數字程控交換機基本原理

單垚飛

（中國聯合網絡通信有限公司大慶市分公司，黑龍江 大慶 163000）

1 引言

程控交換系統的硬件可分為兩個系統：話路系統和中央控制系統。

圖1 程控交換系統基本結構圖

話路系統由交換網絡和外圍電路組成。其中外圍電路包括用戶電路、中繼器、掃描器、網絡驅動器和話路設備接口等幾部分。中央控制系統的功能包括兩個方面：一方面是對呼叫進行處理，另一方面是對整個交換機日常運行進行管理、監測和維護。

2 用戶模塊基本原理

用戶模塊是用戶的電話機和數字程控交換系統中交換網絡的接口。其功能可歸納為BORSCHT七個功能，具體是:

——B(Battery feeding)饋電;

——0(Overvoltage protection)過壓保護:

——R(Ringing control)振鈴控制;

——S(supervision)監視;

——C(CODEC&filters)編譯碼和濾波;

——H(Hybrid circuit)2-4線混合電路;

——T(Test)測試。

3 PCM通信基本原理

3.1 話音信號的數字化

在數字電話通信中，人們的說話聲音是模擬信號，那么在發送端就要經過A/D變換把模擬信號轉換成數字信號后再送入傳輸設備，在接收端再由D/A變換把數字信號還原成模擬信號。數字信號可以使用多種調制方法來產生。常用的有脈沖編碼調制，即PCM(Pulse Code Modulation。

3.2 時分多路復用

時分多路復用就是在一條信道內，將若干路離散信號的脈沖序列，經過分組、壓縮、循環排序，成為時間上互不重疊的多路信號一并傳輸的方式。時分制通信也稱時間分割通信，它是數字電話多路通信的主要方法，因而PCM通信常稱為時分多路通信。

3.3 PCM基本原理

從話音模擬信號轉換成數字信號的過程中可知，為確保接收端能將離散的數字信號還原成連續的模擬信號，取樣頻率需采用8000赫茲，即每隔125微秒取樣一次，每一路占一段時間，這段時間稱為時隙。路數越多，每路的時隙越小。我國采用CCITT建議的PCM30/32制式為標準化的時分制多路傳輸系統的一次群。

4 數字交換原理

電話交換系統的任務就是在各條用戶線之間、用戶線和中繼線之間或中繼線與中繼線之間建立起語音信號臨時通道(接續)。這一工作是由交換網絡最后完成的。在當前的程控交換系統中，交換網絡可分為空分交換網絡和時分交換網絡兩類。

4.1 空分交換

空分交換是指交換部分是由只有閉合(導通)或斷開(阻塞)兩個狀態的元件(叫做交叉接點)組成的空分交換矩陣。空分交換矩陣在控制部分的控制下，通過適當交叉接點的閉合可以為接續提供一條實質性的信號通路。空分交換矩陣又叫做空分交換網絡，空分交換方式的設備目前交換網中運行量已很少，不再做詳細介紹。

4.2 時分交換

時分交換是在一條公共通路中提供適當的時隙傳送指定信號，時分交換的交換部分叫做時分交換網絡。

模擬的語音信息經數字化處理后，在PCM系統中每一話路每次抽樣信息形成一個8位碼組，在一條時分復用線（PCM鏈路）中占用一個時隙。數字交換就是指各條PCM鏈路的各個時隙的數字信息的交換，即時隙交換或時分交換。數字交換是通過數字交換網絡來實現的。

4.3 數字交換網絡

在容量較小的程控數字交換機中，數字交換網絡可以由單級T接線器構成，但容量較大時，只能使用多級交換。多級交換的構成方法可以是用一個時分級把空分級分開，形成空—時—空(STS)交換網絡，或相反，用一個空分級把時分級分開，形成時--空--時(TST)網絡。這種既有時分又有空分的交換叫做二維交換。TST和STS是兩種基本的二維交換方式，其他更復雜的網絡，如TSST、SSTSS等，不過是這兩種網絡的變形。

5 中繼器

5.1 模擬中繼器

模擬中繼器是數字程控交換機和模擬局間中繼線的接口電路，它用于和模擬交換機的連接。不同的中繼線和信號系統所采用的模擬中繼器是不相同的。模擬中繼器和用戶電路都是和模擬線路相連接，因此它們的功能有很多相同之處。比較模擬中繼器和用戶電路，模擬中繼器少了振鈴控制和對用戶饋電的功能，多了一個忙/閑指示功能，同時把對用戶線狀態監視變為對線路信號的監視。

5.2 數字中繼器

數字中繼器是連接數字局間中繼線的接口電路，它連接數字交換局或遠端模塊，它的入/出端都是數字信號，因此在功能上和模擬中繼器不同。數字中繼器的主要功能有：

⑴碼型變換和反變換,主要是進行PCM傳輸線上的HDB3碼和局內的單極性不歸零碼之間的變換；

⑵時鐘提取和幀同步；

⑶提取和插入隨路信令信號。

6 程控交換機對控制設備的要求

按處理機配置的方式，程控交換機可分為集中控制、分級控制和全分散控制三種。為了安全和高可靠性，處理機均配備有備用設備。

6.1 具有足夠大的呼叫處理能力呼叫處理能力是指在一定服務質量范圍內交換機控制設備在呼叫繁忙小時內可以處理的呼叫次數，其單位是忙時試呼次數（BHCA）。呼叫處理能力強，就能在最忙小時內及時處理用戶發出的呼叫。

6.2 具有高度的可靠性要求控制設備可靠地長期連續不間斷地工作，系統中斷累計時間在20年內不得超過1小時，即平均在一年內不超過三分鐘，且要求平均故障修復時間短。

6.3 能適應新業務和新技術發展的要求

6.4 經濟合理

結語

程控交換機在通信系統中有著極其重要的作用，特別是小門數程控交換機有著較好的市場前景。由于通信系統對程控交換設備的要求很高，主要要求通信電路具有穩定可靠、暢通無阻、實時性強、接續速度快、調度功能完善等特點，本文為將來的工作奠定了理論基礎。

[1]桂海源.程控交換與寬帶交換[M].北京:中國人民大學出版社,2000

[2]時 斌.小門數程控數字調度機的設計與實現[D].南京:南京師范大學,2003