1、1 第第3 3章章 數字程控電話交換數字程控電話交換 與電話通信網與電話通信網 1.1.概述概述 2.2.數字程控交換機的硬件系統數字程控交換機的硬件系統 3.3.程控交換軟件系統程控交換軟件系統 本章主要內容本章主要內容 n電話通信與電話機電話通信與電話機 n電話交換技術的發展電話交換技術的發展 3.1 3.1 概述概述 3.1.13.1.1電話通信與電話機電話通信與電話機 1871876 6年貝爾發明了電話（原始的電磁式電話）年貝爾發明了電話（原始的電磁式電話） 18771877年愛迪生發明了碳精式送話器年愛迪生發明了碳精式送話器 + +手柄手柄+ +呼叫設備（電鈴）呼叫設備（電鈴）+ +

2、手搖發電機手搖發電機+ +干電池干電池 （磁石式電話機）（磁石式電話機） 18821882年出現了共電式電話機年出現了共電式電話機 （沒有手搖發電機和干電池，通話所用電源由交（沒有手搖發電機和干電池，通話所用電源由交 換機供給）換機供給） 18961896年美國人愛立克森發明了旋轉式電話撥號盤年美國人愛立克森發明了旋轉式電話撥號盤 19201920年美國人坎貝爾發明了消側音電路年美國人坎貝爾發明了消側音電路 （自動電話機（自動電話機- -撥號盤電話機）撥號盤電話機） 6060年代電子學飛速發展、年代電子學飛速發展、7070年代大規模集成電路出現年代大規模集成電路出現 ( (電子電話機電子電話機

3、- -按鍵式電話機按鍵式電話機) ) 8080年代隨著年代隨著N-ISDNN-ISDN的應用出現了數字電話機的應用出現了數字電話機 90年代隨著年代隨著B-ISDN網絡和網絡和IP骨干網絡的發展應用，多媒體終骨干網絡的發展應用，多媒體終 端和端和IP電話相繼出現電話相繼出現 q揚聲電話機揚聲電話機 q免提電話機免提電話機 q無繩電話機無繩電話機 q錄音電話機錄音電話機 q可視電話機可視電話機 q投幣電話機投幣電話機 q磁卡電話機磁卡電話機 1、電話機的分類、電話機的分類 送話器 受話器 原始 話音 還原 話音 二-四 轉換 消側音電路 電話機 原始 話音 還原 話音 2 2、電話機的構成及通話

4、原理、電話機的構成及通話原理 受話器受話器：將相應的電信號還原為聲音的轉換器。將相應的電信號還原為聲音的轉換器。 送話器送話器：將聲音變換為相應電信號的轉換器。將聲音變換為相應電信號的轉換器。 二二/ /四轉換四轉換：完成二線和四線轉換的混合電路。：完成二線和四線轉換的混合電路。 （用戶話機的模擬信號是二線雙向的，而數字交換網的（用戶話機的模擬信號是二線雙向的，而數字交換網的 PCMPCM信號是四線雙向的）信號是四線雙向的） 消側音電路消側音電路：用于消除回聲改善話音質量。：用于消除回聲改善話音質量。 撥號盤撥號盤：用于發送通信地址（被叫號碼）。：用于發送通信地址（被叫號碼）。 振鈴器振鈴器：

5、呼叫被叫。：呼叫被叫。 n旋轉式撥號盤旋轉式撥號盤（三個參數）：（三個參數）： 脈沖速度脈沖速度：表示撥號盤每秒鐘發生的脈沖個數。：表示撥號盤每秒鐘發生的脈沖個數。 按照我國電話交換設備用戶信令規定，按照我國電話交換設備用戶信令規定，8-148-14個個 脈沖斷續比脈沖斷續比：在一個脈沖周期里，斷開電流的時：在一個脈沖周期里，斷開電流的時 間和接通電流的時間之比。間和接通電流的時間之比。 t t斷斷/ /t t續續= =（1.1.3-3-2 2.5.5）:1:1 位間隔位間隔：在撥兩個數字之間也就是發兩個脈沖串：在撥兩個數字之間也就是發兩個脈沖串 之間應有一個時間間隔，使交換機能正確區分所撥數

6、之間應有一個時間間隔，使交換機能正確區分所撥數 字，這個間隔就是位間隔。字，這個間隔就是位間隔。3350ms50ms 按鍵式撥號盤按鍵式撥號盤：與撥號集成電路配合發出與撥號集成電路配合發出脈沖或雙音脈沖或雙音 頻頻( (DTMF)DTMF)信令。信令。_ _合并文件合并文件.rmvb.mp4.rmvb.mp4 振鈴器：振鈴器：交流鈴或音調振鈴器交流鈴或音調振鈴器 3.1.2 3.1.2 電話交換技術的發展電話交換技術的發展 1、人工交換階段：人工交換階段： 磁石式電話交換機磁石式電話交換機 共電式電話交換機共電式電話交換機 2 2、機電式自動交換階段：、機電式自動交換階段： 步進制交換機步進制

7、交換機 縱橫制交換機縱橫制交換機 3 3、電子式自動交換階段：、電子式自動交換階段： 半電子交換機（準電子交換機）：半電子交換機（準電子交換機）： 話路部分采用機械接點，控制部分采用電子 器件。 全電子交換機：全電子交換機： 話路部分和控制部分均采用電子器件。 電話交換技術發展的三個階段電話交換技術發展的三個階段 模擬程控交換機模擬程控交換機：19651965年年5 5月美國開通了第一個月美國開通了第一個 程控交換機（程控交換機（ESS No.1ESS No.1）。）。 數字程控交換機數字程控交換機：19701970年法國開通了第一個數字年法國開通了第一個數字 程控交換機（程控交換機（E10E

8、10）。）。 電話交換技術發展的三個階段電話交換技術發展的三個階段 q 引進交換機引進交換機 AXE10AXE10，FETEX-150FETEX-150，E10BE10B，5ESS5ESS、 NEAX61 NEAX61 、EWSDEWSD q 引進生產線引進生產線 上海：上海：S1240S1240，北京：北京：EWSDEWSD，天津：天津：NEAX61NEAX61 q 自行研制自行研制 巨龍巨龍HJD-04HJD-04，大唐大唐SP30SP30，華為華為C&C08C&C08，中興中興ZXJ10ZXJ10 我國程控交換技術的發展我國程控交換技術的發展 16 2 2、程控數字交換機的硬件結構、程控

9、數字交換機的硬件結構 3.2 3.2 數字程控交換機系統結構數字程控交換機系統結構 n數字程控交換機的基本結構是由話路子系統和控制子系統構數字程控交換機的基本結構是由話路子系統和控制子系統構 成的，話路子系統又是由交換網絡和接口設備組成的。成的，話路子系統又是由交換網絡和接口設備組成的。 圖3.2數字程控交換機的基本結構 數字程控交換機的典型系統結構數字程控交換機的典型系統結構 n控制子系統控制子系統：交換機的指揮系統，交換機的所有動：交換機的指揮系統，交換機的所有動 作都是在控制系統的控制下完成的。由中央級控制作都是在控制系統的控制下完成的。由中央級控制 系統和用戶級控制系統組成。系統和用戶

10、級控制系統組成。 u用戶級控制系統用戶級控制系統：即用戶：即用戶CPUCPU，負責對用戶模塊內的所有用，負責對用戶模塊內的所有用 戶線路進行監視掃描，控制用戶級交換網絡，完成話務的集戶線路進行監視掃描，控制用戶級交換網絡，完成話務的集 中，并對相關資源進行分配。中，并對相關資源進行分配。 u中央級控制系統中央級控制系統是由處理器、存儲器、各種是由處理器、存儲器、各種OAMOAM終端和各種終端和各種 外設組成的。負責完成整個系統的分配、中央交換網絡的控外設組成的。負責完成整個系統的分配、中央交換網絡的控 制、呼叫處理、信令處理、控制用戶級制、呼叫處理、信令處理、控制用戶級CPUCPU以及完成系統

11、的以及完成系統的 操作、維護和管理等。操作、維護和管理等。 n話路子系統話路子系統：由中央級交換網絡和用戶級交換網：由中央級交換網絡和用戶級交換網 絡以及各種接口設備組成的。絡以及各種接口設備組成的。 u交換網絡交換網絡：主要完成交換的功能，即在某條入線與出線：主要完成交換的功能，即在某條入線與出線 之間建立連接，從而實現不同線路端口上的話音交換。之間建立連接，從而實現不同線路端口上的話音交換。 u接口設備接口設備：是數字程控交換機與外圍環境的接口，其功：是數字程控交換機與外圍環境的接口，其功 能主要是完成外部信號與交換機內部信號的轉換。程控能主要是完成外部信號與交換機內部信號的轉換。程控 交

12、換機的接口設備主要有用戶電路、中繼電路和信令收交換機的接口設備主要有用戶電路、中繼電路和信令收 發設備。發設備。 u用戶電路用戶電路：用戶終端設備與交換機的接口，用戶終端通：用戶終端設備與交換機的接口，用戶終端通 過用戶線連接到交換機，因而每條用戶線對應一套用戶過用戶線連接到交換機，因而每條用戶線對應一套用戶 電路。電路。 u中繼電路中繼電路：連接中繼線的接口，一般是交換機與交換機：連接中繼線的接口，一般是交換機與交換機 的接口。的接口。 u信令收發設備信令收發設備：信號發生器、：信號發生器、DTMFDTMF接收器、接收器、MFCMFC收發器收發器 （采用（采用CASCAS信令）和公共信道信令

13、終端設備（采用信令）和公共信道信令終端設備（采用CCSCCS信信 令時），用于完成用戶線上信令的發送和接收。令時），用于完成用戶線上信令的發送和接收。 完成交換機的核心完成交換機的核心 交換功能和信令處交換功能和信令處 理理 完成話務量完成話務量 集中的功能集中的功能 23 3.3 3.3 接口設備接口設備 1、接口設備的作用、接口設備的作用 n 是交換機中唯一與外界發生物理連接的部分。是交換機中唯一與外界發生物理連接的部分。 為了保證交換機內部信號的傳送與處理的一致性，為了保證交換機內部信號的傳送與處理的一致性， 任何外界系統原則上都必須通過接口與交換機內部任何外界系統原則上都必須通過接口與

14、交換機內部 進行信息交換。進行信息交換。 n 完成外部信號與交換機內部信號的轉換。完成外部信號與交換機內部信號的轉換。 2、數字交換系統接口類型、數字交換系統接口類型 OAM 交換網絡 控制系統 模擬用戶接口電路 用 戶 側 接 口 中繼側接口 數字用戶接口電路 數字中繼接口電路 模擬中繼接口電路 操作維護 Z V A B C Q3 數字中繼接口電路 nA：一次群PCM數字中繼接口 nB：二次群PCM數字中繼接口，四個一次 群組合一個二次群接口 nC：模擬中繼接口 nZ：模擬用戶接口 nV：數字用戶接口 nQ3：與電信管理網的接口，用于操作、維 護、管理和計費等。 n用戶電路是程控交換機通過用

15、戶線與用戶終用戶電路是程控交換機通過用戶線與用戶終 端相連的接口電路，也就是用戶終端和交換端相連的接口電路，也就是用戶終端和交換 網絡的接口電路網絡的接口電路。（User Network Interface） u模擬用戶電路模擬用戶電路：程控交換機通過模擬用戶線和模擬 終端設備相連的接口電路。 u數字用戶電路數字用戶電路：程控交換機通過數字用戶線和數字 終端設備相連的接口電路 3.3.2 3.3.2 用戶電路用戶電路 1、模擬用戶電路的功能框圖、模擬用戶電路的功能框圖 模擬用戶電路的功能可歸納為模擬用戶電路的功能可歸納為BORSCHT七個功能：七個功能： B(Battery feeding)饋

16、電饋電 O(Overvoltage protection)過壓保護過壓保護 R(Ringing control)振鈴控制振鈴控制 S(Supervision)監視監視 C(CODEC & filters)編譯碼和濾波編譯碼和濾波 H(Hybird circuit)混合電路混合電路 T(Test)測試測試 2、模擬用戶電路的功能、模擬用戶電路的功能 -48v（60 v ） 饋電饋電 電容的特性：電容的特性：“隔直流，通交流隔直流，通交流” 電感的特性：電感的特性：“隔交流，通直流隔交流，通直流” 在電話通信中，交換機通過用戶線向用戶終端提供通信的在電話通信中，交換機通過用戶線向用戶終端提供通信的

17、 電源，這種饋電功能是由交換機的用戶電路完成的。電源，這種饋電功能是由交換機的用戶電路完成的。 過壓保護過壓保護 兩級保護措施：兩級保護措施： 第一級保護：在總配線架上安裝避雷設施和防止高壓第一級保護：在總配線架上安裝避雷設施和防止高壓 的保安器的保安器 第二級保護：用戶電路的過壓保護第二級保護：用戶電路的過壓保護 -48V或60V用戶內線 振鈴控制振鈴控制 振鈴電壓：振鈴電壓：90+1590+15v v 由由CPUCPU送出的振鈴控制信號控制繼電器的通斷，當繼電器送出的振鈴控制信號控制繼電器的通斷，當繼電器 接通時就可將鈴流送往用戶，被叫用戶摘機后，振鈴開關送接通時就可將鈴流送往用戶，被叫用

18、戶摘機后，振鈴開關送 出截鈴信號，出截鈴信號，CPUCPU則控制停止振鈴。則控制停止振鈴。 主要是監視用戶線回路的通斷狀態，也就是電話的摘主要是監視用戶線回路的通斷狀態，也就是電話的摘 掛機狀態。一般通過饋電線路中的測試電阻來實現。掛機狀態。一般通過饋電線路中的測試電阻來實現。 能正確判斷出用戶線上的以下能正確判斷出用戶線上的以下3 3種情況：種情況： 1 1、用戶話機的摘掛機狀態、用戶話機的摘掛機狀態 2 2、用戶話機（號盤）發出的撥號脈沖、用戶話機（號盤）發出的撥號脈沖 3 3、投幣話機的輸入信號、投幣話機的輸入信號 監視監視 通過檢測電阻通過檢測電阻 上的直流壓降上的直流壓降 判斷判斷a

19、bab線是否線是否 形成直流通路形成直流通路 通過從過壓保護通過從過壓保護 電阻電阻R R的內外側的內外側 各引出信號進行各引出信號進行 比較得知用戶線比較得知用戶線 狀態狀態 編譯碼和濾波編譯碼和濾波 編碼器：把模擬話音信號轉換成數字信號，送到交換編碼器：把模擬話音信號轉換成數字信號，送到交換 網絡中交換。網絡中交換。 譯碼器：把從交換網絡來的數字信號轉換成模擬話音譯碼器：把從交換網絡來的數字信號轉換成模擬話音 信號送給用戶。信號送給用戶。 濾波器：為了避免模濾波器：為了避免模/ /數變換中由于信號抽樣而產生的數變換中由于信號抽樣而產生的 混疊失真和混疊失真和50Hz50Hz電源的干擾以及電

20、源的干擾以及3400Hz3400Hz以上的頻率分以上的頻率分 量信號，模擬話音在進行編碼以前要通過一個帶通濾量信號，模擬話音在進行編碼以前要通過一個帶通濾 波器，而在接收方向從解碼器輸出的脈沖幅度調制信波器，而在接收方向從解碼器輸出的脈沖幅度調制信 號，要通過一個低通濾波器以恢復原來的模擬話音信號，要通過一個低通濾波器以恢復原來的模擬話音信 號。號。 編譯碼器和濾波，一般采用集成電路來實現。編譯碼器和濾波，一般采用集成電路來實現。 混合電路混合電路 完成二線到四線的轉換功能。完成二線到四線的轉換功能。 用戶話機的模擬信號是二線雙向的，而數字用戶話機的模擬信號是二線雙向的，而數字 交換網的交換網

21、的PCM數字信號是四線單向的，因此在編數字信號是四線單向的，因此在編 碼以前和譯碼以后一定要進行二碼以前和譯碼以后一定要進行二/四線轉換。四線轉換。 測試測試 用戶電路配合外部測試設備對用戶線進行測試，通用戶電路配合外部測試設備對用戶線進行測試，通 過測試開關將用戶線接至外部測試設備實現的。測試工過測試開關將用戶線接至外部測試設備實現的。測試工 作可以由外接的測試設備來完成，也可利用交換機的軟作可以由外接的測試設備來完成，也可利用交換機的軟 件測試程序進行自動測試，而且自動測試的結果可以在件測試程序進行自動測試，而且自動測試的結果可以在 交換機的維護終端上顯示出來。交換機的維護終端上顯示出來。

22、 3.3.3 3.3.3 中繼電路中繼電路 n中繼電路中繼電路是交換機和中繼線的接口設備， 也就是交換局和交換局之間的接口設備。 （Network Network Interface） u模擬中繼電路模擬中繼電路：交換機與模擬中繼線的接口，用 來連接模擬交換局。 u數字中繼電路數字中繼電路：連接局間數字中繼線的接口設備， 用于與數字交換局或遠端用戶模塊相連。 數字中繼接口框圖數字中繼接口框圖 數字中繼接口又稱為數字中繼接口又稱為A A接口或接口或B B接口，是數字中繼線與交接口，是數字中繼線與交 換機之間的接口。常用于長途、市內交換機，用戶小交換機換機之間的接口。常用于長途、市內交換機，用戶小

23、交換機 和其他數字傳輸系統。和其他數字傳輸系統。 數字中繼電路的基本功能數字中繼電路的基本功能 n碼型變換碼型變換 由于由于PCM上傳輸的碼型與交換網絡內部的碼上傳輸的碼型與交換網絡內部的碼 型不同，型不同，PCM上使用的傳輸碼型一般是上使用的傳輸碼型一般是HDB3碼碼 （高密度雙極性碼），交換機內部的碼型一般采用（高密度雙極性碼），交換機內部的碼型一般采用 單極性不歸零碼。碼型變換的任務就是在接受和發單極性不歸零碼。碼型變換的任務就是在接受和發 送方向完成這兩種碼型的相互轉換。送方向完成這兩種碼型的相互轉換。 n幀同步幀同步 數字中繼線上的數字中繼線上的PCMPCM信號是以幀方式傳輸的，信號

24、是以幀方式傳輸的， 其幀格式如圖其幀格式如圖3.123.12所示。所示。 幀同步就是從接收的數據流中搜索并識別到同幀同步就是從接收的數據流中搜索并識別到同 步碼，并以該時隙作為一幀的開始，以便接收端的步碼，并以該時隙作為一幀的開始，以便接收端的 幀結構排列和發送端的完全一致，從而保證數字信幀結構排列和發送端的完全一致，從而保證數字信 息的正確接收。幀同步碼息的正確接收。幀同步碼00110110011011在偶幀的在偶幀的TS0中。中。 n在幀同步的過程中有兩個基本狀態：在幀同步的過程中有兩個基本狀態：幀同步狀態和幀同步狀態和 幀失步狀態幀失步狀態。 u幀同步狀態：幀同步狀態：在給定的幀同步碼位

25、上檢測出已知的幀同步 碼。 u幀失步狀態：幀失步狀態：當連續三次或四次檢測到的碼字與幀同步碼 不相符時，則判定為失步狀態，這時候會在奇幀的TS0發出 失步警告通知對端局。系統在幀失步狀態下，只有連續兩 個偶幀都檢測到同步碼時才判定為恢復到幀同步狀態。 n復幀同步復幀同步 如果數字中繼線上采用的是隨路信令，則除了幀同步外，還如果數字中繼線上采用的是隨路信令，則除了幀同步外，還 要有復幀同步。要有復幀同步。 復幀同步是使接收端與發送端的復幀結構排列完全一致。在復幀同步是使接收端與發送端的復幀結構排列完全一致。在 隨路信令方式中，各話路的線路信令在一個復幀的隨路信令方式中，各話路的線路信令在一個復幀

26、的TSTS16 16中的固 中的固 定位置傳送，如果復幀不同步，線路信令就會錯路。復幀同步定位置傳送，如果復幀不同步，線路信令就會錯路。復幀同步 就是為了保證各路線路信令不錯路。就是為了保證各路線路信令不錯路。 復幀同步碼在復幀同步碼在F F0 0的的TSTS16 16的高 的高4 4個比特中傳送，碼字為個比特中傳送，碼字為00000000。 圖圖3.12 PCM3.12 PCM的幀格式的幀格式 n時鐘提取時鐘提取 就是從輸入的數據流中提取時鐘信號，以便與就是從輸入的數據流中提取時鐘信號，以便與 遠端的交換機保持同步。被提取的時鐘信號將作為遠端的交換機保持同步。被提取的時鐘信號將作為 輸入數據

27、流的基準時鐘，用來讀取輸入數據。同時輸入數據流的基準時鐘，用來讀取輸入數據。同時 該時鐘信號還用來作為本端系統時鐘的外部參考時該時鐘信號還用來作為本端系統時鐘的外部參考時 鐘源。鐘源。 n提取和插入信號提取和插入信號 提取和插入的信號主要包括幀同步信號、復幀提取和插入的信號主要包括幀同步信號、復幀 同步信號和告警信息的插入和提取。對交換網輸出同步信號和告警信息的插入和提取。對交換網輸出 信號流插入控制信令；從傳輸線上來的信號流中提信號流插入控制信令；從傳輸線上來的信號流中提 取控制信令。取控制信令。 當數字中繼線上采用的是隨路信令的時候，在當數字中繼線上采用的是隨路信令的時候，在 TSTS16

28、 16還要提取和插入線路信令。 還要提取和插入線路信令。 n幀定位（再定時）幀定位（再定時） 數字中繼接口需要從輸入碼流中識別發端插入的數字中繼接口需要從輸入碼流中識別發端插入的 幀同步碼組，經比較和調整，達到收端與發端的幀同幀同步碼組，經比較和調整，達到收端與發端的幀同 步，以便能正確的接收各路信號的目的。步，以便能正確的接收各路信號的目的。 幀定位就是采用幀定位就是采用彈性緩存彈性緩存的方式，用提取的時鐘的方式，用提取的時鐘 控制輸入碼流寫入彈性存儲器，用本局時鐘控制從彈控制輸入碼流寫入彈性存儲器，用本局時鐘控制從彈 性緩沖器中讀出碼流，從而把輸入數據的時鐘調整到性緩沖器中讀出碼流，從而把

29、輸入數據的時鐘調整到 本局系統時鐘上來，實現系統時鐘的同步。本局系統時鐘上來，實現系統時鐘的同步。 3.3.4音頻信號的產生、發送和接收音頻信號的產生、發送和接收 1.音頻信號的種類音頻信號的種類 1 1）交換機到用戶：）交換機到用戶：各種信號音。交換機需要產生的主要各種信號音。交換機需要產生的主要 信號音及其時間結構如圖信號音及其時間結構如圖3.133.13。 2 2）用戶到交換機）用戶到交換機 用戶向交換機發送的信號主要是被叫號碼，主要包括用戶向交換機發送的信號主要是被叫號碼，主要包括 直流脈沖和直流脈沖和DTMFDTMF。 3 3）交換機到交換機）交換機到交換機 當局間采用中國當局間采用

30、中國No.1No.1信令時，交換機之間發送和接收信令時，交換機之間發送和接收 的是局間多頻互控信號。高頻采用六選二的頻率組合，低的是局間多頻互控信號。高頻采用六選二的頻率組合，低 頻選擇四選二的組合。頻選擇四選二的組合。 均為單頻信號音，信號源是均為單頻信號音，信號源是450Hz450Hz或者或者950Hz950Hz的正弦波的正弦波 3.3.4音頻信號的產生、發送和接收音頻信號的產生、發送和接收 2.數字信號音的產生數字信號音的產生 1 1）單音頻信號的產生）單音頻信號的產生 把模擬音信號經抽樣量化編碼，按照一定的把模擬音信號經抽樣量化編碼，按照一定的 規律存入只讀存儲器中，再配合控制電路，在

31、使規律存入只讀存儲器中，再配合控制電路，在使 用時按次序讀出即可。圖用時按次序讀出即可。圖3.143.14 （2）雙音多頻信號的產生）雙音多頻信號的產生 交換機需要產生的雙音頻信號是中繼線上的交換機需要產生的雙音頻信號是中繼線上的 MFCMFC（多頻互控）信號。下面以多頻互控信號為例（多頻互控）信號。下面以多頻互控信號為例 說明雙音頻信號產生的基本原理。說明雙音頻信號產生的基本原理。 產生雙音頻信號最主要的就是要產生雙音頻信號最主要的就是要確定一個確定一個“重重 復周期復周期”，使得在這個周期內的兩個雙音頻信號和，使得在這個周期內的兩個雙音頻信號和 PCMPCM抽樣信號都重復了完整的周期，即三

32、個信號的抽樣信號都重復了完整的周期，即三個信號的 重復次數均為整數。重復次數均為整數。 n例如要產生例如要產生1500Hz1500Hz和和1620Hz1620Hz的雙音頻信號。的雙音頻信號。 u首先在首先在1500Hz1500Hz、1620Hz1620Hz和和8000Hz8000Hz的三個頻率中取的三個頻率中取 最大公約數最大公約數20Hz20Hz，它是重復頻率，重復周期是，它是重復頻率，重復周期是 50ms50ms u計算重復次數。計算重復次數。50ms50ms內內1500Hz1500Hz重復了重復了7575次，次， 1620Hz1620Hz重復了重復了8181次，次，8000Hz8000H

33、z重復了重復了400400次次 u因此在因此在50ms50ms周期內，要取周期內，要取400400個抽樣值存放在個抽樣值存放在ROMROM 中。在需要時按序讀出，就形成了數字雙音頻信中。在需要時按序讀出，就形成了數字雙音頻信 號。號。 3 3、模擬音信號的發送、模擬音信號的發送 在數字交換機中，各種數字信號一般通過數在數字交換機中，各種數字信號一般通過數 字交換網絡來傳送。字交換網絡來傳送。 在數字交換網絡里，預先指定好一些內部時在數字交換網絡里，預先指定好一些內部時 隙，固定作為信號音儲存到次級隙，固定作為信號音儲存到次級T T話音存儲器的通話音存儲器的通 道，這種連接方式稱為道，這種連接方

34、式稱為“鏈路半永久性鏈路半永久性”連接法。連接法。 在信號音采用鏈路半永久性連接時，不管有無用戶聽信號在信號音采用鏈路半永久性連接時，不管有無用戶聽信號 音的要求，在數字交換網絡的次級音的要求，在數字交換網絡的次級T T的話音存儲器中，總是有的話音存儲器中，總是有 數字信號音存在著。數字信號音存在著。 數字多頻信號的發送原理與數字單頻信號相似，數字多頻信號的發送原理與數字單頻信號相似， 不同的是一個數字多頻信號發生器對應一路話路，不同的是一個數字多頻信號發生器對應一路話路， 因而它需要交換網絡建立的連接僅為點到點方式。因而它需要交換網絡建立的連接僅為點到點方式。 4 4、數字音信號的接收、數字

35、音信號的接收 （1 1）各種信號音是由用戶話機接收的，因此）各種信號音是由用戶話機接收的，因此 在模擬用戶接口電路中進行譯碼以后就變成了模在模擬用戶接口電路中進行譯碼以后就變成了模 擬信號自動發送給用戶接聽。擬信號自動發送給用戶接聽。 （2 2）雙音多頻信號由專用的數字濾波器接收）雙音多頻信號由專用的數字濾波器接收 識別。識別。 F1數字濾波 F2數字濾波 Fn數字濾波 數字邏輯識別 輸入 輸出 數字多頻信號的接收數字多頻信號的接收 58 3.53.5 程控交換機的控制系統程控交換機的控制系統 n程控交換機對控制系統的基本要求程控交換機對控制系統的基本要求 n控制系統的構成方式控制系統的構成方

36、式 3.5.13.5.1程控交換機對控制系統的基本要求程控交換機對控制系統的基本要求 n呼叫處理能力呼叫處理能力 n高可靠性高可靠性 1 1、呼叫處理能力、呼叫處理能力 n 是指在滿足服務質量的前提下，處理機 處理呼叫的能力，通常用最大忙時試呼次 數（BHCA：maximum number of busy hour call attempts）來表示交換機的呼叫處理 能力，即單位時間內控制系統能夠處理的 呼叫次數。 處理機的系統開銷組成處理機的系統開銷組成 系統開銷系統開銷=固有開銷固有開銷+非固有開銷非固有開銷 t=a+bN n系統開銷系統開銷即處理機時間資源的占用率，是統計時間內處理 機運

37、行系統軟件和應用軟件的時間與統計時長之比。 n固有開銷固有開銷是與呼叫處理次數無關的系統開銷，如操作系統 的任務調度程序和周期執行的各種掃描程序所占CPU的時 間與統計時長之比。 n非固有開銷非固有開銷是與呼叫處理次數有關的系統開銷，如執行處 理呼叫的程序所占CPU的時間與統計時長之比。 n某處理機忙時用戶呼叫處理的時間開銷平均 為0.80，其中固有開銷a=0.30，處理一次呼 叫平均所用時間為36ms，求其最大忙時試呼 次數BHCA？ N=（t-a）/b=(0.80-0.30)*3600/36*10-3 =50 000次 次/h n程控交換機的呼叫處理能力與交換機的系統結構交換機的系統結構、

38、處理機的處理機的 性能性能、處理機的負荷分擔情況處理機的負荷分擔情況、操作系統的效率操作系統的效率、呼叫處理呼叫處理 相關軟件的編程效率相關軟件的編程效率等因素有關，因此在程控交換機的軟硬 件設計中要充分考慮這些因素對呼叫處理能力的影響。 n過負荷狀態過負荷狀態: :如果在一個有效的時間間隔周期內（不包含峰值 瞬間），出現在交換設備上的試呼次數，即話務負荷超過了 交換機控制系統的設計處理能力時，則稱該交換設備運行在交換設備運行在 過負荷狀態過負荷狀態。 n加入到交換設備上的總負荷中，超過它的設計負荷能力部分稱為過負 荷部分，一般用負荷的百分數負荷的百分數來表示。如加入到交換設備上試呼總次 數超

39、過它的設計負荷能力的10時，此時稱為10過負荷。 n過負荷控制采取的方法過負荷控制采取的方法 u一般為分級的限制某些用戶的呼叫，并且至少應 做到分4級進行限制，每級限制25的用戶呼叫， 限制用戶的順序從普通用戶到優先級用戶。 u當過負荷程度下降時，應逐步減少呼叫限制的用 戶數。 n對交換機過負荷控制的要求對交換機過負荷控制的要求 u當出現在交換設備上的試呼次數超過它的設計負 荷能力的5050時，允許交換設備呼叫處理能力下 降至設計負荷能力的9090。 n2.2.高可靠性高可靠性 u程控交換機系統中斷的指標是20年內系統中斷時 間不得超過1h。 u系統中斷是指由于硬件、軟件、操作系統故障以 及局

40、數據、程序差錯而使得系統不能處理任何呼 叫且時間大于30s。 為提高控制系統的可靠性，在控制系統的構 成方式上多采用多機分散和冗余配置多機分散和冗余配置。 n3.13 3.13 某程控交換機裝有某程控交換機裝有2424個模塊，已知每個模塊，已知每8 8 個模塊合用一臺處理機。處理機完成一次呼個模塊合用一臺處理機。處理機完成一次呼 叫平均需要執行叫平均需要執行1800018000條指令，每條指令平條指令，每條指令平 均執行時間為均執行時間為2us2us，固定開銷，固定開銷a=0.15a=0.15，最大，最大 占用率占用率t=0.95t=0.95，試求該交換機總呼叫處理能，試求該交換機總呼叫處理能

41、 力力N N為多少？為多少？ 練練 習習 3.5.2 3.5.2 控制系統的構成方式控制系統的構成方式 n按交換系統中處理機與話路設備的關系可按交換系統中處理機與話路設備的關系可 以將交換系統中的控制方式分為以將交換系統中的控制方式分為 ： 集中控制集中控制 分散控制分散控制 混合控制混合控制 集中控制集中控制 n集中控制集中控制是指處理機可以對交換系統內的所有 功能及資源實施統一控制。這個控制系統可以 由多個處理機構成，每一個處理機均可以控制 整個系統的正常運作 n優點：優點：處理機能夠掌握整個系統的狀態，可以到 達所有的資源，功能的改變一般都在軟件上進行， 比較方便。 n缺點缺點：每臺處理

42、機上運行的軟件要包括對交換機 所有功能的處理，因而單個處理機上的應用軟件 復雜；另外，處理機集中完成所有功能，一旦處 理機系統出現故障，整個系統失效，系統的可靠 性低。 分散控制分散控制 n 分散控制分散控制是指對交換機所有功能的完成和資源 使用的控制由多個處理機分擔完成的，即每個處理 機只完成交換機的部分功能及控制部分資源。控制 系統由多個處理機構成，每個處理機分別完成不同 的功能并控制不同的資源。 n優點優點：模塊化好，可靠性高 n缺點缺點：分散帶來的開銷 n全分散控制全分散控制 多個處理機之間獨立工作，分別完成不同的功能和對不 用的資源實時控制，這些處理機之間不分等級，不存在控制 和控制

43、的關系，各處理機有自主能力。 貝爾S1240程控數字交換機 n分級分散控制分級分散控制 分級分散控制就是控制系統由多個處理機構成，各處理 機分別完成不同的功能并對不同的資源實施控制，處理機之 間是分等級的，高級別的處理機控制低級別的，協同完成整 個系統的功能。 愛立信AXE10，富士通FETEX-150 n瑞典愛立信AXE10程控交換機的控制系統采用2級的分散控 制結構。它的控制系統是由中央處理機CP和區域處理機RP 兩級構成，高級別處理器CP可控制低級別處理器RP完成各 種功能。 AXE-10兩級分散控制結構 n日本富士通FETEX-150程控交換機的控制系統采用3級的分散 控制結構，處理器

44、級別從低到高分別為：用戶處理機 （LPR）、呼叫處理機（CPR）和主處理機（MPR）。同級別 的多個處理機話務分擔完成相同的處理功能，不同級別的處 理機功能分擔分別完成不同的功能。 FETEX-150三級分散控制結構 75 3 3.6 .6 程控交換軟件系統程控交換軟件系統 76 n程控交換軟件的系統概述程控交換軟件的系統概述 n呼叫處理的基本原理呼叫處理的基本原理 n程控交換軟件技術程控交換軟件技術 77 3.6.1 3.6.1 程控交換軟件系統概述程控交換軟件系統概述 采用存儲程序控制帶來的優勢：采用存儲程序控制帶來的優勢： 通過變動或增加軟件就能給達到改變交換系統的組態和功 能的目的，從

45、而大大提高了系統的硬件結構的模塊化或標準化 的水平，便于系統的升級和更新。 增加了呼叫處理的能力，也增添了許多方便用于的業務， 顯著地提高了網絡運行、管理和維護的自動化程度，大大提高 了系統的靈活性、可操作性和可靠性，提高了網絡連續運行的 能力。 78 n 采用存儲程序控制極大的提高了控制系統的能采用存儲程序控制極大的提高了控制系統的能 力，將交換系統的設計重點從交換器的設計轉移到力，將交換系統的設計重點從交換器的設計轉移到 控制子系統上來，為交換與控制的分離打下基礎。控制子系統上來，為交換與控制的分離打下基礎。 交換器設計交換器設計控制系統控制系統 79 1 1、程控交換軟件的特點、程控交換

46、軟件的特點 程控交換機運行的特點是業務量大，實時性和可靠性程控交換機運行的特點是業務量大，實時性和可靠性 要求高，因此程控交換軟件要具有較高的實時效率，能處要求高，因此程控交換軟件要具有較高的實時效率，能處 理大量的呼叫，并且能夠保證通信業務不間斷。理大量的呼叫，并且能夠保證通信業務不間斷。 n實時性實時性 n多任務并發執行多任務并發執行 n高可靠性高可靠性 80 2 2、程控交換機軟件系統的組成、程控交換機軟件系統的組成 n程控交換機的軟件系統主要是由系統軟件和應用軟件組 成，系統軟件主要指操作系統，應用軟件又包括呼叫處 理軟件、OAM（操作管理維護）軟件和數據庫系統。 81 （1 1）操作

47、系統）操作系統 n程控交換機的操作系統是交換機硬件與應用軟 件之間的接口。是一個實時多任務的操作系統。 n操作系統最重要的兩個特性：實時性和多任務 性。 82 n所謂搶占式是指如果系統內核一旦發現有優先級比 當前正在運行的任務的優先級高的任務，則使當前 任務退出CPU進入等待隊列，立即切換到高優先級的 任務執行。 n在處理同優先級別的任務時采用先來先服務或輪轉 調度的算法。 程控交換機的操作系統對任務調度一般 采用：基于優先級的搶占式調度算法基于優先級的搶占式調度算法 83 任務的分級任務的分級 程控交換系統中任務按緊急性和實時性的要求不同程控交換系統中任務按緊急性和實時性的要求不同 可分為：

48、可分為： 故障級故障級：負責故障緊急處理等功能，具有最高優先級。：負責故障緊急處理等功能，具有最高優先級。 周期級周期級：由時鐘中斷按周期性啟動的任務。：由時鐘中斷按周期性啟動的任務。 基本級基本級：由事件啟動的、實時性要求較低的任務。：由事件啟動的、實時性要求較低的任務。 84 故障級故障級 周期級周期級 基本級基本級 暫停暫停 時鐘中斷時鐘中斷時鐘中斷時鐘中斷時鐘中斷時鐘中斷時鐘中斷時鐘中斷 10ms10ms 任務的分級任務的分級 85 （2 2）程控交換機的應用軟件）程控交換機的應用軟件 n程控交換機的應用軟件包括：呼叫處理軟件、 OAM（操作維護管理）軟件和數據庫系統。 （a a）呼叫

49、處理軟件）呼叫處理軟件 呼叫處理軟件主要負責呼叫連接的建立與釋放以及 業務流程的控制，它是負責整個呼叫過程控制的軟件。 n功能功能 u呼叫相關資料管理 u對用戶數據、呼叫狀態以及號碼等進行分析 u路由選擇 u控制計時、送音和交換網絡的連接 u信令協議的處理 （b b）OAMOAM（操作管理維護）軟件（操作管理維護）軟件 OAM軟件是程控交換機用于操作、維護和管理 的軟件，用于保證系統高效、靈活、可靠地運行。 n功能功能 u用戶數據和局數據的操作和管理 u測試 告警 故障診斷與處理 u動態監視 話務統計 計費 過負荷控制 （c c）數據庫系統）數據庫系統 n 程控交換機在進行呼叫處理和操作維護管

50、理過程 中，會使用和生成大量的數據，這些數據包括系統數 據、用戶數據和局數據。 n系統數據系統數據，與交換機的硬件體系結構和軟件程序有關交換機的硬件體系結構和軟件程序有關，不隨 交換局的應用環境而變化。不同的電話局采用同一類型的交 換系統，他們的系統數據是相同的。 n用戶數據用戶數據，是每個用戶所特有的每個用戶所特有的，反映用戶的具體情況，主 要包括用戶類別、話機類別、用戶狀態、限制情況、呼叫權 限、計費類別，優先級、使用新業務權限、新業務登記的數 據、用戶號碼、呼叫過程中的動態數據。 n局數據局數據，是反映交換局設置和配置情況的數據反映交換局設置和配置情況的數據，包括交換機 硬件配置情況、各

51、種號碼、路由設置情況、計費數據、統計 數據、交換機類別、復原方式。 n為了有效的管理這些數據，交換機采用為了有效的管理這些數據，交換機采用數數 據庫技術據庫技術，使用數據庫管理系統實現對數，使用數據庫管理系統實現對數 據高效、靈活、方便的操作。由于目前交據高效、靈活、方便的操作。由于目前交 換機多采用分散控制方式，所以交換機的換機多采用分散控制方式，所以交換機的 數據庫系統多采用數據庫系統多采用分布式數據庫分布式數據庫。 91 3.3.6.2 6.2 呼叫處理的基本原理呼叫處理的基本原理 92 1、呼叫處理過程及特點、呼叫處理過程及特點 n假設用戶A和用戶B位于同一個交換機內， 且兩個用戶均被

52、處于空閑狀態。 n某時刻，用戶A要發起和用戶B的一個呼 叫，即主叫為A，被叫為B。 93 呼叫處理過程呼叫處理過程 主叫主叫A A摘機呼叫；摘機呼叫； 向向A A發送撥號音，準備收號；發送撥號音，準備收號； 收號與號碼分析；收號與號碼分析； 建立連接，向建立連接，向B B振鈴，向振鈴，向A A送回鈴音；送回鈴音； 被叫應答，進入通話；被叫應答，進入通話； 一方用戶掛機，向另一方送忙音；一方用戶掛機，向另一方送忙音； 通話結束。通話結束。 n整個呼叫處理過程可分為若干個階段，每個階段可以用一個 穩定的狀態來表示； n整個呼叫處理的過程就是在一個穩定狀態下，處理機監視、 識別輸入信號，進行分析處理

53、，執行任務和輸出命令，然后 躍遷到下一個穩定狀態的循環過程； n兩個穩定的狀態之間要執行各種處理； n在一個穩定狀態下，若沒有輸入信號，狀態不會遷移； n相同的輸入信號在不同的狀態下會有不同的處理，并遷移到 不同的狀態； n在同一狀態下，對不同輸入信號的處理是不同的； n在同一狀態下，輸入同樣信號，也可能因不同情況得出不同 結果 呼叫處理過程特點呼叫處理過程特點 n呼叫處理過程實際上就是在事件（輸入信號）的 作用下，從一個穩定狀態躍遷到另一個穩定狀態從一個穩定狀態躍遷到另一個穩定狀態 的過程的過程，具有有限個狀態和輸入事件，具有一個 初始狀態，輸入事件引起狀態的遷移，因此對于 程控交換系統處理

54、呼叫的行為，可以用擴展的有 限狀態機（EFSM）來描述。 n規范和描述語言（SDL）不僅對系統的行為能用 擴展的有限狀態機來描述，而且能夠清楚的表達 EFSM難以表達的通信系統中的兩個主要概念 功能部件之間的通信關系和定時器功能。 2.2.用用SDLSDL圖表示的呼叫處理過程圖表示的呼叫處理過程 nSDL主要應用于電信領域電信領域，為描述復雜的實時系統 而特別設計的，只要系統的行為能用擴展的有限狀 態機來描述，并且其重點在于交互方面，就能夠用 SDL說明該系統所具有的行為，也可描述其實際具 有的行為。 nSDL具有兩種不同的形式，即文本表示法（文本表示法（PRPR）和）和 圖形表示法（圖形表示

55、法（GRGR）。 PR是基于類似程序的語句， 適合計算機使用。 GR是基于一套標準化的圖形符 號，直觀易懂，能夠清晰的表示系統結構和控制流 程，適合設計開發人員使用。 圖圖3.35 SDL3.35 SDL常用的圖形符號常用的圖形符號 圖圖3.36 3.36 用用SDLSDL描述本局呼叫的處理過程描述本局呼叫的處理過程 99 呼叫處理的過程可分為三個部分：呼叫處理的過程可分為三個部分： q 輸入處理輸入處理(數據采集部分數據采集部分) l識別并接收外部輸入的處理請求和信號，生成事件識別并接收外部輸入的處理請求和信號，生成事件 q 分析處理（分析處理（內部數據處理部分內部數據處理部分） l根據目前

56、狀態和輸入信號進行分析、判別，決定下根據目前狀態和輸入信號進行分析、判別，決定下 一步任務一步任務 q 任務執行和輸出處理（輸出命令部分）任務執行和輸出處理（輸出命令部分） l根據分析結果，發布控制命令根據分析結果，發布控制命令 3.呼叫處理的過程呼叫處理的過程 100 輸入處理輸入處理 在呼叫處理的過程中，輸入信號主要有摘機在呼叫處理的過程中，輸入信號主要有摘機 信號、掛機信號、所撥號碼和超時信號，我們把信號、掛機信號、所撥號碼和超時信號，我們把 這些輸入信號也叫做事件，輸入處理就是指識別這些輸入信號也叫做事件，輸入處理就是指識別 和接收這些輸入信號的過程，在交換機中，它是和接收這些輸入信號

57、的過程，在交換機中，它是 由相關輸入處理程序負責完成的。由相關輸入處理程序負責完成的。 101 輸入處理主要可分為：輸入處理主要可分為： 用戶線掃描監視用戶線掃描監視 中繼線線路信號掃描中繼線線路信號掃描 接收接收PulsePulse、DTMFDTMF和和MFCMFC信號信號 接收公共信道信令接收公共信道信令 接收操作臺的各種信號接收操作臺的各種信號 102 以以“用戶摘掛機識別用戶摘掛機識別” 為例為例 103 摘掛機識別原理摘掛機識別原理 104 摘摘 、 掛掛 機機 識識 別別 程程 序序 流流 程程 105 分析處理分析處理 n 分析處理就是對輸入處理的結果（接收到的輸分析處理就是對輸

58、入處理的結果（接收到的輸 入信號）、當前狀態以及各種數據進行分析，以決入信號）、當前狀態以及各種數據進行分析，以決 定下一步執行什么任務的過程，如去話分析、號碼定下一步執行什么任務的過程，如去話分析、號碼 分析、來話分析、狀態分析等。分析處理的功能是分析、來話分析、狀態分析等。分析處理的功能是 由分析處理程序來完成的。由分析處理程序來完成的。 n 內部處理程序的結果可以是啟動另外內部處理內部處理程序的結果可以是啟動另外內部處理 程序或啟動輸出處理。程序或啟動輸出處理。 106 狀態分析是在某一穩定狀態下，識別輸入信息，確 定下一步應轉移到的穩定狀態。 狀態分析的依據是當時的穩定狀態、輸入信息和

59、提 出處理要求的設備或任務。 107 任務執行和輸出處理任務執行和輸出處理 n 任務執行是指在遷移到下一個穩定狀態之前，任務執行是指在遷移到下一個穩定狀態之前， 根據分析處理的結果，完成相關任務的過程。它是根據分析處理的結果，完成相關任務的過程。它是 由任務執行程序來完成的。在任務執行的過程中，由任務執行程序來完成的。在任務執行的過程中， 要輸出一些信令、消息或動作命令，如要輸出一些信令、消息或動作命令，如 No.7No.7信令、信令、 處理機間通信消息以及送撥號音、停振鈴和接通話處理機間通信消息以及送撥號音、停振鈴和接通話 路命令等，我們將完成這些消息的發送和相關動作路命令等，我們將完成這些消息的發送和相關動作 的過程叫做輸出處理，輸出處理由輸出處理程序來的過程叫做輸出處理，輸出處理由輸出處理程序來 完成。完成。 n 比如被叫摘機了，那么輸出處理就是需要將主比如被叫摘機了，那么輸出處理就是需要將主 被叫用戶連接，實現雙方的通信。被叫用戶連接，實現雙方的通信。 108 3.3.6.3 6.3 程控交換軟件技術程控交換軟件技術 109 1.1.群處理群處理 n 為了提高效率，在軟件設計中盡可能的對一為了提高效率，在軟件設計中盡可能的對一 群對象同時進行邏輯運算和處理，將這種方法稱群對象同時進行邏輯運算和處理，將這種方法稱 作群處理。作群處理。 110 n在群處理過程中，