数字程控交换机的发展及工作原理.doc

HARRIS 数字程控交换机培训教案（一）数字程控交换机培训教案（一）数字程控交换机的发展及工作原理数字程控交换机的发展及工作原理 1.11.1 交换机的发展过程和分类交换机的发展过程和分类自 1876 年美国贝尔发明以来，随着社会需求的日益增长和科技水平的不断提高，交换技术处 于迅速的变革和发展之中其 历程可分为三个阶段：人工交换、机电交换、和电子交换早在 1878 年就出现了人工交换机，它是借助话务员进行话务接续，显然其效率是很低的15 年后步 进制的交换机问世，它标志着交换技术从人工时代迈入机电交换时代这种机电自动交换时代这种 交换机属于“直接控制”方式，即用户可以通过话机拨号脉冲直接控制步进接续器做升降和旋转动作 从而自动完成用户间的接续这种交换机虽然实现了自动接续，但存在着速度慢、效率低、杂音大与 机械磨损严重等特点 直到 1938 年发明了纵横制(cross bar)交换机才部分解决了上述问题，相对于步进制交换机，它有两方 面重要改进：1.利用由继电器控制的压接触接线阵列代替大幅度动作的步进接线器，从而减少了磨损 和杂音，提高了可靠性和接续速度；2.由直接控制过渡到间接控制方式,这样,用户的拨号脉冲不在直接 控制接线器动作,而先由记发器接收,存储,然后通过标志器驱动接线器,以完成用户间接续.这种间接控制 方式将控制部分与话路部分分开,提高了灵活性和控制效率,加快了速度.由于纵横制交换机具有一系列 优点,因而它在交换发展上占有重要的地位,得到了广泛的应用,直到现在,世界上相当多的国家和我 国少数地区的公用通信网仍主要使用纵横交换机.随着半导体器件和计算机技术的诞生与迅速发展,猛烈地冲击着传统的机电式交换结构,使之走向电子化.美 国贝尔系统经过艰苦努力于 1965 年生产了世界上第一台商用存储程序控制的电子交换机(No.1 ESS),这 一成果标志着交换机从机电时代跃入电子时代,使交换技术发生时代的变革.由于电子交换机具体体 积小,速度快,便于提 供有效而可靠的服务等优点,引起世界各国的极大兴趣.在发展过程中相继研制出各 种类型的电子交换机.就控制方式而论,主要分两大类: 1.1.布线逻辑控制布线逻辑控制(WLC,Wired Logic Control)它是通过布线方式实现交换机的逻辑控制功能,.通常这种交 换机仍使用机电接线器而将控制部分更新成电子器件,因此称它为布控半电子式交换机,这种交换机相对 于机电交换机来说,虽然在器件与技术上向电子化迈进了一大步,但它基本上继承与保留了纵横制交换机 布控方式的弊端,体积大,业务与维护功能低,缺乏灵活性,因此它只是机电式向电子式演变历程中的过度 性产物. 2.2.存储程序控制存储程序控制(SPC,Stored Program Control)它是将用户的信息和交换机的控制,维护管理功能预先变成 程序,存储到计算机的存储器内.当交换机工作时,控制部分自动监测用户的状态变化和所拨号码,并根据 要求执行程序,从而完成各种交换功能.通常这种交换机属于全电子型,采用程序控制方式,因此称为存储 程序控制交换机,或简称为程控交换机.按用途可分为按用途可分为:市话，长话和用户交换机； 按接续方式可分按接续方式可分:空分和时分交换机。

按信息传送方式可分为按信息传送方式可分为：模拟交换机和数字交换机由于程控空分交换机的接续网络(或交换网络)采用空分接线器(或交叉点开关阵列)，且在话路部分中一 般传送和交换的是模拟话音信号，因而习惯称为程控模拟交换机，这种交换机不需进行话音的模数转换(编解码),用户电路简单，因而成本低，目前主要用作小容量模拟用户交换机程控时分交换机一般在话路部分中传送和交换的是模拟话音信号，因而习惯称为程控数字交换机，随 着数字通信与脉冲编码调制(PCM)技术的迅速发展和广泛应用，世界各先进国家自 60 年代开始以极大 的热情竞相研制数字程控交换机，经过艰苦的努力，法国首先于 1970 年在拉尼翁(Lanion)成功开通了 世界上第一个程控数字交换系统 E10,它标志着交换技术从传统的模拟交换进入数字交换时代由于程 控数字交换技术的先进性和设备的经济性，使交换跨上了一个新的台阶，而且对开通非话业务， 实现综合业务数字交换奠定了基础，因而成为交换技术的主要发展方向，随着微处理器技术和专用集 成电路的飞跃发展，程控数字交换的优越性愈加明显的展现出来目前所生产的中大容量的程控机全 部为数字式的90 年代后，我国逐渐出现了一批自行研制的大中型容量的具有国际先进水平的数字程控局用交换机， 典型的如深圳华为公司的 C另一种是以 30.32 路为一个基群。

在这两种基群制式的基础上， 如同频分多路复用那样，PCM 复用设备也按复用路数和速率划分为群路等级，在各个复用等级上将数 个低速率群路信号复接为一个高速率群路信号，以满足传输信道容量日益增长的要求，提高信道利用 率为此 CCITT 推荐了两类群路复用等级，北美和日本采用:154kb/s(基群,或称一次群),6312kb/s(二次 群),32064kb/s 或 44736kb/s(三次群),97728kb/s 或 274176kb/s(四次群)等；欧洲各国和我国采用: 2048kb/s（基群） ，8448kb/s（二次群） ，8448kb/s(二次群),24368kb/s(三次群),189264kb/s(四次群), 564992kb/s(五次群)等在具体的实现和应用上有同步复接与准同步复接两种情况，前者要求各支路码流与群路码流的定时信 号来自同一时钟源，其间保持固定的相位关系；后者来自不同的时钟源，因而存在着相位飘移和抖动问题，在复接时为保证信息的正确传送，通常采用码速调整技术关于不同群路等级的复用方式与帧 结构 CCITT 建议中做了详细规定在我国广泛应用的程控数字交换系统中普遍利用 2048kb/s 时分复用总线作为外围模块与交换网络模块 间，交换网络模块与中央控制模块间，远端外围模块与交换网络模块间的通信链路。

顺便说明一点，为充分发挥光纤宽带传输的特点与潜力，1985 年贝尔通信研究所提出同步光纤网 (SONET-Synchronous Optical Network)标准，业已广泛用于北美1988 年 CCITT 对 SONET 标准进行 了研究和修改，提出同步数字系列，对复用速率，帧结构，接口等作了详细规定这种复用标准主要 应用于光纤通信网和宽带综合业务网1.61.6 程控交换机的基本构成程控交换机的基本构成交换机的主要任务是实现用户间通话的接续基本划分为两大部分：话路设备和控制设备话路 设备主要包括各种接口电路(如用户线接口和中继线接口电路等)和交换(或接续)网络；控制设备在纵横 制交换机中主要包括标志器与记发器，而在程控交换机中，控制设备则为电子计算机，包括中央处理 器(CPU),存储器和输入/输出设备程控交换机实质上是采用计算机进行“存储程序控制”的交换机，它将各种控制功能，方法编成程序， 存入存储器，利用对外部状态的扫描数据和存储程序来控制，管理整个交换系统的工作1.6.11.6.1 交换网络交换网络 交换网络的基本功能是根据用户的呼叫要求，通过控制部分的接续命令，建立主叫与被叫用户间的连 接通路。

在纵横制交换机中它采用各种机电式接线器(如纵横接线器，编码接线器，笛簧接线器等),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交换网络，和由存储器等电路构成的时分接续 网络1.6.21.6.2 用户电路用户电路 用户电路的作用是实现各种用户线与交换之间的连接，通常又称为用户线接口电路(SLIC,Subscriber Line Interface Circuit)根据交换机制式和应用环境的不同，用户电路也有多种类型，对于程控数字交 换机来说，目前主要有与模拟话机连接的模拟用户线电路(ALC)及与数字话机，数据终端(或终端适配 器)连接的数字用户线电路(DLC)模拟用户线电路是适应模拟用户环境而配置的接口，其基本功能有: . 馈电(Battery feed): 交换机通过用户线向共电式话机直流馈电； . 过压保护(Overvoltage Protection): 防止用户线上的电压冲击或过压而损坏交换机 . 振铃(Ringing)：向被叫用户话机馈送铃流 . 监视(Supervision)： 借助扫描点监视用户线通断状态，以检测话机的摘机，挂机，拨号脉冲等用户 线信号，转送给控制设备，以表示用户的忙闲状态和接续要求。

. 编解码(CODEC)： 利用编码器和解码器(CODEC),滤波器，完成话音信号的模数与数模交换，以与 数字交换机的数字交换网络接口 . 混合(Hybrid)：进行用户线的 2/4 线转换，以满足编解码与数字交换对四线传输的要求 . 测试(Test)：提供测试端口，进行用户电路的测试这 7 种功能常用第一个字母组成的缩写词(BORSCHT)代表对于模拟程控交换机，不需要编解码功能； 而在数字程控交换机中，除某些特定应用的小型交换机利用增量调制方式外，其它大部分均采用 PCM 编解码方式 数字用户线电路是为适应数字用户环境而设置的接口，它主要用来通过线路适配器(LAM)或数字话机(SOPHO-SET)与各种数据终端设备(DTE)如计算机，打印机，VDU,电传相连1.6.31.6.3 出入中继器出入中继器 出入中继器是中继线与交换网络间的接口电路，用于交换机中继线的连接它的功能和电路与所用的 交换系统的制式及局间中继线信号方式有密切的关系对模拟中继接口单元(ATU),其作为是实现模拟 中继线与交换网络的接口，基本功能一般有：1.发送与接收表示中继线状态(如示闲，占用，应答，释放等)的线路信号。

2.转发与接收代表被叫号码的记发器信号 3.供给通话电源和信号音 4.向控制设备提供所接收的线路信号对于最简单的情况，某一交换机的中继器通过实线中继线与另一交换机连接，并采用用户环路信令， 则该模拟中继器的功能与作用等效为一部“话机”若采用其它更为复杂的信号方式，则中继器应实现 相应的话音，信令的传输与控制功能数字中继线接口单元(DTU)的作用是实现数字中继线与数字交换网络之间的接口，它通过 PCM 有关时 隙传送中继线信令，完成类似于模拟中继器所应承担的基本功能但由于数字中继线传送的是 PCM 群路数字信号，因而它具有数字通信的一些特殊问题，如帧同步，时钟恢复，码型交换，信令插入与 提取等，即要解决信号传送，同步与信令配合三方面的连接问题数字中继接口单位的基本功能包括帧与复帧同步码产生，帧调整，连零抑制，码型变换，告警处理， 时钟恢复，帧同步搜索及局间信令插入与提取等，如同模拟用户电路的 BORSCHT,也可将数字中继单 元的上述 8 种功能概括为 GAZPACHO1.6.41.6.4 控制设备控制设备 控制部分是程控交换机的核心，其主要任务是根据外部用户与内部维护管理的要求，执行存储程序和 各种命令，以控制相应硬件实现交换及管理功能。

程控交换机控制设备的主体是微处理器，通常按其配置与控制工作方式的不同，可分为集中控制和分 散控制两类为了更好的适应软硬件模块化的要求，提高处理能力及增强系统的灵活性与可靠性，目 前程控交换系统的分散控制程度日趋提高，已广泛采用部分或完全分布式控制方式1.71.7 信令系统信令系统(Signalling(Signalling System)System)在交换机内各部分之间或者交换机与用户，交换机与交换机间，除传送话音，数据等业务信息外，还 必须传送各种专用的附加控制信号(信令)，以保证交换机协调动作，完成用户呼叫的处理，接续，控 制与维护管理功能按信令的作用区域划分，可分为用户线信令与局间信令，前者在用户线上传送，后者在局间中继线上 传送如果按信令的功能划分，则可分为监视信令，地址信令与维护管理信令1.7.11.7.1 。