现代交换技术--第2章电路交换技术

1、第第2章章电路交换技术电路交换技术 电路交换是为电话通信开发的交换技术，电路交换是为电话通信开发的交换技术，电路交换机是数字电话网、移动电话网和综电路交换机是数字电话网、移动电话网和综合业务数字网的关键设备，在电信网中起着合业务数字网的关键设备，在电信网中起着十分重要的作用。十分重要的作用。 从从1876年美国人贝尔发明电话以来，电话年美国人贝尔发明电话以来，电话通信经历了一百多年的发展历史。通信经历了一百多年的发展历史。 在前在前100年，电话通信网基本是以传送和年，电话通信网基本是以传送和交换模拟信号为主。交换模拟信号为主。 上世纪上世纪60年代以后，随着数字通信和计年代以后，随着数字通信

2、和计算机技术的发展，电话通信进入了数字传算机技术的发展，电话通信进入了数字传输和数字交换时代。输和数字交换时代。 目前，采用电路交换的数字电话网仍然目前，采用电路交换的数字电话网仍然是提供实时电话业务的基本手段，是电信是提供实时电话业务的基本手段，是电信运营商的收入主要来源之一。运营商的收入主要来源之一。 电路交换和电话网奠定了电信网运营和电路交换和电话网奠定了电信网运营和管理的基础，对其他网系和下一代网络的管理的基础，对其他网系和下一代网络的发展具有十分重要的借鉴意义。发展具有十分重要的借鉴意义。 本章主要介绍基于数字交换技术的电路本章主要介绍基于数字交换技术的电路交换机的软硬件组成和工作原

3、理，并对电交换机的软硬件组成和工作原理，并对电话通信网及其相关技术进行介绍。话通信网及其相关技术进行介绍。交换机的硬件结构交换机的硬件结构2.12.1数字交换原理数字交换原理2.22.2交换机软件系统交换机软件系统2.32.3呼叫处理程序呼叫处理程序2.42.4程序的执行管理程序的执行管理2.52.5交换机相关技术指标交换机相关技术指标2.62.6电话通信网电话通信网2.72.7图图2-1 交换机基本组成交换机基本组成 图图2-2 数字程控交换机基本组成数字程控交换机基本组成 1用户级用户级 用户级包括本地用户级和远端用户级。用户级包括本地用户级和远端用户级。（1）本地用户级。）本地用户级。

4、用户级又称用户模块，其基本结构如图用户级又称用户模块，其基本结构如图2-3所示。所示。 图图2-3 用户模块结构用户模块结构 各组成单元功能如下：各组成单元功能如下： 用户电路，用户线与交换机的接口电路。用户电路，用户线与交换机的接口电路。 用户集线器，包括复用与串并变换，负用户集线器，包括复用与串并变换，负责话务量的集中与分散。责话务量的集中与分散。 信号提取和插入电路，负责把处理机的控信号提取和插入电路，负责把处理机的控制信息从信息流中提取出来（或插入进去）。制信息从信息流中提取出来（或插入进去）。 网络接口，用于与数字交换网络的连接。网络接口，用于与数字交换网络的连接。 扫描存储器，用于

5、暂存从用户电路读取扫描存储器，用于暂存从用户电路读取的信息。的信息。 分配存储器，用于暂存向用户电路发出分配存储器，用于暂存向用户电路发出的命令信息。的命令信息。 用户集线器多采用时分接线器，入端信用户集线器多采用时分接线器，入端信道数和出端信道数之比称为集线比，我国道数和出端信道数之比称为集线比，我国采用的集线比一般为采用的集线比一般为4 1。 用户电路是用户线与交换机的接口电路。用户电路是用户线与交换机的接口电路。 归纳起来，数字程控交换机连接普通电话用归纳起来，数字程控交换机连接普通电话用户的模拟用户电路的功能有下列户的模拟用户电路的功能有下列7项：项：B（Battery Feed）馈电

6、；馈电；O（Over-voltage Protection）过压保护；过压保护；R（Ringing Control）振铃控制；振铃控制；S（Supervision）监视；监视；C（Codec & Filters）编译码和滤波；编译码和滤波；H（Hybrid Circuit）混合电路；混合电路；T（Test）测试。测试。图图2-4 模拟用户电路功能方框图模拟用户电路功能方框图图图2-5 数字用户电路的基本功能方框图数字用户电路的基本功能方框图 远端用户级是指装在距离电话局较远的远端用户级是指装在距离电话局较远的用户分布点上的话路设备，其基本功能与用户分布点上的话路设备，其基本功能与本地用户级相似

7、，也包括用户电路和用户本地用户级相似，也包括用户电路和用户集线器，只是需要把用户级装到远离交换集线器，只是需要把用户级装到远离交换局的用户集中点上。局的用户集中点上。 它是将若干个用户线集中后以数字中继它是将若干个用户线集中后以数字中继方式连接至交换局的。方式连接至交换局的。 由于用户话音信号在经数字传输之前就由于用户话音信号在经数字传输之前就已数字化，故传到交换局的话音信号不必已数字化，故传到交换局的话音信号不必再进行再进行D/A转换，即可直接经数字中继接转换，即可直接经数字中继接口进入数字交换网络进行交换。口进入数字交换网络进行交换。 远端用户级也可称为远端模块。远端用户级也可称为远端模块

8、。2选组级选组级3中继接口中继接口（1）模拟中继器。）模拟中继器。 图图2-6 模拟中继器功能方框图模拟中继器功能方框图图图2-7 数字中继器功能方框图数字中继器功能方框图 信号部件的主要功能是接收和发送电话信令。信号部件的主要功能是接收和发送电话信令。 数字程控交换机中具有下列信令设备：数字程控交换机中具有下列信令设备：（1）信号音发生器：用于产生各种）信号音发生器：用于产生各种类型的信号音，如拨号音、忙音、回类型的信号音，如拨号音、忙音、回铃音等。铃音等。（2）双音多频（）双音多频（DTMF）接收器：）接收器：用于接收用户话机发送的用于接收用户话机发送的DTMF信号。信号。（3）多频信号发

9、送器和接收器：用）多频信号发送器和接收器：用于发送和接收局间的多频信号。于发送和接收局间的多频信号。（4）No.7信令终端：用于完成信令终端：用于完成No.7信令的链路级（第二级）功能。信令的链路级（第二级）功能。 电话交换设备一旦开通后就要一直不间电话交换设备一旦开通后就要一直不间断地工作，因此对其系统的可靠性要求很断地工作，因此对其系统的可靠性要求很高，而其控制设备的故障可能会导致系统高，而其控制设备的故障可能会导致系统中断，从而影响到所有用户的通信，影响中断，从而影响到所有用户的通信，影响面大。面大。 因此，在设计交换机的控制系统时要充因此，在设计交换机的控制系统时要充分考虑其安全性和可

10、靠性，同时也对其提分考虑其安全性和可靠性，同时也对其提出了各种要求。出了各种要求。 一般来说，对控制系统有以下要求：一般来说，对控制系统有以下要求：（1）可靠性。）可靠性。（2）呼叫处理能力。）呼叫处理能力。（3）灵活性和适用性。）灵活性和适用性。 控制系统的主要设备是处理机。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三种基本的配置方式：归结起来可以分为三种基本的配置方式：集中控制、分散控制和分布式控制。集中控制、分散控制和分布式控制。（1）集中控制。）集中控制。 图图2-8 集中控制结构集中控制结构图图2-9 三级控

11、制结构三级控制结构 在集中控制和分级控制的程控交换机中，在集中控制和分级控制的程控交换机中，当增加待定的新性能时，其软件的改动较当增加待定的新性能时，其软件的改动较大。大。 并且由于新业务的处理，将产生对控制并且由于新业务的处理，将产生对控制部分的争夺，影响交换机的处理能力。部分的争夺，影响交换机的处理能力。 而在分布式控制方式中，增加新性能或而在分布式控制方式中，增加新性能或新业务时可引入新的组件，新组件中带有新业务时可引入新的组件，新组件中带有相应的控制设备，从而对原设备影响不大。相应的控制设备，从而对原设备影响不大。 能方便地引入新技术和新元件，且不必能方便地引入新技术和新元件，且不必重

12、新设计交换机的整体结构，也不用修改重新设计交换机的整体结构，也不用修改原来的硬件。原来的硬件。 可靠性高，发生故障时影响面较小，如可靠性高，发生故障时影响面较小，如只影响某一群用户（或中继）或只影响某只影响某一群用户（或中继）或只影响某种性能。种性能。 为了确保控制系统安全可靠，数字程控为了确保控制系统安全可靠，数字程控交换机的控制系统通常采用双机冗余配置，交换机的控制系统通常采用双机冗余配置，配置方式有微同步、负荷分担和主备用方配置方式有微同步、负荷分担和主备用方式。式。图图2-10 微同步方式结构图微同步方式结构图 图图2-11 负荷分担方式结构图负荷分担方式结构图 图图2-12 主备用方

13、式结构图主备用方式结构图 数字程控交换机普遍采用多处理机的分数字程控交换机普遍采用多处理机的分散控制方式。散控制方式。 为了完成呼叫处理、维护和管理任务，为了完成呼叫处理、维护和管理任务，通常需要多台处理机协同工作。通常需要多台处理机协同工作。 因此，采用怎样的通信方式，在很大程度上因此，采用怎样的通信方式，在很大程度上影响着系统的处理能力和控制系统的可靠性。影响着系统的处理能力和控制系统的可靠性。 选择一种合理、高效和可靠的多处理机通信选择一种合理、高效和可靠的多处理机通信方式是设计控制系统时必须考虑的问题。方式是设计控制系统时必须考虑的问题。 多处理机间通信既可以通过数字交换网络多处理机间

14、通信既可以通过数字交换网络实现，也可采用计算机网络通信方式（如总实现，也可采用计算机网络通信方式（如总线结构、环形结构、以太网结构等）。线结构、环形结构、以太网结构等）。 利用交换机内部的利用交换机内部的PCM信道进行通信，有信道进行通信，有两种不同的实现方法：两种不同的实现方法： 利用时隙利用时隙16进行通信。进行通信。 通过数字交换网络的通过数字交换网络的PCM信道直接传送。信道直接传送。 多总线结构。多总线结构。 环形结构。环形结构。 以太网结构。以太网结构。 2.2.1 时隙交换的概念时隙交换的概念图图2-13 时隙交换示意图时隙交换示意图图图2-14 复用线之间的时隙交换示意图复用线

15、之间的时隙交换示意图 在具体实现时应具备以下两种基本功能：在具体实现时应具备以下两种基本功能：（1）在一条复用线上进行各时隙之）在一条复用线上进行各时隙之间的交换功能。间的交换功能。 这两种基本功能分别由不同的数字接线器这两种基本功能分别由不同的数字接线器实现，一种是时间接线器（实现，一种是时间接线器（T接线器），另接线器），另一种是空间接线器（一种是空间接线器（S接线器）。接线器）。 时间接线器（时间接线器（Time Switch）又称为时间）又称为时间交换单元，简称为交换单元，简称为T接线器，其功能是完接线器，其功能是完成一条成一条PCM复用线上各时隙之间信息的交复用线上各时隙之间信息的交

16、换。换。 时间接线器主要由信息存储器（时间接线器主要由信息存储器（IM，Information Memory）和控制存储器）和控制存储器（CM，Control Memory）组成，如图）组成，如图2-15所示。所示。图图2-15 T接线器的组成和工作原理接线器的组成和工作原理 信息存储器用来暂时存储要交换的脉码信息存储器用来暂时存储要交换的脉码信息，故又称信息，故又称“缓冲存储器缓冲存储器”。 控制存储器用来寄存脉码信息的时隙地控制存储器用来寄存脉码信息的时隙地址，又称址，又称“地址存储器地址存储器”。 T接线器中接线器中IM的存储单元数由的存储单元数由PCM输入输入复用线每帧内的时隙数决定，

17、复用线每帧内的时隙数决定，IM中每个存中每个存储单元的位数则取决于每个时隙中所含的储单元的位数则取决于每个时隙中所含的码位数。码位数。 例如，图例如，图2-15中中PCM复用线每帧有复用线每帧有32个个时隙，则时隙，则IM容量应为容量应为32个存储单元，其每个存储单元，其每一时隙有一时隙有8位码，则位码，则IM每一存储单元至少每一存储单元至少要存要存8位码。位码。 T接线器的工作方式有两种：一种是接线器的工作方式有两种：一种是“顺顺序写入，控制读出序写入，控制读出”方式，如图方式，如图2-15（a）所示；另一种是所示；另一种是“控制写入，顺序读出控制写入，顺序读出”方式，如图方式，如图2-15

18、（b）所示。）所示。 空间接线器（空间接线器（Space Switch）又称为空间）又称为空间交换单元，简称交换单元，简称S接线器，其作用是完成不接线器，其作用是完成不同同PCM复用线之间同一时隙的信码交换。复用线之间同一时隙的信码交换。 图图2-16表示表示22的交叉接点矩阵，它有的交叉接点矩阵，它有2条输入复用线和条输入复用线和2条输出复用线。条输出复用线。 控制存储器的作用是对交叉接点矩阵进控制存储器的作用是对交叉接点矩阵进行控制，控制方式有以下两种。行控制，控制方式有以下两种。图图2-16 S接线器的组成和工作原理接线器的组成和工作原理 它按输入复用线来配置它按输入复用线来配置CM，即

19、每一条输，即每一条输入复用线有一个入复用线有一个CM，由这个，由这个CM来决定该来决定该输入输入PCM线上各时隙的信码，要交换到哪线上各时隙的信码，要交换到哪一条输出一条输出PCM复用线上去。复用线上去。 它按输出它按输出PCM复用线来配置复用线来配置CM，即每，即每一条输出复用线有一个一条输出复用线有一个CM，由这个，由这个CM来来决定哪条输入决定哪条输入PCM线上哪个时隙的信码，线上哪个时隙的信码，要交换到这条输出要交换到这条输出PCM复用线上来。复用线上来。1复用器和串并变换复用器和串并变换 复用器又称并路器，它的作用是提高复用器又称并路器，它的作用是提高PCM复用线的复用度。复用线的复

20、用度。 复用器的组成如图复用器的组成如图2-17所示。所示。图图2-17 复用器组成示意图复用器组成示意图 从图从图2-17可知，在复用器中先把串行传送的可知，在复用器中先把串行传送的PCM信号变为并行传送，即进行串并变换信号变为并行传送，即进行串并变换（SP），然后再进行并路。），然后再进行并路。 串并变换和复用的工作过程可用图串并变换和复用的工作过程可用图2-18说明。说明。图图2-18 串并变换和复用的波形示意图串并变换和复用的波形示意图 分路器的作用是把数字交换网络输出的分路器的作用是把数字交换网络输出的信息编码先进行分路，然后再进行并串变信息编码先进行分路，然后再进行并串变换（换（P

21、S），使它恢复原来的复用度和码），使它恢复原来的复用度和码率，所以分路器的组成方框图与图率，所以分路器的组成方框图与图2-17复复用器的组成方框图正好相反。用器的组成方框图正好相反。 分路器的工作过程读者可自行分析。分路器的工作过程读者可自行分析。 数字交换网络的功能是完成任意入线和数字交换网络的功能是完成任意入线和任意出线之间的时隙交换。任意出线之间的时隙交换。 对于不同规模的交换机，数字交换网络对于不同规模的交换机，数字交换网络具有不同的组网结构。具有不同的组网结构。 最简单的只有一个单级最简单的只有一个单级T接线器，对于大接线器，对于大型网络可以由型网络可以由T接线器组成多级网络，也接线

22、器组成多级网络，也可以与可以与S接线器结合，构成接线器结合，构成T-S-T、T-S-S-T、T-S-S-S-T、S-T-S、S-S-T-S-S等结构，以等结构，以适应大、中、小型数字交换机的网络容量适应大、中、小型数字交换机的网络容量需要。需要。 T-S-T数字交换网络为三级交换网络，两数字交换网络为三级交换网络，两侧为时间接线器，中间为空间接线器。侧为时间接线器，中间为空间接线器。 这是一种较为典型的网络。这是一种较为典型的网络。（1）TST交换网的组成。交换网的组成。（2）T-S-T的工作原理。的工作原理。图图2-19 TST网络结构示意图网络结构示意图图图2-20 TST网络的组成和工作

23、原理网络的组成和工作原理 当要求交换网络的规模更大时，可以采当要求交换网络的规模更大时，可以采用以下用以下4种典型的多级数字交换网络。种典型的多级数字交换网络。（1）T-S-S-T网络。网络。 图图2-21 T-S-S-T网络方框图网络方框图 图图2-22 T-S-S-S-T网络方框图网络方框图 图图2-23 S-S-T-S-S网络方框图网络方框图 图图2-24 T-T-T网络方框图网络方框图 数字程控交换机是由电子计算机控制的数字程控交换机是由电子计算机控制的实时信息交换系统，它主要由硬件和软件实时信息交换系统，它主要由硬件和软件系统两大部分组成。系统两大部分组成。 随着微电子技术的发展，硬

24、件成本不断随着微电子技术的发展，硬件成本不断下降，而软件系统的情况则完全不同。下降，而软件系统的情况则完全不同。 一个大型数字程控交换机容量可达数十一个大型数字程控交换机容量可达数十万门，其软件总量通常由数十万乃至百万万门，其软件总量通常由数十万乃至百万条语句组成，软件开发工作量达数百人年。条语句组成，软件开发工作量达数百人年。 随着新业务的引入，功能的不断完善，随着新业务的引入，功能的不断完善，软件工作量也在不断增加。软件工作量也在不断增加。 可以预见，数字程控交换系统的成本、质可以预见，数字程控交换系统的成本、质量（如可靠性、话务处理能力、过负荷控制量（如可靠性、话务处理能力、过负荷控制能

25、力等）在很大程度上取决于软件系统。能力等）在很大程度上取决于软件系统。 交换软件系统是指完成交换系统各项功能交换软件系统是指完成交换系统各项功能而运行于各处理机中的程序和数据的集合。而运行于各处理机中的程序和数据的集合。 交换软件系统十分庞大而复杂，总体上可交换软件系统十分庞大而复杂，总体上可以分为运行软件系统和支援软件系统两大以分为运行软件系统和支援软件系统两大部分，如图部分，如图2-25所示。所示。 图图2-25 程控交换软件系统的组成程控交换软件系统的组成 运行软件又称联机软件，是指交换系统运行软件又称联机软件，是指交换系统工作时运行在各处理机中，对交换系统的工作时运行在各处理机中，对交

26、换系统的各种业务进行处理的软件的总和。各种业务进行处理的软件的总和。 其中大部分业务具有较强的实时性。其中大部分业务具有较强的实时性。 根据功能的不同，运行软件系统又可分为根据功能的不同，运行软件系统又可分为操作系统、数据库和应用软件三个子系统。操作系统、数据库和应用软件三个子系统。（1）操作系统，用来对交换系统中）操作系统，用来对交换系统中的所有软、硬件资源进行管理和调度，的所有软、硬件资源进行管理和调度，为其他的应用软件提供支持，其主要为其他的应用软件提供支持，其主要功能是任务调度、存储器管理、时间功能是任务调度、存储器管理、时间管理、通信支援、故障处理（包括系管理、通信支援、故障处理（包

27、括系统安全和恢复），以及外设处理、文统安全和恢复），以及外设处理、文件管理、装入引导等。件管理、装入引导等。（2）数据库系统，对软件系统中的）数据库系统，对软件系统中的大量数据进行集中管理，实现各部分大量数据进行集中管理，实现各部分软件对数据的共享访问功能，并提供软件对数据的共享访问功能，并提供数据保护等功能。数据保护等功能。（3）应用软件，通常包括呼叫处理）应用软件，通常包括呼叫处理程序和维护管理程序两大部分。程序和维护管理程序两大部分。 图图2-26 在线运行软件各部分在线运行软件各部分 支援软件又称脱机软件，实际上是一个支援软件又称脱机软件，实际上是一个计算机辅助开发、生产及维护软件的系

28、统，计算机辅助开发、生产及维护软件的系统，主要用于开发和生成交换局的软件和数据，主要用于开发和生成交换局的软件和数据，以及开通时的测试等。以及开通时的测试等。 支援软件按其功能可划分为以下支援软件按其功能可划分为以下4个子系统：个子系统：（1）设计子系统）设计子系统 （2）测试子系统）测试子系统 （3）生产子系统）生产子系统 （4）维护子系统）维护子系统 程控交换机数据库所涉及的数据如下：程控交换机数据库所涉及的数据如下：（1）局数据。）局数据。 （2）用户数据。）用户数据。 （3）交换系统数据。）交换系统数据。 交换软件的基本特点是：规模大，实时交换软件的基本特点是：规模大，实时性强，具有多

29、重处理能力，可靠性和维护性强，具有多重处理能力，可靠性和维护性要求高。性要求高。（1）规模大。）规模大。 （2）实时性强。）实时性强。 （3）多重性处理。）多重性处理。 （4）高可靠性。）高可靠性。（5）维护要求高。）维护要求高。 数字程控交换机是一个实时处理系统，数字程控交换机是一个实时处理系统，它的操作系统是实时多任务操作系统，其它的操作系统是实时多任务操作系统，其特点是实时性强、可靠性高，能支持多任特点是实时性强、可靠性高，能支持多任务操作。务操作。 概括地说，交换机操作系统的功能是管理概括地说，交换机操作系统的功能是管理所有资源和对其应用软件的执行提供支援。所有资源和对其应用软件的执行

30、提供支援。 交换机操作系统的基本功能如下：交换机操作系统的基本功能如下：（1）程序的执行管理。）程序的执行管理。 （2）存储器管理。）存储器管理。 （3）时间管理。）时间管理。 （4）通信支援。）通信支援。 （5）故障处理。）故障处理。 2实时处理实时处理 所谓多重处理，简单地说就是在同一时所谓多重处理，简单地说就是在同一时间内对多个工作任务同时进行处理。间内对多个工作任务同时进行处理。 多重处理的基础是处理机的工作速度应多重处理的基础是处理机的工作速度应远远高于交换动作速度，因而可将处理机远远高于交换动作速度，因而可将处理机的时间分割使用，对交换设备来说就好像的时间分割使用，对交换设备来说就

31、好像同时被驱动一样。同时被驱动一样。图图2-27 串行处理和多重处理串行处理和多重处理 任务排序。任务排序。 任务时间分配。任务时间分配。 任务的更换处理。任务的更换处理。 资源管理。资源管理。 多道程序。多道程序。 多重并行处理。多重并行处理。 数字程控交换机的主要任务是呼叫处理，数字程控交换机的主要任务是呼叫处理，为用户提供电话业务。为用户提供电话业务。 呼叫处理程序是最能体现交换机特色的软呼叫处理程序是最能体现交换机特色的软件，在呼叫处理过程中，交换软件的两个基件，在呼叫处理过程中，交换软件的两个基本特点即实时性和并发性都有体现。本特点即实时性和并发性都有体现。 呼叫处理程序在整个交换机

32、运行软件中呼叫处理程序在整个交换机运行软件中所占比重并不多，但其运行十分频繁，占所占比重并不多，但其运行十分频繁，占用处理机的时间最多。用处理机的时间最多。1一次呼叫的接续过程一次呼叫的接续过程 一个正常的电话呼叫过程是：主叫用户摘一个正常的电话呼叫过程是：主叫用户摘机听拨号音；拨被叫用户号码；被叫用户听机听拨号音；拨被叫用户号码；被叫用户听振铃音，主叫用户听回铃音；被叫用户摘机振铃音，主叫用户听回铃音；被叫用户摘机应答，主、被叫用户开始通话；主、被叫用应答，主、被叫用户开始通话；主、被叫用户任一方挂机，另一方听忙音后挂机。户任一方挂机，另一方听忙音后挂机。 对应于用户的这些操作，交换机应按顺

33、对应于用户的这些操作，交换机应按顺序完成下列接续动作：序完成下列接续动作：（1）监视主叫摘机呼叫。）监视主叫摘机呼叫。（2）送拨号音，准备收号。）送拨号音，准备收号。（3）收号。）收号。（4）号码分析。）号码分析。（5）接至被叫用户。）接至被叫用户。（6）向被叫用户振铃。）向被叫用户振铃。（7）被叫应答通话。）被叫应答通话。（8）话终（主叫先挂机）。）话终（主叫先挂机）。（9）话终（被叫先挂机）。）话终（被叫先挂机）。 把一次接续划分为很多相对较长时间内稳把一次接续划分为很多相对较长时间内稳定不变的状态，如空闲、收号、振铃、通定不变的状态，如空闲、收号、振铃、通话等。话等。 交换机由一个稳定状

34、态变化到另一个稳定交换机由一个稳定状态变化到另一个稳定状态（实际就是交换动作）叫做状态迁移。状态（实际就是交换动作）叫做状态迁移。 数字程控交换机的呼叫接续处理过程在逻数字程控交换机的呼叫接续处理过程在逻辑上是一个多进程并发执行的过程，可以为辑上是一个多进程并发执行的过程，可以为每一个呼叫创建一个进程，这就使得接续处每一个呼叫创建一个进程，这就使得接续处理的逻辑描述与物理实现能较好地统一起来，理的逻辑描述与物理实现能较好地统一起来，通过建立有限状态机（通过建立有限状态机（FSM，Finite State Machine）模型来实现各种功能。）模型来实现各种功能。 呼叫处理程序用于控制呼叫接续过

35、程，主呼叫处理程序用于控制呼叫接续过程，主要包括用户扫描、信令扫描、数字分析、路要包括用户扫描、信令扫描、数字分析、路由选择、通路选择、输出驱动等功能模块。由选择、通路选择、输出驱动等功能模块。1用户扫描用户扫描2信令扫描信令扫描3数字分析数字分析4路由选择路由选择5通路选择通路选择6输出驱动输出驱动 引起状态迁移的原因称为引起状态迁移的原因称为“事件事件”，处，处理状态迁移的工作称为理状态迁移的工作称为“任务任务”。 识别启动原因的处理叫做监视处理，也识别启动原因的处理叫做监视处理，也叫做输入处理。叫做输入处理。 输入处理的程序称为输入程序；分析事输入处理的程序称为输入程序；分析事件以确定执

36、行何种任务的程序叫做任务分件以确定执行何种任务的程序叫做任务分析程序；控制状态迁移的程序叫做任务执析程序；控制状态迁移的程序叫做任务执行程序。行程序。 在任务执行中把与硬件动作有关的程序，在任务执行中把与硬件动作有关的程序，从任务执行中分离出来，作为独立的输出从任务执行中分离出来，作为独立的输出程序。程序。 另外，任务执行又分前后两部分，分别称另外，任务执行又分前后两部分，分别称为为“始始”和和“终终”。 上述关系如图上述关系如图2-28所示。所示。图图2-28 状态迁移与呼叫处理程序的关系状态迁移与呼叫处理程序的关系（1）输入处理）输入处理 （2）内部处理）内部处理（3）输出处理）输出处理

37、1摘挂机识别摘挂机识别2收号识别收号识别图图2-29 用户摘、挂机识别原理用户摘、挂机识别原理 图图2-30 双音频号码接收原理双音频号码接收原理（1）塔形结构。）塔形结构。 （2）线性结构。）线性结构。 图图2-31 塔形数字分析表塔形数字分析表 图图2-32 线性数字分析表线性数字分析表 当进行通信的两个用户不属于同一交换局当进行通信的两个用户不属于同一交换局时，在交换局之间要为其建立起一条传送时，在交换局之间要为其建立起一条传送信息的通道，这就是路由。信息的通道，这就是路由。 确切地说，路由是网络中任意两个交换局确切地说，路由是网络中任意两个交换局之间建立之间建立个呼叫连接或传递信息的途

38、径。个呼叫连接或传递信息的途径。 它可以由一个电路群组成，也可以由多它可以由一个电路群组成，也可以由多个电路群经交换局串接而成。个电路群经交换局串接而成。 路由选择也称选路，是指一个交换局呼路由选择也称选路，是指一个交换局呼叫另一个交换局时在多个可传递信息的途叫另一个交换局时在多个可传递信息的途径中进行选择。径中进行选择。 具体地，对于某一交换机而言，在进行路具体地，对于某一交换机而言，在进行路由选择时，要用到如下参数：由选择时，要用到如下参数：（1）路由块）路由块能够到达指定局向的能够到达指定局向的所有路由的集合；所有路由的集合；（2）路由（索引）表）路由（索引）表表示直接连表示直接连接两个

39、交换机的若干个中继群的组合。接两个交换机的若干个中继群的组合。（3）中继线群）中继线群表示直接连接两表示直接连接两个交换机之间具有相同特性的中继线个交换机之间具有相同特性的中继线的集合；的集合；（4）中继线）中继线直接连接两个交换直接连接两个交换机之间的中继线路。机之间的中继线路。图图2-33 路由选择查表示意图路由选择查表示意图（1）T-S-T网络及其网络映像。网络及其网络映像。 图图2-34 F150选组级选组级T-S-T网络网络 图图2-35 内部时隙忙闲表内部时隙忙闲表图图2-36 通路忙闲表运算示意图通路忙闲表运算示意图 在进行分析处理后，分析程序给出结果，在进行分析处理后，分析程序

40、给出结果，并决定下一步要执行的任务。并决定下一步要执行的任务。 任务的信息来源于输入处理，任务的执行任务的信息来源于输入处理，任务的执行就是要完成一个交换动作。就是要完成一个交换动作。 任务的执行一般分为三个步骤：任务的执行一般分为三个步骤： 动作准备。动作准备。 输入命令。输入命令。 终了处理。终了处理。 执行任务和输出硬件控制命令属于输出执行任务和输出硬件控制命令属于输出处理。处理。 输出处理包括：输出处理包括： 通话话路的驱动、复原（发送路由控制通话话路的驱动、复原（发送路由控制信息）；信息）； 发送分配信号（例如振铃控制、测试控发送分配信号（例如振铃控制、测试控 制等信号）；制等信号）

41、； 转发拨号脉冲，主要是对模拟局发送；转发拨号脉冲，主要是对模拟局发送； 发线路信号和记发器信号；发线路信号和记发器信号； 发公共信道信号；发公共信道信号； 发计费脉冲；发计费脉冲； 发处理机间通信信息；发处理机间通信信息； 发送测试码；发送测试码； 其他。其他。 路由驱动。路由驱动。 发送分配信号。发送分配信号。 转发数字。转发数字。 线路信号的发送可由硬件实现，处理机线路信号的发送可由硬件实现，处理机只发有关控制信号。只发有关控制信号。 从呼叫处理过程可以看出，一次普通电从呼叫处理过程可以看出，一次普通电话呼叫的处理并不复杂，如摘机识别、收话呼叫的处理并不复杂，如摘机识别、收号、数字分析、

42、路由选择、通路选择、挂号、数字分析、路由选择、通路选择、挂机释放、计费等操作，即使考虑到呼叫过机释放、计费等操作，即使考虑到呼叫过程中的各种异常情况，呼叫处理过程也不程中的各种异常情况，呼叫处理过程也不十分复杂。十分复杂。 但由于交换系统可能要面对数千乃至数但由于交换系统可能要面对数千乃至数万个呼叫，而这些呼叫的发生又是随机的，万个呼叫，而这些呼叫的发生又是随机的，情况就变得复杂得多，这就必须对呼叫处情况就变得复杂得多，这就必须对呼叫处理程序进行有效的管理，才能使交换机有理程序进行有效的管理，才能使交换机有条不紊地工作。条不紊地工作。 程控交换程序的实时性要求不同，有些程控交换程序的实时性要求

43、不同，有些实时性强，交换机需立即执行；有些实时实时性强，交换机需立即执行；有些实时性差一些，可以稍加延迟。性差一些，可以稍加延迟。 因此，在进行程序的执行管理时，必须因此，在进行程序的执行管理时，必须预先安排好各种程序的执行计划，在特定预先安排好各种程序的执行计划，在特定时刻选择执行最合适的处理任务。时刻选择执行最合适的处理任务。 如何按照计划依次执行各种程序以满足如何按照计划依次执行各种程序以满足不同的实时性要求？一种有效的方法就是不同的实时性要求？一种有效的方法就是将各种程序划分成不同的优先级。将各种程序划分成不同的优先级。 故障级。故障级。 周期级。周期级。 基本级。基本级。 图图2-3

44、7 时钟级与基本级的执行时钟级与基本级的执行图图2-38 程序执行的顺序程序执行的顺序图图2-39 程序执行总框图程序执行总框图 程序执行管理的基本原则如下：程序执行管理的基本原则如下： 基本级按级别依次执行。基本级按级别依次执行。 基本级程序在执行中可被各种中断插基本级程序在执行中可被各种中断插入，在保护现场后转去执行相应的中断处入，在保护现场后转去执行相应的中断处理程序。理程序。 中断级在执行中，只允许高级别中断进入。中断级在执行中，只允许高级别中断进入。 基本级被时钟中断插入后的恢复处理应体基本级被时钟中断插入后的恢复处理应体现基本级中的级别次序。现基本级中的级别次序。 按照预定的计划，

45、有条不紊地执行各种按照预定的计划，有条不紊地执行各种程序，可以满足各种程序不同执行周期的程序，可以满足各种程序不同执行周期的要求。要求。 采用时间表是一种简便而有效的方法。采用时间表是一种简便而有效的方法。 时间表的结构如图时间表的结构如图2-40所示。所示。 它由四部分组成：时间计数器它由四部分组成：时间计数器（HTMR）、有效指示器（）、有效指示器（HACT）、时）、时间表（间表（HTBL）和转移表（）和转移表（HJUMP）。）。图图2-40 时间表结构时间表结构 首先，调度程序从时间计数器中取值，首先，调度程序从时间计数器中取值，每次时钟中断到来时，时间计数器加每次时钟中断到来时，时间计

46、数器加1。 以时间计数器的值为指针，依次读取时以时间计数器的值为指针，依次读取时间表的相应单元，将该单元的内容与间表的相应单元，将该单元的内容与HACT的内容相的内容相“与与”，再进行寻，再进行寻“1”操操作。作。 寻到寻到1，则转向该位对应的程序的入口地址，则转向该位对应的程序的入口地址，执行该程序，执行完毕返回时间表，再执行执行该程序，执行完毕返回时间表，再执行其他为其他为“1”的相应程序。的相应程序。 如不为如不为“1”，则不执行。，则不执行。 当所有单元寻当所有单元寻1完毕，则转向低一级的程序。完毕，则转向低一级的程序。 在最后一个单元的最后一位上，将时间在最后一个单元的最后一位上，将

47、时间计数器清计数器清0，以便在下一周期重新开始。，以便在下一周期重新开始。 在调用过程中，后面程序的执行时刻取在调用过程中，后面程序的执行时刻取决于前面的程序是否被启动执行，因此，决于前面的程序是否被启动执行，因此，对运行间隔有严格要求的程序应排在比特对运行间隔有严格要求的程序应排在比特表的最前边，而无严格要求的可相应排在表的最前边，而无严格要求的可相应排在后边（与是左寻后边（与是左寻1还是右寻还是右寻1有关）。有关）。 时间间隔应小于所有程序的最小执行间时间间隔应小于所有程序的最小执行间隔要求，而总的行数等于各程序执行周期隔要求，而总的行数等于各程序执行周期与最短程序周期之比的最小公倍数。与

48、最短程序周期之比的最小公倍数。 最后，为使最后，为使CPU在各时隙期间的负荷均在各时隙期间的负荷均匀，应使每行中所含程序数大致相同。匀，应使每行中所含程序数大致相同。 由于各种程序的执行周期长短差异可能由于各种程序的执行周期长短差异可能很大，而且对时间精确度的要求不同，故很大，而且对时间精确度的要求不同，故实际应用时可根据情况分设几种时间表。实际应用时可根据情况分设几种时间表。 基本级中一部分程序具有周期性，可用基本级中一部分程序具有周期性，可用时间表控制执行。时间表控制执行。 而基本级中大部分处理任务没有周期性，而基本级中大部分处理任务没有周期性，可采用可采用 队列处理。队列处理。 同一级的

49、处理要求可按到达的先后次序同一级的处理要求可按到达的先后次序排成队列，采用先到来先处理的原则处理。排成队列，采用先到来先处理的原则处理。 基本级中的队列就是各种事件登记表的基本级中的队列就是各种事件登记表的队列。队列。 事件登记表是在发现处理要求的程序中事件登记表是在发现处理要求的程序中登记的。登记的。 例如用户扫描发现用户呼出，就登记呼出例如用户扫描发现用户呼出，就登记呼出事件登记表，包括应启动的程序地址、要求事件登记表，包括应启动的程序地址、要求处理的内容和处理中必需的一些数据等。处理的内容和处理中必需的一些数据等。 按照先进先处理的原则，依次取出每一张按照先进先处理的原则，依次取出每一张

50、表进行处理。表进行处理。 故障级程序的调度是由故障级中断控制的。故障级程序的调度是由故障级中断控制的。 当交换系统出现故障时，中断源触发器发当交换系统出现故障时，中断源触发器发出故障级中断请求，处理机一经识别到故障出故障级中断请求，处理机一经识别到故障中断请求，立即中断正在执行的周期级和基中断请求，立即中断正在执行的周期级和基本级程序，优先执行故障级处理程序。本级程序，优先执行故障级处理程序。 故障处理程序包括故障识别、主故障处理程序包括故障识别、主/备用设备用设备切换以及恢复处理等。备切换以及恢复处理等。 故障处理的过程如下：故障处理的过程如下：（1）当交换系统发生故障时，启动）当交换系统发

51、生故障时，启动中断源触发器产生故障中断。中断源触发器产生故障中断。 故障中断中断正在执行的程序，将中断故障中断中断正在执行的程序，将中断时的原有状态保存到存储器内，启动故障时的原有状态保存到存储器内，启动故障处理程序。处理程序。（2）故障处理程序启动故障识别和分）故障处理程序启动故障识别和分析程序，对故障进行识别和分析判断。析程序，对故障进行识别和分析判断。 当判明有故障的设备后，就进行故障隔当判明有故障的设备后，就进行故障隔离，切除故障设备，重新组成可以正常工离，切除故障设备，重新组成可以正常工作的系统，这一过程称为系统再组成。作的系统，这一过程称为系统再组成。 最简单的系统再组成是进行主最

52、简单的系统再组成是进行主/备用转换。备用转换。（3）随即启动诊断测试程序，对切）随即启动诊断测试程序，对切换下来的设备进行诊断测试，判明故换下来的设备进行诊断测试，判明故障位置，将诊断结果打印输出。障位置，将诊断结果打印输出。 维护人员根据诊断结果进行修复。维护人员根据诊断结果进行修复。 2.6.1 性能指标性能指标 性能指标是评价交换机呼叫处理能力和性能指标是评价交换机呼叫处理能力和交换能力的指标，可以反映交换机所具备交换能力的指标，可以反映交换机所具备的技术水平。的技术水平。 性能指标主要包括交换机能够承受的话性能指标主要包括交换机能够承受的话务量、呼叫处理能力和交换机能够接入的务量、呼叫

53、处理能力和交换机能够接入的用户线和中继线的最大数量等。用户线和中继线的最大数量等。1话务负荷能力话务负荷能力 2呼叫处理能力呼叫处理能力（1）交换系统容量的影响。）交换系统容量的影响。 （2）控制系统结构的影响。）控制系统结构的影响。（3）处理机性能的影响。）处理机性能的影响。（4）软件设计水平的影响。）软件设计水平的影响。 交换机能够提供的用户线和中继线的最交换机能够提供的用户线和中继线的最大数量，是电路交换机的一个重要指标。大数量，是电路交换机的一个重要指标。 局用交换机中，数字交换网络一般能够局用交换机中，数字交换网络一般能够同时提供数万条话路，这些话路可以用来同时提供数万条话路，这些话

54、路可以用来连接用户线和中继线。连接用户线和中继线。 由于用户线的平均话音业务量较小，一由于用户线的平均话音业务量较小，一般只有般只有0.2 Erl左右，即同时进行呼叫和通左右，即同时进行呼叫和通话的用户只占全部用户的话的用户只占全部用户的20%，因此交换，因此交换机的用户模块都具有话务集中（扩散）的机的用户模块都具有话务集中（扩散）的能力，这样就可以使交换机的话路系统连能力，这样就可以使交换机的话路系统连接更多的用户线。接更多的用户线。 很多局用交换机能够连接的用户线达十很多局用交换机能够连接的用户线达十万线以上，而中继线也可以达到数万线。万线以上，而中继线也可以达到数万线。1呼损指标呼损指标

55、 呼损率是交换设备未能完成的电话呼叫呼损率是交换设备未能完成的电话呼叫数量和用户发出的电话呼叫数量的比值，数量和用户发出的电话呼叫数量的比值，简称呼损。简称呼损。 这个比率越小，交换机为用户提供的服这个比率越小，交换机为用户提供的服务质量就越高。务质量就越高。 在实际考察呼损时，要考虑到在用户满在实际考察呼损时，要考虑到在用户满意服务质量的前提下，使交换系统有较高意服务质量的前提下，使交换系统有较高的使用率，这是相互矛盾的两个因素。的使用率，这是相互矛盾的两个因素。 因为若让用户满意，呼损就不能太大；因为若让用户满意，呼损就不能太大；而呼损小了，设备的利用率就要降低。而呼损小了，设备的利用率就

56、要降低。 因此要进行权衡，从而将呼损确定在一因此要进行权衡，从而将呼损确定在一个合理的范围内。个合理的范围内。 一般认为，在本地电话网中，总呼损在一般认为，在本地电话网中，总呼损在2%5%范围内是比较合适的。范围内是比较合适的。 接续时延包括用户摘机后听到拨号音的接续时延包括用户摘机后听到拨号音的时延和用户拨号完毕听到回铃音的时延。时延和用户拨号完毕听到回铃音的时延。 可靠性指标是衡量电路交换机维持良好可靠性指标是衡量电路交换机维持良好服务质量的持久能力指标。服务质量的持久能力指标。 数字程控交换系统的可靠性通常用可用数字程控交换系统的可靠性通常用可用度和不可用度来衡量。度和不可用度来衡量。

57、为了表示系统的可用度和不可用度，定为了表示系统的可用度和不可用度，定义了两个时间参数：平均故障间隔时间义了两个时间参数：平均故障间隔时间（MTBF，Mean Time Between Failure）和平均故障修复时间（和平均故障修复时间（MTTR，Mean Time To Repair）。）。 前者是系统的正常运行时间，后者是系前者是系统的正常运行时间，后者是系统因故障而停止运行的时间。统因故障而停止运行的时间。 因此，可用度因此，可用度A可表示为：可表示为：A=MTBF/（MTBF+MTTR） 而不可用度而不可用度U则表示为：则表示为：U=1A=MTTR/（MTBF+MTTR） 对于有冗余

58、的双处理机系统，其平均故障对于有冗余的双处理机系统，其平均故障间隔时间间隔时间MTBFD可近似表示为：可近似表示为：MTBFD = MTBF2/（2 MTTR） 相应地，双机系统的可用度可近似表示为：相应地，双机系统的可用度可近似表示为：AD =MTBF2/（MTBF2+2 MTTR2） 一般要求局用交换机的系统中断时间在一般要求局用交换机的系统中断时间在40年中不超过年中不超过2小时，相当于可用度小时，相当于可用度A不小不小于于99.9994%。 要提高可靠性，就要提高要提高可靠性，就要提高 MTBF或降低或降低 MTTR，这样就对硬件系统的可靠性和软，这样就对硬件系统的可靠性和软件的可维护

59、性提出了很高的要求。件的可维护性提出了很高的要求。 2.7.1 基本概念基本概念1电话网构成要素电话网构成要素（1）终端设备。）终端设备。 （2）交换设备。）交换设备。 （3）传输系统。）传输系统。 （1）话音业务的特点。）话音业务的特点。 速率恒定且单一。速率恒定且单一。 对丢失不敏感。对丢失不敏感。 对实时性要求较高。对实时性要求较高。 话音具有连续性。话音具有连续性。 同步时分复用。同步时分复用。 同步时分交换。同步时分交换。 面向连接。面向连接。 对用户数据的透明传输。对用户数据的透明传输。 图图2-41 我国电话网三级结构我国电话网三级结构 我国长途电话网采用两级网结构：汇接我国长途

60、电话网采用两级网结构：汇接全省转接（含终端）长途话务的一级（省全省转接（含终端）长途话务的一级（省级）交换中心，用级）交换中心，用DC1表示；汇接本地网表示；汇接本地网长途终端话务的二级（地市级）交换中心，长途终端话务的二级（地市级）交换中心，用用DC2表示。表示。 我国长途电话网的两级结构及网路组织我国长途电话网的两级结构及网路组织示意如图示意如图2-42所示。所示。图图2-42 我国长途电话网结构示意图我国长途电话网结构示意图（1）一级长途交换中心。）一级长途交换中心。 （2）二级长途交换中心。）二级长途交换中心。 本地电话网是指在同一个长途编号区范本地电话网是指在同一个长途编号区范围内的