程控数字交换机的硬件系统课件

jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋1 110 10 七月七月 2024 2024第第3章章 程控数字交换机的硬件系统程控数字交换机的硬件系统 3.1 电话机电话机 3.2 程控数字交换机的硬件结构程控数字交换机的硬件结构3.3 程控数字交换机的话路部分程控数字交换机的话路部分3.4 程控数字交换机的控制部分程控数字交换机的控制部分jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋2 210 10 七月七月 2024 2024最简程控电话系统示意图最简程控电话系统示意图上图中：上图中：n电话机：电话系统终端机，收发话音，声电转换，产生电话机：电话系统终端机，收发话音，声电转换，产生接续所需控制信号接续所需控制信号n交换机：根据主叫用户（话机）的拨号信号选择被叫，交换机：根据主叫用户（话机）的拨号信号选择被叫，使主被叫建立连接，实现通话。话毕断开连接使主被叫建立连接，实现通话。话毕断开连接n电话铜线：实现传输功能电话铜线：实现传输功能电话机电话机A电话机电话机B程控交换机程控交换机电话铜线电话铜线电话铜线电话铜线jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋3 310 10 七月七月 2024 20243.1 电话机电话机基本结构基本结构基本组成部分：基本组成部分：n转换设备：亦称叉簧，实现摘转换设备：亦称叉簧，实现摘/挂机状态的转换挂机状态的转换n信号设备：分为发信和收信两部分信号设备：分为发信和收信两部分 n发信：拨号设备（号盘或键盘）发信：拨号设备（号盘或键盘）n收信：接收交换机的铃流信号，使话机中的扬声器振铃收信：接收交换机的铃流信号，使话机中的扬声器振铃n通话设备：发送和接收话音的设备，由送话器和受话器通话设备：发送和接收话音的设备，由送话器和受话器及话音收发电路组成及话音收发电路组成音频发送电路音频发送电路音频接收电路音频接收电路二二/四线四线转换转换电源变换电源变换送话器送话器受话器受话器振铃电路振铃电路拨号电路拨号电路收信部分收信部分发信部分发信部分通话部分通话部分叉簧叉簧（挂机状态）（挂机状态）外线外线jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋4 410 10 七月七月 2024 20243.1 电话机电话机基本工作情况基本工作情况n电话机一般由交换机馈电供电（有些功耗大的电话机一般由交换机馈电供电（有些功耗大的需要单独供电）需要单独供电）n挂机时，话机只能接受铃流信号挂机时，话机只能接受铃流信号n摘机时，可进行拨号或通话摘机时，可进行拨号或通话jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋5 510 10 七月七月 2024 20243.1 电话机电话机基本类型基本类型n三种基本类型三种基本类型n号盘式（号码由脉冲信号表示，已淘汰）号盘式（号码由脉冲信号表示，已淘汰）n按键式（号码由双音多频按键式（号码由双音多频DTMF或脉冲信号表示）或脉冲信号表示）n卡式（磁卡、光卡、卡式（磁卡、光卡、IC卡）、投币卡）、投币n特殊功能电话机特殊功能电话机n保密电话机保密电话机n留言电话机留言电话机n无绳电话机无绳电话机n自动翻译电话机自动翻译电话机njjyang 2013jjyang 2013年秋年秋6 610 10 七月七月 2024 20243.1 电话机电话机按键式双音频话机按键式双音频话机n每一个电话号码码字由一个按键拨出，每个码每一个电话号码码字由一个按键拨出，每个码由一对高、低音频信号表示由一对高、低音频信号表示nITU-T（原（原CCITT）建议，按键话机一般为）建议，按键话机一般为16个按键个按键123A456B789C*0#D1209Hz1336Hz1477Hz1633Hz697Hz770Hz852Hz941Hz注：注：有的只有有的只有12个键，无个键，无ABCD有的多于有的多于16个键，如增加：个键，如增加：重拨、免提等重拨、免提等jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋7 710 10 七月七月 2024 20243.2 数字交换机的硬件结构数字交换机的硬件结构实验室程控交换机房设备间实验室程控交换机房设备间jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋8 810 10 七月七月 2024 20243.2 数字交换机的硬件结构数字交换机的硬件结构程控交换机正面程控交换机正面jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋9 910 10 七月七月 2024 20243.2 数字交换机的硬件结构数字交换机的硬件结构程控交换机背面程控交换机背面jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋101010 10 七月七月 2024 20243.2 数字交换机的硬件结构数字交换机的硬件结构n三种控制结构的交换机类型三种控制结构的交换机类型n全分散控制结构的交换机全分散控制结构的交换机n整个系统中所有的处理机都处于在同一级别上，不同整个系统中所有的处理机都处于在同一级别上，不同的处理机完成不同的功能，系统中没有负责数字交换的处理机完成不同的功能，系统中没有负责数字交换网络的中央处理机。网络的中央处理机。n典型代表：上海贝尔典型代表：上海贝尔S1240n分级控制结构的交换机分级控制结构的交换机n系统的处理机按照控制的范围和完成的功能分成不同系统的处理机按照控制的范围和完成的功能分成不同的级别，低级别的处理机是在高级别的处理机指挥下的级别，低级别的处理机是在高级别的处理机指挥下工作。工作。n基于容量分担的分布式结构的交换机基于容量分担的分布式结构的交换机n交换机分为若干个独立的模块交换机分为若干个独立的模块，模块间为全分散控制结构；模块，模块间为全分散控制结构；模块内为分级控制结构。综合性能最好。内为分级控制结构。综合性能最好。n典型代表：华为典型代表：华为C&C08、中兴、中兴ZXJ10 jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋111110 10 七月七月 2024 2024分级控制结构的交换机硬件分级控制结构的交换机硬件话路部分话路部分控制部分控制部分信令设备信令设备数数字字交交换换网网络络数字数字中继中继用户处理机用户处理机用户用户电路电路中央中央处理机处理机用户模块用户模块用户级用户级PCM流流远端模块远端模块数字中继线数字中继线选组级选组级用户电路用户电路用户处理机用户处理机数字数字中继中继存储器存储器I/O设备设备数字数字中继中继模拟中继线模拟中继线模拟模拟中继中继控制设备控制设备用户电路用户电路交换机内部交换机内部jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋121210 10 七月七月 2024 2024数字交换机的系统硬件包括数字交换机的系统硬件包括n话路部分话路部分n 选组级：数字交换网络，负责交换选组级：数字交换网络，负责交换n 用户级：用户模块和远端模块，集中用户话务量，用户级：用户模块和远端模块，集中用户话务量，送至选组级）送至选组级）n数字中继设备：进行码型转换、线路信号提取数字中继设备：进行码型转换、线路信号提取n信令设备：提供局间信号和各种信号音信令设备：提供局间信号和各种信号音n控制部分控制部分由中央处理机、存储器和由中央处理机、存储器和I/O设备组成，存储各种程序设备组成，存储各种程序和数据，对进入交换机的各种信息进行分析和处理，和数据，对进入交换机的各种信息进行分析和处理，对话路或对话路或I/O设备发出各种指令等设备发出各种指令等3.2 数字交换机的硬件结构数字交换机的硬件结构jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋131310 10 七月七月 2024 20243.3 程控交换机的话路部分程控交换机的话路部分3.3.1 用户模块用户模块3.3.2 用户电路用户电路3.3.3 中继器中继器3.3.4 音频信号产生与收发音频信号产生与收发3.3.5 数字交换与交换网络数字交换与交换网络3.3.6 数字交换网络的阻塞数字交换网络的阻塞jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋141410 10 七月七月 2024 20243.3.1 用户模块用户模块用户级分为用户级分为用户模块用户模块和和远端用户模块远端用户模块用户模块和远端用户模块结构基本一致用户模块和远端用户模块结构基本一致作用作用提供用户侧的接口、集中话务量提供用户侧的接口、集中话务量远端模块与用户模块的区别远端模块与用户模块的区别 远端用户模块远端用户模块 中继器、中继器、HDB3码码 交换网络交换网络 数千米数千米 用户模块用户模块 PCM流流 交换网络交换网络 通过交换机内部通过交换机内部在实际交换机中对应一块用户板（如华为在实际交换机中对应一块用户板（如华为C&C08机中机中ASL用户板用户板16路或路或32路）路）jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋151510 10 七月七月 2024 2024用户模块的组成用户模块的组成用用户户级级交交换换网网络络串串/并并并并/串串用户电路用户电路用户电路用户电路串串/并并扫扫描描存存储储器器分分配配存存储储器器微微处处理理机机信信号号提提取取插插入入网网络络接接口口收号器收号器数字交数字交换网络换网络HW（母线）（母线）HWjjyang 2013jjyang 2013年秋年秋161610 10 七月七月 2024 2024用户模块的组成用户模块的组成n用户级交换网络：负责话务量集中（或分散），一用户级交换网络：负责话务量集中（或分散），一般无真正的交换功能，只是完成用户集线器功能般无真正的交换功能，只是完成用户集线器功能。（注意：现在有些也有交换功能，如远端模块）（注意：现在有些也有交换功能，如远端模块）n信号提取和插入电路：负责把信号提取和插入电路：负责把CPU的通信信息从信的通信信息从信息流中提取出来（或插入）。息流中提取出来（或插入）。n网络接口：实现和数字交换网络的接口。网络接口：实现和数字交换网络的接口。n扫描存储器：暂存从用户电路读取的信息。扫描存储器：暂存从用户电路读取的信息。n分配存储器：暂存向用户电路发出的命令信息。分配存储器：暂存向用户电路发出的命令信息。n用户电路：实现与用户间的接口。用户电路：实现与用户间的接口。jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋171710 10 七月七月 2024 20243.3.2 用户电路用户电路n类型：模拟用户电路和数字用户电路类型：模拟用户电路和数字用户电路 （注意：现在大量使用模拟话机，因此以下讨论（注意：现在大量使用模拟话机，因此以下讨论的是模拟用户电路）的是模拟用户电路）n作用：直接连接到每个用户终端（话机）作用：直接连接到每个用户终端（话机）n每个用户终端都与一个独立的用户电路相连每个用户终端都与一个独立的用户电路相连n用户电路主要功能：用户电路主要功能：B0RSCHTnB（Battery Feeding）馈电）馈电nO（Overvoltage Protection）过压保护）过压保护nR（Ringing Control）振铃控制）振铃控制nS（Supervision）监视）监视nC（CODEC&Filters）编解码与滤波）编解码与滤波nH（Hibrid circuit）混合电路）混合电路nT（Test）测试）测试jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋181810 10 七月七月 2024 2024馈电电路馈电电路 n目的：向用户话机馈电。目的：向用户话机馈电。n电感线圈对话音信号呈高阻抗电感线圈对话音信号呈高阻抗 ，对直流馈电电，对直流馈电电流呈低阻抗。流呈低阻抗。n馈电电压馈电电压-48V或或-60V。-48vab用户线用户线电感线圈电感线圈隔交流通直流隔交流通直流电容电容隔直流通交流隔直流通交流接交换机接交换机jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋191910 10 七月七月 2024 2024目的：防止高压损坏程控交换机。目的：防止高压损坏程控交换机。n措施：采用两级保护措施：采用两级保护n第一级是用户线入局的配线架上安装保安器（第一级是用户线入局的配线架上安装保安器（放电管）。放电管）。n第二级即用户电路中过压保护（热敏电阻和二极管钳位）第二级即用户电路中过压保护（热敏电阻和二极管钳位）过压保护过压保护-48v-48v用户线用户线RRR：正温度系数热敏电阻，当二线电压过高时，正温度系数热敏电阻，当二线电压过高时，I IR 温度温度 R RRVR（使增加的使增加的电压由由R R来分担来分担）当温度达到热敏电阻的极限值，则烧毁，保护内线当温度达到热敏电阻的极限值，则烧毁，保护内线 馈电馈电jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋202010 10 七月七月 2024 2024振铃电压：振铃电压：90V土土15V(空载），空载），25Hz交流交流n振铃信号源：交换机独立的部件，平时处于常开状态振铃信号源：交换机独立的部件，平时处于常开状态n作用：向被叫用户振铃（作用：向被叫用户振铃（1S通，通，4S断），将外线与用户模块断断），将外线与用户模块断 开，被叫摘机后自动停止振铃，并将外线接通用户模块开，被叫摘机后自动停止振铃，并将外线接通用户模块n控制：由控制：由CPU控制继电器动作控制继电器动作振铃控制振铃控制 R振铃开关振铃开关振铃控制振铃控制用户线用户线截铃截铃用户用户模块模块继电器继电器n注意：用户线的距离受限注意：用户线的距离受限n过长线路衰减可能造成振铃判决电压过低过长线路衰减可能造成振铃判决电压过低jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋212110 10 七月七月 2024 2024监监 视视n功能：监测用户状态信息功能：监测用户状态信息n实现原理：利用用户线上直流电流的变化实现原理：利用用户线上直流电流的变化n当用户挂机，直流环路断开，馈电电流为零；接通，当用户挂机，直流环路断开，馈电电流为零；接通，直流电流直流电流20mA以上以上n用户状态检测内容：用户状态检测内容：n用户话机摘挂机状态用户话机摘挂机状态n号盘话机发生的拨号脉冲号盘话机发生的拨号脉冲n投币话机的输入信号，一般为脉冲拨号投币话机的输入信号，一般为脉冲拨号n用户通话时的话路状态（挂机监视）用户通话时的话路状态（挂机监视）jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋222210 10 七月七月 2024 2024监监 视视n注意：用户线的距离受限注意：用户线的距离受限n环路长阻抗大，无法保证电流环路长阻抗大，无法保证电流20mA以上以上-48vab用户线用户线R放大放大Go to CPU电容：用于防止电容：用于防止线路瞬间干扰线路瞬间干扰摘摘/挂机开关挂机开关jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋232310 10 七月七月 2024 2024编译码和滤波编译码和滤波n编译码编译码 将模拟信号转化成数字信号（将模拟信号转化成数字信号（PCM流），同时进行反变换流），同时进行反变换滤波：带通滤波（滤波：带通滤波（3003400Hz）n实现：实现：n滤波、抽样、量化、编译码由一块芯片集成滤波、抽样、量化、编译码由一块芯片集成jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋242410 10 七月七月 2024 2024混合电路混合电路 n作用：实现二线作用：实现二线/四线，四线四线，四线/二线转换二线转换n二线：平衡线，不对地，互为参考点，用于用户二线：平衡线，不对地，互为参考点，用于用户与交换机之间的信号传输传输与交换机之间的信号传输传输n四线：收发各用一对线。四线：收发各用一对线。PCM数字信号采用四数字信号采用四线单向传送线单向传送n实现二线实现二线/四线转换的电路很多四线转换的电路很多jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋252510 10 七月七月 2024 2024测试测试n作用：用于故障检测用。如混线、断线、接作用：用于故障检测用。如混线、断线、接地、元器件损坏地、元器件损坏n方法：通过测试继电器或电子开关将用户电方法：通过测试继电器或电子开关将用户电路或用户线接至测试设备。一般测试设备有路或用户线接至测试设备。一般测试设备有专门软件完成测试工作（自动）专门软件完成测试工作（自动）n方便装机调试和线路维护方便装机调试和线路维护jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋262610 10 七月七月 2024 20243.3.3 中继器模拟中继器中继器模拟中继器(已不用已不用)中继器是连接数字局间中继线的接口电路中继器是连接数字局间中继线的接口电路n模拟中继器模拟中继器n用途：连接数字交换机与模拟交换机（出、入用途：连接数字交换机与模拟交换机（出、入均为模拟信号）均为模拟信号）n功能：功能：n测试测试n过压保护过压保护n线路信号监视线路信号监视n忙闲指示忙闲指示n混合电路混合电路n编译码编译码jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋272710 10 七月七月 2024 2024数字中继器数字中继器 n连接数字局间中继线的接口电路。入连接数字局间中继线的接口电路。入/出端出端均为数字信号。均为数字信号。n主要功能：主要功能：n码型变换码型变换/反变换：传输线上反变换：传输线上HDB3码，局内单码，局内单极性不归零码。极性不归零码。n时钟提取和帧同步：从时钟提取和帧同步：从PCM码中恢复时钟，以码中恢复时钟，以保证同步帧同步使收发时隙对齐。保证同步帧同步使收发时隙对齐。n提取、插入随路信号：即信令的提取和插入在提取、插入随路信号：即信令的提取和插入在某些固定时隙中。某些固定时隙中。jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋282810 10 七月七月 2024 2024码型变换码型变换时钟提取时钟提取帧同步帧同步帧定位帧定位信号控制信号控制码型变换码型变换帧定位信号插入复帧定位信号插入收收发发数字中继器功能框图数字中继器功能框图 HDB3NRZ2M时钟0011011TS1TS31TS16TS0HDB3NRZTS16交交换换网网络络jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋292910 10 七月七月 2024 20243.3.4 音频信号的产生与收发音频信号的产生与收发音频模拟信号音频模拟信号 各种信号音（拨号音、忙音、回铃音），各种信号音（拨号音、忙音、回铃音），由交换机由交换机用户用户 局间信令（多频信号）：交换机局间信令（多频信号）：交换机交换机交换机注意：注意：1）音频模拟信号也必须经过）音频模拟信号也必须经过“数字化数字化”即即PCM调制后才能在调制后才能在 数字网上传输。数字网上传输。2）信号源是公共的，都使用特定的音频信号（如）信号源是公共的，都使用特定的音频信号（如450Hz），），改变通断的间隔作为不同的信号音。改变通断的间隔作为不同的信号音。jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋303010 10 七月七月 2024 2024 n我国程控交换机产生的音频信号包括：我国程控交换机产生的音频信号包括：n交换机发送到用户的音频信号交换机发送到用户的音频信号n拨号音、忙音、回铃音等拨号音、忙音、回铃音等n采用单频采用单频450Hzn交换机之间的局间信号交换机之间的局间信号n采用双音频信号采用双音频信号n前向信号（前向信号（6取取2），后向信号（），后向信号（4取取2）1380HZ、1500HZ、1620HZ、1740HZ、1860HZ、1980HZ注意：注意：信号源是模拟的，必须数字化；同时也是信号源是模拟的，必须数字化；同时也是公共的，必须经交换网络交换公共的，必须经交换网络交换音频信号的类型音频信号的类型jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋313110 10 七月七月 2024 2024 500Hz单频信号的产生单频信号的产生n抽样频率抽样频率8000Hz，周期，周期125us，抽样，抽样16次次n对信号进行对信号进行PCM变换，然后存入变换，然后存入ROM中中数字音频信号的产生单频信号数字音频信号的产生单频信号(自学自学)1234567891011121314151612ms125us jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋323210 10 七月七月 2024 2024数字音频信号的存储（自学）数字音频信号的存储（自学）n每抽样一次，产生一个每抽样一次，产生一个8位的位的PCM信号信号n每每8位存放一个存储单元位存放一个存储单元n存储方式有两种存储方式有两种n方式一：每单元存储一个码组，一个完整的方式一：每单元存储一个码组，一个完整的500Hz波形的数字化码组需要波形的数字化码组需要16个存储单元个存储单元n方式二：信号波形一个周期分为方式二：信号波形一个周期分为4段，根据波段，根据波形的对称形和极性变换特点，只存储形的对称形和极性变换特点，只存储1/4波形波形的码组的码组提醒：现一般采用方式一提醒：现一般采用方式一jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋333310 10 七月七月 2024 2024双音信号数字化音的产生（自学）双音信号数字化音的产生（自学）n步骤步骤1：找出重复频率：找出重复频率n频率频率1，频率，频率2及抽样频率三者的最大公约数及抽样频率三者的最大公约数n步骤步骤2：计算存储单元：计算存储单元n抽样频率抽样频率/重复频率重复频率n示例：示例：f11380Hz，f21500Hz，f抽抽8KHzn重复频率重复频率20Hzn存储单元存储单元8000/20400n意味着一个周期内意味着一个周期内n1380Hz重复重复69次次n1500Hz重复重复75次次n8000Hz重复重复400次次jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋343410 10 七月七月 2024 2024数字音频信号的发送与接收数字音频信号的发送与接收n发送：由程控交换机发送（发向用户或他局）发送：由程控交换机发送（发向用户或他局）n接收：用户接收单音信号，他局接收多音信号接收：用户接收单音信号，他局接收多音信号从从ROM中中取出码组取出码组并串并串转换转换在规定时隙在规定时隙以串行方式以串行方式交换交换网络网络用户用户模块模块用户电路用户电路A/D转换转换模拟信号模拟信号用户用户n交换机向用户发送单音信号示例交换机向用户发送单音信号示例话路时隙或话路时隙或 信令时隙信令时隙jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋353510 10 七月七月 2024 20243.3.5 数字交换与交换网络数字交换与交换网络n空分交换的概念空分交换的概念n时分交换的概念时分交换的概念n时间接线器时间接线器Tn空间接线器空间接线器Sn数字交换网络数字交换网络TSTn数字程控交换机中话路连接数字程控交换机中话路连接jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋363610 10 七月七月 2024 2024空分交换的概念空分交换的概念n只要将空分交换矩阵的某个交叉点接通，就能将入线交换只要将空分交换矩阵的某个交叉点接通，就能将入线交换到出线上（完全透明）到出线上（完全透明）n收发交换是在同一矩阵接点完成的，不分开收发交换是在同一矩阵接点完成的，不分开n空分交换网络无话音存储功能空分交换网络无话音存储功能n即可交换模拟信号，也可交换数字信号即可交换模拟信号，也可交换数字信号n控制简单，但容量有限控制简单，但容量有限1234空分交换网络空分交换网络1出34入2jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋373710 10 七月七月 2024 2024时分（时隙）交换的概念时分（时隙）交换的概念n时隙交换是在某个时隙将话音存入话音存储器，时隙交换是在某个时隙将话音存入话音存储器，在另一个时刻将该话音取出（输出）在另一个时刻将该话音取出（输出）n时隙交换所交换的一定是数字化的信息时隙交换所交换的一定是数字化的信息n时隙交换需要数字交换网络能暂存数字信息时隙交换需要数字交换网络能暂存数字信息时分交换网络时分交换网络t1t2空分交换网络空分交换网络t1t1jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋383810 10 七月七月 2024 2024数字交换网络数字交换网络n数字交换网络的基本功能数字交换网络的基本功能n完成两个用户数字信息（如数字话音）的交换完成两个用户数字信息（如数字话音）的交换n既要完成不同时隙的交换，还要完成不同母线（既要完成不同时隙的交换，还要完成不同母线（HW）之）之间的交换间的交换（母线：一条（母线：一条PCM复用线）复用线）n示例示例n母线母线1时隙时隙1和母线和母线1时隙时隙2的交换的交换n母线母线2时隙时隙2和母线和母线4时隙时隙3之间的交换之间的交换TS1TS2数字交换网络数字交换网络12341234TS2TS3母线母线母线母线TS3TS1jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋393910 10 七月七月 2024 2024数字交换网络数字交换网络n数字交换网络的特点数字交换网络的特点n交换（接续）是单向的，收发分开交换（接续）是单向的，收发分开n用户在一次接续中，需要分配固定的时隙，且用户在一次接续中，需要分配固定的时隙，且一个用户收、发使用相同的时隙一个用户收、发使用相同的时隙n为了提高交换容量，进入数字交换网络前需要为了提高交换容量，进入数字交换网络前需要进行复用（串并转换），出交换网络再分路进行复用（串并转换），出交换网络再分路（并串）（并串）n为什么需要并串和串并转换？为什么需要并串和串并转换？jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋404010 10 七月七月 2024 2024时隙交换示意图时隙交换示意图n发送群设备即为复用设备（串发送群设备即为复用设备（串/并转换）并转换）n接收群设备即为分接设备（并接收群设备即为分接设备（并/串转换）串转换）二二/四线四线转换转换分路发分路发分路收分路收分路发分路发分路收分路收发送群设备发送群设备数数字字交交换换网网络络接收群设备接收群设备.ABTS1 TS2TS1TS2TS1TS2二二/四线四线转换转换TS1TS2jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋414110 10 七月七月 2024 2024数字交换网络的组成数字交换网络的组成n时分复用交换单元（共享存储器）时分复用交换单元（共享存储器）n时间接线器（时间接线器（T）和空间接线器（）和空间接线器（S）nT接线器负责完成时隙交换接线器负责完成时隙交换nS接线器负责完成母线交换接线器负责完成母线交换jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋424210 10 七月七月 2024 2024共享存储器型交换单元结构共享存储器型交换单元结构n结构结构n存储器被划分成存储器被划分成N个区域个区域nN路输入数字信号分别送入存贮器的路输入数字信号分别送入存贮器的N个不同区个不同区域，再分别送出域，再分别送出n存储器的写入和读出采用不同的控制，以完成存储器的写入和读出采用不同的控制，以完成交换。交换。1N-1jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋434310 10 七月七月 2024 2024共享存储器型交换单元工作方式共享存储器型交换单元工作方式n输出控制方式（又称入线缓冲）输出控制方式（又称入线缓冲）n若存储器中的若存储器中的N个区域是和各路输入信个区域是和各路输入信号顺序对应的，即第号顺序对应的，即第1路输入信号送到路输入信号送到第第1个存储区域（编号为个存储区域（编号为0），第），第2路输路输入信号送到第入信号送到第2个存储区域（编号为个存储区域（编号为1）则称交换单元是入线缓冲的。则称交换单元是入线缓冲的。n输入控制方式（又称出线缓冲）输入控制方式（又称出线缓冲）n若存储器中的若存储器中的N个区域是和各路输出信个区域是和各路输出信号一一对应的，即第号一一对应的，即第1个存储区域（编个存储区域（编号为号为0）的数据作为第）的数据作为第1路输出信号，第路输出信号，第2个存储区域（编号为个存储区域（编号为1）的数据作为第）的数据作为第2路输出信号路输出信号，则称交换单元是出线，则称交换单元是出线缓冲的。缓冲的。012210012 021210210jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋444410 10 七月七月 2024 2024时间接线器（时间接线器（T接线器）接线器）n功能：完成同一母线不同时隙交换功能：完成同一母线不同时隙交换n组成：组成：n话音存储器（话音存储器（Speech Memory，SM）n控制存储器（控制存储器（Control Memory，CM）SM:暂存数字话音，也称话音缓冲存储器暂存数字话音，也称话音缓冲存储器 CM:暂存数字话音的地址，也称地址存储器暂存数字话音的地址，也称地址存储器话音话音xqSM写入写入/读出控制读出控制写入写入读出读出CMx00单元号单元号单元号单元号存储数字话音存储数字话音的的SM的地址的地址（单元号）（单元号）nnjjyang 2013jjyang 2013年秋年秋454510 10 七月七月 2024 2024T接线器接线器SM与与CM的存储空间的存储空间nSM的存储单元数的存储单元数n一条输入一条输入PCM复用线的时隙数复用线的时隙数nSM每个单元的位数每个时隙的码位数每个单元的位数每个时隙的码位数 例如：例如：30/32基群每帧基群每帧32个时隙，每时隙个时隙，每时隙8位码位码nCM的存储单元数的存储单元数 SM的存储单元数的存储单元数nCM每个单元的位数每个单元的位数mlog2n 即即 n=2m 例如：例如：30/32基群，基群，CM每个单元的位数每个单元的位数m5 （即（即32个地址只需用个地址只需用5位二进制数表示）位二进制数表示）jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋464610 10 七月七月 2024 2024T接线器的工作原理接线器的工作原理 T接线器有两种工作方式接线器有两种工作方式n方式方式1：输出控制（顺序写入，控制读出）：输出控制（顺序写入，控制读出）n方式方式2：输入控制（控制写入，顺序读出）：输入控制（控制写入，顺序读出）特别注意：特别注意：输入输入/输出控制方式是对话音存储器而言的输出控制方式是对话音存储器而言的 控制存储器总是输入控制控制存储器总是输入控制jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋474710 10 七月七月 2024 2024输出控制（顺序写入，控制读出）输出控制（顺序写入，控制读出）SM的工作方式：顺序写入，控制读出的工作方式：顺序写入，控制读出n写入：由时隙脉冲控制（时隙写入：由时隙脉冲控制（时隙0时写入到单元时写入到单元0 时隙时隙N 时写入到单元时写入到单元N）写入单元号写入单元号=输入时隙号，写入内容输入时隙号，写入内容=输入时隙对应的数字话音输入时隙对应的数字话音n读出：由读出：由CM控制控制nCM的工作方式：控制写入，顺序读出的工作方式：控制写入，顺序读出n写入：由写入：由CPU控制，写入时与时隙没有对应关系控制，写入时与时隙没有对应关系 写入写入 CM的单元号输出时隙号，写入内容输入时隙号的单元号输出时隙号，写入内容输入时隙号n读出：由时隙脉冲控制读出：由时隙脉冲控制 时隙时隙0时读出时读出0单元内容单元内容 时隙时隙N时读出时读出N单元内容，单元内容，并根据单元中的并根据单元中的SM地址控制地址控制SM的输出的输出jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋484810 10 七月七月 2024 2024输出控制（顺序写入，控制读出）输出控制（顺序写入，控制读出）示例说明：示例说明：要求：话音在要求：话音在TS50时写入，在时写入，在TS450时输出时输出过程如下：过程如下：1）CM在在CPU控制下在第控制下在第450号单元写入号单元写入50（存话音（存话音SM地地 2）SM由由TS50时隙脉冲控制，将话音写入时隙脉冲控制，将话音写入50号单元存储号单元存储 3）CM由由TS450脉冲控制，读出第脉冲控制，读出第450号单元的值为号单元的值为50 4）同时（）同时（TS450），），CM控制控制SM读出第读出第50单元值（数字话音）单元值（数字话音）话音话音50450SM写入写入读出读出CM5000单元号单元号单元号单元号存储数字话存储数字话音的音的SM的地的地址（址（50）TS50W时隙脉冲时隙脉冲RWRCPU时隙脉冲时隙脉冲jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋494910 10 七月七月 2024 2024输出控制（顺序写入，控制读出）输出控制（顺序写入，控制读出）课堂练习课堂练习要求：要求：TS20到到TS50的交换的交换？3？5？4SM写入写入读出读出CM？200单元号单元号单元号单元号？1W时隙脉冲时隙脉冲RWwCPU时隙脉冲时隙脉冲?1=TS20?2=20?3=TS20时存入的数字话音时存入的数字话音?4=50?5=20（存储话音的地址）（存储话音的地址）jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋505010 10 七月七月 2024 2024输入控制（控制写入，顺序读出）（自学）输入控制（控制写入，顺序读出）（自学）SM的工作方式：控制写入，顺序读出的工作方式：控制写入，顺序读出写入：由写入：由CM控制控制 CM控制控制SM，在输入时隙到来时，在输入时隙到来时，将数字话音写入的单元号输出时隙的值将数字话音写入的单元号输出时隙的值 如要将时隙如要将时隙a交换到交换到c，则在时隙则在时隙a时，将数字话音写入时，将数字话音写入SM的的c单元单元读出：由时隙脉冲控制读出：由时隙脉冲控制nCM的工作方式：控制写入，顺序读出（同前一种方式）的工作方式：控制写入，顺序读出（同前一种方式）n写入：由写入：由CPU控制，控制，CM的单元号输入时隙号，写入内容输出时隙号的单元号输入时隙号，写入内容输出时隙号n读出：由时隙脉冲控制读出：由时隙脉冲控制输入控制输入控制 示例说明：示例说明：要求：话音在要求：话音在TS50时写入，在时写入，在TS450时输出时输出过程如下：过程如下：1）CM在在CPU控制下在第控制下在第50号单元写入号单元写入450（存话音（存话音SM址）址）2）CM由由TS50时隙脉冲控制，读出第时隙脉冲控制，读出第50号单元的值为号单元的值为450 3）同时（）同时（TS50时），时），CM控制将话音写入控制将话音写入SM450号单元存储号单元存储 4）SM由由 TS450脉冲控制，读出第脉冲控制，读出第450单元值（数字话音）单元值（数字话音）实现了实现了TS50到到TS450的交换的交换话音话音45050SM写入写入读出读出CM45000单元号单元号单元号单元号存储数字话存储数字话音的音的SM的地的地址（址（450）TS50R时隙脉冲时隙脉冲WWRCPU时隙脉冲时隙脉冲10 10 七月七月 2024 2024jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋5151jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋525210 10 七月七月 2024 2024输入控制输入控制 练习练习要求：要求：TS20到到TS50的交换的交换？3？5？4SM写入写入读出读出CM？200单元号单元号单元号单元号？1W时隙脉冲时隙脉冲RWRCPU时隙脉冲时隙脉冲?1=TS20?2=50?3=TS20时存入的数字话音时存入的数字话音?4=20?5=50（存储话音的地址）（存储话音的地址）jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋535310 10 七月七月 2024 2024T接线器的容量接线器的容量n容量容量n时间接线器的容量等于话音存储器的容量或控制存储器时间接线器的容量等于话音存储器的容量或控制存储器的容量，也即等于输入复用线上的时隙数的容量，也即等于输入复用线上的时隙数N。n若单路信号的速率为若单路信号的速率为v，采用的存储器为双向数据总线，采用的存储器为双向数据总线，数据总线的宽度（即每次存取数据的比特数）数据总线的宽度（即每次存取数据的比特数）B比特，比特，存取存取B比特所需要的时间比特所需要的时间t，则有下述关系式成立：，则有下述关系式成立：2Nv=B/t 即存取操作的速率要等于来信号的总速率即存取操作的速率要等于来信号的总速率n增加容量的方法增加容量的方法n使用快速的存储器。这相当于减少上式中的使用快速的存储器。这相当于减少上式中的tn增加存储器数据总线的宽度。即增加上式中的增加存储器数据总线的宽度。即增加上式中的Bjjyang 2013jjyang 2013年秋年秋545410 10 七月七月 2024 2024T接线器的时延接线器的时延n经过一个时间接线器的时延包括：经过一个时间接线器的时延包括：n信号进行串并变换时的延迟。这项延时与存储器的数信号进行串并变换时的延迟。这项延时与存储器的数据总线宽度成正比。据总线宽度成正比。n在存储器中的延时。因为时隙互换的关系，所以每个在存储器中的延时。因为时隙互换的关系，所以每个时隙的信号在经过存储器后都会有大小不等的延迟。时隙的信号在经过存储器后都会有大小不等的延迟。n假设假设T接线器在一帧各时隙的信号都到齐后经过接线器在一帧各时隙的信号都到齐后经过时间开始输出，则信号经过时间接线器的最大时延时间开始输出，则信号经过时间接线器的最大时延为为T=+NW，其中，其中N是每帧中的时隙数，是每帧中的时隙数，W是是一个时隙的时间长度。一个时隙的时间长度。n注意注意:各时隙中的单路信号经历的时延各不相同。各时隙中的单路信号经历的时延各不相同。jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋555510 10 七月七月 2024 2024T接线器小结接线器小结功能：实现相同母线不同时隙之间的交换功能：实现相同母线不同时隙之间的交换T接线器对话音交换有延迟（最长为一个接线器对话音交换有延迟（最长为一个PCM帧周期）帧周期）T接线器是按空间存储、时隙交换的接线器是按空间存储、时隙交换的信息存入空间单元，按时隙写入或读出信息存入空间单元，按时隙写入或读出组成：组成：SM和和CMSM存储话音存储话音CM存储存放话音的存储存放话音的SM地址地址控制方式：输出控制和输入控制（针对控制方式：输出控制和输入控制（针对SM而言）而言）输出控制：输出控制：SM顺序写入，输出受顺序写入，输出受CM控制读出控制读出输入控制：输入控制：SM写入受写入受CM控制，输出按时隙顺序读出控制，输出按时隙顺序读出无论哪种控制方式，无论哪种控制方式，CM的写入都是由的写入都是由CPU控制，读出都是控制，读出都是按时隙顺序读出按时隙顺序读出注意：两种方式下，注意：两种方式下，CM写入的单元号和内容均不同写入的单元号和内容均不同jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋565610 10 七月七月 2024 2024空间接线器（空间接线器（S接线器）接线器）问题的提出：问题的提出：T接线器不能实现不同母线之间的交换，接线器不能实现不同母线之间的交换，不能满足大容量的需求不能满足大容量的需求S接线器功能：完成接线器功能：完成不同母线不同母线的的同时隙交换同时隙交换组成：控制存储器组成：控制存储器CM和交叉矩阵和交叉矩阵CM：控制交叉点矩阵的通断，实现母线之间的交换：控制交叉点矩阵的通断，实现母线之间的交换CM的单元数一条母线所含的时隙数的单元数一条母线所含的时隙数CM的个数输入的个数输入或或输出母线的数量输出母线的数量交叉矩阵：电子开关阵列，交叉点的开、闭由交叉矩阵：电子开关阵列，交叉点的开、闭由CM控制控制 矩阵大小：如矩阵大小：如2X2表示输入和输出母线各表示输入和输出母线各2条条控制方式：输入控制和输出控制控制方式：输入控制和输出控制jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋575710 10 七月七月 2024 2024空间接线器（空间接线器（S接线器）接线器）TS1TS2TS3TS1TS2TS3HW0.HW4HW1HW0.HW4HW1输输入入输输出出 441 00 CMCM号号地址地址123401102345jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋585810 10 七月七月 2024 2024S接线器的输出控制接线器的输出控制按输出母线配置按输出母线配置CM，即每条输出母线对应一个，即每条输出母线对应一个CM该该CM决定哪些输入母线的哪些时隙要交换到该输出母线上来决定哪些输入母线的哪些时隙要交换到该输出母线上来CM的单元数一条母线的时隙数的单元数一条母线的时隙数CM号对应输出母线号，号对应输出母线号，CM每个单元的内容对应输入母线号每个单元的内容对应输入母线号2 012n单元单元地址地址CM 5输入输入母线号母线号对对应应时时隙隙号号存储器存储器5对应第对应第5条条输出母线输出母线含义：含义：在时隙在时隙1，CM控控制电子开关接通制电子开关接通入线入线2与出线与出线5即：即：在时隙在时隙1时，时，完成输入母线完成输入母线2到输出母线到输出母线5的的交换交换jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋595910 10 七月七月 2024 2024S接线器的输出控制接线器的输出控制TS1TS2TS3TS1TS2TS3HW0.HW4HW1HW0.HW4HW1输输入入输输出出 441 00 CMCM号号地址地址123401102345TS1:入入HW0交换到出线交换到出线HW1 入入HW1交换到出线交换到出线HW0TS2:入入HW4交换到出线交换到出线HW0 入入HW0交换到出线交换到出线HW4TS3:入入HW4交换到出线交换到出线HW0 入入HW0交换到出线交换到出线HW1 入入HW1交换到出线交换到出线HW4jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋606010 10 七月七月 2024 2024S接线器的输入控制接线器的输入控制按输入母线配置按输入母线配置CM，即每条输入母线对应一个，即每条输入母线对应一个CM该该CM决定该输入母线的各时隙要交换到哪一条输出线上决定该输入母线的各时隙要交换到哪一条输出线上CM号对应输入母线号，号对应输入母线号，CM每个单元的内容对应输出母线号每个单元的内容对应输出母线号2 012n单元单元地址地址CM 5输出输出母线号母线号对对应应时时隙隙号号存储器存储器5对应第对应第5条条输入母线输入母线含义：含义：在时隙在时隙1，CM控控制电子开关接通制电子开关接通入线入线5与出线与出线2即：即：在时隙在时隙1时，时，完成输入母线完成输入母线5到输出母线到输出母线2的的交换交换jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋616110 10 七月七月 2024 2024S接线器的输入控制接线器的输入控制TS1TS2TS3TS1TS2TS3HW0.HW4HW1HW0.HW4HW1输输入入输输出出141 04 CMCM号号地址地址123401002345TS1:入入HW0交换到出线交换到出线HW1 入入HW1交换到出线交换到出线HW0TS2:入入HW4交换到出线交换到出线HW0 入入HW0交换到出线交换到出线HW4TS3:入入HW4交换到出线交换到出线HW0 入入HW0交换到出线交换到出线HW1 入入HW1交换到出线交换到出线HW4jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋626210 10 七月七月 2024 2024S接线器的容量和时延接线器的容量和时延n容量容量nS接线器的容量为控制存储器的容量接线器的容量为控制存储器的容量n控制存储器的个数等于入线数或出线数控制存储器的个数等于入线数或出线数n控制存储器的单元数等于每条母线的时隙数控制存储器的单元数等于每条母线的时隙数n时延时延nS接线器无时延接线器无时延jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋636310 10 七月七月 2024 2024S接线器小结接线器小结 功能：实现功能：实现相同时隙不同母线相同时隙不同母线之间的交换之间的交换没有暂存功能，不能单独用作交换网络没有暂存功能，不能单独用作交换网络S接线器的交换是在一个时隙内完成的接线器的交换是在一个时隙内完成的组成：控制存储器和矩阵组成：控制存储器和矩阵控制方式：输出控制和输入控制控制方式：输出控制和输入控制输出控制：每条输出母线对应一个输出控制：每条输出母线对应一个CM。单元内容为单元号对应时隙需要与该输出母线交单元内容为单元号对应时隙需要与该输出母线交 换的输入母线号换的输入母线号输入控制：每条输入母线对应一个输入控制：每条输入母线对应一个CM。单元内容为单元号对应时隙需要与该输入母线交单元内容为单元号对应时隙需要与该输入母线交 换的输出母线号换的输出母线号jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋646410 10 七月七月 2024 2024数字交换网络数字交换网络为了实现大容量的交换网络为了实现大容量的交换网络通常将通常将T和和S接线器组合，形成接线器组合，形成TST（本课程仅讨论此种组合）（本课程仅讨论此种组合）STSTSSTSSTSS特别提醒：特别提醒：T接线器可以级联形成接线器可以级联形成TTT数字交换网络数字交换网络S接线器不能单独、也不能级联形成数字交换网络接线器不能单独、也不能级联形成数字交换网络jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋656510 10 七月七月 2024 2024TST交换网络交换网络T和和S最简单的组合是最简单的组合是TST三级交换网络三级交换网络每条输入、输出母线各需要一个每条输入、输出母线各需要一个T接线器接线器图示中假设：图示中假设：3条输入和条输入和3条输出母线条输出母线 S接线器的矩阵为接线器的矩阵为3x33 x 3123123TTHW1HW2HW3HW1HW2HW3Sjjyang 2013jjyang 2013年秋年秋666610 10 七月七月 2024 2024TST交换网络交换网络HW0HW2HW1HW0HW2HW10 02 223237 73131A A2 2A ASMACMAT(输出控制输出控制)B B3131SMACMA2 22323TS2TS2TS7TS7SMA31310 0TS23TS23B BTS31TS31A AB BTS23TS23B BTS7TS7A A1 12 2B BSMBCMBT(输入控制输入控制)23233131A ASMBCMB7 73131SMBB BTS2TS2A ATS31TS312 27 7S(输入控制输入控制)2 2CMSjjyang 2013jjyang 2013年秋年秋676710 10 七月七月 2024 2024分析接续之前必须强调的概念分析接续之前必须强调的概念通信是双向的，但正、反接续是分开的（单向接续）通信是双向的，但正、反接续是分开的（单向接续）一个用户的送、受话时隙相同，但接续方向相反一个用户的送、受话时隙相同，但接续方向相反两个方向同时接续同时释放两个方向同时接续同时释放必须选择必须选择2个个中间时隙（内部时隙）中间时隙（内部时隙）作为作为S接线器的交换时隙（分别用于正、反方向）接线器的交换时隙（分别用于正、反方向）该中间时隙一定是该中间时隙一定是A、B级级T（输入、输出级）都空闲（输入、输出级）都空闲该中间时隙由该中间时隙由CPU根据一定规则选取（相差半帧时隙）根据一定规则选取（相差半帧时隙）jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋686810 10 七月七月 2024 2024TST交换网络接续过程分析交换网络接续过程分析如前面的图，假设如前面的图，假设输入输入T为为A级，输出控制；输出级，输出控制；输出T 为为B级，输入控制级，输入控制设设S接线器为输入控制、母线的时隙数为接线器为输入控制、母线的时隙数为32讨论讨论 A用户：用户：HW0的的TS2 双向交换双向交换 B用户用户：HW2的的TS31即：即：A-B的正向接续的正向接续 和和 B-A的反向接续的反向接续jjyang 2013jjyang 2013年秋年秋696910 10 七月七月 2024 2024正向接续过程分析正向接续过程分析假设已选好