第三章数字程控电话交换

1、 接口接口互连控制信令数字交换网络用户线：UNI中继线：NNI信令也通过接口传送信令是控制的依据引言引言本章参考资料本章参考资料陈锡生，陈昌浩。程控电话与话务理论，人陈锡生，陈昌浩。程控电话与话务理论，人民邮电出版社。民邮电出版社。Redmill F J, Valdar A R. SPC Digital Telephone Exchange. England: Eastern Press.第三章：数字程控电话交换第三章：数字程控电话交换数字程控交换系统功能结构数字程控交换系统功能结构处理机控制结构处理机控制结构数据管理数据管理呼叫处理程序呼叫处理程序小结、作业，缩略语小结、作业，缩略语任务调度

2、任务调度数据管理数据管理在线运营的主要程控交换机在线运营的主要程控交换机 上海贝尔上海贝尔S-1240瑞典爱立信瑞典爱立信AXE-10德国西门子德国西门子EWSD日本富士通日本富士通F-150华为华为C&C08中兴中兴ZXJ-10 n硬件功能结构n软件功能结构3.1 3.1 数字程控交换系统功能结构数字程控交换系统功能结构 硬件功能结构硬件功能结构话路系统话路系统数字程控系统硬件功能结构数字程控系统硬件功能结构数字交换网络信令设备处理机存储器I/O接口模拟终端数字终端 数字中继线 模拟中继线用户集中级 用户电路用户电路控制系统控制系统 用户线( 话路子系统话路子系统用户电路用户集中级数字终端数

3、字终端模拟终端模拟终端信令设备信令设备交换网络交换网络接口接口 用户电路用户电路Battery feed-馈电馈电 Overvoltage protection:过压保护过压保护Ringing:振铃振铃 Supervision监视监视 CODEC:单路编译码器和滤波器单路编译码器和滤波器 话音信号话音信号 PCM编码信号，编码信号， 实质：模数变换实质：模数变换Hybrid:混合电路混合电路: 它把来话和去话话音分开，它把来话和去话话音分开， 实质：实质： 2/4线转换器线转换器,Test:测试测试 : 通过继电器的动作通过继电器的动作,可将用户线的外线和内线接到用户测试设备。可将用户线的外线

4、和内线接到用户测试设备。PCM测测 试试 开开 关关振振 铃铃 开开 关关过过 压压 保保 护护馈馈 电电 监监 视视混混 合合 电电 路路编码编码解码解码TROBSHC 用户集中级用户集中级l 基本功能基本功能: : 话务集中话务集中将用户线集中起来转换成少量的时分将用户线集中起来转换成少量的时分数字话路数字话路, ,以以PCMPCM话路方式接至交换网络。话路方式接至交换网络。l 远端模块远端模块: :相当于装在远端的用户级，在远离电话局的某些密相当于装在远端的用户级，在远离电话局的某些密集点的用户经集中后接出集点的用户经集中后接出PCMPCM中继线通往电话局中继线通往电话局, ,以节省用户

5、以节省用户线。线。数字终端数字终端l 数字终端（数字终端（DT-Digital TerminalDT-Digital Terminal）或称为数字中继（）或称为数字中继（DT-DT-Digital TrunkDigital Trunk）, ,是数字交换系统与数字中继线之间的接口是数字交换系统与数字中继线之间的接口电路电路 模拟终端模拟终端信令设备信令设备l 随路信令（随路信令（CASCAS）设备）设备l 共路信令（共路信令（CCSCCS）设备）设备数字交换网络数字交换网络话路子系统的其他组成部分话路子系统的其他组成部分 软件功能结构软件功能结构1)呼叫处理2)操作系统3)维护管理4)数据库程序

6、程序数据数据 呼叫处理呼叫处理功能：功能：控制呼叫的建立和释放控制呼叫的建立和释放信令扫描：信令扫描： 用户扫描：获悉用户的动作（摘机、挂机）用户扫描：获悉用户的动作（摘机、挂机） 拨号收集、中继扫描（拨号收集、中继扫描（ 接受地址信息接受地址信息 ）数字分析：根据所收到的号码（通常是前几位）判定接续数字分析：根据所收到的号码（通常是前几位）判定接续去向去向路由选择：确定对应呼叫去向的中继线群，并选择路由选择：确定对应呼叫去向的中继线群，并选择空闲中空闲中继线继线通路选择：通路选择：在数字分析和路由选择后执行在数字分析和路由选择后执行，任务是在交换，任务是在交换网络指定的网络指定的入端和出端之

7、间选择一条空闲的通路入端和出端之间选择一条空闲的通路输出驱动：驱动硬件输出驱动：驱动硬件 输入处理输入处理内部处理内部处理输出处理输出处理软件功能软件功能1 1呼叫处理呼叫处理n 任务类型任务类型稳定状态稳定状态稳定状态稳定状态扫描扫描分析分析驱动驱动任务任务执行执行 操作系统操作系统 ( (实时操作系统实时操作系统) )a)a)任务调度（处理机资源管理）任务调度（处理机资源管理）b)b)存储器管理存储器管理c)c)通信控制通信控制d)d)时间管理时间管理e)e)系统安全和恢复系统安全和恢复维护管理维护管理数据管理数据管理（3.33.3数据管理数据管理 P71 P71）动态数据动态数据 半固定

8、数据半固定数据DMBSDMBS软件功能软件功能2 2 现代程控交换系统基本为多处理机的控制结构提高可靠性处理机冗余配置方式1.双机冗余配置2.N+m冗余配置3.2 3.2 处理机控制结构处理机控制结构 双机冗余配置双机冗余配置 话路设备处理 机A处理机B比较器话路设备处理 机A处理机B处理机B处理 机A话路设备微同步微同步主备用主备用负荷分担负荷分担 处理机控制结构处理机控制结构n集中控制集中控制n分级分级分散控制结构分散控制结构将处理机按功能分担划分为将处理机按功能分担划分为若干个级别若干个级别, ,低级处理机执低级处理机执行低层的呼叫处理功能行低层的呼叫处理功能, ,高级处理机承担呼叫处理

9、的主高级处理机承担呼叫处理的主要任务。各处理机分别完成不同的功能和对不同的资要任务。各处理机分别完成不同的功能和对不同的资源实施控制，源实施控制，处理机之间是分等级的，处理机之间是分等级的，高级别的处理高级别的处理机控制低级别的，协同完成整个系统的功能。机控制低级别的，协同完成整个系统的功能。AXE-10AXE-10（爱立信）采用两级的分级控制结构（爱立信）采用两级的分级控制结构分布式分布式分分散控制结构散控制结构n系统划为多个模块，各模块的处理机是实现分布式控制的系统划为多个模块，各模块的处理机是实现分布式控制的同一级处理机，可以独立的进行通信同一级处理机，可以独立的进行通信。系统机构的开放

10、性和适应性强系统机构的开放性和适应性强S-1240S-1240（上海贝尔）采用基于功能分担的分布式控制（上海贝尔）采用基于功能分担的分布式控制结构结构 其多个处理机之间独立工作，分别完成不同的功能和对不同的资源实施控制，处理机之间不分等级，不存在控制与被控制关系，各处理机有自主能力。分散控制方式分散控制方式全分散控制全分散控制( (分布式分散控制方式分布式分散控制方式) ) 动态数据动态数据 半固定数据半固定数据DMBSDMBS3.3 3.3 数据管理数据管理 3.4 3.4 呼叫处理程序呼叫处理程序用户扫描用户扫描：获悉用户的动作（摘机、挂机）：获悉用户的动作（摘机、挂机）信令扫描：接受信令

11、信令扫描：接受信令 （拨号收集、中继扫描）（拨号收集、中继扫描）数字分析数字分析：根据所收到的号码（通常是前几位）判定接续：根据所收到的号码（通常是前几位）判定接续去向去向路由选择路由选择：确定对应呼叫去向的中继线群，并选择空闲中：确定对应呼叫去向的中继线群，并选择空闲中继线继线通路选择通路选择：在数字分析和路由选择后执行在数字分析和路由选择后执行，任务是在交换，任务是在交换网络指定的入端和出端之间选择一条空闲的通路网络指定的入端和出端之间选择一条空闲的通路输出驱动：驱动硬件输出驱动：驱动硬件 用状态迁移图表示呼叫处理过程用状态迁移图表示呼叫处理过程空闲主叫摘机用户扫描等待收号(听拨号音)收号

12、状态通话状态振铃状态空闲开始拨号送拨号音拨号数字停拨号音振铃,回铃被叫摘机挂机停振铃话路接续拆线任务及输出拨号接收任务及输出拨号接收任务及输出用户扫描任务及输出用户扫描任务及输出去话分析状态分析来话分析数字分析状态分析状态分析硬件状态事件/命令呼叫处理程序 用户扫描用户扫描功能：检测用户回路的状态变化，从而判断事件的性质。用户线状态：a)断开 （断，断开直流回路，1）b)闭合 （通，行成直流回路，0）群处理：指程序设计中尽可能对一群对象同时进行逻辑运算和处理 1 0 1 0断开断开 闭合闭合 挂机挂机 0 1 0 1闭合闭合 断开断开1C LLL1CLLL 用户摘机识别的举例用户摘机识别的举例

13、 拨号收集拨号收集脉冲号码扫描程序脉冲号码扫描程序 它利用周期扫描的办法来识别环路的断续，来接收用它利用周期扫描的办法来识别环路的断续，来接收用户的拨号脉冲。为防止脉冲的漏识别，一般每隔户的拨号脉冲。为防止脉冲的漏识别，一般每隔8ms8ms进进行一次扫描，通过扫描识别脉冲，同时对脉冲进行计行一次扫描，通过扫描识别脉冲，同时对脉冲进行计数。数。 双音频号码扫描程序双音频号码扫描程序 双音频话机拨号是按号盘的数字键，每按一个数字键双音频话机拨号是按号盘的数字键，每按一个数字键就送出两个音频信号，其中一个是高频组中的信号，就送出两个音频信号，其中一个是高频组中的信号，另一个是低频组中的信号。另一个是

14、低频组中的信号。 697Hz770Hz852Hz941Hz1209Hz1336Hz1477Hz1633Hz高频低频12457*80369ABCD#按键式拨号盘按键式拨号盘( (双音频双音频(DTMF):(DTMF): 中继线扫描程序主要是用于监视中继线上的呼叫状态，以便控制接续的进行。中继线上的呼叫状态信息是采用线路信号方式传递的。在中继线上只有占用、应答、反向拆线及正向拆线等信号，故一般采用结构简单的直流信号。因此，线路信号的识别方法与用户线扫描的方法相同。中继线扫描程序 数字分析数字分析任务：根据所收到的号码（通常是前几位）判定接续任务：根据所收到的号码（通常是前几位）判定接续性质性质和去

15、向（本局呼叫，出局呼叫，长途呼叫，特种和去向（本局呼叫，出局呼叫，长途呼叫，特种业务呼叫等）业务呼叫等）, ,将号码翻译成路由数据；将号码翻译成路由数据；数字分析结果得到的路由数据包括：数字分析结果得到的路由数据包括： 路由索引：路由索引：用于路由选择，即确定对应于呼叫去用于路由选择，即确定对应于呼叫去向的中继线群并从中选择一条空闲中继线。向的中继线群并从中选择一条空闲中继线。 计费索引计费索引 信令方式等数据信令方式等数据数字分析表：数字分析表：1)1)塔型结构塔型结构 对号码逐位分析对号码逐位分析2)2)线性结构线性结构 收到足够的号码再分析收到足够的号码再分析 27交换技术基础数字程控电

16、话交换电话编号计划电话编号计划 电话编号计划电话编号计划国内长途区号编排 10 北京 2X 其它大区中心及部分大城市 39XX 其它10北京、20广州、21上海、22天津、23重庆、24沈阳、25南京、27武汉、28成都、29西安 长途区号首位一般有如下规律长途区号首位一般有如下规律东北：东北：4 4华北：华北：3 3中南：中南：7 7西南：西南：8 8西北：西北：9 9华东：华东：5 5，6 6 该编号计划的主要内容还有：该编号计划的主要内容还有： 30交换技术基础数字程控电话交换该编号计划的主要内容还有：该编号计划的主要内容还有： 路由选择路由选择任务：确定中继线群并从中任务：确定中继线群

17、并从中选择选择1 1条空闲中继线条空闲中继线我国自动电话交换网的路由选择规则是：我国自动电话交换网的路由选择规则是： 有高效直达路由时的选择顺序为：有高效直达路由时的选择顺序为：高效直达路由高效直达路由、迂回路、迂回路由、基干路由；由、基干路由； 无高效直达路由时的选择顺序为：跨级或跨区的路由、基无高效直达路由时的选择顺序为：跨级或跨区的路由、基干路由；干路由； 发话区的路由选择顺序为自下而上，收话区的顺序为自上发话区的路由选择顺序为自下而上，收话区的顺序为自上而下；而下； 为了使得低等级交换中心为了使得低等级交换中心话务尽可能在低等级交换中心之话务尽可能在低等级交换中心之间疏通。间疏通。 在

18、路由选择中遇低呼损路由不再溢出路由选择终止。在路由选择中遇低呼损路由不再溢出路由选择终止。 路由的分类路由的分类基干路由：基干路由：是构成网路基干结构的路由，是最基本的路由，是构成网路基干结构的路由，是最基本的路由，可使全国任意两地用户通话；可使全国任意两地用户通话；在该路由上的话务量不允许在该路由上的话务量不允许溢出至其他路由。溢出至其他路由。 低呼损直达路由：由任意两个等级交换中心之间低呼损低呼损直达路由：由任意两个等级交换中心之间低呼损电路群所组成的路由，可以旁路或部分地旁路基干路由。电路群所组成的路由，可以旁路或部分地旁路基干路由。在该路由上的话务量不允许溢出至其他路由。在该路由上的话

19、务量不允许溢出至其他路由。 高效直达路由：由任意两个等级交换中心之间的直达电高效直达路由：由任意两个等级交换中心之间的直达电路群所组成的路由，它可以旁路或部分地旁路基于路由。路群所组成的路由，它可以旁路或部分地旁路基于路由。在该路由上的话务量允许溢出至其他路由。高效在该路由上的话务量允许溢出至其他路由。高效直达路由直达路由是为是为话务量大的两个局间增开的路由；话务量大的两个局间增开的路由； 中国电话网结构中国电话网结构 C1：大区中心C2：省中心C3：地区交换中心C4：县中心C5：端局我国电话通信网的结构我国电话通信网的结构 近几年，我国电话的分级结构已由近几年，我国电话的分级结构已由五级逐步

20、演变为三五级逐步演变为三级级。长途网由四级网向二级网过渡。长途网由四级网向二级网过渡。中国电话网结构演进中国电话网结构演进 中国电话网结构演进中国电话网结构演进全国设若干个一级长途交换区，每个长途交换区全国设若干个一级长途交换区，每个长途交换区设一级长途交换中心设一级长途交换中心DC1；每个一级长途交换区划分为一个或若干个二级长每个一级长途交换区划分为一个或若干个二级长途交换区，每个二级长途交换区设二级长途交换途交换区，每个二级长途交换区设二级长途交换中心中心DC2；每个二级长途交换区划分为一个或几个本地网，每个二级长途交换区划分为一个或几个本地网，本地网可以设置汇接局和端局两个等级的交换中本

21、地网可以设置汇接局和端局两个等级的交换中心，也可只设置一个等级的交换中心。心，也可只设置一个等级的交换中心。TSH3南京南京TSH1TS1TS2TSL2DC1DC1江苏省长话网网路结构示意图江苏省长话网网路结构示意图苏州苏州苏州苏州无锡无锡无锡无锡徐州徐州徐州徐州DC2DC2资料图片来自于中国电信Oct-2137通路选择通路选择通路选择在数字分析和路由选择后执行通路选择在数字分析和路由选择后执行,其任务其任务是在交换网络指定的入端与出端之间是在交换网络指定的入端与出端之间选择一条选择一条空闲的通道（内部时隙）空闲的通道（内部时隙） 进行通路选择时，交换网络的进行通路选择时，交换网络的入端和出端

22、已定入端和出端已定。 主叫用户与被叫用户主叫用户与被叫用户 主叫用户与出中继主叫用户与出中继 入中继与被叫用户入中继与被叫用户 入中继与出中继入中继与出中继一条通路往往是由一条通路往往是由多级串联多级串联组成组成软件进行通路选择的依据是软件进行通路选择的依据是存储器中链路忙闲存储器中链路忙闲状态的映像状态的映像适合使用适合使用群处理群处理技术技术 有限状态机有限状态机有限状态机有限状态机FSM (Finite State Machine)呼叫处理的基本过程是通过程序完成各个状态的转移呼叫处理的基本过程是通过程序完成各个状态的转移空 闲主 叫 摘 机用 户 扫 描等 待 收 号(听 拨 号 音

23、)收 号 状 态通 话 状 态振 铃 状 态空 闲开 始 拨 号送 拨 号 音拨 号 数 字停 拨 号 音振 铃 ,回 铃被 叫 摘 机挂 机停 振 铃话 路 接 续拆 线任 务 及 输 出拨 号 接 收任 务 及 输 出拨 号 接 收任 务 及 输 出用 户 扫 描任 务 及 输 出用 户 扫 描任 务 及 输 出去 话 分 析状 态 分 析来 话 分 析数 字 分 析状 态 分 析状 态 分 析硬 件 状 态事 件 /命 令呼 叫 处 理 程 序 3.5 3.5 任务调度任务调度程控交换使用的是具有程控交换使用的是具有并发性并发性的实时操作系统，有多个并的实时操作系统，有多个并发进程存在，

24、但处理机在同一时间内只能处理一个进程，发进程存在，但处理机在同一时间内只能处理一个进程，其他进程处于待执行状态。其他进程处于待执行状态。任务调度的主要工作就是管理进程。任务调度的主要工作就是管理进程。程序级别划分程序级别划分故障级程序故障级程序：实时性要求最高，平时不用，一旦发生故：实时性要求最高，平时不用，一旦发生故障，必须障，必须立即立即执行。执行。周期级程序周期级程序：实时性要求较高，有固定的执行周期，又：实时性要求较高，有固定的执行周期，又称时钟级程序。由称时钟级程序。由时钟中断时钟中断来启动。基准时钟一般是来启动。基准时钟一般是4ms4ms或或5ms5ms，对小型程控交换机可适当延长

25、。，对小型程控交换机可适当延长。基本级程序基本级程序：实时性要求不高实时性要求不高，有任务就根据优先级执，有任务就根据优先级执行。一般为一些分析程序：去话分析，路由选择等。行。一般为一些分析程序：去话分析，路由选择等。正常情况下，只有周期级程序和基本级程序的交替进行正常情况下，只有周期级程序和基本级程序的交替进行。时钟级调度比特型时间表时钟级调度比特型时间表 周期级程序中各个程序的执行周期不同，而对众多的周期周期级程序中各个程序的执行周期不同，而对众多的周期级程序，需要用级程序，需要用时间表时间表来调度。来调度。(结合结合P87调度管理程序调度管理程序) 1k 1 001i15 时间表时间表

26、i 时间计数器时间计数器 程序k入口地址 程序1入口地址 程序0入口地址01k转移表 比特型时间表的结构比特型时间表的结构时间表：规定执行周期和执行执行时间，与转移表一起时间表：规定执行周期和执行执行时间，与转移表一起调度各程序。调度各程序。时间计数器：寻找时间表相应单元。初值为时间计数器：寻找时间表相应单元。初值为0 0，每一时间，每一时间加一，为最大值时清零，从头开始。加一，为最大值时清零，从头开始。屏蔽表：该程序在这时间是否执行，对应程序的有效性，屏蔽表：该程序在这时间是否执行，对应程序的有效性，提供附加控制。提供附加控制。转移表：提供程序起始地址转移表：提供程序起始地址。 3.6 3.6 性能指标性能指标话务负荷能力话务负荷能力 在一定的呼损率下，交换系统在忙时可以负荷的话务在一定的呼损率下，交换系统在忙时可以负荷的话务量量接续时延接续时延 拨号音时延拨号音时延 拨号后时延拨号后时延BHCA (Busy Hours Call Attemps) 在一定的质量指标（如接续时延）范围内，交换系统在一定的质量指标（如接续时延）范围内，交换系统在忙时可以处理的呼叫次数在忙时可以处理的呼叫次数 1.1.P92P92，2.2.3.13.1，3.53.5本章作业（本章作业（1 1） 3. .假设存在假设存在1 1个个10ms, 210ms, 2个个20ms, 20ms, 和和