程控交换基础知识及基本原理
程控交换专业基础知识
DTMF电话机频率表
高频 低频
697Hz
1209Hz 1
770Hz
4
852Hz
7
941Hz
*
1336Hz 2 5 8 0
1477Hz 3
1633Hz A
6
B
9
C
#
D
多频信号的接收
程控交换机软件系统
在线程序（联机程序） 支援程序（脱机程序）
在线程序
在线程序是交换机中运行使用的、对交换系 统各种业务进行处理的软件总和，它可分成 系统程序和应用程序。
在容量较小的数字程控电话交换机中，数字交 换网络可以由单级T 接线器构成，但容量有限.
为了扩大交换机的容量，通常采用T 接线器和 S 接线器相结合的多级交换结构。
多级交换结构有2种基本情况：
1、空-时-空(STS)交换网络，
2、时-空-时(TST)交换网络。
数字交换网络(TST)
PCM0/TS2----PCM7/TS31的交换举例
电话通信网的基本组成部件
电话通信网由三部分组成：终端设备或用户 设备(CPE)、交换设备和传输设备或链路
为什么要引入交换机
疑问？
为什么要引入交换机
为什么要引入交换机
两两相连，需要的连线对数为？
为什么要引入交换机
用户两两直接相连（用户数为N时）：
所需的互连线对数为：N（N-1）/2。
为什么要引入交换机
PCM时分多路通信系统的基本原理
（PCM＝Pulse Code Modulation）
PCM时分多路通信系统的基本原理
PCM传输系统图
PCM传输码型
PCM传输码型
PCM传输码型
HDB3码
通信基础知识(程控交换)
第二部分数字程控交换的基本原理一．交换机的发展最早的自动电话交换机是在1892年投入使用的。
这是步进制交换机。
1926年开通了纵横制交换机。
随着电子技术，尤其是半导体技术的迅速发展，人们在交换机内引入了电子技术，称作电子交换机。
1965年美国贝尔公司投产开通了第一个程控交换机。
二．程控数字交换机的基本结构全数字交换机的典型程控数字交换系统的基本结构如图2-1，图中交换机分为选组级（数字交换网络）和用户级（用户模块和远端模块）二部分，各有自己的处理机进行控制，处理机之间则通过通信信息进行联系。
总体上，交换机包括话路系统(交换网和用户模块)和控制系统两部分。
2-1 典型数字交换系统⑴用户级的主要任务是集中用户的话务量，由用户模块将一群用户集中后，然后通过用户级和选组级间的数字中继线送至选组级。
如果我们将用户级的设备放到用户集中点，形成一个“远端模块”（或叫模块局），它和选组级（也叫母局）之间也是通过数字中继线相连。
这样大大提高了线路的利用率，节约了投资，传输质量也提高了。
用户模块和远端模块之间的差别在于后者通过数字中继设备和选组级相连；而前者没有，这里数字中继设备的主要任务是码型转换和信号。
⑵用户电路：在数字交换机中，用户电路有BORSCHT七个功能。
这七个功能分别是——馈电（BF）、过压保护（OP）、振铃控制（RC）、监视（S）、编译码和滤波（C&F）、混合电路（HC）与测试（T）。
⑶数字交换网：交换网络的功能是根据用户的呼叫要求，通过控制部分的接续命令，建立主叫与被叫用户间的连接通路。
数字交换网络由时分交换网络（随机存储器构成）和空分交换网络（电子开关阵列构成）构成。
⑷中继器：是中继线和交换网络间的接口电路。
包括码型变换及反变换、时钟提取与帧同步、提取和插入随路信令等功能。
⑸控制系统：程控交换机的控制系统由处理机和存储器组成，处理机执行交换机程序，完成交换机的各项功能。
从结构上将，控制系统可分为集中控制和分散控制两种方式。
程控交换基本原理
一、程控交换概述：1、电话交换的基本原理语音信号数字化过程；PCM时分多路通信系统的基本原理；PCM30／32路的帧结构；主要的交换方式。
*PCM的含义是脉冲编码调制。
*语音信号的数字化要经过抽样、量化和编码三个步骤。
*抽样是将时间上连续的模拟信号变为时间上离散的抽样值。
抽样频率取值8000Hz，即抽样周期为125μs。
*话音信号的PCM编码传输速率=8000Hz/s×8=64kb/s；64kb/s是程控数字交换机中基本的交换单位。
*常用的复用方式：频分复用、时分复用。
*国际上一般有两种PCM制式，PCM24及PCM30/32系统。
*每个PCM系统有32个时隙；32个信道称为一帧；一个时隙为8位码组。
*每帧的第一时隙(TS0)为一个帧同步时隙，用来传送帧同步；时隙16(TSl6)用于传送各话路的标志信号码与复帧同步码。
*现代通讯网中采用的交换方式主要有电路交换、分组交换、ATM交换和IP交换。
*电话交换一般采用电路交换方式，电路交换属于电路资源预分配系统。
*分组交换是数据通信的一种交换方式，利用存储—转发的方式进行交换；分组交换中普遍采用逐段反馈重发措施，以保证数据传送是无差错的。
*ATM即异步传送模式；其特征是传输、复用和交换都是以信元为基本单位进行的。
2、交换机的基本结构交换机的基本组成；用户模块的组成、功能；数字用户电路的基本功能；中继器基本功能；信令设备的主要功能及作用。
*交换机的硬件系统由用户电路、中继器、交换网络、信令设备和控制系统这几部分组成。
*模拟用户电路提供数字交换机和模拟话机之间的接口电路；要求具有馈电、过压保护、振铃、监视、编译码、混合电路、测试七种基本功能。
*数字用户电路再程控交换机中主要采用ISDN定义的2B+D基本接口BRA，通过此接口能够全双工地传送数字信号：其中B是64kb／s速率的语音信道，D信道是一个16kb／s速率的信令信道。
*数字用户电路应具有码型变换、回波相消、均衡、扰码和去扰码等基本功能。
程控交换机原理简介
程控交换机程控交换机的基本原理它是程序控制的，由时分复用网络进行物理上的电路交换的一种电话接续交换设备。
结构有很多种，常见的有集中控制、分散控制或两者结合。
技术指标有很多，BHCA/呼损接通率，无故障间隔时间等。
一、电话交换机就控制方式而论,主要分两大类:1.布线逻辑控制(WLC,Wired Logic Control)它是通过布线方式实现交换机的逻辑控制功能,.通常这种交换机仍使用机电接线器而将控制部分更新成电子器件,因此称它为布控半电子式交换机,这种交换机相对于机电交换机来说,虽然在器件与技术上向电子化迈进了一大步,但它基本上继承与保留了纵横制交换机布控方式的弊端,体积大,业务与维护功能低,缺乏灵活性,因此它只是机电式向电子式演变历程中的过度性产物.2.存储程序控制(SPC,Stored Program Control)它是将用户的信息和交换机的控制,维护管理功能预先变成程序,存储到计算机的存储器内.当交换机工作时,控制部分自动监测用户的状态变化和所拨号码,并根据要求执行程序,从而完成各种交换功能.通常这种交换机属于全电子型,采用程序控制方式,因此称为存储程序控制交换机,或简称为程控交换机.程控交换机按用途可分为市话，长话和用户交换机；按接续方式可分为空分和时分交换机。
程控交换机按信息传送方式可分为：模拟交换机和数字交换机。
由于程控空分交换机的接续网络(或交换网络)采用空分接线器(或交叉点开关阵列)，且在话路部分中一般传送和交换的是模拟话音信号，因而习惯称为程控模拟交换机，这种交换机不需进行话音的模数转换(编解码),用户电路简单，因而成本低，目前主要用作小容量模拟用户交换机。
程控时分交换机一般在话路部分中传送和交换的是模拟话音信号，因而习惯称为程控数字交换机，随着数字通信与脉冲编码调制(PCM)技术的迅速发展和广泛应用，世界各先进国家自60年代开始以极大的热情竞相研制数字程控交换机，经过艰苦的努力，法国首先于1970年在拉尼翁(Lanion)成功开通了世界上第一个程控数字交换系统E10,它标志着交换技术从传统的模拟交换进入数字交换时代。
程控交换机的基本原理
程控交换机的基本原理
程控交换机是利用计算机进行控制的交换机，它是一种由微处理器、主板、内存、I/O 口等部件组成的复杂网络交换设备。
它的工作原理如下：
1. 程控交换机使用微处理器控制数据的传递，并将数据流转换为相应的信号格式，然后传输给接收端。
2. 当程控交换机接收到一个封包时，首先会对其进行解析，从而识别出其中的源地址和目的地址。
3. 根据源地址和目的地址，程控交换机根据其内部的路由表，将报文发送到正确的端口。
4. 当报文发送到指定端口后，程控交换机会将其再次转换为原始信号，然后发送给目的端。
5. 程控交换机不仅能够负责路由，而且还可以实现QoS（Quality of Service）优先级的功能，以便提供更好的网络服务。
程控交换原理PPT电子课件教案-第1章
数据管理部分
总结词
数据管理部分具有高效性、可靠性和安全性的特点。
详细描述
高效性要求数据管理部分能够快速地处理大量数据，提高通信网络的效率；可靠 性要求数据管理部分能够保证数据的完整性和准确性；安全性要求数据管理部分 能够保护用户数据不被非法获取和篡改。
故障诊断与维护部分
• 总结词：故障诊断与维护部分负责对交换机进行故障检测、诊断和修复。 • 详细描述：故障诊断与维护部分通过实时监测交换机的运行状态和各种参数，及时发现并诊断故障，采取相应
模拟传输
指将信令信号转换为模拟信号进行 传输，其优点是传输距离较远，但 容易受到干扰和衰减。
数字传输
指将信令信号转换为数字信号进行 传输，其优点是抗干扰能力强、传 输质量高，但需要数字通信链路。
信令系统的工作原理
信令系统的基本组成
包括信令节点、信令链路和控制设备 等部分。
信令节点的作用
负责处理和传输信令，实现不同通信 设备之间的通信控制和管理。
预先设定好的路由，交换机按 照预定的路由进行接续。
动态路由
根据网络状态和通信需求动态 选择的路由，能够提高网络的 利用率和可靠性。
最短路由
选择最短的路径进行接续，能 够减少传输时延和开销。
负载均衡
根据网络负载情况选择路由， 能够平衡网络负载和提高网络
性能。
03
程控交换机的硬件组成
话路系统
01
02
。
模拟程控交换
20世纪70年代，模拟程控交 换技术开始出现，实现了电话
交换的自动化。
数字程控交换
进入20世纪80年代，数字程 控交换技术逐渐取代模拟程控 交换，成为主流交换技术。
程控交换的基本概念
程控交换原理学习课件教学课件教案
融合化
程控交换机正与光通信、移动通信等 技术融合，形成更加综合的通信解决
方案。
智能化
通过引入人工智能技术，程控交换机 能够实现智能化的通信控制和管理， 提高通信质量和效率。
绿色环保
随着环保意识的提高，程控交换机也 在朝着绿色环保方向发展，减少能源 消耗和环境污染。
感谢您的观看
THANKS
05
程控交换机的维护与管理
日常维护硬ຫໍສະໝຸດ 检查定期检查程控交换机的硬件设备， 包括电路板、电缆、电源等，确 保设备运行正常。
软件更新
及时更新程控交换机的软件版本， 以获得最新的功能和修复潜在的 漏洞。
运行状态监控
通过系统提供的工具和日志，监 控程控交换机的运行状态，及时 发现异常情况。
故障处理
故障诊断
态和可用性。
呼叫接续过程
总结词
呼叫接续过程是程控交换机在呼叫建立 后，将主叫和被叫用户之间的通信链路 进行接通的过程。
VS
详细描述
一旦连接建立，交换机将根据被叫用户的 配置和呼叫属性，选择合适的通信链路进 行接通。这个过程涉及到对通信链路的资 源分配和管理，以确保通信质量。在接续 过程中，交换机还需要进行一系列的信号 处理和协议转换，以适应不同运营商和设 备之间的通信要求。
企业和机构通常使用程控交换机来满足内 部通信需求，如语音通信、视频会议、数 据传输等。
政府和公共部门
物联网应用
政府和公共部门需要程控交换机来提供紧 急服务、公共安全通信和行政事务通信等 。
随着物联网的发展，程控交换机在智能家 居、智能交通、智能工业等领域的应用也 越来越广泛。
发展趋势
数字化
随着数字技术的发展，程控交换机正朝 着数字化方向发展，以提供更高效、更
程控交换技术知识整理
第一章1、实现通信必须要有的三个要素：终端、传输和交换2、交换节点的接续类型：○1本局接续：本局用户线之间的接续；○2出局接续：在用户线和出中继线之间的接续；○3入局接续：在入中继线和用户之间的接续；○4转接接续：在入中继线和出中继线之间的接续。
3、交换节点的基本功能：○1能正确接收和分析从用户线或中继线发来的呼叫信号；○2能正确接收和分析从用户线或中继线发来的地址信号；○3能按目的地址正确地进行选路以及在中继线上转发信号；○4能控制连接的建立；○5能按照所收到的信号拆除连接。
4、交换技术的分类：（1）按照传输信号分：模拟交换和数字交换；（2）按照接续控制方式分：布控交换和程控交换；（3）按照传输信道的占用方式分：电路交换和分组交换；（4）按照传输带宽分配方式分：窄带交换和宽带交换。
5、模拟信号：是指代表消息的信号及其参数（幅度、频率和相位）随着消息连续变化的信号。
6、数字信号：是指信号幅度并不随时间连续的变化，而是取有限个离散值的信号。
7模拟通信：以模拟信号为传输对象的传输方式称为模拟传输，而以模拟信号来传送消息的通信方式称为模拟通信。
缺点：抗干扰能力弱、保密性差、设备不易大规模集成以及不适应计算机通信飞速发展的需要等。
8、数字通信：以数字信号为传输对象的传输方式称为数字传输，而以数字信号来传送消息的通信方式称为数字通信。
优点：抗干扰性强、保密性好、设备易于集成化，以及便于使用计算机技术进行处理等。
缺点：所用的信道频带比模拟通信所用频带宽的多，降低了信道利用率。
9、模拟交换：以模拟信号为交换对象称为模拟交换，传输和交换的信号是模拟信号的交换机称为模拟交换机。
10、数字交换：以数字信号为交换对象称为数字交换，传输和交换的信号是数字信号的交换机称为数字交换机。
11、布控：布控就是布线逻辑控制，布控交换是利用逻辑电路进行控制的一种交换方式。
12、程控：程控就是存储程序控制，程控交换是利用计算机软件进行控制（即存储程序控制）的一种交换方式。
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SIIT Signal communication 15C1
一、外围电路
1.用户电路 用户电路也可称为用户线接口电路（Subscriber Line Lnterface Circuit ，SLIC）。不论是模拟交换 机还是数字交换机，都具有用户电路。其中，数字交换机的用户电路又根据所连接电话机类型的不 同，被划分为模拟用户电路和数字用户电路两种。
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长途电话通信网
1.大区中心局C1 全国共有8个，分别设在上海、广州、北京、沈阳、南京、西安、成都和武汉，其职责是负责疏通该 交换中心服务区内的长途话务，包括长途去话、长途来话和转接业务。 2.省中心局C2 全国共有22个，设立在除C1所在的城市以外的各省会城市，其职责是疏通该交换中心服务区内的长途 去话、长途来话和转接业务。 3.地区中心局C4 全国约有350个，其职责是疏通该交换中心服务区内的长途去话、长途来话和转接业务。 4.县中心局C4 全国约有2200个，是长途通信网中最低一级的交换中心，即县长途端局，其职责是疏通该交换中心服 务区内的长途去话、长途来话和转接业务。
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主要内容
一、电话交换机原理
二、电话交换机的发展和分类
三、电话通信网
四、语音信号的数字化技术
五、程控交换机硬件 六、程控交换机软件 七、总结
语音信号的数字化技术
模拟信号和数字信号 模拟信号(Analog signal)主要是与离散的数字信号相对的连续信号。模拟信号分布于自然界的各个角落，如每天温度 的变化。而数字信号是人为抽象出来的在时间上的不连续信号。电学上的模拟信号是主要是指振幅和相位都连续的 电信号，此信号可以以类比电路进行各种运算，如放大、相加、相乘等。 数字信号（Digital signal）是离散时间信号（discrete-time signal）的数字化表示，通常可由模拟信号（analog signal）获得。
3.根据使用范围分类 （1）局用交换机 （2）用户交换机
市话· 汇接市话· 国内长话· 国际长话· 县内电话 用于组建企事业内部的电话系统
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主要内容
一、电话交换机原理
二、电话交换机的发展和分类
三、电话通信网
四、语音信号的数字化技术
五、程控交换机硬件 六、程控交换机软件 七、总结
① 馈电:（Battery Feeling）：向用户话机送直流电。通常要求馈电电压为-48V或-24V，环路电流不 小于 18mA。 ② 过压保护（Overvoltage Protection）:防止用户外线受雷击或接触高压而损坏交换机。 ③ 振铃控制（Ringing Control）:向用户话机送铃流，通常为25Hz/90V±15V的正弦波。 ④ 监视（Supervision）:监视用户线的状态，检测话机摘机、挂机与拨号等信号，并送往控制系统和交换网络。 ⑤ 编解码与滤波（CODEC/Filter）:在数字交换中，完成模拟话音与数字码间的转换 ⑥ 混合（Hybird）:完成二线与四线的转换。用户话机的模拟信号采用二线双向传输方式，而数字交换网络的 PCM数字信号采用四线单向传输方式，两者必须进行转换。
电话通信网的结构
电话通信网是提供电话业务的通信网络，包括本地网和长途网两部分。为了使全球哦范围内任 意两点之间都能进行通话，并且既保证话音质量，又经济合理，就需要将各个区域的话务流量逐级 汇聚起来，以提高通信电路的利用率。在电话通信网中，根据地理条件、行政区域、话务流量的分 布情况等因素设立了多级交换局，每一交换局负责一定区域内的话务量，然后逐级形成辐射的星形 网或网状网。我国电话通信网分为5级，其中1~4级为长途交换局，第5级为本地端局。
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脉冲编码调制
脉冲编码调制就是把一个时间连续，取值连续的模拟信号变换成时间离散，取值离散的数字信号 后在信道中传输。脉冲编码调制就是对模拟信号先抽样，再对样值幅度量化，编码的过程。 脉冲编码调制原理 1.抽样，就是对模拟信号进行周期性扫描，把时间上连续的信号变成时间上离散的信号。该模拟 信号经过抽样后还应当包含原信号中所有信息，也就是说能无失真的恢复原模拟信号。它的抽样 速率的下限是由抽样定理确定的。抽样速率采用8Kbit/s。 2.量化，就是把经过抽样得到的瞬时值将其幅度离散，即用一组规定的电平，把瞬时抽样值用最 接近的电平值来表示。 一个模拟信号经过抽样量化后，得到已量化的脉冲幅度调制信号，它仅为有限个数值。 3.编码，就是用一组二进制码组来表示每一个有固定电平的量化值。然而，实际上量化是在编码 过程中同时完成的，故编码过程也称为模/数变换，可记作A/D。
PCM高次群系列 等级 一次群 二次群 30 120 中国、欧洲各国 话路数 传输速率/（Mb/s） 话路数 2.048 8.448 24 96 日本 北美各国
传输速率/（Mb/s） 话路数 传输速率/（Mb/s） 1.544 6.312 24 96 1.544 6.312
三次群
四次群 五次群
480
•
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电话交换机的分类
1.根据信息传递方式分类 （1）模拟交换机 （2）数字交换机 对模拟信号进行交换的交换机 对数字信号进行交换的交换机
2.根据数控方式分类 （1）布线逻辑控制交换机 （2）存储程序控制交换机
将机电器件或电子元件做在一定的印制电路板上 采用计算机的方式编辑存储并控制整个交换机的工作
1920 7680
34.368
139.264 564.992
480
1140 5760
32.064
97.728 397.200
672
4032 8064
44.736
274.176 560.160
SIIT Signal commun件结构
程控交换机的硬件由话路系统和控制系统两个部分组成，交换机运行所需的软件存放 在控制系统的存储器中。
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主要内容
一、电话交换机原理
二、电话交换机的发展和分类
三、电话通信网
四、语音信号的数字化技术
五、程控交换机硬件 六、程控交换机软件 七、总结
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交换机发展历程
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人工 机电式 模拟 数字
手动 自动 电子 简化
目前通信网上常见的程控交换机类型
1. No.5 ESS 2. S1240 3. AXE-10 4. HiPath 5. NEAX 6. SoftCo 7. ZXJ10 8. SP30 9. HJD-04 (Lucent) (上海贝尔 ) (ERICSSON) (SIEMENS) (NEC) (华为) (中兴) (大唐) (巨龙)
程控交换基础知识及基本原理
庄政 周演
通信15C1
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主要内容
一、电话交换机原理
二、电话交换机的发展和分类
三、电话通信网
四、语音信号的数字化技术
五、程控交换机硬件 六、程控交换机软件 七、总结
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时分多路复用
时分多路复用（TDM）是按传输信号的时间进行分割的，它使不同的信号在不同的时间内传 送，将整个传输时间分为许多时间间隔（Time Slot，TS，又称为时隙），每个时间片被一 路信号占用。TDM就是通过在时间上交叉发送每一路信号的一部分来实现一条电路传送多路 信号的。电路上的每一短暂时刻只有一路信号存在。因数字信号是有限个离散值，所以TDM 技术广泛应用于包括计算机网络在内的数字通信系统，而模拟通信系统的传输一般采用FDM。
（1）码型变换：实现信号单极性与双极性的变换，即完成交换机内部使用的单极性不归零码与适合线路传输的双极性HDB3码之间的转换。
（2）时钟提取：从PCM中继线上提取时钟信号作为系统同步信号。
（3）帧同步：从PCM中继线上提取帧定位信号，通过帧定位获得帧同步 （4）弹性存储的帧调整：数字中继器具有缓冲存储器，能够存储一帧数据容量，用它来调整帧相位，使PCM传输上的帧相位和交换网络 同步。
电话交换介绍
1837年发明电报； 1876年贝尔发明电话；
电话 交换机机
N（N-1）/2
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电话交换机原理
电话交换机，英文名称为telephone exchange，是一种具有特殊功能的程控交换机。 电话交换机有若干个电话机外线，适用于团体、机关、中小企业等单位，也可用于住 宅和秘书电话。
⑦ 测试（Test）:对用户线（外线）或用户电路（内线）进行测试。
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2.中继电路
中继器是中继线和交换网络以及控制系统间的接口电路。中继器上传输的不仅有语音信号，还有各种局 间信令。中继线是交换机间的连接设备，不同型号交换机中的中继器并不相同。此外，使用的中继器类型还 要适应于相应的传输设备。模拟交换机的中继器由保护电路、信号互换电路、用户线信号电路和隔离电路等 组成。其中，信号互换电路用来指定中继线工作方向（出中继或入中继）以及信号的形式。用户线信号电路 用来在出入中继期间用户段开时，代替用户电路完成向话机馈电、接通或切断铃流、传输信号等工作。隔离 电路用来分离开用户线、中继线以及交换网络内传输的电流。由于目前还存在模拟中继线，所以数字程控交 换系统都配置有模拟中继器AT（模拟口）和数字中继器DT（数字口）两种局间中继器。模拟中继器是模拟 中继线和数字交换网络的接口电路，在模拟中继线上传送的是模拟信号。数字中继器是局间PCM中继线的终 端电路，它的功能与PCM信号传输系统中的信号传输系统中的信道机制有很多相同之处，具体包括以下几个 方面。