數(shù)字程控交換機(jī)基本原理

單垚飛

（中國聯(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電路、中繼器、掃描器、網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動器和話路設(shè)備接口等幾部分。中央控制系統(tǒng)的功能包括兩個方面：一方面是對呼叫進(jìn)行處理，另一方面是對整個交換機(jī)日常運(yùn)行進(jìn)行管理、監(jiān)測和維護(hù)。

2 用戶模塊基本原理

用戶模塊是用戶的電話機(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七個功能，具體是:

——B(Battery feeding)饋電;

——0(Overvoltage protection)過壓保護(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)測試。

3 PCM通信基本原理

3.1 話音信號的數(shù)字化

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

3.2 時分多路復(fù)用

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

3.3 PCM基本原理

從話音模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的過程中可知，為確保接收端能將離散的數(shù)字信號還原成連續(xù)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(shù)越多，每路的時隙越小。我國采用CCITT建議的PCM30/32制式為標(biāo)準(zhǔn)化的時分制多路傳輸系統(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(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)和時分交換網(wǎng)絡(luò)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(dǎo)通)或斷開(阻塞)兩個狀態(tài)的元件(叫做交叉接點(diǎn))組成的空分交換矩陣?？辗纸粨Q矩陣在控制部分的控制下，通過適當(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 時分交換

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

模擬的語音信息經(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8位碼組，在一條時分復(fù)用線（PCM鏈路）中占用一個時隙。數(shù)字交換就是指各條PCM鏈路的各個時隙的數(shù)字信息的交換，即時隙交換或時分交換。數(shù)字交換是通過數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)來實(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T接線器構(gòu)成，但容量較大時，只能使用多級交換。多級交換的構(gòu)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(wǎng)絡(luò)，或相反，用一個空分級把時分級分開，形成時--空--時(TST)網(wǎng)絡(luò)。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(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，如TSST、SSTSS等，不過是這兩種網(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(tài)監(jiān)視變?yōu)閷€路信號的監(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，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(jī)對控制設(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)備在呼叫繁忙小時內(nèi)可以處理的呼叫次數(shù)，其單位是忙時試呼次數(shù)（BHCA）。呼叫處理能力強(qiáng)，就能在最忙小時內(nèi)及時處理用戶發(fā)出的呼叫。

6.2 具有高度的可靠性要求控制設(shè)備可靠地長期連續(xù)不間斷地工作，系統(tǒng)中斷累計(jì)時間在20年內(nèi)不得超過1小時，即平均在一年內(nèi)不超過三分鐘，且要求平均故障修復(fù)時間短。

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

程控交換機(jī)在通信系統(tǒng)中有著極其重要的作用，特別是小門數(shù)程控交換機(jī)有著較好的市場前景。由于通信系統(tǒng)對程控交換設(shè)備的要求很高，主要要求通信電路具有穩(wěn)定可靠、暢通無阻、實(shí)時性強(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:中國人民大學(xué)出版社,2000

[2]時 斌.小門數(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