程控交换机的交换网络

第四章程控交换机的交换网络第四章 程控交换机的交换网络4.1 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）。S11R1R2RnC1m 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S21Sn1S12S22Sn2S1mS2mSnm第四章 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变换信道图4-3 PCM通信的简单模型第四章 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 5T 6T取样值抽 样 器图4-4 话音信号的抽样第四章 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 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35433211222112333344455554666677tt 00第四章 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 程控交换机的交换网络4、解码和重建在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 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 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30/32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 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 32×8×80002.048 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 程控交换机的交换网络3、30/32路PCM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 TS01 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 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 程控交换机的交换网络4.3.2 数字交换原理 1、数字交换数字程控交换机的根本任务就是要通过数字交 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。当话音信号变成数字信号后，每个用户的话音 信息就在PCM（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 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的表示方法1100话音存储器时隙交换原理0 1 2 3NN 310 1 2 3NK入K出N1100话音存储器TS1abnTS2TSNcTS3a b cn时序开关K入和K出同步旋转（以每秒旋转8000周）。时隙交换原理0 1 2 3NN 310 1 2 3NK入K出N1100话音存储器TS1abnTS2TSNcTS3TS1ba b cn在TS1时隙时，K入和K出分别与接点1#入和1#出相连接。 输入端将话音信息a就存入话音存储器的1#单元。 输出端将2#单元内存放的话音信息b送给TS1用户。时隙交换原理0 1 2 3NN 310 1 2 3NK入K出N1100话音存储器TS1abnTS2TSNcTS3TS1baTS2a b cn在TS2时隙时，K入和K出分别与接点2#入和2#出相连接。 输入端将话音信息b就存入话音存储器的2#单元。 输出端将1#单元内存放的话音信息a送给TS2用户。时隙交换原理0 1 2 3NN 310 1 2 3NK入K出N1100话音存储器TS1abnTS2TSNcTS3a b cnTS1banTS2TS3a b cn在TS3时隙时，K入和K出分别与接点3#入和3#出相连接。 输入端将话音信息c就存入话音存储器的3#单元。 输出端将N#单元内存放的话音信息n送给TS3用户。时隙交换原理0 1 2 3NN 310 1 2 3NK入K出N1100话音存储器TS1abnTS2TSNcTS3TS1banTS2TS3TSNca b cn在TSN时隙时，K入和K出分别与接点N#入和N#出相连接。 输入端将话音信息n就存入话音存储器的N#单元。 输出端将3#单元内存放的话音信息c送给TSN用户。时隙交换原理0 1 2 3NN 310 1 2 3NK入K出N1100话音存储器TS1abnTS2TSNcTS3TS1banTS2TS3TSNca b cnBTS8ATS2BTS8ATS2ATS8BTS2ATS8BTS2AB数 字 交 换 网络第四章 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 程控交换机的交换网络4.3.3 时分接线器（T接线器） 一、T接线器的基本组成话音存储器（Speech Memory，SM）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 交换至另一时隙。第四章 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 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 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 程控交换机的交换网络二、T接线器的工作原理读出控制方式顺序写入，控制读出 写入控制方式控制写入，顺序读出 第四章 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制下，顺序 读出。 TS3AABBTS7TS7TS3T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：TS7 TS1TS24 TS2此时SM、CM的内容？第四章 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。 ATS3SMABB A37写写读读73CMTS7B37时钟时钟CPU控制TS7TS3控制写入，顺序读出方式：TS7 TS1TS24 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TSiSMAABB Aij