1、第三章程控交换机的硬件系统,本章内容：程控交换机的总体结构 话路系统 处理机系统（控制系统）本章重点：用户电路的BORSCHT功能本章难点：用户电路的设计，数字中继器,第三章 程控交换机的硬件系统,3.1 程控交换机的总体结构,3.1 程控交换机的总体结构,本局接续,出局接续,入局接续,转接接续,信号音通路,3.1 程控交换机的总体结构,3.1 程控交换机的总体结构,话路系统,用户电路,用户集线器,中继器,信号部件,数字交换网络,3.2 话路系统,一、用户电路,根据所连接用户的不同，将用户电路分为两种：模拟用户电路和数字用户电路,它是指程控数字交换机中用于连接用户话机的接口电路,它是指程控数字
2、交换机中用于连接用户话机的接口电路,根据所连接用户的不同，将用户电路分为两种：模拟用户电路和数字用户电路,一、用户电路,提供程控数字交换机和数字用户话机或话务台之间的接口电路,它是指程控数字交换机中用于连接用户话机的接口电路,根据所连接用户的不同，将用户电路分为两种：模拟用户电路和数字用户电路,一、用户电路,用户电路板：包含多个用户电路（如8、16、24、32等）,模拟用户电路板,完成BORSCHT功能,模拟用户电路,完成BORSCHT功能,模拟用户电路,馈电（B）,馈电电压一般为48V。 在通话时,馈电电流在1850mA之间。馈电有两种方法: 电压馈电 电流馈电,电压馈电,L1,L2,C1,
3、C2,馈电回路,网络侧,通直流，隔交流,通交流，隔直流,L1,L2,C1,C2,馈电回路,-48v,电压馈电,电流馈电,a,b,-48v,过压保护（O）,过压保护就是采取措施，防止高压从用户线进入交换机内部，以便保护交换机内部的集成电子元器件不会受到损伤。,1. 一次保护：配线架上安装保安器,以防止外界雷电等高压。2. 二次保护：由于保安器的击穿速度不够快，高压仍能在短时间内进入交换机内部，因此在用户电路中设置过压保护电路。,D1,D2,D3,D4,A,B,网络侧,用户侧,振铃控制（R）,振铃控制就是在处理机控制下，给被叫用户送符合规定的振铃信号，以便提示被叫用户有电话呼叫到来。,1. 振铃电
4、压为 75V15V（25Hz）。2. 铃流信号高压送到用户线时，必须采用隔离措施，以免损坏内线电路。3. 通常采用振铃继电器，在过压保护（O）之前单独向用户话机提供。,振铃电路,处理机,振铃驱动器,RJ,振铃继电器,用户内线,铃流,用户外线,静合接点,动合接点,线圈,振铃控制,振铃电路,处理机,振铃驱动器,RJ,振铃继电器,振铃控制,用户内线,铃流,用户外线,振铃电路,处理机,振铃驱动器,RJ,用户内线,用户外线,振铃继电器,振铃控制,铃流,监视（S）,监视就是对用户分机的摘挂机状态和拨号脉冲信号进行监视。 是通过微处理机监测用户线环路电流的变化来实现的。,-48V,a,b,放大,监视信号,R
5、,网络侧,用户侧,-48V,a,b,监视信号,R,R,比较器,网络侧,用户侧,编译码和滤波（C）,编译码器的任务是完成模拟信号和数字信号的转化。 滤波的任务是防止带外信号的干扰。 目前，常用单路编译码器（如MT8965，MC145503等），对每个用户实行编译码，然后合并成PCM串行码流。,混合电路（H）,数字交换网络为四线制单向交换，即收发是分开的；而用户线上的模拟话音是二线制双向传输的，所以应进行二线与四线的转换。,网络侧,用户侧,A,A,300K,300K,450,450,BG1,BG2,BG5,BG3,BG6,BG4,-48V,0V,R,R,R1,R2,R3,ZB,ZL,+-,-+,-
6、+,+-,-1,+1,接收,发送,A,测试（T）,为用户电路或用户线测试提供入口，一般位于用户线一侧。 测试开关可是电子开关，也可是继电器接点，负责将用户线接至测试设备。,外线测试,内线测试,R1,R2,驱动电路,用户线,交换机内侧,测试控制,a,b,模拟用户电路的功能框图,+5V,模拟用户电路设计举例,+5V,模拟用户电路设计举例,+5V,模拟用户电路设计举例,+5V,模拟用户电路设计举例,+5V,HSo,模拟用户电路设计举例,+5V,RXo,TX-,TXI,RDD,TDD,T/RDC,TDE/RCE,模拟用户电路设计举例,模拟用户电路设计举例,二、用户集线器,1、作用：进行话务量的集中（或
7、分散）的。 将几百个甚至上千个用户话路集中到少量话路上。 复接的用户群数就是集中比。2、组成：由用户级T组成。,上行通路：用户话机至交换网络方向的通道。4条PCM（120个用户）复用后变成高速数据流。经过用户级T完成时隙交换（使每个用户能选用输出母线的任一时隙）。16群用户的输出母线完全复接，合用4条PCM母线。16群用户T的CM合用（读出控制）。 其内容为：SMU号和用户时隙号,下行通路：交换网络至用户话机方向的通道。合用后的CM内容为：SMU号和用户时隙号,三、数字用户电路,是数字用户终端设备与程控数字交换机之间的接口电路。如数字话机、个人计算机、数字传真机及数字图像设备等。,1、S接口：
8、数字终端信息采用四线制方式时使用。S接口的帧结构在250s内要传送48bit，传送 速率为192kbit/s。在目前的电话网中，用户线大都是二线制， 故 S接口用的较少。,2、U接口：是在网络终端到电话局之间的ISDN用户线采用二线制市话电缆的接口设备。二线上实现双向传输的主要有两种技术。（1）时间分隔复用法是将时间分成两段，在一段时间传送一个方向的信息，在另一段时间里传送另一个方向的信息。,突发周期：信息传输时间、传输时延、接收保护时间、发送保护时间。一般为23ms发送形式 先将A端连续的数字信号送到缓冲器内； 然后以至少两倍于线路速率在规定传输时间内以突发形式经用户线送往B端。突发单元,帧
9、定位 H 开销 数据 n 平衡 8位 2位 4位 （2B+D） n,（2）回波消除法从发送端送出的信号通过混合电路回串到接收 端产生回波信号e回发送端经回波复制网络产生e回送至接收端e回与e回幅度相等、相位相反，因而相互抵消,四、中继器电路,（一）模拟中继器是数字交换机与其他交换机之间采用模拟中继线相连接的接口电路。其功能与用户电路类似，也有过压保护（O）、编译码及滤波（C）和测试（T）功能，不同的是它不需要馈电（B）和铃流控制（R）功能。,（二）数字中继器是交换机与交换机之间的数字中继线接口。其功能：码型转换、时钟提取、帧定位、帧定位信号与复帧定位信号的插入、信令提取、告警处理等。,四、中继
10、器电路,1、码型变换是将线路上传输的HDB3码型变成适合机内逻辑电路 工作的NRZ码。HDB3码是连“0”抑制码，它将4个连零码变成了 “000V”或“B00V”的型式。在向外发送时，将机内的NRZ码变成HDB3码，送至 PCM传输线上。,2、时钟提取从PCM传输线上送来的码流中提取发端送来的时钟 信息，以便控制帧同步电路，使收端和发端同步。从传输线上传来的HDB3码变成的AMI码。AMI码型中没有时钟频率成份，需将AMI码经整流变 成RZ码，从RZ码中提取时钟频率成份。,3、帧同步和复帧同步利用TS0发送来的帧同步码来确定时序对齐。利用TS16中的复帧同步信息来使收/发端复帧对齐。4、帧定位
11、利用弹性存储器来实现输入码流相位与内部时钟同步原理：写入由时钟提取电路送出的时钟控制 读出由局内时钟控制5、信号控制：信令插入和信令提取功能。6、帧和复帧定位信号插入。,五、信号部件,（一）数字音频信号的产生1单音频信号的产生,800050016,五、信号部件,450Hz信号：450Hz和8000Hz的最大公约数为50Hz。800050160，要求ROM 有160个单元。根据图形的对称性，可以节省ROM容量： 在15帧时读单元； 69帧时倒过来读单元； 1013帧时再正读单元，读出后极性码置反； 1417帧时倒过来读单元，读出后极性码置反。,五、信号部件,700Hz+900Hz的双音频信号：抽
12、样频率是8000Hz先找出700Hz、900Hz、8000Hz的最大公约数，即： 700/m=900/n=8000/p，求出m=7，n=9，p=80。最大公约数为100Hz（得T=10ms）。800010080，则ROM需要有80个存储单元。根据对称性，采用节省单元的信号音产生办法， 故ROM只需21个存储单元就够了。,2双音频信号的产生,五、信号部件,（二）数字音频信号的发送 1用T接线器发送音频信号先将数字音频信号存放在接线器的某个指定单元（如TS0或TS16）。当需要对某个用户送去音频信号时，则可从该单 元中取出而送至该用户的所在时隙上。例如：HW0TS16（128#存储单元）借用来存放
13、拨号音信息，某个时隙（如TS21）的用户需要听拨号音，则在控制存储器的21#单元写入128就可以了；停止输送时，在21#单元内写入0。,五、信号部件,2T-S-T链路半永久性连接法半永久性连接是在开局时，就将各链路接好。信号音接在TST网入口处的指定时隙TSi中，指定 一条链路作半永久性连接，将各模块的链路TSi和 TSi+半帧腾出来专门用来接续拨号音。,五、信号部件,五、信号部件,（三）数字音频信号的接收,第一级：电话外设控制级。与话路设备硬件的关系 比较密切，主要完成扫描和驱动。第二级：呼叫处理控制级。将第一级送来的信息进 行分析、处理，再通过第一级发布命令来 控制交换机的路由接续。第三级
14、：维护测试级。主要用于操作维护和测试， 包括人机通信。,3.3 控制系统,3.3.1 处理机控制方式,一、集中控制,任一台处理机都可以使用系统中的所有资源（包括硬件资源和软件资源），执行交换系统的全部控制功能。优点：了解整个系统的状态和资源，功能改变只须在 软件上进行。 缺点：系统比较脆弱，管理困难。,一、集中控制,二、分散控制,每台处理机只能控制部分资源，执行交换系统的部分功能。可按话务分担和功能分担两种方式工作。,话务分担和功能分担,（1）话务分担方式每台处理机只分担一部分用户的全部呼叫处理任务。 承担这部分用户的信号接口、交换接续和控制功能 。每台处理机所完成的任务都一样优点：处理机的数
15、量随着用户容量的增加而增加。缺点：每台处理机都要具有呼叫处理的全部功能。,话务分担和功能分担,（2）功能分担方式将交换机的信令与终端接口功能、交换接续功能和控制功能等基本功能，按功能类别分配给不同的处理机去执行（每台处理机只承担一部分功能）。优点：若需增强功能，在软件上也易于实现。缺点：在容量小时，也必须配备全部处理机。,静态分配和动态分配,处理机之间的功能分配有静态和动态两种分配方式。 （1）静态分配资源和功能的分配一次完成，各处理机根据不同分工配备一些专门的硬件。结果：提高了稳定性，但降低了灵活性。 可以做成模块化系统，经济性和可扩展性较强。,静态分配和动态分配,（2）动态分配每台处理机可
16、执行所有功能，也可控制所有资源，但根据系统的不同状态，对资源和功能进行最佳分配。优点：某一处理机发生故障时，可由其余处理机完成 全部功能。缺点：复杂，系统的可靠性降低。,分级控制和分布式控制,（1）分级控制系统按交换机控制功能的高低层次而分别配置处理机 。,分级控制和分布式控制,（1）分级控制系统外围处理机只处理控制部分的扫描、驱动等功能。呼叫处理机可对若干个外围处理机进行控制管理， 承担高一级层次的呼叫控制功能（如号码分析、 路由选择等）。主处理机处理更加复杂的控制功能（如故障诊断 和维护管理等），一般配一台。 每一级内的各处理机采用话务容量分担方式工作。,（2）分布式控制系统所有的呼叫控制
17、功能和数字交换网络的控制功能都由与小用户线群或小中继线群相连的微处理机提供。小用户线群或小中继线群分别组成终端模块，每个终端模块都有一个终端控制单元。在控制单元中配备了微处理机，一切控制功能都是由微处理机执行的。,分级控制和分布式控制,分级控制和分布式控制,分布式控制有三种方式：功能分散方式是每台处理机负责一种功能。等级分散方式是在一群处理机中，每一台处理机担任一定角色，逐级下控。空间分散方式是每台处理机负责交换机的一部分区域（即一部分设备），此部分区域通话的全部功能由此处理机负责。,分级控制和分布式控制,3.3.2 处理机备份方式,一、同步双工工作方式,两台处理机同时接收信息，同时执行同一条
18、指令，各自进行分析处理，再将其执行结果进行比较。结果相同：工作正常，即由主用处理机向外设发出命令，并转入下一条指令，继续工作。结果不同：立即退出服务，进行测试和必要的故障处理。,3.3.2 处理机备份方式,一、同步双工工作方式,优点：对故障反应快，一旦处理机发生故障，立即发现。而且备用机立即代替主用机工作。缺点：对偶然性故障，特别是对软件故障处理不十分理想；而且要不断地进行相互比较，故效率较低。,3.3.2 处理机备份方式,二、话务分担工作方式,两台处理机各自配备一个存储器，通过中间的信息通路交换信息。两台处理机轮流地接收呼叫，各自独立地进行工作。利用禁止设备进行调度，以防止两台处理机同时接收
19、同一个呼叫。一台处理机发生故障时，由另一台处理机承担全部话务量。,3.3.2 处理机备份方式,二、话务分担工作方式,优点：对偶然性故障有较好的处理效果。 两台处理机不同时执行同一条指 令，软件故障的防护性好。有较高的过负荷处理能力。测试和修改程序，可不中断服务。 缺点：软件较复杂。硬件故障不易发现。,3.3.2 处理机备份方式,三、主/备用方式,一台主用机，另一台备用机。主用机发生故障时，备用机接替主用机进行工作。有两种方式：冷备用方式 热备用方式,主/备用方式,冷备用方式：备用机只接通电源，不承担呼叫处理工作。备用机接替主用机工作时，可能丢失部分呼叫或全部呼叫。可利用外存向备用机传递数据，以便尽可能多地保留原来的 呼叫数据。优点：硬件和软件简单。缺点：产生故障时对呼叫丢失较多。,热备用方式：备用机和主用机一样接收外部输入数据，但不完成呼叫处理备用机存储器中存储的数据和主用机存储器中的数据相同。优点：转换速度快，不丢失呼叫。 缺点：两台处理机，只完成一台处理机的工作，效率低。,The End,
