电路交换技术.ppt

第二章电路交换技术 第二章电路交换技术2 1电话交换技术概述 电话通信的起源 线路利用率低使用不方便安装维护困难 能完成任意两个用户之间的通话接续 即具有任意性 在同一时间内 能使若干对用户同时通话且互不干扰 2 1 2电话交换机与电话通信网 终端设备传输设备交换设备信令协议 标准 终端设备 电话通信网的源点和终点 功能 把待传送的信息和在信道上传送的信号之间相互转换 利用发送传感器来感受信息 利用接收传感器将信号恢复成能被人感知的信息 完成承载信号与传输信道间匹配 由业务分类 电话业务的电话机终端 数据通信的计算机等 传输设备 传输媒介的统称 是电话通信网中的连接设备 是信息和信号的传输通路 功能 连接用户终端设备与交换设备 多个交换设备 实现方式 市内电话网的用户端电缆 局间中继设备和长途传输网的数字微波系统 卫星系统以及光纤通信系统等 交换设备 是整个电话通信网的核心 功能 根据地址信息进行网内链路的连接 实现任意通信双方的信号交换 信令协议标准 信令实现网内设备相互联络依据 协议和标准是构成网络的规则 使用户和网络资源之间 各交换设备之间具备共同的 语言 通过这些 语言 使电话通信网合理地运转和正确地控制 达到全网互通的目的 电话交换技术发展概况人工电话交换史端乔步进制交换机纵横制交换机电子式交换机空分程序控制交换机程控数字交换机 2 1 3电话交换机的发展 分类 1837年发明电报 1876年贝尔发明电话 1 人工电话交换机 1878年1月28日第一部人工电话交换机开通使用 它是具有21线磁石式交换机 1891年采用共电式电话交换机人工电话交换机必须具有 通话的话路系统和相当于控制系统进行接续的话务员 优点 设备简单 安装方便 成本低廉 缺点 接线速度慢 易出错 劳动效率低 史端乔发明自动电话交换机机械直接控制 可靠性差 寿命低 2 电话交换机的组成控制系统 话务员眼 耳 口 手 大脑 话务系统 用户线 绳路 塞孔 信号灯 电话交换机的基本功能a 呼叫检出 b 接收被叫号码 c 对被叫忙闲测试 d 选择空闲通话回路 e 向被叫振铃 向主叫送回铃音 f 接通话路 g 话终拆线 2 1889年美国人史端乔发明自动电话交换机获得专利 1909年德国西门子公司对史端乔式交换机进行重大改进 制成西门子式交换机 到1927年基本完善 成为步进制交换机的基型 两种选择器 旋转型和上升旋转型选择器 自动选择器组成 线弧 弧刷和上升旋转机构 旋转型选择器 三个弧刷接abc入线 三排接点接abc出线 加断续电流控制旋转电磁铁 上升旋转型选择器 弧刷接abc入线固定在上升齿条 衔铁吸动 弧刷上升 线弧每组十层 接abc出线 图3 图4 步进制交换机的接续特点 用户在交换网络上连接位置与电话号码有关 话路系统和控制系统混合在一起 滑动接触 机件磨损大 噪音高 维护不便 3 1919年纵横制交换机集中控制方式 话路系统和控制系统分开 控制系统采用记发器和标志器 记发器收号译码 标志器进行忙闲测试和选择路由 驱动接线器接续 话路采用多级纵横接线器 例 10 10型接线器 组成 10个纵棒电磁铁 10个横棒电磁铁 100副簧片 每副abc三副动 静簧片 静片入线 动簧片出线 控制 横棒选择某排接点 纵棒推动接点闭合 图6 图7 4 模拟程控交换系统 电子式交换机 交换网络空分接续 控制系统使用电子器件 1965年美国第一部空分程控交换机 用程序控制交换网络的接续 话路网采用笛簧 铁簧 剩簧及小型纵横接线器等电磁元件 模拟程控交换系统 美国的1ESS 2ESS 3ESS和1EAX 国际电话电报公司ITT的梅特康特型 5 程控数字交换年代1970年法国第一部程控数字交换机 交换系统采用时分复用技术 产品 贝尔电话设备制造公司的S1240 AT T公司的4ESS和5ESS 爱立信的AXE10 西门子的EWSD 1980年北方电讯的DMS 100是最早的全数字市话交换机 1982年BTM的S1240是最早的基于功能分担的分布式控制 我国 1982年引入F 150 1983年引入S1240 电信一所 六五 三年投入400余人年研制 DS 2000程控数字交换机 和 七五 期间投入400余人年 DS 30中大容量市话程控数字市话交换机 上海贝尔电话设备制造公司 是上海与法国阿尔卡特的合资公司 1240机生产线 北京国际交换系统有限公司 BISC 是北京与德国西门子的合资公司 主要生产EWSD局用数字程控交换机 天津日电电子通信工业有限公司 是天津与日本NEC的合资公司 主要生产NEAX 61局用数字程控交换机 1991年12月 解放军信息工程学院与邮电工业总公司联合开发HJD04万门数字程控交换机研制成功 巨龙通信设备有限责任公司生产 大唐电信集团开发出SP30大型程控交换机 1995年11月 中兴通讯自行研制的ZXJ10大容量局用数字程控交换机 1996年 华为推出了容量10万门的C C08型机 一机双网在一个交换机上实现铁通公网和铁路专网并行运用 1995年 原电子工业部第五十四研究所和华中科技大学联合研制开发的EIM 601大容量局用数字交换机 组建的金鹏开始挂牌生产 截止2006年末 电话用户已达到8 3亿户 互联网用户已达到1 37亿 通电话的行政村已达到98 85 有24个省份实现了100 行政村通电话 我国电信网络规模 交换机总容量和电话用户数均已居世界第一位 电话交换机的分类 使用对象 局用交换机和用户交换机呼叫接续 人工接续交换机和自动接续交换机信号 模拟交换机和数字交换机工作方式 空分交换机和时分交换机控制器结构 集中控制 分级控制和全分散控制 按交换网络接续方式来分类 空分和时分空分方式 交换点可由金属接点或电子接点来组成 空分指话路接续中每个用户均占据一定的空间位置 时分方式 有脉幅调制 PAM 增量调制 M 和脉码调制 PCM 三种信号 图11空分示意图 每个用户线上都装有一个电子开关 许多用户都接在一条公共通话线上 1 集中控制方式程控交换机中只配备一对处理机 称中央处理机 该交换机的全部控制工作都由中央处理机来承担 按控制方式来分类 集中控制 分级控制和全分散控制 图12 2 分级控制方式 配备若干个微处理机作为区域处理机来完成如监视用户摘机 挂机及接收拨号脉冲等这些比较简单而重复的工作 以减轻中央处理机的大量处理工作 从而使程控交换机在处理机配备上构成二级或二级以上的结构 图13 3 全分散控制方式 全分散控制的特点是取消了中央处理机 图中的 分别是表示信号控制 呼叫控制和交换网络控制三项功能的所在位置 图14 2 1 4数字程控交换机的组成 话路系统 用户电路 交换网络 出中继器 入中继器 绳路及监视功能的信号设备 作用 把用户线接到交换网络沟通通话回路 控制系统 译码 忙闲测试 路由选择 链路选试 驱动控制 计费等设备 作用有两个 分析收集输入的信息 并进行处理 编辑命令 并向话路系统或输入 输出系统发送命令 话路系统的构成空分方式 交换网络的每个连接通路各自占据不同的空间位置 传递的是模拟信号 交换点可由金属接点或电子接点来组成 时分方式 交换网络的各条话路具有不同的时间位置 传输时间是互相错开的 图9 图10 控制系统的控制方式布线逻辑控制元器件通过机架布线 构成具有逻辑操作功能的控制电路 即用硬件控制 特点 控制复杂 专用性强 不灵活 程控方式控制系统采用电子计算机 用程序来控制 特点 软件代替控制电路 故障处理 维护管理自动化 2 数字程控交换机的外围设备 3 数字程控交换机的任务 模拟用户线接口 模拟电话用户间接续与信息交换 数字用户线接口 完成数字话机间接续与信息交换 模拟用户线接口和modem 完成数据终端间数据通信 配置硬软件 提供诸多专门的应用功能 话务台 用户分机的呼叫转接 号码查询 故障受理等服务业务 维护终端 对程控交换系统或网络的配置以及对各类参数数据 话务统计 计费系统等的管理与维护 4 数字程控交换机的功能 交换机功能 呼叫处理过程 6 数字程控交换机的优越性 能提供许多新的用户服务性能 维护管理方便 可靠性高 灵活性大 便于向综合业务数字网 ISDN 发展 可以采用No 7信令 便于利用电子器件的最新成果 使系统在技术上的先进性得到发挥 7 数字程控交换机技术的发展 软 硬件模块化 控制系统采用计算机局域网技术 设计开放式系统 为今后适应新的业务和功能奠定基础 在交换网络方面提高网络的集成度和容量 在接口电路方面提高用户电路的集成度 加强智能网 综合业务数字网性能的开发 开发各种无线接口和光接口 通过专用接口 完成与局域网LAN 分组数据网PDN ISDN 接入网AN及无线移动通信网的互联 加强接入网业务的开发 实现三网合一 从而给人们提供以宽带技术为核心的综合信息服务 话音信号数字化 数字信号的调制 将模拟信号话音信号转变为数字信号的过程 调制方法 脉冲编码调制 PCM 和增量调制 M 2 2数字交换网络 PCM模型 脉冲编码调制 PCM 模型 1 目的 模拟信号在时间上离散化 2 原理 每隔一定时间离散地抽取信号的一个瞬时幅度值 3 样值特点 时间等间隔幅度变化4 采样的实现 由取样脉冲电子开关控制5 采样频率 fs 8000Hz 1 采样 1 目的 使样值在幅度上离散化 2 原理 用有限个电平表示模拟信号的样值 PCM系统中 Q 256 8bit 3 方法 均匀量化非均匀量化4 实现 信号压缩与扩张技术 压缩与扩张是互逆的 2 量化 均匀量化 非均匀量化 压缩律 均匀量化 律 A律 x y分别是归一化后的输入电压和输出电压 PCM信号的组成形式 极性码 确定样值极性 幅度码 确定样值的大小 段落码 将13折线分为16个不等的段 非均匀量化 段内码 将16个段的每段再平均分为16段 均匀量化 3 编码 将量化后信号转变为二进制数字信号 PCM信号 PCM常用码型 单极性不归零码型 NRZ 适用于近距离传输 常用于交换机内部 极性交替倒置码 AMI码 AlternateMarkInversion 局内采用 三阶高密度双极性码 HDB3码 HighDensityBipolar3 适用于远距离传输 常用于长途线路上 1 目的 消除噪声和失真积累 2 实现 再生中继器 4 再生 译码将二进制数字信号还原成样值脉冲序列 重建1 目的 将解码后的输出恢复为信号波形 2 实现 低通滤波器 译码和重建 频分复用FDM 原理 传输信道总带宽划分成若干个子频带 每一个子频带传输一路信号 时分复用TDM 原理 将信道的传输时间划分成若干时隙 各路信号轮流在自己的时隙内独占信道传输 联系 二者都是多路复用技术 区别 FDM信道以频率划分 TDM信道以时间段划分 FDM同一瞬间传送若干路话音信息 TDM同一瞬间传送一路话音信息 FDM多用于模拟通信 TDM多用于数字通信 FDM与TDM的区别与联系 话音信号组装成帧 PCM30 32路帧结构 3 话路时隙TS1 TS15 第1 15路的话音信息码组TS17 TS31 第16 30路的话音信息码组D1 极性码D2 D4 段落码D5 D8 段内码 PCM30 32路帧结构的时隙分配 帧的概念 1 帧 F 多路信息轮流被接通一次的总时间 2 时隙 TS 每个话路接通一次所占的时间 30 32路 每帧32个时隙30个话路信息帧同步信号 TS0复帧同步与标志信号 TS1624路 每帧24个时隙 24个话路信息3 复帧 每16帧构成一个复帧 PCM30 32路帧结构的时间 位码特性 1 1帧时间 ts 1 fs 125 s fs 8000Hz 2 1时隙 t ts 32 3 9 s3 1位码 t 3 9 s 8 488ns4 1复帧 t ts 16 2ms 5 1时隙传8bit6 1帧传8 32 256bit7 PCM30 32路制式码率 256 8000 2 048Mb s PCM30 32路帧结构的时隙分配 1 TS0 帧同步时隙 作用 保证收 发两端同时工作 D1 留作国际通用 目前固定为 1 偶数帧D2 D8 帧同步码 0011011 奇数帧D2 监视码 1 区分奇数帧和偶数帧 奇数帧D3 帧失步告警码 同步时发 0 失步时发 1 奇数帧D4 D8 其他信息 未占用时固定发 1 2 TS16 复帧同步和标志信号时隙 F0中D1 D4 复帧同步码 0000 F0中D6 复帧失步告警码 同步时发 0 失步时发 1 F0中D5 D7 D8 备用比特 未占用时固定发 1 F1至F15中D1 D4 分别传第1 15路的话路标志信号码 不能同时为0 区分复帧同步码 F1至F15中D5 D8 分别传第16 30路的话路标志信号码 PCM30 32路帧结构的时隙分配 af 0 主叫摘机 af 1 挂机 bf 0 正常 bf 1 故障 cf 0 话务员强拆 cf 1 未强拆 ab 0 被叫摘机 ab 1 挂机 bb 0 示闲 bb 1 占用 cb 0 话务员回振铃 cb 1 未回振铃 PCM一次群 PCM30 32路 30个话路 传输速率 2 048Mb sPCM24路 24个话路 传输速率 1 544Mb s 1 意义 提高信号传输速率和交换容量2 高次群构成规则 通过复用器 四个一次群复用成二次群 四个二次群复用成三次群 四个三次群复用成四次群 PCM高次群 PCM高次群PCM30 32路与PCM24路时分多路数字电话系统 称为数字基群或一次群 如果要传输更多路的数字电话 则需要将若干个一次群数字信号通过数字复接设备复合成二次群 二次群复合成三次群等 我国和欧洲各国采用以PCM30 32路制式为基础的高次群复合方式 北美和日本采用以PCM24路制式为基础的高次群复合方式 ITU T CCITT 建议的数字TDM等级结构 是我国和欧洲大部分国家所采用的标准 ITU T建议的数字TDM等级结构 四次群以上采用同步数字系列STM 1速率155 52Mbit s STM 4622 08Mbit s STM 162488 32Mb s 数字中继线常用接口码型 交换网络示意图 线束利用度 全利用度线束 12 15 1 5051 100 线束利用度 部分利用度线束 第二章电路交换技术2 3数字程控交换机的硬件结构 数字程控交换机的硬件结构 图2 2用户电路的功能框图 一 模拟用户电路用户电路 SubscriberLineCircuit SLC 应具有七大功能 B Battery 馈电 O Over voltageProtection 过压保护 R Ringing 振铃 S Supervision 监视 C Co decoder 编译码 H Hybrid 混合电路 二 四线转换 T Test 测试 模拟用户接口 1 馈电 所有话机由程控交换机统一供电 称为中央馈电 交换机通过用户接口的馈电电路向电话机提供通话用的 48V馈电电压 馈电电流为18 50mA 环路电阻小于1900 馈电电路和传输语音信号共用一对传输线路 一般采用恒流源电路方式 要求器件尽量对称平衡 电容的特性 隔直流 通交流 电感的特性 隔交流 通直流 2 过压保护 为保护交换机的内部电路不受外界雷击 工业高压的损害 二次保护电路 由于外线进入交换机前 配线架上装配保安器 仿雷管 已做了一次保护 用户接口电路入口串连压敏电阻 其阻值随电压的升高迅速增大 从而起到限流作用 过压保护电路采用了钳位电桥 钳位电桥将用户内线侧两端的正向高电压钳位到0V 负向高电压钳位到 48V 限制在 48V和地之间 3 振铃 信号发生器通过用户接口的振铃开关电路向用户话机馈送振铃信号 振铃信号的标准是25Hz 90 15 V的交流电压 采用振铃继电器 铃流1s通 4s断 考虑到较高的振铃电压 必须采用隔离措施 以免损坏内线电路 应将振铃电路设计在二次过压保护电路之前 4 监视 监测环路直流电流变化 判断用户摘 挂机状态和拨号脉冲信号 并向控制系统输出相应的信息 一般扫描周期是200ms左右 5 编译码器 完成模拟话音信号以及模拟信令信号的PCM编码和解码 CODEC是编码器和译码器的缩写 包含有滤波器和编译码器 模拟话音信号首先经滤波器限频 消除带外干扰 再进行抽样量化 最后用编码器编码并暂存 待指定的时隙到来时以64Kb s的基带速率输出 由交换网络返回的基带PCM信号进入译码器 完成模拟话音的恢复 6 混合电路 模拟用户线是二线传输方式 而与之连接的数字交换网络是四线传输方式 所以信号在编码前和译码后一定由用户接口的混合电路完成二 四线转换 混合电路 功能 二 四线转换 发端对收端无回路电流 消除收端对发端的来话电流 工作原理 使用平衡网络使混合电路对用户线的阻抗平衡匹配 使四线侧的发送端与接收端之间有很大的衰减 差动放大器 驱动功放 7 测试 可实现对用户线的测试 及时检测出混线 断线 接地等问题 分外线测试和内线测试 外线测试是通过继电器触点断开外线与接口电路的连接 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 内线测试是通过继电器触点将接口电路接至一个模仿用户终端的测试设备上 通过测试软件控制一个完整的通话应答 检测接口电路的相关动作和参数 模拟用户接口功能框图 模拟用户接口板实物图 8套 板 数字用户电路 在用户环路上采用数字传输方式连接数字用户终端 数字话机 传真机 图像设备 计算机 的接口电路 有基本速率接口 BasicRateInterface BRI V1接口 用于连接用户终端 其传输帧结构为2B D 线路传输速率144kbps 和基群速率接口 PrimayRateInterface PRI V5接口V5接口支持n E1 n2048kb s 的接入网 V5接口包括V5 1接口和V5 2接口 对于V5 1接口来说 n 1 对于V5 2接口来说 1 n 16 通称V系列接口 V1 V2 V3 V4 V5接口 1 S接口 数字用户终端的数字信息采用四线制方式时 采用S接口 S接口帧结构 帧长 48bit 帧周期250us 传送速率 192kb s 2B D36bit B各16bit D4bit 其余为帧同步比特 辅助帧同步 平衡比特 回音比特 竞争比特 2 U接口 网络终端到话局之间的ISDN用户线采用二线制市话电缆的接口设备 二线制的用户线上进行数字信号的双向传输 1 时间分割复用法 TimeDivisionMultiplex 将时间分成两段 分别传送两个方向的信息 A端数字信号 缓存器 大于两倍线路传送速率以突发形式 B端B端 接收 大于两倍线路传送速率以突发形式 A端 2 回波消除法 EchoCancellation 交换机与二线制数字用户线连接 采用二 四变换 原因 数字信号的频率宽和信号强 发送的信号回串到接收端的近端串扰电平就很高 原理 从发送端送来的信号通过混合电路回串到接受端的回波信号e回与发送端经过回波复制网络送至接收端的信号e 幅度相等 相位相反 互相抵消 数字用户电路接口功能框图 1 数字用户电路基本功能提供两个可双向传输数字话音或数据的基本通道B 64kb s 一个双向传输控制信号和低速数据的信号通道D 16kbit s 144kbps 将B和D通道分开 并进行链路接口规范处理 数字用户信令协议 DSSI 通过D通道将终端送来的信令 发方将信令插入TS16 与数据复用 收方解复用 路由寻找和为B和D选择路由 对每条线路进行单独测试维护和特殊保护 回声抑制过压保护扰码去扰码馈电及故障检测 1 竞争 发D信息前 从E收到一定1 确定D空闲 2 用户发一D到网络终端 终端回答E重复表示无误 3 F与前一个0同极性 L与F反极性 与其后0同极性 数字用户电路2 收发器作用 用户线传输信号与交换机内工作信号之间的变换与匹配 数字信号的双向传输 3 时分复用器 分路器 用户接口与交换网络之间速率匹配 将环线速率按64Kbps分离或复用 具有对2B D线路的启动和停止 模拟中继接口 定义 数字交换局与模拟交换局间中继线的接口电路 C接口 功能 O S T H C 忙闲指示 功能 过压保护 监视 本端与对端 测试 二 四线转换 编译码及滤波 忙闲指示 线路信号反映中继线路忙闲 占用 应答 正拆 反拆 闭塞 模拟中继接口与用户电路接口的比较 数字交换网与模拟中继线的接口电路 C接口 没有B 馈电 R 振铃 增加忙闲指示 对用户线状态监视变为对线路信号的监视 对端和本端 用户电路接至用户集线器 对用户话务量进行集中以后才进入选组级 而模拟中继器则直接进入交换网络 定义 数字交换局与数字交换局 或远端模块 间中继线的接口电路 分类 A接口 2 048Mbit s 和B接口 8 448Mbit s 功能 1 收发电路 PCM线路码HDB3与机内码NRZ变换2 同步 时钟提取和帧同步提取与插入 3 信令提取和插入 随路信号TS164 失步告警 接收帧同步字检测 计数滑码 数字中继接口 用户模块与远端模块 用户模块 集线器 话务量的集中 远端模块 用户级的远程化 与母局的连接须经过适当接口和中继线传输 提高了交换网络的利用率和线路利用率 信号部件1 信号音发生器 忙音 拨号音 回铃音等 2 DTMF接收与识别 3 局间随路信令 多频互控信号收发 用于发送和接收局间的MFC信号 4 局间共路信令 7号信令终端 用于完成7号信令的第二级功能 二 用户集线器 用户级T接线器 功能 进行话务量的集中和分散 以节省投资和改善了用户线传输质量 上行通道 话务量的集中所以输入时隙大于输出时隙 且要求输出时隙具有全利用度 每个输入时隙可与输出的每个时隙交换信息 所以多个SM合用一个CM T接线器采用读出控制方式 每个单元内容对应一个用户时隙话音 地址对应输出母线时隙 下行通道 T接线器采用写入控制方式 地址对应输入母线 每个单元内容对应一个用户时隙 用户级T接线器复用示意图 SMU 话音存储器 LCMU 用户级控制存储器 一个LCMU按集中比16 1 可控制16个SMU 控制存储器的单元数为128个单元 每个单元地址对应输出母线的一个时隙 下行通道 T接线器采用写入控制方式 地址对应输入母线 每个单元内容对应一个用户时隙 2 3 2控制系统由CPU 内存储器 输入输出设备组成 存储器一般可划分为两个区域 数据存储器和程序存储器 数据存储器分两类 1 永久数据和半永久数据 系统硬件配置 电话号码 路由设置 2 动态数据 线路状态 呼叫处理中的大量动态数据 控制系统工作过程 1 对控制系统的要求 呼叫处理能力 BHCA最大忙时呼叫次数可靠性 MTBF平均故障间隔时间MTTR平均维修时间灵活性和适用性经济性 程控数字交换机系统性能和指标1 用途 市话交换 长话交换 汇接交换国际长途交换 农话用户交换 远端用户单元 2 容量 以用户线数和中继线数表示 大小取决于数字交换网络的规模 3 呼损 交换系统的m条话路全部被占用时 到来的呼叫将被系统拒绝而损失掉 因此系统全忙的概率即为呼叫损失的概率 简称为呼损 记为E m Y 4话务量和爱尔兰公式 话务量 反映了电话负荷的大小 与呼叫强度和呼叫保持时间有关 呼叫强度是单位时间内发生的呼叫次数 呼叫保持时间也就是占用时间 单位时间内的话务量等于使用相同时间单位的呼叫强度与呼叫保持时间之乘积 其单位为爱尔兰 Erlang 例 呼叫强度 1800次 小时呼叫保持时间 1 60 小时 次话务量 1800次 小时X 1 60 小时 次 30Erl 话务量 一个源在单位时间内所产生的平均呼叫次数C和每次呼叫平均占用时间t的乘积 表明用户占用交换网络和交换机键程度的叫做 话务量 用公式表示 A C tA 话务量C 呼叫次数t 每次呼叫的平均占用时间 设一个源在2小时共发生4次呼叫 各次呼叫持续时间依次为600S 100S 900S和200S 计算话务量多少erl 解 话务量 600S 100S 900S 200S 1800S 0 5小时话务量 0 5 2 0 25erl 忙时 忙时呼叫和忙时话务量 5 呼叫处理能力 以忙时试呼叫次数表示 表明控制部件对呼叫的处理能力BHCA BusyHourCallAttempts 这是一个评价交换系统的设计水平和服务能力的一个重要指标 如 75万次 7 计费方式 a 本地通话计费b 国内长途计费c 国际长途计费 8 新服务性能应具有的新服务a 缩位拨号 b 热线服务 c 呼出限制d 免打扰 e 查找恶意呼叫 f 截接服务g 闹钟服务 h 无应答转移 可供选择的服务项目a 缺席用户服务 b 遇忙寄存呼叫 c 遇忙回叫 d 转移呼叫 e 呼叫等待 f 三方通话g 会议电话 9 可靠性设计 3分钟 年 1 可靠度 在规定的时间内和规定的条件下完成规定功能的成功概率 2 平均故障间隔时间 MTBF 正常运行时间 3 平均维修时间 MTTR 修复故障所需时间 4 失效率就是单位时间内出现的失效次数 失效率和平均故障间隔时间互为倒数 5 修复率 单位时间内修复的故障数叫做修复率 记做 单位为h 1 和修复率相对应的是平均故障修复时间 6 可靠度和维修度可靠度是时间的函数 用R t 表示 在时刻t的可靠度为 7 可用度和不可用度 对维修系统来说 在规定时间和规定条件下完成功能的概率叫做 可用度 或 有效度 记做A 在时刻t的维修度为 和可用度相对应的是 不可用度 或 失效率 在考虑系统的维修率因素时 在规定时间内和规定条件下丧失规定功能的概率 记做U 交换机控制系统的结构方式 集中控制分级控制方式全分散控制方式 处理机控制方式1 集中控制 脆弱 庞大设某一交换机控制部分由n台处理机组成 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 主备用工作方式 冷备用热备用 图3 25主 备用方式 主 备用方式两台处理机 一台主用机 一台为备用机 主用机发生故障时 备用机接替主用机进行工作 备用方式有两种 即冷备用和热备用 热备用转换速度快 不丢失呼叫 多处理机结构 功能分担话务分担容量分担负荷分担混合分担备用方式 多处理机结构 一个系统中有多于一个处理机配合来完成控制功能 分级控制方式第一级是电话外设控制级 第二级是呼叫处理控制级 第三级是维护测试级 三级智能性提高 实时性降低 这三级的划分可能是 虚拟 的 反映控制系统内部分工 也可能是 实际 的 分别设置专用的或通用的处理机来完成 分级控制方式 分级控制又分话务容量分担和功能分担话务容量分担 每台处理机分担一部分用户全部呼叫处理任务 信号接口 交换接续和控制功能 每台处理机所完成的任务都是一样的 只是所面向的用户群不同而已 功能分担 将交换机的信令与终端接口功能 交换接续功能和控制功能等基本功能 按功能类别分配给不同的处理机去执行 每台处理机只承担一部分功能 简化软件 若需增强功能 在软件上也易于实现 缺点是在容量小时 也必须配备全部处理机 图3 24话务分担工作方式 话务分担工作方式同级处理机各自配备一个存储器 之间有互相交换信息的通路和一个禁止设备防止同一呼叫 软件复杂 双机通信复杂 硬件故障能力差 全分散控制方式 单级多机系统 全分散控制方式的交换机的典型代表是S1240交换机 处理机的备用方式双处理机结构有三种工作方式同步双工工作方式 话务分担工作方式和主 备用工作方式 一 同步双工工作方式同步双工工作方式是由两台处理机接收执行同一呼叫 中间加一个比较器组成 故障反应快 但效率较低 偶然性故障或软件故障不理想 图3 24话务分担工作方式 二 话务分担工作方式两台处理机各自配备一个存储器 之间有互相交换信息的通路和一个禁止设备防止同一呼叫 软件复杂 双机通信复杂 硬件故障能力差 图3 25主 备用方式 三 主 备用方式两台处理机 一台主用机 一台为备用机 主用机发生故障时 备用机接替主用机进行工作 备用方式有两种 即冷备用和热备用 热备用转换速度快 不丢失呼叫 处理机间通信方式 1 通过PCM信道进行通信 2 采用计算机网络通信结构 利用TS16传输局间随路信令交换机内部 TS16作处理机间消息信道 通过数字交换网络的PCM信道直接传送 紧耦合 共享存储器方式松耦合 以太网接口 大块数据传送 第二章电路交换技术2 4数字程控交换机的软件 数字程控交换机的软件结构 数字程控交换机的软件 1 任务 完成呼叫接续 交换机的管理和控制 日常维护及系统安全运行 2 运行程序的作用 维持交换系统正常运行所必须的程序 3 运行程序的要求1 实时性2 多道程序运行3 业务的不间断性 4 系统程序1 执行管理程序 OS 负责对处理机的硬件和软件资源管理和调度 任务调度 交换程序调度 I O设备的管理和控制 处理机间通信的控制和管理 系统管理 软件统一管理2 系统恢复程序 硬件故障检测 设备切换 软件故障检测 恢复 设备状态的管理 3 故障诊断程序 开机诊断 人 机命令诊断 自动诊断 系统恢复程序发现运行中的交换机有故障部件 4 人机通信程序 控制命令的编辑执行 5 应用程序 控制电话交换和维护管理 包括 呼叫处理 管理程序和维护程序 1 呼叫处理 负责建立呼叫接续并对呼叫监视 释放和计费 交换状态管理 空闲 收号等转移 交换资源管理 电话外设调试及调用 新业务管理交换负荷控制 业务监视和控制呼叫 2 维护管理程序用于维护人员存取和修改有关用户和交换局的各种数据等 话务量统计 分析 打印计费清单用户线 中继线维护和测试业务质量监视业务变更维护负荷控制 处理过载人机管理 1 支援程序的任务 完成交换系统从设计 生产 安装到交换局开通后的一系列维护 分析等支援任务 2 支援程序的组成 1 软件开发支援程序 编辑 连接 测试 2 应用工程支援系统 规划 设计 3 软件加工支援系统 产生局数据和用户数据 4 交换局管理支援系统 资料的处理 支援程序 系统数据 与交换机类型和容量相关的公共数据局数据 与交换机的类型 容量 具体安装有关的数据用户数据 与用户有关的数据 交换机数据 通用数据 数据 为使程序通用 程序和数据分开1 分类 1 系统数据 仅与交换机有关 2 局数据 与各局设备和安装条件有关 交换局公用硬件配备情况 局间环境的参数 迂回路由设置情况 接用户交换机情况 公用设备忙 闲状态 计费方式 话务量 接通率统计数据和计费数据 特服情况 新业务提供情况 复原方式 交换机类别 能接的非话终端品种和数量 各种号码 3 用户数据 反映用户情况 用户情况 用户类别 话机类别 出局权限类别 用户专用情况 用户对新业务的使用权 用户登记的新业务 用户计费类别 用户费率等级 各种号码 用户状态数据 呼叫过程中的临时数据 SDL 功能与描述语言 用于系统设计和程序设计 CHILL 用于软件编程 MML 人 机对话语言 用于操作与维护 2 4 2软件工具语言 程序设计语言 汇编语言 助记符 规则 CHILL语言 CCITT组织建议的高级语言 包括三部分 1 数据描述部分 数据定义和说明 DCLX Y ZINT 2 动作描述 运算和控制Z X Y 3 程序结构描述 寿命和能见度 TEST 1 MODULE ENDTEST 1 SDL语言 是一种图像语言 即规范描述语言 SDL SpecificationandDescriptionLanguage 用于软件系统设计 系统设计和软件设计 SDL语言类似于一般流程图的形式 有状态 输入 输出 判决 任务 保存等各种符号 用以在具体编制程序之前描述交换机应具有的功能及进程细节 两种形式 SDL GR和SDL PR形式 MML语言 MML ManMachineLanguage 是一种人 机操作和维护命令语言 程控交换机管理操作和维护操作中的测试等都需通过人机命令才能实现 包括输入命令和输出语言 1 输入命令由命令和参数组成 DIS显示 CHA 修改 SUB用户 CHASUB DNCH DN 4567 NDN 5488 2 输出语言对话过程分过程序幕 过程体和过程结束 非对话输出 自动输出 对话输出 命令的回答 2 4 31 程控交换机对操作系统的要求 实时处理 对随时发生事情做出及时处理 摘机400ms 拨号10ms 1 定期扫描 周期扫描 拨号8ms 摘挂机100 200ms 2 多级中断 实时要求严格 分故障级和周期级中断 3 队列 实时要求不严 没有周期性要求 采取先进先出原则 多重处理 解决多个任务并发执行 1 按优先顺序依次处理2 多道程序同时运行3 群处理 用户线的监视和中继线的扫描监视 摘挂机识别 用户拨号脉冲 位间隔 DTMF信号识别 中继线监视 中继线转发脉冲的识别 4 多处理机 高可靠性 处理机连续工作的稳定性 2程序的执行级别故障级 周期级程序 基本级程序故障级程序 实时性要求最高 不受任务调度程序的限制 可中断周期级程序和基本级程序 故障高级 FH 整机电源故障 故障中级 FM 处理机故障 故障低级 FL I O子系统故障 周期级程序 实时性较高 由时钟定时启动 H 拨号脉冲识别L 用户线的监视和中继线的扫描监视 基本级程序 周期长或没有周期 不太严格 60 的控制系统程序 由队列启动 插空运行 分析程序 来话分析 去话分析 路由选择和维护运转程序 BQ1 BQ2 BQ3 优先级由高到低 故障级 周期级 基本级 程序的分级 1 故障级 由故障中断启动执行 2 周期级 由时钟中断启动执行 3 基本级 由队列启动执行 3 程序的调度 优先级高的程序先处理 同一优先级 FIFO优先级低的程序在处理过程中可以被优先级高的程序中断 时间表调度周期级任务 组成及功能时间计数器 时间中断控制调度表 每一个bit位对应一程序功能程序入口地址表 地址索引屏蔽表 有效位 时间表调度周期级任务 时间表1 周期级程序中各程序执行周期不同 由时间表控制启动 是执行任务的调度表 2 时间表由时间计数器 屏蔽表 时间表和转移表组成 1 时间计数器是时间表单元地址的索引 2 屏蔽表是有效位 3 时间表横坐标为程序数 纵坐标为周期 4 转移表存放周期级程序和任务的起始地址 某任务调度的时间表共12个单元 字长为16 时间计数器基本周期为4ms 问 1 可实现多少个任务的调度 2 可实现多少种调度周期 周期各为多少 3 用户拨号脉冲的识别程序周期为8ms 在此表内如何安排 时间表调度举例1 1 字长为16bit 可实现16个任务的调度 2 单元数 12 因子有1 2 3 4 6 12 基本周期4ms 可实现6种调度周期 分别是 4 8 12 16 24 48ms 3 T 8ms此任务相应的比特位隔一个单元写一个 1 举例1解答过程 设计一时间表进行任务调度 表中有四项任务的T 40ms 三项任务的T 60ms 一项任务的T 100ms 问 1 时间计数器基本周期是多少 2 字长多少 3 任务如何安排 4 单元数为多少 时间表调度举例2 1 40 60 100的最大公约数 20 计数器基本周期是20ms 2 要调度8个程序 字长为8bit 3 T 40ms任务 相应的比特位隔1单元写 1 T 60ms任务 相应的比特位隔2单元写 1 T 100ms任务 相应的比特位隔4单元写 1 4 2 3 5的最小公倍数 30 该时间表应为30个单元 举例2解答过程 基本级程序调度原理 基本级程序的调度采用计算机原理中的 队列 方法 队列 是删除操作在一端进行 而插入操作在另一端进行的线性表 队列的结构与特点 队首指针 用以指示队首的地址 便于调度程序取出任务 也称取出口 任务表 主要用于存放与基本级任务有关的数据信息 队尾指针 用以指示队尾的地址 便于把任务编入队列 也称编入口 链形队列类型 单链结构 每个任务有后继指针 单循环链结构双循环链 每个任务有后继 前驱指针 基本级程序的队列结构 故障级程序的调度 故障级程序分类 识别故障设备程序主 备用设备切换程序重新组织中断程序 处理机周期地向所控制的设备发出信息 当被控设备收到此信息后在规定时间内向处理机回送一个证实信号则表示一切正常 如果处理机在这个规定的时限内收不到证实信号 就认为是该设备有故障 即应调度 识别故障设备程序 进行中断处理 故障级程序的调度 调度原理 第二章电路交换技术2 5呼叫处理的基本原理 四种呼叫类型 局内呼叫出局呼叫入局呼叫转接呼叫 A B 2 5 1基本的呼叫处理过程 主叫摘机到听拨号音收号和号码分析来话分析至向被叫振铃被叫应答双方通话话终释放 局内呼叫包括5个阶段 第一阶段 从主叫摘机到听到拨号音 用户接口电路 第二阶段 收号和号码分析 用户接口电路 主叫 第三阶段 来话分析至被叫振铃 用户接口电路 主叫 第四阶段 被叫应答双方通话 用户接口电路 被叫 主叫 第五阶段 话终释放 用户接口电路 交换网络 被叫 主叫 用户接口电路 基本的呼叫处理过程 主叫摘机到听拨号音收号和号码分析来话分析至向被叫振铃被叫应答双方通话话终释放 空闲 2 5 2稳定状态和状态转移 空闲状态等待收号状态收号状态振铃状态通话状态听忙音状态 结论1 相同输入 不同状态 处理不同 关于状态转移的说明 1 空闲状态 振铃状态 结论2 同一状态 不同输入 处理不同 关于状态转移的说明 2 振铃状态 结论3 同一状态 同一输入 情况不同 处理不同 关于状态转移的说明 3 空闲状态 主叫摘机 数据采集 数据处理 输出命令 输入处理 2 5 3任务处理的工作模式 1输入处理 输入处理 摘 挂机监视扫描中继线占用监视扫描号码信号监视扫描公共信道信号监视扫描操作台信号监视扫描 摘 挂机监视扫描 用户线状态 200ms扫描 前次扫描结果LM 这次扫描结果SCN 1111111000011111 1111111100001111 0000000100000000 0000000000010000 摘机 挂机 例如 这 前 00100001 这 前 10000000 实际中采取 群处理 的办法 代表0号和5号用户摘机 代表7号用户挂机 摘 挂机监视扫描 双音多频DTMF与按键对应关系 DTMF收号器 低频组 697Hz770Hz852Hz941Hz 高频组 1209Hz1336Hz1477Hz1633Hz 高频组 低频组 状态信息SP 检波 H4 检波 H3 检波 H2 检波 H1 检波 L4 检波 L3 检波 L2 检波 L1 输入 至数据总线 按钮号码接收原理 状态信息SP 16ms扫描 前次扫描结果 这次扫描结果 这前 11100000110000011 00010000101000010 00010000001000000 01 这前 这 按钮号码 11110000011000001 2分析处理 呼叫进程中的主 被叫数据块是分析处理的主要信息依据 分析处理 没有固定的执行周期 属于基本级程序 按照分析的信息 可具体分为 去话分析 分析主叫用户数据号码分析 分析用户所拨号码来话分析 分析被叫用户数据及其忙闲状态状态分析 分析稳定状态和输入信息 去话分析 分析主叫数据块各单元组成的链形队列 输入 输出 用户状态 用户数据类别 话机类别 专用情况 计费类别 用户电路类别 号码分析 确定接续路由和话费指数 来话分析 收完最后一位号码到向被叫振铃阶段的信息 输入 输出 用户状态 被叫忙闲状态 闲 忙 优先 遇忙暂停 自动回叫 其他 准备叫出被叫用户 主叫用户数据分析 主叫信息分析 其他 一般 状态分析 输入 转收号状态 稳定状态 转空闲状态 转听忙音状态 转通话状态 转空闲状态 转听忙音状态 主叫空闲状态 被叫空闲状态 等待收号 振铃 通话 3任务执行和输出处理 任务执行 动作准备 准备硬件资源 输出命令 进行输出处理 后处理 硬件动作 转移至新状态软件又开始新的监视 任务执行和输出处理 输出处理 路由驱动 发送分配信号 转发脉冲 多频信号的发送 线路信号的发送 4接通电路与话终处理 话终处理方式 主叫控制复原方式被叫控制复原方式互相控制复原方式互不控制复原方式 第二章电路交换技术2 6电话通信网规程路由规程号码规程传输规程同步规程软件规程 1 电话通信网分类 1 基础网 业务网的承载者 由终端设备 传输设备和交换设备等组成 业务网 承载各种业务的一种或几种的通信网络 支撑网 传递控制监测信号及信令信号的网络 电话通信网分类 2 1 按业务性质分 有电话网 电报网 数据通信网 传真通信网 可视图文通信网等 2 按服务区域分 有国际通信网 国内长途通信网 本地通信网 农村通信网 局域网 LAN 城域网 MAN 和广域网 3 按服务对象分 有包括国际网 国内长途网 本地网在内的公用电话通信网和用以各行业内部通信用的专用通信网 4 按传输介质分 有包括用电缆或光缆连接的固定电话网 有线电视网等 有包括用微波 卫星无线连接的寻呼网 蜂窝移动通信网 卫星通信网等 5 按消息的交换方式分 以电话业务为主体的电路交换网 以电报业务为主体的报文交换网 以数据业务为主体的分组交换网 以综合业务数字网为主体的宽带交换网等 6 按网络拓扑结构分 网状网 星形网 环形网 树形网 总线网等 7 按信号形式分 交换 传输 终端不全是数字信号的数模混合网和交换 传输 终端都是数字信号的数字通信网 8 按信息传递方式分 有同步转移模式 STM 网和异步转移模式 ATM 网 2 组建电话通信网的基本原则 统一规范 分级建设 分级管理 先进性与可行性相结合 经济性 3 组建电话通信网的要求 提供主被叫信道 传输语音任意性 传递呼叫建立 监视和释放各种信令 提供电话网运行和管理各种控制命令 开放各种新业务的能力 保证一定的服务质量 如传输质量 接通率 专用网入公用网时就近和一个公用本地网连接 按照同步网规划安排同步路由实施同步连接 4 电话通信网的基本设备 用户环路 用户双绞线 分线箱 用户电缆 总配线架设备 配线功能和一级保护 交换机设备 局间中继设备 中继电缆 PDH设备或SDH设备 2 6 2电话通信网的路由规程 1 路由种类直达路由 C4A C4B 可溢出至迂回 基干路由 迂回路由 C4A C3B C4B C4A C2B C3B C4B可溢出至基干路由 基干路由 C4A C3A C2A C2B C3B C4B 迂回 基干路由汇接采用两种方法 1 直接法 主叫交换机只向汇接交换机发送路由号 无需发送被叫号码 2 间接法 主叫交换机向汇接交换机发送完整被叫号 汇接交换机确定路由 2 最佳路由选择顺序 先直达路由 再迂回路由 后基干路由 迂回路由选择顺序 由远而近 发送端局先选上级局后选下级局 受话区 自下而上 按行政区建立等级制树形网络 4级长途交换中心和第五级本地网端局两部分构成 3 我国五级电话网路由结构 C1交换中心 大区交换中心6个 华北 东北 华东 中南 西南 西北 直达中继 C2交换中心 省交换中心30个 C3交换中心 市长途交换中心 C4交换中心 地区长途交换中心 C5交换中心 长途网的端局 350多个 2200多个 我国电话网的网络结构图 电话自动交换网的组网方式电话网自1986年实现五级等级 四级长途交换中心和第五级交换中心即端局 C5 组成 其体制以自动网为主体 网络由长途网和本地电话网构成公用电话网 中国长途电话网从199