数字程控交换
程控数字交换机
脉冲编码调制-时分多路复用（PCM-TDM）技术被引入交换，产生了数字交换技术。
PCM是将模拟话音信号，经过取样、量化和编码等过程，变成数字信号的调制方式。交换机上采用的PCM为 30/32基群系统。取样频率为8000次/秒，每次取样周期为125微秒，每条话路的时间间隙（时隙）为 125/32=3.91微秒，量化等级为256，每时隙码数8位，以二进制——代表十进制0-255的样值范围。经过时分复 用（TDM），将32个话路加以复合，传输码率为=2048kb/s。这是发端的情况，在收端为逆过程，将数字信号还原 为模拟话音信号。
程控数字交换机
存储程序控制交换机
01 特征
03 系统结构 05 性能
目录
02 功能 04 能力
程控数字交换机，全称为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 称为程控交换机或数字程控交换机。通常专指用于交换的交换设备，它以计算机程序控制的接续。程控交换机是 利用现代计算机技术，完成控制、接续等工作的交换机。
功能
程控数字交换机有何其它类型交换机相同的功能，此外还有它特具的功能。它能完成本局用户之间相互呼叫 的接续、用一交换机的远端用户集线器和受控子局对局内外呼叫的接续、本局用户呼叫它局（包括市话和近郊） 用户的出中继接续、它局（包括市话和近郊）用户呼叫本局用户的入中继接续、长途和国际局对本局的出入中继 接续、汇接中继的接续、特殊业务的接续、非话音业务的交换接续、对各种交换业务进行计费、交换机内部信息 的、为用户提供多样的服务性能、为本机运转维护和路管理提供各种服务性能。
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。
2-2第二章 PCM、数字交换及程控交换机组成
在保证小信号时的量化间隔相同的条件下， 7位非线 性编码与11位线性编码等效。
A律13折编码
8位码的安排
第1位码C1的数值“1”或“0”分别表示信号的正、负极性， 称为极性码。 第2至第4位码C2C3C4为段落码，代表8个段落的起点电平。 第5至第8位码C5C6C7 C8为段内码，这4位码的16种可能状态 用来分别代表每一段落内的16个均匀划分的量化级。
A律13折编码
注意：
•在13折线编码方法中，虽然各段内的16个量化级（将ＰＡＭ信号的幅 度变化范围划分为若干个小间隔，每个小间隔叫做一量化级）是均匀 的，但因段落长度不等，故不同段落间的量化级是非均匀的。 •第一、二段最短，只有归一化的1/128，再将它等分１６小段，每一 小段长度为1/2048，这是它最小的量化级间隔，它仅有输入信号归一 化值得1/2048，记为 ，代表一个量化单位；第八段最长，每一小段 归一化长度为1/32 ，包含64个最小量化间隔，记为64个量化单位。
1、数字交换-PCM -编码
A律13折线段落码编码方法
1、数字交换-PCM -编码
２、时分多路复用
同一信号的相邻两个样值 间都有一定的时间间隔， 在这个时间间隔中插入其 他路样值，就能以时间分 割的方式实现多路复用。 概念： 时分多路复用就是在一条 每个话路在一帧中所占用的 同一话路抽样两次的时间 信道的传输时间内，将若 时间称为时隙。用TS（Time 间隔或所有话路抽样一次 干离散信号的脉冲序列， Slot）表示。 的时间称为帧长。 经过分组、压缩、循环排 序，成为时间上互不重叠 的多路信号一并传输的方 式。
量化分类：
（１）均匀量化 （２）非均匀量化
1、数字交换-PCM -均匀量化
1、数字交换-PCM -均匀量化
程控数字交换系统的组成
程控数字交换系统的组成程控数字交换系统是一种基于计算机技术的电话交换系统，其主要组成包括以下几个部分：1. 控制器（Controller）：控制器是程控数字交换系统的核心部分，负责管理和控制整个系统的运行。
它包括处理器、存储器和控制软件，用于实现呼叫处理、信令处理、资源分配等功能。
2. 输入输出模块（Input/Output Module）：输入输出模块负责与外部设备进行数据交换，包括连接电话用户设备（如电话机）和与其他交换系统之间的信令传输。
3. 交换网络（Switching Network）：交换网络是连接不同用户设备之间的关键部分，用于实现电话呼叫的连接和断开。
常见的交换网络包括时分交换、空分交换、报文交换等。
4. 信令系统（Signaling System）：信令系统负责在电话呼叫过程中进行呼叫建立、拆除、路由选择等信令传递和处理。
它与控制器紧密配合，确保呼叫的正确处理和路由。
5. 数据库（Database）：数据库用于存储用户信息、呼叫信息、路由表等相关数据，供控制器进行呼叫处理和路由选择。
6. 时钟同步系统（Clock Synchronization System）：时钟同步系统用于确保整个交换系统各个部件的时钟同步，以保证数据的准确传输和同步处理。
7. 管理和监控系统（Management and Monitoring System）：管理和监控系统用于对程控数字交换系统的运行状态进行监控、管理和维护，包括性能监测、故障诊断、资源管理等功能。
以上是程控数字交换系统的基本组成部分，不同厂商和系统可能会有一些差异，但总体上都包括了控制器、输入输出模块、交换网络、信令系统、数据库、时钟同步系统和管理和监控系统。
这些组件共同协作，实现电话呼叫的连接和处理。
数字程控交换实验报告
数字程控交换实验报告一、实验目的本次数字程控交换实验的主要目的是深入了解数字程控交换系统的工作原理和基本功能，通过实际操作和观察，掌握数字程控交换机的配置、呼叫处理、信令传输等关键技术，提高对通信网络中交换技术的理解和应用能力。
二、实验设备1、数字程控交换机实验平台2、计算机3、测试仪器（如示波器、万用表等）三、实验原理数字程控交换技术是现代通信网络中的核心技术之一，它采用数字化的方式对语音、数据等信息进行交换和传输。
其基本原理是将模拟信号转换为数字信号，然后通过数字交换网络进行时隙交换，实现不同用户之间的通信连接。
在数字程控交换系统中，呼叫处理是一个关键过程。
当用户发起呼叫时，交换机接收到呼叫请求信号，通过分析被叫号码等信息，选择合适的路由和时隙，建立通信链路，并进行信令的传输和控制，以确保呼叫的顺利进行和通话质量的保障。
四、实验内容及步骤1、数字程控交换机的基本配置登录交换机管理界面，设置交换机的基本参数，如系统时间、交换机名称、端口配置等。
划分用户组和权限，为不同用户分配不同的呼叫权限和业务功能。
2、呼叫处理实验进行本局呼叫实验，模拟用户之间的内部通话，观察呼叫建立、通话过程和呼叫释放的信令流程。
进行出局呼叫实验，模拟用户拨打外部电话，了解与公共电话网络的连接和信令交互过程。
3、信令传输实验观察和分析数字程控交换系统中常用的信令类型，如用户线信令、局间信令等。
使用测试仪器捕捉信令信号，分析信令的格式和参数。
4、业务功能实验测试交换机的来电显示、呼叫转移、三方通话等业务功能，验证其正确性和稳定性。
五、实验结果与分析1、基本配置结果成功完成数字程控交换机的基本参数设置，系统运行正常，端口状态显示准确。
2、呼叫处理结果本局呼叫建立迅速，通话质量清晰，呼叫释放过程正常，信令流程符合预期。
出局呼叫能够正确连接到公共电话网络，通话过程稳定，信令交互无异常。
3、信令传输结果成功捕捉到各种信令信号，信令格式和参数符合相关标准，分析结果表明信令传输准确无误。
现代交换技术 第三章 数字程控交换技术
由振铃继电器控制振铃的原理如图3.5所示。
a
用户线 b
R
R
振铃开关 截铃
R
振铃控制
图3.5 振铃控制
第三章 数字程控交换技术
S (Supervision)监视
为完成电话呼叫，交换机必须能够正确判断出用户线上的以下3种情况。 用户话机的摘挂机状态。 用户话机(号盘)发出的拨号脉冲。 投币、磁卡等话机的输入信号。
后予以登记，并通过人机命令赋予该用户线使用该项业务的权利。以 下为常用的补充业务：
① 缩位拨号② 热线服务③ 呼出限制④ 闹钟服务⑤ 免打扰服务 ⑥ 转移呼叫⑦ 呼叫等待⑧ 遇忙回叫⑨ 缺席用户服务
第三章 数字程控交换技术
3.2 数字程控交换机的硬件组成
数字程控交换机的硬件组成如图3.1所示，数字程控交换机的硬 件系统由话路子系统和控制子系统组成。
步进制交换机有电路技术简单，人员培训容易等优点，但由于在 步进制交换机中接续过程是机械动作，也存在着噪声大，易磨损，话 音质量欠佳，维护工作量大，呼叫接线速度慢，故障率高等缺点。
第三章 数字程控交换技术
2．机电式电话交换
（2）纵横制交换机(crossbarsystem)。 纵横制交换机有两个特点：
数字程控交换机的基本功能
数字程控交换机的基本功能数字程控交换机是一种基于数字技术和计算机控制的通信交换设备，具有多种功能和特点，下面将对其基本功能进行介绍。
一、呼叫建立与拆除数字程控交换机能够实现电话呼叫的建立与拆除。
当用户拨号时，交换机能够根据拨号号码识别被叫用户，并进行相应的呼叫建立操作。
在通话结束后，交换机能够及时识别用户挂机信号，进而拆除呼叫，释放通信资源。
二、通话连接与转接数字程控交换机能够实现通话连接与转接功能。
当呼叫建立后，交换机能够将呼叫的信道与用户的话音信号连接起来，实现双方的通话。
同时，交换机还能够根据用户的需要，实现通话的转接功能，将呼叫从一个用户转接到另一个用户。
三、通话路由与选择数字程控交换机能够实现通话的路由与选择功能。
在呼叫建立时，交换机能够根据用户的拨号号码，通过路由算法选择最佳的通信路径，实现呼叫的连接。
这样可以有效利用通信资源，提高通话质量。
四、信令处理与传递数字程控交换机能够处理和传递各种信令信息。
在呼叫建立的过程中，交换机能够根据用户的拨号号码，识别并处理相应的信令信息，如呼叫请求信令、振铃信令等。
同时，交换机还能够将信令信息传递给相应的用户，实现呼叫的建立与拆除。
五、故障检测与恢复数字程控交换机能够进行故障检测与恢复。
当交换机发生故障时，它能够通过自身的故障检测机制，及时发现故障并进行报警。
同时，交换机还能够通过备份和冗余设计，实现故障的恢复，保证通信系统的可靠性和稳定性。
六、计费与管理数字程控交换机能够实现通话计费和管理功能。
交换机能够对用户的通话时长和通话费用进行计费，并生成相应的账单信息。
同时，交换机还能够进行管理操作，如添加、删除和修改用户信息等，方便运营商对通信系统进行管理和维护。
七、业务扩展与定制数字程控交换机能够支持各种业务的扩展与定制。
交换机具有灵活的软件和硬件架构，可以根据不同的需求，支持不同的业务功能，如呼叫转移、呼叫等待、语音信箱等。
同时，交换机还可以根据运营商的需求，进行定制开发，满足特定的业务需求。
数字程控交换机原理
数字程控交换机原理
数字程控交换机是一种使用数字技术进行通信连接的交换机。
它的工作原理基于将输入的语音信号转换成数字信号，并根据预先设定的指令进行处理和转发。
具体而言，数字程控交换机的原理包括以下几个关键步骤：
1. 信号采样和抽样：数字程控交换机会周期性地对输入的语音信号进行采样和抽样，将连续的模拟信号转换成离散的数字信号。
2. 数字信号编码：采样后的数字信号经过编码处理，将其表示为一系列的二进制码。
常用的编码方式包括脉冲编码调制（PCM）和线性编码。
3. 数字信号处理：经过编码后的数字信号被发送到数字信号处理单元，该单元会对信号进行处理和解码，包括去除噪声、调整信号幅度和频率等。
4. 交换矩阵：数字信号处理后，交换矩阵会根据预先设定的路由表来决定信号的转发路径。
交换矩阵是交换机的核心部件，它由一系列交叉开关矩阵组成，能够实现信号的多路复用和分路。
5. 数字信号重新合成：交换矩阵根据路由表将信号转发到指定的输出端口，再经过数字信号合成器将数字信号重新合成为模拟信号。
6. 输出信号传输：合成后的模拟信号会通过输出端口发送到目标终端或下一个交换机，完成通信连接的建立。
数字程控交换机的原理通过将语音信号转换为数字信号，并使用交换矩阵实现信号的转发和路由，实现了高效可靠的通信连接。
它具有灵活性高、可编程性强等优点，广泛应用于电话交换网络和数据通信网络。
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数字程控交换
中兴ZXJ10的应用情况
截止1999年9月，中兴ZXJ10网上运行2,000 万 线，市场占有率 20%左右，广泛应用于中国电信、 中国联通、铁路、广电、石油、煤炭等各种网络。
帧结构
32时隙，256bit，125us
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
偶帧TS0
帧同步时隙 X0 0 1 1 0 1 1
帧同步信号
话路 时隙 （CH1～ CH15）
信令时隙
数字程控交换
信道1
频
率
信道2
信道N
FDM信道划分
数字程控交换
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
时间
频
率
信信
信
道道
道
12
z
时间
TDM信道划分
数字程控交换
话音模拟信号 （连续时间信号）
话音信号数字化
低通 滤波器
发送端
采样 器
量化 器
码速64kb/s
编码 器
再生 中继器
再生 中继器
再生 电路
译码 器
低通 滤波器
接受端
接受 器
PCM系统的基本单元
程控交换机的构成与原理
数字程控交换
程控交换机的组成
1 硬件系统： 话路系统 控制系统
2 软件系统： 运行软件 支援软件
数字程控交换
程控交换机的硬件系统
用户电路 用户电路 多频收/发码器 双音频收/发码器
网数 络字
交 换
模拟中继器 数字中继器
存储器
中央处理机
I/O设备
数字程控交换
话路系统
• 用户接口电路； • 中继接口电路； • 交换网络； • 信号部件；等
CH15
CH30
PCM E1复帧结构图
数字程控交换
常用的传输与接口
应用系统
PCM 基群
T1 E1
PCM 二次群
T2 E2
PCM 三次群
T3 E3
PCM 四次群
SDH SDH
T4 E4 STM － 1 STM － 4
速率
提供话路
1.544 M bit/s 24 2.048 M bit/s 30
6.312 M bit/s 96 8.448 M bit/s 120
数字程控交换
电话交换机的分类
交换机
人工交换机 自动交换机
直接控制式（步进式）
纵横式
间接控制式
步控式
电子式
空分式
程控式
PAM
时分式 △M
PCM
模拟式 数字式
数字程控交换
中国通信网上交换机类型
1. No.5 ESS 2. S1240 3. FETEX-150 4. E10B 5. AXE-10 6. DMS 7. EWSD 8. NEAX 8. C&C08 9. ZXJ10 10. SP30 11. HJD-04 12. EIM-601
44.736 M bit/s 672
34.368 M bit/s 480
274.176 M bit/s 4032
139.264 M bit/s 1920
155.52 M bit/s
622.08 M bit/s
码型 AMI HDB3 AMI HDB3
AMI HDB3 CMI CMI CMI CMI
数字程控交换
基本原理
数字程控交换
1. 概论 2. 话音信号的数字化基础 3. 程控交换机的构成与原理 4. 电话网及信号系统
数字程控交换
概论
数字程控交换
电话交换机的发展概况
1.人工电话交换机（1878） 2.步进制交换机 （1891） 3.纵横制交换机 （1919） 4.空分程控交换机 （1965） 5.程控数字交换机 （1970）
0000
复帧同 步信号
1 A2 1 1
备用 比特
话路 时隙 （CH16～ CH29）
奇帧TS0
X 0 A1 1 1 1 1 1
保留给 国内通信用
F1 a b c d a b c d
CH1
CH16
F2 a b c d a b c d
CH2
CH17
CH30
488ns 3.91us
F15 a b c d a b c d
数字程控交换
抽样定理
对于一个有限带宽的连续信号f（t）,其最
高频率为fM ，此信号可由时间上相隔
TS ≤ 1／2 fM 秒的各均匀间隔点上的信号值f（KTS ）唯一确定。
数字程控交换
人类语声的基本频率范围是80～1200Hz，但是泛音和 子音都包含有大量的比基频高的各种频率成分。
试验证明，要正确的重发同样的语言，则频带必须 在80～8000Hz范围。在电话传输中，为了减少频带，提高 线路利用率，将语声的频带限制在300～3400Hz，便可保证 能够听清讲话内容和讲话者的语音特征。
控制系统 操作维护系统
• 呼叫处理 • 外围控制处理器
数字程控交换
模拟中继器
关 测
模拟中继线 试 开
护 过 压 保
监线 视路
信 号
中兴ZXJ10全面参与国际市场竞争，目前远销 至美国、越南、南斯拉夫、孟加拉、巴基斯坦、伊 拉克、肯尼亚等多个国家和地区。
数字程控交换
国际网 长途网
电话网的结构
国际局（CT1～CT3） 第一级交换局（C1） 第二级交换局（C2） 第三级交换局（C3）
本地网
第四级交换局（C4）
端局（C5） 汇接局（Tm）
数字程控交换
说明：
C1 C2 C3 C4 C5
大区中心局 省中心局 地区中心局 县中心局 市话局/乡镇局
数字程控交换
话音信号的数字化基础
数字程控交换
1. 多路复用技术 2. 话音信号数字化 3. PCM E1帧结构
数字程控交换
多路复用技术
按信道共享方式 ★ 频分复用 ★ 时分复用 ★ 空分复用 ★ 码分复用
因此语声的抽样频率fS 选为8000Hz，其抽样周期
TS＝ 1/8000＝125uS。
数字程控交换
PCM基群的主要技术参数
制式 参数
话 音 频 带/Hz 抽 样 率/kHz 量化层数 压缩率 编 码 位 数 /抽 样 单 路 编 码率 /(kbits) 帧 长 /us 时 隙 /帧 话 路 /帧 复 用 码 流 速 率 /kbit/s
30/32 路 制 式
300~3400 8
256 A律
8 64 125 32 30 2048
24 路制 式
300~3400 8
256 u律
8 64 125 24 24 1544
数字程控交换
复帧结构
16帧，2ms
F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11 F12 F13 F14 F15