第二章 程控交换技术基础
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纵横制交换机
1938
存储程序控制交换机
1965
全数字式存储程序控制交换机
1970
2010-112010-11-10
图1.1 步进制交换机
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5
图1.2 纵横制交换机
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6
图1.3 存储程序控制交换机
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图1.4 全数字式存储程序控制交换机
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程控交换技术的发展
表2.2 程控交换机的发展与特点 年代 特点
第一代（20世纪60~70年代初） 处理机采用集中控制； 第一代（20世纪60~70年代初） 处理机采用集中控制； 交换网络是空分控制的金属或电子交叉接点； 交换的信号是模拟信号 第二代（20世纪70年代） 第二代（20世纪70年代） 处理机采用分级控制，分工明确，负荷小； 处理机采用分级控制，分工明确，负荷小； 交换网络是时分控制的电子交叉接点，速度快； 交换的信号是数字信号 处理机全分散控制，提高了系统的可靠性； 处理机全分散控制，提高了系统的可靠性； 系统提供2B+D接口，增强了非语音业务的能力 系统提供2B+D接口，增强了非语音业务的能力 提供30B+D接口，可传输公共信道信令； 提供30B+D接口，可传输公共信道信令； 可处理综合的宽带业务数据（B ISDN） 可处理综合的宽带业务数据（B-ISDN）
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2.2.1 电话机技术的发展历史
• 第一代电话机 磁石电话机以贝尔发明的电话机
为代表，其主要特点是电源自备，另设一手摇发 电机作为信号源； 其主要特点是电话机的电源都集中到交换机；
• 第二代电话机 脉冲拨号盘的共电式自动电话机， • 第三代电话机 按键拨号盘的自动电话机。其主要
11
我国电话交换技术的发展
• 20世纪80年代后期，引进国外设备，包括 20世纪80年代后期，引进国外设备，包括
富士通FETEX-150、NEC的NEAX61、阿尔卡 富士通FETEX-150、NEC的NEAX61、阿尔卡 特E-10B、西门子EWSD、爱立信AXE-10、 10B、西门子EWSD、爱立信AXE-10、 AT﹠T的5ESS、北电的DMS100、贝尔的 AT﹠ 5ESS、北电的DMS100、贝尔的 S1240等。 S1240等。 • 自主研发 包括巨龙HJD-04、大唐SP30、中 包括巨龙HJD-04、大唐SP30、中 兴ZX-2000 、华为C﹠C08。 ZX、华为C C08。
2.5 程控交换机的硬件结构
• 在程控交换机的发展史上，首先出现的是
模拟程控交换机，然后才是数字程控交换 机。我们首先介绍模拟程控交换机的硬件 结构。
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2.5.1 模拟程控交换机的硬件结构
用户电路 交 换 用户电路 网 络 信号音 入中继 收号器 出中继 话路 部分
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1209
1336
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1633( Hz）
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1 4 7 *
2 5 8 0
3 6 9 #
A B C D
852
941 （Hz）
图2.1 双音频号码与按键对应关系示意图
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来自百度文库
手柄 a/b H C 振铃电路 b/a 极 性 保 护 电 路 拨 号 电 路 通 话 电 路
第二章 程控交换技术基础
何小其
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第二章 具体内容
• 电话交换技术的发展历史 • 电话机的基本组成和工作原理 • 程控交换机的优越性 • 程控交换机的新业务 • 程控交换机的硬件结构 • 程控交换机的软件结构 • 数据结构
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2.1 电话交换技术的发展历史
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2.4 程控交换机的新业务
• 程控交换机的用户服务业务主要为：缩位
拨号、叫醒服务、热线服务、呼出限制、 免打扰服务、查找恶意呼叫、无应答转移、 遇忙回叫、自动振铃回叫、三方通话、插 入功能、呼叫寄存、缺席服务、会议电话 等。
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存储器
中央处理器
I/O设备
控制 部分
图2.3 模拟程控交换机结构框图
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• 话路部分：
（1）用户电路是交换机与每个电话机的接口电路， 每个电话机对应一个用户电路，主要用于监视用户状态 （如摘挂机）及提供驱动（如振铃）功能。 （2）出入中继是交换机之间的接口电路，传输交换 机之间的各种通信信号，以及监视局间通话话路的状态。 （3）收号器主要接收用户发出的号码，可以包括硬 件和软件或只包括软件。 （4）信号音设备则是为用户提供各种所需的信号音， 如拨号音、忙音、回铃音等。 （5）交换网络是话路部分的核心，通过交换网络实 现用户与用户之间的信息交换。在模拟程控交换机种交换 网络一般由电子开关矩阵组成。 • 控制部分： 控制部分： 控制部分实际上是一台电子计算机，它控制话路部分 的接续，由中央处理器（CPU）、存储器和输入输出设备 的接续，由中央处理器（CPU）、存储器和输入输出设备 组成。
还能够兼容脉冲工作方式，已经成为公用 电话网上模拟电话的主流。
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• 双音频电话出现于20世纪60年代，它以双 双音频电话出现于20世纪60年代，它以双
音多频信号（DTMF）代替传统的脉冲拨号。 音多频信号（DTMF）代替传统的脉冲拨号。 • 双音频电话分别用高、低两个频率的正弦 波单音频信号表示按键盘中的每个数字键 （0-9）和符号键（*、#）。高音频信号 ）和符号键（* （高于1075Hz）和低音频信号（低于 （高于1075Hz）和低音频信号（低于 1075Hz）各4 1075Hz）各4个。 • 双音频信号为语音频带内信号，无直流成 分，传输性能远优于脉冲信号，并且缩短 了发号时间，发号时间与数字本身无关， 易于实现新业务所需的特殊拨号（如* 易于实现新业务所需的特殊拨号（如*、# 键）
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表2.1 不同阶段电话交换机的特点 名称 人工交换机 步进制交换机 年代 1878 1892 特点 借助话务员进行电话接续，效率低，容量 受限 交换机进入自动接续时代。系统设备全部 由电磁器件构成，靠机械动作完成路由接 续。接线器的机械磨损严重，可靠性差， 寿命低。控制方式为直接控制接续 接线器的制造工艺有了很大改进，部分解 决了步进制的问题。控制方式为间接控制 接续 交换机进入电子计算机时代。系统靠软件 程序控制完成电话接续。所交换的信号是 模拟信号。交换网络采用空分技术 模拟信号。交换网络采用空分技术 交换技术从传统的模拟信号交换进入了数 字信号交换时代，在交换网络中采用时分 字信号交换时代，在交换网络中采用时分 技术
图2.2 双音多频电话机电路框图
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2.3 程控交换机的优越性
• 由于程控交换机是由软件控制完成接续的，因此 • • • • • •
它比原先任何一种交换机都具有优越性。其优越 性主要表现为： （1）可为用户提供许多新的服务性能； （2）系统灵活性大，适应性强； （3）维护方便，可靠性高； （4）便于向综合业务数字网方向发展； （5）可以采用NO.7信令系统； ）可以采用NO.7信令系统； （6）硬件系统便于利用电子器件的最新成果，使 整机在技术上的先进性得到发挥。
特点为电子化，按键拨号盘取代了旋转拨号盘。
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2.2.2 电话机的基本组成
• 通话设备 • •
包括送话器、受话器和必要的接口电路 信号设备 用来发送和接收用户信号的设备，包括发送被叫 号码的号盘和接收入呼叫指示的振铃装置。 转换装置 信号设备和通话设备一般不能同时工作，由转换 装置完成切换。如电话中的叉簧。
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DS21Q58
IDT72V73263 图2.5 E1芯片和电路交换芯片
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SUNSET E20
SUNSET E1 图2.5.2 测试仪示例
SUNSET SDH
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2.6 程控交换机的软件结构
• 自从贝尔1876年发明电话以来，随着电话用户的 自从贝尔1876年发明电话以来，随着电话用户的 • •
日益增多，产生了公用电话交换网。 电话交换机经历了人工交换系统、 电话交换机经历了人工交换系统、机电式自动交 换系统（如步进制和纵横制交换系统）和电子交 换系统（如步进制和纵横制交换系统）和电子交 换系统三个发展阶段。 换系统三个发展阶段。 目前，公用电话交换网采用的是电子式存储程序 控制SPC（ 控制SPC（Stored Program Controlled）交换机， Controlled）交换机， 简称程控数字交换机。
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2.2 电话机的基本组成和工作原理
• 通信网络由终端设备、传输设备和交换设备组成。 通信网络由终端设备、传输设备和交换设备组成。 • 终端设备主要是电话机。 • 电话机完成通信网中电信号和用户语音信号的转
换： （1）将本端用户的语音信号以电流的方式传 送到对端用户； （2）同时将对端用户送来的语音电信号转换 为语音信号。
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2.5.2 数字程控交换机的硬件结构
模拟/数字 用户电路 远端模块 用户电路 用户处理机 数字中继线 用户处理机 数字中继 模拟中继线 数字中继 模拟中继 数字中继 信号收/发 中央处理器 图2.4 数字程控交换机结构框图
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用户模块 PCM
数 字 交 换 网 络
• 数字程控交换机的用户电路除了包含模拟
交换机用户接口的功能外，还必须有A/D和 交换机用户接口的功能外，还必须有A/D和 D/A转换、2 /4线、4 /2线转换功能。 D/A转换、2线/4线、4线/2线转换功能。 • 数字中继是数字交换局间或数字交换局与 远端模块的接口电路。 • 信号收/发包括信号音的产生以及多频互控 信号收/ 信号音的收发。 • 交换网络实现数字化，一般是由存储器及 一些控制电路组成。
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2.6.1.1 支援程序
• 一、 软件开发支援程序
用于帮助建立源文件和生成目标文件。它 包括： （1）源文件的生成和编译程序：将高级语言或汇 源文件的生成和编译程序：将高级语言或汇 编语言翻译成机器语言的目标程序。 （2）连接程序：把各自独立的目标程序模块连接 连接程序：把各自独立的目标程序模块连接 成一个完整的可执行模块。 （3）调试程序：用于检验目标程序工作正常与否。 调试程序：用于检验目标程序工作正常与否。
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2.2.3 双音多频电话机
• 电话机分类
按信号类型分类
脉冲拨号话机
双音频电话机
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• 脉冲话机发号速度慢、发号时长不等、由
于包含直流成分在传输中易产生畸变、不 易开放新业务等缺点。
• 双音频话机一般除了能够发送DTMF信号外， 双音频话机一般除了能够发送DTMF信号外，
• 从功能上来说，模拟交换机和数字交换机
是相似的，因此其软件的宏观结构也是相 似的。我们介绍的程控交换机软件的宏观 结构对模拟程控交换机和数字程控交换机 都适用。
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2.6.1 软件组成
• 支援程序
用于软件设计、开发、生产、调试和管理。 • 在线程序 用于控制交换机运行的程序。
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程控数字交换机特点（二）
• 数字交换机的交换网络不允许模拟信号通
过，输入、输出交换矩阵的都是数字信号。 • 现有电话机和交换机之间模/数、数/模转 现有电话机和交换机之间模/数、数/ 换有交换机线路接口完成。 • 对数字交换机来说，进行数据交换不需要 调制解调。
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第三代（20世纪80年代） 第三代（20世纪80年代）
第四代（20世纪90年代后） 第四代（20世纪90年代后）
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程控数字交换机特点（一）
• 采用计算机存储程序控制方式 • 采用面向连接的电路交换方式 • 采用分时多路的信道复用方式
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纵横制交换机
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存储程序控制交换机
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全数字式存储程序控制交换机
1970
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图1.1 步进制交换机
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图1.2 纵横制交换机
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图1.3 存储程序控制交换机
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图1.4 全数字式存储程序控制交换机
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程控交换技术的发展
表2.2 程控交换机的发展与特点 年代 特点
第一代（20世纪60~70年代初） 处理机采用集中控制； 第一代（20世纪60~70年代初） 处理机采用集中控制； 交换网络是空分控制的金属或电子交叉接点； 交换的信号是模拟信号 第二代（20世纪70年代） 第二代（20世纪70年代） 处理机采用分级控制，分工明确，负荷小； 处理机采用分级控制，分工明确，负荷小； 交换网络是时分控制的电子交叉接点，速度快； 交换的信号是数字信号 处理机全分散控制，提高了系统的可靠性； 处理机全分散控制，提高了系统的可靠性； 系统提供2B+D接口，增强了非语音业务的能力 系统提供2B+D接口，增强了非语音业务的能力 提供30B+D接口，可传输公共信道信令； 提供30B+D接口，可传输公共信道信令； 可处理综合的宽带业务数据（B ISDN） 可处理综合的宽带业务数据（B-ISDN）
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2.2.1 电话机技术的发展历史
• 第一代电话机 磁石电话机以贝尔发明的电话机
为代表，其主要特点是电源自备，另设一手摇发 电机作为信号源； 其主要特点是电话机的电源都集中到交换机；
• 第二代电话机 脉冲拨号盘的共电式自动电话机， • 第三代电话机 按键拨号盘的自动电话机。其主要
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我国电话交换技术的发展
• 20世纪80年代后期，引进国外设备，包括 20世纪80年代后期，引进国外设备，包括
富士通FETEX-150、NEC的NEAX61、阿尔卡 富士通FETEX-150、NEC的NEAX61、阿尔卡 特E-10B、西门子EWSD、爱立信AXE-10、 10B、西门子EWSD、爱立信AXE-10、 AT﹠T的5ESS、北电的DMS100、贝尔的 AT﹠ 5ESS、北电的DMS100、贝尔的 S1240等。 S1240等。 • 自主研发 包括巨龙HJD-04、大唐SP30、中 包括巨龙HJD-04、大唐SP30、中 兴ZX-2000 、华为C﹠C08。 ZX、华为C C08。
2.5 程控交换机的硬件结构
• 在程控交换机的发展史上，首先出现的是
模拟程控交换机，然后才是数字程控交换 机。我们首先介绍模拟程控交换机的硬件 结构。
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2.5.1 模拟程控交换机的硬件结构
用户电路 交 换 用户电路 网 络 信号音 入中继 收号器 出中继 话路 部分
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1 4 7 *
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941 （Hz）
图2.1 双音频号码与按键对应关系示意图
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手柄 a/b H C 振铃电路 b/a 极 性 保 护 电 路 拨 号 电 路 通 话 电 路
第二章 程控交换技术基础
何小其
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第二章 具体内容
• 电话交换技术的发展历史 • 电话机的基本组成和工作原理 • 程控交换机的优越性 • 程控交换机的新业务 • 程控交换机的硬件结构 • 程控交换机的软件结构 • 数据结构
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2.1 电话交换技术的发展历史
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2.4 程控交换机的新业务
• 程控交换机的用户服务业务主要为：缩位
拨号、叫醒服务、热线服务、呼出限制、 免打扰服务、查找恶意呼叫、无应答转移、 遇忙回叫、自动振铃回叫、三方通话、插 入功能、呼叫寄存、缺席服务、会议电话 等。
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存储器
中央处理器
I/O设备
控制 部分
图2.3 模拟程控交换机结构框图
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• 话路部分：
（1）用户电路是交换机与每个电话机的接口电路， 每个电话机对应一个用户电路，主要用于监视用户状态 （如摘挂机）及提供驱动（如振铃）功能。 （2）出入中继是交换机之间的接口电路，传输交换 机之间的各种通信信号，以及监视局间通话话路的状态。 （3）收号器主要接收用户发出的号码，可以包括硬 件和软件或只包括软件。 （4）信号音设备则是为用户提供各种所需的信号音， 如拨号音、忙音、回铃音等。 （5）交换网络是话路部分的核心，通过交换网络实 现用户与用户之间的信息交换。在模拟程控交换机种交换 网络一般由电子开关矩阵组成。 • 控制部分： 控制部分： 控制部分实际上是一台电子计算机，它控制话路部分 的接续，由中央处理器（CPU）、存储器和输入输出设备 的接续，由中央处理器（CPU）、存储器和输入输出设备 组成。
还能够兼容脉冲工作方式，已经成为公用 电话网上模拟电话的主流。
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• 双音频电话出现于20世纪60年代，它以双 双音频电话出现于20世纪60年代，它以双
音多频信号（DTMF）代替传统的脉冲拨号。 音多频信号（DTMF）代替传统的脉冲拨号。 • 双音频电话分别用高、低两个频率的正弦 波单音频信号表示按键盘中的每个数字键 （0-9）和符号键（*、#）。高音频信号 ）和符号键（* （高于1075Hz）和低音频信号（低于 （高于1075Hz）和低音频信号（低于 1075Hz）各4 1075Hz）各4个。 • 双音频信号为语音频带内信号，无直流成 分，传输性能远优于脉冲信号，并且缩短 了发号时间，发号时间与数字本身无关， 易于实现新业务所需的特殊拨号（如* 易于实现新业务所需的特殊拨号（如*、# 键）
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表2.1 不同阶段电话交换机的特点 名称 人工交换机 步进制交换机 年代 1878 1892 特点 借助话务员进行电话接续，效率低，容量 受限 交换机进入自动接续时代。系统设备全部 由电磁器件构成，靠机械动作完成路由接 续。接线器的机械磨损严重，可靠性差， 寿命低。控制方式为直接控制接续 接线器的制造工艺有了很大改进，部分解 决了步进制的问题。控制方式为间接控制 接续 交换机进入电子计算机时代。系统靠软件 程序控制完成电话接续。所交换的信号是 模拟信号。交换网络采用空分技术 模拟信号。交换网络采用空分技术 交换技术从传统的模拟信号交换进入了数 字信号交换时代，在交换网络中采用时分 字信号交换时代，在交换网络中采用时分 技术
图2.2 双音多频电话机电路框图
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2.3 程控交换机的优越性
• 由于程控交换机是由软件控制完成接续的，因此 • • • • • •
它比原先任何一种交换机都具有优越性。其优越 性主要表现为： （1）可为用户提供许多新的服务性能； （2）系统灵活性大，适应性强； （3）维护方便，可靠性高； （4）便于向综合业务数字网方向发展； （5）可以采用NO.7信令系统； ）可以采用NO.7信令系统； （6）硬件系统便于利用电子器件的最新成果，使 整机在技术上的先进性得到发挥。
特点为电子化，按键拨号盘取代了旋转拨号盘。
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2.2.2 电话机的基本组成
• 通话设备 • •
包括送话器、受话器和必要的接口电路 信号设备 用来发送和接收用户信号的设备，包括发送被叫 号码的号盘和接收入呼叫指示的振铃装置。 转换装置 信号设备和通话设备一般不能同时工作，由转换 装置完成切换。如电话中的叉簧。
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DS21Q58
IDT72V73263 图2.5 E1芯片和电路交换芯片
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SUNSET E20
SUNSET E1 图2.5.2 测试仪示例
SUNSET SDH
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2.6 程控交换机的软件结构
• 自从贝尔1876年发明电话以来，随着电话用户的 自从贝尔1876年发明电话以来，随着电话用户的 • •
日益增多，产生了公用电话交换网。 电话交换机经历了人工交换系统、 电话交换机经历了人工交换系统、机电式自动交 换系统（如步进制和纵横制交换系统）和电子交 换系统（如步进制和纵横制交换系统）和电子交 换系统三个发展阶段。 换系统三个发展阶段。 目前，公用电话交换网采用的是电子式存储程序 控制SPC（ 控制SPC（Stored Program Controlled）交换机， Controlled）交换机， 简称程控数字交换机。
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2.2 电话机的基本组成和工作原理
• 通信网络由终端设备、传输设备和交换设备组成。 通信网络由终端设备、传输设备和交换设备组成。 • 终端设备主要是电话机。 • 电话机完成通信网中电信号和用户语音信号的转
换： （1）将本端用户的语音信号以电流的方式传 送到对端用户； （2）同时将对端用户送来的语音电信号转换 为语音信号。
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2.5.2 数字程控交换机的硬件结构
模拟/数字 用户电路 远端模块 用户电路 用户处理机 数字中继线 用户处理机 数字中继 模拟中继线 数字中继 模拟中继 数字中继 信号收/发 中央处理器 图2.4 数字程控交换机结构框图
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用户模块 PCM
数 字 交 换 网 络
• 数字程控交换机的用户电路除了包含模拟
交换机用户接口的功能外，还必须有A/D和 交换机用户接口的功能外，还必须有A/D和 D/A转换、2 /4线、4 /2线转换功能。 D/A转换、2线/4线、4线/2线转换功能。 • 数字中继是数字交换局间或数字交换局与 远端模块的接口电路。 • 信号收/发包括信号音的产生以及多频互控 信号收/ 信号音的收发。 • 交换网络实现数字化，一般是由存储器及 一些控制电路组成。
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2.6.1.1 支援程序
• 一、 软件开发支援程序
用于帮助建立源文件和生成目标文件。它 包括： （1）源文件的生成和编译程序：将高级语言或汇 源文件的生成和编译程序：将高级语言或汇 编语言翻译成机器语言的目标程序。 （2）连接程序：把各自独立的目标程序模块连接 连接程序：把各自独立的目标程序模块连接 成一个完整的可执行模块。 （3）调试程序：用于检验目标程序工作正常与否。 调试程序：用于检验目标程序工作正常与否。
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2.2.3 双音多频电话机
• 电话机分类
按信号类型分类
脉冲拨号话机
双音频电话机
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• 脉冲话机发号速度慢、发号时长不等、由
于包含直流成分在传输中易产生畸变、不 易开放新业务等缺点。
• 双音频话机一般除了能够发送DTMF信号外， 双音频话机一般除了能够发送DTMF信号外，
• 从功能上来说，模拟交换机和数字交换机
是相似的，因此其软件的宏观结构也是相 似的。我们介绍的程控交换机软件的宏观 结构对模拟程控交换机和数字程控交换机 都适用。
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2.6.1 软件组成
• 支援程序
用于软件设计、开发、生产、调试和管理。 • 在线程序 用于控制交换机运行的程序。
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程控数字交换机特点（二）
• 数字交换机的交换网络不允许模拟信号通
过，输入、输出交换矩阵的都是数字信号。 • 现有电话机和交换机之间模/数、数/模转 现有电话机和交换机之间模/数、数/ 换有交换机线路接口完成。 • 对数字交换机来说，进行数据交换不需要 调制解调。
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第三代（20世纪80年代） 第三代（20世纪80年代）
第四代（20世纪90年代后） 第四代（20世纪90年代后）
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程控数字交换机特点（一）
• 采用计算机存储程序控制方式 • 采用面向连接的电路交换方式 • 采用分时多路的信道复用方式
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