数字程控交换机基本原理

单垚飞

（中国联合网络通信有限公司大庆市分公司，黑龙江 大庆 163000）

1 引言

程控交换系统的硬件可分为两个系统：话路系统和中央控制系统。

图1 程控交换系统基本结构图

话路系统由交换网络和外围电路组成。其中外围电路包括用户电路、中继器、扫描器、网络驱动器和话路设备接口等几部分。中央控制系统的功能包括两个方面：一方面是对呼叫进行处理，另一方面是对整个交换机日常运行进行管理、监测和维护。

2 用户模块基本原理

用户模块是用户的电话机和数字程控交换系统中交换网络的接口。其功能可归纳为BORSCHT七个功能，具体是:

——B(Battery feeding)馈电;

——0(Overvoltage protection)过压保护:

——R(Ringing control)振铃控制;

——S(supervision)监视;

——C(CODEC&filters)编译码和滤波;

——H(Hybrid circuit)2-4线混合电路;

——T(Test)测试。

3 PCM通信基本原理

3.1 话音信号的数字化

在数字电话通信中，人们的说话声音是模拟信号，那么在发送端就要经过A/D变换把模拟信号转换成数字信号后再送入传输设备，在接收端再由D/A变换把数字信号还原成模拟信号。数字信号可以使用多种调制方法来产生。常用的有脉冲编码调制，即PCM(Pulse Code Modulation。

3.2 时分多路复用

时分多路复用就是在一条信道内，将若干路离散信号的脉冲序列，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。时分制通信也称时间分割通信，它是数字电话多路通信的主要方法，因而PCM通信常称为时分多路通信。

3.3 PCM基本原理

从话音模拟信号转换成数字信号的过程中可知，为确保接收端能将离散的数字信号还原成连续的模拟信号，取样频率需采用8000赫兹，即每隔125微秒取样一次，每一路占一段时间，这段时间称为时隙。路数越多，每路的时隙越小。我国采用CCITT建议的PCM30/32制式为标准化的时分制多路传输系统的一次群。

4 数字交换原理

电话交换系统的任务就是在各条用户线之间、用户线和中继线之间或中继线与中继线之间建立起语音信号临时通道(接续)。这一工作是由交换网络最后完成的。在当前的程控交换系统中，交换网络可分为空分交换网络和时分交换网络两类。

4.1 空分交换

空分交换是指交换部分是由只有闭合(导通)或断开(阻塞)两个状态的元件(叫做交叉接点)组成的空分交换矩阵。空分交换矩阵在控制部分的控制下，通过适当交叉接点的闭合可以为接续提供一条实质性的信号通路。空分交换矩阵又叫做空分交换网络，空分交换方式的设备目前交换网中运行量已很少，不再做详细介绍。

4.2 时分交换

时分交换是在一条公共通路中提供适当的时隙传送指定信号，时分交换的交换部分叫做时分交换网络。

模拟的语音信息经数字化处理后，在PCM系统中每一话路每次抽样信息形成一个8位码组，在一条时分复用线（PCM链路）中占用一个时隙。数字交换就是指各条PCM链路的各个时隙的数字信息的交换，即时隙交换或时分交换。数字交换是通过数字交换网络来实现的。

4.3 数字交换网络

在容量较小的程控数字交换机中，数字交换网络可以由单级T接线器构成，但容量较大时，只能使用多级交换。多级交换的构成方法可以是用一个时分级把空分级分开，形成空—时—空(STS)交换网络，或相反，用一个空分级把时分级分开，形成时--空--时(TST)网络。这种既有时分又有空分的交换叫做二维交换。TST和STS是两种基本的二维交换方式，其他更复杂的网络，如TSST、SSTSS等，不过是这两种网络的变形。

5 中继器

5.1 模拟中继器

模拟中继器是数字程控交换机和模拟局间中继线的接口电路，它用于和模拟交换机的连接。不同的中继线和信号系统所采用的模拟中继器是不相同的。模拟中继器和用户电路都是和模拟线路相连接，因此它们的功能有很多相同之处。比较模拟中继器和用户电路，模拟中继器少了振铃控制和对用户馈电的功能，多了一个忙/闲指示功能，同时把对用户线状态监视变为对线路信号的监视。

5.2 数字中继器

数字中继器是连接数字局间中继线的接口电路，它连接数字交换局或远端模块，它的入/出端都是数字信号，因此在功能上和模拟中继器不同。数字中继器的主要功能有：

⑴码型变换和反变换,主要是进行PCM传输线上的HDB3码和局内的单极性不归零码之间的变换；

⑵时钟提取和帧同步；

⑶提取和插入随路信令信号。

6 程控交换机对控制设备的要求

按处理机配置的方式，程控交换机可分为集中控制、分级控制和全分散控制三种。为了安全和高可靠性，处理机均配备有备用设备。

6.1 具有足够大的呼叫处理能力呼叫处理能力是指在一定服务质量范围内交换机控制设备在呼叫繁忙小时内可以处理的呼叫次数，其单位是忙时试呼次数（BHCA）。呼叫处理能力强，就能在最忙小时内及时处理用户发出的呼叫。

6.2 具有高度的可靠性要求控制设备可靠地长期连续不间断地工作，系统中断累计时间在20年内不得超过1小时，即平均在一年内不超过三分钟，且要求平均故障修复时间短。

6.3 能适应新业务和新技术发展的要求

6.4 经济合理

结语

程控交换机在通信系统中有着极其重要的作用，特别是小门数程控交换机有着较好的市场前景。由于通信系统对程控交换设备的要求很高，主要要求通信电路具有稳定可靠、畅通无阻、实时性强、接续速度快、调度功能完善等特点，本文为将来的工作奠定了理论基础。

[1]桂海源.程控交换与宽带交换[M].北京:中国人民大学出版社,2000

[2]时 斌.小门数程控数字调度机的设计与实现[D].南京:南京师范大学,2003