第二章电路交换资料

1,第二章 电路交换,2,2.1 电路交换概述2.2 电路交换核心数字交换网络 2.3 电路交换接口2.4 电路交换机的软件控制系统,3,本章重点：数字交换网络，软件控制系统工作原理 本章难点：T型时分接线器的工作原理 本章课时：8学时 学习本章达到的目的和要求： 1了解电路交换的基本概念、分类及其基本组成，掌握空分、时分、模拟、数字交换机的概念；掌握布控、程控、分散、集中、分级控制的概念。了解程控交换机系统的性能和指标，掌握交换机容量和交换网络规模的概念，掌握话务量和BHCA的意义及影响BHCA的因素。 2掌握T型、S型时分接线器及时空一体数字交换单元的基本组成及其功能，掌握数字交换网络的分析方法。 3了解程控交换机各种接口的功能，掌握模拟用户电路的七大功能(BORSCHT的意义)，掌握数字用户接口电路(2B+D)的功能，理解数字中继电路的功能(码型变换、帧同步)。 4了解程控交换机软件的组成和程控交换机软件设计所用的语言。理解程控交换机的接续概念，理解状态迁移的概念和状态迁移的步骤，理解呼叫处理程序基本原理。掌握交换系统的呼叫处理的特点，了解输入处理、内部处理和输出处理的功能和组成。掌握程序的优先级别。掌握采用时间表进行周期级程序控制的工作原理及时间表设计的方法。,4,2.1 概述 2.1.1 电路交换基本概念 电路交换已经有一百多年历史了，是最早出现的一种交换方式。电路交换经历了从人工交换到自动交换、从模拟交换到数字交换、从布控交换到程控交换等发展历程。由于程序控制技术最早用于电话交换机，因此最初是将电话交换称为程控交换。实际上，自从软件控制技术引入交换机后，各种交换机都是由程序来控制的，都可以称为程控交换机。,5,电路交换定义,电路交换CS (Circuit Switching)也称线路交换。电路交换是在通信之前先建立连接，通信过程中固定分配带宽、独占信道的实时交换，适用于语音、图像等实时性要求高的业务，是目前电话网的基本交换方式。电路交换的基本过程包括呼叫建立阶段、通话阶段和释放拆除三个阶段。,6,电路交换特点 优点：,面向连接，在通信前要通过呼叫在主叫和被叫用户之间建立一条物理连接。交换中心根据信令建立连接，连接一旦建立，不论通信的双方是否有信息传递，通信链路及有关的系统资源都一直被通信双方占用，不会出现拥塞。 实时交换，时延和时延抖动都较小。因为在通信前先建立了连接，在通信过程中独占一个信道，所以这种交换方式的信息传送时延非常小，对一次接续而言，传输时延固定不变。 交换处理简单，交换速度较高。因为交换机对用户数据不处理，不需要添加额外控制信息，即为“透明”传输，因此交换效率较高。,7,缺点：,线路利用率低。由于电路交换采用静态复用、预分配带宽并独享通信资源的方式，交换机根据用户的呼叫请求，为用户分配固定位置、恒定带宽的电路，通信双方独占固定资源，话路接通后，即使某一时刻无信息传输，也不能给其它用户使用，因此信道利用率很低。 传输速率单一。由于电路交换要求交换时隙具有周期性，所以规定信道速率只能取某些特定的值，如64kbit/s、2048kbit/s等，不能适应多种速率业务的接入要求，也不适于突发业务。 存在呼叫损失。在通信之前建立连接时，如果没有空闲的电路，呼叫就不能建立而遭受损失，因此交换机应配备足够的连接电路，使呼叫损失率(简称呼损率)不超过规定值。 无差错控制。在传送信息期间，网络不对用户信息进行误码校正等处理，没有任何差错控制措施，不利于可靠性要求高的数据业务。,8,综上所述，电路交换的要点是面向连接，在通信时需要先建立连接，在通信过程中独占一个信道。优点是实时性高，时延和时延抖动都较小；缺点是信道利用率低，且传输速率单一。电路交换主要适用于语音和视频这类实时性强的业务。,9,2.1.2 电话交换机分类,1. 按服务区域分 市话(地区)交换机本地区用户间的接续； 长途交换机不同城市用户之间的接续； 用户交换机企事业内部用户的接续。 2 按接续方式分 人工交换机由话务员进行接续，又分磁石式和共电式，磁石式电话机由用户自己供给；共电式由交换机给用户集中供电； 自动交换机由交换机进行接续，均为集中供电。有步进制、纵横制、电子式和程控交换机。,10,3. 按控制原理分 直接控制直接由用户拨号脉冲控制接续，如步进制； 间接控制用户拨号脉冲由控制设备接收，然后由控制设备进行接续控制，人工交换机、纵横制交换机和电子交换机均属于间接控制。 4. 按控制设备组成方式分 布控布线逻辑控制WLC (Wired Logic Control)，用逻辑电路形式布线连接控制，为硬件控制；纵横制和电子式交换机属于布控式。性能简单，容量小，不易扩充； 程控存储程序控制SPC (Stored Program Control)，用程序控制，为软件控制。功能多，容量大，易扩充，工作稳定，发展最快，也很广泛。,11,5. 按采用元件分 机电式交换机的主要部件采用电磁元件继电器和机械结构，如步进制和纵横制； 电子式交换机的主要部件采用电子元器件，电子式又分为半电子、准电子和全电子。半电子是接续部分使用纵横接线器，控制部分使用电子元件；准电子是接续部分使用比纵横集线器体积小、速度快的干簧接线器和剩簧接线器，控制部分使用电子元件；全电子是接续部分和控制部分均使用电子元件。电子式交换机的发展期最短。,12,6. 按话路接续的构成方式分 空分制交换网络的每个连接通路各自占据不同的空间位置。如步进制交换机选择器的弧刷和线弧，纵横制交换机的纵横接线器都是通过不同的空间位置进行接续的，空分交换机传输的都是模拟话音信号； 时分制交换网络的各条话路具有不同的时间位置，各话路传输时间相互错开。数字程控交换机采用时分方式工作。根据时分复用的方式又有脉幅调制、脉码调制和增量调制等。,13,7. 按传输信号分 模拟交换交换的是模拟信号，步进制、纵横制、电子式布控式和时分脉幅调制都是模拟交换； 数字交换交换的是数字信号，时分脉码调制和增量调制以及数字程控交换机均属于数字交换。,14,15,2.1.3 电路交换系统组成 电路交换系统组成,16,电话交换机的基本组成,17,程控交换机的组成,18,程控交换机硬件结构框图,19,其中，各模块的功能如下： 数字交换网络DSN (Digital Switching Network)主要完成话路接续，是程控交换机的核心； 模拟用户接口电路ASL (Analogue Subscriber Line)连接模拟用户； 数字用户接口电路DSL (Digital Subscriber Line)连接数字用户； 远端用户单元RSU (Remote Subscriber Unit)连接远端交换模块； 远端交换模块RSM (Remote Switching Module)连接远端用户； 模拟中继AT (Analog Trunk)连接其它模拟交换机； 数字中继DT (Digital Trunk)连接其它数字交换机； 信令系统产生和接收/发送各种信号； 存储器存储数据； 处理机对程控交换机进行控制； I/O接口完成处理机和交换机内部设备之间的连接。,20,2.2 电路交换核心数字交换网络,2.2.1 语音信号数字化和时分多路通信 1语音信号的数字化语音信号的数字化要经过抽样、量化和编码三个步骤。 （1）抽样,模拟信号的抽样,21,（2）量化,压扩法基本原理图,（3）编码,22,2时分多路通信时分多路通信常用的复用方式有频分复用和时分复用两种。它们分别按频率和时间划分信道。,频分复用和时分复用方式,23,PCM通信是典型的时分复用多路通信系统,PCM通信的基本原理,24,2.2.2 数字交换的基本概念和基本接线器 1数字交换的基本概念,机中两用户通话经数字交换网络连接的简化示意图,25,复用和分路、串并和并串变换,复用和串并变换,26,复用器新时隙号换算：TS' 新号 TS原号×HW端路数 HW号 例: 4端PCM复用后：HW0 TS1 经复用后TS' 总号 TS1×40TS'4HW3 TS31 经复用后TS' 总号 TS31×43TS'127 注意: HW端路数和HW号仅与本复用器有关, 如多个HW统一编号后第16个T型接线器的HW127应为HW7, TS31经复用后仍为：TS'新号 TS31×87TS255,27,2时间（T）接线器 （1）T接线器的基本功能: 时隙交换 （2）T接线器的基本组成: 由话音存储器SM (Speech Memory)和控制存储器CM (Control Memory)构成。,28,（3）T接线器的工作方式和工作原理 输出控制方式（控制读） 输入控制方式（控制写）,图2-10 时间（T）接线器的工作原理图,29,3空间（S）接线器 （1）S接线器的基本功能线间交换，连接不同的T型接线器。 （2）S接线器的基本组成：交叉矩阵，控制存储器CM,S接线器的组成结构,30,输出控制方式下工作的S接线器的工作原理,31,2.2.4 数字交换网络,以T型或S型时分接线器为基础，组成两级或两级以上的交换网称作数字交换网络。由于T型接线器可进行时隙交换，所以它可以独立工作。而S型接线器不能进行时隙交换，所以不能独立工作。常见的数字交换网络有：T-T、T-T-T、T-S-T、S-T-S型等。本节仅介绍T-T和T-S-T的工作原理，其它的分析方法大致相同。,32,T-T型二级交换网络,33,T-S-T三级交换网（读写方式的T-S-T三级交换网络 ）,34,T-S-T三级交换网（写读控制的T-S-T三级交换网络 ）,35,时空一体数字交换单元（T/S） （1）DSE的基本组成,36,（2）DSE功能,空间交换各端口间的交换 时隙交换信道信息交换 通路选择根据信道字选择通路,37,（3）交换端口结构,38,（4）信道字格式,39,信道字格式码,40,（5）总线周期,41,（6）DSE的工作原理,42,时空一体数字交换网络,43,网络连接规则,44,通路建立所需指令情况,45,通路建立过程,46,两个CE间通过4级建立双向通路示意图,47,两个CE间通过3级建立双向通路示意图,48,两个CE间通过2级建立双向通路示意图,49,2.3 电路交换接口,交换机是通信网中的节点，必须连接用户终端和其它交换机才能形成有效的通信网。程控交换机所用的接口一般分为用户侧和中继侧两部分，每部分又分为数字接口和模拟接口两种，另外还有一些服务和控制用的接口电路。,50,2.3.1 模拟用户模块,作用：模拟用户接口电路用于模拟话机和数字交换机之间的连接。类型：模拟用户接口称为“Z”接口，有Z1、Z2、Z3三种类型。 Z1接口：连接单个模拟用户的接口； Z2接口：连接模拟远端集线器的接口； Z3接口：连接模拟PABX的接口。,51,功能：模拟用户接口电路主要有七大功能，即BORSCHT功能。,B(Battery feed)馈电； O(Over-voltage protection )过压保护； R(Ringing)振铃； S(Supervision)监视； C(CODEC & filters)编译码和滤波； H(Hybrid )混合电路(2/4 线转换)； T(Test)测试。,52,（1）馈电（B）,用户馈电原理图,53,（2）过压保护（O）,过压保护电路,54,（3）振铃控制（R）,振铃控制电路,55,（4）监视（S）监视功能通过用户直流回路的通断来判定用户线回路的接通和断开状态。,用户线监视,56,（5）编译码和滤波（C） 编译码是两个相反方向上的转换。 （6）混合电路（H）,混合、编译码和滤波功能的示意图,