第三章 程控交换机的硬件系统 (2)

第三章 程控交换机的硬件系统
3.2 数字交换原理与数字交换网络 一、语音信号的数字化和时分多路通信 1、语音信号的数字化 目前，我国公用电话交换网中，只有一段模
拟线路—端局至用户。
在交换机内部，交换机与交换机之间，传送
和处理的都是数字信号，因此端局的用户线接口
电路必须具有A/D、D/A功能。A/D就是语音信号的
容量可以做得很大，没有必要再使用TST网络，因
此，目前数字程控交换机上的交换网络都是全利
用度的单T网络。
关于S接线器的组成及工作方式、TST网络、
STS网络和TTT网络由同学们自己学习。
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第19页
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三、T接线器的串-并、并-串转换 我们知道，线路上传送的是PCM串行码流，在 进入交换网络后，必须将其转换成并行信号才能
3、空间（S）接线器 空间接线器的功能是完成不同复用线间同一 时隙的交换。
早期的时间接线器容量小，当组成容量很大
的交换网络时，为了实现时隙的全交叉，就需使
用S接线器。
M
TS6
T
TS8 A TS5
T
A
A
T
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T S
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这种组合式接线器称为TST网络，值得注意的 是：这种交换网络不是全利用度的。 随着大规模集成电路技术的发展，T接线器的
①空分（模拟）交换网络
入线1
入线2 入线3 入线N 出 线 1
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A
出 线 2
出 线 3
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出 线 N
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②时分（数字）交换网络 如每条入线和出线都是PCM复用线，并且任一 条入线上的任一入时隙都可交换到任一条出线上 任一出时隙，这个交换网络就是数字交换网络。 入线1 TS9 入线2 TS1 出线1 出线2
对单T单元进行扩展。
0 0
这样能否组成 512×512的交 换网络呢？
7
0
1
7
0
7
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2
7
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0 7 0 7
0
1 2
3 4
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7 0
0 7
0 7
7 0
7 0
7
1、首先将1、2号T接线器的出 线分别复接。 这样组成的T接线器出、 入时隙分别分多少呢？ 512×256 2、再添加一组接线器，又可 组成一个512×256的接线器。 3、将1、3号接线器入线分别 复接，会出现什么情况？ 4、将2、4号接线器入线分别 复接。 这样能否组成512×512全 利用度的接线器？
入线3 TS8
入线N
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TS3
出线3
出线N
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③基本交换过程
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译码器
译码器
TS31
译码器
TS1
编码器
编码器
编码器
TS0
HW0
假设数字交换网络有6条入 线和6条出线，每条入线和出线 都是PCM复用线。 HW5 有32个用户电路，用户电路 中的编码器将语音信号数字化后， 编码器 编码器 编码器 分别插入TS0-TS31送入交换网络 TS0 TS31 TS1 译码器 译码器 的入线中去。 译码器
编码器 译码器
TS0
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HW：华为公司定义的32路PCM复用线，High Way，意为高速通路。 上行通路：从用户电路进入交换网络的通路。
下行通路：从交换网络进入用户电路的通路。
2、时间（T）接线器
时间接线器就是数字交换网络，它的功能就
是完成PCM复用线时隙的交换。
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（2）T接线器的工作方式和工作原理 T接线器有2种工作方式，即输出控制方式和 输入控制方式。
输入：将话音信号写入SM的过程
输出：将话音信号从SM读出的过程
①输出控制方式
输出控制，就是控制读出，也把这种控制方
式称为顺序写入控制读出方式。下面以TS6→TS20
PCM0
. . .
PCM7
串-并 转换 . . . 串-并 转换
话 音 存 储 器
并-串 转换 . . . 并-串 转换
PCM0
. . .
PCM7
时 控制 控制 译 基 逻辑 存储器 码
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2、T单元的扩展 又要组成全利用度的数字交换网络，那么就需要
有时，一个单T接线器的容量还不能满足要求，
数字化，包括抽样、量化和编码三个步骤。
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抽样频率：8000Hz，采样周期：125us，抽样 值是8位编码，我国和欧洲采用A律压扩，北美和 日本采用μ律压扩，语音信号速率：64Kbit/s（程
控交换的基本交换单位）。
2、时分多路通信
（1）多路复用
①频分复用
第23页 电子与信息工程学院通信系
我们可以看出，容量扩展后所需的T单元的数 量k的值是按扩展倍数的平方增长的。
k=(扩展的容量/单T容量）2
当然，由小容量的单T扩展成大容量的单T是 不合适的。 华为公司C&C08型程控交换机是由4片2K×2K 的单T芯片组成的4K×4K的交换网络。
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进入话音存储器；同样，经过交换的并行话音信
号，也必须变成串行码流才能送出交换网络。
PCM0
. . .
PCM7
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串-并 转换 . . . 串-并 转换
话 音 存 储 器
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并-串 转换 . . . 并-串 转换
PCM0
. . .
PCM7
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四、单T接线器芯片和T单元扩展 1、单T接线器芯片 MT8980是256×256时隙的全利用度单T芯片。
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2、用户电路 用户电路分为模拟用户电路和数字用户电路。
模拟用户电路用于连接模拟用户话机等模拟终端，
数字用户电路用于连接数字话机等数字终端，主
要用于窄带ISDN，目前很少使用。我们主要介绍
模拟用户电路的基本功能。
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五、关于数字交换网络（单T接线器）几点说明 发送方的话音数据经入线进入交换网络；经过交
1、数字交换网络的入线和出线是成对使用的。
换网络交换的话音数据通过出线进入接收方。
2、一条入线和一条出线，在工程上称为一条
HW（High Way)。
3、如果某用户占用HW0的入线的TS1用于发送
话音信号，那么它肯定也会占用HW0的出线的TS1
接收话音信号。
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3.3 程控数字交换机的终端接口 包括用户模块、中继器和信令设备。 一、用户模块 1、用户模块的结构 （1）用户电路：与用户线的接口。 （2）用户级交换网络：由一级T接线器组成， 用于话务的集中和扩散。 （3）用户处理机：完成对用户电路、用户级 交换网络的控制及呼叫处理的底层控制（摘挂机 识别、拨号脉冲识别、振铃控制等。直接控制硬 件）。
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（3）振铃控制（Ringing control） 当有用户呼入时，交换机应向被叫用户发送 铃流（75V，25Hz）。振铃控制就是完成这一功能
的。由于铃流电压较高，一般的电子器件是不能
承受的，因此，通常会使用振铃继电器。
是否向用户发送铃流，是由用户处理机来控
对于PCM30/32路系统： 码流速率：2.048Mbit/s，工程上称为2M 时隙时长：3.9us
32个时隙编号为：TS0—TS31
位时长：488ns
帧时长：125us
PCM30/32路系统信号称为E1信号，PCM24系统
信号称为T1信号，如两系统互连，接口设备由
PCM24路系统提供。
PCM30/32路帧结构在信令系统一章介绍。
制的。
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a
截铃 振铃控制
振铃继电器 线圈
b
铃流源 1、当向用户振铃时… 2、当停铃时… 3、当振铃1s持续期间用户摘机…
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+12V
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1、用户挂机时，环路断开，电阻两端无降， （4）监视（Supervision） 监视信号为一电平状态（高或低）。 交换机要时刻监视用户的摘、挂机状态以及 用户拨号脉冲状态。监视功能是通过检测用户线 2、用户摘机时，环路接通，电阻两端会产生
直流阻抗 300
用户电缆
a
直 流 阻 抗
1K -48V 1K
通话时，用 户的话音信 号经电容耦 合至交换机 内部。
话机工作时， b 加在其上的 电压为6—9V
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（2）过压保护（Overvoltage protection） 交换机工作时，有可能遭到高压（雷电、电 力线等）袭击，烧毁电路板，因此必须加以保
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二、数字交换的基本概念和基本接线器 1、数字交换的基本概念 （1）交换网络
一个交换网络由若干条入线和若干条出线组
成，其功能是将某条入线上的信号，交换到某条
出线上去。按其交换方式，可分为空分（模拟）
交换网络和时分（数字）交换网络。
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护。过压保护分为2级，第一级在用户配线架上加
装保安器。
但高压经过保安器后，仍有可能有上百伏的高
压，因此，在用户电路上也应设置保护电路，称
为第二级保护，或称二次保护。
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R
钳位于-48V 钳位于地
-48V
a
b
R
1、正常情况下，a、b线上电压比地低，比-48V高， R为热敏电阻，电流大时，电阻也随之增大，功耗 桥路不起作用。 增大，直至烧毁以保护内部电路。 2、以a线为例：当a线上的电压比地还高时… 3、当a线上的电压比-48V还低时… 4、对b线而言，情况是相同的。
为例说明输出控制的工作原理。
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TS31
TS6 A
TS0
0 X0 TS31 1 X1 2 X1 6
31
A A X31
TS20 A
TS0
CLK
W
R
0 1 2
20
6
31
在TS20时刻
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CLK
R
wenku.baidu.com
W
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CPU
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①输入控制方式 输入控制，就是控制写入，也把这种控制方 式称为控制写入顺序读出方式。下面还以
译码器 译码器 译码器
交 换 网 络
HW0`
HW5`
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译码器
编码器
TS31
译码器 B
译码器
TS1
编码器
编码器
TS0
A A B B TS31
编码器 译码器
HW0
TS1
HW5
交 换 网 络
B HW0` TS1
A HW5` TS31
A
TS31
编码器 译码器
TS1
②时分复用
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f
1 2 … N1 2 … N 12 … N t
T
T=125us，N=32
T
…
T
这就是PCM30/32路系统。 （2）PCM时隙和帧 时隙：在T时间内，一路数字话音信号在信道 上的传输时间称为一个时隙。 帧：N个时隙组成的数字码流称为一帧。
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（1）T接线器的组成
T接线器主要由话音存储器（SM）、控制存储
器（CM）以及必要的接口电路组成。
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0 1 2 话音入 3
话音出
0 1 2 3
CCM
31
31
R/W
CLK
W/R
CCM
CLK
R
W
CPU
话音存储器：用于存放话音信号的PCM编码，容量等于PCM复 用度（32），单元字长为8位。 控制存储器：存放处理机的控制命令，单元内容为话音存储 器的地址，等于PCM复用度（32），单元字长大于或等于5位。
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交 换 网 络
HW0`
HW5`
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译码器
译码器
TS31
译码器
TS1
编码器
编码器
编码器
TS0
HW0
经数字交换网络交换后的数 字语音，由数字交换网络的出线 送入32个用户电路的译码器，还 HW5 原出模拟语音。（每个用户电路 的译码器只对自己对应的时隙进 编码器 编码器 编码器 行译码） TS31 TS1 TS0
TS6→TS20为例说明输出控制的工作原理。
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TS31
TS6 A
TS0
A
0 X0 TS31 1 X1 2 X1
20 A 31
X31
TS20 A
TS0
在TS20时刻
CLK
R
W
0 1 2
6
31
在TS6时刻
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20
CLK
R
W
第17页
CPU
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可以看出，用户电路要给用户话机提供直流 （1）馈电（Battery feeding) 通路，以便话机获得工作电源；同时，也要给用 用户话机的工作电源由交换机的用户电路提 户话机提供交流通路，将话音信号送入交换机内 供。馈电电压为-48V，摘机时，馈电电流为20—
部。 100mA，但通常的交换机的馈电电流为20—30mA。