程控交换机的交换网络.ppt
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1、第四章第四章程控交换机的交换网络程控交换机的交换网络第四章第四章 程控交换机的交换网络程控交换机的交换网络4.1 空分交换网络空分交换网络 在程控交换机中,目前主要采用由电子开关阵列构成的空分接线器(S接线器)和由存储器等电路构成的时分接线器(T接线器)。S11R1 R2RnC1m C2m Cnm译码器 控制存储器微处理器图4-1 空分接线器结构示意图S21Sn1S12S22Sn2 S1mS2mSnm第四章第四章 程控交换机的交换网络程控交换机的交换网络4.2 脉码调制简介4.2.1 话音信号的数字化PCM信号PCM信号话音信号话音信号取样 量化 编码发送端接收端解码 低通A/D变换D/A变换
2、信道图4-3 PCM通信的简单模型第四章第四章 程控交换机的交换网络程控交换机的交换网络 模拟话音信号变为PCM信号要经过抽样(又称取样)、量化和编码三个过程。PCM信号经过通信信道传送到接收端经过解码(又称译码)、重建两个过程恢复为模拟话音信号。1、抽样 每隔一定的时间间隔T,在抽样器上接入一个抽样脉冲,通过抽样的脉冲去控制抽样器的开关电路,取出话音信号的瞬时电压值。抽样后的信号称为抽样信号,是按幅度调制的脉冲信号,即PAM信号,其幅度的取值是连续的,因此仍是模拟信号。f(t)ttt000抽样脉冲抽样信号原始模拟信号m(t)抽样信号1T 2T 3T 4T 5T 6T1T 2T 3T 4T 5
3、T 6T取样值抽样器图4-4 话音信号的抽样第四章第四章 程控交换机的交换网络程控交换机的交换网络抽样定理:对于一个具有有限带宽的模拟信号f(t),其最高频率分量为fm,则当抽样频率fs2fm时,样值可以完全表征原信号。当抽样频率为原信号最高频率的两倍以上时,抽样信号可以还原为原信号。目前话音通信的频率为3003400Hz,故抽样速度为6800次/s以上时,抽样才是有意义的。目前PCM通信普遍采用每秒抽样8000次的方法,即抽样周期为 1/8000s125s。第四章第四章 程控交换机的交换网络程控交换机的交换网络2、量化 在幅度上离散化抽样信号,就是量化。采用“四舍五入”的方法,使每个抽样后的
4、幅值用一个邻近的“整数”值来近似。图4-5 量化示意图(a)取样 (b)量化幅值幅值3 35 54 43 33 32 21122211233334 44 44 45 55 55 55 54 4666677tt00第四章第四章 程控交换机的交换网络程控交换机的交换网络 为提高小信号量化后的信噪比,可以采用不均匀量化分组。就是将小信号的量化级分得更细些,将大信号的量化级分得粗些,这种做法叫“压缩扩张法”,简称压扩法。3、编码 编码就是把量化后抽样点的幅值分别用代码来表示。通常用8位码表示一个样值。经过编码后的信号,就已经是PCM信号了。第四章第四章 程控交换机的交换网络程控交换机的交换网络4、解码
5、和重建 在PCM通信的接收端,需把PCM信号恢复为模拟信号。这要经过解码和重建两种处理。解码就是把接收到的PCM代码转变成与发送端一样的PAM信号。重建就是PAM信号通过低通滤波器分离出所需要的话音信号。第四章第四章 程控交换机的交换网络程控交换机的交换网络4.2.2 时分多路复用概念1.时分多路复用概念 时分多路复用是利用各路信号在信道上占有不同时间间隙而把各路信号分开。每路所占有的时间间隙称为“路时隙”,简称时隙(TS)。每传送一轮所用的总时间称为1帧。第四章第四章 程控交换机的交换网络程控交换机的交换网络 对话音信号的抽样频率fs=8000Hz,抽样周期 Tl/8000125(s)。对3
6、0/32路PCM系统而言,是将125s的时间分成32个时隙。因此在30/32路PCM中,一个时隙所占用的时间为125/32=3.9s。即一帧有32个时隙,1帧的时间为125s。LP1LP21路2路3路n路1路量化、编码2路3路n路图4-8 时分多路复用原理示意图nn抽样发端收端分路信道311232编码第四章第四章 程控交换机的交换网络程控交换机的交换网络2、PCM的基群和高次群 30/32路系统每帧有32个时隙,每一时隙为8位码,因抽样频率为8000次每秒,因此其数码率为 32880002.048 Mb/s(兆比特/秒)。PCM的高次群由若干个低次群通过数字复接设备汇总而成。第四章第四章 程控
7、交换机的交换网络程控交换机的交换网络3、30/32路路PCM系统的帧结构系统的帧结构 F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11 F12 F13 F14 F15TS0 TS1 TS15 TS16 TS17 TS31图4-9 30/32路PCM系统的帧结构1 0 0 1 1 0 1 1 帧定位信号保留给国际用偶数帧TS0 1 1 1 1 1 1 1 A奇数帧TS0国内用目前固定为1 话路信息时隙同步时隙话路信息时隙注:1.A和B分别用于帧和复帧失步的远端告警(正常为0)2.当比特b、c、d不用时,固定bcd=101。b c d b c dF1的TS16aa第1路第
8、17路F15的TS16同步时隙0 0 0 0 1 1 1 B复帧定位信号复帧告警及备用 b c d b c daa第15路 第31路32时隙,256比特,125s1复帧=16帧,2msF0的TS16第四章第四章 程控交换机的交换网络程控交换机的交换网络4.3 数字交换网络4.3.1 交换网的发展和数字交换网络的出现模拟数字混合网模拟网综合数字网综合业务数字网PCM传输产生数字交换机产生模拟传真,电视业务产生第四章第四章 程控交换机的交换网络程控交换机的交换网络4.3.2 数字交换原理数字交换原理1、数字交换、数字交换 数字程控交换机的根本任务就是要通过数字交数字程控交换机的根本任务就是要通过数
9、字交换来实现任意两个用户之间的语音交换,即要在这换来实现任意两个用户之间的语音交换,即要在这两个用户之间建立一条数字话音通道。两个用户之间建立一条数字话音通道。当话音信号变成数字信号后,每个用户的话音当话音信号变成数字信号后,每个用户的话音信息就在信息就在PCM(脉冲编码调制)复用线上占据一个(脉冲编码调制)复用线上占据一个固定的时隙,在这个固定的时隙上,周期地传递该固定的时隙,在这个固定的时隙上,周期地传递该用户的话音信息。用户的话音信息。abc0123NN31n0TS0abncTS1TS2TS3TSNTS0bacnTS1TS2TS3TSN123NK入K出N图4-11 用时序开关代替控制机构
10、的表示方法1100话音存储器 时隙交换原理时隙交换原理0123NN310123NK入入K出出N1100话音存储器TS1abnTS2TSNcTS3abcn时序开关时序开关K入入和和K出出同步旋转(以每秒旋转同步旋转(以每秒旋转8000周)。周)。时隙交换原理时隙交换原理0123NN310123NK入入K出出N1100话音存储器TS1abnTS2TSNcTS3TS1babcn在在TS1时隙时,时隙时,K入入和和K出出分别与接点分别与接点1#入入和和1#出出相连接。相连接。输入端将话音输入端将话音信息信息a a就存入话音存储器的就存入话音存储器的1#单元。单元。输出端将输出端将2#单元内存放的话音单
11、元内存放的话音信息信息b b送给送给TS1用户。用户。时隙交换原理时隙交换原理0123NN310123NK入入K出出N1100话音存储器TS1abnTS2TSNcTS3TS1baTS2abcn在在TS2时隙时,时隙时,K入入和和K出出分别与接点分别与接点2#入入和和2#出出相连接。相连接。输入端将话音输入端将话音信息信息b b就存入话音存储器的就存入话音存储器的2#单元。单元。输出端将输出端将1#单元内存放的话音单元内存放的话音信息信息a a送给送给TS2用户。用户。时隙交换原理时隙交换原理0123NN310123NK入入K出出N1100话音存储器TS1abnTS2TSNcTS3abcnTS1
12、banTS2TS3abcn在在TS3时隙时,时隙时,K入入和和K出出分别与接点分别与接点3#入入和和3#出出相连接。相连接。输入端将话音输入端将话音信息信息c c就存入话音存储器的就存入话音存储器的3#单元。单元。输出端将输出端将N#单元内存放的话音单元内存放的话音信息信息n n送给送给TS3用户。用户。时隙交换原理时隙交换原理0123NN310123NK入入K出出N1100话音存储器TS1abnTS2TSNcTS3TS1banTS2TS3TSNcabcn在在TSN时隙时,时隙时,K入入和和K出出分别与接点分别与接点N#入入和和N#出出相连接。相连接。输入端将话音输入端将话音信息信息n n就存
13、入话音存储器的就存入话音存储器的N#单元。单元。输出端将输出端将3#单元内存放的话音单元内存放的话音信息信息c c送给送给TSN用户。用户。时隙交换原理时隙交换原理0123NN310123NK入入K出出N1100话音存储器TS1abnTS2TSNcTS3TS1banTS2TS3TSNcabcnBTS8ATS2BTS8ATS2ATS8BTS2ATS8BTS2AB数数 字字 交交 换换 网网络络第四章第四章 程控交换机的交换网络程控交换机的交换网络2、数字交换网络 时隙交换的实质就是通过时分接线器将一个话音信息由某个时隙搬移至另一个时隙。还需要利用空间交换来扩大其容量。将信息编码由一条复用线上交换
14、到另一条复用线上,时隙不变。数字交换网络包括时分接线器和空间接线器两种基本部件,分别用于完成时间交换和空间交换。第四章第四章 程控交换机的交换网络程控交换机的交换网络4.3.3 时分接线器(时分接线器(T接线器)接线器)一、一、T接线器的基本组成接线器的基本组成 话音存储器(话音存储器(Speech Memory,SM)控制存储器(控制存储器(Control Memory,CM)功能:把某一时分复用线中的某一时隙的信息功能:把某一时分复用线中的某一时隙的信息交换至另一时隙。交换至另一时隙。第四章第四章 程控交换机的交换网络程控交换机的交换网络1、话音存储器(SM)用于暂存经过PCM编码的数字化
15、话音信息,由随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)构成。每一单元可以存储一个话路时隙的8位PCM编码信息。存储单元数等于输入或输出时分复用线上的时隙数。第四章第四章 程控交换机的交换网络程控交换机的交换网络2、控制存储器(CM)也由RAM构成,用于控制话音存储器信息的写入或读出。存储的是话音存储器的地址,由处理机控制写入。因此,控制存储器的单元数应等于话音存储器的单元数,控制存储器每个单元的位数由话音存储器的容量来决定。第四章第四章 程控交换机的交换网络程控交换机的交换网络 话音存储器中每个存储单元内存入的是发话人的话音信息编码,通常是8位编码。在控制存储器的每个存
16、储单元内存放的是发话人话音信息在话音存储器中的存放单元地址,所以在每个单元内存放的是地址码,地址码的位数与话音存储器的容量相关。第四章第四章 程控交换机的交换网络程控交换机的交换网络二、二、T接线器的工作原理接线器的工作原理 读出控制方式读出控制方式顺序写入,控制读出顺序写入,控制读出 写入控制方式写入控制方式控制写入,顺序读出控制写入,顺序读出 第四章第四章 程控交换机的交换网络程控交换机的交换网络1、读出控制方式 时分复用线上话音信息内容在时钟控制下顺序写入SM中,在CM的控制下读出SM中的信息送到输出时分复用线上。控制存储器的写入是受中央处理机控制的,是控制写入;它的读出则是在定时脉冲控
17、制下,顺序读出。TS3AABBTS7TS7TS3T接线器接线器TS3SMAABBA37写写读读73CMTS7B时钟控制计数器时钟CPU控制TS7TS373顺序写入,控制读出方式顺序写入,控制读出方式 :TS7 TS1 TS24 TS2 此时SM、CM的内容?第四章第四章 程控交换机的交换网络程控交换机的交换网络2、写入控制方式 话音存储器SM的写入受控制存储器控制,它的读出则是在定时脉冲的控制下顺序读出。控制存储器的写入是受中央处理机控制的,是控制写入;它的读出则是在定时脉冲控制下,顺序读出。ATS3SMABBA37写写读读73CMTS7B37时钟时钟CPU控制TS7TS3控制写入,顺序读出方
18、式控制写入,顺序读出方式 :TS7 TS1 TS24 TS2 此时SM、CM的内容?TSiSMAABBAij写写读读jiCMTSjBij时钟时钟控制TSjTSi顺序写入,控制读出方式顺序写入,控制读出方式TSiSMAABBAij写写读读jiCMTSjBij时钟时钟控制TSjTSi控制写入,顺序读出方式控制写入,顺序读出方式小结 T型接线器的SM采用两种不同的工作方式:A、顺序写入,控制读出(读出控制)Tr型B、控制写入,顺序读出(写入控制)Tw型输出控制:CM:控制写入,顺序读出。每个单元所存贮的具体内容,是由 计算机(处理机)控制写入的。SM:写入:在时钟的控制下各时隙的 信息依次写入。读出
19、:依照控制存储器所存的读出地址读出信息。SM:单元地址数与输入时隙数相等。CM:单元地址数与输出时隙数相等,内容即输入时隙数。它的内容是在 计算机的控制下写入地,在交换过 程中保持不变。输入控制:CM:控制写入,顺序读出。SM:写入依照控制存储器所存的写 入地址进行写入。读出在时钟的控制下各时隙的 信息依次读出。SM:单元地址数与输出时隙数相等。CM:内容即输出时隙数,它的内容 在计算机的控制下写入。第四章第四章 程控交换机的交换网络程控交换机的交换网络三、三、T接线器的电路组成接线器的电路组成 复用器复用器 话音存储器(话音存储器(SM)控制存储器(控制存储器(CM)分路器分路器 TS0TS
20、1TS0TS1TS0TS1HW1HW0HW7HW0HW1HW70255CMSM0255A7A0图4-15 8端输入的T接线器复用器分路器第四章第四章 程控交换机的交换网络程控交换机的交换网络1、复用器 基本功能:串/并变换和并路复用。由串/并变换和并路复用电路构成。移位寄存器81D0D0D7D0D7HW0HW781D7D0D7D0D7HW0HW7HW0HW7D0D7CPCPCPTD7至话音存储器输入图4-16 复用器的构成框图移位寄存器锁 存 器锁 存 器第四章第四章 程控交换机的交换网络程控交换机的交换网络(1)串行码和并行码 串行码是指各时隙内的8位码D0D7是按时间的顺序依次排列。并行码
21、是指各时隙内的8位码D0,D1,D7分别同时出现在8条线上。TS0TS1HW7HW1HW0输 入D6D7D5D3D2D1D4D0D6D7D5D3D2D1D4D0TS0TS1D7D1D0输 出HW6HW7HW5HW3HW2HW1HW4HW0HW6HW7HW5HW3HW2HW1HW4HW0图4-17 8端脉码输入的串行码和并行码(a)串行码(b)并行码第四章第四章 程控交换机的交换网络程控交换机的交换网络(2)控制时序 T接线器连接了多条HW,这些HW中的时隙顺序在进入T接线器时如何排列呢?假设8端PCM脉码输入,一共有256个时隙。那么,把HW0的TS0作为总时隙的TS0,HW1的TS0为总时隙
22、的TS1,HW7的TS0为总时隙的TS7,HW0的TS1为总时隙的TS8,HW7的TS1为总时隙的TS15,HW7的TS31为总时隙的TS255。第四章第四章 程控交换机的交换网络程控交换机的交换网络总时隙号HW线上的时隙号8HW号。总时隙的8位二进制编码的前3位A7A6A5表示8个HW的号;总时隙的8位二进制编码的后5位A4A3A2A1A0表示各端HW中的32个时隙号。例:HW6上的TS8用二进制编码表示为:11001000 第四章第四章 程控交换机的交换网络程控交换机的交换网络 A7A0作为定时脉冲,通过译码电路可译成256个时间位置(对应于时隙)不同的定时脉冲。它们的持续时间为488ns
23、,周期为125s,用以代表不同的256个存储单元地址,并控制其单元的写入或读出。第四章第四章 程控交换机的交换网络程控交换机的交换网络(3)串/并变换 每一条HW接一个移位寄存器,移位寄存器的输入端为一条线,线上传输的是32个时隙的串行码。共有8个移位寄存器,分别与8条HW相接。每个移位寄存器的输出端为8条线,每条线上在各个时隙里只有一位码。移位寄存器81D0D0D7D0D7HW0HW781D7D0D7D0D7HW0HW7HW0HW7D0D7CPCPCPTD7至话音存储器输入图4-16 复用器的构成框图移位寄存器锁 存 器锁 存 器第四章第四章 程控交换机的交换网络程控交换机的交换网络(4)并
24、路复用 8选1电子选择器的功能是把8个HW的并行码按一定的次序进行排列,一个一个地送出。在它的输入端有8条线,分别与8个锁存器相连,因此在8条线上的脉码是各个HW的同一位码。第四章第四章 程控交换机的交换网络程控交换机的交换网络2、分路器 由锁存器和移位寄存器组成,完成并/串变换和分路输出功能。锁存器是并入并出的8位寄存器。它是在位脉冲控制下,将8条HW的各位码(D0D7)分别写入到锁存器07中。在CP的前半期,移位寄存器处于置数状态,将锁存器中8位码转存于移位器中。CP后半期,移位寄存器处于移位状态,在CP的控制下,按CP的节拍一位一位地输出,HW0 D0 HW0 D7TD0CPTD0CPC
25、PSSD0 D7HW0HW7输入输出图4-19 分路器的构成框图锁存器(0)锁存器(7)移位寄存器移位寄存器TD7CPHW7 D0 HW7 D7第四章第四章 程控交换机的交换网络程控交换机的交换网络3、话音存储器 由RAM组成,是暂存话音信息编码的存储设备。写入控制读出控制定时脉冲A0A1A7B0B1B7来自控制存储器A0A1A7DI0DI1 DI7DO0DO1 DO7输入数据由串/并变换电路来至并/串变换电路输出数据话音存储器R/WRAM2561RAM2561RAM2561图4-20 读出控制方式的话音存储器000110写入控制读出控制定时脉冲A0A1A7B0B1B7来自控制存储器A0A1A
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