Chapter3_数字程控电话交换与电话通信网

1、第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网n介绍电话通信的产生和电话交换技术的发展介绍电话通信的产生和电话交换技术的发展 n介绍数字程控电话交换系统的体系结构，并在此基础介绍数字程控电话交换系统的体系结构，并在此基础上重点阐述电话交换系统硬件系统各个组成部分的工上重点阐述电话交换系统硬件系统各个组成部分的工作原理、控制系统的构成方式、软件系统的组成以及作原理、控制系统的构成方式、软件系统的组成以及程控交换软件技术程控交换软件技术 n介绍电话通信网的网络结构和工作原理等相关技术。介绍电话通信网的网络结构和工作原理等相关技术。 本章主要内容本章主要内容第第 3 章章

2、数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网 概概 述述3.13.1.1 3.1.1 电话通信与电话机电话通信与电话机图3.1电话机的基本构成及通话原理 第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网 概概 述述3.13.2.1 3.2.1 电话交换技术的发展电话交换技术的发展电话交换技术的发展经历了三个阶段： n人工交换阶段 n机电式自动交换阶段 n电子式自动交换阶段 第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网n程控交换机的总体结构n话 路 子系 统n控 制 子系 统数字程控交换机系统结构数字程控交换机系统结构3.2第第 3

3、 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网接口设备接口设备：是实现数字交换系统和外围环境的接口。：是实现数字交换系统和外围环境的接口。远端接口远端接口：是到集中维护操作中心、网管中心、计费中心：是到集中维护操作中心、网管中心、计费中心等的数据传送接口。等的数据传送接口。用户集中级用户集中级：完成话务集中功能，集中比一般为：完成话务集中功能，集中比一般为2:1到到8:1一般为单一般为单T交换网络。交换网络。用户模块用户模块：用户集中级：用户集中级+用户电路用户电路远端模块远端模块：设置在远端的用户模块。

4、：设置在远端的用户模块。n 几个概念几个概念数字程控交换机系统结构数字程控交换机系统结构3.2第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换系统话路子系统控制子系统接口设备交换网络CPU与存储器远端接口外部设备模拟/数字用户电路数字/模拟中继电路信令设备MFC接收和发送器DTMF接收器信号音发生器用户集中级数字程控交换机系统结构数字程控交换机系统结构3.2第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网ETETETETETETETETETETETETETET数数 字字 交交 换换 网网 络络模拟用户线模拟用户线Z1模拟远端集线器

5、模拟远端集线器Z2模拟模拟PABXZ3数字用户线数字用户线V1LTLTLTLTZ1V2V3V4V5数字远端模块数字远端模块Z1V1NT数字数字PABXm X (2B+D)n X E12,048kbit/sABLTC11C12C21C22LT本地本地转换转换二线二线中继器中继器通路转通路转换设备换设备四线四线FDM实线实线PCM8,448kbit/sLT34,368kbit/s8,448kbit/sLT4.2.2 4.2.2 接口设备接口设备3.3.1 3.3.1 接口设备接口设备n 1. 数字交换机接口类型数字交换机接口类型第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信

6、网V接口：接口： V1：64kb/s，可为，可为2B+D或或30B+D的终端的终端 V2：连接数字远端模块的接口：连接数字远端模块的接口 V3：连接数字：连接数字PABX的接口，属的接口，属30B+D的接口的接口 V4：可接多个：可接多个2B+D的终端，支持的终端，支持ISDN的接入的接入 V5：支持：支持n X E1的接入网，包括的接入网，包括V5.1和和V5.2接口接口A接口：接口：速率为速率为2048kb/s的数字中继接口的数字中继接口B接口：接口：PCM二次群接口，其接口速率为二次群接口，其接口速率为8448kb/sp 程控交换系统接口类型程控交换系统接口类型数字接口数字接口接接 口口

7、 设设 备备3.3第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网Z1接口：接口：连接单个模拟用户的接口连接单个模拟用户的接口 Z2接口：接口：连接模拟远端集线器的接口连接模拟远端集线器的接口Z3接口：接口：连接模拟连接模拟PABX的接口的接口p 程控交换系统接口类型程控交换系统接口类型模拟接口模拟接口接接 口口 设设 备备3.3第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网 模拟用户电路 数字用户电路3.2.2 3.2.2 接口设备接口设备n 2. 用户电路用户电路接接 口口 设设 备备3.3第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程

8、控电话交换与电话通信网模拟用户电路功能框图模拟用户电路功能框图第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网模拟用户电路的功能可归纳为模拟用户电路的功能可归纳为BORSCHT七个功能：七个功能：B(Battery feeding)馈电馈电O(Overvoltage protection)过压保护过压保护R(Ringing control)振铃控制振铃控制S(Supervision)监视监视C(CODEC & filters)编译码和滤波编译码和滤波H(Hybird circuit)混合电路混合电路T(Test)测试测试 模拟用户电路接接 口口 设设 备备3.3

9、第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网n馈电馈电：为用户终端提供通信所需的直流电源。 电容特性：隔直流、通交流 电感特性：隔交流、通直流-48V用户线用户线ab接接 口口 设设 备备3.3第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网n过压保护：避免高压进入交换机内部而损坏交换机，设置了两极保护。第一级保护在总配线架上安装避雷设施和保安器第二级保护在用户电路中设置二极管箝位电路E(-48V)内线外线abRRABD1D2接接 口口 设设 备备3.3第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网n振铃控制：提供振

10、铃所需的90V15V ,25Hz的交流电压。 控制系统R振铃控制振铃电路用户线截铃接接 口口 设设 备备3.3第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网n监视：监视用户线通/断状态，及时将用户线的状态信息送给处理机处理。监视信号-Vab接接 口口 设设 备备3.3第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网n编译码和滤波：完成模拟信号和数字信号间的转换。 平滑模拟模拟3003400HZ编码器译码器PCMPCM交换机侧用户侧接接 口口 设设 备备3.3第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网n混合电路：完成

11、二/四线的转换。用户话机的模拟信号是二线双向的，PCM数字信号是四线单向，因此，在编码以前和译码之后要进行二/四线的转换。n测试：用于及时发现用户终端、用户线路和用户线接口电路可能发生的混线、断线、接地、与电力线碰接以及元器件损坏等各种故障，以便及时修复和排除。接接 口口 设设 备备3.3第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网测试测试接接 口口 设设 备备3.3第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网模拟中继器模拟中继器：是程控数字交换机与模拟中继线的：是程控数字交换机与模拟中继线的接口，用于与模拟交换机的连接。接口，用于与模拟

12、交换机的连接。p 模拟中继电路模拟中继电路n 3. 中继电路中继电路接接 口口 设设 备备3.3第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网数字中继器数字中继器：是连接数字局间中继线的接口电路，用于：是连接数字局间中继线的接口电路，用于 与数字交换局或远端模块的连接。与数字交换局或远端模块的连接。主要作用主要作用：是根据：是根据PCM时分复用原理，将时分复用原理，将30路路64kb/s的话路信号复接成的话路信号复接成2048kb/s的基群信号发的基群信号发送出去，或者反之，把从其它数字交换系统送出去，或者反之，把从其它数字交换系统（或数字传输系统）来的（或数字传输系

13、统）来的2048kb/s的基群的基群信号分成信号分成30路话路信号，然后再通过数字交路话路信号，然后再通过数字交换网络分接到各个相应的用户。换网络分接到各个相应的用户。 在上述过程中，完成在上述过程中，完成信号传输、信号同步、信号传输、信号同步、信令配合信令配合p 数字中继电路数字中继电路接接 口口 设设 备备3.3第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网n码型变换完成中继线上适于远距离传输的双极性的HDB3或AMI码与交换机内部单极性的NRZ码之间的相互转换。HDB3 型码NRZ码n时钟提取就是从输入的数据流中提取时钟信号，作为输入数据流的基准时钟。同时该时钟

14、信号还用来作为本端系统时钟的外部参考时钟源。接接 口口 设设 备备3.3第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网n帧同步从接收的数据流中搜索并识别帧同步码，作为一帧的开始，使接收端的帧结构排列和发送端的完全一致。帧同步码0011011在PCM偶帧的TS0中。n复帧同步使接收端与发送端的复帧结构排列完全一致。PCM的1个复帧由16个帧组成。复帧同步码在F0的TS16的高4bit中传送，码字为0000。接接 口口 设设 备备3.3第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网n帧定位采用弹性缓存的方式，使输入的码流相位和局内的时钟相位同步。

15、弹性存储器写入控制读出控制本局时钟及帧同步PCM出PCM入时钟提取及帧同步接接 口口 设设 备备3.3第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网n提取和插入信号在交换网络输出的信号中，不包含帧和复帧的同步信号，故在发送时，应将帧和复帧的同步信号插入，这样就形成了完整的帧和复帧的结构。n 检测和告警处理 检测：帧/复帧同步检测 误码检测 对端告警检测 告警处理：告警比特插入接接 口口 设设 备备3.3第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网码型变换帧定位信令提取时钟提取帧/复帧同步告警检测帧同步复帧同步指示信令帧/复帧同步信号插入信令

16、插入 信令内部时钟码型变换交换网络收发PCM第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网REVIEWn程控交换机由控制子系统和话路子系统构成，控制子系统采取分级分散控制方式，设有中央处理机和用户处理机；话路子系统由各种接口、交换网络组成。n接口设备是数字程控交换机与外围环境的接口，其功能是完成外部信号与交换机内部信号的转换。n数字程控交换机的接口设备主要有用户电路、中继电路和信令收发设备。n模拟用户电路具有BORSCHT七个功能。n数字中继电路具有码型变换、时钟提取、帧同步、复帧同步、插入和提取信号、帧定位等功能。接接 口口 设设 备备3.3第第 3 章章 数字程控

17、电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网n 3.3.4 音频信号的产生、发送和接收音频信号的产生、发送和接收1）、信号种类：）、信号种类：q 交换机到用户交换机到用户： 各种信号音（单频，信号源各种信号音（单频，信号源450Hz或或 950Hz的正弦的正弦波波）q 交换机到交换机交换机到交换机： 局间信号（局间信号（MFC） 前向信号频率：前向信号频率：1380Hz, 1500Hz, 1620Hz, 1740Hz, 1860Hz, 1980Hz（6中取中取2） 后向信号频率：后向信号频率：1140Hz, 1020Hz, 900Hz, 780Hz, （4中取中取2）q 用户到交换机用户到

18、交换机： 拨号信息（直流脉冲、拨号信息（直流脉冲、DTMF）接接 口口 设设 备备3.3第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网2）、单频信号的产生）、单频信号的产生 将信号按125us间隔进行抽样（也就是8kHz的PCM抽样频率），然后进行量化和编码，得到各抽样点的PCM信号，放到ROM中，使用时对ROM按一般PCM信号读出，就是这个音频信号（数字化的信号）。 对500HZ的正弦波信号按8kHZ采样T=2ms，一个周期抽样16次，占用ROM的16个单元接接 口口 设设 备备3.3第第 3

19、章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网3）、双音频信号的产生）、双音频信号的产生双音频信号产生原理： 确定一个重复周期，使得这个周期内两个双音频信号和PCM抽样信号都重复了完整的周期。 将两个双音频信号按125s间隔进行抽样（也就是8kHz的PCM抽样频率），然后进行量化和编码，得到各抽样点的PCM信号，放到ROM中，使用时对ROM按一般PCM信号读出。接接 口口 设设 备备3.3第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网4）、数字音频信号的发送）、数字音频信号的发送 指定时隙或占用普通话路的时隙经交换网络送出。 数字音频信令通过数字交换网

20、络送出，和话音信号一样处理，也可占用某个固定时隙 (如TS10 ,TS16)利用T接线器交换到多个用户，即向多个用户发送音频信令(一个信号可交换给多个用户)。接接 口口 设设 备备3.3第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网5）、数字音频信号的接收）、数字音频信号的接收发给用户的数字音频信令经用户电路变成模拟信号由用户话机自动接收。发给交换机的多频信令由交换机内部的收号器接收。 通过交换网络实现多频信号的接收。DTMF收号器和MFC接收器接在交换网络的出线上。接接 口口 设设 备备3.3第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网输

21、入F1数字滤波F2数字滤波Fn数字滤波数字逻辑识别输出多频的接收多频的接收数字逻辑识别：根据频率的组合判断信令含义（代表什么数字）接接 口口 设设 备备3.3第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网3.4.1 复用器与分路器复用器与分路器nPCM信号传输采用串行码，即一个时隙的8位码在一条线路上串行传输，而T接线器的话音存储器字长一般为8位，其写入和读出是以字长为单位进行的，即8位码并行同时写入或读出。数字程控交换系统的交换网络一般由T接线器或T和S接线器组合构成的，因此当话音信号进入交换网络交换时，先要将串行码转换为并行码，这个过程叫做串并变换；当话音信号完成

22、交换从交换网络输出时，也要进行一个反变换，即将并行码转换为串行码，这个过程叫做并串变换。话话 路路 建建 立立3.4第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网n复用器主要完成两个功能：复用器主要完成两个功能：1、信号的串并变换2、将多路低速信号进行时分复用，形成高速的时分复用信号n分路器完成的功能与复用器相反，也称为解复用，它分路器完成的功能与复用器相反，也称为解复用，它有两个功能：有两个功能：1、信号的并串变换2、将高速的时分复用信号进行分路，形成多路低速信号话话 路路 建建 立立3.4第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网n复

23、用器、分路器与TST网络的连接方式如图3.17所示。图3.17 复用器、分路器与TST网络话话 路路 建建 立立3.4第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网n复用器的串并变换与复用见图3.18（a）所示，分路器的并串变换和分路见图3.18（b）所示。 图3.18 复用器与分路器的工作原理话话 路路 建建 立立3.4第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网若进入每个复用器的PCM线路数为4，即n=4，并且每条PCM线路速率为2048kbit/s，则点速率为2048kbit/s，传输信号为串行码；点速率为256kbit/s，传输信号

24、为8位并行码；点速率为1024kbit/s，传输信号为8位并行码。 话话 路路 建建 立立3.4第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网n分路器完成相反过程的变换，若进入分路器的信号速率为1024kbit/s，分路器输出线数为4，则各点速率和串并码与复用器相同。n如果复用器输入线数为n，依次编号为0、1、n-1，且i号输入线上的TSj信号经复用器串并变换和复用后，在输出线上第k个时隙输出，即在TSk出现，则有k=jn+i。话话 路路 建建 立立3.4第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网3.4.2 话路建立话路建立n设有一数字程

25、控交换机，如图3.20所示。 图3.20 话路建立过程举例话话 路路 建建 立立3.4第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网n其系统结构采用模块化分级控制方式，它由中央级（选组级）和用户级组成。选组级交换网络采用T-S-T三级交换网络，由中央处理机来控制。用户级有4个用户模块，每个用户模块有256个用户，经过用户模块的用户集中器（按4:1），通过两条2Mbit/s的32路PCM线路与选组级交换网络相连，用户模块由用户处理机控制。话音进入选组级交换网络首先要经过复用器，进行串并变换和复用，然后才进入T接线器，此时信号速率变为4Mbit/s，每帧64个时隙； 话话

26、 路路 建建 立立3.4第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网n话音从交换网络的第3级出来还要经过分路器，进行并串变换和解复用，信号速率由4Mbit/s变为2Mbit/s。选组级交换网络的第1级和第3级分别由4个T接线器组成，第2级S接线器的交换矩阵为4X4，它可完成4条母线之间的空间交换，我们通常将交换网络或交换单元的入、出线称为母线。整个交换网络有8条入线和8条出线，分别标识为07，每条入、出线的话路数为32，交换网络的容量为256X256。话话 路路 建建 立立3.4第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网n若用户模块1的

27、用户A要与用户模块4的用户B进行通话，在这次通话中，A为主叫用户，B为被叫用户，这是一个本局呼叫。假设在此次通话中主叫用户A分配的时隙为母线0上的TS8，被叫用户B分配的时隙为母线6上的TS5。nA用户话音经过复用器M0后，话路时隙由TS8变为TS16。A话音经上行第一级T接线器交换到ITS20，ITS20是交换所选的内部时隙。A话音经S接线器完成了母线间的交换，即从S的入线0交换到了出线3上，时隙不变。交换接续到第2级的T接线器，它完成由内部时隙ITS20到TS10的交换。再经过分路器D3后，这时接续到达被叫用户B的话路时隙母线6上的TS5。话话 路路 建建 立立3.4第第 3 章章 数字程

28、控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网n正常通话还应完成B到A的话路接续。B用户话音经过复用器M3后，话路时隙由TS5变为TS10。B话音经上行第一级T接线器交换到ITS52，ITS52是B到A交换所用的内部时隙，它是采用反向法计算得到的，即A到B方向选择的内部时隙为ITS20，T接线器输入信号每帧为64个时隙，半帧为32，故有20+32=52，B到A方向交换所用的内部时隙为ITS52。B话音经S接线器从入线3交换到了出线0上，时隙不变。交换接续进展到第2级的T接线器，它完成由内部时隙ITS52到TS16的交换。再经过分路器D0后，这时接续到达主叫用户A的话路时隙母线0上的TS8。

29、话话 路路 建建 立立3.4第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网3.5.1 3.5.1 程控交换机对控制系统的基本要求程控交换机对控制系统的基本要求n1. 程控交换机对控制系统的基本要求呼叫处理能力：最大忙时试呼次数BHCA (Maximum Number of Busy Hour Call Attempts)高可靠性控控 制制 子子 系系 统统3.5第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网n呼叫处理能力呼叫处理能力：在满足服务质量的前提下，处理机处理呼叫的能力。通常用BHCA表示。n处理器的系统开销：系统开销=固有开销+非固

30、有开销nBHCA值计算公式：t=a+bNt为系统开销; a为固有开销; b为处理一次呼叫的非固有开销(平均值); N为单位时间内所处理的呼叫总次数, 即BHCA。控控 制制 子子 系系 统统3.5第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网举例：某处理机忙时用于呼叫处理的时间开销平均为0.80，其中固有开销为0.30，处理一次呼叫平均所用时间为36ms，求其BHCA值为多少？ 解：t=0.80, a=0.30, b=0.036/3600h由t=a+bN可知N=(t-a)/b=(0.80-0.30)*3600/0.036 =50000次/h控控 制制 子子 系系 统统

31、3.5第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网n程控交换机的呼叫处理能力与交换机的系统结构、处理机的性能、处理机的负荷分担情况、操作系统的效率、呼叫处理相关软件的编程效率等因素有关，因此在程控交换机的软硬件设计中要充分考虑这些因素对呼叫处理能力的影响。n如果在一个有效的时间间隔周期内（不包含峰值瞬间），出现在交换设备上的试呼次数，即话务负荷超过了交换机控制系统的设计处理能力时，则称该交换设备运行在过负荷状态。加入到交换设备上的总负荷中，超过它的设计负荷能力部分称为过负荷部分，一般用负荷的百分数来表示。如加入到交换设备上试呼总次数超过它的设计负荷能力的10时，此时

32、称为10过负荷。控控 制制 子子 系系 统统3.5第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网n当交换设备出现过负荷时，交换机要采取过负荷控制，以避免交换机的处理能力大幅下降。过负荷控制采取的方法一般为分级的限制某些用户的呼叫，并且至少应做到分4级进行限制，每级限制25的用户呼叫，限制用户的顺序从普通用户到优先级用户。当过负荷程度下降时，应逐步减少呼叫限制的用户数。控控 制制 子子 系系 统统3.5第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网n对交换机过负荷控制的要求是：当出现在交换设备上的试呼次数超过它的设计负荷能力的50时，允许交换设

33、备呼叫处理能力下降至设计负荷能力的90。如图3.21（a）所示。（a）过负荷控制控控 制制 子子 系系 统统3.5第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网n图3.21（b）是有过负荷控制和无过负荷控制的情况对比，从图中曲线可见，如果没有过负荷控制，则当交换机出现过负荷时，其控制系统的处理能力下降很快。（b）有过负荷控制和无过负荷控制对比图3.21 呼叫处理能力的特性控控 制制 子子 系系 统统3.5第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网n2. 控制系统的构成方式1)、集中控制集中控制 若在一个交换机的控制系统中，任一台处理机都可

34、以使用系统中的所有资源(包括硬件资源和软件资源)，执行交换系统的全部控制功能，则该控制系统就是集中控制系统。 集中控制方式的优点是处理机能了解整个系统的状态和控制系统的全部资源，功能的改变只须在软件上进行，较易实现。控控 制制 子子 系系 统统3.5第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网资源1 资源2资源m处理机1处理机2处理机n功能1功能2功能f图：集中控制系统特点：1) 处理机直接控制所有功能的完成和资源的使用，控制关系简单，处理机间通信接口简单。2) 处理机的应用软件复杂、庞大。3) 系统比较脆弱，一旦处理机系统出现故障，就 可能导致整个系统瘫痪。控控

35、制制 子子 系系 统统3.5第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网2）分散控制分散控制：指对交换机所有功能的完成和资源使用的控制由多个处理机分担完成，即每台处理机只能使用部分资源，完成部分功能。 分散控制可分为以下两种方式： 分级分散控制：将控制功能分级，不同层次的控制功能由不同的处理机完成。特点：可靠性、软件复杂度介于集中控制方式和全分散控制方式之间。 全分散控制：多个处理机之间独立工作，每台处理机使用部分资源，完成部分功能，各处理机协调配合完成全部功能。特点：可靠性高，但各处理机之间的接口较复杂。控控 制制 子子 系系 统统3.5第第 3 章章 数字程控电

36、话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网 全分散控制 定义：系统中每个处理机都有完全自主的控制能力，不受其它处理机的控制，分别完成不同的功能。 说明： 1、各处理机处于同一级别； 2、单个处理机上的应用软件相对简单； 3、各处理机之间的通信接口较复杂； 4、系统可靠性较高； 5、系统具有较好的扩充能力。控控 制制 子子 系系 统统3.5第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网数字交换网络 DSN模拟用户模块 S-1240型数字交换机数字用户模块ISDN用户模块服务电路模块公告信道模块模拟中继模块数字中继模块ISDN中继模块维护和外设模块话务员接口模块辅助控

37、制单元控控 制制 子子 系系 统统3.5第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网 分级分散控制定义：指控制系统由多个处理机构成，各处理机分别完成不同的功能并对不同的资源实施控制。说明：1、处理机之间是分等级的，高级别的处理机控制低级别的处理机；2、处理机之间的接口较集中，控制方式复杂，但比全分散方式简单；3、各处理机上应用软件的复杂度介于集中控制方式和全分散控制方式之间；4、控制系统的可靠性比集中控制方式高，但比全分散方式低。控控 制制 子子 系系 统统3.5第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网CPCPRPRPRPRPRPRP

38、瑞典爱立信AXE10程控交换机采用2级分散控制结构，控制系统由中央处理机(CP)和区域处理机(RP)两级构成。控控 制制 子子 系系 统统3.5第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网采用3级分散控制结构，处理器从低到高分别为用户处理机(LPR)、呼叫处理机(CPR)和主处理机(MPR) 。同级别的多个处理机是话务分担，完成相同的处理功能；不同级别的处理机是功能分担，完成不同的功能。日本富士通FETEX-150程控交换机MPRCPRCPRLPRLPRLPRLPR控控 制制 子子 系系 统统3.5第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通

39、信网n3 多处理机的工作方式1) 功能分担方式2) 话务分担方式3) 冗余方式控控 制制 子子 系系 统统3.5第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网1) 功能分担方式功能分担方式 功能分担方式是将交换机的信令与终端接口功能、交换接续功能和控制功能等基本功能，按功能类别分配给不同的处理机去执行；每台处理机只承担一部分功能，这样可以简化软件，若需增强功能，在软件上也易于实现。缺点是在容量小时，也必须配备全部处理机。控控 制制 子子 系系 统统3.5第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网

40、数字程控电话交换与电话通信网2) 话务分担方式话务分担方式 话务分担方式是每台处理机只分担一部分用户的全部呼叫处理任务，即承担了这部分用户的信号接口、交换接续和控制功能；每台处理机所完成的任务都是一样的，只是所面向的用户群不同而已。控控 制制 子子 系系 统统3.5第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网3) 冗余配置方式对交换机的控制系统的可靠性要求非常高,指标是累计间断时间3分钟/每年,为了提高控制系统的可靠性,采用冗余配置.对于完成重要功能的处理机采用1+1冗余配置,不重要的则可采用(

41、N+m)冗余配置(即N台处理机工作，m台处理机备用)双机冗余配置有三种工作方式:n同步双工工作方式n双机互助（话务分担）n主/备用方式控控 制制 子子 系系 统统3.5第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网a. 同步双步工作方式（同时接收话路设备的输入信息，执行相同的指令） 两台处理机同步工作，执行结果进行比较，相同则继续。 两台处理机中只有一台处理机输出信息控制话路设备工作，如结果不一致，则中断正常业务，各自启动检测程序，检测有故障的处理机退出服务，且应尽快修复，返回到工作系统中。控控 制制 子子 系系 统统3.5第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网

42、数字程控电话交换与电话通信网特点（1）对硬件故障反应快，对软件故障没有容错能力（2）需不停进行同步复核，降低了处理机的效率。 话 路 设 备处理机 A比较器处理机 存储器同步双工工作方式B控控 制制 子子 系系 统统3.5第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网b 双机互助（话务分担） 话务工作由两台能独立承担该话务工作的处理机分担，一旦有一台处理机出现故障，就由另一台处理机承担全部的话务工作。话 路 设 备处理机处理机 A处理机 B禁止设备存储器A存储器B控控 制制 子子 系系 统统3.5第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网

43、优点:(1)过负荷能力强(2)对软件故障有容错能力.(3)调试新软件,扩充新设备时,可使一台服务,一台调试缺点: 为避免双机同抢资源,双机通信息较频繁,使软件较复杂,对硬件故障不如同步方式反应快.控控 制制 子子 系系 统统3.5第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网c 主/备方式 一台处理机联机工作,一台处理机备用,一旦主用机出现故障,进行主/备用设备切换.备用状态有两种模式：冷备用和热备用。特点: 实现简单,主/备用切换时令产生延误或已有的连接中断. 话 路 设 备处理机 A处理机 存储器B控控 制制 子子 系系 统统3.5第第 3 章章 数字程控电话交换

44、与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网d N+m方式控控 制制 子子 系系 统统3.5第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网n4. 多处理机间的通信多处理机间的通信采用一般计算机网络处理机之间的通信方式，如总线方式、环形网等。采用PCM通信方式：利用TS16进行通信与话音信息一样在交换网络中传输，用不同的标志区分。控控 制制 子子 系系 统统3.5第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网小 结n程控交换机的交换网络一般采用T-S-T的网络结构，话音信号在进

45、入交换网络进行交换时要经过复用器进行串/并变换和复用，话音信号完成交换从交换网络输出时要经过分路器进行并/串变换和分路。n控制系统的构成方式可分为集中控制和分散控制。分散控制又分为全分散控制和分级分散控制。n交换系统一般采用多处理机工作方式，主要有话务分担、功能分担和冗余配置，其中冗余配置有双机冗余配置（同步方式、互助方式和主备方式）和N+m冗余配置。控控 制制 子子 系系 统统3.5第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网n程控交换软件的特点程控交换软件的特点 实时性多任务并发执行 高可靠性n 程控交换机软件系统的组成程控交换机软件系统的组成程程 控控 交交

46、换换 软软 件件 技技 术术3.63.6.1 3.6.1 程控交换软件系统概述程控交换软件系统概述第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网程程 控控 交交 换换 软软 件件 技技 术术3.6第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网程程 控控 交交 换换 软软 件件 技技 术术3.6第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网程程 控控 交交 换换 软软 件件 技技 术术3.6第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网n程控交换机软件系统的组成程控交换机软件系统的组成程程 控

47、控 交交 换换 软软 件件 技技 术术3.6第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网n在程控交换系统中，可按照紧急性和实时性要求的不同将任务分为三种：完成故障紧急处理等功能的任务，具有最高优先级。：由时钟中断周期性启动执行的任务，如每隔10ms周期性启动的拨号脉冲识别程序，启动周期为100ms的用户群扫描程序等。周期级任务的优先级较故障级任务低、比基本级任务高。：由事件启动的实时性要求不高、可以适当延迟执行的任务，其优先级最低。程程 控控 交交 换换 软软 件件 技技 术术3.6第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网n不同级别的

48、任务调度与处理如图3.33所示：图3.33 不同级别的任务调度与处理程程 控控 交交 换换 软软 件件 技技 术术3.6第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网（2）程控交换机的应用软件n程控交换机的应用软件包括呼叫处理软件、OAM（操作维护管理）软件和数据库系统。（a）呼叫处理软件n呼叫处理软件主要负责呼叫连接的建立与释放以及业务流程的控制，它是负责整个呼叫过程控制的软件。具体完成的功能如下：用户线和中继线上各种输入信号（呼叫信号、地址信号）的检测和识别，如对用户摘机、挂机信号以及被叫号码的检测和识别；程程 控控 交交 换换 软软 件件 技技 术术3.6第第

49、3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网呼叫相关资源的管理，如控制对时隙、中继电路、DTMF收号器、MFC接收器和发送器等的分配和释放；对用户数据、呼叫状态以及号码等进行分析；路由选择；控制呼叫状态迁移；控制计时、送音和交换网络的连接；信令协议的处理等。程程 控控 交交 换换 软软 件件 技技 术术3.6第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网（b）OAM（操作维护管理）软件：nOAM软件是程控交换机用于操作、维护和管理的软件，用于保证系统高效、灵活、可靠地运行，其完成的具体功能有：1.用户数据和局数据的操作和管理2.测试3.告警4.故

50、障诊断与处理5.动态监视6.话务统计7.计费8.过负荷控制等程程 控控 交交 换换 软软 件件 技技 术术3.6第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网（c）数据库系统n程控交换机在进行呼叫处理和操作维护管理过程中，会使用和生成大量的数据，这些数据包括系统数据系统数据、用户数据用户数据和局数据局数据。系统数据与交换机的硬件体系结构和软件程序有关，不随交换局的应用环境而变化，不同的电话局若采用同一类型的交换系统，它们的系统数据是相同的，所不同的是用户数据和局数据，用户数据和局数据随着交换机的应用环境和开局条件的不同而不同。程程 控控 交交 换换 软软 件件 技技

51、术术3.6第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网 用户数据是每个用户所特有的，它反映用户的具体情况，用户数据是每个用户所特有的，它反映用户的具体情况，有静态用户数据和动态用户数据之分，用户数据主要包有静态用户数据和动态用户数据之分，用户数据主要包括以下几种：括以下几种：n用户类别：住宅用户、公用电话用户、PABX用户、传真用户等n话机类别：PULSE话机、DTMF话机n用户状态：空闲、忙、测试、阻塞等n限制情况：呼出限制、呼入限制等n呼叫权限：本局呼叫、本地呼叫、国内长途、国际长途等n计费类别：定期、立即、免费等程程 控控 交交 换换 软软 件件 技技 术术3

52、.6第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网n优先级：普通用户、优先用户n使用新业务权限：表示用户是否有权使用呼叫转移、会议电话、三方通话、呼叫等待、热线电话、闹钟服务等新业务n新业务登记的数据：闹钟时间、转移号码、热线号码等n用户号码：用户电话薄号码、用户设备号等n呼叫过程中的动态数据：呼叫状态、时隙、收号器号、所收号码、各种计数值等程程 控控 交交 换换 软软 件件 技技 术术3.6第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网 局数据是反映交换局设置和配置情况的数据，主要包局数据是反映交换局设置和配置情况的数据，主要包括以下几种：

53、括以下几种：n交换机硬件配置情况：用户端口数、出/入中继线数、DTMF收号器数、MFC收发器数、信令链路数等n各种号码：本地网编号及其号长、局号、应收号码、信令点编码等n路由设置情况：局向、路由数n计费数据：呼叫详细话单（CDR）等n统计数据：话务量、呼损、呼叫情况等n交换机类别：C1C5，C5又分为市话端局、长市合一等n复原方式：主叫控制、被叫控制、互不控制程程 控控 交交 换换 软软 件件 技技 术术3.6第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网3.6.2 呼叫处理的基本原理呼叫处理的基本原理1、呼叫处理过程及其特点、呼叫处理过程及其特点n设用户A和用户B位

54、于同一个交换机内，且两个用户均处于空闲状态。在某个时刻，用户A要发起与用户B的一个呼叫，即主叫为A、被叫为B，则交换机对这个本局呼叫的基本处理过程如表3.2所示。程程 控控 交交 换换 软软 件件 技技 术术3.6第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网程程 控控 交交 换换 软软 件件 技技 术术3.6第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网n通过上面对一个本局呼叫的基本呼叫过程的描述，我们不难发现整个呼叫处理过程就是处理机在某个状态，监视、识别外部来的各种输入信号（例如用户摘挂机、拨号等），然后进行分析，执行任务和输出信号（例

55、如振铃、送各种信号音等），进入另外一个状态，再进行监视、识别输入信号、再分析、执行、输出信号的过程，我们可以通过图3.35来进一步说明这种呼叫处理的特点。程程 控控 交交 换换 软软 件件 技技 术术3.6第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网n从上图 可知，一个呼叫处理的过程可以分为几个阶段，每个阶段对应一个稳定的状态，在每个稳定状态下，只有当交换机检测到输入信号时，才进行分析处理和任务执行，任务执行的结果往往要产生一些输出信号，然后跃迁到另一个稳定的状态，如此反复。 程程 控控 交交

56、换换 软软 件件 技技 术术3.6第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网呼叫处理的过程具有以下的特点：呼叫处理的过程具有以下的特点：n整个呼叫处理过程可分为若干个阶段，每个阶段可以用一个稳定的状态来表示；n整个呼叫处理的过程就是在一个稳定状态下，处理机监视、识别输入信号，进行分析处理，执行任务和输出命令，然后跃迁到下一个稳定状态的循环过程；n两个稳定的状态之间要执行各种处理；n在一个稳定状态下，若没有输入信号，状态不会迁移；n相同的输入信号在不同的状态下会有不同的处理，并迁移到不同的状态；n在同一状态下，对不同输入信号的处理是不同的；n在同一状态下，输入同样信

57、号，也可能因不同情况得出不同结果程程 控控 交交 换换 软软 件件 技技 术术3.6第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网n通过上述对呼叫处理过程特点的分析，我们可以将呼叫处理过程划分为以下三个部分：（1） 在呼叫处理的过程中，输入信号主要有摘机信号、挂机信号、所拨号码和超时信号，我们把这些输入信号也叫做事件，输入处理就是指识别和接收这些输入信号的过程，在交换机中，它是由相关输入处理程序负责完成的。（2） 分析处理就是对输入处理的结果（接收到的输入信号）、当前状态以及各种数据进行分析，以决定下一步执行什么任务的过程，如号码分析、状态分析等。分析处理的功能是由分

58、析处理程序来完成的。程程 控控 交交 换换 软软 件件 技技 术术3.6第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网（3）任务执行和输出处理任务执行和输出处理n任务执行是指在迁移到下一个稳定状态之前，根据分析处理的结果，完成相关任务的过程。它是由任务执行程序来完成的。在任务执行的过程中，要输出一些信令、消息或动作命令，如No.7信令、处理机间通信消息以及送拨号音、停振铃和接通话路命令等，我们将完成这些消息的发送和相关动作的过程叫做输出处理，输出处理由输出处理程序来完成。程程 控控 交交 换换 软软 件件 技技 术术3.6第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数

59、字程控电话交换与电话通信网2、用、用SDL图表示的呼叫处理过程图表示的呼叫处理过程n呼叫处理的过程实际上就是在事件（输入信号）的作用下，从一个稳定状态跃迁到另一个稳定状态的过程，它具有有限个状态和有限个输入事件，具有一个初始状态，且输入事件引起状态的迁移，因此，对于程控交换系统处理呼叫的行为，我们可以用扩展的有限状态机（EFSM）来描述。规范说明和描述语言（SDLSpecification and Description Language）不仅对系统的行为能用扩展的有限状态机来描述，而且能够清楚表达EFSM难于表达的通信系统中的两个主要概念功能部件之间的通信关系和定时器功能。因而采用SDL语言

60、可以方便、直观、准确的表达呼叫处理过程。程程 控控 交交 换换 软软 件件 技技 术术3.6第第 3 章章 数字程控电话交换与电话通信网数字程控电话交换与电话通信网nSDL主要应用于电信领域，它是为描述复杂的实时系统而特别设计的，只要系统的行为能用扩展的有限状态机来描述，并且其重点在于交互方面，就能够用SDL来说明该系统所具有的行为，也可描述其实际具有的行为。SDL语言具有两种不同的形式，即文本表示法（PR）和图形表示法（GR）。PR基于类似程序的语句，比较适合计算机使用。GR基于一套标准化了的图形符号，直观易懂，能够清晰地表示系统结构和控制流程，适于设计开发人员使用。SDL是形式化定义的，可以对其进