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程控交换第3章硬件系统新---精品资料_图文


第4章 程控交换机硬件系统

?总体结构 ?话路系统 ?控制系统

这一章,我能 学到什么?

1.程控交换机的话路系统 2.数字中继器 3.程控交换机控制系统

你认为程控交换机的硬件系 统该由哪几部分来构成?
中继线 中继线 电用 路户 电用 路户

用 户 集 线 器 信号部件

数 数字中继器 字 交 换 网 模拟中继器 络

操作/维护

CPU

?程控交换机硬件系统包括:话路系统、中央控制系统和 维护与操作系统

三大系统的作用与组成
?话路系统:构成通话回路。由话路设备和话 路控制设备组成。 ?中央处理系统:存储各种程序和数据,进行 分析处理,并对话路系统、输入/输出各系统 发出指令。由中央处理机和各种存储器组成。 ?维护与操作系统:完成系统的操作和日常维 护工作。包括用户测量台、系统检测台和输 入输出设备等。

什么是话路系统?它 又包含哪些模块?

?话路系统包括用户级(用户终端与数字交换网络之 间的接口电路)和选组级(数字交换网络)两部分,用 户级主要包括用户电路、用户集线器、中继器、信号 部件。 用户级话路

用户级话路
?组成:用户电路SLC(Subscriber Line Circuit)和用户 集线器。 用户电路:用户线与交换机的接口电路 如果终端是模拟话机,则用户线应为模拟用户线, 用户电路是模拟用户电路。 如果终端是数字话机,则用户线应为数字用户线, 用户电路是数字用户电路。

?模拟用户电路:数字程控交换机中,用户电路SLC应具有7大 功能BORSCHT。 BPF
测 试 开 关 振 铃 开 关 过 压 保 护 馈 电 监 视 混 合 电 路 解码 PCM 平衡网络 编码 PCM

LPF

?BORSCHT(罗宋汤) [b???:∫t]
B.Battery feed 馈电 O.Overvoltage protection 过压保护 H.Hybrid 混合电路 T.Test 测试

R.Ringing control 振铃控制
S.Supervision 监视 C.CODEC&Filters 编解码和滤波

?馈电B:向用户话机馈电是采用? 48V(或? 60V)的 直流电源供电。电感线圈通直流阻话音信号,防止不 同用户间经电源产生串话。

?过压保护O:用户外线可能受到雷电袭击,也可能和 高压线相碰,保安器,二次保护,钳位方法。
A

D2

D1

热敏电阻

?振铃控制R:振铃电压为交流90±15V,频率为25Hz, 1s续,4s断。铃流高压送往用户线时采取隔离措施, 由振铃继电器控制实现。其启动受用户处理机软件控 制。

?监视S:监视用户线的通/断状态,及时将用户线的状 态信息送给处理机处理。摘机直流,挂机无,拨号通 / 断电流。实现方法。

?编解码和滤波C:编译码和滤波功能是完成模拟信号 和数字信号间的转换。
编码器
编码

解码器

解码

?混合电路H:完成2/4线转换。模拟线路2线双向传输, 数字信号单向传输。

?测试T:测试功能主要用于及时发现用户终端、用户 线路可能发生的故障。测试接点和开关,受继电器控 制。

?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。
1.S接口:数字用户终端的数字信息采用四线制方式时,应 采用S接口。其帧结构传输速率192kbit/s。 2.U接口: 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。在二线制的用户线上进行 数字信号的双向传输,须采取措施: 时间分隔复用法:又称“乒乓法”。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。需要预留线路传输时延Tp和收发间的保护时 间Ts。突发周期T=T1+T2+2Tp+2Ts一般为2-3ms 回波消除法:采用混合电路进行二/四线的变换时,对于 数字信号在接收端会产生在大的串扰电平,所以在电路中增 加一个回波消除网络(与混合电路具有幅度相同,极性相反 的特性),抵消近端干扰。

用户集线器(SLC)



?用户集线器SLC(Subscriber Line Concentrator)是用来进 行话务量的集中(或分散)的。

?对于单个用户话务量很低,一般在0.12~0.2Erl之间。 如果每个用户占用一个话路,将会造成资源的极大浪费。
?通常是120个用户为一个用户群,每个用户群有一个话音 存储器,可以有多个用户群复接在一起,从而可以将几百 甚至上千个用户共用的120个话路接到选组级。

?集中比:复接的用户群数。
?集中后,话路的话务量达到0.8Erl,如此既节省了投资, 又能使用户级至选组级间采用传输质量高的PCM链路,从而 改善了用户线的传输质量。

用户群 0

SMU0 0 127 R

用 户 级 接 线 器 复 用 示 意 图

上行通道 输出母线 120CH

用户群 15 0 127

SMU15

话 存 输 出 复 接

送 至 数 字 交 换 网 络


R LCMU 存储内容 SMU 号 用户时隙号 127 0

T

用户集线器(SLC)



?SMU代表上行通路话音存储器,LCMU代表上行通路用 户级T的控制存储器。一个控制存储器按集中比16∶1的要 求,可控制16个话音存储器。控制存储器的单元数为128个 单元,每个单元地址对应输出母线的一个时隙。 ?上行通路和下行通路的用户级T接线器是分别采用读出控 制方式和写入控制方式。LCMU和LCMD的内容分别代表 话音存储器(SMU和SMD)的读出地址和写入地址,所以 控制存储器的单元数是128个单元,与各话音存储器的单元 数一样,编码为11位,4位SM号码(16个SM),7位该SM单 元号码(128个SM单元。)

中继器
?中继器是中继线与交换网络以及控制系统间的接口电路。由于 目前还存在大量的模拟中继线,因此一般数字交换系统都配备模 拟中继器和数字中继器两种局间中继器。 ?模拟中继器:模拟中继线和数字交换机之间的接口电路。 目的:是为数字交换机适应模拟环境而设置的,在模拟中继线上 传输的是模拟信号。 功能:与模拟用户电路SLC功能类似(不具有B和R两种功能)。 对于传送音频信号的实际中继线,在模拟终端要进行A/D和D/A 转换;对于传送频分复用载波信号的模拟中继线,要进行FDMTDM转换,直接变成PCM数字编码信号。

测 试 开 关

振 铃 开 关

过 压 保 护

馈 电 监 视

混 合 电 路 平衡网络

编码

PCM

解码

PCM

模拟用户电路的功能框图



过 压 保 护

模拟中继线

试 开 关

线 路 信 号 监 视

忙 闲 指 示

混 合 电 路 平衡网络

编码

PCM

解码

PCM

模拟中继器的功能框图

?数字中继器:数字中继线和数字交换机之间的接口电路。输入端和 输出端都是数字信号。数字中继器需要完成如下功能 1.码型变换;2. 时钟提取;3.帧同步和复帧同步;4.帧定位;5.信号控制;6.帧和复 帧定位信号插入。

?码型变换:码型变换是将线路上传输的3阶高密度双极性码 HDB3(High Density Bipoler of order 3)码型变成适合数字中继 器内逻辑电路工作的非归零码NRZ(Non Return to Zero)码。 HDB3-AMI(Alternate Mark Inversion)-RZ(Return to Zero)NRZ。码型介绍 变换过程:HDB3—AMI—RZ--NRZ

?时钟提取:从PCM传输线上送来的码流中提取时钟信息。 先把传输线上的HDB3码变换成AMI码,把AMI码经过整流变 成RZ码,RZ码中含有时钟信息,因此可从RZ码中提取时钟 信息。
?帧同步和复帧同步:帧同步的目的是使得接收端帧的时序一 一对应,保证各路信息能够准确的被接收端的各路所接收。 关键是检测到TS0时隙。偶帧TS0时隙发送帧同步码0011011, 奇帧TS0时隙发送帧失步告警信号。复帧不同步会造成信令错 位,复帧同步要求检测出F0帧TS16的前4位码0000。复帧结构

?帧定位:使输入的码流相位和局内的时钟相位同步。发端 局时钟和收端局时钟有偏差、传输码流因时延或其他因素影 响与收端局时钟有偏差,从而影响信息的正常交换。因此帧 定位的任务就是把发端局送来的时隙信息按照本局的时钟传 送。帧定位一般由弹性存储器实现,写入由从码流信息中提 取的时钟来控制,读出由本局时钟控制。

?信号控制:与帧定位功能类似,提取TS16时隙中的信令, 利用从输入码流中提取的时钟信号的控制下写入存储器,然 后在本局时钟的控制下从存储器读出,送到TS16时隙,然后 送往交换机。
?帧和复帧定位信号插入:交换网络输出信号中包括语音信 号和信令信号,不包括同步信号,因此在发送时,需要把帧 同步信号(TS0时隙)和复帧同步信号(F0帧的TS16时隙的前 4bit)插入,形成完整的帧和复帧结构。(作为发送端时)

HW0 HW2

a TS8 串 并 转 换

SMA0 0 10 a TS64 255 a ITS10 0入 ITS138 0出 255 15 入 15 出 138 0

SMB0 b TS64 b

并 串 转 换

b TS8

HW0 HW2

HW7

HW7

W
64 10 CMA0 SMA15 0 串 并 转 换 b TS159 138 b ITS138

R
138 CMB0 SMB15 并 a 串 TS159 转 换 a TS19 HW0 HW2 HW7

64

HW0 HW2

ITS10

0

10

a

HW7

b TS19

W
159 138

138

15 CMS0

10

0 159 CMS15

R
10 CMB15

2---19

CMA15

信号部件 ?信号部件用来产生交换机向用户发送的各种信号音或向其 它交换机发送的局间信号。信号部件主要有信号音发生器、 多频接收器和发送器。 ?单音频信号的产生:由数字信号发生器产生数字信号音。 该信号发生器由ROM、计数器和译码器组成,对要产生的 单音频信号进行8khz的抽样、量化、编码后,存入ROM中, 在计数器的控制下,读出ROM中的内容,产生数字信号音。 ?500hz的单音信号,对其在一个周期内进行8khz的抽样, 一个周期内样值数为8k/500=16,因此ROM需要16个单元 ?450hz的单音信号(还记得450hz的单音频信号用在哪里 吗?),ROM需要多少个单元?9/450/125us=160。

?节省ROM存储单元的方法是利用对称性,只存放1/4个抽 样值,读取时按照顺读、倒读、顺读加负号、倒读加负号。 ?双音频信号的产生和单音频信号产生的原理相同,可以通 过线性叠加,找出波形的对称性来节约ROM的容量。 ?对于700hz+900hz的双音频信号,对其进行8khz的抽样, 要求求出一个时间T,经过T时间之后,三者又相互重合。T =10ms,因此可以把700hz+900hz叠加信号看作周期为 10ms的信号,一个周期内抽样为80个样值,因此ROM单元 数为80个,采用对称性,ROM采用21个单元可以了。

练习题
? 在程控数字交换机中产生单音频数字信号音的是 数字信号发生器,简要说明其组成结构。试计算 1800Hz+700Hz的数字多频信号所需的ROM的容 量(要求写出计算过程)。
?组成结构:ROM,计数器,译码器。

?令m/1800=n/700=p/8000,求得m=18,n=7,p=

80时,最大公约数为100hz,T=0.01s(抽样时间);
?因此对周期为0.01s的信号进行8000hz的抽样,则一个

周期内的样值数为0.01/(1/8000)=80,故ROM需要80个 单元。若采用节约存储器的存储方法,只需要21个ROM 单元。

数字音频信号是如 何发送的呢?

?数字音频信号的发送与普通话音信号的发送一样,通过数 字交换网络送出。 ?用T接线器发送音频信号:把数字音频信号从ROM中读出, 放在T接线器的SM的某个单元内,当需要对某个用户送去音 频信号时,从该单元中取出送至该用户所在的时隙上。通常 取TS0和TS16。 ?TST链路半永久性连接法:利用一条半永久性连接的链路 来传递音频信号。 TST链路半永久性连接是在开局时,就 将各链路接好,指定两个时隙(TSi、TSi+F/2)专门用来接 续信号音。

这种数字音频信号 我是如何听到的? ?单音频信号由话机接收,数字单音频信号在用户电路经过 译码,转换成模拟信号后,送到话机。 ?多音频信号有两种:用户电路送来的按键话机双音多频 DTMF(Doul Tone Multi-Frequency)信号,由DTMF收号器 接收;另一种是由中继器送来的多频互控MFC信号(记发器 信号)由MFC收号器接收。 ?接收器一般采用数字滤波器滤波,然后由逻辑识别电路识 别。

?接收器根据每个滤波器的输出大小来判决输入信号包含的 频率成分。

数字音频信号的接收
F1数字滤波器 数 字 逻 辑 识 别

输入

F2数字滤波器

输出

F6数字滤波器

数字双音频信号接收器框图

练习3-11
试计算1380+1500Hz的数字多频信号所需只读存储 器的容量
解:

1 1 1 ?m ? ?n ? ?p 1380 1500 8000

可以发现1380,1500,8000的最大公约数为20,可 求得m=69,n=75,p=400,可将1380+1500Hz双音 频信号看作是周期为50ms的周期信号,抽样点为400 个,所以ROM需要400个单元,采用节约存储单元的 方法需400/4+1=101个单元。

什么是控制系统?它又是 怎么工作的?

?控制系统包括硬件系统和软件系统两部分,硬件系统 就是中央处理机CPU,软件系统就是存放在存储器中的 程序以及数据库中的数据。 ?按照功能的不同,控制系统可以分为三级:

?电话外设控制级:控制用户电路SLC,完成扫描和驱动;操作简单,工 作任务频繁,工作量大。
?呼叫处理控制级:核心;将第一级送来的信息分析处理,再通过第一级 发布命令来控制数字交换网络完成路由选择;智能性强,存储程序控制。 ?维护测试控制级:用于维护和测试;智能性更强,所需软件数据量最多, 对实时性要求低。 ?三级的逻辑复杂性和判断标志能力依次增强,实时运行的重要性、硬件数量 和专用性依次递减。

处理机的控制方式 ?处理机的配置有两种方式:单机集中控制和多机分散控制。 ?单机集中控制:一个处理机可以使用系统中的所有资源,执 行交换系统的全部控制功能。 ?优点:处理机能了解整个系统的状态、控制系统的全部 资源,功能改变只需改动软件。 ?缺点:系统脆弱,软件规模功能庞大,管理困难。 ?适用范围:小容量的交换机。

?多机分散控制:每台处理机只能控制部分资源,执行交换系统的 部分功能。 ?多机之间的工作划分有两种方式:话务容量分担和功能分担 ?话务容量分担:每台处理机只分担一部分用户的全部呼叫处理 任务。处理机数可随容量的增大而扩充,但每机都要执行全部交 换控制功能。 ?功能分担:每机只完成一部分功能,只需装入一部分软件。有 利于软件简化,缺点是容量小时,也必须配备全部处理机。功能 的分配有静态和动态两种。 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。优点:提高了稳定性;软件简化,可做成 模块化系统,经济性和可扩展性优势较强。缺点:灵活性较差。 动态分配:每台处理机可执行所有功能,也可控制所有资源,但 要根据系统的不同状态进行最佳分配。优点:一台故障,其余可 完成。缺点:动态分配复杂,系统可靠性降低。 ?大中型的交换机,两种方式结合使用。

?多机之间的控制方式有两种:多级控制系统和分布式控制 系统
?分级控制系统:按控制功能的高低层次分别配置处理机。 用户处理机;呼叫处理机;主处理机。 ?分布式控制系统:所有的呼叫控制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(组成终端模 块,包含一终端控制单元)相连的微处理机(终端控制单 元中配备)提供。三种方式,即功能分散、等级分散和空 间分散方式。 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, 此区域通话的全部功能由其负责。

处理机的备用方式

?为了提高系统可靠性,保证交换机能够不间断的连续工作。 ?对于单机系统,最简单的备份就是设置双处理机,形成双处 理机结构来进行备份。 ?双处理机结构有三种工作方式:同步双工方式、话务分担方 式、主/备用方式

存储器

?数据存储器RAM,用来暂存呼叫处理中的大量动态数据, 可以读出写入。 ?程序存储器ROM,只读不写。
?不太常用的数据和程序也可装入外存(硬盘)中。

程控交换机的可靠性设计 ?可靠性:产品在规定时间内和规定条件下完成规定功能的能 力 ?可靠度:产品在规定时间内和规定条件下完成规定功能的成 功概率,可靠度是一个定量指标。 ?完成规定功能的含义:

?如果完成规定功能是指系统的技术性能,可靠度可用系 统平均故障间隔时间MTBF(Mean Time Between Failures)
?如果完成规定功能是指系统的维修性能,可靠度可用系 统平均故障检修时间MTTR(Maximum Time To Repair). ?如果完成规定功能是技术性能和维修性能的综合,则用 可用性A(availability)来表示.A=MTBF/(MTBF+MTTR)

作业:3-4;3-9;3-11
试计算1380+1500Hz的数字多频信号所需只读存储 器的容量
解:

1 1 1 ?m ? ?n ? ?p 1380 1500 8000

可以发现1380,1500,8000的最大公约数为20,可 求得m=69,n=75,p=400,可将1380+1500Hz双音 频信号看作是周期为50ms的周期信号,抽样点为400 个,所以ROM需要400个单元,采用节约存储单元的 方法需400/4+1=101个单元。

作业讲解 ? 2-10
?注意分析题目已知信息16端输入,计算总时隙 的公式: 总时隙号=HW线上的时隙号*16+HW线号 ?本题:总时隙号=24*16+15=399

?问题:仍有用8端输入时总时隙的计算公式

? 2-14
? 分析:只需要进行TS3和TS12的交换,那就用最简单的T接线 器即可,SM和CM都只有32个单元的。分别画出两种工作方式 的图 SM 0
3 b TS12 a TS3 12 31 W 0 3 12 31 R 12 3 CM a b


a TS12

b TS3

? 2-19

? 出现的问题
?缺少控制存储器; ?总时隙计算错误 ?话音存放单元未做标注

HW0 HW2

a TS8 串 并 转 换

SMA0 0 10 a TS64 255 a ITS10 0入 ITS138 0出 255 15 入 15 出 138 0

SMB0 b TS64 b

并 串 转 换

b TS8

HW0 HW2

HW7

HW7

W
64 10 CMA0 SMA15 0 串 并 转 换 b TS159 138 b ITS138

R
138 CMB0 SMB15 并 a 串 TS159 转 换 a TS19 HW0 HW2 HW7

64

HW0 HW2

ITS10

0

10

a

HW7

b TS19

W
159 138

138

15 CMS0

10

0 159 CMS15

R
10 CMB15

2-19

CMA15

组号 HW起始 HW终止 0# 0 7 1# 8 15 2# 16 23 3# 24 . 4# 32 . 5# 40 . 6# 48 . 7# 56 . 8# 64 . 9# 72 10# 80 11# 88 12# 96 97 98 99 100 101 102 103 HW0 1 2 3 4 5 6 7 13# 104 14# 112 15# 120 127

2-20

HW8 HW9 HW10 HW15
a
TS8

0

SMA1 0

SMB1


b

串 并 转 换
a
TS66 255

HW8 HW9
b
TS8

串 转 换

66

a
ITS20 1入 1出 ITS148

66

TS66

b

HW10 HW15

R
66
CMA1 12入 12出

255

W
66
CMB1

20

148

HW96
串 并
b
TS164

SMA12 0 ITS20 ITS148 0

SMB12


a

HW96

串 转 换
a
TS20

HW100 HW103

b
TS20

转 换

159

a

TS164

HW100 HW103

164
255

b

R

255

148 12
CMS1

20

1 20
CMS12

W
159
CMB12

148 164
CMA12

2---20

节约存储单元

并行8bit

Y-与门

H-或门
节省存储单元的500Hz的信号音发生器









处 理 机 A

比较

处 理 机 B

?优点:对故障 反应快;两机并 行工作,呼叫基 本不丢失;两机 合用一台存储器, 软件种类少。 ?缺点:对偶然 性故障特别是软 件故障的处理不 很理想;工作效 率较低。

存储器

同步双工工作方式

话 路 设 备

处 理 机 A

禁止

处 理 机 B

?优点:对偶然性 故障有较好的处理 效果;对软件故障 的防护能力较强, 较容易发现软件故 障;过负荷处理能 力较高。

?缺点:软件较复 杂;双机互通信息 也较复杂;对硬件 故障较不容易发现。

存储器

存储器
话务分担工作方式

话 路 设 备

?冷备用:备用机只接通电源,处 于停用状态,主用机承担全部呼叫 处理工作,当发生故障时,换上备 用机。

优点:软件和硬件简单
缺点:产生故障时呼叫丢失较多。

处 理 机 A

处 理 机 B

?热备用:备用机不完成呼叫处理 工作,但是和主用机一样接收外部 输入数据。 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;可靠性较差。 主/备用工作方式

?HDB3码的全称是三阶高密度双极性码,其编码规则如下:将4 个连“0”信息码用取代节“000V”或“B00V”代替,当两个相邻 “V”码中间有奇数个信息“1”码时取代节为“000V”;有偶数个 信息“1”码(包括0个)时取代节为“B00V”,其中V的符号与前 面一个“1”码相同,B的符号与前面一个“1”码相反。例如:

代码:

1000

0

1000

0

1

1

000

0

1

1

HDB3码: -1000 -V +1000 +V -1 +1 -B00 -V +1 -1
?符号交替:1与1交替,V与V交替

?AMI码的全称是传号交替反转码,其编码规则如下:信息码中 的“0”仍变换为传输码的“0”;信息码中的“1”交替变换为传 输码的“+1、-1、+1、-1、…”。例如:

代码: 100 1 1000 1 1 1… AMI码: +100 -1 +1000 -1 +1 -1…

?RZ码的全称是单极性归零码,与NRZ码不同的是,发送“1” 时在整个码元期间高电平只持续一段时间,在码元的其余时间 内则返回到零电平。例如:

+E 0

1

0

1

0

0

1

1

0

?NRZ码的全称是单极性不归零码,在这种二元码中用高电平和 低电平(这里为零电平)分别表示二进制信息“1”和“0”,在 整个码元期间电平保持不变。例如:

+E 0

1

0

1

0

0

1

1

0

同步:A1=0 A2=0 失步:A1=1 A2=1



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