通信工程实践电子教案

通信工程实践电子教案内容摘要：

教案 17 图 2― 16 脉冲计数存储程序流程 (a)脉冲计数程序流程； (b)脉冲数字存储程序流程 双音频号码接收 现代话机多为双音频号码发号，具有速度快、可靠性高的优点。 双音频号码的组成为高频组及低频组各四种频率，每组四种取一组合而成，与拨号按键对应情况如表 2― 1 所示。 程控空分模拟交换机和数字交换机对双音频号码接收的原理不同，下面分别进行叙述。 表 2― 1 双音频号码的频率组合 在程控空分交换机中一般由专门双音多频信号处理板接收双音频号码 ,如图 2― 17 所示。 通信工程电子教案 18 图 2― 17 空分机接收双音频号码硬件图 2. 数字交换机接收双频信号的原理 数字交换机用双频信号接收器接收双频信号。 基本方法有两种：一种是进行 D／ A 转换，将数字信息转换为模拟信号，然后再用前述方法识别接收。 另一种是对数字信号直接处理，由数字滤波器接收，由数字逻辑电路识别。 后一种 方法是绝大多数数字机都采用的。 数字信号的检测原理如下： （ 1）现假定一种最简单的情况。 图 2― 18 同相位时的检测原理 如图 2― 18，微处理器只知道 IA 的频率是 f f f3 中的一个， IA 到来时还得到了 8 个样值，则微处理器可从内存中分别取频率为 f f f3 的三组常数样值进行运算，若下列各式 : I0*C10＋ I1*C11＋ I2*C12＋ … ＋ I8*C18＝ max I0 *C20＋ I1 *C21＋ I2 *C22＋ … ＋ I8*C28＝ 0 I0 *C20＋ I1 *C21＋ I2 *C22＋ … ＋ I8*C28＝ 0 成立，则可判定输入 IA 的频率为 f1。 1 2 31 22f f f通信工程电子教案 19 （ 2）以上假定的三个频率的关系比较特殊，。 但实际上，对于一般性的频率关系，只要将按以上算式运算所得的积之和与一定值比较，超过该值者表示含有此频率，未超过该值 图 2― 19 相位相差 90176。 时的检测原理 I0*Ci0S＋ I1*Ci1S＋ I2*Ci2S＋ … ＋ I8*Ci8S＝ Ai I0*Ci0C＋ I1*Ci1C＋ I2*Ci2C＋ … ＋ I8*Ci8C＝ Bi 式中ｉ＝ 1， 2， 3，下标 S 表示正弦信号，下标 C 表示余弦信号。 用户拨号数字的分析 预译处理 预译处理的目的是得到应收号码的位数，并得到业务要求类别。 预译处理的依据是 ―记发中继器存储器 ‖内的有关信息。 这里的记发中继器存储器是分别记录每一个用户某些信息的一块内 存区域，这个信息表中的一些主要内容如表 2― 2 所示。 表 2― 2 记发中继器存储器 数字分析 数字分析的目的是决定接续路由、话费指数、任务号码以及下一状态号码等项目。 2. 分析的依据和方法 数字分析是根据所收到的号码数字和预译处理得到的字组串号码（ DBSN 之值）进行的，这些数据在数字分析之前已写入记发中继器存储器里了，因此在分析时只要读出即可。 数字分析的内容大体上由译码处理、确定任务的处理和与运用有关的处理三部分组成，简述如下。 （ 1）译码处理。 译码处理 （ 2）确定任务的处理。 （ 3）有关的运用处理。 22i i iM A B通信工程电子教案 20 图 2― 20 译码处理过程 图 2― 21 确定任务的处理 数字分析是由数字分析程序控制的，其中预译处理程序属于周期级程序，数字分析程序的主体属于基本级程序。 数字分析程序流 程总的概况如图 2― 22 所示。 图 2― 22 数字分析程序流程概况 来话分析及呼出被叫 根据收到的用户号码 (例如上节举例的 4839650)，从外存储器读出被叫用户的被叫类别字，其被叫类别字中的数据、被叫用户存储器内的值以及 ―中继器存储器 ‖中的内容等数据是来话分析的依据。 被叫类别字中的主要内容如图 2― 23 所示。 来话分析采用数格法查表。 通信工程电子教案 21 图 2― 23 被叫类别字 来话分析的过程与去话分析相似，其程序流程概况如图 2― 24 所示。 进行来话分析时，如果判断被叫用户忙而又没有话中来话的性能，则应向主叫送忙音。 如果被叫用户是小交换机用户，可用代表号码选择表查出各类中继线号码并判断其忙闲，若所有中继线都忙，才向主叫送忙音。 图 2― 24 来话分析程序流程 状态分析 1. 什么是状态分析 前述的去话分析、数字分析和来话分析是分别 对应于主叫摘机、接收拨号数字和来话这三种特定情况所进行的分析，并按其分析结果确定应执行的任务。 但它并未包括呼叫和通话过程中的挂机、被叫摘机、拍叉簧以及出现超过时隙等状态变化的分析。 2. 分析的依据、方法及结果 状态分析的依据是： 原有的接续状态 (由原来状态的状态号表示出来 )； 分析提出要求设备的设备号码； 变化因素，有应答、挂机、拍叉簧和超时等反映状态变化的性质。 3. 分析的过程及程序 状态分析的过程及程序概况如图 2― 25 所示。 图 2― 25 状态分析程序概况 通信工程电子教案 22 接通话路及话终处理 接通话路 被叫摘机应答被扫描检出后，停送铃流和回铃音，经过状态分析确定应执行接通主被叫用户的通话话路任务。 由于在来话分析之后已经为主被叫用户通话找好了一对空闲时隙，因此这时只需把有关的控制信息写入数字交换网络中相应的控制存储器 (CM)即可。 2― 26 所示。 图 2― 26 双方通话途径示意图 两通话用户中有一方挂机即为话终。 挂机的用户由用户线监视扫描程序从用户扫描存储器读出，其方法和原理与呼叫识别相似，挂机识别的逻辑式为： SCN ∧ LM＝ 1 实际上，无论摘机或挂机均可采用下式识别： 摘机识别 （ＳＣＮ  ＬＭ）∧ＬＭ＝１ 挂机识别 （ＳＣＮ  ＬＭ）∧ＬＭ ＝０ 该式把摘挂机识别分成统一的两步进行，使用起来更方便一些。 程控交换机的复原控制方式有以下几种： (1)主叫控制方式。 (2)被叫控制方式。 (3)互相控制方式，无论主叫被叫先挂机，在切断时限内，再摘机 (另一方未挂机 )仍可通话。 (4)互不控制方式，只要有一方挂机，便进行切断处理。 图 2― 27 主叫控制方式的切断处理 计费处理 计费方式简介 在电话交换机出现早期，由于电话用户较少，计费系统也不发达，故采用这种简单的方法收费。 通信工程电子教案 23 2. 单式计次制收费 复式计次制收费有两种方式： 一种是 ―脉冲计数计费法 ‖，又称卡尔松（ Karlsson）法。 另外一种是目前程控交换机最常用的，称为 ―可变费率计费法 ‖，又名翰得逊（ Handson）法。 计费的实现 如图 2― 28 所示，计费微机通 过 RS232 标准口与程控交换机相连。 微机中存有完整的费率表、计费方式设置、附加费计费方法等一系列数据程控交换机可以送出主叫号码、被叫号码、通话起始时间、通话时长这四种信息到计费微机。 其连接也可带适配卡的并行口实现。 图 2― 28 计费系统硬件连接 程控交换机内处理流程如图 2― 29(a)所示，计费系统处理流程如图 2― 29(b)所示。 图 2― 29 计费 处理简要流程 呼叫处理程序的归纳 程控交换软件处理的要求及相应的技术实现 程控交换程序执行主要有两方面要求，即实时性和多任务性。 （ Realtimeprocessing） 实时处理是指计算机对于输入信息要以足够快的速度作出反应，也就是在足够短的时间内进行处理。 （ Multipleprocessing） 多重处理即多任务处理。 这对交换机来说是十分必要的，因为任何一个电话局都有许多用户和中继线，在短时间内会有很多的用户要 求处理，并且这些处理都有实时性要求。 在交换机中是可以实现真正的多任务的，反映在程序上就是要多道程序同时 (实际上是交叉 )运行，这就需要有完善的执行管理功能。 呼叫处理程序归纳 通信工程电子教案 24 现在我们来考察一个呼叫处理程序。 我们已经知道呼叫处理程序是一组程序，是由若干种级别不同的程序组合而成的，其执行过程并不一次完成而是由许多接合点组成，其目的是为了把交换动作分解为较长的时间内稳定不变的稳定状态。 状态转移的原因有： 用户的原因，例如空闲用户摘机、已摘机的用户挂机、听拨号音的用户开始 拨号等； 由于入局信号的到来； 接续中发生了超时。 通信工程电子教案 25 第 3 章 程控交换机的交换网络 空分交换网络 交换网络是能实现各个用户间话路接续的四通八达的信息通路 ,它应该能够根据用户的要求，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。 在纵横制交换机中采用各种机电式接线器（如纵横接线器等）。 在程控交换机中 ,目前主要采用由电子开关阵列构成的空分接线器（ S 接线器）和由存储器等电路构成的时分接线器（ T 接线器）。 分程控交换机中只有空 分接线器，时分程控交换机中可以有时分、空分两种接线器。 考虑到交换网络对交换机总体性能及体积、成本诸方面的影响，小容量的模拟程控交换机几乎都只采用空分接线器（所以我们有时以空分机代替模拟机，与数字机并称）。 小容量的数字程控交换机几乎都采用时分接线器；中、大容量的数字交换机几乎全部采用时分或时分与空分组合的交换网络。 在程控交换机中，目前广泛采用交叉点开关阵列集成电路作为空分接线器，以取代老式的纵横制机电接线器。 这种开关阵列电路主要由交叉电子开关与控制存储器（或锁存器）、译码器组成，如图 3― 1 所示。 在控制信号 作用下，由译码输出 Ｓ ij 的状态来选择和确定相应交叉开关导通，以实现与该接点相连的输入输出线的接续。 第 3 章 程控交换机的交换网络图 3 ― 1 空分接线器结构示意图 目前这类电路的产品很多，但其内部构成与工作原理基本相同。 图 3― 2 给出 RCA 公司 CD22100（ 4 4）交叉点开关阵列的结构，它有 16 个交叉点开关，分布在 4 行 4 列的交叉点上，编号为 0～ 15，这16 个开关由 16 个锁存器输出控制。 地址码输入 DCBA 经 4－ 16 译码，选择相应的锁存器，并由输入数据DI 控制相应的开关的状态。 若 DI 为 1，则开关导通；若 DI 为 0，则开关截止。 目前的交叉开关一般用 CMOS 工艺制作，因而导通时呈现一定的电阻值（约为 50～ 100Ω），增加了插入损耗。 另外，现有开关阵列产品规模较小，常用的规模较大的产品为 MT8816（ 8 16），因此，空分交换机的容量一般较小。 脉码调制简介 话音信号的数字化 话音信号是模拟信号，为使模拟的话音信号数字化，可采用脉码调制的方法，即 PCM。 我们知道，模拟信号数字化称为模／数（ A/D）变换，而把数字化信号还原为模拟信号称为数／模（ D/A）变换。 综合通信工程电子教案 26 A/D 及 D/A 的一般步 骤，图 3― 3 示出了 PCM 通信的简单模型。 第 3 章 程控交换机的交换网络图 3 ― 3 P C M 通信的简单模型 话音信号在时间上是连续的，经过抽样后将变为时间上离散的信号。 抽样上每隔一定的时间间隔Ｔ，在抽样器上接入一个抽样脉冲，通过抽样的脉冲去控制抽样器的开关电路，取出话音信号的瞬时电压值，即样值，如图 3― 4 所示。 抽样后的信号称为抽样信号，显然它可以看作按幅度调制的脉冲信号，即 PAM信号，其幅度的取值仍是连续的，不能用有限数字来表示，因此抽样值仍是模拟信号。 第 3 章 程控交换机的交换网络图 3 ― 4 话音信号的抽样 抽样后的信号，其幅度的取值仍是无限多个，是连续的，在幅度上离散化抽样信号，就是量化。 量化可以采用 ―四舍五入 ‖的方法，使每个抽样后的幅值用一个邻近的 ―整数 ‖值来近似，图 3― 5 就是这种量化方法的示意图。 图中把信号归纳为 0～ 7 级共八级，并规定：小于 的为 0 级； ～ 之间为 1 级等。 这样经过量化，连续。