第三章 程控交换机的硬件结构

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第三章 程控交换机的硬件结构
语音信号的数字化需要经过：抽样、量化和编码。 二、量化
抽样出来的离散信号可能无限多个值。对无限个样值一一给出数字码组来对 应是不可能的。为了实现以数字码表示样值，必须采用“四舍五入” 的方法把样值分级“取整”，使一定取值范围内的样值由无限多个值 变为有限个值。-----------量化。
3.1.1 主要业务性能指标 一、基本电话业务 见P120
各类呼叫业务
二、补充业务 见P121 3.1.2 基本呼叫处理功能 见P122
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3.1.3 程控数字交换机的容量指标 程控交换机的容量指标主要包括交换机能够承受的话务量、呼叫处理能力和 交换机能够接入的用户线和中继线的最大数量等。
一、话务负荷能力 话务负荷能力是指在一定的呼损下交换系统在忙时可以承担的话务量。话务量又称为 电话负载，常用“小时呼”或“分钟呼”来表示，即以呼叫次数和每次呼叫占用的时 间乘积来计量。我们更加关心的是在单位时间内发生的话务量，即话务强度。其大小 用单位时间（每小时或是每分钟）内系统中通过的话务量来表示，计量单位用爱尔兰 （Erl）表示。 程控交换机可以承受的话务量直接由交换网络可以同时连接的话路数量决定，现代的 局用程控交换机的话务量通常可达到数万爱尔兰以上。 二、控制系统的呼叫处理能力 话务量衡量的是交换系统能够同时提供的话路数目，此外，交换机的话务能力还受到 控制设备的呼叫处理能力的限制。 控制系统的呼叫处理能力用最大忙时试呼次数（Maximum Busy Hour Call AttemptsBHCA）来衡量。这是评价交换系统的设计水平和服务能力的重要指标。
话音信号抽样值分128个级数，加上正负区别共256个量级即28，一个8 位的二进制编码，即8BIT，由于抽样的频率为8Khz， 8BIT*8000=64KB/S即为话音数字信号的速率。
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四、时分复用 显然，某一路数字信号通过一个信道传输时不会全时地占据该信道，因此， 一个信道应能分时地传输多路数字信号。这就是时分复用的物理基础。 时分复用技术是把抽样周期均分成若干个时隙（TSn, n=0，1， 2,3,….），各路信号的抽样值编码依一定的顺序占用某一时隙，组成 多路复用数字信号，用同一个信道独立传输的技术。 我国与西欧采用 30/32 路话音数字信号为一个基本群体，基群传输速率为 2048kb/s的制式，称为 E制。E1 北美、日本等国采用以 24路话音数字信号复接为一个基本群体，基群 速率为 1554kbit/s 的制式，称为 T 制。T1 把话音的抽样周期 T=1/8000秒=125µ s均分成 32个时隙（TS0～TS31）， 每时隙长 125/32=3.91µ s。采用码组复接方式，每时隙容纳 8bit。这 种周期125µ s，内含32时隙，每时隙 8bit，总计 32×8=256bit的结构 称为一个 PCM帧（欧洲标准），帧结构是周期性重复的，每秒 8000帧， 即基群 E1的速率为： E1= 32×8×8000 = 2048kbit/s。
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1. T接线器，时分
话音存储器 控制存储器 顺序写入、控制读出 控制写入、顺序读出
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T 接线器的容量用同时可以交换的时隙数表示，例如，一次可以同时交换 32条 HW，每条 HW为 32个时隙，交换网络的容量为 32 ×32=1024时 隙的网络，简称 1K×1 K T接线器或 1K网络，即每次暂存 1024个 PCM码组。
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2. S接线器，空分 控制存储器 只能不同PCM间同一 时隙交换
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3. 复用、串并转换、交换、并串转换、分路
在技术及经济条件许可的情况下，一般都尽可能地提高进入交 换网络的时分复用线的复用度，来扩大交换网络的容量， 提高T和S接线器的效率。 图（ａ）示出了4条各具有32个 时隙的PCM复用线，它们经过一个TST网络进行交换，其 交换的总数为32×４＝128个时隙。图（ｂ）则示出了另 外一种节省硬件提高效率的办法。
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3.3.2数字交换的基本概念和两种基本的接线器 数字程控电话交换机 通过用户电路把用户的话音模拟信号进行 PCM编码，变 成 64kb/s的数字信号。此后，交换机内部和交换机间的全部运作都是 数字化的。 在交换机中， 30个 64kb/s话音电路被时分复用成一条 PCM30/32基群 通路并称为 HW（Highway）。每个话路的 8bit话音编码占用 HW的一个 时隙。用户间电话交互实际就是这些HW内容的交互称为电路交换。 电路交换分为时分交换和空分交换两种方式，分别由以下两种设备完成， 是程控交换机“交换”的主要部件 1. T接线器，时分 2. S接线器，空分
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3.3 数字交换原理和数字交换网络
3.3.1 语音信号数字化和时分多路通信 语音信号的数字化需要经过：抽样、量化和编码。 一、抽样
模拟信号在时间和幅度上都是连续的，如何变成时间上离散的离散信号 -------抽样 抽样定律：抽样频率应大等于两倍的抽样信号频率，可以不失真。 话音信号带宽：0.3～3.4 kHz 抽样频率：2* （0.3～3.4） kHz〈 8 kHz 1/8000S
3.1.5 交换系统的可靠性 见P124 3.1.6 交换系统的可维护性 见P125 什么是再启动
3.1.7 服务质量标准 见P125 什么是呼损指标 什么是接续时延
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3.2 程控数字交换系统硬件的基本结构
程控交换机系统硬件可分成：话路部分和控制部分。 一、话路 部分 1.数字交换网络 是整个话路部分的核心，连接外围的各种模块。在处理机的控制下，它除了为呼叫 提供需要的内部话音/数据通路外，有时候还提供信令、信号音和处理机间通信信息 的固定或半固定的连接。在数字交换网络中直接对以PCM编码的数字信号进行交换。 2.用户模块 用户模块通过用户线路直接连接用户的终端设备，与数字交换网络通过PCM链路相 连接。用户模块的主要功能是向用户终端提供接口电路，完成用户话务的集中和扩 散，以及对用户侧的话路进行必要的控制。 3.远端用户模块 通常设置在远离交换局（母局）的用户密集的区域。功能与用户模块相同，但与母 局之间采用数字线路传输（如PCM），并且本身具有话务集中功能，大大降低用户 线的投资，同时提高了信号的传输质量。远端模块和母局之间需要有数字中继接口 设备进行配合完成数字传输所需要的码型转换、信令信息的提取和插入等功能。
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复用器又称并路器，其客观存在的作用是把PCM复用线的复用度 提高。在复用度较高的情况下，目前主要采用串、并变换 其组成框图如图3―15所示。 分路器的作用是把交换网络输出的信息先进行分路，再进行并串
(S→P)降低码率，这种复用器实际上是由几级数据选择器组成，
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第三章 程控交换机的硬件结构
语音信号的数字化需要经过：抽样、量化和编码。 三、编码
量化后的抽样信号仅有有限个可取的样值，且区分正、负值。将有限个量 化样值依次赋予一个十进制数字代码，在码前加“＋”、“－”号区 分样值的正、负，则量化后的抽样信号就转化为按抽样时序排列的一 串十进制数字码流，即十进制数字信号。 将这些十进制转换为二进制编码，用0、1分为代表正、负值。
本课程的基本要求
智能网的基本概念，智能网的网络结构.
掌握
掌握
N-ISDN的基本定义，N-ISDN的结构， 了解N-ISDN的协议和N-ISDN功能在交 换机上的实现。
了解
了解程控软件开发过程及程控软件开发 中涉及的基本程序设计技术和程序设计 语言。 ATM的基本原理和ATM的协议
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第三章 程控交换的硬件结构
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BHCA数值越大，说明系统能够同时处理的呼叫数目就越大。这个数值的相关因素很 多。包括交换系统容量、控制系统结构、处理机能力、软件结构、算法、甚至编程时 选用的语言，都有关系。 1.交换系统容量的影响 交换系统的用户容量越大，要求处理机付出的固定开销也就越大，主要是各种扫描程 序的开销。 2.控制系统结构的影响 普遍采用多处理机结构的控制系统。处理机之间的通信方式、不同处理机之间的负荷 或功能的分配方式，以及多台处理机的组成方式都会影响到呼叫处理能力。 3.处理机性能的影响 处理机是一个计算机系统，因此它的指令功能、工作频率、存储器寻址范围和I/O端 口的数量都是影响处理机性能的重要指标。 4.软件的设计水平 这是影响控制系统处理能力的重要因素。 三、交换机连接用户线和中继线的最大数量 数字交换网络一般能够提供数万条话路，可以连接到用户线和中继线上。由于用户线 上的平均话务量较小，只有0.2Erl左右，即同时进行呼叫和通话的用户只占全部用户 的小部分，因此程控交换机的用户模块都有话务集中（扩散）的能力。这样交换机的 话路系统就可以连接更多的用户线。 很多的交换机能够连接用户线达10万线以上，中继线也可以达到数万线。
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3.1.4 程控交换机提供的接口和信令方式
现代局用交换机提供多种接口和信令方式。 对于普通的模拟用户线，支持模拟的用户线信令，能够提供的用户线接口有： 普通模拟单线用户、同线用户、投币电话用户、PABX用户线等。 对于ISDN用户，能够提供数字型的用户线信令，可以支持： 2B+D的基本接入方式和30B+D 、 23B+D基群速率接入方式。 对于接入网设备，能够提供V5接口，包括 V5.1和 V5.2接口协议。 在局间中继线上，普遍采用数字中继，如： 2048kbits的E1或1544kbits的T1速率接口。
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3.1程控交换系统的主要性能指标
3.2程控交换系统硬件的基本结构 3.3数字交换原理和数字交换网络 3.4数字交换机的终端及接口 3.5程控交换系统控制系统的组成特点
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小结
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第三章 程控交换机的硬件结构
程控交换机是公用电话网PSTN中重要组成设备，本章将主要介 绍程控数字交换机完成数字交换的硬件系统结构，包括程控交换 机的各项指标、数字交换的原理和实现、TST三级数字交换网络 的组成、数字交换单元DSE等内容，此外介绍了其他外围模块， 如用户模块、中继模块、信令模块等，还有控制系统采用多处理 机结构等。 3.1 程控数字交换系统的主要性能指标
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程控交换与宽带交换
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本课程的基本要求
程控交换系统的硬件结构及数字交换的 基本原理
掌握
掌握
信令系统，特别是NO.7信令系统的基本 结构及各部分功能，理解NO.7信令系统 的工作原理
掌握
程控交换机运行软件的组成及功能，理 解程控操作系统及呼叫处理程序的基本 原理
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第三章 程控交换机的硬件结构
3.2 程控数字交换系统硬件的基本结构
4.中继模块 中继模块是交换机与中继线的接口设备，完成与其他交换设备的连接，从而组成整 个电话通信网。模拟中继已被逐步淘汰。 5.信号设备 信号设备提供程控交换机在完成话路接续过程中所必须的各种数字化的信号音、双 音多频话机发出的DTMF信号的接收、各种信令信息的接收和发送。根据功能可分成 DTMF收号器、MFC发送器和接收器、信号音发生器、 N0.7信令系统的信令终端等 设备。 二、控制部分 是一个计算机系统，由处理器、存储器和输入/输出设备组成，通过执行软件系统， 完成规定的呼叫处理、维护和管理的功能逻辑。