程控数字交换技术第7章课件教材

第7章交换技术基础任课教师：李红岩回顾：第2、3、4章回顾：第5、6章交换机拥有完善的维护操作子系统，具有各种自动监控功能，能发现故障并及时消除故障的影响，保证系统不间断地工作。但还需要采用预防性维护，维护人员应能利用系统提供的各种输出信息、话务测量等手段，使系统处于最佳运行状态。本章主要讲程控交换机运行维护阶段相关的理论基础，包括：话务量、呼损、最大忙时试呼次数、可靠性指标等概念和计算公式。第7章主要问题什么是话务量？话务量如何计算？话务量和呼损的关系？评价程控交换机的话务处理能力的两个指标是什么？什么是BHCA、MTBF、MTTR？第7章交换技术基础

7.1话务量基本概念7.2控制系统的呼叫处理能力7.3控制系统的可靠性指标引言本章重点讲述了话务理论基础知识。话务理论运用概率论的统计方法，研究电话交换系统的负载网络结构和服务质量的数量关系。统计和话务测量是观测交换机和网络情况的一种工具，有助于短期维护或长期的网络规划。譬如：通过各种话务流向，话务负荷的统计等来配置中继和交换能力；通过测量统计各种话务事件，得到服务性能和推算服务等级。

7.1话务量基本概念

7.1.1话务量电话用户进行通话时，必然要占用电话局的交换设备，用户通话次数多少和每次通话时间长短都从数量上说明用户使用电话的程度，也说明电话局内的交换设备被占用的程度。从数量上表明用户占用交换网络和交换网络单元程度的量叫话务量。话务量又称电话负载，是电信业务流量的简称。

7.1.1话务量话务量是用户占用交换机资源的一个量度，反映用户在电话通信使用上的数量要求。在交换局内，它表现为交换设备的繁忙程度。交换机的话务量是指单位时间（1小时）内，交换系统承担的话务负荷和每次处理任务平均占用的时间。全天话务量变化（图7.1）说明

通常所说的话务量，是指系统在一天的最繁忙时间里一个小时的平均话务量。图7.1全天话务量变化示例

7.1.1话务量话务量的大小与用户数量、用户通信的频繁程度、每次通信占用的时间长度以及观测的时间长度有关。单位时间内通信的次数越多，每次通信占用的时间越长，观测的时间越长，话务量就越大。由于通信次数、每次通信占用时间的长度都是变化着的，所以话务量也是一个随时间变化的量，即是一个“随机变量”。

7.1.1话务量一、话务量的计算话务量等于在一个平均占用时长内话源（即用户和上级网络单元）发生的平均呼叫数。话务量A与用户的呼叫次数C和每次呼叫的平均占用时间t有关：A=C(次/小时)

×t(小时/次)

话务量的基本单位是爱尔兰（Erlang），或叫“小时呼”，简写为Erl。由定义可以看出，Erl是一个无量纲的量。话务量也用分钟呼（cm）或百秒呼（ccs）来表示：1Erl＝60cm＝36ccs。7.1.1话务量话务量计算的例子例1.一个交换机，其交换网络连接1000个用户终端，每个用户忙时话务量为0.1Erl。求该交换机总的话务量。解：A=0.1Erl×1000=100Erl则该交换机总的话务量为100Erl。

7.1.1话务量例2.某中继线1小时内有6个10分钟的占用时间，问该中继线的话务量是多少？解：C＝6，小时∴A=C×t=1Erl

例3.一个城市由市区和农村组成。市区面积为400平方公里，1000个人/平方公里，每小时每个用户2个电话，每个电话平均通话时长为50秒；农村面积为500平方公里，100个人/平方公里，每小时每个用户1个电话，每个电话平均通话时长为40秒。试计算该城市1小时内总共产生的话务量是多少？解：市区话务量A1＝400×1000×2×（50÷3600）＝11111.11ERL农村话务量A2＝500×100×1×（40÷3600）＝555.56ERL∴A＝A1+A2＝11111.11ERL+555.56ERL＝11666.67ERL

则该城市1小时内总共产生的话务量是11666.67ERL。

7.1.1话务量

二、网络单元的话务量网络单元指的是一条中继电路（64Kb/s），一个网络端口（64Kb/s），一个用户板端口或者一些与呼叫有关的软件单元。根据话源话务量定义，网络单元的话务量为 A=λ·S =C/T·S =C·S/T C──呼叫次数 T──单位时间（一个小时）当A=1时，网络单元被100%占用。当A<1时，网络单元被占用了相应的百分数。例如，一个网络单元的话务量是0.8爱尔兰，表明这个网络单元（如，一个中继电路）的利用率是80%，也可以说，在一个小时内，网络单元被占用了0.8小时。一条中继电路的话务量是0.7E(规范规定值)。可以说，每条中继线的利用率为70%。也可以说，在一个小时内，中继线占用时间达0.7小时。 当知道两个局间话务量An，呼损En(A)，查爱尔兰表得中继线数N后，需检查每条中继线的利用率μ，μ=An/N，μ应小于等于0.7E，当μ大于0.7E时，所需中继线数量应按下式求出，N=An/0.7E。例4：取定每中继线忙时平局话务量为0.4Erl，每用户忙时话务量为0.04Erl，则根据计算扩容1000线用户，需扩容（

）条E1中继系统(一个E1按30个话路计算)：

A、2

B、5

C、4

D、1解：

0.4*30*N=1000*0.04

N=3.33

所以取4*E1，答案C7.1.1话务量

三、网络的话务量网络由二个以上网络单元组成，例如，中继线群，交换网络，用户网络，一块用户板以及与呼叫有关的软件功能块。网络话务量为完成话务量其定义及表达形式如下： 定义A=C/T·S=λ·S 1 A=C/T·S 网络话务量A等于在平均占用时长S内发生的平均占用次数。 2 A=C/T·S=1/T·CS 网络话务量A在数量上等于在单位时间（T）里，网络被占用时间的总和CS。例：有一个由100条中继线组成的中继线群，在它上面通过的话务量（即完成话务量）为70E，说明其意义。

答：这70E表示，在100条中继线中，同时被占用着的平均有70条。可以说，在一小时内，100条线的总占用时间平均为70小时，也可以说，在平均占用时长内，平均有70次占用发生。例：取定某个本地网每用户忙时平均话务量为0.06Erl，平均占用时长60秒，则如果新建1000线的交换机，则该交换机的忙时试呼次数计算为：（

）

A、6000

B、1000

C、2000

D、3600解：

0.06*1000=C*(60/3600)

C=3600

答案为D。7.1.1话务量

四、处理机单元的话务量

处理机单元的承载话务量A=C/T·S=λ0·S λ0为单位时间内发生的平均呼叫次数 S表示呼叫的平均占用时长。 处理机单元平均占用时长很短，单位时间内所接收的平均呼叫次数又很高，这与网络单元及网络情况大不相同。处理机只处理呼叫，而不被呼叫用户所占用。在极端情况下，C·S=T，故A=C·S/T=1（爱尔兰）。 对处理机单元来说，正常话务量运用在0.1E以上，0.9E以下。0.1E以下为处理机固有开销，0.9E以上留给处理机过载控制。7.1.1话务量

五、处理机组（多处理机）的话务量多处理机的话务量是各处理机单元话务量之和，即 A=M×A1，当M=6时，A=6×A1

7.1.1话务量话务量的种类原发话务量又称流入话务量，是指加入到交换网络输入线上的话务量。完成话务量，是指从交换网络输出端送出的话务量。即原发话务量中，完成接续的那部分话务量。损失话务量，是指原发话务量中，未完成接续的那部分话务量。它是原发话务量与完成话务量之差。

7.1.1话务量国际通用的话务量单位，是原国际电报电话咨询委员会(CCITT)建议使用的单位--爱尔兰(Erl),是为了纪念话务理论的创始人丹麦学者

A.K.Erlang而命名的。

单位时间的话务量称为话务强度。话务负荷能力是指在一定的呼损率下，交换系统在忙时可以负荷的话务强度。话务负荷能力取决于交换网络的话务负荷能力。7.1.2线束交换网络是一个将若干入线和能被这些入线达到的若干出线（线束）之间的交叉矩阵。全利用度线束：线束中的任一条出线能被任一条入线所达到。部分利用度线束：线束中的任一条入线不能达到所有出线，只能达到部分出线。7.1.3呼损呼叫损失率是交换设备未能完成的电话呼叫数量与用户发出的电话呼叫数量的比值，简称呼损。呼损通常是由交换网络的内部阻塞引起的。呼损愈低，服务质量愈高。呼损的两种处理方式：明显损失制在呼叫中如果遇到全忙而找不到空闲出线时，用户立即听忙音，表示本次呼叫遭到损失。7.1.3呼损呼损的两种处理方式：呼损的三种计算方式：

（1）按呼叫计算的呼损B：是指在某一时间内损失的呼叫数与同一时间内发生的呼叫数之比。等待制在呼叫中如果遇到全忙而找不到空闲出线时，用户不是立即听忙音，而是等待有空闲出线时给予接续。7.1.3呼损呼损的三种计算方式：

（2）按负载计算的呼损H：是指在某一时间内损失的话务量与同一时间内流入的话务量之比。（3）按时间计算的呼损E：是指在某一时间内为话源提供接续路由全部阻塞的时间与所考察的时间段长度之比。7.1.3呼损原发话务量、完成话务量与损失话务量的关系：

AC=AO(1-B)=AO-AOBAC表示完成话务量；AO表示原发话务量；AOB表示损失话务量；B表示呼损。

7.1.3呼损爱尔兰呼损公式根据话务理论，呼损En(A)、出线数n和原发话务量A之间的定量关系可以用爱尔兰呼损公式表示：爱尔兰呼损公式表，简称“爱尔兰表”。爱尔兰表的关系可以理解为nEA的关系。

适用于明显损失制、全利用度系统。表7.1爱尔兰呼损表

【例】

设有25个用户公用交换网络的7条出线。每个用户的忙时话务量为0.1 Erl，求该交换机的呼损。解：交换机的总话务量A = 0.1 × 25 = 2.5 Erl，出线数n = 7。查爱尔兰呼损表可得该交换机的呼损E = 1%。【例】

某程控数字交换机的交换网络可提供20条出线，该交换机的呼损为5%，求该交换机所承受的总话务量。解：查爱尔兰呼损表可得交换机所承受的总话务量A = 15.249 Erl。

7.1.3呼损确定呼损标准时，要考虑：在电话网上能容许的总呼损大小如何将总呼损分配到系统的各选择级上

总呼损大小的两个基本因素：要使用户对服务质量感到满意，即呼损不能太大；要使交换系统的设备有较高的使用效率，不造成资金的浪费，即呼损不能太小。总呼损一般在2%～5%范围内。7.1.3呼损将总呼损分配到系统的各选择级上，一般不是平均分配（不合理），通常的做法是：第一选组级的呼损标准不能比其它选择级的大，而应该稍小些；对于局间中继线，为了减少投资、提高线束利用率，可以取较大的呼损标准；有些特种业务，由于其本身的重要性，呼损标准可以略小一些。§7.2交换网络的内部阻塞怎样降低T-S-T数字交换网络内部阻塞概率？－增加T-S-T数字交换网络内部的链路数。12345123123ABC123123输入线:输出线=3:5设A级入线与出线之比为n:m，C级为m:n,则无阻塞交换网络的条件为： m>=2n-1当n很大时，一般取：m=2n。无阻塞交换网络的条件

7.3控制系统的呼叫处理能力

话务量所衡量的是交换网络可以同时连接的路由数。交换网络的建立是在控制设备的控制下完成的，所以交换机的话务量往往受到控制设备呼叫处理能力的限制。控制系统的呼叫处理能力用BHCA来衡量。BHCA值越大，处理能力越强。BHCA(BusyHourCallAttempts)，是指“忙时最大试呼次数”。它指的是在系统最忙时段，交换系统所能支撑的最大呼叫次数。BHCC(BusyHourCallCompletion)，是指“忙时最大呼叫完成次数”。它指的是在系统繁忙时段，系统所能支持的最大实际呼叫完成次数。7.3控制系统的呼叫处理能力

7.3.1系统开销及其分配系统开销是指处理机用于运行处理软件的时间和统计时长之比，即时间资源的占用率。固有开销是指与呼叫处理次数（话务量）无关的系统开销。非固有开销是指与呼叫处理次数（话务量）有关的系统开销。

7.3.1系统开销及其分配在程控交换机运行期间，控制系统的机时主要由操作系统和呼叫处理软件来占用。操作系统的任务调度属于固有开销；而存储器管理、处理机管理、进程管理等属于非固有开销。呼叫处理软件中的周期级程序属于固有开销，而基本级程序属于非固有开销。通常系统开销中要留有余量，以备过负荷时的需要，这部分的开销称为余量开销。图7.6系统开销和BHCA的关系7.3.2计算BHCA的基本模型BHCA的计算BHCA通常用一个线性模型来估算：

t=a+bNt：单位时间内处理机用于呼叫处理的时间开销a：固有开销。与呼叫处理无关的系统开销。

b：处理一次呼叫的平均开销N：单位时间内所处理的呼叫总数，即BHCA值

7.3.2计算BHCA的基本模型BHCA计算的例子

例.某处理机忙时用于呼叫处理的时间开销平均为0.85，固有开销a=0.29，处理一个呼叫平均需时32ms，求其BHCA为多少？解：0.85=0.29+（0.032/3600）*N

N=63000次/小时BHCA的计算

例

某处理机忙时用于呼叫处理的时间开销平均为0.95，固有开销a=0.25，处理一个呼叫平均需时30ms，求其BHCA为多少？

解：t=0.95，a=0.25，

b=30msh

由t=a+bN得：话路/h7.3.3影响BHCA的因素1.系统容量容量通常以用户线和中继线数来表示。容量大小取决于数字交换网络的规模，即终端的时隙数和话路数。系统容量越大，固有开销就越大，则呼叫处理能力就越低。2.系统结构在多处理机系统中，系统的组成方式、各处理机的分工方式、处理机间的通信方式、处理机的备用方式等都会影响BHCA值。7.3.3影响BHCA的因素3.处理机能力指令系统功能越强，BHCA值越大。主时钟频率越高，BHCA值越大。能访问的存储空间范围越大，BHCA值越大。I/O口效率越高，BHCA值越大。7.3.3影响BHCA的因素4.软件设计水平简单、高效的操作系统会提高BHCA值。合理的数据结构会提高BHCA值。大部分软件用高级语言编写，但对实时性要求高、重复次数多的部分用汇编语言编写，会提高BHCA值。7.3.4

BHCA的测量1.试呼结果若一次试呼就完成通话，则称为成功呼叫；否则，称为不成功呼叫。2.BHCA的测量一般采用模拟呼叫器，利用大话务量测试：试呼为成功呼叫只考虑最大始发话务量：用户话务量最大为0.2中继线话务量为0.77.3.4

BHCA的测量2.

BHCA的测量一般采用模拟呼叫器，利用大话务量测试：每次呼叫平均占用时长：用户为60s中继线为90sBHCA标准值的计算公式：图7.9呼叫处理能力的特性曲线7.3.4

BHCA的测量3.过负荷控制没有过负荷控制的交换机在发生过负荷时，其实际完成的呼叫处理数会急剧下降。增加过负荷控制，能大大改善过负荷状态下的呼叫处理能力。过负荷控制过程：将交换机的始发呼叫源（用户或入中继线）分为不同的优先级别。7.3.4

BHCA的测量3.过负荷控制过负荷控制过程：发生过负荷时，首先尽快停止处理优先级最低的呼叫源的呼叫；若仍过负荷，再停止高一级的呼叫源，直到停止对最高优先级呼叫源的处理。

7.4控制系统的可靠性指标

可靠性是指在规定的时间和条件下完成规定功能的能力。程控交换机的可靠性指标是衡量交换机维持良好服务质