程控交換機

程控交換機，全稱為存儲程式控制交換機（與之對應的是布線邏輯控制交換機，簡稱布控交換機），也稱為程控數字交換機或數字程控交換機。通常專指用於電話交換網的交換設備，它以計算機程式控制電話的接續。程控交換機是利用現代計算機技術，完成控制、接續等工作的電話交換機。

基本介紹

• 中文名：程控交換機
• 外文名： SPC exchange（stored program control exchange）
• 全稱：存儲程式控制交換機
• 用於：電話交換網的交換設備

設備類型

數字程控交換機分為長途交換機，本地交換機等。另外還有專用於信令網和智慧型網的類型。

1970年，法國開通了世界上第一部程控數字交換機，採用時分復用技術和大規模積體電路。隨後世界都大力開發，進入80年代，程控和數字交換機開始在世界上普及。

設備功能

數字程控交換機的基本功能主要為：用戶線接入，中繼接續，計費，設備管理等。

本地交換機自動檢測用戶的摘機動作，給用戶的電話機回送撥號音，接收話機產生的脈衝信號或雙音多頻（DTMF)信號，然後完成從主叫到被叫號碼的接續（被叫號碼可能在同一個交換機也可能在不同的交換機）。在接續完成後，交換機將保持連線，直到檢測出通信的一方掛機。

其中通話接續部分是利用交換機中的數字交換網路，採用PCM方式實現數字交換的，控制部分是通過軟體由計算機來實現的。

基本構成

電話交換機的主要任務是實現用戶間通話的接續。基本劃分為兩大部分：話路設備和控制設備。話路設備主要包括各種接口電路（如用戶線接口和中繼線接口電路等)和交換 (或接續）網路；控制設備在縱橫制交換機中主要包括標誌器與記發器，而在程控交換機中，控制設備則為電子計算機，包括中央處理器(CPU),存儲器和輸入 /輸出設備。

程控交換機實質上是採用計算機進行“存儲程式控制”的交換機，它將各種控制功能，方法編成程式，存入存儲器，利用對外部狀態的掃描數據和存儲程式來控制，管理整個交換系統的工作。

控制設備

控制部分是程控交換機的核心，其主要任務是根據外部用戶與內部維護管理的要求，執行存儲程式和各種命令，以控制相應硬體實現交換及管理功能。

程控交換機控制設備的主體是微處理器，通常按其配置與控制工作方式的不同，可分為集中控制和分散控制兩類。為了更好的適應軟硬體模組化的要求，提高處理能力及增強系統的靈活性與可靠性，程控交換系統的分散控制程度日趨提高，已廣泛採用部分或完全分散式控制方式。

話路設備

• 交換網路

交換網路的基本功能是根據用戶的呼叫要求，通過控制部分的接續命令，建立主叫與被叫用戶間的連線通路。在縱橫制交換機中它採用各種機電式接線器（如縱橫接線器，編碼接線器，笛簧接線器等）,在程控交換機中主要採用由電子開關陣列構成的空分交換網路，和由存儲器等電路構成的時分接續網路。

• 接口設備

接口設備是數字程控交換機與外圍環境的接口，其功能是完成外部信號與交換機內部信號的轉換。數字程控交換機的接口設備主要有用戶電路、中繼電路和信令收發設備。

（a）用戶電路

用戶電路的作用是實現各種用戶線與交換之間的連線，通常又稱為用戶線接口電路（SLIC,Subscriber Line Interface Circuit)。根據交換機制式和套用環境的不同，用戶電路也有多種類型，對於程控數字交換機來說，主要有與模擬話機連線的模擬用戶線電路 (ALC)及與數字話機，數據終端(或終端適配器)連線的數字用戶線電路（DLC)。

模擬用戶線電路是適應模擬用戶環境而配置的接口，其基本功能有：

. 饋電（Battery feed):在電話通信中，交換機通過用戶線向共電式話機直流饋電；

. 過壓保護（Overvoltage Protection):由於用戶線是外線，所以可能會遭到雷電或高壓電等的襲擊，交換機內是嚴禁高壓進入的，這會損壞交換機內部設備。為了防止用戶線上的電壓衝擊或過壓而損壞交換機，其必須具備過壓保護功能。

. 振鈴（Ringing)：向被叫用戶話機饋送鈴流，鈴流電壓一般是通過繼電器控制或高壓電子器件向話機提供。

. 監視（Supervision)：為完成電話呼叫，交換機必須能夠正確判斷出用戶線上的以下3種情況。

a）用戶話機的摘掛機狀態。

b）用戶話機（號盤）發出的撥號脈衝。

c）投幣、磁卡等話機的輸入信號。

上述用戶線的幾種情況的判斷可通過監視用戶線上直流環路電流的通/斷來實現。用戶掛機空閒時，直流環路斷開，沒有饋電電流；反之，用戶摘機後，直流環路接通，有饋電電流。

. 編解碼（CODEC)：利用編碼器和解碼器（CODEC),濾波器，完成話音信號的模數與數模交換，以與數字交換機的數字交換網路接口。

. 混合（Hybrid)：進行用戶線的2/4線轉換，以滿足編解碼與數字交換對四線傳輸的要求。

. 測試（Test)：提供測試連線埠，進行用戶電路的測試。

這7種功能常用第一個字母組成的縮寫詞（BORSCHT)代表。對於模擬程控交換機，不需要編解碼功能；而在數字程控交換機中，除某些特定套用的小型交換機利用增量調製方式外，其它大部分均採用PCM編解碼方式。

數字用戶線電路是為適應數字用戶環境而設定的接口，它主要用來通過線路適配器（LAM)或數字話機（SOPHO-SET)與各種數據終端設備(DTE)如計算機，印表機，VDU,電傳相連。

（b） 出入中繼器

出入中繼器是中繼線與交換網路間的接口電路，其功能是完成外部信號與交換機內部信號的轉換，用於交換機中繼線的連線。它的功能和電路與所用的交換系統的制式及局間中繼線信號方式有密切的關係。對模擬中繼接口單元（ATU),其作為是實現模擬中繼線與交換網路的接口，基本功能一般有：

(1).傳送與接收表示中繼線狀態（如示閒，占用，應答，釋放等）的線路信號。

(2).轉發與接收代表被叫號碼的記發器信號。

(3).供給通話電源和信號音。

(4).向控制設備提供所接收的線路信號。

對於最簡單的情況，某一交換機的中繼器通過實線中繼線與另一交換機連線，並採用用戶環路信令，則該模擬中繼器的功能與作用等效為一部“話機”。若採用其它更為複雜的信號方式，則中繼器應實現相應的話音，信令的傳輸與控制功能。

數字中繼線接口單元（DTU)的作用是實現數字中繼線與數字交換網路之間的接口，它通過PCM有關時隙傳送中繼線信令，完成類似於模擬中繼器所應承擔的基本功能。但由於數字中繼線傳送的是PCM群路數位訊號，因而它具有數字通信的一些特殊問題，如幀同步，時鐘恢復，碼型交換，信令插入與提取等，即要解決信號傳送，同步與信令配合三方面的連線問題。

數字中繼接口單位的基本功能包括幀與復幀同步碼產生，幀調整，連零抑制，碼型變換，告警處理，時鐘恢復，幀同步搜尋及局間信令插入與提取等，如同模擬用戶電路的BORSCHT,也可將數字中繼單元的上述8種功能概括為GAZPACHO。

（c）信令系統

信息系統（Signalling System)

在交換機內各部分之間或者交換機與用戶，交換機與交換機間，除傳送話音，數據等業務信息外，還必須傳送各種專用的附加控制信號（信令），以保證交換機協調動作，完成用戶呼叫的處理，接續，控制與維護管理功能。

按信令的作用區域劃分，可分為用戶線信令與局間信令，前者在用戶線上傳送，後者在局間中繼線上傳送。如果按信令的功能劃分，則可分為監視信令，地址信令與維護管理信令。

1 用戶線信令

它是在用戶與交換機之間用戶線上傳送的信令。對於模擬電話用戶線，這種信令包括：

(1)監視信令

此信令反映直流用戶環路通斷的各種用戶狀態信號，如主叫用戶摘機（off-hook)(呼出占用），主叫用戶掛機（on-hook)(正在清除或拆線）及被叫用戶摘機（應答），被叫用戶掛機（反向清除或拆線）。交換機檢測到這些信號時便會執行相應的軟體，產生有關的動作，如交換機向主叫用戶發撥號音或忙音，回鈴音等，或向被叫用戶饋送振鈴信號等。

(2)地址信令（被叫號碼）

此信令為主叫用戶傳送的被叫號碼，交換機識別後控制交換網路進行接續。廣泛套用的模擬話機有兩類：脈衝式話機與雙音頻式話機。

a.直流脈衝信號

撥號盤話機或脈衝式按鍵式話機傳送直流脈衝信號，通過話機撥號控制用戶環路電路斷續而產生直流脈衝串。

b.雙音多頻信號

程控交換機的快速多頻按鍵話機所傳送的撥號信號，不再用脈衝而用同時傳送的“雙音”表示一個數字。

2 局間信令

此信令是在交換機或交換局之間中繼線上傳送的信號，用以控制呼叫的接續。由於使用的交換機制式和中繼傳輸信道類型很多，組網涉及面廣，因而局間信令比較複雜。為保證通信網中交換機互通，必須建立統一的國際與國內標準。

根據信令通道與話音通路的關係，可將局間信令分為隨路信令（CAS,Channel Associated Signalling)與共路信令（CCS,Common Channel Signalling);若按信道與信號的形式，又可分為直流，交流與數字型信令。如同用戶線信令，也可將局間信令按功能分為監視信令，地址信令與管理信令。

各種機電式交換機都採用隨路信令，雖然程控數字交換機仍多採用隨路信令，但它一般具有採用共路信令的功能與潛力。為充分發揮程控數字交換系統的優點，採用先進的共路信令是當前程控交換技術的一個重要發展方向。

(1).隨路信令

將話路所需要的控制信號由該話路本身或與之有固定聯繫的一條信令通道來傳送，即用同一通路傳送話音信息和與其相應的信令。

(2)共路信令

將一組話路所需的各種控制信號集中到一條與話音通路分開的公共信號數據鏈路上進行傳送。CCITT No.7號信令是一種目前最先進，套用最廣泛的國際標準化共路信令系統，由於它將信令和話音通路分開，可採用高速數據鏈路傳送信令，因而具有傳送速度快，呼叫建立時間短，信號容量大，更改與擴容靈活及設備利用率高等特點，最適用於程控數字交換與數字傳輸相結合的綜合數字網和未來綜合業務數字網。

程控交換機主要功能：

◆虛擬總機：代替總機轉接來話。

自錄語音：錄製特殊語音（例如：您好！這裡是上海遠智網路信息科技有限公司，請撥分機號碼、查號請撥0，傳真請撥101）

◆彈性編碼：各分機可編制分機號碼。

◆等級限制：限制撥打國際、國內、市話等7級。

◆中繼熱線：提機免撥9出外線。

◆呼入選擇：外線呼入直撥、轉接、群呼選擇。

◆強插服務：在特殊情況下總機對正在通話的分機進行強插通話。

◆代撥長途：總機可代低等級的分機撥打長途。

◆區分振鈴：能區別振鈴來自外線還是內線。

◆徵詢轉接：外線轉接實現徵詢和音樂等待。

◆計費方式：反極計費方式或延時計費方式。

◆列印選擇：中英文列印選擇。

◆語音信箱：查詢自身等級、號碼、話費、日期、時間等。

發展現狀

2009年中國生產數字程控交換機414700萬線，同比下降7.95%。對於通訊設備行業，行業景氣支撐點主要有兩個，一是電子信息產業振興規劃帶來的投資機會。從產業的角度來看，電子信息產業振興規劃將有利於通訊業的升級，有利於通信業通過產業結構調整把握住行業的發展機會，從而牽引著通信設備行業的盈利能力得到增強。二是電信業重組和3G牌照的發放將加大運營商對通信設備的採購量。隨著國內電信重組及3G牌照發放，國內電信投資開始加速。

中國加入WTO和國家對西部大開發戰略部署的實施，使眾多交換機廠家、商家將有千載難逢的良機，這為交換機提供了廣闊的市場。同時，由於各交換機產商在技術上的不斷革新，尤其在IP領域的不斷開發和套用，使得交換機在一段很長時間內仍具有較大市場前景。首先，價格優勢使交換機比虛擬網具有更為廣闊的市場前景。其次，從使用對象角度考慮，交換機比虛擬網具有更大的市場。在某些工礦企業等單位，通話主要以內部為主；在各賓館、酒店等大型企事業單位，安裝交換機不僅僅是滿足通話的需要，更是樹立本單位良好形象的需要。此外，安裝交換機可以通過撥打本話務台查找用戶需要的電話號碼（如在賓館呼叫總台），而這一點虛擬網無法做到。其三，用戶交換機向IP領域的滲透，使交換機具有新的生命力。PABX產品的開發將出現重大轉移，許多傳統的廠商將放棄過去的體系結構，轉向支持基於伺服器的各種體系結構和系統的增值互聯，這一轉變，使程控交換機重新獲得市場，使通信產品在IP 領域的廣泛套用起到積極的推動作用。2011年，寬頻市場驅動因素未變，競爭壓力仍將提升；FTTH 將成為主流的寬頻建設模式，寬頻建設高潮尚未來到；光通信行業將從持續大規模的寬頻建設中充分受益，未來3年增長確定。看好大規模寬頻建設對相關通信企業的長期業績驅動。

優越性

1、技術上的優越性

（1）能夠提供許多新的用戶服務功能，如縮位撥號、來電顯示、叫醒業務、呼叫轉移、呼叫等待等業務，不再是單一的語音業務了。

（2）維護管理方便，可靠性高。程控交換機可以通過故障診斷程式對故障進行檢測和定位，以發生故障時緊急處理迅速及時，因此它在維護管理上和可靠性上帶來了好處。

（3）靈活性大。為適應交換機外部條件的變化，增加的新業務往往只需要改變軟體（程式和數據）就能滿足不同外部條件（如市話局、長話局等的不同需求）的需要。

（4）便於利用電子器件的最新成果，使整機技術上的先進性得到發揮。

2、經濟上的優越性

（1）交換設備方面。體積小，採用電子器件大減小了交換機的體積，這樣占用機房的面積小；耗電省，用電子器件代替機械部件，大大減低了能量消耗；成本低，隨著積體電路價格的減低，可以大幅度減低交換機成本。

（2）線路設備方面。可以通過採用遠端用戶模組方式節省用戶線，降低線路設備費用。

（3）維護生產方面。由於檢測和診斷故障的自動化，減少了不少維護工作量，節省了維護人員。由於製造工藝簡單了，生產效率也提高了。

管理與維護

1 、硬體上需注意的方面

(1)機房溫度和環境。程控交換機對機房的溫度和環境要求較高。用戶量越多，能耗也越大，散發出來的熱量也越大，因此需要在恆溫、乾淨的環境中運行。機房溫度要保持在20℃左右，如果溫度太高，會造成機器散熱困難，使機器的　元器件參數發生變化，電路的穩定性降低，嚴重時還會損壞設備。注意溫度的同時還要保持機房的一定濕度，如機房太潮濕，會使機器的金屬部件生鏽，腐蝕設備，甚至會造成線路絕緣降低，電路短路等現象。機房過於乾燥，則容易產生靜電，直接威脅到交換機的安全。按規定，機房的濕度應保持在40%～60%。溫度和濕度可通過溫度計等監視，必要時，可以安裝空調、加濕機或抽濕機等進行調節。此外，機房還要求有防火、防塵措施，電纜管道施工完畢後要認真堵塞，以防止小動物進入。

(2) 防靜電措施。程控交換機的電路採用大規模和超大規模積體電路運行。集成化程度越高，耐電壓和耐衝擊的水平相應也就越低。而靜電產生的電壓有時會高達幾十，幾百，幾千或是上萬伏，如此高的靜電電壓足以擊毀或擊傷晶片，所以靜電效應對程控交換機威脅極大。因此，機房地板要求鋪設防靜電地板，機務人員進入機房工作時要換防靜電拖鞋，在觸摸設備，插拔電路板時要戴上防靜電手套。在機房工作時不宜來回反覆走動奔跑，以防止摩擦產生靜電。

(3) 接地設施。一般認為數字通信的抗干擾能力強，但對程控交換機來說，接地設施的好壞，將直接影響設備的運行質量，如果接地設施不良，則會造成地電位起伏波動，有可能使交換機的數字電路運算出現邏輯錯誤。實際工作中，要求交換機的信號接地、功率接地、保護接地、工作接地等符合標準。同時降低接地電阻、加粗接地線、規範接地都是對機器運行穩定行之有效的手段。

(4) 電磁環境。電磁環境的污染情況十分嚴重，在程控機房內和附近，不允許安裝大功率無線電台，以防止電磁輻射影響交換機的正常工作。在機房內，交換機的各種電纜與市電交流電源線應儘量遠離，不能長距離並排鋪設，以免造成電磁耦合或阻容耦合干擾。必要時，各類線纜應互相交叉通過。

2 、軟體管理上需做到的幾點

(1) 密切關注機器的運行狀況，及時發現各類告警信息。

(2) 經常檢查操作維護終端、計費系統、話務台、印表機等是否處在正常工作狀態。

(3) 各種不同類型的備用電路板是否保管良好。

(4) 重大操作後，應及時拷貝和列印交換機資料庫的資料，並按規定認真保管，以備急需時使用。

(5) 定期檢查音頻配線架上的防雷器件，保全排插是否有效。防止因線路故障從外線引入交流電而損壞機器。

交換機配置

中興ZXJ10網管實驗仿真系統

簡介

程控交換原理課程是通信專業的基礎課程，通過結合主流程控交換設備進行教學，可以有效地提升學員對程控交換原理的理解，電路交換網路的學習和七號信令的掌握。

ZXJ10程控交換實驗仿真教學軟體包括“虛擬機房”和“虛擬後台”兩個軟體。

軟體真實模擬再現了程控交換設備ZXJ10的硬體和後台129伺服器[V10.0.03.04.3]的界面。本軟體以最典型的程控交換機機型ZXJ10的8KPSM為例，結合中興通訊助理交換工程師認證考試的需要，設計仿真程控交換最基本的功能。

功能介紹

仿真軟體有以下幾個功能界面：

? 虛擬機房

對程控交換設備了如指掌是學習程控交換技術的第一步，無論是中興、華為或是貝爾廠家出的程控交換機備外形上有所不同，都具有相同的功能單元，在功能上是一致的。通過本軟體中虛擬機房的‘硬體觀察’可以幫助客戶觀察設備硬體，掌握設備結構細節，對設備組成有更直觀、更全面的認識。

? 虛擬後台

在“虛擬後台”中包括實驗、業務實現和信令跟蹤：

? 典型實驗單元——100%復現通訊設備網管的配置過程，掌握上機運算元據配置。通過4個經典的程控交換實驗軟體，學員可以掌握程控交換系統的設計、本地電話的開局、七號信令知識的學習及局間電話業務的開通。

? 虛擬電話——體驗業務實現過程

在數據配置結束後，如何驗證結果呢？不如拿起電話，直接呼叫一次。客戶在虛擬電話中模擬體驗電話撥打過程，驗證實驗操作的結果，對電信業務進行真實的體驗。

? 故障定位工具、信令跟蹤工具——如果定位設備配置的故障。

怎樣發現操作的錯誤，定位配置的故障？仿真軟體提供了強大的告警、呼叫跟蹤及信令跟蹤工具。學員通過學習和使用這些工具就可以輕鬆地發現在實驗過程中的錯誤，通過在操作過程中對故障點的定位與排除，加深對理論知識的理解和實踐經驗。

教學視頻

程控交換機局內系統配置

中興程控實訓本局電話互通