数字程控交换技术培训

1、数字程控交换技术数字程控交换技术 1、数字程控交换机的发展、特点及业务性能、数字程控交换机的发展、特点及业务性能2、数字程控交换机的硬件组成、数字程控交换机的硬件组成3、 数字程控交换机的软件系统数字程控交换机的软件系统4、数字程控交换机的性能指标、数字程控交换机的性能指标1. 1. 人工交换机人工交换机2. 2. 自动交换机自动交换机 1)1)机电式交换机机电式交换机 (主要部件都是采用具有机械动作性能的电磁器件构成主要部件都是采用具有机械动作性能的电磁器件构成 ) (1)步进制交换机步进制交换机 (2)纵横制交换机纵横制交换机 2) 2) 程控电子交换机程控电子交换机 ( (随着半导体技术

2、的发展而出现随着半导体技术的发展而出现 ) 到目前为止，程控交换机技术在发展过程中大致经历了四代：到目前为止，程控交换机技术在发展过程中大致经历了四代： (1)第一代程控交换机主产生于第一代程控交换机主产生于20世纪世纪60年代，交换机的控制部分基本上年代，交换机的控制部分基本上是采用大型专用计算机进行集中控制，话路部分仍采用电磁元器件构成交是采用大型专用计算机进行集中控制，话路部分仍采用电磁元器件构成交换网络，因此属于空分模拟交换方式。换网络，因此属于空分模拟交换方式。 (2)第二代程控交换机出现于第二代程控交换机出现于20世纪世纪70年代。标志着交换技术从传统的模拟年代。标志着交换技术从传

3、统的模拟交换进入数字交换时代交换进入数字交换时代 (3)第三代程控交换机产生于第三代程控交换机产生于20世纪世纪80年代初，在程控数字交换机之中引入年代初，在程控数字交换机之中引入了分散控制方式。了分散控制方式。 (4)第四代程控交换机产生于第四代程控交换机产生于20世纪世纪80年代末年代末 。1、数字程控交换机的发展、特点及业务性能、数字程控交换机的发展、特点及业务性能什么是数字式程序控制交换机？什么是数字式程序控制交换机？ 利用计算机的存储程序控制技术，把电话交换的功利用计算机的存储程序控制技术，把电话交换的功能编制成相应的程序（或称软件），并把这些程序和能编制成相应的程序（或称软件），并

4、把这些程序和数据存入到存储器内。当用户呼叫时，由处理机根据数据存入到存储器内。当用户呼叫时，由处理机根据程序所发出的指令来控制交换机的操作，以完成接续程序所发出的指令来控制交换机的操作，以完成接续功能。功能。结论：程控交换机就是计算机控制的交换机。结论：程控交换机就是计算机控制的交换机。 一般不特指的话，这种交换机简称一般不特指的话，这种交换机简称“程控交换机程控交换机”1.1 数字程控交换机的特点数字程控交换机的特点 数字程控交换机的全数字化，必然带来早期其他交换机无法比拟的优越性，这种优越性体现在经济和技术两个方面上。1经济方面的优越性2技术方面的优越性1) 控制子系统数字化带来的优越性2

5、) 话路子系统数字化带来的优越性 1.2 数字程控交换机的业务性能数字程控交换机的业务性能 数字程控交换机采用事先编制的程序对交换进数字程控交换机采用事先编制的程序对交换进行控制，比原先任何形式的交换机的控制都便利，行控制，比原先任何形式的交换机的控制都便利，用户可以使用许多新的业务。用户可以使用许多新的业务。1基本业务基本业务2补充业务补充业务常用的补充业务常用的补充业务: 1) 缩位拨号缩位拨号 2) 热线服务热线服务3) 呼出限制呼出限制4) 闹钟服务闹钟服务5) 免免打扰服务打扰服务6) 转移呼叫转移呼叫7) 呼叫等待呼叫等待8) 遇忙回叫遇忙回叫9) 缺缺席用户服务席用户服务2、数字

6、程控交换机的硬件组成、数字程控交换机的硬件组成2.1 话路子系统话路子系统2.2 控制子系统控制子系统数字程控交换机的硬件组成数字程控交换机的硬件组成 数字程控交换机的硬件组成如图数字程控交换机的硬件组成如图3.1所示，数所示，数字程控交换机的硬件系统由话路子系统和控制子系字程控交换机的硬件系统由话路子系统和控制子系统组成。统组成。 图图1 数字程控交换机的硬件组成数字程控交换机的硬件组成2.1 话路子系统话路子系统 话路子系统是由中央级交换网络、用户级交换网络、各话路子系统是由中央级交换网络、用户级交换网络、各种接口电路以及信号音收发设备组成的。种接口电路以及信号音收发设备组成的。 1用户级

7、交换网络用户级交换网络 用户级包括用户模块和远端用户模块。用户级主要完成用户级包括用户模块和远端用户模块。用户级主要完成话务量集中和话音编译码的功能。远端用户模块与局内的用话务量集中和话音编译码的功能。远端用户模块与局内的用户模块的功能是相似的。主要区别是远端用户模块通过数字户模块的功能是相似的。主要区别是远端用户模块通过数字中继电路与选组级相连，而用户模块是通过中继电路与选组级相连，而用户模块是通过PCM中继电路中继电路与选组级相连。与选组级相连。2接口电路接口电路 接口电路是数字程控交换机与用户以及与其他交换机相接口电路是数字程控交换机与用户以及与其他交换机相连的物理连接部分。它的作用是完

8、成外部信号与数字程控交连的物理连接部分。它的作用是完成外部信号与数字程控交换机内部信号的转换。换机内部信号的转换。ITU-T中对交换机中的接口种类提出中对交换机中的接口种类提出了建议。具体的接口分类如图了建议。具体的接口分类如图3.2所示。所示。图图2 数字程控交换机接口类型数字程控交换机接口类型1) 用户接口电路用户接口电路 (1) 模拟用户接口电路。模拟用户接口电路。数字程控交换机中的模拟用户接口功能可归纳为数字程控交换机中的模拟用户接口功能可归纳为BORSCTH 7项功能。项功能。 B(Battery feeding)馈电馈电图图3 馈电电路结构馈电电路结构 O(Over voltage

9、 protection)过压保护过压保护 用户接口电路的过压保护常采用钳位方法，如用户接口电路的过压保护常采用钳位方法，如图图4所示所示 。图图4 过压保护电路过压保护电路 R(Ringing control)振铃控制振铃控制 由振铃继电器控制振铃的原理如图由振铃继电器控制振铃的原理如图5所示。所示。图图5 振铃控制振铃控制 S(Supervision)监视监视 具体的用户线监视原理如图具体的用户线监视原理如图6所示。所示。图图6 监视电路监视电路 C (CODEC & filters)编译码和滤波编译码和滤波 图图7 混合电路和编译码混合电路和编译码 H(Hybrid circuit

10、)混合电路混合电路 T(Test)测试测试 用户线测试功能的实现如图用户线测试功能的实现如图8所示所示图图8 用户线测试用户线测试 上述上述7项功能在用户接口电路中的先后顺序如图项功能在用户接口电路中的先后顺序如图9所示。除了以上的所示。除了以上的7项功能，用户接口电路还具有项功能，用户接口电路还具有极性倒换、计费脉冲发送、衰减控制以及主叫号码极性倒换、计费脉冲发送、衰减控制以及主叫号码显示等功能。显示等功能。图图9 模拟用户接口电路功能框图模拟用户接口电路功能框图(2) 数字用户接口电路。数字用户接口电路。 数字用户接口电路是数字程控交换机和数字用数字用户接口电路是数字程控交换机和数字用户终

11、端设备之间的接口设备。户终端设备之间的接口设备。 2) 中继接口电路中继接口电路 中继接口电路是交换机与中继线的物理连接设中继接口电路是交换机与中继线的物理连接设备。交换机的中继接口电路分为模拟中继接口电路备。交换机的中继接口电路分为模拟中继接口电路和数字中继接口电路。和数字中继接口电路。(1) 模拟中继接口电路。模拟中继接口电路。 模拟中继接口电路是数字程控交换机与模拟中模拟中继接口电路是数字程控交换机与模拟中继线间的接口，用于连接模拟交换局继线间的接口，用于连接模拟交换局 。(2) 数字中继接口电路数字中继接口电路 。 数字中继接口电路是数字程控交换机与数字中数字中继接口电路是数字程控交换

12、机与数字中继线间的接口，用于连接数字程控交换局或远端用继线间的接口，用于连接数字程控交换局或远端用户模块。户模块。数字中继接口电路的功能可归纳为数字中继接口电路的功能可归纳为GAZPACHO 8项项功能。功能。 G(Generation of frame code)帧码发生帧码发生 A(Alignment of frames)帧定位帧定位 Z(Zero string suppression)连零抑制连零抑制 P(Polar conversion)码型变换码型变换 A (Alarm processing)告警处理告警处理 C(Clock recovery)时钟提取恢复时钟提取恢复 H(Hunt

13、during reframe)帧同步帧同步 O(Office signaling)信令插入和提取信令插入和提取 3信号音收发设备信号音收发设备 信号音收发设备的功能就是完成这些数字音频信号音收发设备的功能就是完成这些数字音频信号音的产生、发送和接收。信号音的产生、发送和接收。 1) 音频信号的产生音频信号的产生(1) 单音频信号的产生。单音频信号的产生。 单音频信号产生的基本原理是：按照单音频信号产生的基本原理是：按照PCM编码编码原理，将信号按间隔进行抽样原理，将信号按间隔进行抽样(也就是也就是8kHz的抽样的抽样频率频率)，然后进行量化和编码，得到各抽样点的，然后进行量化和编码，得到各抽样

14、点的PCM信号值，按照顺序将其放到信号值，按照顺序将其放到ROM中，在需要中，在需要的时候按序读出。图的时候按序读出。图10所示为单音频信号的产生原所示为单音频信号的产生原理。理。 (2) 双音频信号的产生双音频信号的产生 。 双音频信号产生的基本原理与单音频信号的产双音频信号产生的基本原理与单音频信号的产生一致。主要是确定对双音频信号进行抽样的抽样生一致。主要是确定对双音频信号进行抽样的抽样值的个数。值的个数。图图10 单音频信号的产生原理单音频信号的产生原理2) 数字音频信号的发送数字音频信号的发送 数字多频信号的发送原理与数字单频信号相似，数字多频信号的发送原理与数字单频信号相似，不同的

15、是一个数字多频信号发生器对应一路话路，不同的是一个数字多频信号发生器对应一路话路，它通过交换网络建立的连接仅为点到点方式。它通过交换网络建立的连接仅为点到点方式。 3) 数字音频信号的接收数字音频信号的接收 数字多频信号接收器的工作原理如图数字多频信号接收器的工作原理如图11所示，所示，一般采用数字滤波器滤波后进行识别的方法。一般采用数字滤波器滤波后进行识别的方法。 图图11 数字音频信号接收器的工作原理数字音频信号接收器的工作原理2.2 控制子系统控制子系统 控制子系统是交换机的控制子系统是交换机的“指挥系统指挥系统”，交换机，交换机的所有动作都是在控制系统的控制下完成的。现代的所有动作都是

16、在控制系统的控制下完成的。现代数字程控交换机基本上采用两种多处理机的控制结数字程控交换机基本上采用两种多处理机的控制结构，即分级分散控制和分布式分散控制。不论采用构，即分级分散控制和分布式分散控制。不论采用何种控制结构，为提高控制系统的可靠性，处理机何种控制结构，为提高控制系统的可靠性，处理机的配置一般都采用冗余配置。的配置一般都采用冗余配置。1双机冗余配置双机冗余配置 通常采用双机冗余配置，即控制系统具有两套通常采用双机冗余配置，即控制系统具有两套处理机系统。双机冗余配置根据具体的工作方式分处理机系统。双机冗余配置根据具体的工作方式分为微同步、负荷分担和主备用为微同步、负荷分担和主备用3种工

17、作方式。种工作方式。1) 微同步方式微同步方式 微同步微同步(microsynchronization)方式的基本方式的基本结构如图结构如图12所示。它具有两台相同的处理机，两台所示。它具有两台相同的处理机，两台处理机合用一个存储器，其间有一个比较器。处理机合用一个存储器，其间有一个比较器。 图图12 微同步工作方式微同步工作方式2) 负荷分担方式负荷分担方式负荷分担方式的基本结构如图负荷分担方式的基本结构如图13所示。所示。 3) 主备用方式主备用方式 主备用主备用(active-standby)方式的基本结构如图方式的基本结构如图14所示所示 图图13 负荷分担工作方式负荷分担工作方式 图

18、图14 主备用工作方式主备用工作方式 2分级分散控制分级分散控制 所谓分散控制，就是在系统的给定状态下，交所谓分散控制，就是在系统的给定状态下，交换机的资源和所有功能由多台处理机分担完成，即换机的资源和所有功能由多台处理机分担完成，即每台处理机只能达到一部分资源和只能执行一部分每台处理机只能达到一部分资源和只能执行一部分功能。分级分散控制根据多处理机之间的关系可分功能。分级分散控制根据多处理机之间的关系可分为以下两种。为以下两种。1) 单级多机系统单级多机系统 在该系统中，处理机处于同一级别，并行处理在该系统中，处理机处于同一级别，并行处理所有的控制任务，如图所有的控制任务，如图15所示所示

19、。2) 多级多机系统多级多机系统 在该系统中，各处理机分别完成不同的功能并在该系统中，各处理机分别完成不同的功能并对不同的资源进行控制，各处理机之间分等级，高对不同的资源进行控制，各处理机之间分等级，高级别的处理机控制低级别的。数字程控交换机中，级别的处理机控制低级别的。数字程控交换机中，通常采用二级或三级的分散控制方式。图通常采用二级或三级的分散控制方式。图16表示三表示三级多机系统的示意图。级多机系统的示意图。 图图15 单级多机系统单级多机系统 图图16 多级多级(三级三级)多机系统多机系统交 换 网 络预处理机预处理机预处理机中央主处理机维护管理处理机预处理机3分布式控制分布式控制 分

20、布式控制有时也称为全分散分布式控制有时也称为全分散(fully decentralized)控制；与之对应，分级分散控制也控制；与之对应，分级分散控制也可称为部分分散控制。从严格意义上来说，全分散可称为部分分散控制。从严格意义上来说，全分散控制应不包含任何中央处理的介入。然而在实际上，控制应不包含任何中央处理的介入。然而在实际上，由于某些功能还适合于中央控制，因此很难实现不由于某些功能还适合于中央控制，因此很难实现不包含任何中央处理的全分散控制结构。即使对于呼包含任何中央处理的全分散控制结构。即使对于呼叫处理而言，全分散控制的程度也有所不同。叫处理而言，全分散控制的程度也有所不同。3、 数字程

21、控交换机的软件系统数字程控交换机的软件系统3.1 呼叫处理的基本原理呼叫处理的基本原理3.2 数字程控交换机软件系统的组成及特点数字程控交换机软件系统的组成及特点3.1 呼叫处理的基本原理呼叫处理的基本原理1本局呼叫的处理过程本局呼叫的处理过程 在开始时，用户处于空闲状态，交换机进行在开始时，用户处于空闲状态，交换机进行扫描，监视用户线状态。用户摘机后呼叫处理过扫描，监视用户线状态。用户摘机后呼叫处理过程开始。处理过程如下。程开始。处理过程如下。1) 主叫用户主叫用户A摘机摘机2) 向向A送拨号音，准备收号送拨号音，准备收号3) 收号与号码分析收号与号码分析4) 测试并预占空闲路由测试并预占空

22、闲路由5) 向被叫用户向被叫用户B振铃振铃6) 被叫应答通话被叫应答通话7) 话终、主叫先挂机话终、主叫先挂机8) 被叫先挂机被叫先挂机2稳定状态和状态迁移稳定状态和状态迁移 根据上述对本局接续呼叫过程的叙述，可以看根据上述对本局接续呼叫过程的叙述，可以看出整个接续过程分为若干阶段，而每一阶段均处于出整个接续过程分为若干阶段，而每一阶段均处于一个相对稳定的状态。在一个稳定状态下，若有输一个相对稳定的状态。在一个稳定状态下，若有输入信号，则进行新的处理过程，从而进入下一个稳入信号，则进行新的处理过程，从而进入下一个稳定状态。这个过程称为状态迁移。定状态。这个过程称为状态迁移。 如图如图17所示，

23、根所示，根据对呼叫过程及状态迁移的分析，可以将呼叫过程据对呼叫过程及状态迁移的分析，可以将呼叫过程划分为划分为3个阶段。个阶段。 图图17 状态迁移过程示意图状态迁移过程示意图1) 输入处理输入处理 输入处理程序主要包含以下输入处理程序主要包含以下5个方面。个方面。(1) 用户线扫描监视，监视用户线状态是否发生了变用户线扫描监视，监视用户线状态是否发生了变化。化。(2) 中继线线路信号扫描，监视采用随路信令的中继中继线线路信号扫描，监视采用随路信令的中继线的状态是否发生了变化。线的状态是否发生了变化。(3) 接收各种信号，包括拨号脉冲、接收各种信号，包括拨号脉冲、DTMF信号和信号和MFC信号

24、等。信号等。(4) 接收公共信道信令。接收公共信道信令。(5) 接收操作台的各种信号等。接收操作台的各种信号等。2) 内部处理内部处理 内部处理是对接收到的输入处理结果结合其他数据资源内部处理是对接收到的输入处理结果结合其他数据资源决定下一步的工作，它包括分析处理和任务执行处理两部分。决定下一步的工作，它包括分析处理和任务执行处理两部分。 (1) 分析处理。分析处理。 分析处理程序的一个共同的特点是要通过查表进行一分析处理程序的一个共同的特点是要通过查表进行一系列的分析和判断。根据要分析的消息，又将分析处理分为系列的分析和判断。根据要分析的消息，又将分析处理分为去话分析、号码分析、来话分析和状

25、态分析去话分析、号码分析、来话分析和状态分析4部分。部分。图图18 去话分析去话分析 图图19 号码分析号码分析图图20 来话分析来话分析(2) 任务执行。任务执行。 任务执行是指从一个稳定状态迁移到下一个稳任务执行是指从一个稳定状态迁移到下一个稳定状态之前，根据分析处理的结果，处理机完成相定状态之前，根据分析处理的结果，处理机完成相关任务的过程。关任务的过程。 图图21 状态分析流程图状态分析流程图 输出处理就是根据分析结果执行输出指令，使输出处理就是根据分析结果执行输出指令，使相应的话路设备动作或驱动交换网络，从而使交换相应的话路设备动作或驱动交换网络，从而使交换机从一个稳定状态迁移到另一

26、个稳定状态。机从一个稳定状态迁移到另一个稳定状态。输出处理主要包括以下内容：输出处理主要包括以下内容：(1) 发送并分配各种信号音发送并分配各种信号音(例如拨号音、忙音等例如拨号音、忙音等)。(2) 通话话路的驱动、复原通话话路的驱动、复原(发送路由控制信息发送路由控制信息)。(3) 发线路信令和记发器信令。发线路信令和记发器信令。(4) 发送公共信道信令。发送公共信道信令。(5) 发送计费脉冲。发送计费脉冲。(6) 发送处理机间通信信息。发送处理机间通信信息。(7) 发送测试码等。发送测试码等。3.2 数字程控交换机软件系统的组成及特点数字程控交换机软件系统的组成及特点 随着通信技术的不断发

27、展，在数字程控交换机中，硬件设随着通信技术的不断发展，在数字程控交换机中，硬件设备投资所占的比重越来越轻，而软件系统正好相反。软件系统备投资所占的比重越来越轻，而软件系统正好相反。软件系统所提供的新功能已经成为体现数字程控交换机性能的重要特征。所提供的新功能已经成为体现数字程控交换机性能的重要特征。1软件系统的组成软件系统的组成 整个软件系统由整个软件系统由3部分组成，分别是操作系统、应用程序以部分组成，分别是操作系统、应用程序以及交换所需的数据。应用程序又包括运行管理程序和支援程序；及交换所需的数据。应用程序又包括运行管理程序和支援程序；数据分为交换系统数据、局数据和用户数据。数据分为交换系

28、统数据、局数据和用户数据。1) 操作系统操作系统 数字程控交换机的操作系统是交换机硬件与应用程序之间数字程控交换机的操作系统是交换机硬件与应用程序之间的接口，负责资源的调度与管理的接口，负责资源的调度与管理 。在任务调度过程中，根据程在任务调度过程中，根据程序的实时性要求可分为三级。序的实时性要求可分为三级。(1) 故障级程序。故障级程序。(2) 时钟级程序。时钟级程序。(3) 基本级程序。基本级程序。 不同级别程序的调度与处理如图不同级别程序的调度与处理如图22所示。所示。 时钟级程序的调度执行是以一种时钟中断为基准，用时间时钟级程序的调度执行是以一种时钟中断为基准，用时间表作为调度依据来进

29、行的。时间表由表作为调度依据来进行的。时间表由4部分构成，分别是计数器、部分构成，分别是计数器、屏蔽表、时间表和功能程序入口地址表。如图屏蔽表、时间表和功能程序入口地址表。如图23所示所示。图图22 不同级别程序的调度与处理不同级别程序的调度与处理图23 时间表启动周期级程序2) 应用程序应用程序 应用程序包括运行管理程序和支援程序，运行应用程序包括运行管理程序和支援程序，运行管理程序又分为呼叫处理程序、运转管理程序和故管理程序又分为呼叫处理程序、运转管理程序和故障处理程序。障处理程序。3) 数据数据 数字程控交换系统的数据包括交换局的局数据、数字程控交换系统的数据包括交换局的局数据、用户数据

30、和交换系统数据。用户数据和交换系统数据。2特点特点1) 并行处理。并行处理。2) 实时性。实时性。3) 高可靠性。高可靠性。4、 数字程控交换机的性能指标数字程控交换机的性能指标4.1 话务量话务量4.2 呼损的计算及呼损指标呼损的计算及呼损指标4.3 呼叫处理能力呼叫处理能力3.4 数字程控交换机的性能指标数字程控交换机的性能指标 评价一台数字程控交换机的处理性能通常有三个指标：话务量、呼损及单位时间内呼叫处理的次数。4.1 话务量话务量1话务量的基本概念话务量的基本概念 在时间在时间T内由内由N个话源流入交换系统的话务量个话源流入交换系统的话务量AT为为 (3.1) 话务量的计量单位用话务

31、量的计量单位用“小时呼小时呼”或或“分呼分呼”。单位时间。单位时间内流入的话务量叫做话务流量内流入的话务量叫做话务流量(或话务强度或话务强度)A，习惯上，把，习惯上，把话务流量叫话务量，即话务流量叫话务量，即 (3.2) 话务流量的计量单位用话务流量的计量单位用“爱尔兰爱尔兰”(Erl)表示，简写为表示，简写为“e”或或“E”。 NiiirSnA11iiNinSAT2话务量的特性1) 话务量的波动性。2) 话务量的周期性。3) 话务量集中系数的采用。3话务量的计算 根据前面的介绍，话务量与呼叫次数以及每次呼叫平均占用的时长有关。如果N个话源在时间T内发出的呼叫次数都是n，各次呼叫的平均占用时间都是S，则 (3.3) 式中，称为平均呼叫强度，单位“次/h”表示N个话源在单位时间内产生的平均呼叫次数。 nASNTSN3.4.2 呼损的计算及呼损指标呼损的计算及呼损指标 呼损是指交换机由于机键拥塞或中继线不足引起的阻塞呼损是指交换机由于机键拥塞或中继线不足引起的阻塞概率，是衡量交换机质量的重要指标之一，呼损可用小数表概率，是衡量交换机质量的重要指标之一，呼损可用小数表示也可用百分数示也可用百分数(%)表示。表示。1计算呼损的方法计