程控数字电话交换系统课件

现代通信技术概论现代通信技术概论2第第3章章 程控数字电话交换系统程控数字电话交换系统3.1 程控数字电话概述3.2 程控数字电话交换系统3.3 软交换及软交换系统33.1 电话交换系统概述电话交换系统概述 电话交换系统从早期人工式、机械式、电子式电话交换系统从早期人工式、机械式、电子式交换阶段，发展成为如今以计算机程序控制为主交换阶段，发展成为如今以计算机程序控制为主的程控数字交换阶段，不仅实现了数字语音通信，的程控数字交换阶段，不仅实现了数字语音通信，还能实现传真、数据、图像通信，构成了综合业还能实现传真、数据、图像通信，构成了综合业务数字通信网。务数字通信网。本章将首先给出电话交换的概念模型、功能模本章将首先给出电话交换的概念模型、功能模型以及程控数字交换机的基本组成，然后就程控型以及程控数字交换机的基本组成，然后就程控数字电话交换系统的基本工作原理从硬件和软件数字电话交换系统的基本工作原理从硬件和软件两个方面进行说明。两个方面进行说明。43.1.1 电话交换的概念模型电话交换的概念模型 交换机能够实现多用户之间交换机能够实现多用户之间“两两连线构通回两两连线构通回路路”的设想，同时也节省了连接线路。的设想，同时也节省了连接线路。53.1.2 电话交换技术发展史电话交换技术发展史交换机类型接续方式控制方式接线器供电方式交换信息年代磁石式人工铃流*塞绳自备模拟话音1878共电式人工环路电流*塞绳交换机提供模拟话音1891步进制自动拨号脉冲步进接线器交换机提供模拟话音1891纵横制自动布线逻辑纵横接线器交换机提供模拟话音1919模拟程控自动存储程序干簧接线器交换机提供模拟话音1965程控数字自动存储程序电子接线器交换机提供数字话音等1970*铃流：接线员听到主叫振铃后，人工完成接线*用户摘机后接线员看到灯闪，人工完成接线表3-1 各类交换机及其主要特点63.1.3 电话交换的功能模型电话交换的功能模型 终端接口模块：与外部设备（本地用户设备和终端接口模块：与外部设备（本地用户设备和中继线）连接。中继线）连接。接续模块：任意两用户之间连接矩阵网络。接续模块：任意两用户之间连接矩阵网络。控制模块：控制建立或拆除接续。控制模块：控制建立或拆除接续。73.1.4 电话交换机的基本组成电话交换机的基本组成信令设备产生各种标准的信令信号，如振铃信号、信令设备产生各种标准的信令信号，如振铃信号、拨号音、忙音等，其他与功能模型等效。拨号音、忙音等，其他与功能模型等效。83.2 程控数字电话交换系统程控数字电话交换系统 程控数字电话交换系统实际上完全是由计算机程控数字电话交换系统实际上完全是由计算机控制的电话交换系统，由硬件和软件两大部分组控制的电话交换系统，由硬件和软件两大部分组成。本节将重点说明其中数字交换的基本工作原成。本节将重点说明其中数字交换的基本工作原理。理。93.2.1 硬件的基本组成硬件的基本组成 分话路和控制两大部分：分话路和控制两大部分：101.话路部分话路部分 话路部分的主要任务是根据用户拨号状况，实现话路部分的主要任务是根据用户拨号状况，实现用户之间数字通路的接续：用户之间数字通路的接续：u数字交换网络：为参与交换的数字信号提供接续数字交换网络：为参与交换的数字信号提供接续通路。通路。u 用户电路：与用户线之间的接口电路，用于完用户电路：与用户线之间的接口电路，用于完成成A/D和和D/A变换，同时为用户提供馈电、过压保变换，同时为用户提供馈电、过压保护、振铃、监视、二护、振铃、监视、二/四线转换等辅助功能。四线转换等辅助功能。u 中继电路：与中继线的接口电路，具有码型变中继电路：与中继线的接口电路，具有码型变换、时钟提取、帧同步等功能。换、时钟提取、帧同步等功能。111.话路部分话路部分u 扫描器：收集用户的状态信息，如摘机、挂机扫描器：收集用户的状态信息，如摘机、挂机等动作。等动作。u 交换网驱动器：在控制部分控制下具体执行数交换网驱动器：在控制部分控制下具体执行数字交换网络中通路的建立和释放。字交换网络中通路的建立和释放。u信令设备产生控制信号，主要包括信号音发生器信令设备产生控制信号，主要包括信号音发生器（产生拨号音、忙音、回铃音等）、话机双音频（产生拨号音、忙音、回铃音等）、话机双音频(DTMF)号码接收器、局间多频互控信号发生器号码接收器、局间多频互控信号发生器和接收器（用于交换机之间的和接收器（用于交换机之间的“对话对话”）以及完成）以及完成CCITT No.7号共路信令的部件。号共路信令的部件。122.控制部分控制部分 控制部分的主要任务是根据外部用户与内部维控制部分的主要任务是根据外部用户与内部维护管理的要求，执行控制程序，以控制相应硬件护管理的要求，执行控制程序，以控制相应硬件实现交换及管理功能：实现交换及管理功能：u中央处理器：普通计算机或交换专用计算机，中央处理器：普通计算机或交换专用计算机，用于控制、管理、监测和维护交换系统的运行。用于控制、管理、监测和维护交换系统的运行。u 程序和数据存储器：分别存储交换系统的控制程序和数据存储器：分别存储交换系统的控制程序和执行过程中用到的数据。程序和执行过程中用到的数据。u 维护终端：包括键盘、显示器、打印机等设备。维护终端：包括键盘、显示器、打印机等设备。u 远端接口：分散控制方式下实现远程控制连接。远端接口：分散控制方式下实现远程控制连接。133.2.2 软件的基本功能与组成软件的基本功能与组成 基本功能：程控数字交换机将各种控制功能预基本功能：程控数字交换机将各种控制功能预先编写成功能模块存入存储器，并根据对交换机先编写成功能模块存入存储器，并根据对交换机外部状态作周期扫描所取得的数据，通过中断方外部状态作周期扫描所取得的数据，通过中断方式调用相应的功能模块对交换机实施控制，协调式调用相应的功能模块对交换机实施控制，协调运行交换系统的工作。运行交换系统的工作。14软件的组成软件的组成153.2.3 时隙交换与复用线交换时隙交换与复用线交换 为了说明数字交换网的交换原理，先要了解时为了说明数字交换网的交换原理，先要了解时隙交换和复用线交换两个重要的数字交换概念。隙交换和复用线交换两个重要的数字交换概念。而时分接线器和空分接线器则分别用来实现这两而时分接线器和空分接线器则分别用来实现这两种交换。种交换。161.时隙交换时隙交换 时隙交换实现同一条复用线上两个用户之间话时隙交换实现同一条复用线上两个用户之间话音信息的交换。音信息的交换。TSi TSj（ij）17T型时分接线器型时分接线器18读出控制方式读出控制方式 又称为时钟（顺序）写入，控制（地址）读出。又称为时钟（顺序）写入，控制（地址）读出。首先在定时脉冲控制下按照首先在定时脉冲控制下按照TS0TSM的顺序把的顺序把输入复用线上的输入复用线上的M个时隙的话音数据写入到个时隙的话音数据写入到SM单单元，与此同时，把每一个时隙要交换去的单元地元，与此同时，把每一个时隙要交换去的单元地址写入到址写入到CM单元。单元。当从当从SM读出话音时隙时，按照读出话音时隙时，按照CM中地址顺序中地址顺序读出。读出。19写入控制方式写入控制方式 与读出控制方式不同，向与读出控制方式不同，向SM写入话音时隙时，写入话音时隙时，按照按照CM单元指定的顺序写，单元指定的顺序写，SM读出则在定时脉读出则在定时脉冲的控制下从上到下顺序完成。冲的控制下从上到下顺序完成。以上两种方式的时隙交换路由是由联机程序根以上两种方式的时隙交换路由是由联机程序根据用户拨号号码通过用户忙闲表，查出被叫空闲据用户拨号号码通过用户忙闲表，查出被叫空闲链路而得到的。链路而得到的。202.复用线交换复用线交换 复用线交换完成两条复用线之间话音信息的交复用线交换完成两条复用线之间话音信息的交换，可以实现扩大交换容量的目的。换，可以实现扩大交换容量的目的。21S型空分接线器型空分接线器 S型接线器能够把任一复用线上的任一时隙信息型接线器能够把任一复用线上的任一时隙信息交换至另一复用线上任一时隙。交叉矩阵是由复交换至另一复用线上任一时隙。交叉矩阵是由复用线交叉点阵组成的，交叉点阵中的每一个交叉用线交叉点阵组成的，交叉点阵中的每一个交叉点就是一个高速电子开关。这些高速电子开关受点就是一个高速电子开关。这些高速电子开关受CM中存储数据的控制，用于实现交叉点的接通和中存储数据的控制，用于实现交叉点的接通和断开。断开。22S型空分接线器（输出控制方式）型空分接线器（输出控制方式）23输出控制方式说明输出控制方式说明u 按照输出复用线来配置按照输出复用线来配置CM，每一条输出复用，每一条输出复用线都要设置一个固定的线都要设置一个固定的CM，图中共有，图中共有n条输出复条输出复用线需要用线需要n个个CM。u 每个话路时隙对应一个每个话路时隙对应一个CM存储单元。存储单元。u CM存储单元中存储的内容是需要接通的输入存储单元中存储的内容是需要接通的输入复用线的编号，因此，用二进制表示输入复用线编复用线的编号，因此，用二进制表示输入复用线编号时号时CM要保持足够的位数。要保持足够的位数。24S型空分接线器（输入控制方式）型空分接线器（输入控制方式）25输入控制方式说明输入控制方式说明u 每一条入线都设置一个固定的每一条入线都设置一个固定的CM，图中共有，图中共有n条入线，也就需要条入线，也就需要n 个个CMu CM存储单元数量与复用线话路时隙数相同。存储单元数量与复用线话路时隙数相同。u CM存储单元中存储的内容是需要接通的输出存储单元中存储的内容是需要接通的输出复用线编号。复用线编号。26两种接线器的不足两种接线器的不足T型接线器只能完成同一条复用线交换；型接线器只能完成同一条复用线交换；S型接线器只能完成或者入线指定时隙或者出线型接线器只能完成或者入线指定时隙或者出线指定时隙情况下复用线之间的交换，而不能完成指定时隙情况下复用线之间的交换，而不能完成入线和出线同时指定时隙的交换；入线和出线同时指定时隙的交换；对于大规模的交换网络，必须既能实现同一复对于大规模的交换网络，必须既能实现同一复用线不同时隙之间的交换又能实现不同复用线之用线不同时隙之间的交换又能实现不同复用线之间的时隙交换。因此，两种接线器结合组成复合间的时隙交换。因此，两种接线器结合组成复合型交换网络，才能实现这一要求。型交换网络，才能实现这一要求。273.2.4 TST型数字交换网络型数字交换网络T-S-T数字交换网交换过程示意图数字交换网交换过程示意图28举例说明一次举例说明一次AB的的交换过程交换过程 把把PCM0TS205时隙的话音信号交换到时隙的话音信号交换到PCM15TS35时隙中去：时隙中去：假设选中了假设选中了TS58，则处理机分别在输入侧，则处理机分别在输入侧T级的级的CMA0的第的第205号单元写入号单元写入“58”，在，在S级级CMS15的第的第58号单元写入号单元写入“0”（0号复用线），在输出侧号复用线），在输出侧T级的级的CMB15的第的第35号单元写入号单元写入“58”，于是各，于是各CM分别控制各级动作。首先，当分别控制各级动作。首先，当PCM0的的TS205时隙信息来到时，由时隙信息来到时，由CMA0控制写入控制写入SMA0的第的第58号单元；号单元；当当TS58时隙到来时，该信息被顺序读出到时隙到来时，该信息被顺序读出到S级的输入端的级的输入端的0号号入线，并由入线，并由CMS15控制交叉开关点控制交叉开关点0入入/15出闭合接通至输出侧出闭合接通至输出侧T级的第级的第15个个T接线器的入线端，同时写入到接线器的入线端，同时写入到SMB15的第的第58号号单元；最后当单元；最后当TS35到来时，再由到来时，再由CMB15控制从控制从SMB15的第的第58号号单元读出至接收端单元读出至接收端B的解码接收电路中去。的解码接收电路中去。293.2.5 程控交换机主要性能指标程控交换机主要性能指标系统容量：用户线数和中继线数系统容量：用户线数和中继线数呼损率：呼叫未通量与呼叫总量之比呼损率：呼叫未通量与呼叫总量之比接续时延：接续时延：400ms1000ms之间之间话务负荷能力：爱尔兰（话务负荷能力：爱尔兰（Erl）呼叫处理能力：最大忙时试呼叫次数呼叫处理能力：最大忙时试呼叫次数可靠性和可用性：不中断，故障少可靠性和可用性：不中断，故障少主要业务：基本业务（通话）和补充业务（呼主要业务：基本业务（通话）和补充业务（呼叫转移、呼叫等待、免打扰等）叫转移、呼叫等待、免打扰等）303.3软交换及软交换系统软交换及软交换系统 软交换是互联网进化过程中因特网与电话交换软交换是互联网进化过程中因特网与电话交换网络充分融合的一种新兴技术，将成为下一代网网络充分融合的一种新兴技术，将成为下一代网络（络（NGN）一种最基本的技术。）一种最基本的技术。313.3.1 软交换的概念软交换的概念 软交换可以理解为利用因特网实现软交换可以理解为利用因特网实现ISDN的功的功能。能。323.3.2 软交换系统软交换系统组成框图组成框图33软交换系统各部分的功能软交换系统各部分的功能u 信令网关：信令网关：IP网与交换机之间信令中继转换网与交换机之间信令中继转换处理处理u 媒体网关：媒体网关：两种网络之间媒体数据格式的转两种网络之间媒体数据格式的转换（包括中继媒体网关和接入媒体网关）换（包括中继媒体网关和接入媒体网关）u IP媒体服务器：媒体资源的生成、控制和管媒体服务器：媒体资源的生成、控制和管理理u 应用服务器：提供业务执行环境应用服务器：提供业务执行环境u 网管中心：网络的整体控制管理。网管中心：网络的整体控制管理。343.3.3 软交换系统的应用软交换系统的应用目前软交换的应用主要集中在如下几个方面：目前软交换的应用主要集中在如下几个方面：分组中继：在分组中继网中，通过媒体网关直分组中继：在分组中继网中，通过媒体网关直接提供高速的分组数据接口接提供高速的分组数据接口 分组本地接入：实现话音的本地分组接入，淘分组本地接入：实现话音的本地分组接入，淘汰掉电话终端局汰掉电话终端局 多媒体业务多媒体业务 支持支持3G网：适用于网：适用于3G网呼叫控制与媒体承载网呼叫控制与媒体承载分离分离35本章小结和知识点本章小结和知识点u电话交换的概念模型与功能模型电话交换的概念模型与功能模型u电话交换机的基本组成电话交换机的基本组成u单条复用线上时隙交换：时分接线器单条复用线上时隙交换：时分接线器u多条复用线之间时隙交换：空分接线器多条复用线之间时隙交换：空分接线器u程控数字电话交换系统的硬件组成程控数字电话交换系统的硬件组成u程控数字电话交换系统的软件组成程控数字电话交换系统的软件组成uTST数字交换网数字交换网u软交换的概念软交换的概念