程控交换与综合业务通信网第五章程控数字交换机的硬件
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模拟中继单元要求所采用的信令方式与对端交 换机相应接口电路的信令方式一致。
程控交换与综合业务通信网第五章程 控数字交换机的硬件
目前，大多数程控用户交换机都是通过 2线实 线与对端交换机的模拟用户电路相连，采用用户线 信令。因此在许多功能上，模拟中继单元和用户电 路是一样的，不同之处具体体现在以下几个方面：
• 图5.4 电压馈电方式
程控交换与综合业务通信网第五章程 控数字交换机的硬件
（2）过压保护（O,overvoltage protection) 程控交换机一般采用两级保护措施。第一级保
护时在配线架上安装防止高压的保安器和防止过流 的熔丝。第二级保护采用四个二极管组成的嵌位电 路，如图5.5所示：
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• 图5.2 功能划分的模块结构
程控交换与综合业务通信网第五章程 控数字交换机的硬件
（2）按容量划分的模块结构 按容量划分则要求每个模块具有一定容量的用
户接口、中继接口等各种外围接口电路和必要的服 务电路，并且每个模块都能独立完成交换机应具备 的各种基本功能，也就是说，每个模块相当于一个 小型交换系统。（教材 图5.4）
由于发送端使用扰码器后，在接收端就必须用 去扰码器来恢复提取用户原来发送的实际数据。
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ITU-T规定：数字用户环路的基本接口采用 2B+D信道结构，其中，B信道用来传送用户数据， 称为数据信道，数据传输速率为64kbit/s；D信 道用来传送控制、状态信息，称为控制信道，其 数据传送速率为16kbit/s。所以， 2B+D接口的 基本速率是2×64＋16＝144kbit/s。
（1）模拟中继单元能够识别铃流信号，以检测 入局呼叫，而模拟用户电路则是向外发送铃流信号。
程控交换与综合业务通信网第五章程 控数字交换机的硬件
（2） 模拟中继单元能够发送示闲、占用、应答、 前向释放、后向释放这些用户线监视信号，而模拟 用户电路则是在用户线上接收检测这些信号。
（3） 为了便于对分机用户进行管理控制，模拟 中继单元需要转发分机用户所拨的被叫号码等地址 信号，而模拟用户电路则是接收这些地址信号。
号是简单的二进制信号，它是一种单极性不归零码， 含有较大的直流成分，且不具有定时信息，一般不 用来作为线路的传输码型。
目前，在数字用户线路上所使用的传输码型主 要有双相码、AMI码以及2B1Q码等等。
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（2）回波相消 数字交换机中是 4线交换，数字用户环路是 2
5.2.4 数字用户电路 1.基本功能 数字用户电路（DLC，digital line circuit）
是程控数字交换机和数字用户终端设备之间的接口 电路。
为了可靠地实现数据发送和接收，数字用户电 路应具备下述基本功能：
程控交换与综合业务通信网第五章程 控数字交换机的硬件
（1）码型变换 在数字交换机内部，进行传输和交换地数字信
性，这可能引起传输信号的码间干扰，影响信号的 正确接收，因此，需要对信道的频率特性进行补偿， 其补偿方法称作均衡。
目前常常采用自适应判决反馈均衡器消除码间 干扰。
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（4）扰码和去扰码 扰码器的作用就是在发送数据序列中加入一个
伪随机序列，以破坏发送数据中可能会出现的全1、 全0或某种周期重复的规律性。
线，因此，和模拟用户电路一样，在数字用户电路 中也要利用混合电路进行 2/4线变换，这将导致回 波的产生，需要通过回波相消器来消除回波的影响。
常见回波相消器有两种结构：一种是横向滤波 器结构，一种是存储器结构。
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（3）均衡 由于实际的传输信道不可能具有理想的频率特
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（2）交换接续功能 在两个用户之间提供一条实际的物理信道。交
换接续功能由交换网络实现。 交换可分为模拟交换和数字交换。模拟交换的
信道是实线，数字交换的信道是时隙。
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（3）控制功能 对各种外围接口电路及交换网络等硬件设备
（4） 模拟用户电路是为单个分机用户服务的， 而模拟中继单元则是交换机所有分机用户的共用资 源。
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2.电路结构 模拟中继单元来自百度文库路的总体框图如图5.11所示：
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• 图5.11 模拟中继单元框图
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2. 电路结构 SOPHOiS数字用户电路由两部分组成：用户线 接口电路、控制和通信接口电路。 用户线接口提供全双工2B+D接口，实际数据传 输速率为152kbit/s，线路传输码型为AMI。 控制和通信接口电路采用Z80CPU处理器，可以 控制15个用户线接口，既可以控制30个数字用户终 端和数字交换机之间的通信。 具体电路见教材（图5.26，图5.27）
号，然后送到交换网络进行交换。反之，通过解码
器把从交换网络来的数字信号转换成模拟话音送到
用户。
为了避免模数转换由于抽样信号产生的失真以
及50Hz电源的感染影响，模拟信号要通过一个带通
滤波器。
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（6）混合（H,hybrid） 数字交换是4线单向交换，模拟用户线上的模拟
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• 图5.3 容量划分的模块结构
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5.2 外围接口 5.2.1 概述
外围接口的主要功能是连接各种用户终端设备 以及将交换系统接入各种不同的通信网络。
根据连接对象的不同，外围接口电路分为用户 电路和中继电路。
具体而言，交换机有以下基本功能：
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（1）接口功能 实现交换机和用户终端设备之间的连接以及 交换机和各种通信网络之间的连接。接口功能通 过各种不同的接口电路来实现。 根据交换机在外部线路上传送的信号形式， 可将外围接口电路分为模拟接口电路和数字接口 电路；根据交换机连接的对象不同，接口电路又 可分为用户接口电路和中继接口电路。
程控交换机的控制方式一般可分为集中控制和 分散控制。分散控制又可分为分级控制和分布控制。
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1.分级控制方式的模块结构 整个系统分成三大模块：外围模块（PM）, 交 换模块（SM）和中央模块（CM）。 外围模块：各种外围接口电路以及外围交换网 络和外围处理单元组成。 交换模块：扩容方便的中央交换网络和系统时 钟组成。 中央模块：中央处理单元和若干通信接口电路 组成。 分级控制方式如图5.1所示：
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5.2.2 模拟用户电路 模拟用户电路（ALC,analogue line circuit)
是交换机和传统的模拟话机之间的接口电路，其外 接的传输线路为2 线模拟线路，并采用直流环路信 令方式。
1. BORSCHT 功能 模拟用户电路的基本功能可用缩写字母BORSCHT 表示，其具体含义如下：
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•图5.10 模拟用户接口电路的总体框 图
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5.2.3 模拟中继单元 1.基本功能 模拟中继单元 （ATU,analogue trunk unit）
是数字交换网络和模拟中继线之间的接口，其作用 是通过模拟中继线连接交换机或接入到通信网络中 去。
我国规定的标准是用 90V+20V、25Hz的交流信 号作为铃流信号。如图5.6所示：
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• 图5.6 振铃控制电路
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（4）监视（S,superrision） 监视功能通过用户直流回路的通断来判定用户
线回路的接通、断开和对拨号脉冲数字进行检测。 监视电路如图5.7所示：
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• 图5.7 监视电路原理
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（5）编解码（C,Codec）
数字交换机只能对数字信号进行处理。在模拟
用户电路中需要用编码器把模拟信号转换成数字信
进行控制操作。主要有： n 收集及处理外围接口电路的状态变化信息； n 选择接续路由并控制交换网络的接续过程； n 调度管理交换机的硬件、软件资源； n 故障诊断及处理。
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（4）运行维护功能 交换机允许用户根据自己的实际情况进行数
据设定和更改；交换机必须能够自动对系统软件、 硬件进行测试，检测故障，一旦发现故障以后， 立即对故障进行定位隔离。
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（1）馈电（B,battery feeding)
所有连在交换机的电话用户，无论通话与否， 都要由交换机向其供电。馈电电压一般为 -48v， 通话时馈电电流在20－50mA之间。
馈电方式有电压馈电和电流馈电两种。电压 馈电如图5.4所示：
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•图5.1 分级控制方式交换机硬件的基本结构
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2.分布控制方式的模块结构 采用分布控制方式的程控交换机，其模块划分 有按模块功能划分和模块容量划分的两种方法。 （1）按功能划分的模块结构 将模块划分为模拟用户模块、数字用户模块、 模拟中继模块、数字中继线模块等等，这些模块通 过标准接口连接到数字交换网络而形成一个“蜘蛛网” 结构。（教材 图5.2）
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5.2.5 数字中继单元
数字中继单元（DTU,digital trunk unit）是
数字交换系统与数字交换系统之间，或者数字交换
系统与数字传输系统之间的接口单元。
程控交换与综合业务通 信网第五章程控数字交
换机的硬件
2020/11/24
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以呼叫处理为例说明通路的建立过程：
（1）用户扫描 （2）向用户送拨号音 （3）接收用户拨号信息 （4）号码分析
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（5）地址接收和选择路由 （6）向被叫用户振铃 （7）通话接续与监视 （8）话终拆线
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• 图5.5 过压保护电路
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（3）振铃（R,ringing） 振铃控制的基本功能是提供符合规定的铃流信
号，以便向分机振铃，提示用户有电话呼叫到来， 同时还要随时检测被叫用户摘机应答，以便及时截 铃。
户电路的内侧或外侧进行测试，判断其工作状态。 内侧指用户电路本身，外侧包括用户话机在内
的用户线环路。如图5.9所示：
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•
图5.9 测试原理图
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2.电路结构 模拟用户接口电路的总体框图如图5.10所示：
话音信号是2线双向传送。因此要进行2/4线转换。 实现2/4线转换的电路称为混合电路。
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•图5.8 混合、编译码和滤波功能的示意图
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（7）测试（T,test） 测试功能主要通过测试继电器或电子开关对用
运行功能发映了系统的灵活性，维护功能发 映了系统的可靠性。
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5.1.1 程控数字交换机的总体结构 总体结构是从模块化的角度分析程控交换机的
构成。模块是由具有一定基本功能的基本电路和基 本部件组成，而模块的划分则由程控交换机所采用 的控制方式决定，不同的控制方式得到不同的模块 结构。
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目前，大多数程控用户交换机都是通过 2线实 线与对端交换机的模拟用户电路相连，采用用户线 信令。因此在许多功能上，模拟中继单元和用户电 路是一样的，不同之处具体体现在以下几个方面：
• 图5.4 电压馈电方式
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（2）过压保护（O,overvoltage protection) 程控交换机一般采用两级保护措施。第一级保
护时在配线架上安装防止高压的保安器和防止过流 的熔丝。第二级保护采用四个二极管组成的嵌位电 路，如图5.5所示：
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• 图5.2 功能划分的模块结构
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（2）按容量划分的模块结构 按容量划分则要求每个模块具有一定容量的用
户接口、中继接口等各种外围接口电路和必要的服 务电路，并且每个模块都能独立完成交换机应具备 的各种基本功能，也就是说，每个模块相当于一个 小型交换系统。（教材 图5.4）
由于发送端使用扰码器后，在接收端就必须用 去扰码器来恢复提取用户原来发送的实际数据。
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ITU-T规定：数字用户环路的基本接口采用 2B+D信道结构，其中，B信道用来传送用户数据， 称为数据信道，数据传输速率为64kbit/s；D信 道用来传送控制、状态信息，称为控制信道，其 数据传送速率为16kbit/s。所以， 2B+D接口的 基本速率是2×64＋16＝144kbit/s。
（1）模拟中继单元能够识别铃流信号，以检测 入局呼叫，而模拟用户电路则是向外发送铃流信号。
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（2） 模拟中继单元能够发送示闲、占用、应答、 前向释放、后向释放这些用户线监视信号，而模拟 用户电路则是在用户线上接收检测这些信号。
（3） 为了便于对分机用户进行管理控制，模拟 中继单元需要转发分机用户所拨的被叫号码等地址 信号，而模拟用户电路则是接收这些地址信号。
号是简单的二进制信号，它是一种单极性不归零码， 含有较大的直流成分，且不具有定时信息，一般不 用来作为线路的传输码型。
目前，在数字用户线路上所使用的传输码型主 要有双相码、AMI码以及2B1Q码等等。
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（2）回波相消 数字交换机中是 4线交换，数字用户环路是 2
5.2.4 数字用户电路 1.基本功能 数字用户电路（DLC，digital line circuit）
是程控数字交换机和数字用户终端设备之间的接口 电路。
为了可靠地实现数据发送和接收，数字用户电 路应具备下述基本功能：
程控交换与综合业务通信网第五章程 控数字交换机的硬件
（1）码型变换 在数字交换机内部，进行传输和交换地数字信
性，这可能引起传输信号的码间干扰，影响信号的 正确接收，因此，需要对信道的频率特性进行补偿， 其补偿方法称作均衡。
目前常常采用自适应判决反馈均衡器消除码间 干扰。
程控交换与综合业务通信网第五章程 控数字交换机的硬件
（4）扰码和去扰码 扰码器的作用就是在发送数据序列中加入一个
伪随机序列，以破坏发送数据中可能会出现的全1、 全0或某种周期重复的规律性。
线，因此，和模拟用户电路一样，在数字用户电路 中也要利用混合电路进行 2/4线变换，这将导致回 波的产生，需要通过回波相消器来消除回波的影响。
常见回波相消器有两种结构：一种是横向滤波 器结构，一种是存储器结构。
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（3）均衡 由于实际的传输信道不可能具有理想的频率特
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（2）交换接续功能 在两个用户之间提供一条实际的物理信道。交
换接续功能由交换网络实现。 交换可分为模拟交换和数字交换。模拟交换的
信道是实线，数字交换的信道是时隙。
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（3）控制功能 对各种外围接口电路及交换网络等硬件设备
（4） 模拟用户电路是为单个分机用户服务的， 而模拟中继单元则是交换机所有分机用户的共用资 源。
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2.电路结构 模拟中继单元来自百度文库路的总体框图如图5.11所示：
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• 图5.11 模拟中继单元框图
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2. 电路结构 SOPHOiS数字用户电路由两部分组成：用户线 接口电路、控制和通信接口电路。 用户线接口提供全双工2B+D接口，实际数据传 输速率为152kbit/s，线路传输码型为AMI。 控制和通信接口电路采用Z80CPU处理器，可以 控制15个用户线接口，既可以控制30个数字用户终 端和数字交换机之间的通信。 具体电路见教材（图5.26，图5.27）
号，然后送到交换网络进行交换。反之，通过解码
器把从交换网络来的数字信号转换成模拟话音送到
用户。
为了避免模数转换由于抽样信号产生的失真以
及50Hz电源的感染影响，模拟信号要通过一个带通
滤波器。
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（6）混合（H,hybrid） 数字交换是4线单向交换，模拟用户线上的模拟
程控交换与综合业务通信网第五章程 控数字交换机的硬件
• 图5.3 容量划分的模块结构
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5.2 外围接口 5.2.1 概述
外围接口的主要功能是连接各种用户终端设备 以及将交换系统接入各种不同的通信网络。
根据连接对象的不同，外围接口电路分为用户 电路和中继电路。
具体而言，交换机有以下基本功能：
程控交换与综合业务通信网第五章程 控数字交换机的硬件
（1）接口功能 实现交换机和用户终端设备之间的连接以及 交换机和各种通信网络之间的连接。接口功能通 过各种不同的接口电路来实现。 根据交换机在外部线路上传送的信号形式， 可将外围接口电路分为模拟接口电路和数字接口 电路；根据交换机连接的对象不同，接口电路又 可分为用户接口电路和中继接口电路。
程控交换机的控制方式一般可分为集中控制和 分散控制。分散控制又可分为分级控制和分布控制。
程控交换与综合业务通信网第五章程 控数字交换机的硬件
1.分级控制方式的模块结构 整个系统分成三大模块：外围模块（PM）, 交 换模块（SM）和中央模块（CM）。 外围模块：各种外围接口电路以及外围交换网 络和外围处理单元组成。 交换模块：扩容方便的中央交换网络和系统时 钟组成。 中央模块：中央处理单元和若干通信接口电路 组成。 分级控制方式如图5.1所示：
程控交换与综合业务通信网第五章程 控数字交换机的硬件
5.2.2 模拟用户电路 模拟用户电路（ALC,analogue line circuit)
是交换机和传统的模拟话机之间的接口电路，其外 接的传输线路为2 线模拟线路，并采用直流环路信 令方式。
1. BORSCHT 功能 模拟用户电路的基本功能可用缩写字母BORSCHT 表示，其具体含义如下：
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•图5.10 模拟用户接口电路的总体框 图
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5.2.3 模拟中继单元 1.基本功能 模拟中继单元 （ATU,analogue trunk unit）
是数字交换网络和模拟中继线之间的接口，其作用 是通过模拟中继线连接交换机或接入到通信网络中 去。
我国规定的标准是用 90V+20V、25Hz的交流信 号作为铃流信号。如图5.6所示：
程控交换与综合业务通信网第五章程 控数字交换机的硬件
• 图5.6 振铃控制电路
程控交换与综合业务通信网第五章程 控数字交换机的硬件
（4）监视（S,superrision） 监视功能通过用户直流回路的通断来判定用户
线回路的接通、断开和对拨号脉冲数字进行检测。 监视电路如图5.7所示：
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• 图5.7 监视电路原理
程控交换与综合业务通信网第五章程 控数字交换机的硬件
（5）编解码（C,Codec）
数字交换机只能对数字信号进行处理。在模拟
用户电路中需要用编码器把模拟信号转换成数字信
进行控制操作。主要有： n 收集及处理外围接口电路的状态变化信息； n 选择接续路由并控制交换网络的接续过程； n 调度管理交换机的硬件、软件资源； n 故障诊断及处理。
程控交换与综合业务通信网第五章程 控数字交换机的硬件
（4）运行维护功能 交换机允许用户根据自己的实际情况进行数
据设定和更改；交换机必须能够自动对系统软件、 硬件进行测试，检测故障，一旦发现故障以后， 立即对故障进行定位隔离。
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（1）馈电（B,battery feeding)
所有连在交换机的电话用户，无论通话与否， 都要由交换机向其供电。馈电电压一般为 -48v， 通话时馈电电流在20－50mA之间。
馈电方式有电压馈电和电流馈电两种。电压 馈电如图5.4所示：
程控交换与综合业务通信网第五章程 控数字交换机的硬件
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•图5.1 分级控制方式交换机硬件的基本结构
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2.分布控制方式的模块结构 采用分布控制方式的程控交换机，其模块划分 有按模块功能划分和模块容量划分的两种方法。 （1）按功能划分的模块结构 将模块划分为模拟用户模块、数字用户模块、 模拟中继模块、数字中继线模块等等，这些模块通 过标准接口连接到数字交换网络而形成一个“蜘蛛网” 结构。（教材 图5.2）
程控交换与综合业务通信网第五章程 控数字交换机的硬件
5.2.5 数字中继单元
数字中继单元（DTU,digital trunk unit）是
数字交换系统与数字交换系统之间，或者数字交换
系统与数字传输系统之间的接口单元。
程控交换与综合业务通 信网第五章程控数字交
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2020/11/24
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以呼叫处理为例说明通路的建立过程：
（1）用户扫描 （2）向用户送拨号音 （3）接收用户拨号信息 （4）号码分析
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（5）地址接收和选择路由 （6）向被叫用户振铃 （7）通话接续与监视 （8）话终拆线
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• 图5.5 过压保护电路
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（3）振铃（R,ringing） 振铃控制的基本功能是提供符合规定的铃流信
号，以便向分机振铃，提示用户有电话呼叫到来， 同时还要随时检测被叫用户摘机应答，以便及时截 铃。
户电路的内侧或外侧进行测试，判断其工作状态。 内侧指用户电路本身，外侧包括用户话机在内
的用户线环路。如图5.9所示：
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•
图5.9 测试原理图
程控交换与综合业务通信网第五章程 控数字交换机的硬件
2.电路结构 模拟用户接口电路的总体框图如图5.10所示：
话音信号是2线双向传送。因此要进行2/4线转换。 实现2/4线转换的电路称为混合电路。
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•图5.8 混合、编译码和滤波功能的示意图
程控交换与综合业务通信网第五章程 控数字交换机的硬件
（7）测试（T,test） 测试功能主要通过测试继电器或电子开关对用
运行功能发映了系统的灵活性，维护功能发 映了系统的可靠性。
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5.1.1 程控数字交换机的总体结构 总体结构是从模块化的角度分析程控交换机的
构成。模块是由具有一定基本功能的基本电路和基 本部件组成，而模块的划分则由程控交换机所采用 的控制方式决定，不同的控制方式得到不同的模块 结构。