程控交换原理讲义学习资料.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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 (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,f,M,，,此信号可由时间上相隔,T,S,12,f,M,秒的各均匀间隔点上的信号值,f,（,KT,S,）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,f,S,选为8000Hz，其抽样周期,T,S,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,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,A,0,A,4,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,A,0,A,4,CM,多端输入的T接线器,M,A,0,A,7,串 并 变 换,并 串 变 换,0,255,0,255,HW,1,HW,0,HW,7,TS,0,TS,31,TS,0,TS,0,TS,31,TS,31,8端输入的T接线器,HW,1,HW,0,HW,7,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,HW,1,HW,0,HW,7,HW,1,HW,0,HW,7,0,1,2,3,31,CM,0,CM,1,CM,7,输出控制S接线器,TS,2,TS,2,S型时分接线器,HW,1,HW,0,HW,7,HW,1,HW,0,HW,7,0,1,2,3,31,CM,7,CM,1,CM,0,输入控制S接线器,TS,2,TS,2,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：,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；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：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,采用的频率为2600Hz。有长脉冲信号（持续时间,为600ms），有短脉冲信号（持续时间为150ms），以及,连续信号三种。,数字型线路信号在采用30/32路PCM系统时，在,TS,16,时隙，按照复帧传送。用a,b,c三位表示。,记发器信号是电话自动接续的控制信号。它包括,选择信号和网路管理信号。为了提高传输速度和增强抗,干扰能力，记发器信号采用多频互控方式。因此将记发,器信号称作“多频互控信号”。,我国记发器信号分为前向信号和后向信号两种。,前向信号为六中取二编码方式，可组成十五种信号。后,向信号为四中取二编码方式，可组成六种信号。,我国记发器信号的传送方式采用连续互控、端到,端的传送方式。,多频互控的传送过程分四拍进行：,第一拍：发端发送前向信号；,第二拍：接受端接受和识别前向信号，强制回送一个,后向证实信号，表示收到前向信号；,第三拍：发端局接受和识别后向信号，停发前向信号，,表示收到了后向信号，同时把收到的后向信号记下来。,第四拍：收端检验出该前向信号停发，即可停发后向,证实信号。,然后，发端识别出后向信号已停发，即根据刚才收到,的后向信号的指示和要求，发送下一位前向信号。从,而开始第二个四拍互控周期。,端局,汇接局,端局,P Q R A B C D KD,A,1,A,1,A,1,A,1,A,1,A,1,A,3,KB,本地网记发器信号发送顺序,公共信道信号,公共信道信号系统与话音通路分开，故比随路信号,有许多优越性：,1.信号的传送速度快，缩短了接续时间；,2.信息容量大，信号的种类多、功能强；,3.信号系统的灵活性很大，可以无约束的发展；,4.信号系统中的网络管理功能很强，降低了由拥塞或被叫,忙而引起的无效话务量，提高了通信网的接通率；,5.有利于新业务的发展；,