现代交换实验原理第一版

1.信令信号的产生与观测

在用户话机与交换机之间的用户线上，要沿两个方向传递语言信息。但是，为

了实现一次通话，还必须沿两个方向传送所需的控制信号。比如，当用户想要通话

时，必须首先向交换机提供一个信号，能让交换机识别并准备好有关设备，此外，

还要把指明呼叫的目的地的信号发往交换机。当用户想要结束通话时，也必须向交

换机提供一个信号，以释放通话期间所使用的设备。除了用户要向交换机传送信号

之外，还需要交换机向用户传送信号，如交换机要向用户传送关于交换机设备状况，

以及被叫用户状态的信号。

由此可见，一个完整电话通信系统，除了交换系统和传输系统外，还应有信令

系统。用户向交换机发送的信号有用户状态信号（一般为直流信号）和号码信号（地

址信号）。交换机向用户发送的信号有各种可闻信号与振铃信号（铃流）两种。

A.各种可闻信号：一般采用频率为500Hz（或者450Hz）的交流信号（本实验箱采用

500Hz 交流信号）。例如：

拨号音：（Dial tone）连续发送的500Hz 信号；

回铃音：（Echo tone）1 秒送，4 秒断的5 秒断续的500Hz 信号；

忙音： （busy tone）0.35 秒送，0.35 秒断的0.7 秒断续的500Hz 信号；

催挂音：连续发送响度较大的信号与拨号音有明显区别。

B.振铃信号（铃流）一般采用频率为25Hz，以1 秒送，4 秒断的5 秒断续方式发送。

拨号音由U201（EPM3256）产生，频率为500Hz，幅度在2V 左右。测量点为TP06；

回铃音由U201（EPM3256）产生，为1 秒通、4秒断的重复周期为5 秒的信号。测

量为TP04；

忙音由U201（EPM3256）产生，为0.35 秒通，0.35 秒断的重复周期为0.7 秒的

500Hz 的信号，测量点为TP07；

铃流控制信号是由U201（EPM3256）产生的25Hz 方波经RC 积分电路后形成。

铃流信号送入AM79R70 后，需要向用户振铃时，通过AM79R70 的功率提升向用户送

出铃流，完成振铃，测量点为TP05。

第4 页

图1-1 为它们各测量点工作波形图，依次为：回铃控制信号、铃流信号、拨号

音信号、忙音信号。

图1-1 各测量点工作波形图

第5 页

FSX

BCLKX

DX

编译码8KHz帧同步信号输入

编译码2.048MHz主时钟输入

编译码PCM数字信号输出

DR 译码PCM数字信号输入

TP07

TP02

TP307

TP308

2.话路PCM 编译码

由于四路数字电话编译码电路的原理图相同，因此只对其中一路进行说明。图

1-2 就是甲方一路的PCM 编译码电路原理框图。图1-3 就是甲方一路PCM 编译码数

字信号波形图：

图1-2 甲方一路PCM 编译码方框图

图1-3 甲方一路PCM 编译码数字信号波形图

3.呼叫处理与线路信号的传输过程

如图1-4 所示，为一次正常呼叫传送信号的流程图，其中振铃信号、应答信号、

催挂信号均有信令产生单元的CPLD 提供，框图显示了正常呼叫状态下的信号传送流

程；

如图1-5 所示，为一次正常呼叫的状态分析，分三个阶段分析了呼叫的各种状

用户接口电路

PCM

编码

PCM

译码

数字程控交换网络

去中继

接口

TP304

TP305

TP307

TP308

TP801

TP802

第6 页

态，包括输入信号、振铃、通话三个阶段。

图1-4 一次正常呼叫传送信号的流程图

图1-5 一次正常呼叫状态分析图

第7 页

4.二/四线变换与回波返损测试

（1）二 / 四线变换电路

在实验系统中，用户线端口采用二线制，即发送与接收的话音信号在一条共用

的线对（TR）中传输，而交换网络端口采用四线制，即发送与接收的话音信号分别

在独立的线对（T）与（R）中传输。因此，用户线与交换网络之间需加上二线制与

四线制的变换电路，如图1-6 所示：

对二/四线变换的要求为：

①将二线电路转换成四线电路；

②信号由四线收端到四线发端要有尽可能大的衰减，衰减越大越好；

③信号由二线端到四线发端和由四线收端到二线端的衰减尽可能小，越小越好；

④应保持各传输端的阻抗匹配。

图1-6 二/四线变换电路功能框图

（2）回波返损实验

什么叫回波？

从接收支路泄漏到发送支路的话音信号称为回波。在理想的二/四线变换器中，

TR、T、R 三个端口的阻抗完全匹配，此时接收信号只进入用户话机，而不会泄漏到

发送支路，如图1-7 所示。在实际的二/四线变换电路中，TR、T、R 三个端口的阻

抗不完全匹配，这时候就会有一小部分接收信号漏入发送支路，导致收后重发，即

二次发送或多次发送，造成用户在听筒中听到自己讲话二次或多次回声的现象，如

图1-8 中虚线所示。

回波产生的主要原因是由于二/四线变换电路各个端口的阻抗不匹配。

TR

T

R

用户线接口

交

换

网

络

接

口

第8 页

在实际电路中，一方面因为用户电话单机的生产厂家很多，指标不尽相同，所

以造成用户线端口阻抗不同；另一方面用户电话单机到交换机距离不等而引起阻抗

不匹配，许多原因导致了二/四线网络各个端口阻抗的失配，从而产生回波。

图1-7 理想二/四线变换器

二/四线变换电路用来完成二线端口（TR）与四线端口（T）、（R）的转换如图

1-8 所示。它由AM79R70 的内部电路实现。回波产生后，讲话人在话机中，将会听

到自己讲话的回音。回音延迟时间与发送支路到接收支路之间的信号传播距离有关，

回波对通信的影响是有条件的，一般来讲当时延越长，回波对通信的危害也越大。

当通信时延大于50ms 时，人耳就可以明显感觉到回波的存在，从而影响通信双方的

通话质量。

对回波的控制通常有以下三种方法来处理：

加接收支路到发送支路之间的回波损耗，使从接收支路泄漏到发送支路的话音

信号尽量损耗。

回波抑制法。

回波抵消法。

具体的抑制方法见相关文献，这里就不再详细叙述。

图1-8 实际电话网中回波产生的原因

用户话机

发送支路

接收支路

TR

T

R

T

用户话机

接收支路

发送支路

TR

R

第9 页

二/四线变换器电路抑制回波的能力可用回波返损（又称对端损耗）来表示。

回波返损＝10 lg (dB)

接收信号电平

回波信号电平

回波返损越大，表示从R 端漏到T 端的信号电平越低，二/四线变换电路抑制回

波的能力越强。

回波不能一概以好坏来区分，在某些场合下，还需要有回波存在，例如在音响

设备电路中，一般还人为加入一些时延以产生回波，从而在音响效果上产生一种振

鸣感。而在市话网中，由于通信信道时延较短，我们并没有感觉到回波的存在。本

实验电路中，由于用户模块AM79R70 内部电路已经加入回波抑制电路。所以在做实

验时，主叫与被叫在通话时，只能从主观上仔细感受到是否有回波的存在。

5.系统时间参数设置

在实际运用中，由于各交换局的实际情况不同，为了让交换机资源得到合理的

运用，需要交换机能够提供一些必要的时间参数设置。在本实验中，交换机将提供

三种时间参数的设置：久不拨号、拨号位间隔、久呼不应。

当设置久不拨号时间参数后，如果某个话机作为主叫，完成摘机动作后，如果

在设置的久不拨号时间内未进行拨号动作，交换机将释放该路话机所占用的系统资

源，并发送催挂音(本系统中，对催挂音和忙音未做区分，统一使用忙音)，提示用

户挂机。

当设置位间间隔时间参数后，某个话机作为主叫，完成摘机动作后，如果2 次

连续拨号动作之间的时间间隔大于所设置的位间间隔参数后，交换机将释放该路话

机所占用的系统资源，并发送催挂音，提示用户挂机。

当设置久呼不应时间参数后，某个话机作为主叫，成功的进行呼叫后，如果被

叫用户在设置的久呼不应时间内，未发出摘机动作，交换机将释放该路话机所占用

的系统资源，并发送催挂音，提示用户挂机。

6.话机参数设置

现有程控交换机中，电话号码的修改、电话号码长度的设置、电话号码的呼叫

权限设置、特服号的设置等等是必不可少的。在本实验中，交换机将提供电话号码

第10 页

和呼叫权限的设置。交换机内部设置了几个特服号：110、119、112、122、120(在

本系统中，特服号未做任何映射，因此呼叫这些号码时将不会有话机振铃，但是用

户可以听到回铃音)。

在交换机内部，有一个专门的映射表，它提供了电话号码与实际的物理端口的

映射关系，一个电话号码只能映射到一个物理端口上，但是一个物理端口可以映射

多个电话号码。交换机内部的映射表实际上就是电话号码表。

记发器完成电话号码的修改过程是这样的：记发器收到中央处理器传过来的修

改电话号码指令后，将修改自己的端口映射表，从而完成电话号码的修改。

那么特服号码的实现又是怎么样的呢？

在实际应用中，大多数特服号都是三位，例如：110、119、112 等等。特服号

的实现其实和电话号码的产生基本上是一样的。如果要将电话号码为8701 的话机设

置成火警特服号119，那么在记发器的映射表里面，端口2 对应着两个号码的映射

8700 和119，这样特服号119 就产生了。

另外，在交换机里面还有呼叫权限表，交换机将根据每个端口的呼叫权限给出

相应的信号音，完成各种呼叫权限。本实验系统提供呼入禁止、呼出禁止、国内禁

止三种权限的设置，具体实现原理如下：

如果甲方二路被设置为呼入禁止，当其他话路呼叫甲方二路时，交换机将送忙

音给主叫用户，对甲方二路不进行振铃动作，同时释放主叫话路所占用的交换机资

源。这样就实现了呼入禁止。

如果甲方二路被设置为呼出禁止，当甲方二路拨出的号码不在紧急呼叫号码列

表内时，交换机将送催挂音给甲方二路，同时释放甲方二路所占用的交换机资源。

这样就实现了呼出禁止。注意，当被设置为呼出禁止时，该路话机仍然可以拨打紧

急呼叫号码（如110、119 等）。

如果甲方二路被设置为国内长途禁止，当甲方二路拨出的第一个号码是“0”时，

交换机将送催挂音给甲方二路，同时释放甲方二路所占用的交换机资源。这样就实

现了国内长途禁止。