程控交换系统控制部件的组成特点-2.ppt

第4章 程控交换系统控制部件的 组成特点 4.1 对控制部件的要求 1）呼叫处理能力 通常用BHCA（Maximum Number of Busy Hour Call Attrmpts)最大忙时试呼次数来表示。 2）可靠性 要求交换机控制设备的故障率尽可能低，故障维 修时间尽可能短。 3）灵活性和适用性 要求控制系统在整个工作寿命期间能跟上技术发 展的步伐,能适应新的服务要求和技术发展。 4）经济性 1 控制系统: 控制系统的主要设备是处理机。处理机的数量和分工有 各种配置方式，但归结起来可以分为2种基本的配置方式：集 中控制、分散控制。 1 集中控制 早期的程控交换机都采用这种控制方式。假设某一交换机 的控制系统由多台处理机组成，每一台处理机均装载全部软 件，可以完成所有控制功能，访问所有硬件资源，这种控制 方式就叫集中控制方式，见图4.1。 4.2 交换机控制系统的结构方式 2 设某一台交换机的控制部分由n台处理机组成，它实 现f项功能，每一项功能由一个程序来提供，系统有r个资 源，如果在这个系统中，每一台处理机均能达到全部资 源，也能执行所有功能，则这个控制系统就叫做集中控 制系统。如下图： 3 优点：每个处理机能掌握整个系统的状态，可以访问所有资 源；由于各个功能间的接口主要是软件间的接口，所以改变 功能也主要是改变软件，因此比较简单。 缺点：软件要包括各种不同特性的功能，规模庞大，不便于 管理；系统较脆弱，一旦出故障会造成全局中断。 4 2 分散控制 所谓分散控制，就是在给定的系统状态下，每台处理机只 能访问一部分资源和执行一部分功能。处理机之间的功能可以 静态分配，也可以动态分配。分配方法有多种。 静态分配：就是资源和功能分配一次完成。各处理器根据 不同的分工配备一些专门的硬件。不仅是“功能分配”,也可能是 “话务分担”。即每台处理机处理一部分话务量。可以做成模块 化系统。 优点: 提高了稳定性. 缺点: 降低了灵活性. 5 动态分配：就是每一台处理机可以处理所有的功能，也 可以达到所有资源，但根据系统的不同状态，对资源和 功能进行最佳分配。 优点：当有一台处理机发生故障时，可由其余处理 机完成全部功能。 缺点：动态分配非常复杂，降低了系统的可靠性。 6 4.3 多处理机结构 指的是在一个系统中有多于一台处理机配合来完成控制 交换机的功能。 在多处理机系统中，各个处理机的分工方式大体上可以 有以下几种方式： 1、按功能分担： 不同处理机完成不同功能。 控制用户模块(用户级)工作的用户处理机和控制交换网 络(选组级)中央处理机； 直接控制硬件工作的前台区域处理机和后台的中央处 理机； 专门负责管理、调度或维护的处理机； 各个具体部件如各种中继器、信号设备、甚至用户等 都可能有专门处理机控制工作。 7 2、按话务分组： 每一台处理机完成一部分话务处理功能。例如 上述各种处理机可能每一种不止一台，它们之中的 每一台完成一部分话务处理功能。 3、备用工作： 为提高控制部件的可靠性，对每台处理机配有 备用处理机(有时也采用N+1冗余)。这样就形成主 备用工作方式。 上述各类处理机每一种都可能双 机工作，其中一台处理机处于主用状态，另一台则 处于备用状态。平时主用机工作，一旦主用机发生 效障，立即进行主、备机倒换，让备用机接替主用 机工作。 8 4.4 备用方式 一般来说，备用方式有两种，冷备用和热备用。 热备用： 平时主、备机都保留呼叫处理数据，一旦主用机故 障而倒向备用时，呼叫处理的暂时数据基本不丢失， 原来处于通话或振铃状态的用户不中断。损失的只是 正在处理过程中的用户。 冷备用： 平时备用机不保留呼叫处理数据，一旦因主用机故 障而倒向备用机时，数据全部丢失。新的主用机需要 重新初始化、重新启动。一切正在进行的通话全部中 断。 热备用方式较好，但冷备用方式硬、软体简单。 9 根据不同的处理方法，热备用还 可有不同方式： 1、同步方式： 二台处理机同时接收信息， 同时执行同一条指令，并且比 较其执行结果。如果相同，则 转入下一条指令，它们好象是 一台处理机在工作。如果发现 比较后结果不同，则立即在几 微秒内退出服务。 10 A、B处理机合用一个存储器，二 台处理机之间有一个比较器，以便进 行比较。二台处理机也可以各自备有 存贮器，这要求二者存贮器内容保持 完全一致，并且能自动校对数据，修 改数据。 外设输入数据时，由二台处理机 同时接收，但只有一台处理机对外设 发布命令和输出数据，相当于主用机( 图中的处理机A)，若主用机发生故障 时，则可转另一台，由新的主用机发 布命令和输出数据。 11 2、互助结构： 两台或若干台处理机平时按话务分担工作，即每一台 处理机各自负担一部分话务量，当有一台处理机发生故障 ，则它的部分工作由其它处理机负担。 3、主/备机方式 只有主用机参加运行处理，备用机只通电不运行。一 旦主用机发生故障，倒向备用机时，新的主用机仍可利用 公用存贮器中数据。当然也可采用各自都有的存储器的办 法，但要求二个存贮器内数据保持一致。即主用机要同时 写入二个存贮器。 12 4.5 故障的处理方式和表现 发生故障时，不同备用方式的处理和表现不尽相同 。 同步方式 在同步方式下，备用机可能处于不同状态： 同步状态：这是备用机正常工作状态。它接收外来数据， 和主用机并行工作比较处理结果，并准备在主用机发生故障 时接替工作。 脱机状态：备用机和主用机脱离。不接收外来数据，不运 行和不比较结果，这种状态叫做脱机状态。这时备用机可能 在修改软件或者对外设进行测试。 校验状态：当备用机要从脱机状态转向同步状态时，必须 先进入校验状态。这时对主用机存贮器内容和备用机存贮器 内容校验。当确认全部内容无误时，才允许备用机进入同步 状态。 13 同步时，两台处理机不断比较，当发现比较结果不符时，说明有一台 处理机发生故障，这时要做一下紧急处理： 首先，终止正在执行的程序，两机立即脱离，两台处理机各自启动自 己的检查程序（t200ms）。测试结果： 如果确认有一台处理机故障，就令它退出服务，进一步故障诊断。 如果测试两台处理机都好，可能是偶然性故障或干扰。令原来的主 机继续工作，备用机退出服务。这时必须标志出处理机是在没有弄清故 障的情况下进行工作或退出服务的。 若主用机再次发生故障，必须立即换成备用机。 若在主用机工作1020S后没有发现异常，这时，可以证明主用机 是正常的，若彻底检查没有问题说明前面的的故障是偶然性故障或干扰 ，并未影响程序或数据，这时要用主用机对备用机检验，然后进入正常 同步工作。 14 2、互助方式： 在两台处理机情况下，实际上形成各负担一半话务量。 如果有一台处理机产生故障，便立即退出服务，这时全 部呼叫由另一台好的处理机单独处理。在发现故障时， 正在处理的呼叫就丢失了，但是对在振铃、通话阶段的 呼叫不丢失，由完好的处理机接着处理。 3、主备机方式 这种方式下，平时备用机不参加呼叫处理，只有在主用 机发生故障时才将备用机换上，这样新的主用机没有经 过事先校验，如果出现问题，就可能使全部呼叫复原重 新初始化。 4、冷备用 在冷备用方式下，备用机是没有呼叫处理数据的。当它 成为新的主用机时，没有数据，只能将全部呼叫中断， 为防止或减少由于主备机倒换引起的呼叫中断，尽可能 多的保留原来的呼叫数据，有的交换机定期向外存复制 现有的呼叫数据以备倒换后使用。 15 利用时隙16进行通信： 在数字通信网中，时隙16用来传输数字交换局间的信令，传输 线上的信息在到达交换局以后，中继接口提取时隙16的信令，进行 处理。交换机内部的16时隙是空闲的，可以用作处理机间的通信信 道。 这种通信方式不需要增加额外的硬件，软件的费用也小，但通 信的信息量小，速度慢。 4.6 处理机间通信方式 1 通过PCM信道进行通信 1）利用TS16进行通信 2）通过数字交换网络的PCM信道直接传送 16 通过数字交换网络的PCM信道直接传送： 在有的交换机中 （如：S-1240），处理机之间的通信信息 和话音、数据信息一样，可以通过PCM信道传送(任一时隙)， 并且也能由数字交换网络进行交换。为了区分信道中信息的类 型，不同的信息需要加不同的标志，以便识别。 用这种方式能进行远距离通信，但缺点是占用了通信信道 ，并且费用较大。 17 2 采用计算机网常用的通信结构 计算机通信网有不同的结构方式，我们在这里只介绍部分在 程控交换机中常见的方式。 1) 多总线结构 多总线结构是多处理机系统的一种总线结构。多处理机之 间通过共享资源实现各处理机之间的通信。在这种结构中，多 处理机组成一个总线型网络。多总线结构有两种基本方式： 18 紧耦合系统：在这个系统中，多个处理机之间是通过共享存储 器传送信息进行通信的。 松耦合系统：在这个系统中，多个处理机之间是通过输入/输出接 口传送信息进行通信的。 19 这两种方式都要共享一组总线，因此必须有决定总线控制权的 判优电路，处理机在占用总线前必须判别总线是否可用。使用 这种系统要注意通信的效率问题，否则处理机的处理能力就会 受到制约。 1 共享存储器方式 2 通过共享输入/输出接口进行通信 20 1 共享存储器方式：这是一种由若干处理机与若干存储器互连 的方式。有以下几种基本互连方法： 分时总线互连方法 在这种结构中，所有处理机和所有存储器都连在一条公共总线 上，处理机将通信信息写入存储器，在接收端可以直接从存储 器读取信息。 21 总线判别方法 ： 第一种方法：每台处理机有一条专用的请求线和一条专用允许线 接至判别器。判别器根据优先级别来对处理机的请求进行选择， 因此灵活性大，但每台处理机需要2根联络线，提高了成本。对增 加处理机数灵活性小。 PPP MM 存储器 处理机 公共总线 判别器 请求线 允许线 22 第二种方法：所有处理机合接一条请求线和一条允许线。判别 器收到请求时查询地址（空分）或时间片（时分）来判别请求 的处理机。 PPP MM 存储器 处理机 公共总线 判别器 请求线 允许线 23 第三种方法：请求线对所有处理机复接，而允许线则与所有处 理机串联。一旦判别器发现请求，立即通过允许线发出允许信 号，没有请求的处理机只将允许信号往下传。第一台发出请求 的处理机就被赋予总线控制权。 PPP MM 存储器 处理机 公共总线 判别器 请求线 允许线 24 除上述三种方式之外，集中判别还可以不用集中判别器， 而是让总线时分复用。 每一台处处理机分给一个周期(“时隙”)。这种方式适用于 所有处理机同样忙碌(占用总线时间较为均匀)的场合。否则总 线的容量利用率就会降低。 在大型系统中，如果处理机数量较多，那么总线的通信效率 可能会制约处理机的效率，形成一个“瓶颈”，因此需要想办法提 高总线的效率。多组总线互连结构可以解决该瓶颈问题，例如， 每一台处理机、每一个存储器均连接一条独立总线。 25 图中，每一台处理机、每一个存储器均连接一条独立总线。只 要不冲突，连接在多条总线上的处理机和存储器可同时通信。 交换矩阵连接方法 26 多通道互联方法 将存储器的多个通道分别接不同的处理机。最常见的是利 用双向存储器或者存储器双向端口控制器供两台处理机从不同 总线输入或输出信息。当然这里也有一个判优问题，但总线分 开以后问题就会简单一些。 PP MM 27 2 通过共享输入/输出接口进行通信 在这种方式下，一台处理机把对方处理机看作一般的输入/ 输出端口。这些端口可以是并行口，也可以是串行口，它适用 于通信信息量和速率都不十分高的场合。 共享存储器的方法能提供较高的速度和通信信息量，但处 理机间的物理距离不能很远。 28 2) 环形结构 在大型系统中，尤其是在分 散控制的系统中，处理机的数 量很多，而它们之间往往是平 级关系，这时常采用环形通信 结构。环形结构和计算机的环 形网相似，每台处理机相当于 环内的一个节点，节点和环通 过环接口连接。令牌环是用得 较多的一种环形网。 29 网中有一种叫作“令牌” 的码组绕环前进(例如码组 为01111100)。 平时各处理机检测通过 本节点的信息，当一台处理 机(图中为A处理机)需要发 送信息。它就将信息准备好 ，等待令牌到来。当检测到 令牌以后就将令牌码组改变 成标志码组(例如01111101) ，并将信息送上环路。信息 沿环传送。