城市轨道交通电话系统课件.pptx

,城市轨道交通电话系统,城市轨道交通电话系统,城市轨道交通电话系统通过电话交换网络来实现系统内外的各种语音传输与话音交换。公务电话交换网络中的程控交换机在上述过程中通过时分复用的方式为主叫用户和被叫用户建立起话路链接。专用电话系统为城市轨道交通内部各系统提供迅速、直达的沟通手段。本模块将对电话系统的基础知识进行介绍，对程控数字交换系统进行概括性的阐述，对公务电话系统和专用电话系统的相关知识、日常维护及故障处理方法进行讲述。,城市轨道交通电话系统通过电话交换网络来实现系统内外的各种语音,目 录,CONTENTS,2.1,电话系统基础知识,2.2,程控数字交换系统,2.3,公务电话系统,2.4,专用电话系统,目 录CONTENTS2.1电话系统基础知识2.2程控数字,（1） 语音信号数字化。（2） 程控数字交换系统。（3） 城市轨道交通公务电话系统。（4） 城市轨道交通专用电话系统。,重点难点,（1） 语音信号数字化。重点难点,CONTENTS,2.1,电话系统基础知识,CONTENTS2.1电话系统基础知识,语音信号数字化,30/32路PCM系统,信令,电话通信的发展过程,时分复用,城市轨道交通电话系统通过用户线将终端设备与中继设备连接起来，通过中继线将交换设备连接起来，从而构成电话通信系统。城市轨道交通电话系统中使用的数字程控电话交换机以时分复用的方式工作，对经PCM后的数字信号进行交换处理。,0103050204语音信号数字化30/32路PCM系统信令,语音信号是模拟信号，其频率为300 Hz3.4 kHz。原始语音信号如图2-1所示。要将语音信号在数字传输系统中进行传递，就必须使模拟的语音信号数字化。语音信号数字化是进行数字化交换和传输的基础。,2.1.1 语音信号数字化语音信号是模拟信号，其频率为30,语音信号数字化的方法有很多，用得最多的是PCM。PCM是将模拟信号数字化的取样技术，它可将模拟语音信号变换为数字信号的编码方式，特别是对于音频信号。在PCM传输系统中，发送端的模拟语音信号经声/电转换成模拟电信号，根据采样定理（采样过程所应遵循的规律，又称抽样定理、取样定理）对模拟电信号进行取样，取样之后进行幅度量化，最后进行二进制编码。经过抽样、量化和编码3个模数变换（A/D）过程，模拟电信号变成一连串二进制PCM数字语音信号，进入传输线路进行传输，传输至接收端后，PCM数字语音信号经过模数反变换（D/A）还原为模拟信号，再由低通滤波器恢复出原始的模拟语音信号，就完成了语音信号的数字化传输，如图2-2所示。PCM过程的各阶段语音信号波形如图2-3所示。,2.1.1 语音信号数字化语音信号数字化的方法有很多，用得,2.1.1 语音信号数字化,2.1.1 语音信号数字化,抽样,量化,编码,解码,2.1.1 语音信号数字化抽样量化编码解码,1. 抽样,抽样又称采样，是指在时间轴上等距离地在各取样点取出原始模拟信号的幅度值。1928年，美国电信工程师H.奈奎斯特（H.Nyquist）提出了采样定理。采样定理说明了采样频率与信号频谱之间的关系，是连续信号离散化的基本依据。采样定理为采样频率建立了一个足够的条件，该采样频率允许离散采样序列从有限带宽的连续时间信号中捕获所有信息。（1） 奈奎斯特采样定理。在进行模/数转换过程中，当采样频率fs大于或等于信号中最高频率fmax的2倍时，采样之后的数字信号会完整保留原始信号的全部信息。一般实际应用中保证fs为fmax的2.564倍。 （2） 语音信号抽样。由采样定理可知，当满足奈奎斯特采样定理条件时，在接收端只需经过一个低通滤波器就能够还原成原模拟信号。这一过程称为脉冲振幅调制(pulse amplitude modulation，PAM)。取样后的信号称为脉冲振幅调制信号。,2.1.1 语音信号数字化1. 抽样 抽样又称采样，是指在,1. 抽样,若从低通滤波器输出的语音信号的最高频率为3.4 kHz，按采样定理选取最高频率为fmax=4 kHz，则采样频率为fs2fmax=8 kHz。根据奈奎斯特采样定理可知，此时在接收端就能恢复为原来的信号，也就是该系统的抽样间隔为ts=1/fs=1/8 000=125 s，即每隔1/8 000 s（125 s）对语音信号抽样一次。语音信号在时间上是连续的，经过抽样后将变为时间上不连续、离散的信号，语音信号的抽样如图2-4所示（图中T为采样周期）。,2.1.1 语音信号数字化1. 抽样 若从低通滤波器输出的,2. 量化,抽样后得到的PAM信号的幅度仍为连续值，为了将这个连续值离散化就要对它进行量化。所谓量化，就是指把经过抽样得到的瞬时值的幅度离散，即用一组规定的电平值将瞬时抽样值用最接近的电平值来表示，从而实现用有限个数字来表示一个无限多取值的信号。典型的量化过程是将PAM信号可能取值的范围划分成若干级，每个PAM信号按四舍五入的原则就近取某级的值。如图2-3所示，对抽样后的语音信号幅值进行量化，从+127至-127设置量化等级，其抽样值为31.7的抽样点量化后为32，其抽样值为127.2的抽样点量化后为127。由于量化是一种近似取值的表示方法，因此接收端的信号在恢复时会产生一些失真。这些失真所造成的影响类似于混入的噪声，因此把由于量化而产生的噪声称为量化噪声，量化噪声的大小完全取决于所表示的值与准确值之间的差别，可以通过缩小量化级间隔来减小量化误差，但由此带来的问题是语音编码的位数会增加。,2.1.1 语音信号数字化2. 量化抽样后得到的PAM信号,3. 编码,PCM过程中语音信号的编码是将时域波形变换为数字代码序列。编码通常是将量化后的脉冲值转换成n位二进制码组。二进制码的位数n与量化等级L的关系满足n=log2L。如图2-3所示，语音信号的量化等级为128，采用7位二进制编码表示，再使用1个比特作为符号位，所以一个数字用8位码来表示。例如，量化值127转换为二进制编码11111111。经过编码的信号就是PCM信号。,2.1.1 语音信号数字化3. 编码PCM过程中语音信号的,4. 解码,解码是用特定的方法将数字语音信号还原成它所代表的原始模拟语音信号（信息、数据等）的过程。解码是编码的反变换，在接收端将收到的PCM码组还原为PAM信号，这个过程又称数模变换（D/A变换）。在PCM解码中，首先将输入串行的PCM码变成并行的PCM码，然后变成PAM码，最后经过低通滤波器平滑地恢复为与发送端一样的PAM信号，如图2-5所示。,2.1.1 语音信号数字化4. 解码解码是用特定的方法将数,时分复用的定义,时分复用的电路结构,多路复用是指将多路信号在同一传输线上进行互不干扰的传输。多路复用是提高传输线利用率、降低成本的有效途径。目前，多路复用的方法有多种，如频分复用（frequency division multiplexing，FDM）、时分复用（time division multiplexing，TDM）、空分复用（space division multiplexing，SDM）、波分复用（wavelength division multiplexing，WDM）和码分复用（code division multiplexing，CDM）等。其中，频分复用方法多用于模拟通信，而时分复用方法多用于数字通信。,2.1.2 时分复用时分复用的定义时分复用的电路结构多路复,对一路信号进行时间抽样时，两个样值点之间的时间是空闲着的，完全可以在这段空闲时间内插入其他路的信号样值。图2-6为在第1路信号的两个样值点之间插入第2n路的信号样值。时分复用正是利用各路信号在信道上占有不同的时间间隔把各路信号分开的。具体来说，把时间分成均匀的时间间隙，将每一路信号的传输时间分配在不同的时间间隙内，以达到各路信号按时间相互分开，共享同一传输线的目的。如图2-6所示的每路所占有的时间间隙称为路时隙，简称时隙（TS）。,1. 时分复用的定义,2.1.2 时分复用对一路信号进行时间抽样时，两个样值点之,语音信号的一个取样值经量化编码后生成8位码，第1路信号的8位码占用时隙1，第2路信号的8位码占用时隙2，由此类推，第n路信号的8位码占用时隙n。这样依次传送，待把第n路信号传输完后，再进行第二轮传送。每传送一轮的总时间称为1帧。只要每一帧的时间符合采样定理的要求，通话就能实现。 如前所述，语音信号的取样频率fs=8 000 Hz，取样周期为ts=1/fs，则一帧的时间为125 s。对30/32路PCM系统而言，是将一帧的时间分成32个时隙，则一个时隙所占用的时间为t=ts/32=3.9 s。,1. 时分复用的定义,2.1.2 时分复用语音信号的一个取样值经量化编码后生成8,时分复用的电路结构如图2-7所示。各路话音信号经低通滤波器LP1将频带限制在3003 400 Hz，然后依次送到取样的电子开关S1。S1受取样脉冲的控制，再依次接通各输入线，将话音信号取样后转成PAM信号，其循环一周的周期等于取样周期ts，这样就达到对每一路信号每隔125 s取样一次的目的。对于30/32路PCM系统，n=32，对每一路信号每隔125 s抽样一次，则电子开关S1的动作频率为3.9 s。,2. 时分复用的电路结构,2.1.2 时分复用时分复用的电路结构如图2-7所示。各路,2. 时分复用的电路结构,2.1.2 时分复用2. 时分复用的电路结构,由图2-7可知，S1同时起到取样和复用合路的作用，所以，它被称为合路门。各路的抽样信号按时间错开，送到公用编码器，进行量化编码，然后将信码送至信道。在接收端，将各路信码进行统一解码，使它还原为PAM信号，然后由分路开关S2依次接通各路，在各分路中经过低通滤波器LP2把PAM信号恢复为话音信号。接收端的分路开关尚起到时分复用的分路作用，所以也被称为分路门。值得注意的是，在传输过程中应保持分路门S2与合路门S1的起始位置和脉冲频率严格一致，否则会造成错收。也就是说，收发双方必须在时间上保持严格的同步。,2. 时分复用的电路结构,2.1.2 时分复用由图2-7可知，S1同时起到取样和复用,30/32路PCM系统的结构,30/32路PCM系统的帧结构,PCM的一次群和高次群,01,02,03,2.1.3 30/32路PCM系统30/32路PCM系统的,1. 30/32路PCM系统的结构,30/32路PCM系统的结构如图2-8所示。30/32路PCM系统的话路容量为30路，同步码及告警码占1路，标志信号占1路，共32路（或称32个信道）。,2.1.3 30/32路PCM系统1. 30/32路PCM,1. 30/32路PCM系统的结构,（1） 发送支路。每条话路的话音模拟信号经2/4线转换用的混合电路的1、2端送入发送支路，由低通滤波器限制话音信号频带的上限为3.4 kHz，再由模/数（A/D）变换电路完成取样、量化和编码，编成单极性的8位PCM信号；然后经汇总电路把各话路的话音信号、同步码（或告警码）和信令码插入不同时隙，即按不同时隙进行时分合路，组成PCM信号群；最后由码型变换电路将其变换成适宜于传输的码型送往传输线。（2） 接收支路。在接收端，首先将接收到的PCM信号群的双极性码进行整形再生；然后经过码型反变换电路恢复成原始编码的码型；经分离电路将各话路的话音信号、同步码（或告警码）和信令码进行分路；分离出来的各话音信号经各自的数/模(D/A)变换电路完成解码，使之恢复成PAM信号；最后经过低通滤波器恢复为每条话路的话音模拟信号。,2.1.3 30/32路PCM系统1. 30/32路PCM,2. 30/32路PCM系统的帧结构,帧结构就是在一帧（或取样周期）内的时间分配关系，它包括时隙、码位、同步与标志信号的分配关系。图2-9为30/32路PCM系统的帧结构，图中最上部的F0，Fl，表示帧顺序，由F0F15共16个帧组成一个复帧；每一帧有32个时隙；每一个时隙有8位码组。TS1TS15和TS17TS31共30个时隙为话路信息时隙，用于传送30个话路的话音信号，一个时隙传输一路话音信号。TS1为第1路话音信号的时隙，用来传输第1路话音信号；TS17为第16路话音信号的时隙，用来传输第16路话音信号；TS31为第30路话音信号的时隙，用来传输第30路话音信号；TS0为帧同步时隙，用于实现发送端和接收端的起始位同步；TS16为标志信号时隙，用来传送复帧同步码和各个话路的标志信号（中继话路的占用空闲信号等，从而使两个交换机能够相互配合，自动完成电话接续任务）。,2.1.3 30/32路PCM系统2. 30/32路PCM,2. 30/32路PCM系统的帧结构,2.1.3 30/32路PCM系统2. 30/32路PCM,2. 30/32路PCM系统的帧结构,由帧结构可以方便地求出30/32路PCM系统的码流速率，1帧有32个时隙，每个时隙传送8 bit，1帧共传送328=256 bit；1帧的时间长度为125 s，传送码流速率为256125=2.048 Mbit/s，即30/32路PCM系统的码流速率为2.048 Mbit/s。对30个话路的某一路来说，每秒取样8 000次，每次传8 bit，其码流速率为88 00010-3=64 kbit/s，即每路数据传输的码率为64 kbit/s。1个复帧有16帧，时间长度为1612510-3=2 ms。,2.1.3 30/32路PCM系统2. 30/32路PCM,3. PCM的一次群和高次群,在时分制数字通信系统中，高次群系统也可以由若干个低次群的数字信号通过数字复接设备汇总而成。北美和日本采用以1 544 kbit/s（24路PCM）为基群速率的数字速率系列，欧洲和俄罗斯采用以2 048 kbit/s（30/32路PCM）为基群速率的数字速率系列。我国也采用以2 048 kbit/s为基群速率的数字速率系列。数字速率系列如表2-1所示。,2.1.3 30/32路PCM系统3. PCM的一次群和高,3. PCM的一次群和高次群,2.1.3 30/32路PCM系统3. PCM的一次群和高,电话通信的起源及发展,电话交换机的发展历史及分类,电话通信的起源及发展电话交换机的发展历史及分类2.1.4,1. 电话通信的起源及发展,电话由美国科学家亚历山大格拉汉姆贝尔（Alexander Graham Bell）于1876年发明。在电话的发展历程中，即由最早的两个终端（两部电话机）通过电话线直接连接进行固定通信，到现今人们可以通过全球的电信网络在任何地点完成相互之间的通信，交换设备起着至关重要的作用。图2-10为贝尔设计的第一台电话。,2.1.4 电话通信的发展过程1. 电话通信的起源及发展电,1. 电话通信的起源及发展,交换的概念最早由美国人阿尔蒙B.史瑞乔于1878年提出，其基本思想就是将一个转接设备和多个终端设备相互连接，通过转接设备内部电路的断开、闭合，实现任意两个终端设备之间的通信。我们称这个转接设备为交换机。把终端设备与中继设备通过用户线连接，而将交换设备与交换设备通过中继线连接，这样就构成一个基本的电信通信网。基本的电信通信网包括终端设备、传输设备和交换设备。有了电信通信网，人们就能完成在不同地点、不同城市、不同国家之间的电话通信。随着通信技术的发展，电信通信网上的业务越来越丰富，传统的电话网正朝着综合业务数字网(integrated service digital network，ISDN)的方向发展，如图2-11所示。,2.1.4 电话通信的发展过程1. 电话通信的起源及发展交,1. 电话通信的起源及发展,2.1.4 电话通信的发展过程1. 电话通信的起源及发展,2. 电话交换机的发展历史及分类,（1） 电话交换机的发展历史。不同阶段的电话交换机如表2-2所示。,2.1.4 电话通信的发展过程2. 电话交换机的发展历史及,2. 电话交换机的发展历史及分类,（2） 电话交换机的分类。, 按照交换机的使用对象，电话交换机分为局用交换机和用户交换机。, 按照呼叫接续方式，电话交换机分为人工接续交换机和自动接续交换机。, 按照所交换的信号特征，电话交换机分为模拟信号交换机和数字信号交换机。, 按照接线器的工作方式，电话交换机分为空分式交换机和时分式交换机。, 按照控制器电路的结构，电话交换机分为分级控制交换机、集中控制交换机和全分散控制交换机。,2.1.4 电话通信的发展过程2. 电话交换机的发展历史及,信令的概念,信令的作用,No.7号信令,01,02,03,2.1.5 信令信令的概念信令的作用No.7号信令0102,1. 信令的概念,在电话自动接续过程中，为使用户双方能顺利接通电路，必须有一套完整的信号系统。这些信号在电信网中传递，起着指挥、联络、协调各部分的作用，确保电信网作为一个整体有条不紊地运转，因此也可把这些信号称为信令。信令系统是电信网的重要组成部分之一。信号系统，又称信令方式，用来描述各种状态和相关的地址信息，它是通信网中各个交换局完成各种呼叫接续时所遵循的一种通信语言格式。在通用电话网或专用网内，各交换机所使用的信令（包括信令内容、含义、格式和传输方式等）必须协调一致、密切配合，因此信令方式必须标准化。图2-12为电话交换网络中建立呼叫过程所需要的基本信令。图中，用户线信令就是指用户终端和交换机之间交换的信令。它包括能够根据用户线的通/断来判断主叫用户和被叫用户摘/挂机的用户检测信号，能够提供被叫号码的被叫地址信号和能够提供不同进程、状态提示的信号音。,2.1.5 信令1. 信令的概念在电话自动接续过程中，为使,1. 信令的概念,2.1.5 信令1. 信令的概念,2. 信令的作用,信令不同于用户信息，用户信息是直接通过通信网络由发信者传输给收信者的，而信令通常需要在通信网络的不同环节（基站、移动台和移动控制交换中心等）之间传输，各环节进行分析处理并通过交互作用而形成一系列的操作和控制，其作用是保证用户信息的有效、可靠传输。因此，信令可看作整个通信网络的控制系统，其性能在很大程度上决定了一个通信网络为用户提供服务的能力和质量。,2.1.5 信令2. 信令的作用信令不同于用户信息，用户信,3. No.7号信令,（1） SS7信令。No.7号信令系统是数字型公共信道信令系统，又称信令系统7（signaling system 7，SS7），是适合于通信网最新发展的信令系统。公共信道信令就是分配一条独立的公共数据链路来传输信令。SS7信令方式是一种国际性的、标准化的通用公共信道信令系统，适用于综合数字网；能满足通信网中传送呼叫控制、遥控、维护管理信号和传送处理机之间的事务处理信息的要求；提供可靠的差错控制手段，使信息按正确的顺序传送而不致丢失或重复，以保证接收到的消息无差错；能满足多种通信业务的要求，如电话网、智能网和综合数字网等。（2） SS7信令结构。SS7信令按照功能级结构可以分为消息传递部分（message transfer part，MTP）和用户部分（user part，UP）。,2.1.5 信令3. No.7号信令（1） SS7信令。N,3. No.7号信令, MTP。MTP用来分析和处理各个用户发来的信令，能够保证在两个相应的用户之间准确地传递信令消息。MTP分信令数据链路功能级（MTP-1）、信令链路功能级（MTP-2）和信令网功能级（MTP-3）。这三级连同UP构成了SS7信令方式的四级结构模式。 MTP1作为MTP功能级的第一级，为信令的传送提供了一条双向通道，规定了数据链路的物理特性、电气特性、功能特性和接入方法。数据在通道中的传输速率为64 kbit/s。SS7信令一般在电路上传输，如果在以太网上传输，则有适配过程。MTP-2作为MTP功能级的第二级，规定了在信令点之间传送管理消息的功能和相关的程序。MTP-3作为MTP功能级的第三级，能将信令根据地址信息传送至相应的信令点和用户，并能对信令路由和信令链路展开监视，保证传输的可靠性。 UP。UP为第四级，它包括电话用户部分（TUP）、数据用户部分（DUP）、ISDN用户部分（ISUP）等。,2.1.5 信令3. No.7号信令 MTP。MTP用来,CONTENTS,2.2,程控数字交换系统,CONTENTS2.2程控数字交换系统,程控数字交换机的组成及软硬件结构,程控交换网络的结构及接续原理,程控数字交换机的基本原理、工作过程及功能,程控数字交换机的组成及软硬件结构程控交换网络的结构及接续原理,程控数字交换机，全称存储程序控制交换机（与之对应的是布线逻辑控制交换机，简称布控交换机），也称程控交换机或程控数字交换机，如图2-13所示。程控数字交换机通常专指用于电话交换网的交换设备，通过计算机程序控制电话的接续。程控数字交换机是利用现代计算机技术完成控制、接续等工作的电话交换机。,2.2.1 程控数字交换机的组成及软硬件结构程控数字交换机,2.2.1 程控数字交换机的组成及软硬件结构0102030,1. 程控数字交换机的组成,交换网络可以理解成一个由多条入线和出线构成的网络。,交换网络,交换机分配给用户线的接口电路称为用户接口电路，分配给中继线的接口电路称为中继接口电路。,接口电路,控制系统是程控数字交换机的大脑，由处理机、存储器、I/O接口等部件组成。,控制系统,2.2.1 程控数字交换机的组成及软硬件结构1. 程控数字,2. 程控数字交换机的基本硬件结构,电话网络中的任意两点之间要想进行通信，需要在两点之间建立传输通道，电话网络为电路提供交换方式，建立传输信道。因此，在电话交换中使用的是电路交换方式。程控数字交换机实质上是通过计算机的“存储程序控制”来实现各种接口的电路接续、信息交换及其他的控制、维护和管理功能的。虽然不同类型、不同用途的程控数字交换机的具体结构不相同，但是它们的基本硬件结构是相同的，如图2-14所示。,2.2.1 程控数字交换机的组成及软硬件结构2. 程控数字,2. 程控数字交换机的基本硬件结构,整个交换机由两部分组成：话路系统和控制系统。（1） 话路系统。将用户线连接到交换网络以沟通通话回路的系统称为话路系统。话路系统可以分为用户级和选组级两部分，主要包括用户电路、用户集线器、中继器、交换网络（接续网络）、扫描电路（包括用户扫描电路、中继扫描电路）、控制信号分配电路（电路话路接口设备）及网络控制电路（驱动器）等部件。 用户电路。用户电路包括模拟用户电路和数字用户电路（digital line circuit，DLC）两种类型，是每个用户话机独用的设备，只为一个用户服务。用户电路包括用户状态的监视等与用户直接有关的功能。在电子交换机尤其是在数字交换机中，用户电路的功能越来越强大。 模拟用户电路。若用户线连接的终端是模拟话机，则用户线称为模拟用户线，其用户电路称为模拟用户电路。模拟用户电路有模/数（A/D）转换和数/模（D/A）转换的功能。,2.2.1 程控数字交换机的组成及软硬件结构2. 程控数字,2. 程控数字交换机的基本硬件结构,数字用户电路。数字用户电路是数字用户终端设备与程控数字交换机之间的接口电路。根据接口的不同，数字用户电路可分为S接口数字用户电路和U接口数字用户电路。 用户集线器。用户集线器用来进行话务量的集中或分散。 中继器。出中继电路和入中继电路是与其他电话交换机的接口电路，其作用是传输交换机之间的各种通信信号，监视局间通话话路的状态。出中继器和入中继器中的某些继电器或触发器由CPU驱动，以完成电路状态的转移。中继器分为模拟中继器和数字中继器两种类型。 模拟中继器。模拟中继器是数字交换机与其他交换机之间采用模拟中继线相连接的接口电路，它是为数字交换机适应模拟环境而设置的。一般配备二/四线转换和编译码器。数字中继器。数字中继器是连接数字局之间的数字中继线与数字交换网络的接口电路，它的输入端和输出端都是数字信号，因此，不需要进行模/数转换和数/模转换。,2.2.1 程控数字交换机的组成及软硬件结构2. 程控数字,2. 程控数字交换机的基本硬件结构, 交换网络。交换网络是通话回路的接续部件，可以是各种接线器（如纵横接线器、编码接线器、笛簧接线器等），也可以是电子开关矩阵（电子接线器）。它可以是空分的，也可以是时分的。交换网络的接续动作由CPU发送控制命令来驱动。 扫描电路。扫描电路用来收集用户线和中继线信息状态（如忙闲状态），并将状态的变化传送到控制部分。 控制信号分配电路。控制信号分配电路可以统一协调信号的接收、传送和分配，实现由处理机程序控制完成的各种功能。 网络控制电路。在处理机的控制下，网络控制电路用来具体执行交换网络中通路的建立和释放。（2） 控制系统。程控数字交换机的控制系统主要用来对呼叫进行处理，对整个交换网络系统的运行进行管理、监测和维护。控制系统包括中央处理机（CPU）、存储器、输入/输出（I/O）设备3部分。,2.2.1 程控数字交换机的组成及软硬件结构2. 程控数字,2. 程控数字交换机的基本硬件结构, 中央处理机。CPU可以是数字电子计算机的中央处理芯片，也可以是交换系统专用芯片，它是控制系统的核心部件。 存储器。存储器用来存储各种程序和数据。存储器有内存储器和外存储器之分，内存储器又分为只读存储器（ROM）和随机存储器（RAM）。ROM用于存储一些不变的信息，如呼叫处理程序等。RAM用于存储一些交换中变化频繁的信息，如拨号脉冲、用户线、中继线的忙闲状态等。外存储器用来存储维护程序和常用运行程序等。 输入/输出设备。I/O设备包括键盘、打印机、磁盘、磁带等人机对话设备和外部存储设备。其中，键盘用来输入运行、维护、管理等各种指令，打印机可以根据指令或定时打印系统数据。所以，程控数字交换机实质上是数字电子计算机控制的交换机。,2.2.1 程控数字交换机的组成及软硬件结构2. 程控数字,3. 程控数字交换机的基本软件结构,2.2.1 程控数字交换机的组成及软硬件结构3. 程控数字,4. 程控数字交换机的外围设备,程控数字交换机除了上述基本硬件及软件系统外，还需配备相应的外围设备才可以实现其完整功能。程控数字交换机的外围设备如表2-4所示。,2.2.1 程控数字交换机的组成及软硬件结构4. 程控数字,程控数字交换机的基本原理,程控数字交换机的工作过程,程控数字交换机的功能,01,02,03,2.2.2 程控数字交换机的基本原理、工作过程及功能程控数,1. 程控数字交换机的基本原理,处于电话网节点位置的电话交换机，在电话网中完成话路的选路和连接功能。所谓选路，就是指交换机的处理机根据被叫用户号码选择输出路由（局内或局外）；所谓连接，就是指在交换机处理机的控制下，由接线器完成输入话路与输出话路的连接。从本质上讲，程控数字交换机的基本工作原理是电路交换（不包含IP电话），且工作在交换分层模型第一层物理层。因此，程控数字交换机的集线器需要在通信前完成输入物理电路与输出物理电路的连接，通信结束后拆除这次连接。这种物理电路的连接，在数字交换机中是输入链路时隙与输出链路时隙的连接，并由数字接线器来完成这种链路时隙间的连接。一次完整的通话过程包括以下阶段。,电路建立阶段,通信阶段,电路拆解阶段,2.2.2 程控数字交换机的基本原理、工作过程及功能1.,2. 程控数字交换机的工作过程,程控交换机进行一次呼叫处理的过程一般如下：,主叫摘机到交换机送拨号音,来话分析并向被叫振铃,话终挂机与复原,被叫应答，双方通话,收号和数字分析,2.2.2 程控数字交换机的基本原理、工作过程及功能2.,2. 程控数字交换机的工作过程,去话分析的过程如图2-15所示。,2.2.2 程控数字交换机的基本原理、工作过程及功能2.,3. 程控数字交换机的功能,程控数字交换机的功能主要由交换机业务和用户分机两大部分功能组成。随着电子技术的不断发展，程控数字交换机具有越来越多的功能，常用的功能有以下几种：,电路的选择和释放,2.2.2 程控数字交换机的基本原理、工作过程及功能3.,3. 程控数字交换机的功能,新业务,2.2.2 程控数字交换机的基本原理、工作过程及功能3.,程控交换网络可以看成由若干交叉接点排列而成的交换矩阵，也可以称作接线器。程控交换网络的入线与主叫用户接口电路相连，出线与被叫用户接口电路或者中继接口电路相连。程控交换网络的线束利用度用来描述交换网络入线和出线的连接接通率的情况，分为全利用度线束和部分利用度线束。任意一条入线可以与任意一条出线相互连接的情况叫作全利用度线束，任意一条入线只能与部分出线连接的情况叫作部分利用度线束。两者相比较，全利用度线束接通率高，但出线效率低。,程控交换网络的结构,2.2.3 程控交换网络的结构及接续原理程控交换网络可以看,1. 程控交换网络的结构,（1） 单级接线器的结构。图2-16为一个简单的单级接线器的结构，它有5根入线和6根出线，一共有30个交叉接点。单级接线器的最大缺点是如果终端设备的数量很庞大，那么入线和出线的数量势必相应增加，交叉接点的数量也势必变得无比庞大。这就意味着，当利用计算机进行数字交换时，对存储器的性能要求极高。（2） 多级接线器的结构。多级接线器的结构可以理解成将单级接线器的入线部分所连接的主叫用户接口电路和出线部分所连接的被叫用户接口电路用其他单级接线器替代。多级接线器能有效地分担单级接线器的负担。图2-17为一个三级接线器的结构。由于在任何时刻，一对接线器之间只能有一条出、入线接通，无法出现多条出、入线同时接通的情况，因此，这就造成了多条入、出线空闲，只能有一根级间链路接续的现象，这种现象称为交换网络的内部阻塞。减小内部阻塞率的方法有两种，即扩大级间链路数和采用混合级交换网络。,2.2.3 程控交换网络的结构及接续原理1. 程控交换网络,1. 程控交换网络的结构,2.2.3 程控交换网络的结构及接续原理1. 程控交换网络,2. 程控数字交换网络的接续原理,程控数字交换也称时隙交换，它能将不同时隙上的信息在不同的时间段上进行换位。总的来说，程控数字交换网络能够实现在同一条总线的不同时隙之间进行交换、同一时隙在不同总线之间进行交换、在不同总线的不同时隙之间进行交换3种功能。（1） 时间（T）接线器。时间（T）接线器主要由话音存储器（speech memory，SM）和控制存储器（control memory，CM）两种随机存储器组成。话音存储器数字电路由RAM、与门、或门及一系列读/写控制电路组成。控制存储器数字电路由RAM、反相器、锁存器等元器件组成。时间(T)接线器的工作模式分为输出控制和输入控制。这两种工作模式是由话音存储器写入信号和读出信号的受控方式决定的。写入信号受定时脉冲控制，读出信号受控制存储器控制，称输出控制模式，也称作“顺序写入，控制读出”；写入信号受控制存储器控制，读出信号受定时脉冲控制，称输入控制模式，也称作“控制写入，顺序读出”。,2.2.3 程控交换网络的结构及接续原理2. 程控数字交换,2. 程控数字交换网络的接续原理,PCM传输的基本条件是通话双方必须工作在同一时隙。这是一对一的定点通话，只有时分复用而不存在交换功能。以下讨论时分交换的基本原理，即要求工作在不同时隙的用户能互相接通电话。假设用户X要与用户Y通话，其中用户X收、发话音代码占用了A时隙（A通道）；用户Y收、发话音代码占用了B时隙（B通道）。因为用户X、Y工作在不同时隙，所以X讲话Y听不到，Y讲话X听不到。为使用户X、Y能互相通话，即X讲话Y能听到，Y讲话X能听到，需要进行话音代码在时间上的搬移。图2-18（a）说明用户X发A时隙，收B时隙；用户Y发B时隙，收A时隙，因用户X、Y工作在不同时隙，故用户X、Y之间无法通话。,2.2.3 程控交换网络的结构及接续原理2. 程控数字交换,2. 程控数字交换网络的接续原理,2.2.3 程控交换网络的结构及接续原理2. 程控数字交换,2. 程控数字交换网络的接续原理,图2-18（b）为经T接线器，用户X的话音代码从A时隙移至B时隙；用户Y的话音代码从B时隙移至A时隙。即经T接线器，用户X、Y收、发工作在同一时隙上，则用户X从收A时隙中听到了用户Y的讲话；用户Y从收B时隙中听到了用户X的讲话。也可以认为T接线器接通了A、B时隙。（2） 空间（S）接线器。空间（S）接线器其实就是一个交叉矩阵，在交换机的数字交换网络中，该交叉矩阵称为空间（S）接线器交叉接点矩阵。每一个交叉接点被分配给一个正在通信的用户。空间（S）接线器包含交叉接点和控制存储器两部分。它的工作方式分为输出控制和输入控制。同号输出端的所有交叉接点由每一个控制存储器控制，称为输出控制。同理，同号输入端的所有交叉接点由每一个控制存储器控制，称为输入控制。,2.2.3 程控交换网络的结构及接续原理2. 程控数字交换,2. 程控数字交换网络的接续原理,空间（S）数字接线器的电路由交叉接点矩阵的逻辑控制电路和控制存储器的数字电路两部分构成。前者由若干电子选择器芯片组成，后者由RAM、锁存器、比较器和与门、非门组成。空分接线器利用机械或电子接点接通主、被叫话路。如图2-19所示，假设用户1与用户3互相通话。若绳路1空闲，则交换机控制部分占用绳路1，并将用户1和用户3所对应的用户电路分别与绳路1接通，用户l和用户3可通过公共绳路1互相通话。需要说明的是，空分接线器采用二线交换，而数字接线器采用收发分开的四线交换。,2.2.3 程控交换网络的结构及接续原理2. 程控数字交换,2. 程控数字交换网络的接续原理,2.2.3 程控交换网络的结构及接续原理2. 程控数字交换,2. 程控数字交换网络的接续原理,（3） 多级交换网络。多级交换网络的出现解决了单级时间接线器网络容量不足的问题。多级交换网络就是时间接线器和空间接线器各种不同形式的组合，如T-S、S-T、T-S-T等，最为常见的是T-S-T和S-T-S交换网络。 在T-S-T交换网络中，由于信号的发送和接收是分开的，因此输入级时间接线器和输出级时间接线器必须采用不同的控制方式，但空间接线器可以采用任何一种输入输出控制方式。所以，T-S-T交换网络共分4种控制方式，即入-入-出、入-出-出、出-入-入和出-出-入。目前，程控数字交换机多数采用时空数字接线器。该接线器能够完成任意一条PCM链路的任意一个时隙与另外一条PCM链路的任意一个时隙的接通。这里既有不同PCM链路的接通（空分接线），也有不同时隙的接通（时分接线），故称时空数字接线器。图2-20（a）为256256时空数字接线器，图2-20（b）为其等效的空分接线器。,2.2.3 程控交换网络的结构及接续原理2. 程控数字交换,2. 程控数字交换网络的接续原理,256256时空数字接线器有8条PCM链路输入和8条PCM链路输出。该接线器输入端的任意一条PCM链路中的任意时隙话音代码可以交换到输出端任意一条PCM链路的任意时隙中去。,2.2.3 程控交换网络的结构及接续原理2. 程控数字交换,CONTENTS,2.3,公务电话系统,CONTENTS2.3公务电话系统,公务电话系统概述,城市轨道交通公务电话网的建设,城市轨道交通公务电话系统的维护及故障处理,城市轨道交通公务电话系统的应用,城市轨道交通公务电话网的需求,0103050204公务电话系统概述城市轨道交通公务电话网的,公务电话系统可以为城市轨道交通工作人员提供内部、外部联络用通信手段；为城市轨道交通办公管理部门、运营部门及维修部门提供固定的通信服务，包括电话业务和部分非话业务（传真、电路数据等），如图2-21所示。公务电话系统采用数字程控电话设备与市内公告电话网相连，实现了城市轨道交通内部对外通话。该系统与城市轨道交通的无线集群通信系统互连，实现了城市轨道交通公务电话与无线调度电话互连互通。区间自动电话同时纳入公务电话系统与专用调度电话系统，为城市轨道交通区间作业人员提供电话通信手段。,公务电话系统的功能,公务电话系统的构成,2.3.1 公务电话系统概述公务电话系统可以为城市轨道交通,2.3.1 公务电话系统概述,1. 公务电话系统的功能,电话交换,非话业务,计费,程控新业务,编号,与市话网的连接,特殊功能,2.3.1 公务电话系统概述1. 公务电话