數(shù)字程控交換機(jī)基本原理

單垚飛

（中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)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(tǒng)的硬件可分為兩個(gè)系統(tǒng)：話路系統(tǒng)和中央控制系統(tǒng)。

圖1 程控交換系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)圖

話路系統(tǒng)由交換網(wǎng)絡(luò)和外圍電路組成。其中外圍電路包括用戶(hù)電路、中繼器、掃描器、網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)器和話路設(shè)備接口等幾部分。中央控制系統(tǒng)的功能包括兩個(gè)方面：一方面是對(duì)呼叫進(jìn)行處理，另一方面是對(duì)整個(gè)交換機(jī)日常運(yùn)行進(jìn)行管理、監(jiān)測(cè)和維護(hù)。

2 用戶(hù)模塊基本原理

用戶(hù)模塊是用戶(hù)的電話機(jī)和數(shù)字程控交換系統(tǒng)中交換網(wǎng)絡(luò)的接口。其功能可歸納為BORSCHT七個(gè)功能，具體是:

——B(Battery feeding)饋電;

——0(Overvoltage protection)過(guò)壓保護(hù):

——R(Ringing control)振鈴控制;

——S(supervision)監(jiān)視;

——C(CODEC&filters)編譯碼和濾波;

——H(Hybrid circuit)2-4線混合電路;

——T(Test)測(cè)試。

3 PCM通信基本原理

3.1 話音信號(hào)的數(shù)字化

在數(shù)字電話通信中，人們的說(shuō)話聲音是模擬信號(hào)，那么在發(fā)送端就要經(jīng)過(guò)A/D變換把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后再送入傳輸設(shè)備，在接收端再由D/A變換把數(shù)字信號(hào)還原成模擬信號(hào)。數(shù)字信號(hào)可以使用多種調(diào)制方法來(lái)產(chǎn)生。常用的有脈沖編碼調(diào)制，即PCM(Pulse Code Modulation。

3.2 時(shí)分多路復(fù)用

時(shí)分多路復(fù)用就是在一條信道內(nèi)，將若干路離散信號(hào)的脈沖序列，經(jīng)過(guò)分組、壓縮、循環(huán)排序，成為時(shí)間上互不重疊的多路信號(hào)一并傳輸?shù)姆绞健r(shí)分制通信也稱(chēng)時(shí)間分割通信，它是數(shù)字電話多路通信的主要方法，因而PCM通信常稱(chēng)為時(shí)分多路通信。

3.3 PCM基本原理

從話音模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的過(guò)程中可知，為確保接收端能將離散的數(shù)字信號(hào)還原成連續(xù)的模擬信號(hào)，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(shí)間，這段時(shí)間稱(chēng)為時(shí)隙。路數(shù)越多，每路的時(shí)隙越小。我國(guó)采用CCITT建議的PCM30/32制式為標(biāo)準(zhǔn)化的時(shí)分制多路傳輸系統(tǒng)的一次群。

4 數(shù)字交換原理

電話交換系統(tǒng)的任務(wù)就是在各條用戶(hù)線之間、用戶(hù)線和中繼線之間或中繼線與中繼線之間建立起語(yǔ)音信號(hào)臨時(shí)通道(接續(xù))。這一工作是由交換網(wǎng)絡(luò)最后完成的。在當(dāng)前的程控交換系統(tǒng)中，交換網(wǎng)絡(luò)可分為空分交換網(wǎng)絡(luò)和時(shí)分交換網(wǎng)絡(luò)兩類(lèi)。

4.1 空分交換

空分交換是指交換部分是由只有閉合(導(dǎo)通)或斷開(kāi)(阻塞)兩個(gè)狀態(tài)的元件(叫做交叉接點(diǎn))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(guò)適當(dāng)交叉接點(diǎn)的閉合可以為接續(xù)提供一條實(shí)質(zhì)性的信號(hào)通路。空分交換矩陣又叫做空分交換網(wǎng)絡(luò)，空分交換方式的設(shè)備目前交換網(wǎng)中運(yùn)行量已很少，不再做詳細(xì)介紹。

4.2 時(shí)分交換

時(shí)分交換是在一條公共通路中提供適當(dāng)?shù)臅r(shí)隙傳送指定信號(hào)，時(shí)分交換的交換部分叫做時(shí)分交換網(wǎng)絡(luò)。

模擬的語(yǔ)音信息經(jīng)數(shù)字化處理后，在PCM系統(tǒng)中每一話路每次抽樣信息形成一個(gè)8位碼組，在一條時(shí)分復(fù)用線（PCM鏈路）中占用一個(gè)時(shí)隙。數(shù)字交換就是指各條PCM鏈路的各個(gè)時(shí)隙的數(shù)字信息的交換，即時(shí)隙交換或時(shí)分交換。數(shù)字交換是通過(guò)數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

4.3 數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)

在容量較小的程控?cái)?shù)字交換機(jī)中，數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)可以由單級(jí)T接線器構(gòu)成，但容量較大時(shí)，只能使用多級(jí)交換。多級(jí)交換的構(gòu)成方法可以是用一個(gè)時(shí)分級(jí)把空分級(jí)分開(kāi)，形成空—時(shí)—空(STS)交換網(wǎng)絡(luò)，或相反，用一個(gè)空分級(jí)把時(shí)分級(jí)分開(kāi)，形成時(shí)--空--時(shí)(TST)網(wǎng)絡(luò)。這種既有時(shí)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(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，如TSST、SSTSS等，不過(guò)是這兩種網(wǎng)絡(luò)的變形。

5 中繼器

5.1 模擬中繼器

模擬中繼器是數(shù)字程控交換機(jī)和模擬局間中繼線的接口電路，它用于和模擬交換機(jī)的連接。不同的中繼線和信號(hào)系統(tǒng)所采用的模擬中繼器是不相同的。模擬中繼器和用戶(hù)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(hù)電路，模擬中繼器少了振鈴控制和對(duì)用戶(hù)饋電的功能，多了一個(gè)忙/閑指示功能，同時(shí)把對(duì)用戶(hù)線狀態(tài)監(jiān)視變?yōu)閷?duì)線路信號(hào)的監(jiān)視。

5.2 數(shù)字中繼器

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

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

⑵時(shí)鐘提取和幀同步；

⑶提取和插入隨路信令信號(hào)。

6 程控交換機(jī)對(duì)控制設(shè)備的要求

按處理機(jī)配置的方式，程控交換機(jī)可分為集中控制、分級(jí)控制和全分散控制三種。為了安全和高可靠性，處理機(jī)均配備有備用設(shè)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(wù)質(zhì)量范圍內(nèi)交換機(jī)控制設(shè)備在呼叫繁忙小時(shí)內(nèi)可以處理的呼叫次數(shù)，其單位是忙時(shí)試呼次數(shù)（BHCA）。呼叫處理能力強(qiáng)，就能在最忙小時(shí)內(nèi)及時(shí)處理用戶(hù)發(fā)出的呼叫。

6.2 具有高度的可靠性要求控制設(shè)備可靠地長(zhǎng)期連續(xù)不間斷地工作，系統(tǒng)中斷累計(jì)時(shí)間在20年內(nèi)不得超過(guò)1小時(shí)，即平均在一年內(nèi)不超過(guò)三分鐘，且要求平均故障修復(fù)時(shí)間短。

6.3 能適應(yīng)新業(yè)務(wù)和新技術(shù)發(fā)展的要求

6.4 經(jīng)濟(jì)合理

結(jié)語(yǔ)

程控交換機(jī)在通信系統(tǒng)中有著極其重要的作用，特別是小門(mén)數(shù)程控交換機(jī)有著較好的市場(chǎng)前景。由于通信系統(tǒng)對(duì)程控交換設(shè)備的要求很高，主要要求通信電路具有穩(wěn)定可靠、暢通無(wú)阻、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、接續(xù)速度快、調(diào)度功能完善等特點(diǎn)，本文為將來(lái)的工作奠定了理論基礎(chǔ)。

[1]桂海源.程控交換與寬帶交換[M].北京:中國(guó)人民大學(xué)出版社,2000

[2]時(shí) 斌.小門(mén)數(shù)程控?cái)?shù)字調(diào)度機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].南京:南京師范大學(xué),2003