即即从从TS0开开始始，使使后后面面的的各各路路时时隙隙一一一一对对应应，保保证证各各路路信信息息能能够够准准确确地地被被接接收端的各路所接收。收端的各路所接收。（4 4）帧定位）帧定位）帧定位）帧定位帧帧定定位位是是使使输输入入的的码码流流相相位位和和局局内内的的时钟相位同步。时钟相位同步。韶关学院计算机系程细柱（5 5）信号控制）信号控制）信号控制）信号控制信信号号控控制制电电路路是是将将传传输输线线上上通通过过TS16时时隙隙送送来来的的信信令令码码提提取取出出来来，按按复复帧帧的的格格式式将将其其变变换换为为连连续续的的64kbit/s信信号号，在在输输入入时时钟钟的的控控制制下下，写写入入控控制制电电路路的的存存储储器器，在在本本局局时时钟钟的的控控制制下下，从从存存储储器器中中读读出出；再再在在本本局局时时钟钟控控制制下下，把把信信号号送送入入到到TS16，送往交换机。送往交换机。韶关学院计算机系程细柱（6 6）帧和复帧定位信号插入）帧和复帧定位信号插入）帧和复帧定位信号插入）帧和复帧定位信号插入因为在交换网络输出的信号中，不包因为在交换网络输出的信号中，不包含帧和复帧的同步信号，故在发送时，应含帧和复帧的同步信号，故在发送时，应将帧和复帧的同步信号插入，这样就形成将帧和复帧的同步信号插入，这样就形成了完整的帧和复帧的结构。了完整的帧和复帧的结构。韶关学院计算机系程细柱3.2.33.2.3信号部件信号部件一、数字音频信号的产生一、数字音频信号的产生1单音频信号的产生单音频信号的产生数数字字交交换换机机中中，单单音音频频信信号号是是由由数数字字信号发生器产生的数字信号音。信号发生器产生的数字信号音。2双音频信号的产生双音频信号的产生双双音音频频信信号号的的产产生生和和单单音音频频信信号号产产生生的的原原理理相相同同，也也可可以以通通过过线线性性叠叠加加，找找出出波形的对称性来节约波形的对称性来节约ROM的容量。的容量。韶关学院计算机系程细柱二、数字音频信号的发送二、数字音频信号的发送在在程程控控数数字字交交换换机机中中，各各种种数数字字音音频频信信号号大大多多是是通通过过数数字字交交换换网网络络送送出出，和和普普通话音信号一样处理。通话音信号一样处理。韶关学院计算机系程细柱1用用T接线器发送音频信号接线器发送音频信号要想将数字音频信号发送给某个用户，要想将数字音频信号发送给某个用户，首先要将数字音频信号存放在首先要将数字音频信号存放在T接线器的某接线器的某个指定单元，当需要对某个用户送去音频个指定单元，当需要对某个用户送去音频信号时，则可从该单元中取出而送至该用信号时，则可从该单元中取出而送至该用户的所在时隙上。户的所在时隙上。2T-S-T链路半永久性连接法链路半永久性连接法T-S-T链链路路半半永永久久性性连连接接是是在在开开局局时时，就将各链路接好。就将各链路接好。韶关学院计算机系程细柱三、数字音频信号的接收三、数字音频信号的接收各各种种信信号号音音都都是是由由用用户户话话机机来来接接收收的的。这这种种音音频频信信号号在在用用户户电电路路中中经经过过译译码码变变成成模拟信号自动接收。模拟信号自动接收。多多频频信信号号是是由由接接收收器器接接收收。一一般般采采用用数数字字滤滤波波器器滤滤波波，通通过过数数字字逻逻辑辑识识别别电电路路识识别别后后取取得得。如如图图3.18所所示示为为数数字字多多频频信信号接收器的方框图。号接收器的方框图。韶关学院计算机系程细柱多多频频信信号号有有两两种种：一一种种是是由由用用户户电电路路送送来来的的按按钮钮话话机机双双音音多多频频（Dual Tone Multi-Frequency，DTMF）信信号号；另另一一种种是是由由中中继继线线接接口口电电路路送送来来的的多多频频互互控控（Multi-Frequency Controlled，MFC）信信号。号。韶关学院计算机系程细柱3.3 控控 制制 系系 统统程程控控交交换换机机的的控控制制系系统统一一般般可可分分为为三三级。级。第一级是电话外设控制级。第一级是电话外设控制级。第二级是呼叫处理控制级。第二级是呼叫处理控制级。第三级是维护测试级。第三级是维护测试级。韶关学院计算机系程细柱这三级的划分可能是这三级的划分可能是“虚拟虚拟”的，仅的，仅仅反映控制系统程序的内部分工；也可能仅反映控制系统程序的内部分工；也可能是是“实际实际”的，即分别设置专用的或通用的，即分别设置专用的或通用的处理机来分别完成不同的功能。的处理机来分别完成不同的功能。韶关学院计算机系程细柱3.3.13.3.1处理机控制方式处理机控制方式一、集中控制一、集中控制 若若在在一一个个交交换换机机的的控控制制系系统统中中，任任一一台台处处理理机机都都可可以以使使用用系系统统中中的的所所有有资资源源(包包括括硬硬件件资资源源和和软软件件资资源源)，执执行行交交换换系系统统的的全全部部控控制制功功能能，则则该该控控制制系系统就是集中控制系统，如图统就是集中控制系统，如图3.19所示。所示。优优点点是是：处处理理机机能能了了解解整整个个系系统统的的状状态态和和控控制制系系统统的的全全部部资资源源，功功能能的的改改变变只只须须在在软软件件上上进进行行，较较易易实实现现。缺缺点点是是：系系统统较较脆脆弱弱，且且软软件件规规模模庞庞大大，管理十分困难。管理十分困难。韶关学院计算机系程细柱二、分散控制二、分散控制 即即在在一一个个交交换换机机的的控控制制系系统统中中，每每台台处处理理机机都都只只能能控控制制部部分分资资源源，执执行行交交换系统的部分控制功能。换系统的部分控制功能。分为以下几种：分为以下几种：韶关学院计算机系程细柱1话务容量分担和功能分担话务容量分担和功能分担（1 1）话务容量分担）话务容量分担）话务容量分担）话务容量分担话话务务容容量量分分担担方方式式是是每每台台处处理理机机只只分分担担一一部部分分用用户户的的全全部部呼呼叫叫处处理理任任务务，即即承承担担了了这这部部分分用用户户的的信信号号接接口口、交交换换接接续续和和控控制制功功能能；每每台台处处理理机机所所完完成成的的任任务务都都是是一样的，只是所面向的用户群不同而已。一样的，只是所面向的用户群不同而已。优优点点是是：处处理理机机的的数数量量随随用用户户容容量量的的增增加加而而增增加加。缺缺点点是是：每每台台处处理理机机都都要要具具有呼叫处理的全部功能。有呼叫处理的全部功能。韶关学院计算机系程细柱（2 2）功能分担）功能分担）功能分担）功能分担功功能能分分担担方方式式是是将将交交换换机机的的信信令令与与终终端端接接口口功功能能、交交换换接接续续功功能能和和控控制制功功能能等等基基本本功功能能，按按功功能能类类别别分分配配给给不不同同的的处处理理机去执行；每台处理机只承担一部分功能。机去执行；每台处理机只承担一部分功能。优优点点是是：可可以以简简化化软软件件，若若需需增增强强功功能能，在在软软件件上上也也易易于于实实现现。缺缺点点是是：在在容容量小时，也必须配备全部处理机。量小时，也必须配备全部处理机。韶关学院计算机系程细柱2静态分配和动态分配静态分配和动态分配在在分分散散控控制制系系统统中中，处处理理机机之之间间的的功功能能分分配配可能是静态的，也可能是动态的。可能是静态的，也可能是动态的。（1 1）静态分配）静态分配）静态分配）静态分配所所谓谓静静态态分分配配就就是是资资源源和和功功能能的的分分配配一一次次完完成，各处理机根据不同分工配备一些专门的硬件。成，各处理机根据不同分工配备一些专门的硬件。优优点点是是：提提高高了了稳稳定定性性。缺缺点点是是：降降低低了了灵灵活性。活性。韶关学院计算机系程细柱（2）动态分配动态分配所谓动态分配就是指每台处理机可以执行所谓动态分配就是指每台处理机可以执行所有功能，也可以控制所有资源，但根据系统的所有功能，也可以控制所有资源，但根据系统的不同状态，对资源和功能进行最佳分配。不同状态，对资源和功能进行最佳分配。优点是：优点是：当一台处理机发生故障时可由其当一台处理机发生故障时可由其余处理机完成全部功能。余处理机完成全部功能。缺点是：缺点是：分配非常复杂，分配非常复杂，降低了系统的可靠性。降低了系统的可靠性。韶关学院计算机系程细柱3分级控制系统和分布式控制系统分级控制系统和分布式控制系统根根据据各各交交换换系系统统的的要要求求，目目前前生生产产的的大大、中中型型交交换换机机的的控控制制部部分分多多采采用用分分散散控控制制方方式式下下的的分分级级控控制制系系统统或或分分布布式式控控制制系系统。统。韶关学院计算机系程细柱（1 1）分级控制系统）分级控制系统）分级控制系统）分级控制系统分分级级控控制制系系统统基基本本上上是是按按交交换换机机控控制制功功能能的的高高低低层次而分别配置处理机的。层次而分别配置处理机的。优点是：优点是：当。当。缺点是：缺点是：分配。分配。（2 2）分布式控制系统）分布式控制系统）分布式控制系统）分布式控制系统分分布布式式控控制制有有三三种种方方式式，即即功功能能分分散散、等等级级分分散散和和空空间间分分散散方方式式。功功能能分分散散方方式式是是每每台台处处理理机机负负责责一一种种功功能能。等等级级分分散散方方式式是是在在一一群群处处理理机机中中，每每一一台台处处理理机机担任一定角色，逐级下控。担任一定角色，逐级下控。优点是：优点是：当。当。缺点是：缺点是：分配。分配。韶关学院计算机系程细柱3.3.23.3.2处理机的备用方式处理机的备用方式双双处处理理机机结结构构有有三三种种工工作作方方式式：同同步步双双工工工工作作方方式式、话话务务分分担担工工作作方方式式和和主主/备备用用工工作作方式。方式。一、同步双工工作方式一、同步双工工作方式同同步步双双工工工工作作方方式式是是由由两两台台处处理理机机，中中间间加加一一个个比比较较器器组组成成，如如图图3.23所所示示，两两台台处处理理机机合合用用一一个个存存储储器器（也也可可各各自自配配备备一一个个存存储储器器，但但要要求求两两个个存存储储器器的的内内容容保保持持一一致致，应应经经常常核核对数据和修改数据）。对数据和修改数据）。韶关学院计算机系程细柱图图3.23 同同步步双双工工工工作作方方式式话话路路设设备备存储器存储器处处理理机机B处处理理机机A比较比较韶关学院计算机系程细柱这种工作方式的缺点是对偶然性故障，这种工作方式的缺点是对偶然性故障，特别是对软件故障处理不十分理想，有时特别是对软件故障处理不十分理想，有时甚至导致整个服务中断。甚至导致整个服务中断。二、话务分担工作方式二、话务分担工作方式话话务务分分担担工工作作方方式式的的两两台台处处理理机机各各自自配配备备一一个个存存储储器器，在在两两台台处处理理机机之之间间有有互互相相交交换换信信息息的的通通路路和和一一个个禁禁止止设设备备，如如图图3.24所示。所示。韶关学院计算机系程细柱处处理理机机A处处理理机机B话话路路设设备备禁止禁止存储器存储器存储器存储器图3.24 话务分担工作方式韶关学院计算机系程细柱三、主三、主/备用方式备用方式这这种种方方式式的的两两台台处处理理机机，一一台台为为主主用用机机，另另一一台台为为备备用用机机，如如图图3.25所所示示。主主用用机机发发生生故故障障时时，备备用用机机接接替替主主用用机机进进行行工工作作。备备用用方方式式有有两两种种，即即冷冷备备用用和和热热备备用。用。韶关学院计算机系程细柱处理机B处理机A话路设备图3.25 主/备用方式韶关学院计算机系程细柱3.3.33.3.3控制系统可用性控制系统可用性3.3.43.3.4存储器存储器中中央央控控制制系系统统中中的的存存储储器器一一般般可可划划分分为为两两个个区区域域：数数据据存存储储器器和和程程序序存存储储器器。数数据据存存储储器器也也称称暂暂时时存存储储器器，用用来来暂暂存存呼呼叫叫处处理理中中的的大大量量动动态态数数据据，可可以以写写入入和和读读出。出。