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三、程控数字交换与电话通信网. 本章主要内容. 电话通信的基本原理 电话交换技术的发展 程控数字交换机的系统结构 接口电路 交换网络-话路建立 控制系统 程控交换软件系统 呼叫处理的基本原理 交换技术基础 电话通信网. 1、电话通信的基本原理. 1.1 电话机的发明. 1875年6月2日贝尔和沃森发明了电话 (原始的电磁式电话) ↓. 1877年爱迪生发明了碳精式送话器 +手柄+呼叫设备(电铃)+手摇发电机+干电池 (磁石式电话机) ↓. 1882年出现了共电式电话机 (没有手摇发电机和干电池,通话所用电源由交换机供给) ↓.
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本章主要内容 • 电话通信的基本原理 • 电话交换技术的发展 • 程控数字交换机的系统结构 • 接口电路 • 交换网络-话路建立 • 控制系统 • 程控交换软件系统 • 呼叫处理的基本原理 • 交换技术基础 • 电话通信网
1.1 电话机的发明 1875年6月2日贝尔和沃森发明了电话 (原始的电磁式电话) ↓ 1877年爱迪生发明了碳精式送话器 +手柄+呼叫设备(电铃)+手摇发电机+干电池 (磁石式电话机) ↓ 1882年出现了共电式电话机 (没有手摇发电机和干电池,通话所用电源由交换机供给) ↓
1.1 电话机的发明 ↓ 1896年美国人爱立克森发明了旋转式电话拨号盘 1920年美国人坎贝尔发明了消侧音电路 (自动电话机-拨号盘电话机) ↓ 60年代电子学飞速发展、70年代大规模集成电路出现 (电子电话机-按键式电话机) ↓ 80年代随着N-ISDN的应用出现了数字电话机
1.2 电话机的构成及通话原理 原始话音 送话器 原始话音 二-四转换 电话机 消侧音电路 还原话音 还原话音 受话器
1.2 电话机的构成及通话原理 受话器:将相应的电信号还原为声音的转换器。 送话器:将声音变换为相应电信号的转换器。 旋转式拨号盘(三个参数): 脉冲速度:表示拨号盘每秒钟发生的脉冲个数。 普通:10/s 快速:20/s 脉冲断续比:在一个脉冲周期里,断开电流的时间和接通电流的时间之比。 t断/t续=1.6:1 或 2:1 位间隔:≥300ms
1.2 电话机的构成及通话原理 按键式拨号盘:与拨号集成电路配合发出脉冲或双音频(DTMF)信令。 振铃器:交流铃流、音调振铃器 开关、叉簧:接插件,二、四线绳
1.2 电话机的构成及通话原理 高频 1209Hz 1336Hz 1477Hz 1633Hz 低频 697Hz 1 2 3 A 770Hz 4 5 6 B 852Hz 7 8 9 C 941Hz * 0 # D
1.3 电话机的分类 • 扬声电话机 • 免提电话机 • 无绳电话机 • 录音电话机 • 可视电话机 • 投币电话机 • 磁卡电话机
电话交换技术发展的三个阶段 • 人工交换阶段: • 磁石式电话交换机 • 共电式电话交换机 • 机电式自动交换阶段: • 步进制交换机(Step by Step System): • 史端乔(Strowger)式自动电话交换机 • 德国西门子式自动交换机 • 特点:直接控制方式
电话交换技术发展的三个阶段 • 机动制交换机: • 旋转制或升降制电话交换机 • 特点:间接控制方式 • 共同特点: • 噪声大 • 易磨损 • 维护工作量大 • 接线速度慢 • 故障率高 • 电路技术简单 • 人员培训容易
电话交换技术发展的三个阶段 • 纵横制交换机(Crossbar System): • 特点:间接控制方式 • 接线器接点采用压接触方式 • 电子式自动交换阶段: • 半电子交换机(准电子交换机): • 话路部分采用机械接点,控制部分采用电子器件。 • 全电子交换机: • 话路部分和控制部分均采用电子器件。
电话交换技术发展的三个阶段 模拟程控交换机:1965年5月美国开通了第一个程控交换机(ESS No.1)。 数字程控交换机:1970年法国开通了第一个数字程控交换机(E10)。 几个概念:程控与布控、时分与空分、模拟与数字
程控交换机的优越性 • 在技术上的:能提供许多新的服务性能 • 维护管理方便、可靠性高 • 灵活性大、便于采用新技术和增加新业务 • 在经济上的:在交换设备上 • 在线路设备上 • 在维护和生产方面
补充业务 • 缩位拨号 • 热线服务 • 呼出限制 • 免打扰服务 • 查找恶意呼叫 • 闹钟服务 • 截接服务 • 缺席用户服务 • 遇忙回叫 • 无条件呼叫前转 • 遇忙呼叫前转 • 无应答呼叫前转 • 呼叫等待 • 三方通话 • 会议电视 • 主叫号码显示等
我国程控交换技术的发展 • 引进交换机 • AXE10,FETEX-150,E10B,5ESS、 NEAX61 、EWSD • 引进生产线 • 上海:S1240,北京:EWSD,天津:NEAX61 • 自行研制 • 巨龙HJD-04,大唐SP30,华为C&C08,中兴ZXJ10
数字程控电话交换系统 话路子系统 控制子系统 CPU与存储器 接口设备 交换网络 外部设备 模拟/数字用户电路 远端接口 数字/模拟中继器 信号音发生器 信令设备 DTMF接收器 MFC接收和发送器 用户集中级
几个概念 接口设备:是实现数字交换系统和外围环境的接口。 远端接口:是到集中维护操作中心、网管中心、计费中心等的数据传送接口。 用户集中级:完成话务集中功能,集中比一般为2:1到8:1一般为单T交换网络。 用户模块:用户集中级+用户电路 远端模块:设置在远端的用户模块。
数字交换系统接口类型 A 数字中继接口 Z 用户侧接口 交换网络 中继侧接口 B 模拟用户接口 数字用户接口 V C 数字用户接口 模拟中继接口 Q3 控制系统 操作维护 OAM
Z1 A 模拟用户线 2,048kbit/s LT ET ET ET ET ET ET ET ET NT ET ET ET ET ET ET Z1 模拟远端集线器 Z2 8,448kbit/s LT PCM Z3 B 模拟PABX 数 字 交 换 网 络 8,448kbit/s LT V1 数字用户线 34,368kbit/s LT Z1 数字远端模块 V2 C11 通路转换设备 FDM V1 LT V3 C12 实线 四线 数字PABX 中继器 LT m X (2B+D) V4 C21 转换 LT V5 C22 二线 本地 n X E1 LT 数字交换机接口类型
程控交换系统接口类型——数字接口 V接口: V1:64kb/s,可为2B+D或30B+D的终端 V2:连接数字远端模块的接口 V3:连接数字PABX的接口,属30B+D的接口 V4:可接多个2B+D的终端,支持ISDN的接入 V5:支持n X E1的接入网,包括V5.1和V5.2接口 A接口:速率为2048kb/s的数字中继接口 B接口:PCM二次群接口,其接口速率为8448kb/s
程控交换系统接口类型——模拟接口 Z1接口:连接单个模拟用户的接口 Z2接口:连接模拟远端集线器的接口 Z3接口:连接模拟PABX的接口
4.1 模拟用户电路 模拟用户电路的功能可归纳为BORSCHT七个功能: ——B(Battery feeding)馈电 ——O(Overvoltage protection)过压保护 ——R(Ringing control)振铃控制 ——S(Supervision)监视 ——C(CODEC & filters)编译码和滤波 ——H(Hybird circuit)混合电路 ——T(Test)测试
馈电 (-48v) 电容的特性:“隔直流,通交流” 电感的特性:“隔交流,通直流”
振铃控制 振铃电压:90+15v
监视 可检测以下各种用户状态: 1、用户话机的摘挂机状态 2、用户话机(号盘)发出的拨号脉冲 3、投币话机的输入信号 4、话终挂机状态
编译码和滤波(CODEC) 编码器:完成模拟信号到数字信号的转换(Coder)。 译码器:完成数字信号到模拟信号的转换(Decoder) 。
混合电路 完成二线到四线的转换功能。 用户话机的模拟信号是二线双向的,数字交换网的PCM数字信号是四线单向的,因此,在编码以前和译码以后一定要进行二/四线转换。 混合电路的平衡网络用于平衡用户线阻抗。
测试 用户电路可配合外部测试设备对用户线进行测试,用户线测试功能的实现如图所示,它是通过测试开关将用户线接至外部测试设备来实现的。
其它功能 • 极性倒换(反转) • 计费脉冲发送
4.2 模拟中继电路 模拟中继器:是程控数字交换机与模拟中继线的接口,用于与模拟交换机的连接。
4.3 数字中继电路 数字中继器:是连接数字局间中继线的接口电路,用于 与数字交换局或远端模块的连接。 主要作用:是根据PCM时分复用原理,将30路64kb/s的话路信号复接成2048kb/s的基群信号发送出去,或者反之,把从其它数字交换系统(或数字传输系统)来的2048kb/s的基群信号分成30路话路信号,然后再通过数字交换网络分接到各个相应的用户。 在上述过程中,完成信号传输、信号同步、信令配合
数字中继电路的基本功能 • 码型变换: • 单极性不归零码 HDB3(高密度双极性码) • 时钟提取: • 就是从输入的数据流中提取时钟信号,作为输入数据流的基准时钟。同时该时钟信号还用来作为本端系统时钟的外部参考时钟源。 • 帧同步: • 就是从接收的数据流中搜索并识别到同步码,并以该时隙作为一帧的开始,以便接收端的帧结构排列和发送端的完全一致。
数字中继电路的基本功能 • 复帧同步: • 如果数字中继线上使用的是随路信号(中国1号信令),则除了帧同步外,还要有复帧同步。 • 复帧同步是为了解决各路标志信号的错路问题。 • 提取和插入随路信号 • 帧定位(再定时)
从数字中继线上输入的码流有它自己的时钟信息(它局时钟),而接收端的交换机也有它自己的系统时钟(本局时钟),这两个时钟在频率和相位上不可能完全一致。帧定位就是采用弹性缓存的方式,用提取的时钟控制输入码流写入弹性缓冲器,用本局时钟控制从弹性缓冲器中读出码流,从而把输入数据的时钟调整到本局系统时钟上来,实现系统时钟的同步。从数字中继线上输入的码流有它自己的时钟信息(它局时钟),而接收端的交换机也有它自己的系统时钟(本局时钟),这两个时钟在频率和相位上不可能完全一致。帧定位就是采用弹性缓存的方式,用提取的时钟控制输入码流写入弹性缓冲器,用本局时钟控制从弹性缓冲器中读出码流,从而把输入数据的时钟调整到本局系统时钟上来,实现系统时钟的同步。
数字中继电路的基本功能 收 码型变换 帧定位 时钟提取 帧同步 PCM 信号提取 帧定位信号插入 复帧定位 信号插入 发 码型变换
4.4 音频信号的产生、发送和接收 • 1、信号种类: • 交换机到用户: 各种信号音(单频,信号源450Hz或 950Hz的正弦波) • 交换机到交换机: 局间信号(MFC) • 前向信号频率:1380Hz, 1500Hz, 1620Hz, 1740Hz, 1860Hz, 1980Hz(6中取2) • 后向信号频率:1140Hz, 1020Hz, 900Hz, 780Hz, (4中取2) • 用户到交换机: 拨号信息(直流脉冲、DTMF)
交换机应具有的音频信令接口种类具体有: l音信号发生器(数字、单音频) lDTMF信号接收器(数字、双音频) lMFC信号接收器(数字、双音频) lMFC信号发生(送)器(数字、双音频)
2、单频信号的产生 T=2ms 500Hz音频信号产生原理
单音频信号产生原理 将信号按125μs间隔进行抽样(也就是8kHz的PCM抽样频率),然后进行量化和编码,得到各抽样点的PCM信号,放到ROM中,使用时对ROM按一般PCM信号读出,就是这个音频信号(数字化的信号)。