现代交换技术李沅

1、现代交换技术 授课教师：李沅 目目 录录 v第1章 绪论 v第2章 脉码调制及PCM帧结构 v第3章 同步时分交换网络 v第4章 数字程控电话交换 v第5章 电话通信网 v第6章 信令系统 v第7章 分组交换 v第8章 ATM交换 v第9章 光交换和软交换 第第1章章 绪绪 论论 v1.1 交换意义交换意义 v1.2 交换机的发展交换机的发展 v1.3 交换机的分类交换机的分类 v思考题思考题 1.1 交换的意义交换的意义 1.1.1 交换机的引入交换机的引入 通信的目的是实现信息的传递。在通信系统中，信息是以 电信号或光信号的形式传输的。一个通信系统至少应由终端 和传输媒介组成，如图1.1所

2、示。终端将含有信息的消息， 如话音、图像、计算机数据等转换成可被传输媒介接受的信 号形式，同时将来自传输媒介的信号还原成原始消息；传输 媒介则把信号从一个地点传送至另一个地点。这样一种仅涉 及两个终端的单向或交互通信方式称为点对点通信。 终端传输媒介终端 消息消息 图1.1 点对点通信 当存在多个终端，且希望它们中的任何两个都可以进行点对 点通信时，最直接的方法是把所有终端两两相连，如图1.2 所示。这样的一种连接方式称为全互连式。全互连式连接存 在下列一些缺点： (1) 当存在N个终端时，需用N(N-1)/2条线对，线对数量以 终端数的平方增加。 (2) 当这些终端分别位于相距很远的两地时，

3、两地间需要 大量的长线路。 (3) 每个终端都有N-l对线与其它终端相接，因而每个终端 需要N-1个线路接口。 (4) 增加第N+1个终端时，必须增设N对线路。当N较大时， 无法实用化。 (5) 由于每个用户处的出线过多，因此维护工作量较大。 如果在用户分布密集的中心安装一个设备交换机 (switch，也叫交换节点)，每个用户的终端设备经各自的专 用线路(叫用户线)连接到交换机上，如图1.3所示，就可以克 服全互连式连接存在的问题。 图1.2 多用户全互连式连接 图1.3 用户通过交换机连接 图1.3中，当任意两个用户之间要交换信息时，交换 机将这两个用户的通信线路连通。用户通信完毕， 两个用

4、户间的连线就断开。有了交换设备，N个用 户只需要N对线就可以满足要求，线路的投资费用 大大降低，用户线的维护也变得简单容易。尽管这 样增加了交换设备的费用，但它的利用率很高，相 比之下，总的投资费用将下降。 1.1.2 通信网通信网 最简单的通信网(communication network) 仅由 一台交换机组成，如图1.4所示。每一台通信终端通 过一条专门的用户环线(或简称用户线)与交换机中 的相应接口连接。交换机能在任意选定的两条用户 线之间建立和释放一条通信链路。 交换机 用户接口 用户环线 图1.4 由一台交换机组成的通信网 当用户数量很多且分布的区域较广时，一台交换机不能 覆盖所有

5、用户，这时就需要设置多台交换机组成如图1.5所 示的通信网。网中直接连接电话机或终端的交换机称为本地 交换机或市话交换机，相应的交换局称为端局或市话局；仅 与各交换机连接的交换机称为汇接交换机。当通信距离很远， 通信网覆盖多个省市乃至全国范围时，汇接交换机常称为长 途交换机。交换机之间的线路称为中继线。显然，长途交换 设备仅涉及交换机之间的通信，而市内交换设备既涉及到交 换设备之间的通信又涉及到交换设备与终端的通信。 通信网 汇接交换机 市话交换机 用户交换机 中继线 用户线 图1.5 多台交换机组成的通信网 图1.5中的用户交换机PBX(Private Branch Exchange)常用

6、于一个集团的内部。PBX与市话交换机之间的中继线数目通常 远比PBX所连接的用户线数目少，因此当集团中的电话主要用 于内部通信时，采用PBX要比将所有话机都连到市话交换机上 更经济。当PBX具有自动交换能力时，又称为PABX(Private Automatic Branch Exchange)。公共电话网只负责接续到PBX， 进一步从PBX到电话机的接续常需要由话务员转接，或采用特 殊的直接接入设备(DID)。 由此可见，交换机在通信网中起着非常重要的作用，它就 像公路中的立交桥，可以使路上的车辆(信息)安全、快捷地通 往任何一个道口(交换机输出端口)。 1.2 交换机的发展交换机的发展 自动

7、电话交换机的发展： v史端乔交换机 v西门子式自动交换机 v旋转制和升降制交换机 v纵横制交换机 v电子交换机 v程序控制交换机 v数字交换机 1.3 交换机的分类交换机的分类 1.3.1交换机的分类 从不同的角度可以对电路交换机进行分类。 1模拟交换机和数字交换机模拟交换机和数字交换机 送入交换机的信号可以是模拟信号，也可以是编码后的数字 信号。按交换网络传送的信号形式，可以将电路交换机分为 模拟交换机和数字交换机。 2空分交换机和时分交换机空分交换机和时分交换机 交换机的交换网络可以用空分阵列组成，也可以用共享存 储器或共享总线的时分交换单元组成。按交换网络的接续 方式，可以将电路交换机分

8、为空分交换机和时分交换机。 3布线逻辑控制和存储程序控制交换机布线逻辑控制和存储程序控制交换机 对交换机的控制可以用逻辑电路控制，也可以用存储器中 的程序控制。按控制方式可以将电路交换机分为布线逻辑 控制交换机和存储程序控制SPC(Stored Program Controlled)交换机，简称程控交换机。 1.3.2 程控交换机的优越性 技术上的优越性 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方向发展 有可能采用公共信号系统 便于利用电子器件的最新成果，使整机技术的先进性得到发挥 经济上的优越性 交换设备方面 线路设备方面 维护和生产方面 第第2章章

9、 脉码调制及脉码调制及PCM帧结构帧结构 v2.1 FDM与与TDM v2.2 PCM简介简介 v2.3 PCM的几个基本概念的几个基本概念 v2.4 PCM帧结构及速率等级帧结构及速率等级 v思考题思考题 2.1 FDM与与TDM “复用”是一种将若干个彼此独立的信号合并为一个可在同 一信道上传输的复合信号的方法。 FDM：按频率区分信号的方法称为频分复用。 以语音信号为例（300HZ3400HZ）： 用不同的载波对各路语音信号进行调制，让各路语音信号在 不同的频带传输。接受时，用滤波器滤波，解调既是所要接 收的语音信号。 TDM：利用各路信号在信道上占有不同时间间隙而把各路信号 分开。 就

10、是把时间分成均匀的时间间隔，将每一路信号的传输时间 分配在不同的时间间隔内，以达到相互分开的目的。 v时间分割多路复用原理： 2.2 PCM简介简介 抽样量化编码信道 解码 低通 语音信号 发送端 A/D变换 PCM 信号 接收端 D/A变换 PCM 信号 语音信号 图2.3 PCM通信的简单模型 1、抽样 抽样定理是这样规定的：传送限带连续信号时，只要传送信号 的单个抽样值（脉冲）的序列就足够了。这些抽样值的幅 度等于连续信号在时刻的瞬时值，而重复频率c至少等于 所传交流信号的2倍。 2、量化 就是把在输入端连续变化的有无限中幅度的模拟量变成在输出 端的有限种幅度的模拟量。 小信号的量化误差

11、相对大，为提高小信号量化后的信噪 比，可以采用不均匀量化法。 CCITT（国际电报电话咨询委员会）建议的压扩法叫A率和 率。 A率用于欧洲和中国， 率用于北美和日本。 3、编码 就是把量化后抽样点的幅值分别用代码来表示。 编码器输出的码型有： v单极性不归零码（NRZ）：信号“1”有脉 冲，“0”无脉 冲。占空比100%。 v单极性归零码（RZ）：占空比50%。 v双极性归零码（AMI）：信号“0”由空号传送， “1”由 “+1”“-1”交替传送。 v三阶高密度双极性码（HDB3）： 连零数限制在三个以下。 2.3 PCM的几个基本概念的几个基本概念 1、时隙和帧 对每一个话路来说，每次抽样值

12、经过量化以后可编成8位 PCM码组，这就是一个“时隙”。 32时隙合成一个“帧”，16帧合成一个“复帧”。 数字信号传输速率 v调制速率，又称波特率。单位为波特（BAUD），简写 为Bd v数据率数据信号速率。单位为比特/妙（bit/s）， 简写为b/s或bps。它表示单位时间内能传输的代码个数 单位时间 信元数 波特率 n 2 log 单位时间 信元数 数据率 2.4 PCM帧结构及速率等级帧结构及速率等级 2.5 PCM的高次群 第第3章章 同步时分交换网络同步时分交换网络 v3.1 数字交换和数字交换网数字交换和数字交换网 v3.2 话务量与话务流量话务量与话务流量 v3.3 交换网络的

13、内部阻塞交换网络的内部阻塞 v3.4 同步时分交换网络的设计同步时分交换网络的设计 v思考题思考题 3.1 数字交换和数字交换网数字交换和数字交换网 3.1.1数字交换的基本概念 图3.1 数字交换机中两用户通话经数字交换网络连接的简化示意图 3.1.2时间接线器 时间接线器属于共享存储器型交换单元。 （1）时间接线器的组成 时间接线器(Time Switch)简称T接线器，用来完成时隙交 换功能。时间接线器采用缓冲存储、控制读出或写入的方式来 进行时隙交换，主要由话音存储器SM(Speech Memory)和控 制存储器CM(Control Memory)组成，如图3.18所示。 SM用来暂

14、存编码的话音信息。每个时隙有8位编码，考虑 到要进行奇偶校验等，所以SM的每个单元(即每个字)应具有8 位以上字长。SM的容量，即所包含的字数应等于输入复用线 (母线)上的复用度。例如，有512个时隙，SM就要有512个单 元。 时间接线器的工作方式有两种。第一种是顺序写入，控 制读出，简称输出控制，如图3.18(a)所示。第二种是控制写 入，顺序读出，简称输入控制，如图3.18(b)所示。用这两种 方式进行时隙交换的原理是相同的。顺序写入或读出是由时 钟控制的，控制读出或写入则由CM完成。 CM的作用是控制同步交换，其容量一般等于话音存储 器的容量，它的每个单元所存的内容是由处理机控制写入的

15、， 用来控制SM读出或写入的地址。因此，CM中每个字的位数 决定于SM的地址码的位数。如果SM有512个单元，需要用9 位地址码选择，则CM的每个单元应有9位。 （2） 时分接线器的交换原理 现在来看看以顺序写入、控制读出方式进行时隙交换的 原理。输入时隙的信息在时钟控制下，依次写入SM。显然， 写时钟必须与输入时隙同步。如果读出也是顺序方式，则仅 起缓冲作用，不能进行时隙交换。故在读出时，必须依照控 制存储器中所存入的读出地址进行。 图3.2(a)中表示了话音A按顺序存入SM的第i单元，当第j 时隙到来时，以CM第j单元的内容i为地址，读出SM第i单元 的内容A。这样，第i时隙输入的话音编码

16、信息A就在第j时隙 送出去，实现了时隙交换的功能。 在整个交换过程中，CM就是控制信息交换的转发表。转 发表由处理机构造。处理机为输入时隙选定一个输出时隙后， 控制信息就写入控制存储器。只要没有新的信息写入，控制 存储器的内容就不变。于是，每一帧都重复以上的读写过程， 输入第i时隙的话音信息，在每一帧中都被交换到第j输出时 隙中去。 控制写入、顺序读出的原理是相似的，不同的是：控制 存储器内写入的是话音存储器的写入地址，以此来控制话音 存储器的写入，即话音存储器第j单元写入的是第i输入时隙 的话音信息，如图 3.2(b)所示。由于是顺序读出，故在第j时 隙读出话音存储器第j单元的内容，同样完成

17、了第i 个输入时 隙与第j个输出时隙的交换。 不论是顺序写入还是控制写入，每个输入时隙 都对应着话音存储器的一个存储单元，所以，时分 接线器实际上具有空分的性质，是按空分的原理工 作的。 时分接线器中的话音存储器和控制存储器可以 是高速的随机存取存储器(RAM)。 (1)单端PCM30/32和T接线器的连接 (2)多端PCM和T接线器的连接 (3)串 并、并 串编号电路的组 成和工作原理 1)时钟和定时脉冲 3.1.3空间接线器 空间接线器属于空分阵列交换单元。 （1） 空间接线器组成 空间接线器(Space Switch)简称S接线器，它由 交叉点矩阵和控制存储器CM组成，如图3.19所示。

18、 NN的电子交叉点矩阵有N条输入复用线和N条输 出复用线，每条复用线上有若干个时隙。每条输入 复用线可以选择到N条输出复用线中的任一条，但 这种选择是建立在一定的时隙基础上的。 以第1条输入复用线为例，其第1个时隙可能选通第2条输 出复用线的第1个时隙，其第2个时隙可能选通第3条输出复 用线的第2个时隙，其第3个时隙可能选通第1条输出复用线 的第3个时隙，等等。因此，对应于一定出入线的交叉点是 按一定时隙做高速启闭的。从这个角度看，空分接线器是以 时分方式工作的。各个交叉点在哪些时隙应闭合，在哪些时 隙应断开，是由CM控制的，CM起同步作用。 显然，对于点到点的通信，同一条输入(输出)复用线上

19、的 某一时隙，不能同时选通几条输出(输入)复用线。对于图3.3 来说，就是位于同一输入线或同一输出线上的任何两个交叉 点，不能在同一时隙闭合。当然，任一输入复用线的不同时 隙，是可以选通到同一条输出复用线的。 交叉矩阵可由选择器组成。例如，16选 1选择器可用来使 16 条入线选通1条出线，1616的交叉矩阵可由16个161的选择器 以一定的复接方式组成。 （2） 空分接线器的工作原理 如图3.3所示，对应于每条入线都配有一个控制存储器。 由于它要控制入线上每个时隙接通到哪一条出线上，所以控 制存储器的容量等于每条复用线上的时隙数，而每个单元的 位数则决定于选择输出线的地址码位数。例如，每条复

20、用线 上有512个时隙，交叉点矩阵是3232，则要配有32个控制 存储器，每个控制存储器有512个单元，每个单元有5位，可 选择32条出线。 图3.3中，第1个控制存储器的第7个单元中由处理机控 制写入了2，表示第1条输入复用线与第2条输出复用线的交 叉点在第7时隙接通。在每一帧期间，处理机依次读出控制 存储器各单元的内容，控制矩阵中对应交叉点的启闭。这里 的控制存储器就是控制接续的转发表。 控制存储器也可以按输出线设置，即每一条输出复用 线用一个控制存储器控制该输出复用线上各个时隙依次与哪 些输入复用线接通，如图3.4所示。显然，在第2套控制存储 器中，写入的内容是输入复用线的号码。 3.1

21、.4由T-S组合构成的交换网络 小容量的数字交换网络可以用上述方法构成。 但当容量很大时，不能无限地增加在一条复用线上 的时隙数，这时可采用空分接线器来完成时隙的空 间交换功能。 T-S组合在一起可以构成各种形式的多级网络。 下面以T-S-T交换网络为例进行介绍。 1、T-S-T交换网络 T-S-T是三级交换网络，它的两侧为时分接线器，中间一级为 空分接线器，如图3.5所示。 T接线器每侧有6个，每个T接线器可容纳1套PCM系统，可 完成32个输入时隙与32个输出时隙间的交换。初级话音存储器 用SMA0SMA5表示，次级话音存储器用SMB0SMB5表示。 初级控制存储器用CMA0CMA5表示，

22、次级控制存储器用 CMB1CMB5表示。空分接线器为66的矩阵，控制存储器 有6个，对应于6条输出复用线，用CMC0CMC5表示。初级T 接线器与S级间的链路称为网络的第一级内部链路，S级与次级 T接线器间的链路称为网络的第二级内部链路。每条内部链路 都是时分复用的，复用度是32。 TST交换网络中的T接线器有4种安排方式。常用的 组合方式有两种。一种是初级T接线器采用控制写入、 顺序读出方式，次级T接线器采用顺序写入、控制读出 方式。另一种是初级T接线器采用顺序写入、控制读出 方式，次级T接线器采用控制写入、顺序读出方式。如 果采用前一种，假设要完成HW0 TS5输入时隙与HW5 TS20输

23、出时隙的交换，那么如何构造转发表呢？ 首先由处理机在32个内部时隙中寻找一个空闲时隙，这必 须是在SMA0侧和SMB5侧都空闲的同一个时隙。设找到第10 时隙，就在CMA0的第5单元(对应于第5个内部时隙)中写10， 在CMB5的第20单元中写10，在CMC5的第10单元中写入1， 这样转发表就构造完成了。 以后每一帧的第5输入时隙的话音信息都写入SMA1的第10 单元中，在CMA0的控制下，于第10内部时隙读出。在CMC5 的第10单元中写入1，表示在第10内部时隙到来时，第6条输出 线与第1条输入线的交叉点闭合，上述话音信息就通过S级写入 SMB5的第10个单元。在CMB5的控制下，当输出

24、时隙 20到达 时，就被读出到输出线上，完成了交换。 上述过程只实现了一个方向的话音信息传送。结合 图3.5 看，建立另一方向的通信通路，就是要完成HW5 TS20输入时隙与HW0 TS5输出时隙的交换。为此，必 须再选用一个内部时隙。为简化控制，可使两个方向的 内部时隙具有一定的对应关系，一般相差半帧。设一个 方向选用第10个时隙，当内部链路复用度为32时，另一 方向应选用的时隙为10+32/2=26。这种相差半帧的成 对内部时隙选择法又叫反相法(antiphase method)。按 反相法工作的各级控制存储器的填写见图3.5。 如果初级T接线器采用顺序写入、控制读出，次级T接线 器采用控

25、制写入、顺序读出，则对照图3.5不难想像，凡是 有关T接线器的控制存储器的地址和内容都颠倒一下，而有 关S接线器的控制存储器的地址和内容仍然相同。例如： CMA0原来是在第5单元写入10去控制SMA0的写入，表示将 输入线上的5时隙的话音控制写入10单元，当内部时隙10到 来时，顺序读出SMA0第10单元(相当于输入第5时隙)的内容； 现在则应在CMA0的第10单元写入5，去控制SMA0的读出， 表示输入第5时隙到来的话音，按顺序写入SMA0的第5单元， 而在内部时隙10到来时被控制读出。 对于T-S-T网络来说，输入T接线器和输出T接线器的控制存储 器是可以合用的。观察图3.5可以看出，在双

26、向通路所选用的内部 时隙存在一定的对应关系时，CMA0和CMB0可以合并，CMA5和 CMB5可以合并，其它同号输入/输出复用线的初级T和次级T的 CM对也可以合并。在相差半帧的关系时，CMA0的地址5中内容 为10，CMB0的地址5中的内容是26，相同地址中的内容相差半帧 的数量，这反映了两者具有合并的可能性。 在出入两侧T接线器的控制存储器合并后，如何用同一个控制 存储器既控制输入SM的写入又控制输出SM的读出呢？可以这样 做，在输入5时隙到来时，用5地址的内容控制SMA0的写入，同 时将内容10变换为26去控制SMB0的读出，就可以实现控制存储 器的合并；另一种相反工作方式的控制存储器的

27、合并方法请读者 自己考虑。 2、S-T-S型时分交换网络（组合型） 3、T/S结合型交换网络还有一种交换部件，可以 实现时空交换功能，就是 T/S结合型交换网络 如S-1240交换机中使用的数字交换单元 DSE(Digital Switching Element)，它属于总线 型交换单元。 3.1.5 数字接线器的集成化和交换网络的组成 v3.3无阻塞网络 无阻赛网络的条件。 v3.4同步时分交换网络的设计 3.4.1交换网络设计的基本要求 3.4.2交换网络设计的主要内容 3.4.3阻塞率计算方法 一、话务量知识 1 什么叫话务量 电话用户进行通话要占用电话交换机的机键设备。用 户通话次数的

28、多少和每次通话所占用的时间都从数量 上说明了用户需要使用电话的程度，或者说交换机键 被占用的程度。从数量上表明用户占用交换网络和交 换机键程度的两叫做“话务量”。它可以用公式表示： A话务量 C呼叫次数 T每次呼叫的平均占用时间 P104例 ACt 2. 忙时、忙时呼叫和忙时话务量 2001.5.20zhyi 五、话务量单位五、话务量单位 A S （呼呼/小时小时 * *小时小时/次次 ）无量纲，取）无量纲，取“e ”作其作其 量纲。量纲。 、S采用相同的时间单位，则采用相同的时间单位，则A为为“e”，1 e =1小时小时 呼。呼。 若：若： S采用采用“分钟分钟”，则，则A为为“分钟呼分钟呼

29、”。 S采用采用“100秒秒”，则，则A为为“百秒呼百秒呼”。 1e = 1小时呼小时呼=60分钟呼分钟呼 =36百秒呼百秒呼 如：用户线上的话务量：一般为如：用户线上的话务量：一般为0.2e. 它的含义是什么：它的含义是什么： 0.2e =0.2x60=12分钟呼。呼叫分钟呼。呼叫4次，每次占用次，每次占用3分钟；分钟； 或者每次占用或者每次占用2分钟，呼叫分钟，呼叫6次；或者呼叫次；或者呼叫1次，占用次，占用12 分钟。分钟。 中继线上的话务量：一般为中继线上的话务量：一般为0.7e. 它的含义是什么：它的含义是什么：0.7e =0.7x60=42分钟呼。有分钟呼。有14次呼叫，每次占用次

30、呼叫，每次占用3分钟。分钟。 3.9 阻塞率计算方法 2001.5.20zhyi 3.9 阻塞率计算方法 3.9.2 爱尔兰公式爱尔兰公式 1、基本概念、基本概念 流入话务量：在一个平均占用时长内，负载源发生的平流入话务量：在一个平均占用时长内，负载源发生的平 均均呼叫次数呼叫次数。也叫呼叫强度。也叫呼叫强度。 完成话务量：在一个平均占用时长内，交换设备发生的完成话务量：在一个平均占用时长内，交换设备发生的 平均平均占用次数占用次数。也叫结束强度。也叫结束强度。 流入话务量流入话务量 = 完成话务量完成话务量 + 损失话务量损失话务量 损失话务量损失话务量 = 流入话务量流入话务量 X 呼损率

31、呼损率 v占用概率分布占用概率分布 在一群线束中同时占用的线路（中继线或内部链路）数在一群线束中同时占用的线路（中继线或内部链路）数 是一个随机变量。按照话源数和线束容量的大小关系，是一个随机变量。按照话源数和线束容量的大小关系， 有有4种占用概率分布：种占用概率分布： 2001.5.20zhyi 3.9 阻塞率计算方法 爱尔兰分布爱尔兰分布 普阿松分布普阿松分布 恩克谢特分布恩克谢特分布 贝努里分布贝努里分布 前前2个分布适用于话源数趋近于无限大，爱尔兰分布时线个分布适用于话源数趋近于无限大，爱尔兰分布时线 束容量有限，普阿松分布线束容量亦趋近于无限大。束容量有限，普阿松分布线束容量亦趋近于

32、无限大。 后后2个分布适用于话源数有限，恩克谢特分布时线束容量个分布适用于话源数有限，恩克谢特分布时线束容量 小于话源数，贝努里分布线束容量等于或大于话源数。小于话源数，贝努里分布线束容量等于或大于话源数。 这里只介绍常用的爱尔兰分布，贝努里分布：这里只介绍常用的爱尔兰分布，贝努里分布： 2001.5.20zhyi 2. 爱尔兰公式爱尔兰公式 爱尔兰分布条件下（爱尔兰分布条件下（N ，N m ） 爱尔兰公式在交换设备计算中非常有用，为了爱尔兰公式在交换设备计算中非常有用，为了 书写方便，常用书写方便，常用Em(A)表示。表示。 Em(A)的含义：线束容量为的含义：线束容量为m的全利用度线束的全

33、利用度线束 流入话务量为流入话务量为A（单位为（单位为e）时，按爱尔兰呼损公）时，按爱尔兰呼损公 式计算的呼损为式计算的呼损为Em(A)。 )( !/ !/ 0 AE iA mA PEB mm i i m m 呼损： 3.9 阻塞率计算方法 2001.5.20zhyi 为了应用方便，按爱尔兰呼损公式的计算为了应用方便，按爱尔兰呼损公式的计算 之值列成表，只要知道之值列成表，只要知道E、m、A三个量中任三个量中任 意两个，通过查表就可求出第三个量的值。意两个，通过查表就可求出第三个量的值。 Em(A) -爱尔兰呼损表爱尔兰呼损表 第一部分：已知第一部分：已知m、A，求，求E。 Em(A) = E

34、20(11.5)=0.006866 第二部分：已知第二部分：已知m、E，求，求A。 设设 E m(A) =0.030， ，m=48 由表二查出由表二查出 A=40.018e 3.9 阻塞率计算方法 2001.5.20zhyi 3.9 阻塞率计算方法 3.爱尔兰公式的应用爱尔兰公式的应用 通常，接到一部电话交换机的用户数量总是通常，接到一部电话交换机的用户数量总是 大大超过交换机通话网络所提供的话路数量。大大超过交换机通话网络所提供的话路数量。 因此，呼损是不可避免的。用爱尔兰公式可因此，呼损是不可避免的。用爱尔兰公式可 计算出呼损。计算出呼损。 例：一部交换机接例：一部交换机接1000个用户终

35、端，每个用个用户终端，每个用 户的忙时话务流量为户的忙时话务流量为0.1Erl。该交换机能提供。该交换机能提供 123条话路同时接受条话路同时接受123个呼叫。求该交换机个呼叫。求该交换机 的呼损。的呼损。 2001.5.20zhyi 3.9 阻塞率计算方法 解：因Y=0.1Erl X 1000=100Erl M=123,将Y，M的值代入爱尔兰公式爱尔兰公式 或查爱尔兰表得呼损或查爱尔兰表得呼损 E=(123,100)=0.3% 因有0.3%既0.3Erl的话务流量损失掉， 99.7Erl的话务流量通过了该交换机内 的123条话路，则每一条话路负荷 99.7/123=0.8Erl话务流量，即话

36、路利用 率为80%。 2001.5.20zhyi 3.9 阻塞率计算方法 4、贝努里分布贝努里分布 贝努里分布的计算式如下：贝努里分布的计算式如下： P(x)=(N/x)ax(1-a)N-x 该式表示话源数为N，每个话源平均发生的话务量为a时 ，线束中有任意x条线路同时占用的概率。 当N小于m时，不会发生线束全忙和呼叫损失 当N等于m时，E=p(m)=aN 二、 线束的概念 v交换网络是一个将若干入线和能被这些入线达到的若 干出线之间的交叉矩阵。这些出线可以组成一个或几 个线束。有两类不同的线束：全利用度线束和部分利 用度线束。 1.全利用度线束 2.部分利用度线束 三、爱尔兰呼损公式及其应用

37、 其中：En(A)呼损 A原发话务量（爱尔兰） n出线数 P107例 n i i n n i A n A AE 0 )( ！ ！ 四、无阻塞网络 1)N*N单级网络是严格无阻塞网络。但是当 N增大时，交叉点数增加很快，其应用受 到限制。 2)为了减少交叉点总数而同时具有严格的无 阻塞特性，CLOS C.很早就提出一种多级 结构，推出了严格无阻塞的条件，这就是 著名的CLOS网络。其结构和原理可用3级 CLOS网络来说明 1)3级CLOS网络 2)输入级有r台nm接线器输出级有r台mn接线器 中间级有m台rr接线器 3)假定输入级第1台的某入线要与输出级第r台的某 个出线建立连接（最多可能通路数

38、为m）。在最 不利情况下，输入级第1台的n1条入线和输出 级第r台的n1条出线均已占用，而且这些占用是 通过中间级不同的接线器完成的。也就是说，最 不利的情况下可选择的链路已被闭塞（n1） 2条 4)为了确保无阻塞，至少还应存在一条空闲链路， 即中间级至少要有（n1）2+1=2n1台。于 是可以得到，严格无阻塞的条件是m2n1。 1)单T级数字交换网络为单级无阻塞网络。 在T-S-T网络中，在每个T单元可选用的内 部时隙数m等于其输入时隙n的2倍时，即 为完全无阻塞网络（CLOS网络无阻塞的 条件是m2n1，在数字交换网络中，m 和n通常比1大得多，且m常为偶数，因此 可使m=2n）。 阻塞率

39、计算方法 vT单元、S单元、T/S单元及T-S-T等网络的等效空分网 络 v通路图 v李氏方法：每线话务量理解为占用概率，1-占用概率= 空闲概率 ，两点间所有m条通路全部阻塞才是通路图 的阻塞率 v李氏方法的改进：当通路图级数多、结构复杂时，李 氏方法要反复使用接通概率和阻塞概率，出现多重嵌 套的（1-Q1）之类的表达式，冗长而繁琐。为此引入 交运算和并运算的表达方式 v交运算和并运算的定义及交换律和结合律 v串联、并联、并串、串并、并串并、串并串用交运算 和并运算的表达 vT-S-T、S-T-S、3级T/S、T-S-S-T、 5级T/S的阻塞率 v1.通路图 v1）T接线器 v2）S接线器

40、 v3）T/S单元 3.9.3 数字交换网络阻塞率的计算数字交换网络阻塞率的计算 3-91 3.8 数字交换网络的通路图 v通路图 表示交换网络任一入端与任一出端间所有可 能 的通路。 v基本交换单元的等效空分网络 T单元（n个输入时隙、m个输出时隙） T T n m 1 n 1 m 3-92 S单元（nxm 每条复用线有K个时隙） S 1 n 1 m 1 k 1 n 1 m 1 n 1 m T/S单元（nxn 每条复用线有K个时隙） T/S 1 n 1 n kk k k T/S 1 nk 1 nk 3-93 T-S-T网络的通路图 T0 T31 T31 T0 512 512 512 512

41、0 31 s 0 31 512 512 512 512 T-S-T网络 0 31 0 511 0 31 TS T 0 511 00 51131 00 00 000 0 0 511511 511 511 511 511 31 31 31 等效空分网络 3-94 512 T-S-T网络的通路图 S-T-S的通路图 T T 0 31 128 S 0 31 128128 0 31 S 0 31 128 S-T-S网络 3-95 1 128 1 32 1 128 ST S 1 32 11 32128 1 1 1111 1 1 1 3232 32 32 32 32 128 128 128 等效空分网络 3

42、2 S-T-S网络的通路图 3-96 3级T/S网络的通路图 128 1 28 8 3级T/S网络的通路图 2001.5.20zhyi 1、雅可比斯方法雅可比斯方法 2级链路阻塞计算的基本方法 1)贝努里-爱尔兰分布 A级为贝努里分布，B级为爱尔兰分布 P=Em(Y)/Em(Y/a) P为阻塞率，a为A级每线话务量，Y为B级线束的总话务量 B A m C 2001.5.20zhyi 3.9 阻塞率计算方法 2)贝努里-贝努里分布 A、B级都是贝努里分布，则有 P=(a+b-ab)m b为B级每线话务量 2、基于贝努里分布的实用方法 1)李氏方法简介 以前面所示通路图为例，a,b分别为A、B级每

43、线话务量 即为A、B级每线的占用概率，则(1-a),(1-b)为A、B级每 线的空闲概率。图中m条相同的通路，先考虑一条通路。 A到C的某一条通路接通的概率为： 2001.5.20zhyi 3.9 阻塞率计算方法 Q1=(1-a)(1-b) 阻塞的概率p1=1- Q1 m条通路全部阻塞即通路图的阻塞率： p=p1m=1-(1-a)(1-b)m =(a+b-ab)m 2)李氏表达式的改进 交运算和并运算的定义（P52） 等效链路 2001.5.20zhyi p1 p2p1p2 p1 p 2 p1p2 3)应用示例 a)并-串型 p=p12p22 b)串-并型 p=(p1p2)2 c)并-串-并型

44、 p=(p12p22)2 d)串-并-串型 p=(p1p2)2(p3p4)2 2001.5.20zhyi p1p2 (a)并-串 p1 p2 (b)串-并 p1p2 (c)并-串-并 p1p2 p3 p3 p3 p4 (d)串-并-串 7.数字交换网络的阻塞率计算 T-S-T网络 p=(ab)m a b m 2001.5.20zhyi S-T-S网络 p=(ab)n a b n 3级T/S网络 ab k2 k2 k1 P=(ak2bk2)k1 注意：m为T-S-T网络中内部时隙数，n为S-T-S网络中 S级的出线数，k1和k2分别是3级T/S网络中每个T/S单元 的出线数和每线时隙数。a,b分

45、别为两级链路的每条链路 的话务负荷。 2001.5.20zhyi 如果在相同条件下比较，3种网络中，3级T/S网络阻塞 率最低，T-S-T网络次之，S-T-S网络阻塞率最高。这一 结论也适用于多级网络。 多级网络（P54） 第第4章章 数字程控电话交换数字程控电话交换 v4.1 数字程控机的硬件系统数字程控机的硬件系统 v4.2 数字程控机的软件系统数字程控机的软件系统 v4.3 程控交换机软件技术程控交换机软件技术 v4.4 程序的执行管理程序的执行管理 v思考题思考题 4.1 数字程控交换机的硬件系统（系统包含硬件和软件系统）数字程控交换机的硬件系统（系统包含硬件和软件系统） 程控交换机是

46、电话交换网的核心设备,其主要功能是完成用户 之间的接续。 采用分级控制方式的交换机的硬件包含话路系统和控制系统两大 部分 采用分级控制方式的交换机的硬件基本结构如图3-1所示。 数字交换网络 用户模块 远端用户模块 中继模块 信令设备 控制系统 图4.1 采用分级控制方式交换机的硬件的基本结构 4.1(2) S1240全分散控制方式交换机全分散控制方式交换机的基本结构 图中（1）模拟用户模块（ASM） （2）数字中继模块（DTM） （3）ISDN用户模块（ISM） （4）ISDN中继模块（ITM） （5）服务电路模块（SCM） （6）ISDN远端用户单元接口模块（IRIM） （7）高性能公共信

47、道信令模块（HCCM） （8）外设与装载模块（P (4) 带有一个地址的后续地址消息SAO。 其中，IAM/IAI消息是为一个呼叫建立连接而发出的第一 个消息，它包含下一个交换局为建立呼叫连接、确定路由所需 要的全部信息。IAM/IAI中可能包含了全部的地址信息，也可 能只包含部分地址信息，包含全部地址还是部分地址信息与交 换局间采用的地址传送方式有关。 图6.20 IAM/IAI消息的格式 计费 信息 8n 原被叫 地址 8n 主叫线 识别 8n 附加选 路信息 8n 附加主叫 用户信息 8n 闭合用户 群信息 40 国内 应用 8 第一八位位 组表示语 8 地址 信令 8n 地址信 令数量

48、 4 消息 表示语 122 主叫用户 类 型 6 H 1 4 H 0 4 标记 64 首发比特 IAM IAI 主叫用户类别用于传送国际或国内呼叫性质信息，例如在 国际半自动接续中指明话务员的工作语言，在全自动接续中指 明呼叫的优先级、呼叫业务类型、计费方式等信息。 消息表示语则反映了本次呼叫的被叫性质、所要求的电路 性质和信令类型等信息。 地址信令数量是用二进制表示的IAM所包含的地址信令数 量，地址信令采用BCD码表示，若地址信令数量为奇数，最后 要补4个0，以凑足8比特的整数倍。 与IAM相比，IAI除了包含IAM全部的字段之外，还增加了 一个八位位组表示语，八位位组表示语中的前7位中的

49、每一位 指示了IAI所携带的一种附加信息，该位为“1”，表示附加信息 存在，为“0”则不存在。最后一位为扩展位，假如该位为“0”， 则不存在第二八位位组表示语，否则存在。采用这种方式，IAI 可以携带更多的附加信息。 在我国信令网上，规定市长、市国际发端局间，包括 所经的汇接局必须使用带有附加信息的初始地址消息，以传送 主叫用户号码信息。其它如追查恶意呼叫、主叫号码显示等也 可直接使用IAI。 6.6.2 同抢与地址信号的发码方式同抢与地址信号的发码方式 1同抢同抢 为提高局间中继电路的利用率，7号信令采用双向电路工作 方式。但这带来了一个问题：在忙时，两个交换局可能同时试图 占用同一条电路，

50、即一个交换局刚向对端交换局发出了IAM/IAI 消息，又马上收到了对方送来的IAM/IAI消息，并且它们携带相 同的CIC值，这就发生了双向电路的双向占用，我们称为同抢。 发生同抢的原因是7号信令采用双向电路工作方式，并且信 令在传输中存在时延，这个时延是信令在信令链路的传输时延、 由重发引起的消息时延、准直联工作方式时STP处的转发时延之 和，我们称为无防卫时间，这个时间越长，同抢的几率就越大。 为降低同抢发生的几率，可采取的防卫措施有两种： (1) 双向电路群两端的交换局采用相反的顺序选择电路。信 令点编码大的交换局按从大到小的顺序来选，信令点编码小的 交换局按从小到大的顺序来选。 (2)

51、 将两端的交换局之间的双向电路群分为两部分，各归一 端交换局控制。对某一交换局而言，由它控制的那部分电路， 它是主控局；对另一部分电路而言，它就是非主控局。在进行 电路选择时，每个交换局优先选择由它主控的电路群，并按先 进先出方式选择这一群中释放时间最长的一条电路；对于非主 控电路群，则无优先权接入，并应选择最新释放的一条电路。 采用这两种方法，可以降低同抢发生的几率。一旦发生同 抢，应采取下述方法处理：非主控局让位于主控局，即主控局 忽略收到的IAM/IAI消息，继续处理对应的呼叫，而非主控局 则放弃刚占用的电路，自动在同一路由或重选的路由中选择电 路重复试呼。按照ITU-T标准的规定，信令

52、点编码大的交换局 主控所有偶数电路，信令点编码小的交换局主控所有奇数电路。 2地址信号发码方式地址信号发码方式 地址信号在交换局间传送时，有两种工作方式：重叠发码 方式在收到必要的路由选择信息后，立即开始信令过程；而成 组发码方式则在收到全部地址信号后，才开始信令过程。成组 方式传输效率高，应尽量使用。 通常在市话局至长途/国际局、长话局间、长话局至国际局、 国际局至长话局的呼叫接续中可以使用重叠方式。在市话局间、 长话局/国际局至市话局、市话局至长话局的半自动接续中可以 采用成组方式。 6.6.3 信令过程信令过程 在7号信令网中，为完成用户间的通话，所使用的交换局间 的信令程序，通常又称为

53、呼叫处理信令过程。在面向连接的电 话网中，一个正常的呼叫处理信令过程，通常都包含三个阶段： 呼叫的建立阶段、通话阶段和呼叫的释放阶段。下面以一个在 市话网中经过汇接局转接的正常呼叫处理过程为例说明7号信令 一般的信令过程。 (1) 见图6.21，在呼叫建立时，发端市话局首先发出IAM或 IAI消息。IAM中包含了全部的被叫用户地址信号、主叫用户类 别以及路由控制信息。 (2) 当来话交换局为终端市话局并收全了被叫用户地址信 号和其它必须的呼叫处理信息后，一旦确定出被叫用户的状态 为空闲，应后向发送地址全消息ACM，通告呼叫接续成功状态。 ACM消息使各交换局释放有关本次呼叫的缓存的地址信号和路

54、 由信息，接通话路，并由终端市话局向主叫用户送回铃音。 (3) 在被叫用户摘机后，终端市话局发送后向应答计费消 息ANC。发端市话局收到ANC后，启动计费程序，进入通话阶 段。 (4) 通话完毕，如果主叫先挂机，发端市话局发送前向拆线 消息CLF，收到CLF的交换局应立即释放电路，并回送释放监护 消息RLG。若交换局是转接局，它还负责向下一交换局转发CLF 消息。假如被叫先挂机，终端市话局应发送后向挂机消息CBK。 在TUP中采用主叫控制电路复原方式时，发送CBK消息的交换 局并不立即释放电路，而是启动相应的定时设备，若在规定的 时限内主叫用户未挂机，则发端市话局自动产生和发送前向拆 线信号C

55、LF，随后的电路释放过程与主叫先挂机时一致。 上面的例子只是一个成功呼叫的例子。在实际的呼叫处理 过程中，常常要处理一些不能成功建立呼叫的异常情况，例如 遇到被叫用户忙、中继电路忙、用户早释、非法拨号等情况时， 均应立即释放电路，以提高电路的利用率。这里我们不再过多 地介绍。 图6.21 正常的呼叫处理信令过程 发端局汇接局终端局 IAM IAM ACM ACM 回铃 音 ANC ANC 通话 CLF CLF RLG RLG CBK CBK CLF CLF RLG RLG 被叫先 挂机 主叫先 挂机 思思 考考 题题 6.1 与随路信令相比，公共信道信令主要有哪些优点？ 6.2 简述7号信令的

56、分层功能结构及各层的主要功能。 6.3 简述7号信令的主要应用领域。基本应用和扩展应用在所 需协议支持方面主要有哪些不同？ 6.4 简述7号信令系统的主要技术特点。 6.5 7号信令系统的SU有几种类型？它们各起什么作用？ 6.6 7号信令网有哪三种工作方式？我国信令网采用哪一种？ 6.7 信令网由哪几部分组成？各部分的功能是什么？ 6.8 画图说明我国信令网的等级结构，并说明各级信令点 之间的连接方式。 6.9 什么是信令路由？分哪几类？路由选择的规则是什么？ 6.10 在信令链路级，7号信令根据信号单元中哪个字段检 测传输错误？该字段是否在每一段链路上都进行重新计算？ 6.11 为保证信令

57、网的可靠性，请简述信令网在拓扑结构上 采取了哪些措施以及信令网管理又提供了哪些措施。 6.12 7号信令方式为什么会发生同抢？同抢的预防措施和 解决方法是什么？ 6.13 在7号信令中，如何区分信令和其对应的呼叫？ 6.14 简述成组发码方式与重叠发码方式的区别。假设一个 国家的国内电话号码采用等长编码，那么使用哪一种方式较好？ 6.15 简述正常的呼叫处理信令过程。 第第7章章 其他交换技术其他交换技术 v7.1 X.25协议与分组交换协议与分组交换 v7.2 窄带窄带ISDN v7.3 ATM与宽带与宽带ISDN v7.4 光交换光交换 v7.5 NGN与软交换与软交换 v思考题思考题 7

58、.1 X.25协议与分组交换 7.1.1 分组交换 1. 分组交换的产生背景 分组交换PS(Packet Switching)技术的研究是从20世纪60 年代开始的。当时，电路交换技术已经得到了极大的发展。 电路交换技术是最适合于话音通信的，但随着计算机技术 的发展，人们越来越多地希望多个计算机之间能够进行资 源共享，即能够进行数据业务的交换。 数据业务不像电话业务那样具有实时性，而是具有突发 性的特点，并要求高度的可靠性。这就要求在计算机之间有 高速、大容量和时延小的通信路径。在计算机之间进行数据 通信时，传统的电路交换技术的缺点越来越明显：固定占用 带宽，线路利用率低，通信的终端双方必须以

59、相同的数据率 进行发送和接收等。所有这些都表明电路交换不适合于进行 数据通信。因此，大约在20世纪60年代末、70年代初，人 们开始研究一种新形式的、适合于进行远距离数据通信的技 术分组交换。 分组交换技术是一种存储转发的交换技术， 被广泛用于数据通信和计算机通信中。它结合了电 路交换和早期的存储转发交换方式报文交换 的特点，克服了电路交换线路利用率低的缺点，同 时又不像报文交换那样时延非常大。因此，分组交 换技术自从产生后便得到了迅速的发展。 2. 分组交换的概念 分组交换不像电路交换那样在传输中将整条电路都交给 一个连接，而不管它是否有信息要传送。分组交换的基本思 想是：把用户要传送的信息

60、分成若干个小的数据块，即分组 (packet)，这些分组长度较短，并具有统一的格式，每个分 组有一个分组头，包含用于控制和选路的有关信息。这些分 组以“存储-转发”的方式在网内传输，即每个交换节点首 先对收到的分组进行暂时存储，分析该分组头中有关选路的 信息，进行路由选择，并在选择的路由上进行排队，等到有 空闲信道时转发给下一个交换节点或用户终端。 显然，采用分组交换时，同一个报文的多个分组可 以同时传输，多个用户的信息也可以共享同一物理链路， 因此分组交换可以达到资源共享，并为用户提供可靠、 有效的数据服务。它克服了电路交换中独占线路、线路 利用率低的缺点。同时，由于分组的长度短，格式统一，