程控交换基础知识及基本原理
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第二部分数字程控交换的基本原理一.交换机的发展最早的自动电话交换机是在1892年投入使用的。
这是步进制交换机。
1926年开通了纵横制交换机。
随着电子技术,尤其是半导体技术的迅速发展,人们在交换机内引入了电子技术,称作电子交换机。
1965年美国贝尔公司投产开通了第一个程控交换机。
二.程控数字交换机的基本结构全数字交换机的典型程控数字交换系统的基本结构如图2-1,图中交换机分为选组级(数字交换网络)和用户级(用户模块和远端模块)二部分,各有自己的处理机进行控制,处理机之间则通过通信信息进行联系。
总体上,交换机包括话路系统(交换网和用户模块)和控制系统两部分。
2-1 典型数字交换系统⑴用户级的主要任务是集中用户的话务量,由用户模块将一群用户集中后,然后通过用户级和选组级间的数字中继线送至选组级。
如果我们将用户级的设备放到用户集中点,形成一个“远端模块”(或叫模块局),它和选组级(也叫母局)之间也是通过数字中继线相连。
这样大大提高了线路的利用率,节约了投资,传输质量也提高了。
用户模块和远端模块之间的差别在于后者通过数字中继设备和选组级相连;而前者没有,这里数字中继设备的主要任务是码型转换和信号。
⑵用户电路:在数字交换机中,用户电路有BORSCHT七个功能。
这七个功能分别是——馈电(BF)、过压保护(OP)、振铃控制(RC)、监视(S)、编译码和滤波(C&F)、混合电路(HC)与测试(T)。
⑶数字交换网:交换网络的功能是根据用户的呼叫要求,通过控制部分的接续命令,建立主叫与被叫用户间的连接通路。
数字交换网络由时分交换网络(随机存储器构成)和空分交换网络(电子开关阵列构成)构成。
⑷中继器:是中继线和交换网络间的接口电路。
包括码型变换及反变换、时钟提取与帧同步、提取和插入随路信令等功能。
⑸控制系统:程控交换机的控制系统由处理机和存储器组成,处理机执行交换机程序,完成交换机的各项功能。
从结构上将,控制系统可分为集中控制和分散控制两种方式。
概述 (2)电话机的原理 (5)电话交换机的基本任务与结构 (6)何谓电话通信网 (7)交换有理由吗? (8)模拟信号和数字信号 (9)什么是电信和电信网? (10)什么是软交换技术 (11)软交换系统的新业务 (12)时分多路通信 (12)“模拟”和“数字” (13)ISDN2B+D、30B+D综述 (14)ADSL简介 (15)IP-phone编码简析及其发展探讨 (15)IP电话是什么 (17)ISDN与普通模拟电话线有什么不同? (17)NO.7号信令介绍 (18)电话交换机品牌 (18)市话新业务介绍------2M数字中继业务 (20)数字交换点滴 (21)通信交换技术的发展 (22)通信卫星的工作过程 (24)中国1号信令 (25)这就是ISDN (25)为什么分组交换 (27)微波简史(一) (28)微波简史(二) (29)VoIP的关键技术 (29)自动电话交换机的分类 (32)程控用户交换机工程设计的内容 (33)程控用户交换机的选型原则 (33)程控用户交换机的调试、验收和开通 (35)程控用户交换机的管理与维护 (37)xDSL分类 (38)概述电报的发明,把人们想要传递的信息以每秒30万公里的速度传向远方。
这是人类信息史上划时代的创举。
但久而久之,人们又有点不满足了。
因为发一份电报,需要先拟好电报稿,然后再译成电码,交报务员发送出去;对方报务员收到报文后,得先把电码译成文字,然后投送给收报人。
这不仅手续繁多,而且不能及时地进行双向信息交流;要得到对方的回电,还需要等较长的时间。
人们对电报的不满,促使科学家们开始新的探索。
最早提出远距离传送话筒接力传送信息建议的是休斯。
虽然这种方法不太切合实际,但休斯为这种通话方式所取的名字——“电话”,却一直沿用至今。
19世纪30年代之后,人们开始探索用电磁现象来传送音乐和话音的方法,其中最有成就的要算是贝尔和格雷了。
亚历山大·格雷厄姆·贝尔,1847年生于英国苏格兰,他的祖父亲毕生都从事聋哑人的教育事业,由于家庭的影响,他从小就对声学和语言学有浓厚的兴趣。
一、程控交换概述:1、电话交换的基本原理语音信号数字化过程;PCM时分多路通信系统的基本原理;PCM30/32路的帧结构;主要的交换方式。
*PCM的含义是脉冲编码调制。
*语音信号的数字化要经过抽样、量化和编码三个步骤。
*抽样是将时间上连续的模拟信号变为时间上离散的抽样值。
抽样频率取值8000Hz,即抽样周期为125μs。
*话音信号的PCM编码传输速率=8000Hz/s×8=64kb/s;64kb/s是程控数字交换机中基本的交换单位。
*常用的复用方式:频分复用、时分复用。
*国际上一般有两种PCM制式,PCM24及PCM30/32系统。
*每个PCM系统有32个时隙;32个信道称为一帧;一个时隙为8位码组。
*每帧的第一时隙(TS0)为一个帧同步时隙,用来传送帧同步;时隙16(TSl6)用于传送各话路的标志信号码与复帧同步码。
*现代通讯网中采用的交换方式主要有电路交换、分组交换、ATM交换和IP交换。
*电话交换一般采用电路交换方式,电路交换属于电路资源预分配系统。
*分组交换是数据通信的一种交换方式,利用存储—转发的方式进行交换;分组交换中普遍采用逐段反馈重发措施,以保证数据传送是无差错的。
*ATM即异步传送模式;其特征是传输、复用和交换都是以信元为基本单位进行的。
2、交换机的基本结构交换机的基本组成;用户模块的组成、功能;数字用户电路的基本功能;中继器基本功能;信令设备的主要功能及作用。
*交换机的硬件系统由用户电路、中继器、交换网络、信令设备和控制系统这几部分组成。
*模拟用户电路提供数字交换机和模拟话机之间的接口电路;要求具有馈电、过压保护、振铃、监视、编译码、混合电路、测试七种基本功能。
*数字用户电路再程控交换机中主要采用ISDN定义的2B+D基本接口BRA,通过此接口能够全双工地传送数字信号:其中B是64kb/s速率的语音信道,D信道是一个16kb/s速率的信令信道。
*数字用户电路应具有码型变换、回波相消、均衡、扰码和去扰码等基本功能。
程控交换机原理1. 引言程控交换机是一种基于数字电路的电话交换机,利用计算机技术实现电话交换功能。
本文将介绍程控交换机的原理、组成部分以及工作原理等方面。
2. 程控交换机的组成部分程控交换机主要由以下几个组成部分构成:2.1 控制器程控交换机的控制器是实现交换机控制功能的核心部件。
它通常由一块主板和多块子板组成,主板上集成了程序运行和控制处理器,子板用于连接用户线路。
2.2 交换矩阵交换矩阵是程控交换机中最重要的组成部分之一。
它负责根据控制器的指令将呼叫从一个用户线路切换到另一个用户线路。
交换矩阵通常分为时分矩阵和空分矩阵两种类型,根据具体的交换模式选择合适的矩阵。
2.3 接口电路接口电路是程控交换机与用户线路之间的连接部分。
它主要负责信号处理、电平匹配、阻抗适配等功能,确保交换机与用户设备之间的正常通信。
2.4 存储器存储器用于存储交换机的程序、控制数据以及呼叫记录等信息。
它包括控制存储器和数据存储器两部分,控制存储器存储程序代码,数据存储器存储交换机需要的数据。
3. 程控交换机的工作原理程控交换机的工作原理可以简单概括为以下几个步骤:3.1 呼叫建立当用户拨号发起呼叫时,程控交换机的控制器接收到呼叫请求并进行呼叫建立流程处理。
这个过程包括信号检测、号码解析、用户鉴权等环节,确保呼叫请求的合法性。
3.2 呼叫路由在呼叫建立成功后,程控交换机根据呼叫目的地的地址信息进行呼叫路由。
这一步骤涉及到交换矩阵的使用,通过矩阵的切换功能将呼叫从一个用户线路切换到另一个用户线路。
3.3 呼叫连接呼叫路由完成后,程控交换机将呼叫连接到目的终端设备上。
这需要通过接口电路进行信号处理和匹配,确保通信质量。
3.4 呼叫清除当呼叫结束时,程控交换机会进行呼叫清除处理,释放相关资源,并将交换机状态恢复到初始状态,以便接收新的呼叫请求。
4. 程控交换机的优势相比传统的人工交换机,程控交换机具有以下几个优势:•自动化程度高:程控交换机利用计算机技术实现自动化呼叫处理,大大减轻了运维压力。
第一章1、实现通信必须要有的三个要素:终端、传输和交换2、交换节点的接续类型:○1本局接续:本局用户线之间的接续;○2出局接续:在用户线和出中继线之间的接续;○3入局接续:在入中继线和用户之间的接续;○4转接接续:在入中继线和出中继线之间的接续。
3、交换节点的基本功能:○1能正确接收和分析从用户线或中继线发来的呼叫信号;○2能正确接收和分析从用户线或中继线发来的地址信号;○3能按目的地址正确地进行选路以及在中继线上转发信号;○4能控制连接的建立;○5能按照所收到的信号拆除连接。
4、交换技术的分类:(1)按照传输信号分:模拟交换和数字交换;(2)按照接续控制方式分:布控交换和程控交换;(3)按照传输信道的占用方式分:电路交换和分组交换;(4)按照传输带宽分配方式分:窄带交换和宽带交换。
5、模拟信号:是指代表消息的信号及其参数(幅度、频率和相位)随着消息连续变化的信号。
6、数字信号:是指信号幅度并不随时间连续的变化,而是取有限个离散值的信号。
7模拟通信:以模拟信号为传输对象的传输方式称为模拟传输,而以模拟信号来传送消息的通信方式称为模拟通信。
缺点:抗干扰能力弱、保密性差、设备不易大规模集成以及不适应计算机通信飞速发展的需要等。
8、数字通信:以数字信号为传输对象的传输方式称为数字传输,而以数字信号来传送消息的通信方式称为数字通信。
优点:抗干扰性强、保密性好、设备易于集成化,以及便于使用计算机技术进行处理等。
缺点:所用的信道频带比模拟通信所用频带宽的多,降低了信道利用率。
9、模拟交换:以模拟信号为交换对象称为模拟交换,传输和交换的信号是模拟信号的交换机称为模拟交换机。
10、数字交换:以数字信号为交换对象称为数字交换,传输和交换的信号是数字信号的交换机称为数字交换机。
11、布控:布控就是布线逻辑控制,布控交换是利用逻辑电路进行控制的一种交换方式。
12、程控:程控就是存储程序控制,程控交换是利用计算机软件进行控制(即存储程序控制)的一种交换方式。
数字程控交换机原理
数字程控交换机是一种使用数字技术进行通信连接的交换机。
它的工作原理基于将输入的语音信号转换成数字信号,并根据预先设定的指令进行处理和转发。
具体而言,数字程控交换机的原理包括以下几个关键步骤:
1. 信号采样和抽样:数字程控交换机会周期性地对输入的语音信号进行采样和抽样,将连续的模拟信号转换成离散的数字信号。
2. 数字信号编码:采样后的数字信号经过编码处理,将其表示为一系列的二进制码。
常用的编码方式包括脉冲编码调制(PCM)和线性编码。
3. 数字信号处理:经过编码后的数字信号被发送到数字信号处理单元,该单元会对信号进行处理和解码,包括去除噪声、调整信号幅度和频率等。
4. 交换矩阵:数字信号处理后,交换矩阵会根据预先设定的路由表来决定信号的转发路径。
交换矩阵是交换机的核心部件,它由一系列交叉开关矩阵组成,能够实现信号的多路复用和分路。
5. 数字信号重新合成:交换矩阵根据路由表将信号转发到指定的输出端口,再经过数字信号合成器将数字信号重新合成为模拟信号。
6. 输出信号传输:合成后的模拟信号会通过输出端口发送到目标终端或下一个交换机,完成通信连接的建立。
数字程控交换机的原理通过将语音信号转换为数字信号,并使用交换矩阵实现信号的转发和路由,实现了高效可靠的通信连接。
它具有灵活性高、可编程性强等优点,广泛应用于电话交换网络和数据通信网络。
第一章程控交换概述第一节数字交换的基本原理1.1.1.数字交换基础语音信号的数字化要经过抽样、量化和编码三个步骤。
抽样:抽样的功能是将时间上连续的模拟信号变为时间上离散的抽样值。
抽样频率取值为8000Hz,即抽样周期为125μs。
量化:用有限个度量值来表示抽样后的信号的幅度值。
编码:根据量化级的选取,有均匀量化和非均匀量化两种方法。
在PCM32系统中,采用8位码来表示一个样值,其中最高位是极性码,剩下的7位对应128个量化级。
话音信号的PCM编码的传输速率=8000Hz/s×8=64kb/s。
64kb/s是程控数字交换机中基本的交换单位。
频分复用方式和时分复用方式频分复用方式是将信道的可用频带划分为若干互不交叠的频段,每路信号的频谱占用其中的一个频段,以实现多路传输。
时分复用方式是把一条物理通道按照不同的时刻分成若干条通信信道,各信道按照一定的周期和次序轮流使用物理通道,这样,从宏观上看,一条物理通路就可以‘同时’传送多条信道的信息。
PCM时分多路通信系统的基本原理在125μs的时间周期内划分成32个时隙(时间片),其中:TS0时隙用来传输同步信息,TS16时隙用来传输信令,其它30个时隙分别用来传送30路话路信息。
PCM30/32系统的几个主要参数为:每秒传送8000帧,每帧32个时隙,每个时隙8比特串行码,16帧构成一个复帧,其时间长度为125μs×16=2ms。
传送码率为8比特/时隙×32时隙/帧×8000帧/秒=2048kb/s,而每一路信号的速率为64kb/s。
1.1.2.数字交换网与时隙交换从PCM传输系统的示意图可知,它只能进行点对点的通信,即发送端发出的信号到接收端收到该信号只能在同一路进行,不能把发端某路的信息送到收端的任一路中去,这不符合电话通信的基本要求。
所以在PCM传输系统中需要加入交换系统,该交换系统的交换网络应该对数字化的话音信号可以直接进行交换,这个交换网络就是数字交换网。
第二章程控交换技术3.1 数字程控交换机硬件的基本结构一. 程控交换机的基本组成数字程控交换机硬件系统可以分成话路部分和控制部分话路部分包括数字交换网络和各种外围模块,如用户模块,中继模块和信令模块等.控制部分完成对话路设备的控制功能,由各种计算机系统组成,采用存储程序控制方式。
二. 程控交换机的几种硬件结构方式程控数字交换机的硬件结构大致可分为:分级控制方式全分散控制方式基于容量分担的分布控制方式。
1. 采用分级控制方式的交换机的硬件基本结构如图所示, 由图可见采用分级控制的交换机的硬件由用户模块,远端用户模块、数字中继器、模拟中继器、数字交换网络、信令设备和控制系统组成。
各部分的功能如下:1) 数字交换网络是整个话路部分的核心, 它连接各个外围模块,同时为各个模块之间通信提供通信链路, 可以使任意两个用户之间, 任意用户和任意中继之间, 任意两个中继线之间都通过数字交换网络完成连接. 目前电话交换机中的交换网络全部采用数字交换网络, 因此, 所有发送到数字交换网络的信号都必须变换为二进制编码的数字信号.在处理机的控制, 除了为呼叫提供需要的内部语音和数据通路外, 有时还提供信令, 信号音和处理机之间通信信息的固定或半固定连接.2) 信令模块完成交换机在话路接续过程中必须的各种信令功能.如各种信号音:拨号音, 忙音,回铃音等•常用的信令设备有DTMF攵号器,信号音发生器,No.7信令终端和No.7信令处理机。
3) 接口电路接口是交换机中唯一与外界发生物理连接的部分。
为了保证交换机内部信号传递和处理的一致性,任何外界系统原则上都必须通过接口与交换机内部发生关系。
用户模块:终端设备与程控交换机的接口。
通过用户线路直接连接用户终端设备。
与数字交换网络通过PCM链路相连。
功能:用户电路通过用户线直接连接用户的终端设备—话机,主要完成BORSCHT 七大功能,这七大功能的具体讲解见接口电路部分。
用户电路与核心交换网络之间的连接,完成用户话务的集中和扩散。
§电话交换机的基本组成:话路系统和控制系统。
话路系统包括用户电路、交换网络、出中继器、入中继器、绳路及具有监视功能的信号设备;控制系统包括译码、忙闲测试、路由送择、链路选试、驱动控制、计费等设备。
§话路系统的构成方式:空分方式和时分方式。
空间分隔方式是指交换网络的每个连接通路各自占据不同的空间位置,互相隔开。
时间分隔方式是指交换网络的各条话路具有不同的时间位置,各路话音的传输时间是互相错开的。
§控制系统的控制方式:布线逻辑控制方式(布控方式)和存储程序控制方式(程控方式)。
§程控交换机的分类:空分模拟程控交换机、时分模拟程控交换机、时分数字程控交换机。
§模拟信号:信号的幅度取值不受任何限制且与原信息准确对应。
§数字信号:信号的幅度取值只能在数轴上有限个离散值上取值,且不准确地与原信息对应。
§抽样是以一定时间间隔,取出连续的模拟信号的瞬时值。
§抽样定理:对于一个有限带宽的连续信号f(t),其最高频率为fM,此信号可由时间上相隔Ts<=1/2fM秒的各均匀间隔点上的信号值f(KTs)唯一确定。
§量化是将样值幅度取值连续的模拟信号变成样值幅度取值离散的数字信号。
§均匀量化是将输入信号的变化范围等分为N级,其量化间隔是相等的。
非均匀量化的量化间隔是不相等的,大信号区的量化间隔大,小信号区的量化间隔小,即量化间隔∆V是不固定的。
§编码是将量化后的信号电平值转换成二进制码组。
解码是编码的逆变换,是将二进制编码信号还原成离散的样值幅度信号。
§码元就是用占据时间相等的一些电信号波形来表示数字信息的这些电信号波形。
§码元长度就是一个电信号波形所占据的时间间隔。
§时分复用方式是将信道按时间加以分割,各路话音抽样信息按一定的次序轮流地占用某一时间段来传输各路信息。
这一时间段称为时隙。