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第 3章 电 路 交 换 技 术 1 7号信令协议定义了哪三种类型什么是同抢？同抢发生的原因是什么？同抢的防卫措施有几种？什么是非互控方式？半互控方式？全互控方式？请说明一级之间的连接方式？与间的连接方式？什么是正常路由，迂回路由，路由选择的基本原则是什么？ 第 3章 电 路 交 换 技 术第 3章 电 路 交 换 技 术3.1 概 述 3.2 电 路 交 换 机 的 硬 件 结 构 3.3 数 字 交 换 网 络 的 结 构 3.4 电 路 交 换 机 的 控 制 软 件 3.5 电 路 交 换 机 的 指 标 体 系 3.6 电 路 交 换 典 型 机 思 考 题 第 3章 电 路 交 换 技 术 3.1 概 述3.1.1 电 路 交 换 的 特 点 通 过 第 1章 的 学 习 ， 我 们 初 步 了 解 了 电 路 交 换 的 过 程 ， 它 具有 的 特 点 总 结 如 下 : (1) 电 路 交 换 是 一 种 实 时 交 换 ， 适 用 于 对 实 时 性 要 求 高 的 通信 业 务 。 (2) 电 路 交 换 是 面 向 连 接 的 交 换 技 术 。 在 通 信 前 要 通 过 呼 叫为 主 叫 、 被 叫 用 户 建 立 一 条 物 理 连 接 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 (3) 电 路 交 换 采 用 静 态 复 用 、 预 分 配 带 宽 并 独 享 通 信 资 源 的方 式 。 交 换 机 根 据 用 户 的 呼 叫 请 求 ， 为 用 户 分 配 固 定 位 置 、 恒 定带 宽 (通 常 是 64 kb/s)的 电 路 。 话 路 接 通 后 ， 即 使 无 信 息 传 送 ， 也需 要 占 用 电 路 。 因 此 电 路 利 用 率 低 ， 尤 其 是 对 突 发 业 务 来 说 。 (4) 在 传 送 信 息 期 间 ， 没 有 任 何 差 错 控 制 措 施 ， 控 制 简 单 ，但 不 利 于 可 靠 性 要 求 高 的 数 据 业 务 传 送 。 根 据 上 述 特 点 ， 电 路 交 换 机 使 用 了 如 下 控 制 技 术 ： 利 用 呼 叫 处 理 完 成 交 换 网 络 入 端 口 到 出 端 口 之 间 内 部 通 道 的预 占 ； 使 用 局 间 信 令 完 成 中 继 线 上 带 宽 资 源 的 预 占 。 由 于 呼 叫 建 立 阶 段 已 获 得 了 全 部 的 通 信 资 源 ， 通 信 阶 段 无 需缓 存 和 差 错 控 制 机 制 ， 因 此 采 用 同 步 时 分 交 换 就 可 以 满 足 要 求 。 第 3章 电 路 交 换 技 术3.1.2 电 路 交 换 机 的 分 类 从 不 同 的 角 度 可 以 对 电 路 交 换 机 进 行 分 类 。 1 模 拟 交 换 机 和 数 字 交 换 机 送 入 交 换 机 的 信 号 可 以 是 模 拟 信 号 ， 也 可 以 是 编 码 后 的 数字 信 号 。 按 交 换 网 络 传 送 的 信 号 形 式 ， 可 以 将 电 路 交 换 机 分 为 模 拟交 换 机 和 数 字 交 换 机 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 2 空 分 交 换 机 和 时 分 交 换 机 交 换 机 的 交 换 网 络 可 以 用 空 分 阵 列 组 成 ， 也 可 以 用 共 享 存储 器 或 共 享 总 线 的 时 分 交 换 单 元 组 成 。 按 交 换 网 络 的 接 续 方 式 ， 可 以 将 电 路 交 换 机 分 为 空 分 交 换机 和 时 分 交 换 机 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 3 布 线 逻 辑 控 制 和 存 储 程 序 控 制 交 换 机 对 交 换 机 的 控 制 可 以 用 逻 辑 电 路 控 制 ， 也 可 以 用 存 储 器 中的 程 序 控 制 。 按 控 制 方 式 可 以 将 电 路 交 换 机 分 为 布 线 逻 辑 控 制 交 换 机 和存 储 程 序 控 制 SPC(Stored Program Controlled)交 换 机 ， 简 称 程控 交 换 机 。 第 3章 电 路 交 换 技 术3.2 电 路 交 换 机 的 硬 件 结 构 典 型 的 电 路 交 换 系 统 是 电 话 交 换 系 统 。 本 节 以 数 字 程 控 电话 交 换 机 为 例 ， 说 明 电 路 交 换 机 的 组 成 。 电 路 交 换 机 的 总 体 结 构 包 括 硬 件 和 软 件 两 部 分 。 本 节 主 要 介 绍 电 路 交 换 机 的 硬 件 结 构 。 其 硬 件 结 构 分 为 话 路 子 系 统 和 控 制 子 系 统 ， 如 图 3.1所 示 。 话 路 子 系 统 主 要 由 接 口 电 路 和 交 换 网 络 组 成 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 接 口 的 作 用 是 将 来 自 不 同 终 端 (电 话 机 、 计 算 机 等 )或 其 它 交换 机 的 各 种 信 号 转 换 成 统 一 的 交 换 机 内 部 工 作 信 号 ， 并 按 信 号 的性 质 分 别 将 信 令 送 给 控 制 系 统 ， 将 业 务 消 息 送 给 交 换 网 络 。 交 换 网 络 的 任 务 是 实 现 各 入 、 出 线 上 信 号 的 传 递 或 接 续 。 控 制 子 系 统 对 话 路 子 系 统 进 行 控 制 。 它 由 处 理 机 、 存 储 器 、外 部 设 备 和 远 端 接 口 等 部 件 组 成 。 外 部 设 备 有 外 存 、 打 印 机 、 维 护 终 端 等 ， 是 交 换 局 维 护 人 员使 用 的 设 备 。 远 端 接 口 包 括 至 集 中 维 护 操 作 中 心 CMOC(Centralized Maintenance Operation Center)、 网 管 中 心 、 计 费 中 心 等 的 数 据 传 送 接 口 。 存 储 器 用 来 存 储 程 序 和 数 据 ， 可 进 一 步 分 为 程 序 存 储器 和 数 据 存 储 器 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 图 3.1 数 字 交 换 系 统 的 硬 件 功 能 结 构 数字交换网络 模拟用户线 模拟用户接 口模拟用户 线 用户级模拟用户接 口远端模块数字用户线 数字用户接 口数字中继线 数字中继接 口 模拟中继线 模拟中继接 口信令设备话路子系统控制子系统 处理机 远端接口存储器打印机 外存 维护终端 用户级数字中继接口 数字中继接口 第 3章 电 路 交 换 技 术3.2.1 话 路 子 系 统 话 路 子 系 统 包 括 模 拟 用 户 接 口 、 用 户 级 、 远 端 模 块 、 数 字 用 户 接 口 、 数 字 中继 接 口 、 模 拟 中 继 接 口 、 信 令 设 备 、 交 换 网 络 等 部 件 。 1 模 拟 用 户 接 口 模 拟 用 户 接 口 是 数 字 程 控 交 换 机 连 接 模 拟 用 户 线 的 接 口 电 路 。 模 拟 用 户 的 传输 线 路 为 二 线 模 拟 线 ， 终 端 和 交 换 机 之 间 采 用 直 流 环 路 信 令 方 式 。 终 端 向 数 字 交 换 网 络 传 送 话 音 信 号 、 音 频 数 据 和 双 音 多 频 信 号 ， 交 换 机 向 模拟 话 机 提 供 直 流 馈 电 和 振 铃 信 号 ， 并 完 成 测 量 等 功 能 。 每 一 个 模 拟 用 户 均 要 经 模 拟 用 户 接 口 电 路 连 接 交 换 网 络 ， 因 此 这 种 接 口 电 路 占 的 比 例 最 大 ， 对 它 的 组 成 和 功 能 有 一 个 基 本 要 求 ， 归 纳 起 来 为 BORSCHT， 如图 3.2所 示 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 图 3.2 实 现 BORSCHT功 能 的 用 户 电 路带通滤波器平衡网络低通滤波器 编/译码器CHB，S扫描OT，R测试振铃 第 3章 电 路 交 换 技 术 BORSCHT的 含 义 如 下 ： B(Battery feed)： 馈 电 。 所 有 连 接 在 交 换 机 上 的 终 端 ， 均 由交 换 机 馈 电 。 程 控 交 换 机 的 馈 电 电 压 一 般 为 -48 V。 通 话 时 馈 电电 流 在 20 100 mA之 间 。 馈 电 方 式 有 恒 压 馈 电 和 恒 流 馈 电 两 种 。 O(Over-voltage)： 过 压 保 护 。 程 控 交 换 机 内 有 大 量 的 集 成 电路 ， 为 保 护 这 些 元 器 件 免 受 从 用 户 线 进 来 的 高 电 压 、 过 电 流 的 袭击 ， 一 般 采 用 二 级 保 护 措 施 。 第 一 级 保 护 是 在 用 户 线 入 局 的 配 线 架 上 安 装 保 安 器 ， 主 要 用来 防 止 雷 电 。 但 由 于 保 安 器 在 雷 电 袭 击 时 仍 可 能 有 上 百 伏 的 电 压 输 出 ， 对 交 换 机 内 的 集 成 元 器 件 仍 会 产 生 致 命 的 损 伤 ， 因 此 ， 在 模 拟 用 户接 口 电 路 中 一 般 还 要 完 成 第 二 级 过 压 保 护 和 过 流 保 护 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 R(Ring)： 振 铃 。 振 铃 信 号 送 向 被 叫 用 户 ， 用 于 通 知 被 叫 有呼 叫 进 入 。 向 用 户 振 铃 的 铃 流 电 压 一 般 较 高 。 我 国 规 定 的 标 准是 用 75 15 V、 25 Hz交 流 电 压 作 为 铃 流 电 压 ， 向 用 户 提 供 的 振铃 节 奏 规 定 为 l s通 ， 4 s断 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 S(Supervision)： 监 视 。 用 户 话 机 的 摘 /挂 机 状 态 和 拨 号 脉 冲数 字 的 检 测 ， 是 通 过 微 处 理 机 监 视 用 户 线 上 直 流 环 路 电 流 的 有 、无 状 态 来 实 现 的 。 用 户 挂 机 空 闲 时 ， 直 流 环 路 断 开 ， 馈 电 电 流 为 零 ； 反 之 ，用 户 摘 机 后 ， 直 流 环 路 接 通 ， 馈 电 电 流 在 20 mA以 上 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 C(Codec)： 编 译 码 。 数 字 交 换 机 只 能 对 数 字 信 号 进 行 交 换处 理 ， 而 话 音 信 号 是 模 拟 信 号 ， 因 此 ， 在 模 拟 用 户 电 路 中 需 要用 编 码 器 把 模 拟 话 音 信 号 转 换 成 数 字 话 音 信 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 输 出 的 数 字 话 音 转 换 成 模拟 话 音 送 给 用 户 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 H(Hybrid)： 混 合 电 路 。 数 字 交 换 网 络 完 成 4线 交 换 (接 收和 发 送 各 1对 线 )， 而 用 户 传 输 线 路 上 用 2线 双 向 传 送 信 号 。 因 此 ， 在 用 户 话 机 和 编 /解 码 器 之 间 应 进 行 2/4线 转 换 ， 以把 2线 双 向 信 号 转 换 成 收 、 发 分 开 的 4线 单 向 信 号 ， 而 相 反 方 向需 进 行 4/2线 转 换 ； 同 时 可 根 据 每 一 用 户 线 路 阻 抗 的 大 小 调 节 平 衡 网 络 ， 达 到最 佳 平 衡 效 果 。 这 就 是 混 合 电 路 的 功 能 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 T(Test)： 测 试 。 测 试 工 作 可 由 外 接 的 测 试 设 备 来 完 成 ， 也可 利 用 交 换 机 的 软 件 测 试 程 序 进 行 自 动 测 试 。 测 试 是 通 过 测 试继 电 器 或 电 子 开 关 为 用 户 接 口 电 路 或 外 部 用 户 线 提 供 的 测 试 接入 口 而 实 现 的 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 2 用 户 级 用 户 级 是 用 户 集 线 器 LC(line Concentration)的 简 称 ， 它 完 成话 务 集 中 的 功 能 。 一 群 用 户 经 用 户 级 集 中 后 以 较 少 的 链 路 接 至交 换 网 络 ， 以 提 高 交 换 网 络 的 利 用 率 。 集 中 比 一 般 为 2 l8 l。 用 户 级 和 用 户 接 口 电 路 还 可 以 设 置 在 远 端 ， 常 称 为 远 端 模块 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 3 数 字 用 户 接 口 连 接 用 户 终 端 且 环 线 采 用 数 字 传 输 的 交 换 机 接 口 称 为 数 字用 户 接 口 。 已 标 准 化 的 数 字 用 户 接 口 有 基 本 速 率 接 口 BRI(Basic Rate Interface)和 基 群 速 率 接 口 PRI(Primary Rate Interface)。 这 两 个 接 口 的 传 输 帧 结 构 分 别 为 2B D和 30B D， 线 路 速率 分 别 为 192 kb/s和 2.048 Mb/s。 其 中 ， “ B”是 64 kb/s的 业 务 信 道 ， “ D”是 信 令 信 道 ， 在 BRI中 D是 16 kb/s， 在 PRI中 D是 64 kb/s。 数 字 用 户 接 口 应 具 有 图 3.3所 示 的 功 能 结 构 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 图 3.3 数 字 用 户 接 口 的 基 本 功 能信令插入和提取( S ) 复用器/分路器收发器测试 控制系统 交换网络( T ) 馈电( B )过压保护( O )用户线 ( R ) 第 3章 电 路 交 换 技 术 数 字 用 户 线 采 用 专 用 信 令 链 路 传 送 信 令 (DSS1信 令 )。 发 送方 将 信 令 插 入 专 用 逻 辑 信 道 ， 以 时 分 复 用 方 式 和 信 息 一 起 传 送 ，接 收 方 从 专 用 逻 辑 信 道 提 取 信 令 。 交 换 网 络 接 续 的 信 道 是 64 kb/s的 数 字 信 道 ， 而 环 线 的 传 输速 率 可 能 高 于 或 低 于 64 kb/s。 因 此 ， 在 接 口 和 交 换 网 络 之 间 ，需 要 插 入 一 个 多 路 复 用 器 与 分 路 器 ， 以 便 将 环 线 信 号 分 离 或 合并 为 若 干 条 64 kb/s的 信 道 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 收 发 器 的 主 要 作 用 是 实 现 数 字 信 号 的 双 向 传 输 。 曾 经 提 出 的方 案 有 空 分 、 频 分 、 时 分 和 回 波 抵 消 法 四 种 。 空 分 法 即 在 两 个 方 向 各 使 用 一 对 独 立 的 双 绞 线 ， 由 于 不 经 济 ，因 此 很 少 使 用 。 频 分 法 即 在 两 个 方 向 使 用 一 对 传 输 线 ， 各 使 用 不 同 的 频 段 ，由 于 占 用 频 带 宽 ， 传 输 距 离 近 ， 现 在 也 很 少 使 用 。 时 分 法 是 将 收 发 脉 冲 压 缩 ， 在 两 个 方 向 使 用 不 同 时 间 段 送 出信 号 ， 所 需 频 带 至 少 是 收 发 信 号 带 宽 的 2倍 ， 电 路 易 集 成 。 但 传输 距 离 近 ， 不 适 合 长 距 离 通 信 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 回 波 抵 消 法 采 用 混 合 线 圈 实 现 2/4线 变 换 ， 在 同 一对 线 上 可 以 同 时 传 送 两 个 方 向 的 信 号 ， 它 所 需 的 频 带窄 ， 传 输 距 离 长 ， 是 目 前 数 字 用 户 线 采 用 的 主 要 技 术 。 此 外 ， 收 发 器 中 还 要 有 均 衡 器 和 扰 码 器 。 均 衡 器 用 来 补 偿 数 字 信 号 传 输 时 产 生 的 非 线 性 衰减 和 时 延 ， 消 除 码 间 干 扰 ； 扰 码 器 的 作 用 是 在 发 送 数 据 中 加 入 一 个 伪 随 机 序列 ， 破 坏 传 送 数 据 中 可 能 出 现 的 全 1、 全 0或 某 种 信 号周 期 重 复 的 规 律 性 ， 可 以 减 少 相 邻 信 号 的 串 扰 和 定 时 信 号 的 误 判 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 4 模 拟 中 继 接 口 模 拟 中 继 AT(Analog Trunk)接 口 是 数 字 交 换 机 为 适 应 局 间模 拟 环 境 而 设 置 的 接 口 电 路 ， 用 来 连 接 模 拟 中 继 线 。 模 拟 中 继接 口 具 有 测 试 、 过 压 保 护 、 线 路 信 令 监 视 和 配 合 、 编 /译 码 等 功能 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 5 数 字 中 继 接 口 数 字 中 继 DT(Digital Trunk)接 口 是 数 字 交 换 系 统 与 数 字 中继 线 之 间 的 接 口 电 路 ， 可 适 配 PCM一 次 群 或 高 次 群 的 数 字 中 继线 。 第 3章 电 路 交 换 技 术6 信 令 设 备 图 3.6 本 局 呼 叫 的 信 令 过 程主叫话机 交换机摘机 被叫话机拨号音号码回铃音 振铃摘机通 话挂机 催挂音挂机释放消息转输呼叫 时间 第 3章 电 路 交 换 技 术 对 于 随 路 信 令 CAS(Channel Associated Signaling)系 统 ， 信令 有 监 视 信 令 、 地 址 信 令 、 各 种 音 信 令 和 铃 流 。 监 视 信 令 完 成 呼 叫 监 视 、 应 答 等 功 能 ， 它 分 散 在 用 户 接 口和 中 继 接 口 电 路 中 。 其 它 两 种 信 令 体 现 在 图 3.1的 信 令 设 备 中 ， 包 括 各 种 音 信 号 (拨 号 音 、 忙 音 、 回 铃 音 等 ) 发 生 器 、 双 音 多 频 信 号 接 收 器 、 多频 信 号 发 送 和 接 收 器 。 铃 流 发 生 器 单 独 设 置 ， 通 常 放 在 用 户 模块 中 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 除 铃 流 信 令 外 ， 其 它 音 信 令 和 多 频 信 令 都 是 以 数 字 形 式直 接 进 入 数 字 交 换 网 络 ， 并 像 数 字 话 音 信 号 一 样 交 换 到 所 需端 口 。 音 信 令 的 数 字 化 原 理 和 话 音 完 全 一 样 。 如 果 交 换 局 间 使 用 公 共 信 道 信 令 CCS(Common Channel Signaling)， 那 么 图 3.1中 的 信 令 设 备 主 要 完 成 7号 信 令 第 二 功能 级 的 功 能 ， 第 一 功 能 级 的 功 能 由 数 字 中 继 完 成 ， 第 三 和 第四 功 能 级 的 功 能 由 控 制 系 统 完 成 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 7 交 换 网 络 对 电 路 交 换 而 言 ， 呼 叫 处 理 的 目 的 是 在 需 要 通 话 的 用 户 之间 建 立 一 条 通 路 ， 这 就 是 交 换 功 能 。 交 换 功 能 由 交 换 机 中 的 交换 网 络 实 现 。 交 换 网 络 可 在 处 理 机 的 控 制 下 建 立 任 意 两 个 终 端之 间 的 连 接 。 数 字 交 换 系 统 的 交 换 过 程 如 图 3.7所 示 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 图 3.7 数 字 交 换 系 统 的 交 换 过 程11甲 aTS1bTS1 aTS1 PCM13030乙 bTS30a bTS30PCM2TS30 数字交换网络 bTS1PCM1aTS30PCM2 第 3章 电 路 交 换 技 术 在 数 字 交 换 机 中 ， 每 个 用 户 都 占 用 一 个 固 定 的 时 隙 ， 用 户的 话 音 信 息 就 装 载 在 各 个 时 隙 之 中 。 这 就 是 话 音 交 换 ， 它 实 质 上 是 一 种 时 隙 交 换 。 第 3章 电 路 交 换 技 术3.2.2 控 制 子 系 统 控 制 子 系 统 的 主 要 设 备 是 处 理 机 。 处 理 机 的 数 量 和 分 工 有各 种 配 置 方 式 ， 但 归 结 起 来 可 以 分 为 三 种 基 本 的 配 置 方 式 ： 集中 控 制 、 分 散 控 制 和 分 布 式 控 制 。 1 集 中 控 制 早 期 的 程 控 交 换 机 都 采 用 这 种 控 制 方 式 。 假 设 某 一 交 换 机的 控 制 系 统 由 多 台 处 理 机 组 成 ， 每 一 台 处 理 机 均 装 载 全 部 软 件 ，可 以 完 成 所 有 控 制 功 能 ， 访 问 所 有 硬 件 资 源 ， 这 种 控 制 方 式 就叫 集 中 控 制 方 式 。 见 图 3.8。 第 3章 电 路 交 换 技 术 图 3.8 集 中 控 制 方 式资源1 资源2 资源r程序1 程序2 程序p处理机1 处理机2 处理机m 第 3章 电 路 交 换 技 术 集 中 控 制 的 主 要 优 点 是 ： 处 理 机 能 掌 握 整 个 系 统 的 状 态 ，可 以 访 问 所 有 资 源 ； 控 制 功 能 的 改 变 一 般 都 在 软 件 上 进 行 ，比 较 方 便 。 但 是 ， 这 种 集 中 控 制 的 最 大 缺 点 是 ： 软 件 要 包 括 各 种 不同 特 性 的 功 能 ， 规 模 庞 大 ， 不 便 于 管 理 ； 系 统 较 脆 弱 ， 一 旦出 故 障 会 造 成 全 局 中 断 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 2 分 散 控 制 所 谓 分 散 控 制 ， 就 是 在 给 定 的 系 统 状 态 下 ， 每 台 处 理 机 只能 访 问 一 部 分 资 源 和 执 行 一 部 分 功 能 。 处 理 机 之 间 的 功 能 可 以静 态 分 配 ， 也 可 以 动 态 分 配 。 分 配 方 法 有 多 种 。 1) 单 级 多 机 系 统 图 3.9为 单 级 多 机 系 统 示 意 图 。 该 系 统 中 各 台 处 理 机 并 行 工作 ， 每 台 处 理 机 有 专 用 的 存 储 器 ， 也 可 设 置 公 用 存 储 器 ， 用 作各 处 理 机 间 的 通 信 。 多 处 理 机 之 间 的 工 作 划 分 有 容 量 分 担 与 功 能 分 担 两 种 方 式 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 图 3.9 单 级 多 机 系 统处理机0存储器0公 共存储器 处理机1存储器1 处理机n存储器n交换网络 第 3章 电 路 交 换 技 术 (1) 容 量 分 担 ： 每 台 处 理 机 只 承 担 一 部 分 容 量 的 呼 叫 处 理 任务 。 容 量 分 担 的 优 点 是 处 理 机 数 量 可 随 着 容 量 的 增 加 而 逐 步 增加 ， 缺 点 是 每 台 处 理 机 要 具 有 所 有 的 功 能 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 (2) 功 能 分 担 ： 每 台 处 理 机 只 承 担 一 部 分 功 能 ， 只 需 装 入一 部 分 程 序 ， 分 工 明 确 。 缺 点 是 容 量 较 小 时 ， 也 需 配 置 全 部 处 理 机 。 在 大 型 程 控 交 换 机 中 ， 通 常 是 将 容 量 分 担 与 功 能 分 担 结 合使 用 。 还 应 注 意 的 是 ： 不 论 是 容 量 分 担 还 是 功 能 分 担 ， 为 了 保 证系 统 安 全 可 靠 ， 每 台 处 理 机 一 般 均 有 其 备 用 机 ， 按 主 /备 用 方 式工 作 ， 也 可 采 用 N 1备 用 方 式 。 对 于 控 制 容 量 很 小 的 处 理 机 ， 也 可 以 不 设 备 用 机 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 2) 多 级 处 理 机 系 统 在 交 换 处 理 中 ， 有 一 些 工 作 执 行 频 繁 而 处 理 简 单 ， 如 用 户扫 描 等 ； 另 一 些 工 作 处 理 较 复 杂 ， 但 执 行 次 数 要 少 一 些 ， 如 数字 接 收 与 数 字 分 析 。 至 于 故 障 诊 断 等 维 护 管 理 工 作 则 执 行 次 数更 少 而 处 理 更 复 杂 。 可 见 ， 在 交 换 处 理 中 处 理 复 杂 性 与 执 行 次数 成 反 比 。 多 级 系 统 可 以 很 好 地 适 应 以 上 特 点 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 用 预 处 理 机 处 理 执 行 频 繁 而 简 单 的 功 能 ， 可 以 减 少 中 央处 理 机 的 负 荷 ； 用 中 央 处 理 机 执 行 分 析 处 理 等 较 复 杂 的 功 能 ， 也 就 是 与硬 件 无 直 接 关 系 的 较 高 层 的 呼 叫 处 理 功 能 ； 用 维 护 管 理 处 理 机 专 门 执 行 维 护 管 理 的 各 种 功 能 。 这 样 ，就 形 成 了 多 级 系 统 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 图 3.10 三 级 多 机 系 统交换网络预处理机 预处理机 预处理机中央处理机维护管理处理机 第 3章 电 路 交 换 技 术 在 图 3.10所 示 的 三 级 系 统 中 ， 实 际 上 采 用 了 功 能 分 担 与 容量 分 担 相 结 合 的 方 式 ： 三 级 之 间 体 现 了 功 能 分 担 ， 而 在 预 处 理机 这 一 级 采 用 容 量 分 担 ， 即 每 个 预 处 理 机 控 制 一 定 容 量 的 用 户线 或 中 继 线 。 中 央 处 理 机 也 可 以 采 用 容 量 分 担 ， 而 维 护 管 理 处 理 机 一 般只 用 一 台 。 预 处 理 机 又 称 为 外 围 处 理 机 或 区 域 处 理 机 ， 通 常 使 用 微 机 。中 央 处 理 机 和 维 护 管 理 处 理 机 可 使 用 小 型 机 或 功 能 强 的 高 速 微 机 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 3 分 布 式 控 制 随 着 微 处 理 机 技 术 的 迅 速 发 展 ， 分 散 控 制 的 程 度 越 来 越 高 ，产 生 了 全 微 机 控 制 的 分 布 式 控 制 方 式 。 例 如 每 个 电 路 板 上 均 配 有单 片 机 的 系 统 ， 就 是 一 种 分 布 式 控 制 系 统 。 这 种 分 布 式 控 制 结 构 有 以 下 优 点 ： (1) 在 集 中 控 制 和 分 级 控 制 的 程 控 交 换 机 中 ， 当 增 加 待 定 的新 性 能 (如 增 开 数 据 通 信 )时 ， 其 软 件 的 改 动 较 大 。 而 在 分 布 式 控 制 方 式 中 ， 增 加 新 性 能 或 新 业 务 时 可 引 入 新 的组 件 (如 增 加 数 据 通 信 业 务 时 可 增 加 数 据 业 务 组 件 )， 新 组 件 中 带 有 相 应 的 控 制 设 备 ， 从 而 对 原 设 备 影 响 不 大 ， 甚 至 没 有 影 响 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 (2) 能 方 便 地 引 入 新 技 术 和 新 元 件 ， 且 不 必 重 新 设 计 交 换 机的 整 体 结 构 ， 也 不 用 修 改 原 来 的 硬 件 。 (3) 可 靠 性 高 ， 发 生 故 障 时 影 响 面 较 小 ， 如 只 影 响 某 一 群 用户 (或 中 继 )或 只 影 响 某 种 性 能 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 但 是 ， 分 布 式 控 制 方 式 目 前 也 存 在 一 些 问 题 。 例 如 ： (1) 采 用 分 布 式 控 制 时 微 处 理 机 的 数 量 相 对 增 多 ， 微 处 理机 之 间 的 通 信 也 增 加 ， 如 果 设 计 不 完 善 ， 会 影 响 交 换 机 的 处 理能 力 ， 使 各 处 理 机 真 正 用 于 呼 叫 处 理 的 效 率 降 低 ， 同 时 也 增 加了 软 件 编 程 的 复 杂 性 。 (2) 随 着 微 处 理 机 数 量 的 增 加 ， 存 储 器 的 总 容 量 也 会 增 加 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 4 双 机 冗 余 配 置 为 了 确 保 控 制 系 统 安 全 可 靠 ， 程 控 交 换 机 的 控 制 系 统 通 常采 用 双 机 冗 余 配 置 ， 配 置 方 式 有 微 同 步 、 负 荷 分 担 和 主 备 用 方式 。 1) 微 同 步 微 同 步 (micro-synchronization)方 式 的 基 本 结 构 如 图 3.11所示 。 它 具 有 两 台 相 同 的 处 理 机 ， 其 间 有 一 个 比 较 器 。 两 台 处 理机 各 自 具 有 专 用 的 存 储 器 ， 其 内 容 完 全 相 同 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 图 3.11 微 同 步 方 式 的 基 本 结 构话路设备处理机A 比较器 处理机B 第 3章 电 路 交 换 技 术 在 正 常 工 作 时 ， 两 台 处 理 机 同 时 接 收 来 自 话 路 设 备 的 各 种输 入 信 息 ， 执 行 相 同 的 程 序 ， 进 行 同 样 的 分 析 处 理 ， 但 是 只 有一 台 处 理 机 输 出 控 制 信 息 ， 控 制 话 路 设 备 的 工 作 。 所 谓 微 同 步 ， 就 是 要 将 两 台 处 理 机 的 执 行 结 果 通 过 比 较 器不 断 地 进 行 检 查 比 较 。 如 果 结 果 完 全 一 样 ， 说 明 工 作 正 常 ， 程序 可 继 续 执 行 ； 如 果 结 果 不 一 致 ， 表 示 其 中 有 一 台 处 理 机 发 生故 障 ， 应 立 即 告 警 并 进 行 测 试 和 必 要 的 故 障 处 理 。 微 同 步 方 式 的 优 点 是 较 易 发 现 硬 件 故 障 ， 且 一 般 不 影 响 呼叫 处 理 。 微 同 步 方 式 的 缺 点 是 对 软 件 故 障 的 防 卫 较 差 ， 此 外 ， 由 于要 不 断 地 进 行 同 步 复 核 ， 因 此 效 率 也 不 高 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 2) 负 荷 分 担 负 荷 分 担 (Load sharing)方 式 的 基 本 结 构 如 图 3.12所 示 。 负 荷 分 担 也 叫 话 务 分 担 。 其 特 点 是 两 台 处 理 机 独 立 进 行 工 作 ， 在 正 常 情 况 下 各 承 担一 半 话 务 负 荷 。 当 一 台 处 理 机 产 生 故 障 时 ， 可 由 另 一 台 承 担 全部 负 荷 。 为 了 能 接 替 故 障 处 理 机 的 工 作 ， 两 台 处 理 机 必 须 互 相 了 解 呼 叫 处 理 的 情 况 ， 故 双 机 应 具 有 互 通 信 息 的 链 路 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 图 3.12 负 荷 分 担 方 式话路设备处理机A 处理机B 第 3章 电 路 交 换 技 术 负 荷 分 担 的 主 要 优 点 如 下 ： (1) 过 负 荷 能 力 强 。 由 于 每 台 处 理 机 都 能 单 独 处 理 整 个 交换 系 统 的 正 常 话 务 负 荷 ， 故 在 双 机 负 荷 分 担 时 ， 可 具 有 较 高 的过 负 荷 能 力 ， 能 适 应 较 大 的 话 务 波 动 。 (2) 可 以 防 止 由 软 件 差 错 引 起 的 系 统 阻 断 。 由 于 程 控 交 换软 件 系 统 的 复 杂 性 ， 不 可 能 没 有 残 留 差 错 。 这 种 程 序 差 错 往 往要 在 特 定 的 动 态 环 境 中 才 显 示 出 来 。 由 于 双 机 独 立 工 作 ， 故 程序 差 错 不 会 在 双 机 上 同 时 出 现 ， 加 强 了 软 件 故 障 的 防 护 性 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 (3) 在 扩 充 新 设 备 、 调 试 新 程 序 时 ， 可 使 一 台 处 理 机 承 担全 部 话 务 ， 另 一 台 进 行 脱 机 测 试 ， 从 而 提 供 了 有 力 的 测 试 工具 。 负 荷 分 担 方 式 由 于 是 双 机 独 立 工 作 方 式 ， 因 此 在 程 序 设计 中 要 避 免 双 机 同 抢 资 源 的 现 象 ， 双 机 互 通 信 息 也 较 频 繁 ，这 都 使 得 软 件 比 较 复 杂 ， 且 负 荷 分 担 方 式 不 如 微 同 步 方 式 那样 较 易 发 现 处 理 机 硬 件 故 障 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 3) 主 /备 用 主 /备 用 (Active-standby)方 式 如 图 3.13所 示 ， 一 台 处 理 机 联 机运 行 ， 另 一 台 处 理 机 与 话 路 设 备 完 全 分 离 或 为 备 用 。 当 主 用 机发 生 故 障 时 ， 进 行 主 /备 用 机 倒 换 。 主 /备 用 方 式 分 为 冷 备 用 与 热 备 用 两 种 方 式 。 冷 备 用 时 ， 备 用 机 不 保 存 呼 叫 数 据 ， 接 替 主 用 机 时 从 头 开始 工 作 。 热 备 用 时 ， 备 用 机 根 据 原 主 用 机 故 障 前 保 存 在 存 储 器 中 的 数 据 进 行 工 作 ， 也 可 以 进 行 数 据 初 始 化 ， 重 新 启 动 系 统 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 图 3.13 主 备 用 方 式话路设备处理机A 处理机B 第 3章 电 路 交 换 技 术3.2.3 处 理 机 间 通 信 1 通 过 PCM信 道 进 行 通 信 利 用 交 换 机 内 的 PCM信 道 进 行 通 信 ， 有 两 种 不 同 的 方 法 ： (1) 利 用 时 隙 16进 行 通 信 。 在 数 字 通 信 网 中 ， 时 隙 16用 来传 输 数 字 交 换 局 间 的 信 令 ， 传 输 线 上 的 信 息 在 到 达 交 换 局 以 后 ，中 继 接 口 提 取 时 隙 16的 信 令 ， 进 行 处 理 。 交 换 机 内 部 的 16时 隙是 空 闲 的 ， 可 以 用 作 处 理 机 间 的 通 信 信 道 。 F-150 型 数 字 交 换机 就 是 采 用 这 种 方 法 通 信 的 。 这 种 通 信 方 式 不 需 要 增 加 额 外 的 硬 件 ， 软 件 的 费 用 也 小 ，但 通 信 的 信 息 量 小 ， 速 度 慢 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 (2) 通 过 数 字 交 换 网 络 的 PCM信 道 直 接 传 送 。 在 S-1240交 换 机 中 ， 处 理 机 之 间 的 通 信 信 息 和 话 音 、 数 据 信息 一 样 ， 可 以 通 过 PCM信 道 传 送 (任 一 时 隙 )， 并 且 也 能 由 数 字交 换 网 络 进 行 交 换 。 为 了 区 分 信 道 中 信 息 的 类 型 ， 不 同 的 信 息需 要 加 不 同 的 标 志 ， 以 便 识 别 。 用 这 种 方 式 能 进 行 远 距 离 通 信 ， 但 缺 点 是 占 用 了 通 信 信 道 ，并 且 费 用 较 大 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 2 采 用 计 算 机 网 常 用 的 通 信 结 构 计 算 机 通 信 网 有 不 同 的 结 构 方 式 ， 我 们 在 这 里 只 介 绍 部 分在 程 控 交 换 机 中 常 见 的 方 式 。 1) 多 总 线 结 构 多 总 线 结 构 是 多 处 理 机 系 统 的 一 种 总 线 结 构 。 多 处 理 机 之间 通 过 共 享 资 源 实 现 各 处 理 机 之 间 的 通 信 。 在 这 种 结 构 中 ， 多处 理 机 组 成 一 个 总 线 型 网 络 。 多 总 线 结 构 有 两 种 基 本 方 式 ： 紧 耦 合 系 统 ： 在 这 个 系 统 中 ， 多 个 处 理 机 之 间 是 通 过 一 个 共 享 存 储 器 传 送 信 息 进 行 通 信 的 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 松 耦 合 系 统 ： 在 这 个 系 统 中 ， 多 个 处 理 机 之 间 是 通 过 输 入 /输 出 接 口 传 送 信 息 进 行 通 信 的 。 这 两 种 方 式 都 要 共 享 一 组 总 线 ， 因 此 必 须 有 决 定 总 线 控 制权 的 判 优 电 路 ， 处 理 机 在 占 用 总 线 前 必 须 判 别 总 线 是 否 可 用 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 (1) 共 享 存 储 器 方 式 。 这 是 一 种 由 若 干 处 理 机 与 若 干 存 储 器互 连 的 方 式 。 最 简 单 的 结 构 是 图 3.14所 示 的 分 时 总 线 互 连 结 构 。 在 这 种 结构 中 ， 所 有 处 理 机 和 所 有 存 储 器 都 连 在 一 条 公 共 总 线 上 ， 处 理机 将 通 信 信 息 写 入 存 储 器 ， 在 接 收 端 可 以 直 接 从 存 储 器 读 取 信息 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 图 3.14 分 时 总 线 互 连 结 构P M P M P M P 处理机存储器 第 3章 电 路 交 换 技 术 在 大 型 系 统 中 ， 如 果 处 理 机 数 量 较 多 ， 那 么 总 线 的 通 信 效率 可 能 会 制 约 处 理 机 的 效 率 ， 形 成 一 个 “ 瓶 颈 ” ， 因 此 需 要 想办 法 提 高 总 线 的 效 率 。 多 组 总 线 互 连 结 构 可 以 解 决 该 瓶 颈 问 题 ， 如 图 3.15所 示 。图 中 ， 每 一 台 处 理 机 、 每 一 个 存 储 器 均 连 接 一 条 独 立 总 线 。 只 要 不 冲 突 ， 连 接 在 多 条 总 线 上 的 处 理 机 和 存 储 器 可 同 时通 信 。 但 当 处 理 机 和 存 储 器 数 量 增 加 时 ， 矩 阵 容 量 就 会 以 平 方数 增 长 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 图 3.15 多 组 总 线 互 连 结 构PM 处理机存储器MM P P P 第 3章 电 路 交 换 技 术 还 有 一 种 方 法 是 将 存 储 器 的 多 个 通 道 分 别 接 不 同 的 处 理 机 。最 常 见 的 是 利 用 双 向 存 储 器 或 者 存 储 器 双 向 端 口 控 制 器 供 两 台处 理 机 从 不 同 总 线 输 入 或 输 出 信 息 。 共 享 存 储 器 的 方 法 能 提 供 较 高 的 速 度 和 通 信 信 息 量 ， 但 处理 机 间 的 物 理 距 离 不 能 很 远 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 (2) 通 过 共 享 输 入 /输 出 接 口 进 行 通 信 。 在 这 种 方 式 下 ， 一 台 处 理 机 把 对 方 处 理 机 看 作 一 般 的 输 入 /输 出 端 口 。 这 些 端 口 可 以 是 并 行 口 ， 也 可 以 是 串 行 口 ， 它 适 用 于 通 信信 息 量 和 速 率 都 不 十 分 高 的 场 合 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 2) 环 形 结 构 在 大 型 系 统 中 ， 尤 其 是 在 分 散 控 制 的 系 统 中 ， 处 理 机 的 数量 很 多 ， 而 它 们 之 间 往 往 是 平 级 关 系 ， 这 时 常 采 用 环 形 通 信 结构 。 环 形 结 构 和 计 算 机 的 环 形 网 相 似 ， 每 台 处 理 机 相 当 于 环 内的 一 个 节 点 ， 节 点 和 环 通 过 环 接 口 连 接 。 令 牌 环 是 用 得 较 多 的 一 种 环 形 网 。 第 3章 电 路 交 换 技 术3.3 数 字 交 换 网 络 的 结 构 上 一 节 我 们 已 经 介 绍 了 数 字 交 换 网 络 的 作 用 是 完 成 数 字 话音 信 号 的 时 隙 交 换 。 在 介 绍 数 字 交 换 网 络 之 前 ， 我 们 先 来 学 习复 用 器 和 分 路 器 的 有 关 知 识 ， 它 们 是 连 接 交 换 网 络 的 接 口 。 信 息 以 串 行 格 式 送 入 交 换 网 络 的 入 线 并 从 出 线 送 出 。 入 线 和 出 线 上 一 帧 的 时 隙 数 定 义 为 复 用 度 。 在 交 换 网 络 中 ， 为 了 提 高 交 换 速 度 ， 信 息 以 并 行 方 式 交 换 ， 因 此 在 交 换 网 络 接 口 处 ， 要 进 行 串 /并 和 并 /串 变 换 。 复 用 器 和 分路 器 的 作 用 就 是 完 成 这 种 变 换 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 图 3.16 复 用 器 的 组 成S/P b1b8PCM0 S/P b1b8PCM15 161116 b1161116 b8 第 3章 电 路 交 换 技 术 复 用 器 包 括 串 /并 变 换 和 合 路 复 用 功 能 。 假 设 图 3.16中 有 16条 PCM分 别 经串 /并 变 换 后 进 入 “ 16选 l”的 多 路 选 择 器 进 行 合 路 。 8个 16选 1的 选 择 器 中 的 每一 个 选 择 器 接 16个 串 /并 变 换 器 输 出 的 同 名 比 特 位 。 图 3.17说 明 16套 PCM系 统 进 行 串 /并 变 换 后 在 8条 并 行 线 上 的 时 隙 进 行 合 路的 过 程 。 在 3.9 s中 ， 原 来 每 一 时 隙 的 8位 串 行 码 ， 现 在 变 为 并 行 码 排 列 在b1 b8 8条 线 的 同 一 码 位 ， 成 为 变 换 后 的 一 个 时 隙 。 16套 并 行 PCM合 路 后 ， 原 来 一 个 串 行 时 隙 的 时 间 间 隔 内 排 有 16个 不 同 时隙 的 16位 码 。 变 换 前 后 时 隙 的 对 应 关 系 为 ：变 换 后 的 并 行 时 隙 号 = 变 换 前 的 时 隙 号 复 用 器 串 行 输 入 线 数 量 + 变 换 前 串行 输 入 线 号 例 如 ， 变 换 前 位 于 输 入 线 5、 时 隙 10的 语 音 ， 变 换 后 的 并 行 时 隙 是165(10 16+5=165)。 第 3章 电 路 交 换 技 术 图 3.17 复 用 器 的 复 用 过 程1 2 3 4 5 6 7 84.88 ns 3.9 s TS31TS0TS0TS1 第1套PCM串行码，2 Mb/sTS0TS1 b1b2 b8串/并变换后, 复用前, PCM并行码, 256 Mb/s b1 16套PCM的TS0 16套PCM的TS1 16套PCM的TS31b2 b8 复用后4 Mb/s第16套PCM TS0 第16套PCM TS313.9 s 2.44ns 第 3章 电 路 交 换 技 术3.3.1 基 本 交 换 单 元 电 路 交 换 是 同 步 交 换 ， 因 此 构 成 电 路 交 换 网 络 的 基 本 交 换单 元 也 必 须 是 同 步 交 换 的 。 1. 时 分 接 线 器 时 分 接 线 器 属 于 共 享 存 储 器 型 交 换 单 元 。 1) 时 分 接 线 器 的 组 成 时 分 接 线 器 (Time Switch)简 称 T接 线 器 ， 用 来 完 成 时 隙 交 换功 能 。 时 分 接 线 器 采 用 缓 冲 存 储 、 控 制 读 出 或 写 入 的 方 式 来 进 行 时 隙 交 换 ， 主 要 由 话 音 存 储 器 SM(Speech Memory)和 控 制 存 储 器CM(Control Memory)组 成 ， 如 图 3.18所 示 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 SM用 来 暂 存 编 码 的 话 音 信 息 。 每 个 时 隙 有 8位 编 码 ， 考 虑到 要 进 行 奇 偶 校 验 等 ， 所 以 SM的 每 个 单 元 (即 每 个 字 )应 具 有 8位以 上 字 长 。 SM的 容 量 ， 即 所 包 含 的 字 数 应 等 于 输 入 复 用 线 (母线 )上 的 复 用 度 。 例 如 ， 有 512个 时 隙 ， SM就 要 有 512个 单 元 。 时 分 接 线 器 的 工 作 方 式 有 两 种 。 第 一 种 是 顺 序 写 入 ， 控 制 读 出 ， 简 称 输 出 控 制 ， 如 图 3.18(a)所 示 。 第 二 种 是 控 制 写 入 ， 顺 序 读 出 ， 简 称 输 入 控 制 ， 如 图 3.18(b)所 示 。 用 这 两 种 方 式 进 行 时 隙 交 换 的 原 理 是 相 同 的 。 顺 序 写 入 或 读 出 是 由 时 钟 控 制 的 ， 控 制 读 出 或 写 入 则 由 CM 完 成 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 图 3.18 T接 线 器 的 工 作 原 理(a) 输 出 控 制 ； (b) 输 入 控 制ASMAi AjiW R时钟 iCM jW R时钟(a) ASMAi AjW R时钟jCM iW R时钟(b) j 第 3章 电 路 交 换 技 术 CM的 作 用 是 控 制 同 步 交 换 ， 其 容 量 一 般 等 于 话 音 存 储 器 的容 量 ， 它 的 每 个 单 元 所 存 的 内 容 是 由 处 理 机 控 制 写 入 的 ， 用 来控 制 SM读 出 或 写 入 的 地 址 。 因 此 ， CM中 每 个 字 的 位 数 决 定 于 SM的 地 址 码 的 位 数 。 如果 SM有 512个 单 元 ， 需 要 用 9位 地 址 码 选 择 ， 则 CM的 每 个 单 元应 有 9位 。 第 3章 电 路 交 换 技 术 2) 时 分 接 线 器 的 交 换 原 理 现 在 来 看 看 以 顺 序 写 入 、 控 制 读 出 方 式 进 行 时 隙 交 换 的 原理 。 输 入 时 隙 的 信 息 在 时 钟 控 制 下 ， 依 次 写 入 SM。 显 然 ， 写 时钟 必 须 与 输 入 时 隙 同 步 。 如 果 读 出 也 是 顺 序 方 式 ， 则 仅 起 缓 冲作 用 ， 不 能 进 行 时 隙 交 换 。 故 在 读 出 时 ， 必 须 依 照 控 制 存 储 器中 所 存 入 的 读 出 地 址 进 行 。 图 3.18(a)中 表 示 了 话 音 A按 顺 序 存 入 SM的 第 i单 元 ， 当 第 j时隙 到 来 时 ， 以 CM第 j单 元 的 内 容 i为 地 址 ， 读 出 SM第 i单 元 的 内容 A。 这 样 ， 第 i时 隙 输 入 的 话 音 编 码 信 息 A就 在