程控交换机系统组成与结构

时间：2022-10-10 百科知识版权反馈

【摘要】：程控交换机系统是沟通智能楼宇内外的通信、信息系统，其核心设备是程控用户交换机。ISDN综合数字网可以与程控交换机系统组成一个综合应用网。在程控数字交换机参与下所构成的综合数字网ISDN，如图3.5所示。因此，在集中控制系统中，常采取双处理器的冗余配置。由此可见，分散控制系统是现代程控交换机系统的发展方向。在程控交换机中，主要采用由电子开关阵列构成的空分交换网络和由存储器等电路构成的时分接续网络。

3.2.2　程控交换机系统组成与结构

1）系统组成

程控交换机系统是沟通智能楼宇内外的通信、信息系统，其核心设备是程控用户交换机（Private Automation Branch Exchange，PABX）。系统由内部界面、外部界面和PABX三部分组成。如图3.4所示。

在智能楼宇内部界面上有：语音（电话）子系统、数据（计算机）子系统、图像（可视图文）子系统、局域网系统等。

外部界面接城市公用网，有公共ISDN，公共IDN。同时还可连接数字微波、光纤、卫星通信，连接公用数据分组交换网等。

由此可见，现代通信、信息网络中既没有与计算机网络完全分离的程控电话系统，也没有与语音通信完全分离的计算机网络系统。在现代建筑中，既可以通过电话系统方便地联上计算机网络，实现数据通信；也可以通过互联网实现语音通信。当今，程控电话与计算机网络相互渗透，互相结合，相互补充，共同朝着立体化、全方位、双向性、多媒体通信方向协调发展。

图3.4　程控用户交换机系统的组成

ISDN综合数字网可以与程控交换机系统组成一个综合应用网。它既保留了原电话网络PSTN的全部功能，又在信息化发展中，加入数据通信的新功能。在程控数字交换机参与下所构成的综合数字网ISDN，如图3.5所示。图中D＝16kbit/s，B＝64kbit/s。

图3.5　ISDN网络组成示意

ISDN是一种全数字网络，在此网络中，一切信号都以数字形式进行传输和交换，原始信号不论是语音、文字、数据还是图像，都先在终端上转换成数字信号，再通过数字信道送到ISDN，再传递到通信另一方的终端设备。

但目前，不是所有的终端设备都已数字化，因此还要求网络能适应数字与模拟混合传输，在终端设备上保留一段模拟量传输，再将其转换为数字信号。

用户只要安装一部普通电话，再配置一台ISDN适配器（ISDN TA），就可接入ISDN；PC机只要装上ISDN PC卡，传真机与调制解调器只要装上ISDN TA也就可接入ISDN。

ISDN的业务范围十分广泛，它不仅覆盖了原有各种通信网的全部业务，而且还提供了多种新型增值服务业务。它所支持的业务有：电话（数字化机）与智能用户电报、传真（具有复印速度的G₄标准的传真）、销售网点电子收款机（POS）对信用卡的验证、可视图文、遥测、监视和报警、可视电话、电视会议、E-mail和信箱、远程局域网（LAN）与因特网的接入等。

2）程控交换机的结构

程控交换机分为硬件和软件两大部分。

（1）硬件部分

程控交换机的硬件包括控制设备、交换网络、外围接口、信号设备、话务台及维护终端，如图3.6所示。

图3.6　程控数字交换机的结构

①控制设备。控制设备主要由中央处理器和存储器组成。中央处理器执行交换机软件的指令和程序，控制硬件与软件协同操作；存储器则用以存贮软件程序及有关永久数据和中间数据。控制设备有单机配置和多机配置两种，其控制方式可分为集中控制和分散控制。

集中控制——就是用一个处理器实现交换系统的全部控制功能，各种控制功能之间的接口就是软件程序之间的接口，因此，任何功能的变更和改进只涉及到软件，从而使实现较为容易。但由于控制比较集中，一旦控制部件出了故障，将可能使整个系统瘫痪。因此，在集中控制系统中，常采取双处理器的冗余配置。

分散控制——系统的控制任务由多个处理器协同完成，每个处理器只担负部分控制任务。分散控制有助于整个系统的硬件、软件模块化，有利于提高系统的可靠性，同时还可使系统软件容易编写、方便修改，使系统硬件更能适应通信业务的发展。每个处理器所要完成的任务可分按容量分担或按功能分担。按容量分担是指每个处理器只处理部分用户和中继线的呼叫功能，包括信号接口、交换机续接和控制功能；按功能分担则把交换机的接口、交换、控制等基本功能分散到不同的处理器中去执行。这种风险分散的办法，有效地提高了设备的可靠性。由此可见，分散控制系统是现代程控交换机系统的发展方向。

②交换网络。交换网络的基本功能是按照用户的呼叫请求，通过控制部分的接续命令，建立主叫与被叫用户之间的连接通路。在程控交换机中，主要采用由电子开关阵列构成的空分交换网络和由存储器等电路构成的时分接续网络。

③外围接口。外围接口指的是交换机中的交换网络与用户设备、其他通信网络、其他交换机之间的接口。根据信号方式、连接设备的不同，外围接口电路有多种多样的形式。

a）模拟用户电路接口：模拟用户电路接口所连接的设备是模拟电话机，该电路上传输的是模拟信号，采用两线传输，其接口是两线端口。

b）模拟中继电路接口：数字交换机与其他交换机如步进、纵横、程控模拟之间可以使用模拟中继电路接口相连。该接口的主要功能是对信号进行模数（A/D）转换，编码、解码和时分复用等。

c）数字用户电路接口：数字用户电路接口所连接的设备是数字话机和数字交换机、数字终端等。该电路上传输的是数字信号，采用两线或四线传输，使用“2B＋D”信道传送信息。2B为两个64kbit/s速率的信道，用来传送两个用户的信息，可以是话音，也可以是计算机数据；D是一个16kbit/s速率的信道，用以传输控制信号，信号方式使用HDLC规程。“2B＋D”接口的基本速率是2×64＋16＝144kbit/s。

d）数字中继电路接口：数字中继电路接口是2台数字程控交换机之间的接口电路，该电路上传输的是PCM群路数字信号。由于数字接口传送的是数字信号，所以不需要对信号进行模数或数模转换。它除了对信号进行编码解码和时分复用之外，还要在数字交换机及其所连接的数字设备之间进行数据速率的适配及信息帧同步。数字中继接口一般采用的PCM群路为基群或高次群，基群接口通常使用双绞线或同轴电缆传输信号，而高次群接口则需采用光缆传输。

④信号设备。信号设备包含各种信号发生器、接收器和发送器。如忙音、回铃音、拨号音发生器，双音多频信号接收器、发送器等。

（2）软件部分

程控数字交换机的软件系统按工作性质大致可分为系统软件、支持软件和应用软件三部分。

①系统软件。程控交换机的系统软件用于管理交换机正常运行及处理各种事件。系统软件由以下几部分组成。

a）操作系统：又称执行管理程序，它是控制和管理处理机硬件资源和软件资源的程序的集合。操作系统具有以下功能：

·任务管理——决定与监视优先权。由调度程序按照预先规定的优先级别，对不同的作业，分配处理机工作的时间；

·资源管理——为处理机及管理维护系统分配内存储器、外存储器及外围设备；

·文件管理——包括目标文件管理和存储器文件管理；

·中断管理——根据优先级别安排作业中断请求处理的顺序；

·处理机间信息通信——目前程控交换机趋向多机系统，处理机间的信息交换由通信控制软件进行控制；

·定时管理——为系统设置年、月、日、小时、分、秒。

b）呼叫处理程序：包含完成交换功能所必需的所有逻辑指令。

·交换状态管理——交换机在呼叫处理过程中有许多状态，由交换状态管理程序负责这些状态的转移及进程。

·交换资源管理——该程序专管测试和调用电话外设硬件的任务，如用户电路、中继器、收号器、交换网络等。

·交换负荷管理——根据交换业务负荷的情况，在忙时，对过负荷的部分电路进行临时性的限制、封锁、告警等控制。

c）系统可靠性软件：主要担负故障检测、分析和处理任务。

·故障检测——无论是硬件故障还是软件故障，都必须由检测程序确认故障的性质；

·故障分析——查明故障的类型、范围、地点及故障原因；

·故障处理——包括故障告警、故障报告、故障指示、故障记录、逐步测量、故障统计、硬件再启动、软件再启动、重新启动等步骤。

d）管理与维护系统软件：管理与维护系统的功能。

·置系统于操作状态——维护人员通过维护终端，使用人机语言启动交换机系统，使之处于操作状态；

·管理功能——在维护终端，用人机语言编写的管理和维护命令（AMO），对交换机数据库内容进行显示、增加、更改、删除等管理操作，实现系统启动、数据更新、增加用户功能、话务量观察等项检查；

·维护功能——运用AMO命令实现对交换机的实时或定时测试。为保证每个AMO命令的正确实施，在命令执行之前必须先验证输入的通行字（Pass Word），以避免人为的误操作。

e）数据库：数据库是面向用户的应用软件。

根据每个交换机用户容量、编号制度、服务等级以及中继线局向、数量、信号方式等，用另外的计算机系统和支持软件生成交换机的数据，然后用磁带或磁盘作为存储设备，通过管理维护终端，使用AMO命令，输入到交换机数据库内，以配合软件系统运行，实现交换任务。

②支持软件。支持软件的任务是在交换机的设计、开发及运行过程中，对全部系统软件进行生产、测试、维护和管理。它由以下四部分组成。

a）开发支持软件：包括源文件生成程序、编译（汇编）程序、连接编辑程序和调试程序。

b）应用工程支持软件：包括交换网络规划程序、局内工程设计程序、装机工程设计程序和安装调试程序。

c）软件加工支持软件：包括局数据生成程序、用户数据生成程序等。

d）交换局管理支持软件：主要完成交换局管理资料的更改、综合、编辑等。

③应用软件。目前，开发的应用软件大致有以下几种：

a）与系统软件配合实现办公室自动化的通信软件，其中包括数字话机及适配器中的通信软件。

b）特殊用途的程控数字用户交换机，如银行型、旅馆型、学校型、医院型的专用软件。

c）专用网程控数字交换机的特殊应用软件，如调度系统软件、远端管理、远端控制、远端维护软件等。

d）数据处理系统专用软件，如X.25接口软件、计费处理软件以及一切不涉及系统软件的专用软件。

随着我国通信事业的发展，程控用户交换机的应用越来越广。近年来，我国各大宾馆引进了一些国外产品，如美国技术联合公司的DBX（UTX）-1200/5000型；美国GTE公司的GTD-1000型；美国罗恩公司的CBX型；英国裴利斯公司的IDX型；德国西门子公司的EMS-601型；瑞典爱立信公司的MD-110型；加拿大北方电信公司的SL-1型；日本NEC公司的NEAX-2400IMS型等。

目前，国内也有上百个生产厂家生产各种类型的程控用户交换机，它们生产的型号主要有：HARRIS20-20型；HICOM系列；SOPHOS系列；MD-110型；MSX系列；ISDX系列；MSL-1型；SCX-1200型；SSU-12型；HJD-03型等。

【例3.4】　HJD系列程控用户交换机。

HJD系列程控用户交换机是上海电话设备厂依照信息产业部“自动用户交换机技术标准”的技术要求规范设计生产的产品，是国内先进中、小容量空分程控电话交换机的典型机种。

HJD系列程控用户交换机采用20世纪90年代先进的微处理器作为控制核心，主要器件选用Intel-Motorola等著名器件公司生产的COMS、TTL等大中规模集成电路，集成度高、可靠性好。其内部通话交换网络采用空间分割技术，内部电路结构为小型模块积木形式，安装、维护及增容简便。该机型具有多用途灵活接口，内线分机既可为按键式音频话机及脉冲话机，也可为拨盘式机械话机；中继接口有多局向、多路由、多方式选择，脉冲/音频兼容，既可与市话局，也可与各类型号、制式的专用通信网配接使用，还可与电力载波机等设备接驳，因而该机具备了广泛的适用范围。

该机型配有“DIDEXT”计算机话务员，还可实现入中继无需人工值守转接，外线来电直拨内线分机的功能。

该机型具有分机编号“弹性编码”功能及市话、郊县、国内长途、国际长途等多级计费打印输出功能，使小容量交换机兼备了中、高档数字交换机的服务能力、系统编程功能。特服功能的设置使交换机适合于多种场合的使用。

该交换机功能齐全，可靠性高，用电省，体积小，重量轻，机内设有自诊断系统及外界强电干扰自动复原等保护性装置，具有较强的环境适应能力。因此，该型号交换机是国内企事业单位、油田、矿山码头、宾馆旅社、医院、学校、部队、居民楼住宅区等场所理想的通讯设备。由于机器功耗低，若采用不间断电源、逆变稳压设备，也适应在停电情况下使用。

（1）特点

解决了分机用非规则方法偷拨长途电话的难题；具有用户语音服务功能，用户能在话机上听到各种实用的回答；中英文打印选择；可与程控、纵横、步进、共电等制式交换网及市话局接配；内外线均可使用脉冲或双音频话机设备；机内具有计费系统，用户方便地输入或修改功能及参数，可打印出各种计费报告；具有二次拨号功能，不需总机转接，外线用户可直接拨通内部分机；用户可通过编程，自增功能；积木结构，便于用户扩容；用户设定的所有参数及时钟具有断电保护；机内配置UPS逆变开关电源，用户仅需配置电瓶即可使用，同时增加了电源抗雷击及抗干扰能力（可选项）；自录式电脑话务员，用户可自行录制引导语音（可选项），交换机机带原始引导语音可以保留不受影响，可通过命令选择；分机预付款功能，解决了分机计费收款的难题；具有自检功能，可检查电话网络的故障；用户可自编分机号码（弹性编码），便于与宾馆、楼房等房号对应编码。

（2）容量范围

内线分机：8～256线，以8线为一标准模块任意增减。

（3）基本结构

HJD系列程控交换机的结构外形如图3.7所示。该系列交换机每个标准机箱提供下列单元模块电路：

CPU板——主要微处理器及控制单元，打印、输出控制。

DID/DTMF板——电脑话务员电路及双音多频接口。

TRK板——中继电路，提供4个双向中继接口。

EXT板——用户电路，提供8个用户分机接口。

MOT板——交换网络及板与板的总线接口。

POWER电源——提供机内所需的4种电平及铃流。