第3章电路交换技术及接口电路精选文档.ppt

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1、第3章电路交换技术及接口电路本讲稿第一页，共六十页课堂线索：交换复用连接（连接函数）开关（开关阵列组成的连接器）网络(单级与多级交换网络区别)设想一下，接下来内容是什么？技术及接口电路。本讲稿第二页，共六十页硬件系统的基本组成本讲稿第三页，共六十页交换内容回顾1）电路交换技术特点：当任意两个终端用户需要通信时，可在两用户之间建立一条临时通路，该通路在整个通信期间不论中间是否停顿，都一直连通，直至通信结束时方可释放。2）电路交换、报文交换和分组交换概念。电路交换：实时、但不能满足不同类型数据交换。报文交换：存储转发，可以满足不同类型数据终端设备之间 的相互通信，但是时延太长。分组交换：存储转发，

2、同时将报文分成许多截，时延小。本讲稿第四页，共六十页目录3.1 电路交换技术的发展与分类3.2 电路交换系统的基本功能3.3 接口电路3.4 数字多频信号的发送与接收本讲稿第五页，共六十页3.1 电路交换技术的发展一、人工交换机阶段 1.磁石交换机（1878 美国 新港市）2.共电交换机（1882 手摇发电机到集中供电）二、机电式自动交换机阶段 1.步进制交换机（1891 美国 史段乔发明）2.纵横制交换机（1926 瑞典）三、电子式自动交换机阶段（存储程序控制）1.空分程控交换机（1965 美国 AT&T）2.时分模拟程控交换机 3.时分数字程控交换机本讲稿第六页，共六十页一、本讲稿第七页，

3、共六十页纵横制交换机二 步进制交换机标志着从人工时代迈入机电自动交换时代。但其速度慢、效率低、杂音大与机械磨损严重本讲稿第八页，共六十页三、全称为存贮程序控制交换系统。这是用计算机控制的交换系统。采用的是电子计算机中常用的“存贮程序控制”方式。即把各种控制功能、步骤、方法编成程序，放入存贮器，利用存贮器内所存贮的程序来控制整个交换工作。本讲稿第九页，共六十页电路交换发展历史本讲稿第十页，共六十页3.2 电路交换系统的基本功能3.2.1 电路交换呼叫接续过程3.2.2 电路交换的基本功能概述3.2.3 控制系统的配置方式 3.2.4 电路交换系统的性能指标 电路交换具体过程？从具体过程概括出其具

4、备的基本功能有哪些？要实现这些功能需要如何控制？如何衡量系统的优劣？本讲稿第十一页，共六十页3.2.1 电路交换呼叫接续过程1）呼叫建立2）消息传输3）话终释放本讲稿第十二页，共六十页3.2.2 电路交换的基本功能概述1）5项基本要求项基本要求n能随时发现呼叫的到来n能接收并保存主叫发送的被叫号码n能检测被叫的忙闲以及是否存在空闲通路n能向空闲的被叫用户振铃，并在被叫应答时与主叫建立通话电路 n能随时发现任何一方用户的挂机 本讲稿第十三页，共六十页2）交换系统的基本功能）交换系统的基本功能n连接功能：是在交换系统中建立通信通路功能n信令功能和终端接口功能 信令功能：是传递控制信号的功能 终端接

5、口功能：是各种与交换系统的连接接口n控制功能：是控制连接系统建立通路的功能 本讲稿第十四页，共六十页连接功能本讲稿第十五页，共六十页信令功能和终端接口功能n信令：除了通信时的用户信息信令：除了通信时的用户信息以外的各种控制命令。n信令功能：信令功能：在呼叫建立的过程中，离不开各种信令的传送和监视：在呼叫建立的过程中，离不开各种信令的传送和监视：监视：呼出监视；应答与接收监视。监视：呼出监视；应答与接收监视。号码、脉冲接收；音频信号接收。号码、脉冲接收；音频信号接收。音信号：拨号音；铃流与回铃音；忙音。音信号：拨号音；铃流与回铃音；忙音。终端信令终端信令(用户用户-网络信令网络信令):用户终端和

6、本地交换机之间的信令。用户终端和本地交换机之间的信令。局间信令局间信令:交换机之间通过中继线传递的信令。交换机之间通过中继线传递的信令。n终端接口功能：用户线和中继线均通过终端接口而接至交换网，终端接口功能：用户线和中继线均通过终端接口而接至交换网，终端接口是交换设备与外界连接的部分终端接口是交换设备与外界连接的部分,又称为接口设备或接口电又称为接口设备或接口电路。路。本讲稿第十六页，共六十页控制功能n概念：处理器通过控制交换网络实现连接。n实现：相应的控制部件。如“人”“处理器”等n分层：低层控制：连接功能和信令功能由一些硬设备实现。包括扫描用来发现外部事件的发生或信令的到来。驱动用来控制通

7、路的连接、信令的发送或终端接口的状态变化。高层控制：指与硬设备隔离的高一层呼叫控制，例如对所接收的号码进行数字分析，在交换网络中选择一条空闲的通路等。本讲稿第十七页，共六十页本讲稿第十八页，共六十页3.2.3 控制系统的配置方式 n集中控制方式n分散控制方式n分布式控制本讲稿第十九页，共六十页集中控制方式常用的双机集中控制方式又分为负荷分担和主备、用方式。本讲稿第二十页，共六十页分散控制方式n所谓分散控制，就是在系统的给定状态下，每台处理机只能达到一部分资源，和只能执行一部分功能。n分类：单级多机系统和多级多机系统单级多机分类多级多机本讲稿第二十一页，共六十页分布式控制n随着微处理机的迅速发展

8、，分散控制程度可以更高，而采用全微机的分布式控制方式，可更好地适应硬件和软件的模块化，比较灵活，适合于未来的发展，出故障时影响小。n在分布式控制中，每个用户模块或中继模块基本上可以独立自主地进行呼叫处理。S-1240数字程控交换机采用的是典型分布式控制方式。本讲稿第二十二页，共六十页3.2.4 电路交换系统的性能指标基本指标基本指标(1)类型和容量类型和容量(2)话务处理能力：话务负荷能力和呼叫处理能力。话务处理能力：话务负荷能力和呼叫处理能力。(3)网络环境：编号计划、路由组织、信令方式、网络环境：编号计划、路由组织、信令方式、CM传输接口、计费方式。传输接口、计费方式。(4)处理机和存储器

9、的配置：处理机的类型、字长和配置方式、内存容量及外存的配置情况。处理机和存储器的配置：处理机的类型、字长和配置方式、内存容量及外存的配置情况。(5)基本功能：说明可完成的基本交换功能，如本机接续，出中继接续，汇接接续基本功能：说明可完成的基本交换功能，如本机接续，出中继接续，汇接接续及可开放的非话业务。及可开放的非话业务。(6)新服务性能：包括缩位拨号、热线服务、自动叫醒服务等新服务。新服务性能：包括缩位拨号、热线服务、自动叫醒服务等新服务。(7)使用条件：包括工作电压及允许范围、机房高度、温度与相对湿度允许范围等。使用条件：包括工作电压及允许范围、机房高度、温度与相对湿度允许范围等。(8)传

10、输特性：包括传输衰耗，串音衰耗，非线新性失真，群时延，误码率，环程传输特性：包括传输衰耗，串音衰耗，非线新性失真，群时延，误码率，环程时延（数字交换机连接）等。时延（数字交换机连接）等。质量指标质量指标包括系统阻断率，系统可用性，再启动次数，故障定位程度，呼损率，接续包括系统阻断率，系统可用性，再启动次数，故障定位程度，呼损率，接续时延。时延。本讲稿第二十三页，共六十页3.3 接口电路3.3.1 接口电路的概念3.3.2 接口电路的分类及功能本讲稿第二十四页，共六十页交换网络是核心，连接周围模块。目前电话交换机中交换网络全部采用数字交换网络。话路中有各种模拟信号、数字信号，怎么办？采用接口电路

11、。3.3.1 接口电路的概念本讲稿第二十五页，共六十页本讲稿第二十六页，共六十页3.3.2 接口电路的分类及功能3.3.2.1 用户模块（接口电路）3.3.2.2 中继模块（接口电路）本讲稿第二十七页，共六十页3.3.2.1 用户模块（接口电路）n用户模块中包含用户电路、用户集中器和用户处理机三部分。n用户电路通过用户线直接连接用户的终端设备话机，主要完成BORSCHT七大功能，这七大功能的具体讲解见接口电路部分。n用户集中器主要完成用户电路与核心交换网络之间的连接，完成用户话务的集中和扩散。n用户处理机完成对用户模块的控制和管理功能。本讲稿第二十八页，共六十页n用户侧接口也分模拟与数字两类：

12、模拟Z接口连接模拟用户线，用户端为模拟话机，现在大量使用的固定电话还是模拟接口。数字接口有V1V5几种：qV1为ISDN基本速率(2B+D)的数字接口 qV2主要用于通过一次群或二次群连接远端或本端的数字网 络设备 qV3主要用于通过30B+D或23B+D来连接数字用户设备 qV4用于连接通过ISDN复用的数字链路本讲稿第二十九页，共六十页（一）模拟用户接口功能nB（Battery Feeding）：馈电；nO（Over Voltage Protection）：过压保护；nR（Ringing Control）：振铃控制；nS（Supervision）：监视；nC（CODEC&Filter）：编

13、译码和滤波；nH（Hybrid Circuit）：混合电路；nT（Test）：测试。本讲稿第三十页，共六十页模拟用户电路功能框图 本讲稿第三十一页，共六十页nB（Battery Feeding）：馈电 从19世纪的共电交换机开始，所有话机都由交换机统一供电，称其为中央馈电。数字程控交换机的馈电电压为48V，馈电电流为1850mA。馈电电路一般采用恒流源电路方式，以限制用户线上的电流。本讲稿第三十二页，共六十页nO（Over Voltage Protection）：过压保护 因为在配线架上的气体放电管（保安器）在雷击时，已短路接地，但其残余的端电压仍在100V以上，这对交换机仍有很大威胁，故采取

14、二次过压保护措施。本讲稿第三十三页，共六十页nR（Ringing Control）：振铃控制 当用户作被叫时，都会收到振铃信号，该信号就是由用户电路通过用户线送到话机上的，振铃信号的标准是9015V、25Hz的高压交流信号，该高压信号是由专门的铃流发生器产生的，当需要对某个话机送振铃音时，用户电路只是控制一个继电器，使继电器切换到铃流发生器上，从而将振铃信号送到话机上。本讲稿第三十四页，共六十页S（Supervision）：监视模拟用户接口中的监视功能主要是监视用户线回路的通/断状态，监视功能的是实现通过馈电线路中的测试电阻，对用户线回路的通/断状态进行检测来确定下列各种用户状态的：n用户话机

15、摘/挂机状态 n号盘话机发出的拨号脉冲 n对用户话终挂机的监视 n投币话机的 本讲稿第三十五页，共六十页C（CODEC&Filter）：编译码和滤波 编译码用来完成模拟用户线上的模拟信号与交换网络中的数字信号之间的转换，完成A/D和D/A转换功能，它由编码器（Coder）和译码器（Decoder）组成，简称为CODEC。在编译码器之前，还有滤波器，以滤除3003400之外的频率。该电路是实时地进行A/D和D/A转换，语音信号、话机上的DTMF按键音和收到的信号音，都是通过该电路进行实时A/D和D/A转换。本讲稿第三十六页，共六十页H（Hybrid Circuit）：混合电路模拟用户线为二线传输

16、方式，而A/D转换后的数字信号采用四线传输，所以在A/D变换之前和D/A变换之后，需要采用混合电路来进行二/四线转换，如图所示为混合电路的框图，图中的平衡网络是对用户线进行阻抗匹配的。本讲稿第三十七页，共六十页T（Test）：测试 测试功能是为了在出现故障时能对用户线和用户电路进行测试，它分为外线测试和内线测试。外线测试是对用户线进行测试，主要测试用户电缆的一些指标，如环阻、对地电阻、对地电容、线间电容等；内线测试是对用户电路本身进行测试。本讲稿第三十八页，共六十页（二）数字用户线接口 数字用户线接口是数字程控交换系统和数字用户终端设备之间的接口电路。n能直接在传输线路上发送和接收数字信号的终

17、端用户设备，例如数字话机、数字传真机、数字图象设备和个人计算机等。n这些数字用户终端设备，通过用户线路，接到交换机的数字用户线接口，就可实现用户到用户的数字连接。n为了实现用户到用户的数字连接而开发的本地交换机用户侧的数为了实现用户到用户的数字连接而开发的本地交换机用户侧的数字接口。即字接口。即V接口接口本讲稿第三十九页，共六十页主要的数字接口nV1接口：综合业务数字网（ISDN）基本速率（2B+D）接入的数字用户接口，B为64kb/s，D为16kb/s，在CCITT建议G.960和G.961中规定了这种接口的有关特性。nV2接口：主要用于通过一次群或二次群数字段去连接远端或本端的数字网络设备

18、，该网络设备可以支持任何模拟、数字或ISDN用户接入的组合。nV3接口：主要用于通过一般的数字用户段，以30B+D或者23B+D的信道分配方式去连接数字用户设备，例如PABX中D为64kb/s。nV4接口：用于连接一个数字接入链路，该链路包括一个可支持几个基本速率接入的静态复用器，实质上是ISDN基本接入的复用。n接口V2、V3和V4的判别主要在复用方式与信令要求方面，希望有一个标准化的V接口能同时支持多种类型的用户接入，ITU-T提出了V5接口：是交换机与接入网络(AN)之间的数字接口。这里的接入网是指交换机到用户之间的网络设备。因此V5接口能支持各种不同的接入类型。本讲稿第四十页，共六十页

19、V5接口的优点nV5接口是一个开放的接口 n通过V5接口网络运营者可以选择最好的系统设备进行 组合支持不同的接入方式。通过开放接口，本地交换机可 以接纳各种接入网设备，从而使网络向有线/无线结合的方 向发展。n提供综合业务 n增加安全、可靠性本讲稿第四十一页，共六十页3.3.2.2 中继模块（接口电路）n中继侧接口分A、B、C三种，A、B接口为数字中继接口，主要完成码型变换，时钟提取，帧同步，帧定位等功能。C接口为模拟中继接口，主要完成A/D、D/A转换，2/4线转换，多路复用等功能。本讲稿第四十二页，共六十页与模拟用户接口电路区别与模拟用户接口电路区别比用户电路少了振铃控制，对用户状态监视变

20、为对线路信令的监视要接收线路信令和记发器信令按照测检结果，提供扫描信号输出。通过驱动也可使中继电路送出所需的信号。混合功能是完成双向平衡的2线和单向不平衡的4线之间的转换。也就是2/4线转换。为了防止干扰，在混合电路中还提供了平衡网络。对音信号电平的调节功能，在发送和接收两个支路中都有独立调节增益电路。滤波和编译码是将模拟的音信号转换成PCM数字码。编码若按A律压扩，即用2048kHz和8kHz取样。本讲稿第四十三页，共六十页模拟中继线模拟中继线n模拟中继线有两种：一种是传送音频信号的实线中继线，和用户线一样，在中继接口中可直接进行数字编码；另一种是接频分复用（FDM）的模拟载波中继线，这种接

21、口通常要先恢复话音信号，然后再进行数字编码。目前使用较多的是FDM-TDM直接变换方法。本讲稿第四十四页，共六十页一频分复用复用：在一个信道上传输多路信号。复用：在一个信道上传输多路信号。频分复用频分复用 （FDM）时分复用时分复用 （TDM）码分复用（码分多址）码分复用（码分多址）（CDMA）波分复用波分复用（WDM）频分复用：就是以频段分割的方法在一个信道内实现多路频分复用：就是以频段分割的方法在一个信道内实现多路通信的传输体制。通信的传输体制。(frequencydivisionmultiply)本讲稿第四十五页，共六十页复用复用发信端发信端调制，将各信号搬移到不同调制，将各信号搬移到不

22、同的频率范围。的频率范围。本讲稿第四十六页，共六十页复用复用收信端收信端收信端：带通滤波器，分开各路信号，解调。收信端：带通滤波器，分开各路信号，解调。本讲稿第四十七页，共六十页频分复用解调频分复用解调分析分析先利用一个带通滤波器（先利用一个带通滤波器（）滤出滤出附近的分量，再同步解调附近的分量，再同步解调再使用低通滤波器，完成解调。再使用低通滤波器，完成解调。本讲稿第四十八页，共六十页二时分复用二时分复用Time-divisionMultiplexing(TDM)主要用于数字信号的传输和接入主要用于数字信号的传输和接入把传输信道按时间进行分割成不同的时间段把传输信道按时间进行分割成不同的时间

23、段每部分时间段称为时隙每部分时间段称为时隙(TimeSlot)优点优点本讲稿第四十九页，共六十页优点优点时时分分复复用用传传送送PCM信信号号，传传输输PCM信信号号所所具具备备的的优优点点在在时分复用都得以体现。时分复用都得以体现。产产生生与与恢恢复复各各路路信信号号的的电电路路结结构构相相同同，而而且且以以数数字字电电路路为为主主，比比频频分分复复用用系系统统的的电电路路更更容容易易实实现现超超大大规规模模集集成成，电路类型统一，设计、调试简单。电路类型统一，设计、调试简单。容容易易控控制制各各路路信信号号之之间间的的干干扰扰（串串话话），合合理理设设计计码码脉脉波波形形可使频带得到充分利

24、用并且防止码间串扰。可使频带得到充分利用并且防止码间串扰。本讲稿第五十页，共六十页数字中继接口主要功能 数字中继接口主要是三方面的功能：信号传输、同步、信令变换。与用户电路的BORSCHT功能相对应，可概括为GAZPACHO功能：nG：Genertion of Frame code 帧码发生nA：Alignment of frames 帧定位nZ：Zero string suppression 连零抑制nP：Polar conversion 码型变换nA：Alarm processing 告警处理nC：Clock recovery 时钟提取恢复nH：Hunt during reframe 帧同

25、步nO：Office signaling 信令插入、提取本讲稿第五十一页，共六十页数字中继接口数字中继接口又称为数字中继接口又称为A接口或接口或B接口，是数字中继线（接口，是数字中继线（PCM）与交换机之间的接口。）与交换机之间的接口。n应用：常用于长途、市内交换机，用户小交换机和其他数字传输系统应用：常用于长途、市内交换机，用户小交换机和其他数字传输系统 本讲稿第五十二页，共六十页3.4 数字多频信号的发送与接收3.4.1 常用音信号及多频信号 3.4.2 产生、发送及接收 本讲稿第五十三页，共六十页3.4.1 常用音信号及多频信号本讲稿第五十四页，共六十页3.4.2 产生、发送及接收程控交

26、换系统：程控交换系统：全称为存贮程序控制交换系统,这是用计算机控制的交换系统,采用的是电子计算机中常用的“存贮程序控制”方式。引言引言n在程控数字交换机中：除了铃流信号，其他音信号和多频（MF）信号都是采用数字信号发生器直接产生数字信号，使其能直接进入数字交换网。n优点：可以克服振荡器频率和幅度不稳定的缺点，还节省了模数转换设备。本讲稿第五十五页，共六十页产生产生n数字音信号发生器的基本原理是把模拟音信号经抽样、量化、按照一定的规律存入只读存储器（ROM）中，再配合控制电路，在使用时按所需要的要求读出即可。本讲稿第五十六页，共六十页发送发送n方法1：在数字交换机中，各种数字信号可以通过数字交换

27、网络送出，和普通话音信号一样处理。n方法2：通过指定时隙（如时隙0，时隙16）传送。下面以F-150机为例，数字信号音通过2条上行信道送到数字交换模块。其中一条传送30种双频信号；另一条传送26种信号音。本讲稿第五十七页，共六十页“链路半永久性链路半永久性”连接法连接法n“链路半永久性”连接法：在数字交换网络里，预先指定好一些内部时隙，固定作为信号音储存到次级T话音存储器的通道。n在音信号采用“链路半永久性”连接时，不管有无要求，在次级T的话音存储器中，总是有数字信号音存在。一旦需要听某种信号音PCM数码在该用户所在的时隙读出即可。音信号半永久性连接示意图本讲稿第五十八页，共六十页多个用户同时听一种信号音多个用户同时听一种信号音n因为：次级T的话音存储器是随机存储器，读出时并不破坏其所存的内容。n优点：在一个特定话路上的信号音能够同时送往许多用户，克服了模拟交换机中信号音发生器有一个最大负荷限制的缺陷。本讲稿第五十九页，共六十页接收接收n译码：各种信号音是由用户话机接收的，因此在用户电路中进行译码以后就变成了模拟信号自动接收。n实现：数字信号接收器用于接收MF等信号，尽管模拟信号的选频技术已非常成熟，但在数字程控交换系统中，多用数字滤波器和数字逻辑电路实现。数字信号接受器本讲稿第六十页，共六十页