太平洋战争爆发后的反法西斯战争时期的话路子系统

3．2．3　话路子系统

数字程控交换设备的话路子系统由各类接口、用户级、远端模块、信令设备和数字交换网络等部件组成。接口电路是数字程控交换机与外围设备的接口，其功能是完成外部信号与交换机内部信号的转换。数字程控交换机的接口设备主要有模拟用户接口（Z）、数字用户接口（V）、模拟中继接口（C）、数字中继接口（A和B）、网管接口（Q₃）等，如图3．8所示。

图3．8　数字程控交换机的各类接口

图中：Z类和V类接口为用户侧接口。A类、B类和C类接口为网络侧接口。它们是数字程控交换机与其他交换机的接口。其中Z类和C类为模拟接口，V类和A类、B类为数字接口，另外还有网管接口Q₃。

·Z接口

Z₁接口：连接单个模拟用户终端的接口。

Z₂接口：连接模拟远端集线器的接口。

Z₃接口：连接模拟PABX（用户专用的自动小交换机）的接口。

·V接口

V接口是1988年CCITT建议Q．512中规定的4种数字接口（V ₁、V ₂、V₃、V ₄），随着电信业务的不断发展，原来已定义的4种接口的应用受到一定的限制，希望有一个标准化的V接口能同时支持多种类型的用户接入，为此ITU－T又提出了V ₅接口建议。这样已标准化的V系列数字用户接口就有5种，其中V₂、V₃和V ₄的传输要求是相同的，均符合建议G．703、G．704和G．705的有关规定，它们之间的主要区别在于复用方式与信令要求不同。

V ₁：连接数字用户线的接口，是基本速率（2B＋D）或基群速率（30B＋D）接口，线路传输速率“B”为64 kbit/s，“D”为16 kbit/s。它所连接的终端为ISDN的终端或其他数字终端。

V ₂：连接数字远端模块（设置在远端的用户模块）的接口。

V ₃：连接数字PABX的接口，为ISDN的基群速率（30B＋D）接口，线路传输速率“B”为64 kbit/s，“D”为16 kbit/s或者64 kbit/s。基群速率一般是8 bit×32时隙×8 kHz＝2．048 kbit/s，其中8 bit是每个时隙的字长，32时隙是PCM信号的帧长，8 kHz是模拟音信号转换成PCM信号时的取样值。

V ₄：可接多个2B＋D的终端，支持ISDN的接入。

V₅：接入网第一个标准化的接口，是基群速率（30B＋D）接口，包括V_5．1和V_5．2接口，支持n条E₁线的接入（1≤n≤16）。目前我国生产的大容量的程控数字交换机都配有V₅接口。

V_5．1接口的传输帧结构为30B＋D，线路传输速率为2．048 kbit/s。

V _5．2接口为1～16个V _5．1的复合。

·A接口

A接口为PCM一次群接口，其速率为2　048 kbit/s（8 bit×32时隙×8 kHz）的数字中继接口。

·B接口

B接口为PCM二次群接口，其接口速率为8　448 kbit/s。

·C接口

C接口为二线/四线模拟中继接口（目前很少使用）。

·Q₃接口

Q₃接口为与电信管理网（T MN）的接口，用于操作维护管理和计费等。

下面分别讨论以上接口。

1．模拟用户接口电路

模拟用户接口电路是数字程控交换设备通过模拟用户线连接电话机的接口电路，常称为用户电路。由于数字交换网络采用数字化的时隙交换模式，流入、流出数字交换网络的消息信号均采用PCM时分复用方式，而普通电话机是声电（模拟信号）转换设备，通过二线模拟方式在终端和交换机之间传输音频信号，采用直流环路和音频信令方式，因此，为了使数字程控交换机内外两种信号相互匹配，模拟用户电路要具备BORSCH T　7项功能，如图3．9所示。

图3．9　模拟用户接口电路的功能框图

BORSCHT　7项功能归纳如下：

①B（battery feeding）：馈电；

②O（over voltage protection）：过压保护；

③R（ringing control）：振铃控制；

④S（supervision）：监视；

⑤C（CODEC＆filters）：编译码和滤波；

⑥H（hybird circuit）：混合电路；

⑦T（test）：测试。

（1）馈电

所有连在交换机上的普通电话机，都由交换机供电（馈电）。这种馈电功能是由交换机的用户电路完成的。馈电方式有电压源馈电和电流源馈电两种，我国馈电电压规定为－48 V或60 V，国外设备一般为－48 V。通话时的馈电电流保持在20～50 mA之间。馈电电路的结构如图3．10所示。图中电容C的作用为“隔直流、通交流”，电感L的作用为“隔交流、通直流”，因此电感和电容的设置既可保证向用户供电，减少对话音信号的影响，又可将话音信号传送到交换机内。如果用户线距离增大，馈电电压会有所增加。目前此功能大都由集成电路来实现。由于交换机向电话机馈电和传输话音信号共用一对双绞线线路，为了减小话音的传输衰耗，要求电感L的感抗尽量大，但感抗过大又会增大线圈的体积及直流衰耗，因此，电感L一般取600 mH左右。为减小a、b线对地不平衡所产生的串音，两个L的感抗要一致，尽量使馈电电路对称。电容C要求数值在3．3 pF左右。在电流源馈电电路中，要求器件尽量对称平衡。

图3．10　馈电电路

（2）过压保护

由于交换机用户接口连接电话机的用户线经常会暴露在外部空间，雷电或高压线路都可能侵袭用户线而影响交换机的运行安全，为了防止外来高压的袭击，交换机一般采用两级保护措施：第一级保护是在总配线架上安装避雷设施（气体放电管），在雷击时短路接地，但其残余的端电压仍在100 V左右，这对交换机仍有很大的威胁，需要采取进一步的保护措施；第二级保护就是用户电路的过压保护电路，如图3．11所示。

正常工作时，用户内线a、b线上的电位将保持在－48 V或60 V状态，D₁、D₂、D₃、D₄均处于截止状态，不影响电路工作。若外线电压高于内线电压，则在热敏电阻R上产生压降，VD₁、VD₄截止，VD₂、VD₃导通，用户内线A、B点电压被导通的二极管VD₂、VD₃钳制在0 V；若外线电压低于内线电压，VD₂、VD₃截止，VD₁、VD₄导通，用户内线A、B点电压被导通的二极管VD₁、VD₄钳制在－48 V或60 V。R为热敏电阻，其电阻值随着电流的增大而增大，正常工作时电阻值很小，而当高压进入时，R的电阻值升高，在电阻R上会产生压降，从而降低了内线A、B点的电流，而且外线电压过高时R还会自行烧毁，使内外线断开，从而达到保护内线的目的。

（3）振铃

振铃是用来通知被叫用户有来话呼叫。振铃电压一般较高，我国标准规定是（90±15）V、频率为25 Hz（1s通、4s断）的周期性的交流电压。铃流电压一般是通过继电器或高压开关的方式向用户电话机提供，振铃控制电路如图3．12所示。由CPU送出的振铃控制信号控制继电器的通断，当继电器接通时就可将铃流送到用户线上，被叫用户摘机后，处理机送出截铃信号，CPU则控制停止振铃。

图3．11　过压保护电路

图3．12　振铃控制电路

（4）监视

监视功能主要是监视用户线环路的通/断状态，用来识别用户话机的摘机/挂机状态和检测拨号脉冲数字，其原理是通过检测用户线上直流环路有无直流电流流过来实现。用户挂机状态下直流环路被断开，将没有直流电流流过；用户摘机接通直流环路，馈电电流将保持在20 m A以上。

脉冲拨号话机（DP）利用机内触点接通或断开直流环路的方式发送用户号码，例如操作“5”时，直流环路便会按照10 Hz左右的速度通断5次。呼叫处理计算机CPU通过接收监视电路检测到的用户直流环路上的状态变化，并通过一定的算法可识别出用户所拨的号码数字是5。这种收号方式主要通过软件程序来实现，称为软收号。

当电话机采用DTMF方式发送号码时，用户所拨号码是用话音频带（0．3～3．4 kHz）内两个不同频率模拟信号合成一位号码，交换机收号必须采用专用的收号器进行收号，这种接收号码的方式主要通过硬件来实现，因此常称为硬收号。用户线监视原理如图3．13所示。在图3．13（a）中，直流馈电电路串联了一个小电阻R，通过检测电阻上的直流压降便可得知在a、b线上是否有电流通过；在图3．13（b）中，通过比较电阻R内外两侧的电压，有压降则有直流电流，无压降则没有直流电流。

图3．13　用户线监视原理电路图

（5）编译码和滤波

编译码器的任务是完成模拟信号和数字信号之间的转换。数字交换机只能对数字信号进行交换处理，而通过模拟用户环路传输的用户话音信号是模拟信号，所以需要用编码器把模拟话音信号转换成数字话音信号，送到交换网络中进行交换，然后通过解码器把从交换网络送来的PCM数字话音信号转换为模拟话音信号送给用户。即模拟信号变为数字信号由编码器来完成，数字信号要变成模拟信号由译码器来完成，它们合称为编译码器。编译码器和滤波一般采用集成电路来实现。

为避免在模/数变换中由于信号取样而产生的混叠失真和50 Hz电源的干扰以及3．4 kHz信号频率分量的影响，模拟话音在进行编码以前要通过一个带通滤波器，而解码器输出的PCM信号，也要通过一个低通滤波器恢复原来的模拟话音信号，编译码电路如图3．14所示。

图3．14　编译码及混合电路

（6）混合电路（二/四线转换电路）

混合电路如图3．14所示。用户话机送出的信号是模拟信号，采用一对双绞线（二线）进行双向传输来去两个方向的用户话音信号。而PCM数字信号，在去话方向上要进行编码，在来话方向上又要进行译码，这样就不能采用二线双向传输，必须采用四线制的单向传输，因此必须设置混合电路完成双向平衡的二线和单向不平衡的四线之间的转换，平衡电路的功能是对音信号进行电平调节和防干扰。

（7）测试

交换机在日常运行过程中，用户线路、用户终端和用户接口电路可能发生碰地、搭接电力线、断路、短路或元件损坏等各种故障，为确保交换机的正常运行，交换机管理系统需通过接口电路对外线和接口内部电路自动进行例行测试或指定测试。内线测试将接口电路接至一个模仿用户终端的测试设备上，通过测试软件控制执行一个完整的通话应答过程，检测接口电路的相关动作和参数是否正常；外线测试是将外线接至测试设备，由软件程序控制测试线路及用户终端的状态和相关参数是否正常。

模拟用户接口除上述7项基本功能外，还有主叫号码传送、极性倒换、衰减控制、收费脉冲发送、投币话机硬币集中控制等功能。主叫号码传送功能是在向被叫振铃间歇期间利用频移键控（Frequency Shift Keying，FSK）调制技术将主叫号码传送给被叫，以供被叫话机来电显示。极性倒换是将用户环路a、b线上的馈电极性进行倒换，其功能是当被叫用户摘机后，通过换极信号来通知主叫设备开始计费或其他管理操作。

2．数字用户接口

数字用户接口电路是数字程控交换机和数字用户终端设备之间的接口设备，即前面介绍的V接口。ITU－T建议的数字用户接口电路有5种，从V₁～V ₅，每个接口都有许多B（Bearer）通道和一个D（Data）通道。B通道是速率为64 kbit/s的业务信道，可用来传送话音和数据；D通道是信令信道，用来传送信令和低速数据，D通道的速率在基本速率接口中是16 kbit/s，在基群速率接口中是64 kbit/s。V₁是ISDN中的基本速率接口，它有2个速率为64 kbit/s的B通道和1个16 kbit/s的D通道，即以2B＋D的信道分配方式（传输帧结构）去连接数字用户设备。V₃是ISDN中的基群速率接口，以23个B通道和1个64 kbit/s的D通道，即23B＋D（美国）或30个B通道和1个64 kbit/s的D通道，即30B＋D（欧洲）的信道分配方式去连接数字用户群设备，如PABX的连接等，我国的标准同欧洲标准。V ₅接口为基群速率接口，包括V_5．1和V _5．2接口，V_5．1的信道分配方式为30B＋D，V_5．2接口为1～16个V _5．1的复合，V ₅接口能支持各种类型业务的接入。

数字用户接口的功能模块如图3．15所示。馈电、过压保护和测试功能与模拟用户接口类似。

图3．15　数字用户接口的功能模块

收发器的主要功能是实现数字信号的编码处理和双向传输。数字用户接口传输数字信号时不采用调制解调技术，而是对基带数字信号进行编码后直接传输。数字基带信号编码方案主要有双相码乒乓传输方式和2B1Q码回波抵消技术。双相码乒乓传输技术简单，但需要四线传输，且传输距离较短。2B1Q码回波抵消法技术较为复杂，通常只需两根传输线。我国数字用户接口采用2B1Q码回波抵消技术方案。

3．模拟中继接口

模拟中继接口又称为C接口，是数字程控交换机与模拟交换机连接的中继接口电路，可用模拟中继线（E₁）作为连接线，连接长途交换机和市内交换机。国家标准规定，模拟中继的接口类型和信令配合多达十八种，有二线、四线、六线以及八线等连接方式。二线方式模拟中继接口电路的组成与模拟用户接口有许多相同的地方，因为它们都是和模拟线路连接，由于在交换机之间不需要振铃，因此其功能组成不包括振铃控制，只包括BOSCHT六项功能，即馈电、过压保护、线路信令监视、编译码器、混合电路和测试电路，其组成结构如图3．16所示。

图3．16　模拟中继接口方框图(www.xing528.com)

由图可见，模拟中继接口比模拟用户接口少了振铃控制，用户状态监视变为对线路信令的监视。因为模拟中继接口要接收线路信令和记发器信令，记发器信令采用多频互控方式MFC或DTMF方式。混合功能是完成双向平衡的二线和单向不平衡的四线之间的转换。混合电路中平衡电路的功能是对音信号电平的调节及防干扰。

滤波和编译码是将模拟音信号转换成PCM数字码，一般用2　048 kHz和8 kHz取样的A律压扩算法编码。

四线方式是话音信号占两条线，来去直流线路信令占两条线，每个方向利用一根线路常送直流负电压，主叫方交换机需占用该线路时便将该线路接地，借助大地构成信令环路，故称为地气启动方式。

六线和八线是模仿数字中继接口方式，话音来去分开占四线，线路信令每个方向用一条或两条，模仿比特格式表示信令状态。

模拟中继线有两种，一种是接频分复用（FDM）的模拟载波中继线，这种接口通常要先恢复话音信号，然后再进行数字编码。目前使用较多的是FDM－TDM直接变换方法，即由频分复用的模拟高频信号直接转换为时分复用的PCM数字信号。这种方法是通过快速傅里叶变换来实现的，采用这种方法可做到60路FDM的超群信号经变换后能在两个PCM30/32路系统中传输，实现了话路数相等的变换。另一种是传送音频信号的实线中继线。和模拟用户接口线一样，在中继接口中直接进行数字编码。

4．数字中继接口

数字中继接口是数字交换系统与数字中继线之间的接口电路。

数字中继接口电路的组成有码型变换、时钟提取、帧同步和复帧同步及告警检测、帧定位及帧同步插入、信令插入和提取等功能模块，其组成方框图如图3．17所示。

图3．17　数字中继接口电路的框图

数字中继电路的基本功能主要有6个。

（1）码型变换

按照标准规定，无论数字中继采用光缆传输还是电缆传输系统，接口均参照电缆传输特性设计。由于PCM线上使用的传输码型与交换网络内部的码型不同，PCM线上使用的传输码型一般是HDB3码（高密度双极性码），交换机内部的码型一般采用单极性不归零码（NRZ码），而这种码型不适应电缆传输特性的要求。码型变换的任务就是完成这两种码型的相互转换。在交换机输出方向是把交换机内部传输采用的NRZ码变换成适合外部传输线路特性要求的HDB3或交替反转传号码（A MI），交换机输入方向则进行相反的变换。

（2）帧同步

数字中继线上的PCM信号是以帧方式传输的，其帧格式如图3．18所示。由图可见，每一帧125μs，等分为32个时隙，每个时隙3．9μs，传送数据的字长为8 bit，用户数据按照固定的时隙位置被复用和传送。因此，数字中继接口电路必须在接收的数据流中找出每帧的开始位置。帧同步就是从接收的数据流中搜索并识别到帧同步码，以确定一帧的开始，使接收端的帧结构排列和发送端的完全一致。PCM偶帧的TS₀中存放帧同步码X0011011，共7位，8 bit中的最高位即保留位为“1”。在帧同步的过程中会有两个基本状态：帧同步状态和帧失步状态。在给定的帧同步码位上检测出已知的帧同步码称为帧同步状态。当连续三次（或四次）检测到的码字与帧同步码不相符时，则判定为帧失步状态。这时系统会在奇帧的TS₀发出失步告警码（X1111111）通知对端局，进入帧定位搜索。系统在帧失步状态下，只有连续两个偶帧都检测到同步码时，才判定为恢复到帧同步状态。

图3．18　PCM帧格式

（3）复帧同步

当数字中继采用随路信令方式（话音和信令在同一条线上传输）时，规定16个帧构成一个复帧，并且在第0帧的TS₁₆中的固定位置传送复帧定位信号，其余15帧的TS₁₆分别传送30个话路的线路信令，每一帧的TS₁～TS₁₅、TS₁₇～TS₃₁为话路。这样，在接收的比特流中除了要确定每帧的开始外，还需找出哪一帧是第0帧。如果复帧不同步，线路信令就会错路。复帧同步就是为了保证各路线路信令不错路。复帧同步码在F₀（复帧的第1个帧）的TS₁₆的高4个比特中传送，码字为0000。其同步过程就是利用复帧同步信号“00001X11”与每帧的TS₁₆数据进行匹配比较，确定出第0帧。其中X比特为复帧失步告警位，“0”表示正常，“1”表示丢失了复帧同步信号。

（4）时钟提取

时钟提取的任务就是从输入的PCM码流中提取远端局的时钟信号，作为本局接收的基准时钟，以便与远端的交换机保持同步。由于在PCM传输系统中，数字信号以指定位置和波形的方式进行传输，被提取的时钟信号将作为输入数据流的基准时钟，用来读取输入数据，这实际上就是位同步过程。例如，输入PCM码流为30/32一次群，则提取时钟频率为2　048 kHz。另外，在主从同步通信网体系中，时钟提取为较低一级的数字交换机提供同步时钟。

时钟提取方法很多，可利用锁相环、谐振回路或晶体滤波等方法实现。

（5）信令提取和插入

提取和插入的信号主要包括帧同步信号、复帧同步信号和告警信息，此外，当数字中继线上采用的是随路信令（中国No．1信令）时，规定用复帧中的第1～15帧的TS₁₆传送30个话路的线路信令，各个话路传送多频互控（Multi Frequency and Compelled，MFC）记发器信令。信令提取，就是将来话线路上通过第1～15帧的TS₁₆上传送的30个话路的线路状态信令接收和分离，并转送给交换机的控制系统。信令插入，就是将交换机控制系统对各个话路状态的控制命令转换成信令数据，并按照话路序号进行组合和插入到对应帧的TS₁₆中。在TS₁₆还要提取和插入中国No．1信令的线路信令。在共路信令方式（话音和信令不在同一条线上传输）下，数字中继接口中所有话路的状态和用户号码等信令都可以占用除TS₀外的任何时隙。这时，信令提取就是按字节从指定时隙接收信令分组消息，并转发给No．7信令处理系统，信令插入则执行相反的过程。

（6）帧定位（再定时）

由于中继线上输入的PCM码流有它自己的时钟信息（它局时钟），接收端的交换机也有它自己的系统时钟（本局时钟），这两个时钟在频率和相位上有可能不一致。帧定位就是采用弹性缓存的方式，用从PCM输入码流中提取的（外部）时钟控制输入码流写入弹性存储器，然后用局端（内部）时钟控制读出，从而把输入数据的时钟调整到本局系统时钟上来，实现系统时钟的同步。

除以上6项功能以外，还有告警检测，连零抑制等功能。即当出现时钟或帧同步失步故障时，由该部件控制同步部件强迫进入搜索和再同步状态，并向控制系统报告故障信息。另外，在数字中继线上传输的数字码流有可能出现连续的“0”，则在接收时可能影响定位时钟的提取，因此数字中继电路接口应具有连零抑制的功能。

总之，数字中继接口与模拟接口的7大功能相对应，有8大功能，可概括为GAZPACHO。

①G（Generation of frame code）：帧码发生；

②A（Alignment of frames）：帧定位；

③Z（Zero string suppression）：连零抑制；

④P（Polar conversion）：码型变换；

⑤A（Alarm processing）：告警处理；

⑥C（Clock recovery）：时钟提取恢复；

⑦H（Hunt during reframe）：帧同步；

⑧O（Office signaling）：信令插入和提取。

5．数字交换网络

数字交换网络是实现数字程控电路变换技术的核心部件，其基本功能就是在两用户之间建立一条通路，完成两个用户信息的交换，实现两个用户之间的双向通信。即将某个时间的用户数据搬移到另一个时间输出，这就是所谓的电路交换功能。在数字程控交换机中，数字交换网络可在处理机的控制下建立任意两个终端之间的电路（时隙）连接，交换过程如图3．19所示。

图3．19　数字交换网络交换过程示意图

在程控数字交换机中，每个用户都占用一个固定的时隙，数字化编码的用户话音信号存放在所指定的时隙中。例如在图3．19中，用户A的来去数字话音信号固定占用第一条PCM时分复用总线的TS₁时隙，用户B固定占用第二条PCM时分复用总线的TS₂₈时隙。当两个用户要相互通话时，数字交换网络所完成的操作就是将PCM1的TS₁上输入的数据交换到PCM2的TS₂₈上输出，实现用户A的话音数据送给用户B；同时完成将PCM2的TS₂₈上输入的数据交换到PCM1的TS₁上输出，实现用户B的话音数据送给用户A，为A、B用户建立双向通信电路。图中的τ₁表示A用户的接口电路在第TS₁时隙的时段开门发送和接收数据，τ₂₈表示B用户接口开门时段。

6．数字音频信号的产生、发送和接收

在电话通信过程中，交换机需要向用户和其他交换局发送各种信号，用来说明有关的接续状态，例如拨号音、忙音、回铃音等。信号音采用（450±25）Hz和（950±50）Hz单频或双频信号，通过控制音信号的断续时间来获得不同的通知类型，也可以采用相关语言或音乐等通知信号。同时也能够接收用户线或中继线上来的各种信号，如DTMF信号、MFC信号。下面重点介绍数字音频信号的产生、发送和接收原理。

（1）数字音频信号的产生

①交换机到用户的信号

交换机到用户的信号主要有各种信号音，它们均是单频信号，信号源为450 Hz或950 Hz的正弦波。我国标准规定信号音的种类及含义如表3．3所示。拨号音用于通知主叫用户可以开始拨号；特服拨号音提示用户可以开始特服拨号（如110，119，114等）；忙音表示被叫用户忙；拥塞音表示机线拥塞；回铃音表示正在向被叫用户振铃；空号音表示所拨号码为空号；增值业务长途通知音表示有人工长途要求接入；增值业务（三方）提示（呼入等待）音，提示主叫用户有第三方等待呼叫；可用回铃音代替或采用录音提示。

②用户到交换机的信号

用户向交换机发送的信号主要是被叫号码。模拟用户线的信号有直流拨号脉冲（DP）和DTMF信号。直流拨号脉冲数字是利用号盘触点接通和断开用户二线环路，以脉冲计数方式表示号码，而DTMF信号是双音频信号。

③交换机到交换机（局间）的信号

当局间采用中国No．1信令时，交换机到交换机之间发送和接收的是局间多频互控信号。局间MFC信号也是双音频信号，其频率全部在音频（300～3　400 Hz）范围内。其编码方式为：高频组（前向－－主叫到被叫）信号频率为1　380 Hz、1　500 Hz、1　620 Hz、1　740 Hz、1　860 Hz、1　980 Hz，6个频率之间均差120 Hz，把这6个频率分别给以编号，即f ₀，f ₁，f ₂，f ₄，f ₇，f ₁₁，这样一来，要传送的某个数码（10、14、15除外）就为两个相应频率之和，按“6中取2”的频率组合，最多可组成15种编码（信号），15种编码分别代表不同的含义，见表3．4。低频组（后向－－被叫到主叫）信号频率为1　140 Hz、1　020 Hz、900 Hz、780 Hz，4个频率之间均差120 Hz，采用“4中取2”的频率组合构成6种编码（信号），同样把这4个频率（低频）分别给以0、1、2、4编号，要传送的某个数码就为两个相应频率之和。6种编码分别代表不同的含义，见表3．5。关于表3．4、表3．5的进一步解释见第5章。

表3．3　信号音的种类及含义

表3．4　MFC前向信号编码

为什么说以上交换机到交换机之间发送和接收的是局间多频互控信号呢？我国国标规定，MFC信令采用连续互控方式，互控过程为：去话局发送前向信令；来话局识别前向信令后，发送后向信令；去话局识别后向信令后，停发前向信令；来话局识别前向信令停发后，停发后向信令；去话局后向信令停发后，根据收到的后向信令确定发送相应的前向信令，开始下一互控过程。整个信息传输过程发端和收端都是互相控制的，因此称为多频互控。多频互控方式信息传送的可靠性很高。

以上分析可见，无论是单音频（拨号音、忙音、回铃音、三方通话以及长途接入提示音等）信号还是按键话机发出的双音多频（DTMF）信号和局间信令中的多频互控（MFC）信号，都是音频模拟信号，因此，交换机应具有音频信号接口，既能产生单音频和双音频信号，也能接收双音频信号。但由于交换机内部交换的和中继线上传输的都是数字信号，所以这些音频信号的产生、发送和接收一般采用数字信号发生器和数字信号收发器来完成。交换机具有4种音频信号接口：音频信号发生器（单音频，数字）；DTMF信号接收器（双音频，数字）；MFC信号接收器（双音频，数字）；MFC信号发生（送）器（双音频，数字）。

④单音频信号的产生

在数字交换机中，通常采用数字信号发生器直接产生数字化信号。数字信号发生器是利用可编程只读存储器（PROM）来实现的。

单音频信号产生的基本原理是：按照PCM编码格式，将模拟信号按125μs的间隔进行抽样，抽样频率为8 kHz（1　000　000μs/125μs），然后进行量化和编码，得到各抽样点的PCM信号值，按照顺序将其放到ROM中，在需要的时候按序读出。图3．20所示为单音频信号的产生原理示意图。

图3．20　单音频信号的产生原理图

假设单音频正弦信号的频率为500 Hz，其周期为2 ms，按125μs的间隔进行抽样，一个周期内需要取样16次（2000μs/125μs），每次取样值都要送入PCM编码器进行编码，得到16个抽样编码后的PCM码，然后按顺序写入PROM的16个单元中，当需要这个正弦信号时，只要每隔125μs读取一次ROM中的内容，就可以得到代表500 Hz的数字化的音频信号。

⑤双音频信号的产生

双音频信号产生的基本原理与单音频信号的产生原理类似，产生双音频信号最主要的就是要确定一个“重复周期”，使得在这个周期内两个双音频信号和PCM的抽样信号都重复了完整的周期，即3个信号的重复次数均为整数。例如要产生900 Hz和780 Hz的双音频信号，首先要找到一个重复周期，在这个周期中上述两个频率以及抽样频率（8　000 Hz）正好都重复了完整的周期。这个重复频率是以上3个信号的最大公约数20 Hz，重复周期为50 ms，即在50 ms内，780 Hz重复了39次，900 Hz重复了45次，8　000 Hz重复了400次。因此在50 ms周期内，要取400个抽样值存放在ROM中，在需要时按序读出即形成了数字双音频信号。

（2）数字音频信号的发送

在数字交换机中，各种数字信号可以通过数字交换网络送出，可以与普通话音信号一样处理，也可以通过指定时隙（如时隙0，时隙16）传送。例如，通过TST网络传输数字音频信号，并采用半永久性连接方式。所谓“链路半永久性”连接是指在交换网络中，预先指定好一些内部时隙，固定作为信号音储存到次级T话音存储器的通道，这种连接方法称为半永久性连接方式。在信号音采用“链路半永久性”连接时，不管有无用户听信号音，在数字交换网络的次级T的话音存储器中，总是有数字信号音存在。一旦有某用户需要听某种信号音时，只要将这个信号音的PCM数码在该用户所在的时隙读出即可。音频信号半永久性连接如图3．21所示。

图3．21　音频信号半永久性连接示意图

数字音频信号的发送，通过两条上行信道送到数字交换模块。其中一条传送30种双频信号（PCM信号一帧有30路话路，每路都有随路的DTMF信令）；另一条传送26种信号音（如拨号音、忙音、回铃音等）。这两条上行信道把上述的56种数字信号，经过复用器、初级T、S级，最后存储在次级T接线器的话音存储器中。当需要某种信号时，可直接从次级T接线器中读出，送至相应的用户电路或中继电路。

一个TST交换单元允许有多个用户同时听一种信号音，因为T的话音存储器是随机存储器，读出时并不破坏所存的内容，故可多次读出。由此可见，在一个特定话路上的数字音频信号可以同时送往许多用户。

（3）数字多音频信号的接收

各种信号音由用户话机接收，因此在用户接口电路中进行译码后变成模拟信号发送到用户线上，用户话机自动接收。DTMF信号（用户话机发出的信号）和MFC（中继线上）信号的接收使用数字信号接收器（在交换机端）。接收DTMF信号需要使用DTMF收号器，接收MFC信号需要使用MFC接收器，它们都是交换机的公用资源。

通过交换网络实现多频信号的接收是常用的一种方法，这与数字音频信号的发送相类似，所不同的是DTMF收号器和MFC接收器一般接于交换网络的出线上，即下行母线上。当接收DTMF信号时，交换网络只要将拨号用户的话路连接至相应的DTMF收号器即可；当接收MFC信号时，交换网络只要将入中继线上的话路与相应的MFC接收器相连即可。数字信号接收器用于接收MFC或DT M信号，尽管模拟信号的选频技术已非常成熟，但是，在数字程控交换机中，信号接收器通常通过下行信道上的一个时隙接于数字交换网络。从对端来的MFC信号或来自用户话机的DTMF信号，都是以数字编码形式出现的，所以在数字程控交换系统中，多用数字滤波器和数字逻辑电路来实现数字音频信号的接收。信号接收的滤波和识别功能都是由数字滤波器和数字逻辑电路构成，如图3．22所示。

图3．22　数字多频信号接收框图

数字滤波器是由数字乘法器、加法器和延时单元组成的一种装置。其功能是对输入离散信号的数字代码进行运算处理，以达到改变信号频谱的目的。在这里数字滤波器的功能是取出不同频率的数字信号，送入数字逻辑识别电路，由数字逻辑识别电路确定是哪一种信号音，以便送入用户线或中继线。