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摘 要：在通信技术中程控交换技术是最重要的技术之一。在学习中不仅需要理论知识的学习，而且要重视实验操作。由于真正的交换机价格昂贵，因此为了更方便的进行交换机的实验，我们设计了一个模拟程控数字交换系统 ，该系统由软件模拟完成交换机的硬件动作。通过对微机键盘的操作，完成摘挂机、拨号等动作。在屏幕上显示交换机各个过程中的状态，直观便捷，保证系统的正常运行。
关键词：程控交换机；模块设计；模拟系统
一、程控交换机的基本构成
程控交换机是将各种控制功能、方法编成程序，存入存储器，利用对外部状态的扫描数据和存储程序来控制，管理整个交换系统的工作。来实现计算机进行存储程序控制的交换机。
程控交换机的主要任务是实现用户间通话的接续。程控交换机的基本构成设备是：话路设备和控制设备。其中话路设备指的是各种接口电路，主要包括用户线接口和中继线接口电路等以及交换 （或接续）网络；在程控交换机中，控制设备指的是电子计算机，包括中央处理器（CPU），存储器和输入 /输出设备。控制设备在纵横制交换机中主要包括标志器与记发器。其中对于这些网络设备具体的内容是：
1.交换网络
交换网络的基本功能是为了满足用户的呼叫要求，通过控制部分的接续命令，在系统中建立主叫与被叫用户间的连接通路。其中在纵横制交换机中它将纵横接线器，编码接线器，笛簧接线器等连接在一起，这种方法运用的是机电式接线器 。而目前在程控交换机中主要采用由电子开关阵列构成的空分交换网络和由存储器等电路构成的时分接续网络。在整个网络中形成的是一种交换的系统。
2.用户电路
用户电路主要是为了实现各种用户线与交换网络之间的连接，通常又称为用户线接口电路。按交换机制式以及应用环境的不同，用户电路的种类很多，在程控数字交换机模拟系统中，当前采用比较多的是与模拟话机连接的模拟用户线电路 （ALC）及与数字话机，数据终端（或终端适配器）连接的数字用户线电路（DLC）。
3.出入中继器
出入中继器是中继线与交换网络间的接口电路，用于交换机中继线的连接。出入中继器电路与所用的交换系统的制式及局间中继线信号方式之间联系比较紧密。模拟中继接口单元（ATU），是实现模拟中继线与交换网络的接口，它的基本功能一般有： （1）在线路信号的运行中用来发送与接收表示中继线状态。 （2）转发与接收代表被叫号码的记发器信号。 （3）供给通话电源和信号音。 （4）完成向控制设备提供所接收的线路信号。
在程控数字交换模拟系统中，比较简单的设计是：某一交换机的中继器通过实线中继线与另一交换机连接，并采用用户环路信令，则该模拟中继器的功能与作用等效为一部“话机”。但是若采用其它更为复杂的信号方式，则中继器应实现相应的话音，信令的传输与控制功能。
数字中继线接口单元（DTU）的作用是为了实现数字中继线与数字交换网络之间的接口，这种数字交换系统是通过PCM有关时隙传送中继线信令，最终将承担类似于模拟中继器的基本功能。但由于数字中继线传送的是PCM群路数字信号，因而它可能会出现具有数字通信的一些特殊问题，如帧同步，时钟恢复，码型交换，信令插入与提取等。
4.控制设备
程控交换机控制设备的主体是微处理器，程控交换机的核心是控制部分，它主要的是控制相对应的硬件最终实现交换以及管理的功能。其主要是为了满足外部用户与内部维护管理的要求，执行存储程序和各种命令，以控制相应硬件实现交换及管理功能。通常按其配置与控制工作方式的不同，可分为集中控制和分散控制两类。在程控交换机控制设备中，为了更好的适应软硬件模块化的要求，提高处理能力及增强系统的灵活性与可靠性，程控交换系统的分散控制程度日趋提高，已广泛采用部分或完全分布式控制方式。
二、控制软件的设计
控制软件的设计是由基本级软件、周期级软件、键盘模拟部分和屏幕显示部分组成。其中具体的内容是：
1.基本级软件
主要完成呼叫处理过程中的分析处理、内部任务执行及命令输出。这种软件是接收周期级的事件报告，根据事件以及现有状态进行分析、判断及确定下一步的任务，从而处理内部结果，执行内部任务，然后发送命令插入相应的命令队列，来处理周期级软件，其中驱动屏幕显示部分显示相应的硬件动作。本级软件由主叫进程和被叫进程两部分组成。主叫进程主要负责呼叫处理过程中的主叫状态，根据事件和当前状态进行相应处理，最后完成状态转移。被叫进程负责呼叫处理过程中被叫状态管理。主叫与被叫之间通过进程间通信互相协调，共同完成基本级的功能。
2.周期级软件
周期地扫描用户线状态和接收来自基本级软件的命令，生成各种事件队列供基本级软件接收处理。其中本级软件由 7 个模块组成： 摘挂机识别模块、脉冲识别模块、.计时模块、驱动交换网络模块、送音模块、；收号、停收号模块。
3.键盘模拟部分
用户与系统软件的接口部分，它把對微机键盘的操作模拟成摘挂机及拨号等动作，在进行模拟用户线的状态中，供周期级程序扫描。
4.屏幕显示部分
利用计算机图形设计并配以文字说明，在屏幕上直观地显示交换机的硬件动作情况，即动作模拟部分。
5.数据结构
软件设计中包括的数据有：a. 周期级从用户部分采集的数据：这些数据是扫描信息，由键盘模拟部分提供；b.周期级在屏幕中显示的发出的命令和控制字：包括信号传递、交换网络等的动作显示及音信号声音输出等；c. 周期级赋予基本级的事件：周期级采集到用户信息后组成事件，送至事件队列，d.基本级送给周期级的命令：基本级将信息处理后向周期级发出相应命令 可能发生的命令有置计时命令、取消计时命令、送音命令、停送音命令、接通话路命令及断开话路命令。对事件和命令的管理均采用队列方式。
在整个程控数字交换模拟系统中，可模拟实现从用户动作到呼叫处理，以及从呼叫处理到硬件动作的整个过程 ，在此过程中提供了良好的用户界面，使用时操作方便。因此，可利用本系统进行程控交换模拟实验。由于系统采用模块化设计，且由“标准接口”连接各个模块，在实验的过程中应该按照规定好的标准接口和数据结构来独立完成某一模块程序的编程，并将所设计的模块替代系统内原有的相同模块，之后需要对呼叫处理进行检验，若果呼叫处理成功，则实验通过。这为进行程控交换实验提供了一个经济、实用的方法 ，在教学和研究实践中具有重要意义。
参考文献：
[1] 叶敏.程控数字交换与交换网[M].北京 ：北京邮电学院出版社，2009（11）
[2] 朱世华.程控数字交换原理与应用[M].西安 ：西安交通大学出版社 ，2010（21）
[3] 【美】Ted Faison著 ，蒋维杜等译.Broland C+ + 3.1 编程指南[M].北京 ：清华大学出版社 ，2013（05）
[4] 刘爱民 程控交换机工程设计与建设[M].成都：电子科技大学出版社，2010（14）
[5] 乐正友、杨为理 程控与综合业务通信网[M].北京：清华大学出版社，2009（23）
关键词：程控交换机；模块设计；模拟系统
一、程控交换机的基本构成
程控交换机是将各种控制功能、方法编成程序，存入存储器，利用对外部状态的扫描数据和存储程序来控制，管理整个交换系统的工作。来实现计算机进行存储程序控制的交换机。
程控交换机的主要任务是实现用户间通话的接续。程控交换机的基本构成设备是：话路设备和控制设备。其中话路设备指的是各种接口电路，主要包括用户线接口和中继线接口电路等以及交换 （或接续）网络；在程控交换机中，控制设备指的是电子计算机，包括中央处理器（CPU），存储器和输入 /输出设备。控制设备在纵横制交换机中主要包括标志器与记发器。其中对于这些网络设备具体的内容是：
1.交换网络
交换网络的基本功能是为了满足用户的呼叫要求，通过控制部分的接续命令，在系统中建立主叫与被叫用户间的连接通路。其中在纵横制交换机中它将纵横接线器，编码接线器，笛簧接线器等连接在一起，这种方法运用的是机电式接线器 。而目前在程控交换机中主要采用由电子开关阵列构成的空分交换网络和由存储器等电路构成的时分接续网络。在整个网络中形成的是一种交换的系统。
2.用户电路
用户电路主要是为了实现各种用户线与交换网络之间的连接，通常又称为用户线接口电路。按交换机制式以及应用环境的不同，用户电路的种类很多，在程控数字交换机模拟系统中，当前采用比较多的是与模拟话机连接的模拟用户线电路 （ALC）及与数字话机，数据终端（或终端适配器）连接的数字用户线电路（DLC）。
3.出入中继器
出入中继器是中继线与交换网络间的接口电路，用于交换机中继线的连接。出入中继器电路与所用的交换系统的制式及局间中继线信号方式之间联系比较紧密。模拟中继接口单元（ATU），是实现模拟中继线与交换网络的接口，它的基本功能一般有： （1）在线路信号的运行中用来发送与接收表示中继线状态。 （2）转发与接收代表被叫号码的记发器信号。 （3）供给通话电源和信号音。 （4）完成向控制设备提供所接收的线路信号。
在程控数字交换模拟系统中，比较简单的设计是：某一交换机的中继器通过实线中继线与另一交换机连接，并采用用户环路信令，则该模拟中继器的功能与作用等效为一部“话机”。但是若采用其它更为复杂的信号方式，则中继器应实现相应的话音，信令的传输与控制功能。
数字中继线接口单元（DTU）的作用是为了实现数字中继线与数字交换网络之间的接口，这种数字交换系统是通过PCM有关时隙传送中继线信令，最终将承担类似于模拟中继器的基本功能。但由于数字中继线传送的是PCM群路数字信号，因而它可能会出现具有数字通信的一些特殊问题，如帧同步，时钟恢复，码型交换，信令插入与提取等。
4.控制设备
程控交换机控制设备的主体是微处理器，程控交换机的核心是控制部分，它主要的是控制相对应的硬件最终实现交换以及管理的功能。其主要是为了满足外部用户与内部维护管理的要求，执行存储程序和各种命令，以控制相应硬件实现交换及管理功能。通常按其配置与控制工作方式的不同，可分为集中控制和分散控制两类。在程控交换机控制设备中，为了更好的适应软硬件模块化的要求，提高处理能力及增强系统的灵活性与可靠性，程控交换系统的分散控制程度日趋提高，已广泛采用部分或完全分布式控制方式。
二、控制软件的设计
控制软件的设计是由基本级软件、周期级软件、键盘模拟部分和屏幕显示部分组成。其中具体的内容是：
1.基本级软件
主要完成呼叫处理过程中的分析处理、内部任务执行及命令输出。这种软件是接收周期级的事件报告，根据事件以及现有状态进行分析、判断及确定下一步的任务，从而处理内部结果，执行内部任务，然后发送命令插入相应的命令队列，来处理周期级软件，其中驱动屏幕显示部分显示相应的硬件动作。本级软件由主叫进程和被叫进程两部分组成。主叫进程主要负责呼叫处理过程中的主叫状态，根据事件和当前状态进行相应处理，最后完成状态转移。被叫进程负责呼叫处理过程中被叫状态管理。主叫与被叫之间通过进程间通信互相协调，共同完成基本级的功能。
2.周期级软件
周期地扫描用户线状态和接收来自基本级软件的命令，生成各种事件队列供基本级软件接收处理。其中本级软件由 7 个模块组成： 摘挂机识别模块、脉冲识别模块、.计时模块、驱动交换网络模块、送音模块、；收号、停收号模块。
3.键盘模拟部分
用户与系统软件的接口部分，它把對微机键盘的操作模拟成摘挂机及拨号等动作，在进行模拟用户线的状态中，供周期级程序扫描。
4.屏幕显示部分
利用计算机图形设计并配以文字说明，在屏幕上直观地显示交换机的硬件动作情况，即动作模拟部分。
5.数据结构
软件设计中包括的数据有：a. 周期级从用户部分采集的数据：这些数据是扫描信息，由键盘模拟部分提供；b.周期级在屏幕中显示的发出的命令和控制字：包括信号传递、交换网络等的动作显示及音信号声音输出等；c. 周期级赋予基本级的事件：周期级采集到用户信息后组成事件，送至事件队列，d.基本级送给周期级的命令：基本级将信息处理后向周期级发出相应命令 可能发生的命令有置计时命令、取消计时命令、送音命令、停送音命令、接通话路命令及断开话路命令。对事件和命令的管理均采用队列方式。
在整个程控数字交换模拟系统中，可模拟实现从用户动作到呼叫处理，以及从呼叫处理到硬件动作的整个过程 ，在此过程中提供了良好的用户界面，使用时操作方便。因此，可利用本系统进行程控交换模拟实验。由于系统采用模块化设计，且由“标准接口”连接各个模块，在实验的过程中应该按照规定好的标准接口和数据结构来独立完成某一模块程序的编程，并将所设计的模块替代系统内原有的相同模块，之后需要对呼叫处理进行检验，若果呼叫处理成功，则实验通过。这为进行程控交换实验提供了一个经济、实用的方法 ，在教学和研究实践中具有重要意义。
参考文献：
[1] 叶敏.程控数字交换与交换网[M].北京 ：北京邮电学院出版社，2009（11）
[2] 朱世华.程控数字交换原理与应用[M].西安 ：西安交通大学出版社 ，2010（21）
[3] 【美】Ted Faison著 ，蒋维杜等译.Broland C+ + 3.1 编程指南[M].北京 ：清华大学出版社 ，2013（05）
[4] 刘爱民 程控交换机工程设计与建设[M].成都：电子科技大学出版社，2010（14）
[5] 乐正友、杨为理 程控与综合业务通信网[M].北京：清华大学出版社，2009（23）