电信基础教材.doc

电信基础简介

第一部分 数字通信基本原理
一． 数字通信系统
㈠信号
信号可用来传输信息。信息可用语言、文字、图象等表达，但在很多情况下，这些表达信息的语言文字不便于直接传输。因此在近代科学技术中，常用电信号来传送各种信息，即利用一种变换设备把各种信息转换为随时间作相应变化的电流或电压进行传输。这种随信息作相应变化的电压或电流就是电信号。由消息转换成的电信号可分为两类：模拟信号和数字信号。模拟信号是指时间和幅度都连续的信号。数字信号是指时间和幅度都离散的信号。如图1-1

电压
1

0 0

时间
a.模拟信号 b.数字信号
1-1 模拟信号及数字信号的模型
㈡数字系统
以数字信号的方式来传输消息的通信系统，叫数字通信系统。
典型的数字通信系统的组成如图1-2。
信宿
电/非电
信源译码
信道译码
信道
信道编码
信源编码
非电/电
信源

噪声干扰

1-2 典型数字通信系统的组成
信源即是发信者。通常的信源指电话机、摄象机及各种数字终端设备。
信源编码的作用是对信号进行编码，去除或减少冗余度，把能量集中起来缩窄占据频带，从而提高数字传输的有效性。例如进行模拟信号变换为数字信号的过程（A/D转换），PCM编码。
信道编码。由于传输信道上噪声的干扰，数字信号在传输中可能会发生差错，导致信息传输质量下降。为了在接收端自动检出错码或纠正错码，使差错控制在允许范围内，可在信源编码后的数字信号中按一定规律加一定数量的数字码（监督码），形成新的数字信号，这种新的信号间的关系形成较强的规律性，使收端可检查或纠正差错。信道编码是将信息比特变换为适合于信道传输的数字信号，它是为了提高系统的抗干扰能力，提高数字传输的可靠性，即改善系统的误码性能。
信道和噪声：信道指传输信号的通道。按传输媒质可分为有线信道和无线信道两类。有线信道包括明线、同轴电缆、光缆等。无线信道包括微波中继、卫星和各种散射等。信道在传输中会受到各种噪声的干扰，通常把所有的噪声干扰都折合到信道中，成为一个等效噪声源。
㈢数字通信的主要特点
A、抗干扰能力强，无噪声积累
因数字信号以0、1两个数码形式传输，被噪声干扰和经衰减后的数字信号，在没恶化到不可正确判断之前，可用再生的方法恢复成原来的信号。只要再生设备设定位置适当，可认为噪声干扰不会对传输信号产生不良影响，即不会出现噪声积累。因而数字传输适用较远距离传输，也能适应性能差的信道。
B、保密性强，易于实现检错纠错
数字信号是模拟信号经过信源编码后形成的。它本身已具有一定的保密性，同时数字信号便于码型转换，进行加密处理，还可通过信道编码实现检错，纠错功能。
C、便于建立综合通信网
数字传输和数字交换结合，有利于传输和交换多种业务的数字信息，实现多种业务信息的综合通信。为建立综合业务数字网ISDN提供必要条件。
D、设备可集成，微型化
由于设备多数属于数字电路，可采用集成元件，能做到集成度高，体积小，耗电低和成本低，且便于生产和维护。
E、 占用频带宽
数字传输也有缺点，它与模拟信号传输相比，占用传输频带宽，如传输一路数字化语音信息占64khz的带宽，而传输一路模拟信息只需占4khz的带宽。然而随着微波和卫星信道及光线信道的迅速发展（它们有很宽的带宽），使占用传输频带宽的矛盾逐渐缩小。因而数字传输的应用日益广泛。
二． 语音信号的数字化
要将模拟信号在数字传输系统中进行传递，就必须用信源编码器对话音信号进行模数变换。语音信号模数变换的方法很多，如脉冲编码调制，增量调制和参数编码等，其中用得较为广泛的是脉冲编码调制。
话音信号（模拟信号）数字化的过程是：取样──量化──编码。
㈠取样──信号在时间上的离散化
话音信号不仅在幅度取值上是连续的，而且在时间上也是连续的，参见图1-1(a)。取样就是每隔一定的时间间隔(T)对在时间上连续的话音信号抽取瞬时幅值的过程，简称取样或抽样。取样后所得到的一串在时间上离散的序列信号称为样值序列信号，或取样信号，参见图1-3。

1-3 模拟信号的取样
将话音信号取样后，所得取样信号在信道上占用的时间被压缩了，因而它为时分复用奠定了基础，同时也为数字化提供了条件。但取样信号中必须含有原始话音信号的信息，并要求在接收端能将取样信号恢复成原始话音信号。为了达到上述要求，取样的时间间隔T(取样周期)不能太长，或者说取样频率不能太低。
由取样定理──奈奎斯特定理可知：取样频率(fs)应大于传输信号中最高频(fm)的两倍。即fs＞2fm。
在电话通信系统中，用3400赫作为最高频率(fm)已能很好满足用户的要求。考虑到一定的冗余，目前PCM通信规定话音信号的取样频率fs为8000赫，即fs＝8000赫。
取样周期T＝1/fs＝1/8000＝125us(微秒)。
为了在取样前把话音信号中大于fm(fm＝3400赫)的频率成分去掉，在取样器要设置一个上限频率为3400赫的低通滤波器，使最高频率限制在3400赫。
㈡量化──信号在幅值上的离散化
取样化所得到的取样信号虽在时间上是离散的，但它在幅度取值上仍是连续的，即它可以是输入模拟信号幅值中的任意幅值，或者说可有无限多种取值，它不能用有限个数字来表示，它仍属模拟信号。要想使它成为数字信号，还需把它的取样值进行离散化处理，将幅值为无限多的连续信号，变换成幅值为有限数目的离散信号，这一幅值上离散化处理的过程称为量化。量化就是“分级”的意思，量化采用类似“四舍五入”的方法，使每一个取样值用一个相近的幅值来近似。量化方法可分为线性量化和非线性量化法。
a.线性量化
线性量化也称均匀量化，它把输入的取样值的范围划分为若干等距离的小间隔，每个小间隔叫做一个量化级。当某一输入的取样值落在某一间隔内时，就用这个间隔内的中间值来近似地表示这个取样值的大小，并以此值输出。这样大信号和小信号的绝对误差相同，而对小信号来说，相对误差（噪声）很大，也就是说信噪比小，不能满足语音信号的传输要求。（注：信噪比为输出的信号功率与噪声功率之比。信噪比越大，说明通信质量越好）
b. 非线性量化
非线性量化（又称非均匀量化）就是使用不等的量化级差（间隔），小信号分级密，量化级差小；大信号分级疏，量化级差大。或者说量化间隔△随着信号幅值的减小而缩小，使信号幅值在较宽的动态范围内的信噪比都能达到指标规定的要求。
非线性量化是利用压缩和扩展的方法来实现的。不同幅值的信号经过具有压缩特性的放大器后对小信号的幅度有较大的放大作用，而对大信号的幅度则有压缩作用。这样在对经过放大后的取样小信号进行量化时，就使小信号的量化误差相对减少，信噪比得到改善，如果放大作用大，则改善的程度也大；至于大信号经压缩、量化后，信噪比将降低，结果使话音信号在整个动态范围内的信噪比基本上相差不多，且都能满足规定的要求。
国际上允许采用两种折线形压扩特性：13折线A律压扩特性和15折线u律压扩特性，美采用u律，我国与欧洲规定采用A律。
㈢编码
模拟信号经过取样和量化以后，在时间上和幅度取值上都变成了离散的数字信号。如果量化级数为N，则信号幅度上有N个取值，形成有N个电平值的多电平码。但这种具有N个电平值的多电平码信号在传输过程中会受到各种干扰，并会产生畸变和衰减，接收端难以正确识别和接收。如果信号是二进制码，则只要接收端能识别出是“1”码还是“0”码即可。所以二进制码具有抗干扰能力强的优点，且容易产生，在数字通信中，一般都采用二进制码。
量化级为N时，则量化离散值共有N个。将每个离散值用一组二进制码表示。这一组二进制码的位数为L，则有2L＝N。L为码字位数，如：23＝8，将多电平码变成二进制码的过程称为编码，N为量化级数。
经过量化后，形成±128个数量级，用8位码表示，其中第一位码为极性码，第二、三、四位为段落码，最后四位为段内码，如图1-4。

极性码 段落码 段内码
图1-4 PCM 码字的分配

三．几种常见码型
语音信号经过取样、量化、编码后形成的二进制数字信号，一般是单极性不归“0”码，它只有0和1码，分别对应正（或负电位）电位和零电位。
㈠单极性不归零码（NRZ）
NRZ是简单的二进制数字信号，其频谱包含有直流分量与较多的低频分量，只能用于设备内部传输及交换，不能作为在电缆信道上进行基带传输的码型。在电缆信道上的传输码型应不包含直流分量和只允许有少量低频分量。为了适应电缆信道的传输特性，必须对编码后的单极性数字信号进行码型变换，使变换后的码型能适应电缆信道传输的要求。极性交替反转码和三阶高密度双极性码是在电缆信道上进行基带传输的常用码型。
㈡极性交替反转码（AMI）
极性交替反转码（AMI码）又称伪三元码，有“0”码，“＋1”码和“－1”码（三元），如图1-11(b)所示。二进制码中的“0”码对应AMI中的“0”码，而二进制码中的“1”码则对应AMI中交替变化的“＋1”和“－1”。例如：
二进制码序列： 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1
AIMI码序列： ＋1 －1 0 ＋1 0 0 0 0 －1 ＋1
由于AMI码中极性码（“1”码）的极性是交替反转的，所以称为极性交替反转码；又由于极性码是双极性的，所以也称为三元双极性码。AMI码正、负极性交替出现，故直流分量为零，低频分量也较少，且便于检查，适用于电缆信道传输。
AMI码也有其缺点，主要是在码流若出现连续多个“0”码（称连“0”码）时，会影响定时时钟信息的提取。
㈢三阶高密度双极性码
三阶高密度双极性码（HDB3码）将连“0”码给予限制，使之不超过3个，它既保持了AMI码的优点（无直流分量，低频分量少），又克服了AMI码的连“0”码所引起的缺点，因此，在PCM中它被广泛采用。
HDB3码的规律是：
a. 连续的“0”码不超过3个时，与AMI码规律相同：
b. 连续的“0”码出现4个时，则将4个连续的“0”码用被称为“取代节”的000V或B00V来代替。V、B都是附加的极性码（“1”码），称为取代码。
取代码V和B的安排原则：
⒈ 出现4个连续的“0”码时，将第4个“0”码变换成极性码V码（简称V码），此码或为“＋1”（以V＋表示）码，或为“－1”（以V_表示）码。V码的安排如图1-5(c)所示；
⒉各V码本身之间极性交替反转（如图1-5(c)中V1、V2、V3之间极性交替反转），以保证V码的插入不引起直流分量；
⒊V码必须与前邻的极性码（“1”码）保持同极性，以保证接收端能识别V码，例如图1-5(c)中，V1与a4同极性，V2与a9同极性。由于V码破坏了极性交替反转的规律，所以V码在位被称为破坏点；
⒋“各V码之间极性交替反转的原则”和“V码与前邻极性码同极性的原则”必须同时满足。两个原则同时得到满足的条件是：相邻两V码之间的原始极性码的个数为奇。例如，图1-5(c)中V2与V1之间只有一个a9极性码；但在V2与V3之间的原始极性码（a14、a15、a19、a22）的个数是偶数（6个），此时V3与V2虽然满足极性交替的反转的原则，但V3与前邻传a22不能满足同极性的原则。为了解决这个矛盾，在相邻V码之间的原始极性的个数为偶数时，需在此相邻V码之间被上一个极性码，即将第一个连“0”码变换成“±”极性码，它被称为B取代码。B取代码的极性与后邻V码极性查同，如图1-5(c)中的B1与V3均为“＋1”码。总之，相邻两V码之间原始极性码的个数为奇数时，用000V取代0000，为偶数时，用B00V取代0000。还有一点必须指出，B00V之后 的原始极性码的极性必须与V码极性相反。

1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0

（a）NRZ（单极性不归零码）

（b）AMI （极性交替反转码）

a11 a4 a8 a14 a19 a21 a23 a26

a2 a5 a6 a7 a10a11a12 a16 a24 a27

a3 a9 a13 a15 a20 a22 a29

　　　　　　　　　　　　（c）HDB3 （三阶高密度双极性码）
四．时分多路复用
通常在通信网中用于传输介质的成本约占65%左右，而用于设备部分只占35%左右。可见提高线路的利用率的途径是值得重视的课题之一。如在一条线路上只传一个话路，线路的利用率不高，我们希望将多个话路信号合成一个多路信号，在一个信道中传输，在接收端再将这一信号分成多路。这就引用了多路复用技术。
目前采用的较多的多路复用方式是频分多路复用（FDM：frequency-division multiplex）和时分多路复用（TDM：time division multiplex）。
㈠频分复用
在频分复用中，把传输频带分割成若干部分，将信号的频率搬移。每个用户占用的仅仅是其中的一个频段。频分通信又称载波通信，是模拟通信的主要手段。频分复用原理如图１－６（a）
㈡时分复用
把一个传输信道按时间分量进行分割。原理如图１－６（b）每个话路占用一个小的时间段，称为时隙。把多个设备接到一条公共的通道上，按一定的次序轮流地给各个设备分配一段使用通道时间。当轮到某个设备时，这个设备与通道接通，执行操作。
信道1
信道N
信道2
信道1
频率

频率

信道2
： 。。。
信道N
：

时间
时间

　　　　　（a）FDM信道划分 （b） TDM信道划分
　　　　　　　　　　　　图１－６　复用原理
时分复用的原理如下：
各路语音信号加到由电子开关组成的分配器K1上，K1不断地作匀速旋转（实际是电子开关依次闭合和断开，K2也如此），每旋转一周的周期等于一个取样周期T，这样就达到每一路信号每隔T时间取样一次的目的。由下图可知，各路取样后在一个信道上传输，所以发端的分配器K1不仅起到取样的作用，还有复用合路的作用，也称合路门。各路取样信号按时间错开，沿一条传输线传至接收端。接收端分配器K2的旋转开关依次接通各路信号，起到分开话路的作用，也称分路门。应该注意K1与K2的旋转速度必须相同（同频），而且要求K1与K2同时接通同一个话路（同相），就是说收发双方在时间上保持严格的同步。

第一路 第一路

第二路 信道 第二路

合路门K1 分路门K2

第三路 第三路
时分复用的原理示意图
五． PCM帧结构
㈠ PCM的基本原理
抽样频率为8000Hz（周期为125us），对每一话路每抽样一次经过量化可以编成8位码组，占用一个时隙。30/32路PCM系统中，32路复用125us。这32路时隙构成一个“帧”。而16帧又合成一个复帧。计算几个数据：
1． 1帧时长为125μS，1时隙的时长为125/32=3.9μS，一个复帧占用2ms。
2． 1帧的位长：8×32=256位。
3． 信道的速率：256位/帧 × 8000帧/秒 =2048KBPS
4． 话路的速率：8位/路 ×8000 路/秒=64KBPS
一个模拟信号的带宽最大为4K(300~3000HZ).数字信号的优点靠牺牲带宽获得的。
㈡30/32系统PCM的帧结构
30/32系统的帧结构如图１－７：
1复帧=16帧（2ms）
F0 F1 F2 。。。。。。 F14 F15

1帧=32时隙（125us）
TS0 TS1 TS2 。。。。。。 TS15 TS16 TS17 。。。。。。 TS30 TS31

同步时隙 信号标志时隙
0 0 0 0 1 0/1 1 1
1 0 0 1 1 0 1 1

（偶） F0

帧定位码组 复帧定位码 复帧对告码

1 1 0/1 1 1 1 1 1
a b c d a b c d

（奇） F1

帧对告码 第1路 第16路

a b c d a b c d
F15

第15路 第30路
图1-7 PCM30/32 系统帧结构
六．PCM高次群
在数字信道中，为了扩大传输容量，提高传输效率，将若干低速码流合并成一个高速码流，这就是数字复接技术。目前传输容量已由一次群发展到二次群、三次群、四次群、五次群……等。传送信道除采用电缆、微波外，已扩展到光缆、卫星通信等。除开通电话、电报、传真等业务外，还可传输可视电话、电视、高速数据等信息。各高次群都是由各低次群通过频率搬移迭加构成的，多路复用的示意图如1-8：
同步复接有三种方式：
· 按位复接。每次复接每路的一位码。
· 按字复接，也称按路复接。每次复接每路的一个字（8BIT）。
· 按帧复接。每次复接每路的一帧。
介绍30/32系统各高次群的话路数和速率：
速率（bps） 话路数
一次群： 2048K 30
二次群： 4884K 120
三次群： 34M 480
四次群： 139M 1920
五次群： 564M 7680
四、五次群多为光纤传输。

四次群
五次群
二次群
基群
三次群

*4 *4 *4 *4

*16

1-8 PCM 高次复接原理图
七．定时与同步
㈠定时
PCM系统是时分多路复用的通信系统各话路需传送的信号在不同的时隙内取样、量化、编码，送到接收端，再依次解码，分路恢复成原信号。要求信号的处理和传输都在规定的时隙内进行。为使系统正确工作，需一个定时系统，由它产生取样、编码、解码、分路等所需的各种定时脉冲统一指挥。
㈡同步
数字通信的同步是指收、发两端的数码率及各种定时标志都步调一致，不仅要求频率相同，而且要求相位一致。接收端和发送端在时间上的同步是正确接收、识别信息和分出每一路的信息码和信令码的保证。
同步包括：比特同步：帧同步、复帧同步和网同步。
a.比特同步
比特同步也称位同步，又称码元同步。它是指接收端时钟的频率和相位与发送端一致，或者说比特起止时间收发一致，它是正确识别和再生信号码元的保证。
两个交换局间通信（点对点通信）的比特同步是由接收端的“定时信号提取电路”来实现的，所以PCM的时钟频率由发送端时钟决定，而接收端是被动的。
b.帧同步
帧同步是指接收端每帧的起止时间与发送端一致，它是收、发端每帧各对应时隙在时间上“对准”的保证，如果没有保持这种“对准”关系，帧同步系统就处于失步状态，通信将中断。帧同步是通过帧同步时隙TS0中的帧同步码来实现的。
· 偶帧的TS0发送帧同步码。帧同步码占用后7位，规定为“0011011”；第1位留给国际通信用，暂定为1。只要接收端能识别出此同步码，就能正确辨别出帧的起止时间，从而正确分出发送端送来的各路信息。
· 奇帧的TS0发送帧失步告警信号，其中第1位码留给国际通信用，暂定为1；第2位码固定为1，以便接收端区别偶帧和奇帧（偶帧TS0的第2位码为0）；第3位A1码为帧失步告警码，当接收端帧同步时，向发送端传送的A1码为0，当接收端帧失步时，向发送端传送的A1码就改为1，以便发送端，接收端已发生帧的，无法工作；其它5位码可供传送其它信息之用，目前均固定为1，这样，奇帧TS0的8位码为11A11 11 11。
c.复帧同步
复帧同步是指接收端每复帧的起止时间和发送端一致，它是收发端各对应帧在时间上“对准”的保证，使接收端能正确分离出各路的信令码。复帧同步是通过每一复帧中F0帧的TS16来实现的。复帧F0帧TS16的前4位传送复帧同步码0000，第6位传送复帧失步告警码A2，复帧同步时，A2为0，复帧失步时，A2为1；第5、7、8位三位码，可供传送其它信息用。目前均固定为1。

㈢网同步
在由数字交换局（包括发、收和转接数字交换机）、数字传输设备等组成的数字通信网中，要使整个通信网的各个交换局有效地进行交换、转接，就必须使各交换局的时钟频率和相位统一协，保持一致，这就是网同步。
实现网同步的方式主要有3种，即准同步方式、主从同步方式和相互同步方式。
a.准同步方式
采用这种方式时，各交换局的时钟各自独立，没有任何联系，主要依靠各交换局时钟的准确性，来保证两局间滑码率（由时钟频率不等及传输时延变化引起）不超过规定范围，以达到同步的目的。由于晶体时钟远远不能满足准同步的要求，所以采用准同步方式时，一般都要求采用高精度的铯（或铷）原子钟，它的频率精度为1×10-11。
准同步方式的的优点是：网络结构简单，交换局间不需要有控制信号来校准时钟精度，不受其它交换局时钟障碍的影响，因而工作稳定、可靠，网络的增设和变动都很灵活。
b.主从同步
方式是指在数字通信网中选择一个交换局为主局，主局以外的其它各交换局作为从局。在主局内设置一个高精度的时钟（如采用铯原子钟）作为基准时钟，通过数字信道（也称数字链路）传送定时基准信息来强制各从局的晶体时钟与主局的基准时钟同步。这种关系还可逐级下推，使整个数字通信网内所有交换局的时钟都统一于主局基准时钟的频率，从而达到网同步，这种同步方式称为简单主从同步方式。
这种方式的优点是，结构简单、经济。其缺点是可靠性差，一旦主局的基准时钟或链路发生故障，则从局只好依赖其自身的时钟，临时形成与准同步相似的方式。但由于得不到定时基准信息，可能会导致全网或局部丧失网同步的能力。为了克服上述可靠性差的缺点，可采用等级主从同步方式。它将各交换局的时钟分成几个等级。在这种方式中，当主局基准时钟发生障碍时，就由另一个局的时钟代替。
c.相互同步
所谓是指在数字通信网中不设主时钟，各数字交换局不分主局、从局，各局的时钟频率工作在一个平均值上，而这个平均值是由每个局的时钟频率和输入该局的其它局的时钟频率求出的。相互同步方式的优点是可靠性、稳定性较高，可以降低对时钟的要求，缺点是电路复杂，随着时钟稳定度的提高，大部分趋向采用主从同步方式。
㈣我国同步网
我国数字通信网采用分等级的主从同步方式，目前暂将网同步的等级分为4级。
第一级时钟为基准时钟。它使用铯原子种，是同步网中的最高基准源，可设置在国际局或指定的一级长途交换中心(C1)，并应设有主用和备用时钟，其频率偏移应小于1×10-11/年；
第二级时钟为长途局时钟。它使用有记忆功能、松耦合的高稳定度晶体时钟，受第一级时钟或第二级时钟控制，设置在各级长途交换中心(C1、C2、C3、C4)，也设置在疏通长途话务的本地网汇接局；
第三级时钟为本地网时钟。它使用有记忆功能的一般高稳晶体时钟，受第二级或第三级时钟控制，可设置在本地网中的汇接局及端局；
第四级时钟使用一般晶体时钟，它受第三级时钟控制，设置在本地网中的远端模块、数字程控用户交换机；
各交换局的时钟应能通过一个公共接收设备接受两个或两个以上经由数字传输设备送来的同步基准（主用和备用）。为了进行维护工作；第二、三级的同步设备应具有完整的监测、控制和告警功能。

习题
⒈ 30/32系统的帧结构？
⒉ 数字通信系统的基本构成？
⒊ 位同步和时钟同步的作用？
⒋ 常用的多路复用技术有几种？简单说明。
⒌ 常见的传输码型有哪几种？

第二部分 数字程控交换的基本原理
一． 交换机的发展
最早的自动电话交换机是在1892年投入使用的。这是步进制交换机。1926年开通了纵横制交换机。随着电子技术，尤其是半导体技术的迅速发展，人们在交换机内引入了电子技术，称作电子交换机。1965年美国贝尔公司投产开通了第一个程控交换机。
二． 程控数字交换机的基本结构

全数字交换机的典型程控数字交换系统的基本结构如图2-1，图中交换机分为选组级（数字交换网络）和用户级（用户模块和远端模块）二部分，各有自己的处理机进行控制，处理机之间则通过通信信息进行联系。总体上，交换机包括话路系统(交换网和用户模块)和控制系统两部分。

话机

数字交换网络

PCM
用户
模块
用户电路

用户处理机

话机

用户电路
远端
模块
数字中继
数字中继

模拟中继

用户处理机
信号收/发

中央处理机

2-1 典型数字交换系统

⑴ 用户级的主要任务是集中用户的话务量，由用户模块将一群用户集中后，然后通过用户级和选组级间的数字中继线送至选组级。如果我们将用户级的设备放到用户集中点，形成一个“远端模块”（或叫模块局），它和选组级（也叫母局）之间也是通过数字中继线相连。这样大大提高了线路的利用率，节约了投资，传输质量也提高了。用户模块和远端模块之间的差别在于后者通过数字中继设备和选组级相连；而前者没有，这里数字中继设备的主要任务是码型转换和信号。
⑵ 用户电路：在数字交换机中，用户电路有BORSCHT七个功能。这七个功能分别是——馈电（BF）、过压保护（OP）、振铃控制（RC）、监视（S）、编译码和滤波（C&F）、混合电路（HC）与测试（T）。
⑶ 数字交换网：交换网络的功能是根据用户的呼叫要求，通过控制部分的接续命令，建立主叫与被叫用户间的连接通路。数字交换网络由时分交换网络（随机存储器构成）和空分交换网络（电子开关阵列构成）构成。
⑷ 中继器：是中继线和交换网络间的接口电路。包括码型变换及反变换、时钟提取与帧同步、提取和插入随路信令等功能。
⑸ 控制系统：程控交换机的控制系统由处理机和存储器组成，处理机执行交换机程序，完成交换机的各项功能。从结构上将，控制系统可分为集中控制和分散控制两种方式。
集中控制方式：如果交换机中的每一台处理机都可以担负起交换机的全部功能，则是集中控制方式。集中控制方式经济，但是脆弱。
分散控制方式：如果交换机中的每一台处理机只完成系统的部分功能，就是分散控制方式。其优点是系统软、硬件模块化，提高了系统的可靠性，系统软件修改与升级也容易。
现代数字程控交换机的发展方向是向着全分散的方向发展。
三．数字交换网络
㈠时分接线器的原理
数字交换网络由数字接线器组成。数字接线器有两种：时分接线器和空分接线器。它们的基本分工是：时分接线器负责实现时隙的交换，空分接线器负责实现母线的交换。
时分接线器又叫T接线器，由动态随机存储器RAM组成。它包括话音存储器和控制存储器及计数器三部分。T接线器的结构如图2-2：
控制读出 顺序读出

话音存储器 控制存储器 话音存储器 控制存储器
控制写入50

50

450

话音

话音
顺序写入

控制写入450

50 控制写入
450

顺序读出 顺序读出
a．输出控制 b.输入控制
图2-2 时分接线器的原理
话音存储器用来存储话音的PCM码字，控制存储器用来存储对话音存储器的控制信息。时分交换有两种方式：控制写入，顺序读出；顺序写入，控制读出。
交换网络容量的计算：有32个HW线，每线有32个时隙，则交换网络的容量为32×32=1024=1K。
先来看看输出控制方式是如何工作的。
设输入话音信号在TS50上，要求经过T接线器后交换到TS450上去，然后输出到下一级。CPU根据这一请求，通过软件在控制存储器的450号单元写入“50”。这个写入是由CPU 控制的。因此我们称它为“控制写入”。控制存储器的读出是由定时脉冲控制，按照时隙号读出相应单元的内容。如0#时隙，读出0#单元的内容，1#时隙读出1#单元内容……。这种工作方式我们称为“顺序读出”。
话音存储器的工作方式正好和控制存储器的方式相反，即是“顺序写入，控制读出”。也就是说，由定时脉冲控制，按顺序将不同时隙的话音信号写入相应的单元中去。写入的单元号和时隙号一一对应，而读出时则要根据控制存储器的控制信息（读出数据）而进行。由于向话音存储器输入话音信号不受CPU的控制，而输出话音信号（读出时）受到由CPU控制的控制存储器的控制，因此我们把它总称为“控制输出”方式。
根据图2-2（a）中的例子，话音的输入时隙号为50，在定时脉冲控制下，可写入到50单元中去。
前面已经说过，CPU在控制存储器中的450号单元已写入内容“50”。在定时脉冲控制下，在TS450这一时间，从控制存储器的地址450中读出内容为“50”，把它作为话音存储器读出地址，立即读出话音存储器第50号单元。这正好是原来在50号时隙写入的话音信号内容，因此在话音信号50单元读出时已经是TS450了，即将话音信号从TS50交换到TS450，实现了时隙的交换。
图2-2（b）的T 接线器是按“输入控制”方式工作的，也就是说，话音存储器的写入是要受控制存储器的控制，而其读出则受定时脉冲控制按顺序读出。
控制存储器的工作方式仍然是“控制写入，顺序读出”。即有CPU 控制写入，由定时脉冲控制按顺序读出。但CPU 写入控制存储器的内容却不同了。
上例中，CPU 要在控制存储器的50号单元写入内容“450”。然后控制存储器按顺序读出，在TS50时读出内容“450”，作为话音存储器写入地址，将输入端TS50 中的话音内容写入到450号单元中去。话音存储器按顺序读出，TS450读出450号单元内容，这就是TS50的输入内容，这样完成了时隙交换。
㈡空分接线器的基本原理
空分接线器又叫S接线器。由电子开关矩阵组成，共有N个入端和N个出端，形成N×N 矩阵，由N 个控制存储器控制。每个控制存储器控制同号输出端的所有交叉点，这叫做“输出控制”。控制存储器的工作方式和以前的一样为“控制写入，顺序读出”。矩阵的每条HW线有N'个时隙。接线器的接点控制过程如下2-3：
⑴CPU 根据路由选择结果在控制存储器上写入了如图2-3所示内容；
⑵控制存储器按顺序读出，在TS1读出各个控制存储器的1号单元内容，即1号控制存储器的1号单元内容为“2”，表示1号出线与2号入线接通；2号控制存储器的1号单元内容为“1”，表示2号出线与1号入线接通；3号控制存储器的1号单元内容为“3”，表示3号出线与3号入线接通。因而HW1的TS1交换到HW'2的TS1；HW2的TS1交换到HW'1的TS1；HW3的TS1交换到HW'3的TS1。
⑶在TS2时,则按控制存储器2号单元读出内容控制交叉点的接通。

TS3 TS2 TS1 TS3 TS2 TS1
C1 B1 A1 C2 B1 A2
HW1 HW’1
C2 B2 A2 C3 B2 A1
HW2 HW’2
C3 B3 A3 C1 B3 A3
HW3 HW’3
（输入） （输出）
1 2 3 出线
TS1
TS2
TS3

TSN'
2
1
3
1
2
3
2
3
1

。
。
。
。

（控制存储器）

图2-3 S接线器结构示意图

对于大容量的交换网，采用单T网或单S网都是不够的。往往采用T网与S网的组合，使用较多的为三级组合，具体的为S——T——S和T——S——T，最常用的是T—S—T方式。
习题
1、数字程控交换机的组成及各部分的功用？
2、写出两种控制方式下TS0交换到TS20的时分接线器的控制存储器和话音存储器的内容？
3、写出TS0时HW1交换到HW'1