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程控交换实验指导书

电信学院

通信工程专业

信息交换技术实验指导书

同济大学电子与信息工程学院信息与通信实验室朱胜家编

2013年4月

（实验室用数字程控交换机有二种：

ISDX—S和SW-2000H，下面主介绍ISDX，SW-2000H是由上海沪光通讯设备有限公司生产，操作使用说明书在实验室桌上。

）

1引言

上海国际字电话设备有限公司（简称SIDTEC）的ISDX数字程控用户交换机是最新一代的，由计算机控制的,数字式交换系统，这是一种综合业务的程控数字交换机。

交换机应用时分多路复用原理，并对交换的信号进行脉冲编码调制，交换机能够通过透明的64bit/s传输路由，交换文本、语音和数据信息等。

ISDX先进的中央处理机是为处理文本，语音和数据信息以及ISDN而设计的。

ISDX已被开发成交换系统的一个大家庭。

ISDX是名副其实的全新一代的计算机控制的用户交换机，ISDX的开发标志着最新一代的数字交换系统的应用已经渐渐成熟。

以数字交换和数字传输为基础的数字电话网已能向用用户提供良好的话音及相关业务服务，在此基础上兴建的综合业务数字网已经为因特网用户提供一种成熟的快捷的接入方式。

在可以预见的未来，以数字交换和数字传输为基础的数字电话网仍将是实时电话业务及接入因特网的重要技术手段。

2　通信网概述

2.1　通信网的组成

通信最基本形式是在点与点之间建立通信系统，将众多的通信系统通过交换系统按一定拓扑模式组合在一起才能称为通信网。

也就是说，有了交换设备才可使某一地区内任意两个终端用户互相接续，才能组成通信网。

图2.1A即为通信网的基本形式,图2.1B通信网现状结构图：

图2.1A通信网的基本组成形式

通信网是由用户终端，交换设备和传输设备组成的。

图2.1A是一个由两级交换中心组成的网，端局至汇接局的传输设备一般称为中继电路，端局至终端用户的传输设备称为用户线路，端局用户既可通

图2.1B通信网现状结构图

过端局交换设备与本局范围内的用户相互接续，也可通过端局和汇接局交换设备与本地区任一端局的用户完成接续。

计算机通信网就是综合通信和计算机这两项技术为一体的一个典型的例子，用户通过终端访问网络，其信息通过具有交换功能的节点在网络中传输。

2.2　用户交换机在本地电话网中的位置

用户交换机分别接入本地电话网的相应端局下面，相当于末端设备，不属于单独的一个交换等级。

接入端局的中继方式可分为用户级入网和选组级入网，与接口端局统一编号。

用户交换机的局内传输损耗计算在用户分机到接口端局之间的用户电路之内，应该满足2.0dB≤е≤7.0dB及达到宽带综合业务数字网的要求。

2.3　通信网的发展方向

根据预测，21世纪人类将进入信息社会，高度发达的信息社会要求得到高质量信息服务，要求通信网提供多种多样的电信业务，且通过通信传输，交换，处理的信息量将不断增大，现代化通信网络根据这种形势正加速采用现代通信技术，以计算机为基础的各种智能终端技术和数据库技术，使通信网向数字化、综合化、智能化和个人化方向发展。

3　ISDX系统介绍

3.1　ISDX概述

ISDX数字程控用户交换机是90年代前期的具有世界先进水平的产品，对未来的发展和可视数据、文字传真、智能用户电报等新业务是开放的。

该产品技战术成熟，稳定可靠，新业务功能多，有较强的信令系统和组网能力。

ISDX具有2B+D数字终端计算话机，同时可进行话音/数据交换，还具有使用X.25规约的包交换功能，这为ISDX的发展提供了基础。

ISDX数字时分复用交换系统，该系统对话音和数据信号按ITU-T建议采用8比特A律编码方式，（HDB3）符合我国PCM通讯要求，其工作是在存储程序控制（SPC）下进行的。

ISDX的设计体现了许多创新的新工艺、新元件和数字技术，是目前世界上比较先进的数字程控用户交换机之一。

3.2　程控交换机的基本概念

程控是指控制方式，这种控制方式是预先把电话交换的功能编制成相应的程序,或称软件，并把这些程序和相关的数据都存入到存储器内。

当用户呼叫时，由处理机根据程序所发出的指令来控制交换机的操作，以完成接续功能。

采用这种控制方式的交换机称为程控交换机。

3.3　程控数字交换机的组成

程控数字交换机由硬件设备和软件系统两大部分组成。

程控数字交换系统的硬件结构可分为话路和控制两个部分。

话路部分主要负责通话接续。

监视用户线或中继线状态，对用户或其他交换局发送、接收信号等各项与呼叫接续直接有关的各项工作。

控制部分则对话路部分进行控制，通常由各种处理机以及外围设备组成。

程控数字交换机的控制部分一般都为多处理机系统，即由多个处理机按不同分工组成一个统一的控制系统。

程控数字交换机的硬件基本结构如图3.1所示：

图3.1程控数字交换机的硬件基本结构

程控交换机的软件是完成各项功能而运行于交换机各处理机中的程序和数据的集合。

软件系统的组成如图3.2所示：

图3.2程控数字交换机软件系统的组成

3.4　ISDX满足用户需要的方式

ISDX有能力以各种方式满足用户的需要：

（1）单话音交换；

（2）话音/数据/文本交换；

（3）采用PONSS组网；

（4）以汇接方式工作；

（5）不同容量的配置；

（6）办公室自动化；

（7）2Mbps数字中继与公共网配合；

（8）2B+D（2x64Kbps+16Kbps）数字话机进行计算机及终端连网。

在正常情况下，全部处理和控制功能都是由双处理机单元按热备用的原理来工作，但是对于较小的用户采用采用ISDX－S是由高可靠的单处理机进行工作的。

整个系统中的诊断测试维护程序，系统命令以及更改能提供入口，可由不同层次的专门管理人员进行操作，ISDX系统适合于按照办公室自动化的要求进行话音和数据结合的交换。

3.5　ISDX系统的主要技术概述

系统的主要技术概述如下：

（1）主处理器为HERMA处理机；

（2）分双处理机和单处理机两种；

（3）存储器容量为4M字节；

（4）话务负荷能力强；

（5）组网能力强：

DPNSS－ISDX之间数字专用网信令；

　　　　　　APNSS－ISDX之间模拟专用网信令；

（6）PABX之间接口：

有直流信号，交流信号，E/M接口；

（7）先进的智能话务台；

（8）容易了解系统和用户使用性能的配置；

（9）灵活性高，维护方便，能随时对系统进行改动，可以满足用户的需要。

3.6　ISDX业务接口类型

ISDX业务接口类型如下：

（1）标准SDHSTM-1光接口；

（2）标准E1接口（2M电接口）；

（3）二线模拟（Z接口/FXS）；

（4）无馈电二线音频口；

（5）无馈电四线音频口；

（6）环路中继接口（FXO）；

（7）EM中继接口（四型/五型兼容）；

（8）磁石中继（二线音频接口）；

（9）V.28数据接口（RS-232C/V.24）；

（10）V.35数据接口（V.35）；

（11）RS-485数据接口（RS-485）；

（12）以太网接口（10/100BaseT）。

提供丰富的业务接口，各种接口板具有任意混插功能，既能满足用户对单一业务量需求较大的应用，又能满足用户业务量不大但业务种类要求较多的市场需求。

3.7　ISDX系统特点

ISDX系统特点如下：

（1）标准SDHSTM-1光口，既可独立组网，又可配合SDH设备组网；

（2）提供足够数量的用户接口槽位，子架的12个用户槽位可任意混插各种接口板。

根据需求可配置多个子架，上下业务容量充足；

（3）提供多样化的用户接口板，为用户提供丰富的业务接入能力；

（4）具有全面的时隙交叉连接能力，能实现64K、n×64K、2Mbit/s等级的交叉，可实现双向、单向、广播的交叉方式；

（5）软硬件设计合理，扩展升级方便；

（6）高效统一的网管系统，组网、管理、配置灵活；

（7）标准化设计，兼容性强；

（8）良好的抗干扰和供电设计；

（9）完善的检测和诊断程序，处理机可进行在线和离线测试诊断，可维护性强。

3.8　ISDX系统容量

ISDX分大小容量两种，即ISDX－S和ISDX－L。

3.8.1　ISDX－S型（通信实验室机型）

下图3.2是ISDX—S型的典型机框实装图

标准配置：

最大272分机线，32条模拟中继线。

2台话务台，4个七方会议电话桥。

ISDX－S为单机柜，每个机柜含有2个机框，控制为单元处理机，电源为48V/15A，其它电源由机内DC－DC变换器产生，除主处理机外，其它电路板均ISDX－L通用。

ISDX-S小容量综合业务数字交换机特点:

采用二级控制二级网的总体控制方式，用户级有一级交换网络和从CPU，选组级设立交换网络和主CPU。

硬件系统采用先进的器件和技术，整机集成度高，影响128个用户以上的设备均采用冗余配置，提高可靠性。

软件系统采用结构化，模块化设计方法并采用容错技术，大多数机型采用了高级语言编程。

接口丰富，具有数字、载波、实线接口及相应的信号方式，组网功能强。

3.8.2　ISDX－L型

ISDX－L可由1到4个机柜组成不同的容量，其典型配置如下：

　　　　　　　　用户线　　　中继线

　1　机柜　　　　496　　　　　48

　2　机柜　　　　1248　　　　112

　3　机柜　　　　1936　　　　192

　4　机柜　　　　2673　　　　256

但模拟中继线最多可装480线，相应的分机线减少，二者之间灵活调整，但还要考虑ISDX所能承担的总话务量。

第一个机柜带有二套主处理机及程序自动输入装置。

每个机柜有4个机框，每个机框有33个电路板槽位，每个机框和每个电路板槽都有唯一的物理地址（XXYYZZ）以便于快速寻找电路板。

ISDX系统的硬件结构非常紧凑，体积小，为保证有效地冷却电子组件，风扇装置就装在机柜的底座上，使空气经过设备从顶部排出，达到通风的目的。

机柜顶部还装有热敏感器件，机器内部温度高于60℃,机器便发出告警，当高于70℃机器自动切断电源。

ISDX-L大容量综合业务数字交换机特点:

系统基本模块采用开放式总线结构，任何插件全挂在这组总线上，开发新功能提供一个开放式的环境。

总线上需时隙的所有设备均采用动态时隙分配，这样提高了信道利用率。

具有No.7公共信道通信方式，也可选用No.1号信令。

整个系统的数据程序放在母局统一管理，便于软件版本升级，为集中维护提供方便。

图3.4是一个单机柜双处理机ISDX-L系统的设备配置图，该交换机配有48条中继线，480条用户线及2个话务台接口。

杂项

MODEM

BYPASS

OPS

GENI/O

C.E.G

中

继

中

继

IPBXI/F（II）

EXCHI/F

IPBXI/F（I）

EXCHI/F

UTC

CODEC

分机

EXTN

分

机

EXTN

CODEC

EXTN

CODEC

EXTN

CODEC

分机

EXTN

分

机

EXTN

CODEC

EXTN

CODEC

EXTN

CODEC

分机

EXTN

ISDTI/F

CODEC

SHELFI/F

EXTN

控

制

部

分

DSC

CODEC

DCC

EXTN

SERIAL

CODEC

CPU2

ISDTI/F

CPU1

SHELFI/F

MEM

槽

SHELF02

SHELF00/01

槽

图3.3ISDX-S典型的机框实装图

中继

IPBXI/F

电话母板

杂项

MODEM

电话母板

杂项

OPS

电话母板

处理机B

公共控制母板

IPBXI/F

OPS

GENI/O

IPBXI/F

BYPASS

IPBXI/F

UTC

MEM1

CODEC

中继

EXCHI/F

分机

EXTN

MEM2

ISDT

EXCHI/F

CODEC

CPU1

ISDT

EXCHI/F

EXTN

CPU2

EXCHI/F

CODEC

CPU3

分机

EXTN

UTC

EXTN

CPU4

CODEC

LOADI/F

分机

EXTN

分机

EXTN

分机

EXTN

DCC

CODEC

DS.CONT

分机

EXTN

分机

EXTN

分机

EXTN

电控

P.DET

CODEC

COMI/O

EXTN

分机

EXTN

分机

EXTN

ALARM/CIL

CODEC

EXTN

DISKI/E

CODEC

电控

COMI/O

分机

EXTN

P.DET

CODEC

DS.CONT

EXTN

分机

EXTN

分机

EXTN

DCC

CODEC

LOADI/F

EXTN

处理机A

CPU4

CODEC

CPU3

分机

EXTN

CPU2

CODEC

CPU1

EXTN

公共设备2

公共设备1

MEM2

CODEC

MEM1

EXTN

C.E.G

CODEC

接口

SHELFI/F

槽

机格03

机格02

机格01

机格00

槽

图3.4ISDX-L系统的设备配置图

4　ISDX系统结构

下面是以通信实验室ISDX—S型介绍：

下图4.1是系统中继方式图，它大体反映了整个系统跟外面的连接关系以及具体设备的配置数量。

图4.1系统中继方式图

下面就每一部分作具体说明：

（按图3.3ISDX—S典型的机框实装图）

00机框：

B槽MEM-----存储器。

用来存放程序和数据，有纠错和检错功能（2M字节）；

C槽CPU1-----用于1、监视分机摘挂机状态；2、监视中继线的信令；3控制各种信号音发送；4、建立各种呼叫接续；5、分配各类型的收发器等。

D槽CPU2-----用于故障诊断和例行测试及维护管理；

E槽SERIAL-----四通道串行口，用于连接维护终端、计费设备等；

F槽DCC-----数字通道控制器，用于CPU与各种数字终端连接（ISDT）；

G槽DSC-----数字交换控制器，由连接表（512单元）缓冲器、时钟构成。

01机框：

02槽SHELFI/F-----机框接口电路；

03槽ISDTI/F------8CH数字终端接口电路；

04、05分别为CODEC和EXTNI/F------前者为16CH编译码，后者为16CH用户接口电路，这二块接口板组成一个小组，为16个用户线（CODEC必须插在左边槽位），3个小组组成一个大组，48个用户。

注：

（1）用户接口板类型有：

长线板（环线电阻2KΩ（不包括话机））；标准板（环线电阻600Ω）；

混合线（4长+12标准）。

可按用户不同要求配置。

（2）EXTNI/F16通道用户接口电路，具有BORSCHT功能，其含意为：

（a）B（Batteryfeeding）：

馈电；

（b）O（Overvoltageprotection）：

过压保护；

（c）R（Ringingcontrol）：

振铃控制；

（d）S（Supervision）：

监视；

（e）C（CODEC&filter）：

编译码和滤波；

（f）H（Hybridciruit）：

混合电路；

（g）T（Test）：

测试。

（3）物理地址（PAD）XXYYZZ是按CODEC的槽位定的。

如0405、0607这个二个小组的32个用户物理地址为：

010401---010416、010601----010616，用户分机可以是脉冲拨号，也可以是按键双音频拨号等。

（4）XXYYZZ：

=机框架号+电路板槽位号+电路号

18、19、20、21、22、23槽为模拟中继接口组，六块单板组成一组，16条模拟中继线路。

其中CODEC也是16CH的编译码电路、UTC是中继线通道控制器，采用INTEL8085处理机使中继群有部分独立处理能力。

其余四块是中继线接口电路，可按用户根据不同组网要求配置。

注：

（1）EXCHI/FI型----4通道，用于市话用户级连接，适用于DOD2方式与市话交换机的用户级二线通信，是直流信号方式；

（2）IPBXI/FII型----4通道，用于交换机间（选组级）连接，局间四线通信，是直流信号方式；

（3）IPBXI/FIII型----4通道，用于交换机间（选组级）连接，局间四线通信是交流信号方式。

24槽C.E.G------公共设备组，可产生32种信号音发生器、8套双音频（MF4）接收器（可供250个用户使用）、四套会议电话桥路（可供7人（包括话务员还可包括中继线）通话）。

其余杂项设备组MISC：

25槽GENI/O-----通用接口电路，用于连接告警电路、控制旁通继电器、连接夜铃等；

26槽BYPASS-----旁通电路；当电源中断或处理故障时，可把外线直接接通内线，保证重要用户通信；（只适用于中继接口EXCHI/FI型板）

27槽MODEM-----调制解调器，用于远端集中维护（固定与第一个小组的第三个用户相连）。

可以经过公网中继线连接，以备远端查询和维护之用。

02机框：

01槽RR-----号盘脉冲接收器，是接收分机拨号脉冲，并向CPU送出拨号脉冲的信息。

02槽SHELFI/F-----机框接口电路；（同0102）

31槽OPS------2CH话务台接口电路，交换机与话务台之间是以2B+D方式传送信号，距离主机不能超过800M。

4.1　ISDX系统结构

下图4.2是ISDX系统结构示意图，系统主要组成有：

HERMA处理机、数字交换控制器（DSC）、数字信道控制器（DCC）、数据及D信道总线，这些设备是整个系统的控制部分，为了保证系统的可靠，这些设备都双份热备用，遇到故障时倒换，不影响正常操作。

另外有外围接口、公共设备组、电话接口组、杂项设备组等组成。

图4.2ISDX系统结构示意图

系统的主要组成有：

HERMA处理机，数字交换控制器，DELTA信道控制器，及D信道总线，这些设备是整个系统的控制部分，为了保证系统的可靠，这些设备都双份热备用，遇有故障时倒换，不影响正常操作。

另外有外围接口，公共设备组，电话接口组，杂项设备组。

图4.3是系统总线，该系统总线表示了机柜和机框之间的连接。

图4.3ISDX-S系统总线

4.1.1　HERMA处理机

HERMA处理机由中央处理单元CPU、存储器、存储器存取控制器、I/O电源检测、公共I/O接口、告警接口、CIL.24接口和数字交换控制器几个部分组成。

（1）中央处理单元（CPU）

CPU是一个16位的处理机，有为高速实现电话交换功能而设计的专门语言，其快速堆栈的技术和许多专用的快速寻址的扩充指令，提高了它的基本处理能力。

系统内存有二块动态存储板组成，内存容量可达4M字节，并具有纠正一个差错和检测多位差错的逻辑。

存储控制器以分页面操作，软件地址可从16位到32位，可寻址能力最大达1M位，而且还能执行写保护逻辑。

CPU控制整个交换机的工件，其主要功能如下：

①监视中继线状态；

②监视分机状态；

③控制信号音发生和节拍；

④建立各种呼叫连接；

⑤分配各类收发器；

⑥自检例测。

（2）I/O电源检测

I/O电源检测监视CPU工作电压，CPU正常工作电压为5.1V～5.2V，若超出此电压范围，由它决定转换到另一套CPU进行工作，同时对CPU的程序运行进行监视，即从CPU的时间监视器（WATCHDOCTIMER）收取信号，若监视中数次收不到信号，则决定由正常的CPU进行工作。

（3）公共接口

二个CPU之间通讯接口，彼此用以接收和发送给对方的信息，并可使二个CPU工作处于隔离状态，同时为了使二个CPU的各种定时操作同步，产生有规律的系统程序定时脉冲。

（4）告警接口

告警接口是一个单独的插件，它提供三个独立的V.24通道，每个通道可供选择的波特率为110bit/s～9600bit/s,它可允许连接四个单独的设备，即呼叫信息记录装置、用户终端设备、调制解调器和维护终端。

（5）数字交换控制器

ISDX采用8位“A”律编码，采样频率为8KHz，这表示每125us把话音信号经PCM编码形式的话音数据送到话路总线上，通话是四线交换，即二线发，二线收。

ISDX系统执行话音交换是一个DSC，在CPU操作程序的指令和监视下，负责将话音数据交换到数据总线上。

（6）通道控制器

通道控制器是为ISDX的CPU和各种数字端口（数字中继，数字话机，包交换）之间提供通讯的接口。

5ISDX功能

ISDX的功能分四个方面：

系统功能、分机功能、供用户选择的功能和话务台功能。

5．1ISDX系统功能

5．1．1向话务员告警

ISDX依靠诊断例行程序进行故障检测，诊断程序以后备方式运行，同时检测故障并将故障存入存储器之中。

紧急告警以单响和灯光显示方式在话务台上发出信号，这就有助于要求维修支援。

电源故障灯表示告警是由整流器引起的。

局部灯通知话务员，而告警信号没有在话务台上显示，而是局限

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