現(xiàn)代交換第3章

第3章數(shù)字程控電話交換

與電話通信網(wǎng)11.概述2.數(shù)字程控交換機(jī)的硬件系統(tǒng)3.程控交換軟件系統(tǒng)本章主要內(nèi)容電話通信與電話機(jī)電話交換技術(shù)的發(fā)展3.1概述3.1.1電話通信與電話機(jī)1876年貝爾發(fā)明了電話（原始的電磁式電話）↓1877年愛迪生發(fā)明了碳精式送話器+手柄+呼叫設(shè)備（電鈴）+手搖發(fā)電機(jī)+干電池（磁石式電話機(jī)）↓1882年出現(xiàn)了共電式電話機(jī)（沒有手搖發(fā)電機(jī)和干電池，通話所用電源由交換機(jī)供給）↓↓1896年美國人愛立克森發(fā)明了旋轉(zhuǎn)式電話撥號盤1920年美國人坎貝爾發(fā)明了消側(cè)音電路（自動電話機(jī)-撥號盤電話機(jī)）↓60年代電子學(xué)飛速發(fā)展、70年代大規(guī)模集成電路出現(xiàn)(電子電話機(jī)-按鍵式電話機(jī))↓80年代隨著N-ISDN的應(yīng)用出現(xiàn)了數(shù)字電話機(jī)↓90年代隨著B-ISDN網(wǎng)絡(luò)和IP骨干網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展應(yīng)用，多媒體終端和IP電話相繼出現(xiàn)揚聲電話機(jī)免提電話機(jī)無繩電話機(jī)錄音電話機(jī)可視電話機(jī)投幣電話機(jī)磁卡電話機(jī)1、電話機(jī)的分類送話器受話器原始話音還原話音二-四轉(zhuǎn)換消側(cè)音電路電話機(jī)原始話音還原話音2、電話機(jī)的構(gòu)成及通話原理受話器：將相應(yīng)的電信號還原為聲音的轉(zhuǎn)換器。送話器：將聲音變換為相應(yīng)電信號的轉(zhuǎn)換器。二/四轉(zhuǎn)換：完成二線和四線轉(zhuǎn)換的混合電路。（用戶話機(jī)的模擬信號是二線雙向的，而數(shù)字交換網(wǎng)的PCM信號是四線雙向的）消側(cè)音電路：用于消除回聲改善話音質(zhì)量。撥號盤：用于發(fā)送通信地址（被叫號碼）。振鈴器：呼叫被叫。旋轉(zhuǎn)式撥號盤（三個參數(shù)）：

脈沖速度：表示撥號盤每秒鐘發(fā)生的脈沖個數(shù)。按照我國電話交換設(shè)備用戶信令規(guī)定，8-14個

脈沖斷續(xù)比：在一個脈沖周期里，斷開電流的時間和接通電流的時間之比。

t斷/t續(xù)=（1.3-2.5）:1

位間隔：在撥兩個數(shù)字之間也就是發(fā)兩個脈沖串之間應(yīng)有一個時間間隔，使交換機(jī)能正確區(qū)分所撥數(shù)字，這個間隔就是位間隔?！?50ms按鍵式撥號盤：與撥號集成電路配合發(fā)出脈沖或雙音頻(DTMF)信令。_合并文件.rmvb.mp4振鈴器：交流鈴或音調(diào)振鈴器3.1.2電話交換技術(shù)的發(fā)展

1、人工交換階段：磁石式電話交換機(jī)共電式電話交換機(jī)

2、機(jī)電式自動交換階段：

步進(jìn)制交換機(jī)

縱橫制交換機(jī)3、電子式自動交換階段：半電子交換機(jī)（準(zhǔn)電子交換機(jī)）：話路部分采用機(jī)械接點，控制部分采用電子器件。全電子交換機(jī)：話路部分和控制部分均采用電子器件。電話交換技術(shù)發(fā)展的三個階段模擬程控交換機(jī)：1965年5月美國開通了第一個程控交換機(jī)（ESSNo.1）。數(shù)字程控交換機(jī)：1970年法國開通了第一個數(shù)字程控交換機(jī)（E10）。電話交換技術(shù)發(fā)展的三個階段

引進(jìn)交換機(jī)

AXE10，F(xiàn)ETEX-150，E10B，5ESS、NEAX61、EWSD

引進(jìn)生產(chǎn)線上海：S1240，北京：EWSD，天津：NEAX61

自行研制巨龍HJD-04，大唐SP30，華為C&C08，中興ZXJ10

我國程控交換技術(shù)的發(fā)展2、程控數(shù)字交換機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)163.2數(shù)字程控交換機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)字程控交換機(jī)的基本結(jié)構(gòu)是由話路子系統(tǒng)和控制子系統(tǒng)構(gòu)成的，話路子系統(tǒng)又是由交換網(wǎng)絡(luò)和接口設(shè)備組成的。圖3.2數(shù)字程控交換機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

數(shù)字程控交換機(jī)的典型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)控制子系統(tǒng)：交換機(jī)的指揮系統(tǒng)，交換機(jī)的所有動作都是在控制系統(tǒng)的控制下完成的。由中央級控制系統(tǒng)和用戶級控制系統(tǒng)組成。用戶級控制系統(tǒng)：即用戶CPU，負(fù)責(zé)對用戶模塊內(nèi)的所有用戶線路進(jìn)行監(jiān)視掃描，控制用戶級交換網(wǎng)絡(luò)，完成話務(wù)的集中，并對相關(guān)資源進(jìn)行分配。中央級控制系統(tǒng)是由處理器、存儲器、各種OAM終端和各種外設(shè)組成的。負(fù)責(zé)完成整個系統(tǒng)的分配、中央交換網(wǎng)絡(luò)的控制、呼叫處理、信令處理、控制用戶級CPU以及完成系統(tǒng)的操作、維護(hù)和管理等。話路子系統(tǒng)：由中央級交換網(wǎng)絡(luò)和用戶級交換網(wǎng)絡(luò)以及各種接口設(shè)備組成的。交換網(wǎng)絡(luò)：主要完成交換的功能，即在某條入線與出線之間建立連接，從而實現(xiàn)不同線路端口上的話音交換。接口設(shè)備：是數(shù)字程控交換機(jī)與外圍環(huán)境的接口，其功能主要是完成外部信號與交換機(jī)內(nèi)部信號的轉(zhuǎn)換。程控交換機(jī)的接口設(shè)備主要有用戶電路、中繼電路和信令收發(fā)設(shè)備。用戶電路：用戶終端設(shè)備與交換機(jī)的接口，用戶終端通過用戶線連接到交換機(jī)，因而每條用戶線對應(yīng)一套用戶電路。中繼電路：連接中繼線的接口，一般是交換機(jī)與交換機(jī)的接口。信令收發(fā)設(shè)備：信號發(fā)生器、DTMF接收器、MFC收發(fā)器（采用CAS信令）和公共信道信令終端設(shè)備（采用CCS信令時），用于完成用戶線上信令的發(fā)送和接收。完成交換機(jī)的核心交換功能和信令處理完成話務(wù)量集中的功能3.3接口設(shè)備231、接口設(shè)備的作用

是交換機(jī)中唯一與外界發(fā)生物理連接的部分。為了保證交換機(jī)內(nèi)部信號的傳送與處理的一致性，任何外界系統(tǒng)原則上都必須通過接口與交換機(jī)內(nèi)部進(jìn)行信息交換。完成外部信號與交換機(jī)內(nèi)部信號的轉(zhuǎn)換。2、數(shù)字交換系統(tǒng)接口類型OAM交換網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)模擬用戶接口電路用戶側(cè)接口中繼側(cè)接口數(shù)字用戶接口電路數(shù)字中繼接口電路模擬中繼接口電路操作維護(hù)ZVABCQ3數(shù)字中繼接口電路A：一次群PCM數(shù)字中繼接口B：二次群PCM數(shù)字中繼接口，四個一次群組合一個二次群接口C：模擬中繼接口Z：模擬用戶接口V：數(shù)字用戶接口Q3：與電信管理網(wǎng)的接口，用于操作、維護(hù)、管理和計費等。用戶電路是程控交換機(jī)通過用戶線與用戶終端相連的接口電路，也就是用戶終端和交換網(wǎng)絡(luò)的接口電路。（UserNetworkInterface）模擬用戶電路：程控交換機(jī)通過模擬用戶線和模擬終端設(shè)備相連的接口電路。數(shù)字用戶電路：程控交換機(jī)通過數(shù)字用戶線和數(shù)字終端設(shè)備相連的接口電路3.3.2用戶電路1、模擬用戶電路的功能框圖模擬用戶電路的功能可歸納為BORSCHT七個功能：——B(Batteryfeeding)饋電——O(Overvoltageprotection)過壓保護(hù)——R(Ringingcontrol)振鈴控制——S(Supervision)監(jiān)視——C(CODEC&filters)編譯碼和濾波——H(Hybirdcircuit)混合電路——T(Test)測試2、模擬用戶電路的功能-48v（60v）饋電電容的特性：“隔直流，通交流”電感的特性：“隔交流，通直流”在電話通信中，交換機(jī)通過用戶線向用戶終端提供通信的電源，這種饋電功能是由交換機(jī)的用戶電路完成的。過壓保護(hù)兩級保護(hù)措施：第一級保護(hù)：在總配線架上安裝避雷設(shè)施和防止高壓的保安器第二級保護(hù)：用戶電路的過壓保護(hù)-48V或60V用戶內(nèi)線振鈴控制振鈴電壓：90+15v由CPU送出的振鈴控制信號控制繼電器的通斷，當(dāng)繼電器接通時就可將鈴流送往用戶，被叫用戶摘機(jī)后，振鈴開關(guān)送出截鈴信號，CPU則控制停止振鈴。主要是監(jiān)視用戶線回路的通斷狀態(tài)，也就是電話的摘掛機(jī)狀態(tài)。一般通過饋電線路中的測試電阻來實現(xiàn)。能正確判斷出用戶線上的以下3種情況：1、用戶話機(jī)的摘掛機(jī)狀態(tài)2、用戶話機(jī)（號盤）發(fā)出的撥號脈沖3、投幣話機(jī)的輸入信號

監(jiān)視通過檢測電阻上的直流壓降判斷ab線是否形成直流通路通過從過壓保護(hù)電阻R的內(nèi)外側(cè)各引出信號進(jìn)行比較得知用戶線狀態(tài)編譯碼和濾波編碼器：把模擬話音信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，送到交換網(wǎng)絡(luò)中交換。譯碼器：把從交換網(wǎng)絡(luò)來的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬話音信號送給用戶。濾波器：為了避免模/數(shù)變換中由于信號抽樣而產(chǎn)生的混疊失真和50Hz電源的干擾以及3400Hz以上的頻率分量信號，模擬話音在進(jìn)行編碼以前要通過一個帶通濾波器，而在接收方向從解碼器輸出的脈沖幅度調(diào)制信號，要通過一個低通濾波器以恢復(fù)原來的模擬話音信號。編譯碼器和濾波，一般采用集成電路來實現(xiàn)?；旌想娐吠瓿啥€到四線的轉(zhuǎn)換功能。用戶話機(jī)的模擬信號是二線雙向的，而數(shù)字交換網(wǎng)的PCM數(shù)字信號是四線單向的，因此在編碼以前和譯碼以后一定要進(jìn)行二/四線轉(zhuǎn)換。測試用戶電路配合外部測試設(shè)備對用戶線進(jìn)行測試，通過測試開關(guān)將用戶線接至外部測試設(shè)備實現(xiàn)的。測試工作可以由外接的測試設(shè)備來完成，也可利用交換機(jī)的軟件測試程序進(jìn)行自動測試，而且自動測試的結(jié)果可以在交換機(jī)的維護(hù)終端上顯示出來。3.3.3中繼電路中繼電路是交換機(jī)和中繼線的接口設(shè)備，也就是交換局和交換局之間的接口設(shè)備。（NetworkNetworkInterface）模擬中繼電路：交換機(jī)與模擬中繼線的接口，用來連接模擬交換局。數(shù)字中繼電路：連接局間數(shù)字中繼線的接口設(shè)備，用于與數(shù)字交換局或遠(yuǎn)端用戶模塊相連。數(shù)字中繼接口框圖數(shù)字中繼接口又稱為A接口或B接口，是數(shù)字中繼線與交換機(jī)之間的接口。常用于長途、市內(nèi)交換機(jī)，用戶小交換機(jī)和其他數(shù)字傳輸系統(tǒng)。數(shù)字中繼電路的基本功能碼型變換

由于PCM上傳輸?shù)拇a型與交換網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的碼型不同，PCM上使用的傳輸碼型一般是HDB3碼（高密度雙極性碼），交換機(jī)內(nèi)部的碼型一般采用單極性不歸零碼。碼型變換的任務(wù)就是在接受和發(fā)送方向完成這兩種碼型的相互轉(zhuǎn)換。幀同步數(shù)字中繼線上的PCM信號是以幀方式傳輸?shù)模鋷袷饺鐖D3.12所示。幀同步就是從接收的數(shù)據(jù)流中搜索并識別到同步碼，并以該時隙作為一幀的開始，以便接收端的幀結(jié)構(gòu)排列和發(fā)送端的完全一致，從而保證數(shù)字信息的正確接收。幀同步碼0011011在偶幀的TS0中。在幀同步的過程中有兩個基本狀態(tài)：幀同步狀態(tài)和幀失步狀態(tài)。幀同步狀態(tài)：在給定的幀同步碼位上檢測出已知的幀同步碼。幀失步狀態(tài)：當(dāng)連續(xù)三次或四次檢測到的碼字與幀同步碼不相符時，則判定為失步狀態(tài)，這時候會在奇幀的TS0發(fā)出失步警告通知對端局。系統(tǒng)在幀失步狀態(tài)下，只有連續(xù)兩個偶幀都檢測到同步碼時才判定為恢復(fù)到幀同步狀態(tài)。復(fù)幀同步如果數(shù)字中繼線上采用的是隨路信令，則除了幀同步外，還要有復(fù)幀同步。復(fù)幀同步是使接收端與發(fā)送端的復(fù)幀結(jié)構(gòu)排列完全一致。在隨路信令方式中，各話路的線路信令在一個復(fù)幀的TS16中的固定位置傳送，如果復(fù)幀不同步，線路信令就會錯路。復(fù)幀同步就是為了保證各路線路信令不錯路。復(fù)幀同步碼在F0的TS16的高4個比特中傳送，碼字為0000。圖3.12PCM的幀格式時鐘提取

就是從輸入的數(shù)據(jù)流中提取時鐘信號，以便與遠(yuǎn)端的交換機(jī)保持同步。被提取的時鐘信號將作為輸入數(shù)據(jù)流的基準(zhǔn)時鐘，用來讀取輸入數(shù)據(jù)。同時該時鐘信號還用來作為本端系統(tǒng)時鐘的外部參考時鐘源。提取和插入信號

提取和插入的信號主要包括幀同步信號、復(fù)幀同步信號和告警信息的插入和提取。對交換網(wǎng)輸出信號流插入控制信令；從傳輸線上來的信號流中提取控制信令。當(dāng)數(shù)字中繼線上采用的是隨路信令的時候，在TS16還要提取和插入線路信令。幀定位（再定時）

數(shù)字中繼接口需要從輸入碼流中識別發(fā)端插入的幀同步碼組，經(jīng)比較和調(diào)整，達(dá)到收端與發(fā)端的幀同步，以便能正確的接收各路信號的目的。幀定位就是采用彈性緩存的方式，用提取的時鐘控制輸入碼流寫入彈性存儲器，用本局時鐘控制從彈性緩沖器中讀出碼流，從而把輸入數(shù)據(jù)的時鐘調(diào)整到本局系統(tǒng)時鐘上來，實現(xiàn)系統(tǒng)時鐘的同步。3.3.4音頻信號的產(chǎn)生、發(fā)送和接收1.音頻信號的種類1）交換機(jī)到用戶：各種信號音。交換機(jī)需要產(chǎn)生的主要信號音及其時間結(jié)構(gòu)如圖3.13。

2）用戶到交換機(jī)用戶向交換機(jī)發(fā)送的信號主要是被叫號碼，主要包括直流脈沖和DTMF。3）交換機(jī)到交換機(jī)當(dāng)局間采用中國No.1信令時，交換機(jī)之間發(fā)送和接收的是局間多頻互控信號。高頻采用六選二的頻率組合，低頻選擇四選二的組合。均為單頻信號音，信號源是450Hz或者950Hz的正弦波3.3.4音頻信號的產(chǎn)生、發(fā)送和接收2.數(shù)字信號音的產(chǎn)生

1）單音頻信號的產(chǎn)生把模擬音信號經(jīng)抽樣量化編碼，按照一定的規(guī)律存入只讀存儲器中，再配合控制電路，在使用時按次序讀出即可。圖3.14（2）雙音多頻信號的產(chǎn)生交換機(jī)需要產(chǎn)生的雙音頻信號是中繼線上的MFC（多頻互控）信號。下面以多頻互控信號為例說明雙音頻信號產(chǎn)生的基本原理。產(chǎn)生雙音頻信號最主要的就是要確定一個“重復(fù)周期”，使得在這個周期內(nèi)的兩個雙音頻信號和PCM抽樣信號都重復(fù)了完整的周期，即三個信號的重復(fù)次數(shù)均為整數(shù)。

例如要產(chǎn)生1500Hz和1620Hz的雙音頻信號。首先在1500Hz、1620Hz和8000Hz的三個頻率中取最大公約數(shù)20Hz，它是重復(fù)頻率，重復(fù)周期是50ms計算重復(fù)次數(shù)。50ms內(nèi)1500Hz重復(fù)了75次，1620Hz重復(fù)了81次，8000Hz重復(fù)了400次因此在50ms周期內(nèi)，要取400個抽樣值存放在ROM中。在需要時按序讀出，就形成了數(shù)字雙音頻信號。3、模擬音信號的發(fā)送在數(shù)字交換機(jī)中，各種數(shù)字信號一般通過數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)來傳送。在數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)里，預(yù)先指定好一些內(nèi)部時隙，固定作為信號音儲存到次級T話音存儲器的通道，這種連接方式稱為“鏈路半永久性”連接法。在信號音采用鏈路半永久性連接時，不管有無用戶聽信號音的要求，在數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)的次級T的話音存儲器中，總是有數(shù)字信號音存在著。

數(shù)字多頻信號的發(fā)送原理與數(shù)字單頻信號相似，不同的是一個數(shù)字多頻信號發(fā)生器對應(yīng)一路話路，因而它需要交換網(wǎng)絡(luò)建立的連接僅為點到點方式。4、數(shù)字音信號的接收（1）各種信號音是由用戶話機(jī)接收的，因此在模擬用戶接口電路中進(jìn)行譯碼以后就變成了模擬信號自動發(fā)送給用戶接聽。（2）雙音多頻信號由專用的數(shù)字濾波器接收識別。F1數(shù)字濾波F2數(shù)字濾波Fn數(shù)字濾波數(shù)字邏輯識別輸入輸出數(shù)字多頻信號的接收3.5程控交換機(jī)的控制系統(tǒng)58程控交換機(jī)對控制系統(tǒng)的基本要求控制系統(tǒng)的構(gòu)成方式3.5.1程控交換機(jī)對控制系統(tǒng)的基本要求呼叫處理能力高可靠性1、呼叫處理能力

是指在滿足服務(wù)質(zhì)量的前提下，處理機(jī)處理呼叫的能力，通常用最大忙時試呼次數(shù)（BHCA：maximumnumberofbusyhourcallattempts）來表示交換機(jī)的呼叫處理能力，即單位時間內(nèi)控制系統(tǒng)能夠處理的呼叫次數(shù)。處理機(jī)的系統(tǒng)開銷組成系統(tǒng)開銷=固有開銷+非固有開銷t=a+bN系統(tǒng)開銷即處理機(jī)時間資源的占用率，是統(tǒng)計時間內(nèi)處理機(jī)運行系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的時間與統(tǒng)計時長之比。固有開銷是與呼叫處理次數(shù)無關(guān)的系統(tǒng)開銷，如操作系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度程序和周期執(zhí)行的各種掃描程序所占CPU的時間與統(tǒng)計時長之比。非固有開銷是與呼叫處理次數(shù)有關(guān)的系統(tǒng)開銷，如執(zhí)行處理呼叫的程序所占CPU的時間與統(tǒng)計時長之比。某處理機(jī)忙時用戶呼叫處理的時間開銷平均為0.80，其中固有開銷a=0.30，處理一次呼叫平均所用時間為36ms，求其最大忙時試呼次數(shù)BHCA？N=（t-a）/b=(0.80-0.30)*3600/36*10-3

=50000次/h程控交換機(jī)的呼叫處理能力與交換機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、處理機(jī)的性能、處理機(jī)的負(fù)荷分擔(dān)情況、操作系統(tǒng)的效率、呼叫處理相關(guān)軟件的編程效率等因素有關(guān)，因此在程控交換機(jī)的軟硬件設(shè)計中要充分考慮這些因素對呼叫處理能力的影響。過負(fù)荷狀態(tài):如果在一個有效的時間間隔周期內(nèi)（不包含峰值瞬間），出現(xiàn)在交換設(shè)備上的試呼次數(shù)，即話務(wù)負(fù)荷超過了交換機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計處理能力時，則稱該交換設(shè)備運行在過負(fù)荷狀態(tài)。加入到交換設(shè)備上的總負(fù)荷中，超過它的設(shè)計負(fù)荷能力部分稱為過負(fù)荷部分，一般用負(fù)荷的百分?jǐn)?shù)來表示。如加入到交換設(shè)備上試呼總次數(shù)超過它的設(shè)計負(fù)荷能力的10％時，此時稱為10％過負(fù)荷。過負(fù)荷控制采取的方法一般為分級的限制某些用戶的呼叫，并且至少應(yīng)做到分4級進(jìn)行限制，每級限制25％的用戶呼叫，限制用戶的順序從普通用戶到優(yōu)先級用戶。當(dāng)過負(fù)荷程度下降時，應(yīng)逐步減少呼叫限制的用戶數(shù)。對交換機(jī)過負(fù)荷控制的要求當(dāng)出現(xiàn)在交換設(shè)備上的試呼次數(shù)超過它的設(shè)計負(fù)荷能力的50％時，允許交換設(shè)備呼叫處理能力下降至設(shè)計負(fù)荷能力的90％。2.高可靠性程控交換機(jī)系統(tǒng)中斷的指標(biāo)是20年內(nèi)系統(tǒng)中斷時間不得超過1h。系統(tǒng)中斷是指由于硬件、軟件、操作系統(tǒng)故障以及局?jǐn)?shù)據(jù)、程序差錯而使得系統(tǒng)不能處理任何呼叫且時間大于30s。

為提高控制系統(tǒng)的可靠性，在控制系統(tǒng)的構(gòu)成方式上多采用多機(jī)分散和冗余配置。3.13某程控交換機(jī)裝有24個模塊，已知每8個模塊合用一臺處理機(jī)。處理機(jī)完成一次呼叫平均需要執(zhí)行18000條指令，每條指令平均執(zhí)行時間為2us，固定開銷a=0.15，最大占用率t=0.95，試求該交換機(jī)總呼叫處理能力N為多少？練習(xí)3.5.2控制系統(tǒng)的構(gòu)成方式按交換系統(tǒng)中處理機(jī)與話路設(shè)備的關(guān)系可以將交換系統(tǒng)中的控制方式分為：集中控制分散控制混合控制集中控制集中控制是指處理機(jī)可以對交換系統(tǒng)內(nèi)的所有功能及資源實施統(tǒng)一控制。這個控制系統(tǒng)可以由多個處理機(jī)構(gòu)成，每一個處理機(jī)均可以控制整個系統(tǒng)的正常運作優(yōu)點：處理機(jī)能夠掌握整個系統(tǒng)的狀態(tài)，可以到達(dá)所有的資源，功能的改變一般都在軟件上進(jìn)行，比較方便。缺點：每臺處理機(jī)上運行的軟件要包括對交換機(jī)所有功能的處理，因而單個處理機(jī)上的應(yīng)用軟件復(fù)雜；另外，處理機(jī)集中完成所有功能，一旦處理機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)失效，系統(tǒng)的可靠性低。分散控制

分散控制是指對交換機(jī)所有功能的完成和資源使用的控制由多個處理機(jī)分擔(dān)完成的，即每個處理機(jī)只完成交換機(jī)的部分功能及控制部分資源?？刂葡到y(tǒng)由多個處理機(jī)構(gòu)成，每個處理機(jī)分別完成不同的功能并控制不同的資源。優(yōu)點：模塊化好，可靠性高缺點：分散帶來的開銷全分散控制多個處理機(jī)之間獨立工作，分別完成不同的功能和對不用的資源實時控制，這些處理機(jī)之間不分等級，不存在控制和控制的關(guān)系，各處理機(jī)有自主能力。——貝爾S1240程控數(shù)字交換機(jī)分級分散控制分級分散控制就是控制系統(tǒng)由多個處理機(jī)構(gòu)成，各處理機(jī)分別完成不同的功能并對不同的資源實施控制，處理機(jī)之間是分等級的，高級別的處理機(jī)控制低級別的，協(xié)同完成整個系統(tǒng)的功能。——愛立信AXE10，富士通FETEX-150瑞典愛立信AXE10程控交換機(jī)的控制系統(tǒng)采用2級的分散控制結(jié)構(gòu)。它的控制系統(tǒng)是由中央處理機(jī)CP和區(qū)域處理機(jī)RP兩級構(gòu)成，高級別處理器CP可控制低級別處理器RP完成各種功能。

AXE-10兩級分散控制結(jié)構(gòu)日本富士通FETEX-150程控交換機(jī)的控制系統(tǒng)采用3級的分散控制結(jié)構(gòu)，處理器級別從低到高分別為：用戶處理機(jī)（LPR）、呼叫處理機(jī)（CPR）和主處理機(jī)（MPR）。同級別的多個處理機(jī)話務(wù)分擔(dān)完成相同的處理功能，不同級別的處理機(jī)功能分擔(dān)分別完成不同的功能。

FETEX-150三級分散控制結(jié)構(gòu)3.6程控交換軟件系統(tǒng)75程控交換軟件的系統(tǒng)概述呼叫處理的基本原理程控交換軟件技術(shù)763.6.1程控交換軟件系統(tǒng)概述采用存儲程序控制帶來的優(yōu)勢：通過變動或增加軟件就能給達(dá)到改變交換系統(tǒng)的組態(tài)和功能的目的，從而大大提高了系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)的模塊化或標(biāo)準(zhǔn)化的水平，便于系統(tǒng)的升級和更新。增加了呼叫處理的能力，也增添了許多方便用于的業(yè)務(wù)，顯著地提高了網(wǎng)絡(luò)運行、管理和維護(hù)的自動化程度，大大提高了系統(tǒng)的靈活性、可操作性和可靠性，提高了網(wǎng)絡(luò)連續(xù)運行的能力。77采用存儲程序控制極大的提高了控制系統(tǒng)的能力，將交換系統(tǒng)的設(shè)計重點從交換器的設(shè)計轉(zhuǎn)移到控制子系統(tǒng)上來，為交換與控制的分離打下基礎(chǔ)。交換器設(shè)計控制系統(tǒng)781、程控交換軟件的特點

程控交換機(jī)運行的特點是業(yè)務(wù)量大，實時性和可靠性要求高，因此程控交換軟件要具有較高的實時效率，能處理大量的呼叫，并且能夠保證通信業(yè)務(wù)不間斷。實時性多任務(wù)并發(fā)執(zhí)行高可靠性792、程控交換機(jī)軟件系統(tǒng)的組成程控交換機(jī)的軟件系統(tǒng)主要是由系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件組成，系統(tǒng)軟件主要指操作系統(tǒng)，應(yīng)用軟件又包括呼叫處理軟件、OAM（操作管理維護(hù)）軟件和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。80（1）操作系統(tǒng)程控交換機(jī)的操作系統(tǒng)是交換機(jī)硬件與應(yīng)用軟件之間的接口。是一個實時多任務(wù)的操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)最重要的兩個特性：實時性和多任務(wù)性。81所謂搶占式是指如果系統(tǒng)內(nèi)核一旦發(fā)現(xiàn)有優(yōu)先級比當(dāng)前正在運行的任務(wù)的優(yōu)先級高的任務(wù)，則使當(dāng)前任務(wù)退出CPU進(jìn)入等待隊列，立即切換到高優(yōu)先級的任務(wù)執(zhí)行。在處理同優(yōu)先級別的任務(wù)時采用先來先服務(wù)或輪轉(zhuǎn)調(diào)度的算法。程控交換機(jī)的操作系統(tǒng)對任務(wù)調(diào)度一般采用：基于優(yōu)先級的搶占式調(diào)度算法82任務(wù)的分級

程控交換系統(tǒng)中任務(wù)按緊急性和實時性的要求不同可分為：故障級：負(fù)責(zé)故障緊急處理等功能，具有最高優(yōu)先級。周期級：由時鐘中斷按周期性啟動的任務(wù)。基本級：由事件啟動的、實時性要求較低的任務(wù)。83故障級周期級基本級暫停時鐘中斷時鐘中斷時鐘中斷時鐘中斷10ms任務(wù)的分級84（2）程控交換機(jī)的應(yīng)用軟件程控交換機(jī)的應(yīng)用軟件包括：呼叫處理軟件、OAM（操作維護(hù)管理）軟件和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。85（a）呼叫處理軟件呼叫處理軟件主要負(fù)責(zé)呼叫連接的建立與釋放以及業(yè)務(wù)流程的控制，它是負(fù)責(zé)整個呼叫過程控制的軟件。功能呼叫相關(guān)資料管理對用戶數(shù)據(jù)、呼叫狀態(tài)以及號碼等進(jìn)行分析路由選擇控制計時、送音和交換網(wǎng)絡(luò)的連接信令協(xié)議的處理（b）OAM（操作管理維護(hù)）軟件

OAM軟件是程控交換機(jī)用于操作、維護(hù)和管理的軟件，用于保證系統(tǒng)高效、靈活、可靠地運行。功能用戶數(shù)據(jù)和局?jǐn)?shù)據(jù)的操作和管理測試告警故障診斷與處理動態(tài)監(jiān)視話務(wù)統(tǒng)計計費過負(fù)荷控制（c）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

程控交換機(jī)在進(jìn)行呼叫處理和操作維護(hù)管理過程中，會使用和生成大量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括系統(tǒng)數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)和局?jǐn)?shù)據(jù)。系統(tǒng)數(shù)據(jù)，與交換機(jī)的硬件體系結(jié)構(gòu)和軟件程序有關(guān)，不隨交換局的應(yīng)用環(huán)境而變化。不同的電話局采用同一類型的交換系統(tǒng)，他們的系統(tǒng)數(shù)據(jù)是相同的。用戶數(shù)據(jù)，是每個用戶所特有的，反映用戶的具體情況，主要包括用戶類別、話機(jī)類別、用戶狀態(tài)、限制情況、呼叫權(quán)限、計費類別，優(yōu)先級、使用新業(yè)務(wù)權(quán)限、新業(yè)務(wù)登記的數(shù)據(jù)、用戶號碼、呼叫過程中的動態(tài)數(shù)據(jù)。局?jǐn)?shù)據(jù)，是反映交換局設(shè)置和配置情況的數(shù)據(jù)，包括交換機(jī)硬件配置情況、各種號碼、路由設(shè)置情況、計費數(shù)據(jù)、統(tǒng)計數(shù)據(jù)、交換機(jī)類別、復(fù)原方式。為了有效的管理這些數(shù)據(jù)，交換機(jī)采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)，使用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)實現(xiàn)對數(shù)據(jù)高效、靈活、方便的操作。由于目前交換機(jī)多采用分散控制方式，所以交換機(jī)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)多采用分布式數(shù)據(jù)庫。3.6.2呼叫處理的基本原理911、呼叫處理過程及特點假設(shè)用戶A和用戶B位于同一個交換機(jī)內(nèi)，且兩個用戶均被處于空閑狀態(tài)。某時刻，用戶A要發(fā)起和用戶B的一個呼叫，即主叫為A，被叫為B。92呼叫處理過程主叫A摘機(jī)呼叫；向A發(fā)送撥號音，準(zhǔn)備收號；收號與號碼分析；建立連接，向B振鈴，向A送回鈴音；被叫應(yīng)答，進(jìn)入通話；一方用戶掛機(jī)，向另一方送忙音；通話結(jié)束。93整個呼叫處理過程可分為若干個階段，每個階段可以用一個穩(wěn)定的狀態(tài)來表示；整個呼叫處理的過程就是在一個穩(wěn)定狀態(tài)下，處理機(jī)監(jiān)視、識別輸入信號，進(jìn)行分析處理，執(zhí)行任務(wù)和輸出命令，然后躍遷到下一個穩(wěn)定狀態(tài)的循環(huán)過程；兩個穩(wěn)定的狀態(tài)之間要執(zhí)行各種處理；在一個穩(wěn)定狀態(tài)下，若沒有輸入信號，狀態(tài)不會遷移；相同的輸入信號在不同的狀態(tài)下會有不同的處理，并遷移到不同的狀態(tài)；在同一狀態(tài)下，對不同輸入信號的處理是不同的；在同一狀態(tài)下，輸入同樣信號，也可能因不同情況得出不同結(jié)果呼叫處理過程特點呼叫處理過程實際上就是在事件（輸入信號）的作用下，從一個穩(wěn)定狀態(tài)躍遷到另一個穩(wěn)定狀態(tài)的過程，具有有限個狀態(tài)和輸入事件，具有一個初始狀態(tài)，輸入事件引起狀態(tài)的遷移，因此對于程控交換系統(tǒng)處理呼叫的行為，可以用擴(kuò)展的有限狀態(tài)機(jī)（EFSM）來描述。規(guī)范和描述語言（SDL）不僅對系統(tǒng)的行為能用擴(kuò)展的有限狀態(tài)機(jī)來描述，而且能夠清楚的表達(dá)EFSM難以表達(dá)的通信系統(tǒng)中的兩個主要概念——功能部件之間的通信關(guān)系和定時器功能。2.用SDL圖表示的呼叫處理過程SDL主要應(yīng)用于電信領(lǐng)域，為描述復(fù)雜的實時系統(tǒng)而特別設(shè)計的，只要系統(tǒng)的行為能用擴(kuò)展的有限狀態(tài)機(jī)來描述，并且其重點在于交互方面，就能夠用SDL說明該系統(tǒng)所具有的行為，也可描述其實際具有的行為。SDL具有兩種不同的形式，即文本表示法（PR）和圖形表示法（GR）。PR是基于類似程序的語句，適合計算機(jī)使用。GR是基于一套標(biāo)準(zhǔn)化的圖形符號，直觀易懂，能夠清晰的表示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制流程，適合設(shè)計開發(fā)人員使用。圖3.35SDL常用的圖形符號圖3.36用SDL描述本局呼叫的處理過程呼叫處理的過程可分為三個部分：輸入處理(數(shù)據(jù)采集部分)識別并接收外部輸入的處理請求和信號，生成事件分析處理（內(nèi)部數(shù)據(jù)處理部分）根據(jù)目前狀態(tài)和輸入信號進(jìn)行分析、判別，決定下一步任務(wù)任務(wù)執(zhí)行和輸出處理（輸出命令部分）根據(jù)分析結(jié)果，發(fā)布控制命令3.呼叫處理的過程99輸入處理在呼叫處理的過程中，輸入信號主要有摘機(jī)信號、掛機(jī)信號、所撥號碼和超時信號，我們把這些輸入信號也叫做事件，輸入處理就是指識別和接收這些輸入信號的過程，在交換機(jī)中，它是由相關(guān)輸入處理程序負(fù)責(zé)完成的。100輸入處理主要可分為：用戶線掃描監(jiān)視中繼線線路信號掃描接收Pulse、DTMF和MFC信號接收公共信道信令接收操作臺的各種信號101以“用戶摘掛機(jī)識別”為例監(jiān)視用戶線的狀態(tài)變化。用戶線狀態(tài)：構(gòu)成回路（續(xù)），掃描點輸出為0；斷開回路（斷），掃描點輸出為1。掃描周期：摘掛機(jī)識別周期為100－200ms，撥號脈沖識別周期為8－10ms。102用戶線狀態(tài)200ms掃描本次掃描結(jié)果前次掃描結(jié)果本^前掛機(jī)掛機(jī)摘機(jī)200ms111000011111100001000100000本^前000000010摘機(jī)識別掛機(jī)識別摘掛機(jī)識別原理10103讀用戶線狀態(tài)200ms到讀200ms前用戶狀態(tài)本^前本^前=0=1?掛機(jī)事件送入隊列等待基本級程序處理=1下一用戶否全部掃描完?返回是摘、掛機(jī)識別程序流程=0摘機(jī)事件送入隊列等待基本級程序處理=1?=1104分析處理分析處理就是對輸入處理的結(jié)果（接收到的輸入信號）、當(dāng)前狀態(tài)以及各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以決定下一步執(zhí)行什么任務(wù)的過程，如去話分析、號碼分析、來話分析、狀態(tài)分析等。分析處理的功能是由分析處理程序來完成的。內(nèi)部處理程序的結(jié)果可以是啟動另外內(nèi)部處理程序或啟動輸出處理。105

狀態(tài)分析是在某一穩(wěn)定狀態(tài)下，識別輸入信息，確定下一步應(yīng)轉(zhuǎn)移到的穩(wěn)定狀態(tài)。狀態(tài)分析的依據(jù)是當(dāng)時的穩(wěn)定狀態(tài)、輸入信息和提出處理要求的設(shè)備或任務(wù)。以“狀態(tài)分析”為例106任務(wù)執(zhí)行和輸出處理 任務(wù)執(zhí)行是指在遷移到下一個穩(wěn)定狀態(tài)之前，根據(jù)分析處理的結(jié)果，完成相關(guān)任務(wù)的過程。它是由任務(wù)執(zhí)行程序來完成的。在任務(wù)執(zhí)行的過程中，要輸出一些信令、消息或動作命令，如No.7信令、處理機(jī)間通信消息以及送撥號音、停振鈴和接通話路命令等，我們將完成這些消息的發(fā)送和相關(guān)動作的過程叫做輸出處理，輸出處理由輸出處理程序來完成。比如被叫摘機(jī)了，那么輸出處理就是需要將主被叫用戶連接，實現(xiàn)雙方的通信。1073.6.3程控交換軟件技術(shù)1081.群處理為了提高效率，在軟件設(shè)計中盡可能的對一群對象同時進(jìn)行邏輯運算和處理，將這種方法稱作群處理。109在群處理過程中，設(shè)交換機(jī)對16個用戶掃描的狀態(tài)數(shù)據(jù)和運算數(shù)據(jù)如圖3.51所示，在群處理的流程中，逐位檢查摘機(jī)、掛機(jī)用戶，實際上就是逐位檢查相應(yīng)運算結(jié)果哪一位為“1”，16位比特分別對應(yīng)16個用戶。如對摘機(jī)運算結(jié)果的檢測，可知用戶8和10摘機(jī)；對掛機(jī)運算結(jié)果的檢測，可知用戶1和15掛機(jī)。圖3.51用戶線摘掛機(jī)掃描110200ms到置掃描組起始地址讀用戶掃描數(shù)據(jù)本^前=0?找出摘機(jī)用戶摘機(jī)事件送入隊列本^前=0?找出掛機(jī)用戶掛機(jī)事件送入隊列最后一組用戶?返回下一組用戶否是否(有掛機(jī))是(無掛機(jī))是(無摘機(jī))否(有摘機(jī))群摘、掛機(jī)識別程序流程1112.逐次展開法在分析處理過程中，需要對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。由于分析對象的復(fù)雜性，所