第三章 程控交换机的硬件系统
? 3.1 程控交换机的总体结构
? 3.2 话 路 系 统
? 3.3 控 制 系 统
3.1 程控交换机的总体结构
? 程控交换机是由硬件系统和软件
系统组成。
3.2 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、中继线接口、
信号部件、数字交换网络（即选组级）以及用
户处理机等部件。
? 3.2.1 用户级话路
? 用户级话路由用户电路和用户集线器组成 。
用户电路是用户线与交换机的接口电路, 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, 应
有模 /数 （ A/D） 转换和数 /模 （ D/A） 转换的功
能 。
? 一、模拟用户电路
? 在程控数字交换机中，用户电路
（ Subscriber Line Circuit,SLC） 应具有
七大功能，其框图如图 3.2所示。
P C M
P C M
编码
解码
平衡网络
测
试
开
关
振
铃
开
关
过
压
保
护
馈
电
监
视
混
合
电
路
图 3.2 用户电路的功能框图
? 1,馈电 （ B）
? 向用户话机馈电是采用 ? 48V（ 或 ?
60V） 的直流电源供电 。
? 2,过压保护 （ O）
? 用户外线可能受到雷电袭击, 也可能
和高压线相碰 。
? 3,振铃控制 （ R）
? 由于振铃电压为交流 90± 15V,频率
为 25Hz,当铃流高压送往用户线时, 就
必须采取隔离措施, 使其不能流向用户
电路的内线, 否则将引起内线电路的损
坏 。 一般采用振铃继电器实现 。
? 4,监视 （ S）
? 监视功能主要是监视用户线的通 /断状
态, 及时将用户线的状态信息送给处理
机处理 。
? 5,编译码和滤波 （ C）
? 编译码和滤波功能是完成模拟信号和
数字信号间的转换 。
? 6,混合电路 （ H）
? 混合电路的功能是用来进行二 /四线转
换 。
? 7,测试 （ T）
? 测试功能主要用于及时发现用户终端,
用户线路和用户线接口电路可能发生的
混线, 断线, 接地, 与电力线碰接以及
元器件损坏等各种故障, 以便及时修复
和排除 。
? 二, 用户集线器
? 用户集线器 （ Subscriber Line
Concentrator,SLC） 是用来进行话务量
的集中 （ 或分散 ） 的 。
? 如图 3.9所示, SMU代表上行通路话音
存储器, LCMU代表上行通路用户级 T的
控制存储器 。 一个控制存储器按集中比
（ 16∶ 1） 的要求, 可控制 16个话音存储
器 。 控制存储器的单元数为 128个单元,
每个单元地址对应输出母线的一个时隙 。
S M U 号 用户 时隙号
上行通道
输出母线 12 0C H
送
至
数
字
交
换
网
络
0
127
L C M U
0
127
S M U
0
R
用户群 0
0
127
S M U
15
R
用户群 15
话
存
输
出
复
接
存储内容
?
图
3.
9
用
户
级T
接
线
器
复
用
示
意
图
? 上行通路和下行通道的用户级 T接线器是分
别采用读出控制方式和写入控制方式。 LCMU
和 LCMD的内容分别代表话音存储器（ SMU和
SMD） 的读出地址和写入地址，所以控制存
储器的单元数是 128个单元，与各话音存储器
的单元数一样。
? 三, 数字用户电路
? 数字用户电路 （ Digital Line Circuit,DLC）
是数字用户终端设备与程控数字交换机之间的
接口电路 。
? 1,S接口
? 数字用户终端的数字信息采用四线制方式
时, 应采用 S接口 。
? 2,U接口
? U接口是在网络终端到电话局之间的 ISDN
用户线采用二线制市话电缆的接口设备 。
? （ 1） 时间分隔复用法 （ Time Division Multiplex）
? 这种方法又称, 乒乓法, 。 它是将时
间分成两段, 在一段时间传送一个方向
的信息, 在另一段时间里传送另一个方
向的信息, 就好像打乒乓球似的 。
? （ 2） 回波消除法 （ Echo Cancellation）
? 采用二线制的数字用户线在与交换连
接时, 要采用混合电路进行二 /四线的变
换 。 在混合电路中有平衡网络, 使收,
发两端衰减很大 。
? 3.2.2 中继器
? 一, 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 。
? 二, 数字中继器
? 1,功能
? 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 /数和数 /模转换 。
? 2,工作原理
? （ 1） 码型变换
? 码型变换是将线路上传输的 HDB3码
型变成适合数字中继器内逻辑电路工作
的 NRZ码 。
? （ 2） 时钟提取
? 时钟提取电路是用来从 PCM传输线上
送来的码流中提取发端送来的时钟信息,
以便控制帧同步电路, 使收端和发端同
步 。
? （ 3） 帧同步和复帧同步
? 帧同步的目的是使接收端帧的时序一
一对应, 即从 TS0开始, 使后面的各路时
隙一一对应, 保证各路信息能够准确地
被接收端的各路所接收 。
? （ 4） 帧定位
? 帧定位是使输入的码流相位和局内的
时钟相位同步 。
? （ 5） 信号控制
? 信号控制电路是将传输线上通过 TS16
时隙送来的信令码提取出来, 按复帧的
格式将其变换为连续的 64kbit/s信号, 在
输入时钟的控制下, 写入控制电路的存
储器, 在本局时钟的控制下, 从存储器
中读出；再在本局时钟控制下, 把信号
送入到 TS16,送往交换机 。
? （ 6）帧和复帧定位信号插入
? 因为在交换网络输出的信号中，不包
含帧和复帧的同步信号，故在发送时，
应将帧和复帧的同步信号插入，这样就
形成了完整的帧和复帧的结构。
? 3.2.3 信号部件
? 一, 数字音频信号的产生
? 1,单音频信号的产生
? 数字交换机中, 单音频信号是由数字
信号发生器产生的数字信号音 。
? 2,双音频信号的产生
? 双音频信号的产生和单音频信号产生
的原理相同, 也可以通过线性叠加, 找
出波形的对称性来节约 ROM的容量 。
? 二, 数字音频信号的发送
? 在程控数字交换机中, 各种数字音频
信号大多是通过数字交换网络送出, 和
普通话音信号一样处理 。
? 1．用 T接线器发送音频信号
? 要想将数字音频信号发送给某个用户，
首先要将数字音频信号存放在 T接线器
的某个指定单元，当需要对某个用户送
去音频信号时，则可从该单元中取出而
送至该用户的所在时隙上。
? 2,T-S-T链路半永久性连接法
? T-S-T链路半永久性连接是在开局时,
就将各链路接好 。
? 三, 数字音频信号的接收
? 各种信号音都是由用户话机来接收的 。 这
种音频信号在用户电路中经过译码变成模拟信
号自动接收 。
? 多频信号是由接收器接收 。 一般采用数字
滤波器滤波, 通过数字逻辑识别电路识别后取
得 。 如图 3.18所示为数字多频信号接收器的方
框图 。
? 多频信号有两种：一种是由用户电路
送来的按钮话机双音多频 （ Dual Tone
Multi-Frequency,DTMF） 信号；另 一
种是由中继线接口电路送来的多频互控
（ Multi-Frequency Controlled,MFC） 信
号 。
3.3 控 制 系 统
? 程控交换机的控制系统一般可分为三
级 。
? ? 第一级是电话外设控制级 。
? ? 第二级是呼叫处理控制级 。
? ? 第三级是维护测试级 。
? 这三级的划分可能是“虚拟”的，仅
仅反映控制系统程序的内部分工；也可
能是“实际”的，即分别设置专用的或
通用的处理机来分别完成不同的功能。
? 3.3.1 处理机控制方式
? 一, 集中控制
? 若在一个交换机的控制系统中, 任一台处
理机都可以使用系统中的所有资源 (包括硬件
资源和软件资源 ),执行交换系统的全部控制
功能, 则该控制系统就是集中控制系统, 如图
3.19所示 。
? 集中控制方式的优点是处理机能了解整个
系统的状态和控制系统的全部资源, 功能的改
变只须在软件上进行, 较易实现 。
? 二, 分散控制
? 1,话务容量分担和功能分担
? （ 1） 话务容量分担
? 话务容量分担方式是每台处理机只分
担一部分用户的全部呼叫处理任务, 即
承担了这部分用户的信号接口, 交换接
续和控制功能；每台处理机所完成的任
务都是一样的, 只是所面向的用户群不
同而已 。
? （ 2） 功能分担
? 功能分担方式是将交换机的信令与终
端接口功能, 交换接续功能和控制功能
等基本功能, 按功能类别分配给不同的
处理机去执行；每台处理机只承担一部
分功能, 这样可以简化软件, 若需增强
功能, 在软件上也易于实现 。 缺点是在
容量小时, 也必须配备全部处理机 。
? 2,静态分配和动态分配
? 在分散控制系统中, 处理机之间的功
能分配可能是静态的, 也可能是动态的 。
? （ 1） 静态分配
? 所谓静态分配就是资源和功能的分配
一次完成, 各处理机根据不同分工配备
一些专门的硬件 。
? （ 2）动态分配
? 所谓动态分配就是指每台处理机可以
执行所有功能，也可以控制所有资源，
但根据系统的不同状态，对资源和功能
进行最佳分配。
? 3,分级控制系统和分布式控制系统
? 根据各交换系统的要求, 目前生产的
大, 中型交换机的控制部分多采用分散
控制方式下的分级控制系统或分布式控
制系统 。
? （ 1） 分级控制系统
? 分级控制系统基本上是按交换机控制
功能的高低层次而分别配置处理机的 。
? （ 2） 分布式控制系统
? 分布式控制有三种方式, 即功能分散,
等级分散和空间分散方式 。 功能分散方
式是每台处理机负责一种功能 。 等级分
散方式是在一群处理机中, 每一台处理
机担任一定角色, 逐级下控 。
? 3.3.2 处理机的备用方式
? 双处理机结构有三种工作方式：同步双工
工作方式, 话务分担工作方式和主 /备用工作
方式 。
? 一, 同步双工工作方式
? 同步双工工作方式是由两台处理机, 中间
加一个比较器组成, 如图 3.23所示, 两台处理
机合用一个存储器 （ 也可各自配备一个存储器,
但要求两个存储器的内容保持一致, 应经常核
对数据和修改数据 ） 。
话 路 设 备
存储器
处
理
机
B
处
理
机
A
比较
图
3.
23
同
步
双
工
工
作
方
式
? 这种工作方式的缺点是对偶然性故障，
特别是对软件故障处理不十分理想，有
时甚至导致整个服务中断。
? 二, 话务分担工作方式
? 话务分担工作方式的两台处理机各自
配备一个存储器, 在两台处理机之间有
互相交换信息的通路和一个禁止设备,
如图 3.24所示 。
处
理
机
A
处
理
机
B
话 路 设 备
禁止
存储器 存储器
图
3.
24
话
务
分
担
工
作
方
式
? 三, 主 /备用方式
? 这种方式的两台处理机, 一台为主用
机, 另一台为备用机, 如图 3.25所示 。
主用机发生故障时, 备用机接替主用机
进行工作 。 备用方式有两种, 即冷备用
和热备用 。
处
理
机
B
处
理
机
A
话 路 设 备
图
3.
25
主/
备
用
方
式
? 3.3.3 控制系统可用性
? 3.3.4 存储器
? 中央控制系统中的存储器一般可划分
为两个区域：数据存储器和程序存储器 。
数据存储器也称暂时存储器, 用来暂存
呼叫处理中的大量动态数据, 可以写入
和读出 。
? 3.1 程控交换机的总体结构
? 3.2 话 路 系 统
? 3.3 控 制 系 统
3.1 程控交换机的总体结构
? 程控交换机是由硬件系统和软件
系统组成。
3.2 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、中继线接口、
信号部件、数字交换网络（即选组级）以及用
户处理机等部件。
? 3.2.1 用户级话路
? 用户级话路由用户电路和用户集线器组成 。
用户电路是用户线与交换机的接口电路, 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, 应
有模 /数 （ A/D） 转换和数 /模 （ D/A） 转换的功
能 。
? 一、模拟用户电路
? 在程控数字交换机中，用户电路
（ Subscriber Line Circuit,SLC） 应具有
七大功能，其框图如图 3.2所示。
P C M
P C M
编码
解码
平衡网络
测
试
开
关
振
铃
开
关
过
压
保
护
馈
电
监
视
混
合
电
路
图 3.2 用户电路的功能框图
? 1,馈电 （ B）
? 向用户话机馈电是采用 ? 48V（ 或 ?
60V） 的直流电源供电 。
? 2,过压保护 （ O）
? 用户外线可能受到雷电袭击, 也可能
和高压线相碰 。
? 3,振铃控制 （ R）
? 由于振铃电压为交流 90± 15V,频率
为 25Hz,当铃流高压送往用户线时, 就
必须采取隔离措施, 使其不能流向用户
电路的内线, 否则将引起内线电路的损
坏 。 一般采用振铃继电器实现 。
? 4,监视 （ S）
? 监视功能主要是监视用户线的通 /断状
态, 及时将用户线的状态信息送给处理
机处理 。
? 5,编译码和滤波 （ C）
? 编译码和滤波功能是完成模拟信号和
数字信号间的转换 。
? 6,混合电路 （ H）
? 混合电路的功能是用来进行二 /四线转
换 。
? 7,测试 （ T）
? 测试功能主要用于及时发现用户终端,
用户线路和用户线接口电路可能发生的
混线, 断线, 接地, 与电力线碰接以及
元器件损坏等各种故障, 以便及时修复
和排除 。
? 二, 用户集线器
? 用户集线器 （ Subscriber Line
Concentrator,SLC） 是用来进行话务量
的集中 （ 或分散 ） 的 。
? 如图 3.9所示, SMU代表上行通路话音
存储器, LCMU代表上行通路用户级 T的
控制存储器 。 一个控制存储器按集中比
（ 16∶ 1） 的要求, 可控制 16个话音存储
器 。 控制存储器的单元数为 128个单元,
每个单元地址对应输出母线的一个时隙 。
S M U 号 用户 时隙号
上行通道
输出母线 12 0C H
送
至
数
字
交
换
网
络
0
127
L C M U
0
127
S M U
0
R
用户群 0
0
127
S M U
15
R
用户群 15
话
存
输
出
复
接
存储内容
?
图
3.
9
用
户
级T
接
线
器
复
用
示
意
图
? 上行通路和下行通道的用户级 T接线器是分
别采用读出控制方式和写入控制方式。 LCMU
和 LCMD的内容分别代表话音存储器（ SMU和
SMD） 的读出地址和写入地址，所以控制存
储器的单元数是 128个单元，与各话音存储器
的单元数一样。
? 三, 数字用户电路
? 数字用户电路 （ Digital Line Circuit,DLC）
是数字用户终端设备与程控数字交换机之间的
接口电路 。
? 1,S接口
? 数字用户终端的数字信息采用四线制方式
时, 应采用 S接口 。
? 2,U接口
? U接口是在网络终端到电话局之间的 ISDN
用户线采用二线制市话电缆的接口设备 。
? （ 1） 时间分隔复用法 （ Time Division Multiplex）
? 这种方法又称, 乒乓法, 。 它是将时
间分成两段, 在一段时间传送一个方向
的信息, 在另一段时间里传送另一个方
向的信息, 就好像打乒乓球似的 。
? （ 2） 回波消除法 （ Echo Cancellation）
? 采用二线制的数字用户线在与交换连
接时, 要采用混合电路进行二 /四线的变
换 。 在混合电路中有平衡网络, 使收,
发两端衰减很大 。
? 3.2.2 中继器
? 一, 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 。
? 二, 数字中继器
? 1,功能
? 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 /数和数 /模转换 。
? 2,工作原理
? （ 1） 码型变换
? 码型变换是将线路上传输的 HDB3码
型变成适合数字中继器内逻辑电路工作
的 NRZ码 。
? （ 2） 时钟提取
? 时钟提取电路是用来从 PCM传输线上
送来的码流中提取发端送来的时钟信息,
以便控制帧同步电路, 使收端和发端同
步 。
? （ 3） 帧同步和复帧同步
? 帧同步的目的是使接收端帧的时序一
一对应, 即从 TS0开始, 使后面的各路时
隙一一对应, 保证各路信息能够准确地
被接收端的各路所接收 。
? （ 4） 帧定位
? 帧定位是使输入的码流相位和局内的
时钟相位同步 。
? （ 5） 信号控制
? 信号控制电路是将传输线上通过 TS16
时隙送来的信令码提取出来, 按复帧的
格式将其变换为连续的 64kbit/s信号, 在
输入时钟的控制下, 写入控制电路的存
储器, 在本局时钟的控制下, 从存储器
中读出；再在本局时钟控制下, 把信号
送入到 TS16,送往交换机 。
? （ 6）帧和复帧定位信号插入
? 因为在交换网络输出的信号中，不包
含帧和复帧的同步信号，故在发送时，
应将帧和复帧的同步信号插入，这样就
形成了完整的帧和复帧的结构。
? 3.2.3 信号部件
? 一, 数字音频信号的产生
? 1,单音频信号的产生
? 数字交换机中, 单音频信号是由数字
信号发生器产生的数字信号音 。
? 2,双音频信号的产生
? 双音频信号的产生和单音频信号产生
的原理相同, 也可以通过线性叠加, 找
出波形的对称性来节约 ROM的容量 。
? 二, 数字音频信号的发送
? 在程控数字交换机中, 各种数字音频
信号大多是通过数字交换网络送出, 和
普通话音信号一样处理 。
? 1．用 T接线器发送音频信号
? 要想将数字音频信号发送给某个用户，
首先要将数字音频信号存放在 T接线器
的某个指定单元，当需要对某个用户送
去音频信号时，则可从该单元中取出而
送至该用户的所在时隙上。
? 2,T-S-T链路半永久性连接法
? T-S-T链路半永久性连接是在开局时,
就将各链路接好 。
? 三, 数字音频信号的接收
? 各种信号音都是由用户话机来接收的 。 这
种音频信号在用户电路中经过译码变成模拟信
号自动接收 。
? 多频信号是由接收器接收 。 一般采用数字
滤波器滤波, 通过数字逻辑识别电路识别后取
得 。 如图 3.18所示为数字多频信号接收器的方
框图 。
? 多频信号有两种：一种是由用户电路
送来的按钮话机双音多频 （ Dual Tone
Multi-Frequency,DTMF） 信号；另 一
种是由中继线接口电路送来的多频互控
（ Multi-Frequency Controlled,MFC） 信
号 。
3.3 控 制 系 统
? 程控交换机的控制系统一般可分为三
级 。
? ? 第一级是电话外设控制级 。
? ? 第二级是呼叫处理控制级 。
? ? 第三级是维护测试级 。
? 这三级的划分可能是“虚拟”的，仅
仅反映控制系统程序的内部分工；也可
能是“实际”的，即分别设置专用的或
通用的处理机来分别完成不同的功能。
? 3.3.1 处理机控制方式
? 一, 集中控制
? 若在一个交换机的控制系统中, 任一台处
理机都可以使用系统中的所有资源 (包括硬件
资源和软件资源 ),执行交换系统的全部控制
功能, 则该控制系统就是集中控制系统, 如图
3.19所示 。
? 集中控制方式的优点是处理机能了解整个
系统的状态和控制系统的全部资源, 功能的改
变只须在软件上进行, 较易实现 。
? 二, 分散控制
? 1,话务容量分担和功能分担
? （ 1） 话务容量分担
? 话务容量分担方式是每台处理机只分
担一部分用户的全部呼叫处理任务, 即
承担了这部分用户的信号接口, 交换接
续和控制功能；每台处理机所完成的任
务都是一样的, 只是所面向的用户群不
同而已 。
? （ 2） 功能分担
? 功能分担方式是将交换机的信令与终
端接口功能, 交换接续功能和控制功能
等基本功能, 按功能类别分配给不同的
处理机去执行；每台处理机只承担一部
分功能, 这样可以简化软件, 若需增强
功能, 在软件上也易于实现 。 缺点是在
容量小时, 也必须配备全部处理机 。
? 2,静态分配和动态分配
? 在分散控制系统中, 处理机之间的功
能分配可能是静态的, 也可能是动态的 。
? （ 1） 静态分配
? 所谓静态分配就是资源和功能的分配
一次完成, 各处理机根据不同分工配备
一些专门的硬件 。
? （ 2）动态分配
? 所谓动态分配就是指每台处理机可以
执行所有功能，也可以控制所有资源，
但根据系统的不同状态，对资源和功能
进行最佳分配。
? 3,分级控制系统和分布式控制系统
? 根据各交换系统的要求, 目前生产的
大, 中型交换机的控制部分多采用分散
控制方式下的分级控制系统或分布式控
制系统 。
? （ 1） 分级控制系统
? 分级控制系统基本上是按交换机控制
功能的高低层次而分别配置处理机的 。
? （ 2） 分布式控制系统
? 分布式控制有三种方式, 即功能分散,
等级分散和空间分散方式 。 功能分散方
式是每台处理机负责一种功能 。 等级分
散方式是在一群处理机中, 每一台处理
机担任一定角色, 逐级下控 。
? 3.3.2 处理机的备用方式
? 双处理机结构有三种工作方式：同步双工
工作方式, 话务分担工作方式和主 /备用工作
方式 。
? 一, 同步双工工作方式
? 同步双工工作方式是由两台处理机, 中间
加一个比较器组成, 如图 3.23所示, 两台处理
机合用一个存储器 （ 也可各自配备一个存储器,
但要求两个存储器的内容保持一致, 应经常核
对数据和修改数据 ） 。
话 路 设 备
存储器
处
理
机
B
处
理
机
A
比较
图
3.
23
同
步
双
工
工
作
方
式
? 这种工作方式的缺点是对偶然性故障，
特别是对软件故障处理不十分理想，有
时甚至导致整个服务中断。
? 二, 话务分担工作方式
? 话务分担工作方式的两台处理机各自
配备一个存储器, 在两台处理机之间有
互相交换信息的通路和一个禁止设备,
如图 3.24所示 。
处
理
机
A
处
理
机
B
话 路 设 备
禁止
存储器 存储器
图
3.
24
话
务
分
担
工
作
方
式
? 三, 主 /备用方式
? 这种方式的两台处理机, 一台为主用
机, 另一台为备用机, 如图 3.25所示 。
主用机发生故障时, 备用机接替主用机
进行工作 。 备用方式有两种, 即冷备用
和热备用 。
处
理
机
B
处
理
机
A
话 路 设 备
图
3.
25
主/
备
用
方
式
? 3.3.3 控制系统可用性
? 3.3.4 存储器
? 中央控制系统中的存储器一般可划分
为两个区域：数据存储器和程序存储器 。
数据存储器也称暂时存储器, 用来暂存
呼叫处理中的大量动态数据, 可以写入
和读出 。
