第三章：數(shù)字程控電話交換與電話通信網(wǎng)1電話通信的基本原理電話交換技術(shù)的發(fā)展程控?cái)?shù)字交換機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)接口電路交換網(wǎng)絡(luò)-話路建立控制系統(tǒng)程控交換軟件系統(tǒng)呼叫處理的基本原理交換技術(shù)基礎(chǔ)電話通信網(wǎng)本章主要內(nèi)容21.電話通信與電話機(jī)1875年6月2日貝爾和沃森發(fā)明了電話（原始的電磁式電話）↓1877年愛迪生發(fā)明了碳精式送話器+手柄+呼叫設(shè)備（電鈴）+手搖發(fā)電機(jī)+干電池（磁石式電話機(jī)）↓1882年出現(xiàn)了共電式電話機(jī)（沒有手搖發(fā)電機(jī)和干電池，通話所用電源由交換機(jī)供給）↓一、概述3↓1896年美國(guó)人愛立克森發(fā)明了旋轉(zhuǎn)式電話撥號(hào)盤1920年美國(guó)人坎貝爾發(fā)明了消側(cè)音電路（自動(dòng)電話機(jī)-撥號(hào)盤電話機(jī)）↓60年代電子學(xué)飛速發(fā)展、70年代大規(guī)模集成電路出現(xiàn)(電子電話機(jī)-按鍵式電話機(jī))↓80年代隨著N-ISDN的應(yīng)用出現(xiàn)了數(shù)字電話機(jī)1.電話通信與電話機(jī)4送話器受話器原始話音還原話音二-四轉(zhuǎn)換消側(cè)音電路電話機(jī)原始話音還原話音1.電話通信與電話機(jī)電話機(jī)的基本構(gòu)成及通話原理5受話器送話器撥號(hào)盤SS’PHH’ab電鈴ZCH—H’:叉簧接點(diǎn)S—S’:短路接點(diǎn)（撥號(hào)期間閉合）P:撥號(hào)接點(diǎn)Z:消側(cè)音電路C：隔直電容用戶線BIt摘機(jī)“2”“3”位間隔通話掛機(jī)掛機(jī)1.電話通信與電話機(jī)6受話器：將相應(yīng)的電信號(hào)還原為聲音的轉(zhuǎn)換器。送話器：將聲音變換為相應(yīng)電信號(hào)的轉(zhuǎn)換器。旋轉(zhuǎn)式撥號(hào)盤（三個(gè)參數(shù)）：

脈沖速度：表示撥號(hào)盤每秒鐘發(fā)生的脈沖個(gè)數(shù)。普通：10/s(66?+33?ms)，8-14個(gè)/s;快速：20/s.

脈沖斷續(xù)比：在一個(gè)脈沖周期里，斷開電流的時(shí)間和接通電流的時(shí)間之比。

t斷/t續(xù)=（1.3-2.5）：1

位間隔：≥200ms1.電話通信與電話機(jī)7LLLLCC+-Eaabb被叫端主叫端用戶電路的集中供電（-48V)1.電話通信與電話機(jī)8按鍵式撥號(hào)盤：與撥號(hào)集成電路配合發(fā)出脈沖或雙音頻(DTMF)信令。振鈴器：交鈴流（25Hz、90V),音調(diào)振鈴器1.電話通信與電話機(jī)697Hz770Hz852Hz941Hz1209Hz1336Hz1477Hz1633Hz高頻低頻12457*80369ABCD#9揚(yáng)聲電話機(jī)免提電話機(jī)無繩電話機(jī)錄音電話機(jī)可視電話機(jī)投幣電話機(jī)磁卡電話機(jī)1.電話通信與電話機(jī)10

人工交換階段

磁石式電話交換機(jī)共電式電話交換機(jī)

機(jī)電式自動(dòng)交換階段

步進(jìn)制交換機(jī)（StepbyStepSystem）：

使用步進(jìn)選擇器。史端喬（Strowger）式自動(dòng)電話交換機(jī),德國(guó)西門子式自動(dòng)交換機(jī).

特點(diǎn)：直接控制方式電話交換技術(shù)發(fā)展的三個(gè)階段2、電話交換技術(shù)的發(fā)展11

旋轉(zhuǎn)式和升降式自動(dòng)交換機(jī)

特點(diǎn)：間接控制方式共同特點(diǎn)：噪聲大易磨損維護(hù)工作量大接線速度慢故障率高電路技術(shù)簡(jiǎn)單人員培訓(xùn)容易電話交換技術(shù)發(fā)展的三個(gè)階段12

縱橫制交換機(jī)（CrossbarSystem）：

使用縱橫接線器，接點(diǎn)采用壓接觸方式，體積小、噪音小、維護(hù)工作量小。特點(diǎn)：間接控制方式（話路與控制部分分離），接續(xù)速度快。電子式自動(dòng)交換階段：半電子交換機(jī)（準(zhǔn)電子交換機(jī)）：話路部分采用機(jī)械接點(diǎn)，控制部分采用電子器件。全電子交換機(jī)：話路部分和控制部分均采用電子器件。電話交換技術(shù)發(fā)展的三個(gè)階段13程控（存儲(chǔ)程序控制）交換機(jī)：依靠計(jì)算機(jī)及其程序控制交換機(jī)的工作。布控（布線邏輯控制）交換機(jī)：依靠電磁或電子器件的布線邏輯控制交換機(jī)的工作。模擬程控交換機(jī)：通過交換機(jī)話路部分的信號(hào)形式是模擬信號(hào)，采用存儲(chǔ)程序控制方式。1965年5月美國(guó)開通了第一個(gè)程控交換機(jī)（ESSNo.1）。數(shù)字程控交換機(jī)：通過交換機(jī)交換網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)形式是數(shù)字信號(hào)，采用存儲(chǔ)程序控制方式。

1970年法國(guó)開通了第一個(gè)數(shù)字程控交換機(jī)（E10）。電話交換技術(shù)發(fā)展的三個(gè)階段14

空分與時(shí)分、模擬與數(shù)字、程控與布控空分（空間分割方式）：

話路是按空間分布的；交換網(wǎng)絡(luò)為每一次呼叫都要提供一條獨(dú)占的路由；入線端和出線端能夠建立起連續(xù)的電氣連接；只能交換模擬信號(hào)。時(shí)分(時(shí)間分割方式）：

話路是按時(shí)間分布的，各個(gè)不同呼叫在時(shí)間上是分割開的；交換網(wǎng)絡(luò)的每一條總線能為若干個(gè)呼叫所分享；交換網(wǎng)絡(luò)的入線端和出線端不可能建立起連續(xù)的電氣連接；即可交換模擬信號(hào)（PAM），也可交換數(shù)字信號(hào)（PCM）。幾個(gè)重要概念15幾個(gè)重要概念模擬交換：

通過交換機(jī)話路部分的信號(hào)形式是模擬信號(hào)?？刹捎枚€交換形式，也可以采用四線交換形式。數(shù)字交換：

通過交換機(jī)交換網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)形式是數(shù)字信號(hào)。只能采取四線交換形式。存儲(chǔ)程序控制：依靠計(jì)算機(jī)及其程序控制交換機(jī)的工作。采用模塊化結(jié)構(gòu)容量易擴(kuò)充，增添新功能修改和增加程序即可。布線邏輯控制：依靠電磁或電子器件的布線邏輯控制交換機(jī)的工作。功能固定，增加容量和增添新功能幾乎不可能。16縮位撥號(hào)熱線服務(wù)呼出限制免打擾服務(wù)查找惡意呼叫鬧鐘服務(wù)限制呼入缺席用戶服務(wù)補(bǔ)充業(yè)務(wù)遇忙回叫無條件呼叫前轉(zhuǎn)遇忙呼叫前轉(zhuǎn)無應(yīng)答呼叫前轉(zhuǎn)呼叫等待三方通話會(huì)議電視主叫號(hào)碼顯示等17

總之，程控比布控有很多優(yōu)點(diǎn)；時(shí)分比空分要優(yōu)越；數(shù)字比模擬有很多好處。將程控、時(shí)分和數(shù)字技術(shù)集合在一部交換機(jī)上，就出現(xiàn)了“時(shí)分程控?cái)?shù)字電話交換機(jī)”，它代表了現(xiàn)階段交換技術(shù)的主流方向。以至于人們一談到程控交換機(jī)，便一致認(rèn)為是時(shí)分程控?cái)?shù)字電話交換機(jī)。程控交換機(jī)的優(yōu)越性在技術(shù)上的靈活性大、便于采用新技術(shù)和增加新業(yè)務(wù)，能提供許多新的服務(wù)性能，維護(hù)管理方便、可靠性高。

在經(jīng)濟(jì)上的模塊化結(jié)構(gòu)、應(yīng)用大規(guī)模集成電路：在交換設(shè)備上，體積更小，節(jié)省機(jī)房面積和省電在增加容量上，十分方便，初期投資少在生產(chǎn)方面，節(jié)省大量有色金屬18

引進(jìn)交換機(jī)

AXE10，F(xiàn)ETEX-150，E10B，5ESS、NEAX61、EWSD

引進(jìn)生產(chǎn)線上海：S1240，北京：EWSD，天津：NEAX61

自行研制巨龍HJD-04，大唐SP30，華為C&C08，中興ZXJ10

我國(guó)程控交換技術(shù)的發(fā)展19交換網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)用戶接口中繼接口中繼接口用戶接口中繼線二、數(shù)字程控交換機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)用戶線控制子系統(tǒng)話路子系統(tǒng)20數(shù)字交換機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)21數(shù)字程控電話交換系統(tǒng)話路子系統(tǒng)控制子系統(tǒng)接口設(shè)備交換網(wǎng)絡(luò)CPU與存儲(chǔ)器遠(yuǎn)端接口外部設(shè)備模擬/數(shù)字用戶電路數(shù)字/模擬中繼器信令設(shè)備MFC接收和發(fā)送器DTMF接收器信號(hào)音發(fā)生器用戶集中級(jí)22接口設(shè)備：是實(shí)現(xiàn)數(shù)字交換系統(tǒng)和外圍環(huán)境的接口。遠(yuǎn)端接口：是到集中維護(hù)操作中心、網(wǎng)管中心、計(jì)費(fèi)中心等的數(shù)據(jù)傳送接口。用戶集中級(jí)：完成話務(wù)集中功能，集中比一般為2:1到8:1一般為單T交換網(wǎng)絡(luò)。用戶模塊：用戶集中級(jí)+用戶電路遠(yuǎn)端模塊：設(shè)置在遠(yuǎn)端的用戶模塊。幾個(gè)概念23三、接口設(shè)備交換網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)模擬用戶接口用戶側(cè)接口中繼側(cè)接口數(shù)字用戶接口數(shù)字中繼接口模擬中繼接口數(shù)字中繼接口操作維護(hù)OAMZVABCQ3數(shù)字程控交換機(jī)的接口設(shè)備主要有：用戶電路、中繼電路和信令收發(fā)設(shè)備。241、數(shù)字程控交換機(jī)接口類型ETETETETETETETETETETETETETET數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)模擬用戶線Z1模擬遠(yuǎn)端集線器Z2模擬PABXZ3數(shù)字用戶線V1LTLTLTLTZ1V2V3V4V5數(shù)字遠(yuǎn)端模塊Z1V1NT數(shù)字PABXmX(2B+D)nXE12,048kbit/sABLTC11C12C21C22LT本地轉(zhuǎn)換二線中繼器通路轉(zhuǎn)換設(shè)備四線FDM實(shí)線PCM8,448kbit/sLT34,368kbit/s8,448kbit/sLT25V接口：

V1：64kb/s，可為2B+D或30B+D的終端V2：連接數(shù)字遠(yuǎn)端模塊的接口V3：連接數(shù)字PABX的接口，屬30B+D的接口V4：可接多個(gè)2B+D的終端，支持ISDN的接入V5：支持nXE1的接入網(wǎng)，包括V5.1和V5.2接口A接口：速率為2048kb/s的數(shù)字中繼接口B接口：PCM二次群接口，其接口速率為8448kb/s程控交換系統(tǒng)接口類型——數(shù)字接口26Z1接口：連接單個(gè)模擬用戶終端的接口

Z2接口：連接模擬遠(yuǎn)端集線器的接口Z3接口：連接模擬PABX的接口程控交換系統(tǒng)接口類型——模擬接口272、用戶電路282、用戶電路模擬用戶電路的功能可歸納為BORSCHT七個(gè)功能：——B(Batteryfeeding)饋電——O(Overvoltageprotection)過壓保護(hù)——R(Ringingcontrol)振鈴控制——S(Supervision)監(jiān)視——C(CODEC&filters)編譯碼和濾波——H(Hybirdcircuit)混合電路——T(Test)測(cè)試29饋電電容的特性：“隔直流，通交流”電感的特性：“隔交流，通直流”（-48v）30過壓保護(hù)31振鈴控制振鈴電壓：90+15v振鈴頻率：25Hz32可檢測(cè)以下各種用戶狀態(tài)：1、用戶話機(jī)的摘掛機(jī)狀態(tài)2、用戶話機(jī)（號(hào)盤）發(fā)出的撥號(hào)脈沖3、投幣話機(jī)的輸入信號(hào)4、話終掛機(jī)狀態(tài)監(jiān)視33監(jiān)視34編譯碼和濾波（CODEC）編碼器：完成模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換（Coder）。譯碼器：完成數(shù)字信號(hào)到模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換（Decoder）

?；旌想娐吠瓿啥€到四線的轉(zhuǎn)換功能。ab35測(cè)試其它功能極性倒換（反轉(zhuǎn)）、計(jì)費(fèi)脈沖發(fā)送、主叫號(hào)碼顯示等36模擬中繼器：是程控?cái)?shù)字交換機(jī)與模擬中繼線的接口，用于與模擬交換機(jī)的連接。3、中繼電路變：用戶線監(jiān)視為線路信號(hào)監(jiān)視少：饋電多：忙閑指示37數(shù)字中繼器：是連接數(shù)字局間中繼線的接口電路，用于與數(shù)字交換局或遠(yuǎn)端模塊的連接。主要作用：是根據(jù)PCM時(shí)分復(fù)用原理，將30路64kb/s的話路信號(hào)復(fù)接成2048kb/s的基群信號(hào)發(fā)送出去，或者反之，把從其它數(shù)字交換系統(tǒng)（或數(shù)字傳輸系統(tǒng)）來的2048kb/s的基群信號(hào)分成30路話路信號(hào)，然后再通過數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)分接到各個(gè)相應(yīng)的用戶。在上述過程中，完成信號(hào)傳輸、信號(hào)同步、信令配合數(shù)字中繼電路38碼型變換碼型變換時(shí)鐘提取幀同步幀定位信號(hào)提取和插入幀和復(fù)幀定位信號(hào)插入信號(hào)插入收發(fā)PCM數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)數(shù)字中繼電路的基本功能與P77圖3.11略有不同39數(shù)字中繼電路的基本功能碼型變換：?jiǎn)螛O性不歸零碼HDB3（高密度雙極性碼）時(shí)鐘提?。壕褪菑妮斎氲臄?shù)據(jù)流中提取時(shí)鐘信號(hào)，作為輸入數(shù)據(jù)流的基準(zhǔn)時(shí)鐘。同時(shí)該時(shí)鐘信號(hào)還用來作為本端系統(tǒng)時(shí)鐘的外部參考時(shí)鐘源。幀同步：就是從接收的數(shù)據(jù)流中搜索并識(shí)別到同步碼，并以該時(shí)隙作為一幀的開始，以便接收端的幀結(jié)構(gòu)排列和發(fā)送端的完全一致。40復(fù)幀同步：如果數(shù)字中繼線上使用的是隨路信號(hào)（中國(guó)1號(hào)信令），則除了幀同步外，還要有復(fù)幀同步。復(fù)幀同步是為了解決各路標(biāo)志信號(hào)的錯(cuò)路問題。提取和插入隨路信號(hào)（TS16時(shí)隙）進(jìn)入數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)以后，PCM的TS0時(shí)隙和TS16時(shí)隙已無用途，可做它用（信號(hào)音發(fā)生器、處理機(jī)間的通信）。幀定位（再定時(shí)，同步）數(shù)字中繼電路的基本功能414.數(shù)字音頻信號(hào)的產(chǎn)生、發(fā)送和接收信號(hào)種類：

交換機(jī)到用戶各種信號(hào)音（單頻，信號(hào)源450Hz或950Hz的正弦波）

交換機(jī)到交換機(jī)

局間信號(hào)（MFC）

前向信號(hào)頻率：1380Hz,1500Hz,1620Hz,1740Hz,1860Hz,1980Hz（6中取2）后向信號(hào)頻率：1140Hz,1020Hz,900Hz,780Hz,（4中取2）用戶到交換機(jī)：撥號(hào)信息（直流脈沖、DTMF）42用戶線信號(hào)43單頻信號(hào)的產(chǎn)生T=2ms500Hz音頻信號(hào)產(chǎn)生原理單音頻信號(hào)的產(chǎn)生44

將信號(hào)按125μs間隔進(jìn)行抽樣（也就是8kHz的PCM抽樣頻率），然后進(jìn)行量化和編碼，得到各抽樣點(diǎn)的PCM信號(hào)，放到ROM中，使用時(shí)對(duì)ROM按一般PCM信號(hào)讀出，就是這個(gè)音頻信號(hào)（數(shù)字化的信號(hào)）。單音頻信號(hào)產(chǎn)生原理單音頻信號(hào)的產(chǎn)生45信號(hào)發(fā)生器的硬件結(jié)構(gòu)單音頻信號(hào)的產(chǎn)生實(shí)際上，按照正弦波的對(duì)稱性，ROM中僅存正半波的前半周樣值數(shù)據(jù)即可。46雙音頻信號(hào)的產(chǎn)生雙音頻信號(hào)產(chǎn)生原理：首先要找到雙音頻的一個(gè)重復(fù)周期，即最大公約數(shù)。將兩個(gè)雙音頻信號(hào)按125μs間隔進(jìn)行抽樣（也就是8kHz的PCM抽樣頻率），然后進(jìn)行量化和編碼，得到各抽樣點(diǎn)的PCM信號(hào)，放到ROM中，使用時(shí)對(duì)ROM按一般PCM信號(hào)讀出。

舉例：產(chǎn)生1500HZ和1620HZ信號(hào)（p81)數(shù)字音頻信號(hào)的發(fā)送

指定時(shí)隙（或占用普通話路的時(shí)隙）經(jīng)交換網(wǎng)絡(luò)送出，按輸出控制方式。P81圖3.1547數(shù)字音頻信號(hào)的接收F1數(shù)字濾波F2數(shù)字濾波Fn數(shù)字濾波數(shù)字邏輯識(shí)別輸入輸出多頻的接收48四、話路建立主要內(nèi)容：復(fù)用器和分路器的工作原理、TST網(wǎng)絡(luò)的工作原理49復(fù)用和分路5051串并變換原理移位寄存器移位寄存器HW0HW7CP鎖存器鎖存器D0D7D0D7……D0D7D7D0……D0D78-1(D0)8-1(D7)HW0HW0HW7HW7(8)(8)(8)CPCP∧TD752并串變換原理53時(shí)鐘、定時(shí)脈沖和位脈沖5455呼叫處理能力

在滿足服務(wù)質(zhì)量的前提下，處理機(jī)處理呼叫的能力，用最大忙時(shí)試呼次數(shù)（BHCA:MaximumNumberofBusyHourCallAttempts）表示。

呼叫處理能力：即在單位時(shí)間內(nèi)控制系統(tǒng)能夠處理的呼叫次數(shù)。

t=a+bN

t—系統(tǒng)總開銷；a—固有開銷；b—處理一次呼叫的平均開銷；

N—單位時(shí)間內(nèi)處理的總呼叫次數(shù)（BHCA）例：某處理機(jī)忙時(shí)呼叫處理時(shí)間開銷平均為0.8，固有開銷a=0.3，處理一次呼叫的時(shí)間為36ms，求其BHCA值。

t=0.8a=0.3b=36×10-3/3600(h)則N=（t-a)/b=50000次/h1、程控交換機(jī)對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求五、控制子系統(tǒng)56程控交換機(jī)的BHCA大小與其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、處理機(jī)的性能、處理機(jī)的分擔(dān)方式操作系統(tǒng)效率、呼叫處理的軟件編程效率等因素有關(guān)。一般要求程控交換機(jī)的BHCA大于75萬次。當(dāng)程控交換機(jī)承接的試呼總次數(shù)超過其最大BHCA設(shè)計(jì)能力時(shí)，交換機(jī)實(shí)際完成的呼叫處理次數(shù)就要下降。實(shí)際上，在交換機(jī)承接的話務(wù)負(fù)荷達(dá)到90%時(shí)，要進(jìn)行過負(fù)荷控制。最大設(shè)計(jì)能力90%最大設(shè)計(jì)能力完成的負(fù)荷時(shí)間程控交換機(jī)的呼叫處理能力57程控交換機(jī)的可靠性要求程控交換機(jī)是通信網(wǎng)中的核心設(shè)備之一，其一旦出現(xiàn)故障，將導(dǎo)致眾多電話不通，要求可靠性較高。其可靠性用可用性指標(biāo)A表示。A=MTBF/(MTBF+MTTR)MTBF—系統(tǒng)無故障間隔時(shí)間(系統(tǒng)無故障運(yùn)行時(shí)間）MTTR—系統(tǒng)故障平均修復(fù)時(shí)間（系統(tǒng)故障時(shí)間）程控交換機(jī)的不可用性:U=1-A程控交換機(jī)的不可用性指標(biāo)一般要求20年內(nèi)不超過1小時(shí)。計(jì)算表明，此時(shí)需要2個(gè)處理機(jī)協(xié)同工作才能達(dá)到。58程控交換機(jī)的服務(wù)質(zhì)量要求程控交換機(jī)的服務(wù)質(zhì)量要求主要有呼損指標(biāo)和接續(xù)時(shí)延。呼損指標(biāo)：因交換機(jī)的話路子系統(tǒng)公共資源不足，導(dǎo)致在最大忙時(shí)呼叫不能完成的接續(xù)數(shù)與此時(shí)承接的呼叫總數(shù)之比，用百分?jǐn)?shù)表示。一般程控交換機(jī)的呼損指標(biāo)小于10%。接續(xù)時(shí)延：用戶摘機(jī)后，從識(shí)別出摘機(jī)、連接信號(hào)音設(shè)備到用戶聽到撥號(hào)音的平均時(shí)間小于400ms。用戶撥號(hào)后，從號(hào)碼分析、選擇和接續(xù)通路、被叫端發(fā)出鈴流、主叫端連接信號(hào)音設(shè)備到用戶聽到回鈴音的平均時(shí)間小于650ms。592、控制系統(tǒng)的構(gòu)成方式（1）程控交換機(jī)控制系統(tǒng)的構(gòu)成方式（多種）主要有兩種

集中控制：任何一臺(tái)處理機(jī)都能使用系統(tǒng)中的所有資源（硬件和軟件資源），執(zhí)行交換系統(tǒng)的全部控制功能。一般處理機(jī)的數(shù)量是2，適合容量較小的程控交換機(jī)。資源1資源2資源n處理機(jī)1處理機(jī)2處理機(jī)L功能1功能2功能m特點(diǎn)有三：?jiǎn)栴}：2個(gè)或多個(gè)處理機(jī)間如何協(xié)同工作？60

分散控制：

程控交換機(jī)的所有資源的使用和實(shí)現(xiàn)的控制功能是由多個(gè)處理機(jī)分擔(dān)完成的。有全分散控制和分級(jí)控制兩種方式。

全分散控制方式有五個(gè)特點(diǎn)：p89分級(jí)控制方式有四個(gè)特點(diǎn)：p892、控制系統(tǒng)的構(gòu)成方式處理機(jī)1處理機(jī)2處理機(jī)L資源1資源2資源n資源3資源4資源n-1功能1功能2功能m功能3功能4功能m-161多處理機(jī)之間的控制方式主要有三種：

按功能分擔(dān)、按話務(wù)（容量）分擔(dān)、冗余工作（冷備用、熱