南邮《交换技术基础》CH3

第三章数字程控电话交换南京邮电大学通信与信息工程学院网络工程与技术系2020年2月10日星期一NUPT-PYF2数字程控交换机数字程控交换机是存储程序控制交换机（StoredProgramControl，SPC）的简称。它是利用电子计算机进行控制的，它把电话交换机各种控制功能按步骤编成程序存入存储器，利用存储器内所存的程序来控制整个交换机工作2020年2月10日星期一NUPT-PYF3EWSD交换机的物理设备下图为EWSD交换机的具体设备，实际上是一排排机架，内部采用模块划设计2020年2月10日星期一NUPT-PYF4交换机在通信中的作用下面通过三个实例来介绍交换机在语音通信中的作用2020年2月10日星期一NUPT-PYF5接续过程举例（1）每8ms检测一次用户发现用户A摘机查用户数据（呼出权限，话机类型等）DTMF话机分配一个空闲的DTMF收码器向用户A送拨号音用户A拨号查数字分析表（落地呼叫，费率）查用户数据（用户B的设备位置，是否允许呼入）允许呼入检测用户B是否空闲空闲建立电路连接向B振铃，向A送回铃音用户B摘机应答开始计费东湖局用户A用户B2020年2月10日星期一NUPT-PYF6接续过程举例（2）每8ms检测一次用户发现用户摘机查用户数据（呼出权限，话机类型等）DTMF话机分配一个空闲的DTMF收码器向用户A送拨号音用户A拨号查数字分析表（出局呼叫，路由，费率）查路由数据（选定一条空闲中继）东湖局田贝局用户A用户B2020年2月10日星期一NUPT-PYF7接续过程举例（3）从中继上收到一个呼叫查数字分析表（落地呼叫）查用户数据（用户B的设备位置，是否允许呼入）允许呼入检测用户B是否空闲空闲建立电路连接向B振铃，向A送回铃音用户B摘机应答开始计费东湖局田贝局用户B用户A2020年2月10日星期一NUPT-PYF8数字程控交换系统的硬件结构从理论上研究交换系统，从功能来分析见图3.1.1，主要由两大系统组成•话路子系统•控制子系统2020年2月10日星期一NUPT-PYF9数字交换机的系统结构2020年2月10日星期一NUPT-PYF10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/模拟中继器信令设备MFC接收和发送器DTMF接收器信号音发生器用户集中级2020年2月10日星期一NUPT-PYF11接口设备：是实现数字交换系统和外围环境的接口。远端接口：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。用户集中级：完成话务集中功能，集中比一般为2:1到8:1一般为单T交换网络。用户模块：用户集中级+用户电路远端模块：设置在远端的用户模块。几个概念2020年2月10日星期一NUPT-PYF121话路子系统•用户电路•用户集中级•数字终端•模拟终端•信令设备•数字交换网络2020年2月10日星期一NUPT-PYF13（1）用户电路•归纳为BORSCHT功能如图3.1.2•B：馈电，向用户终端提供－48V或－60V直流电源•O：过压保护，防止市电或高压从用户串入交换机而损坏设备•R：振铃，向用户终端提供叠加在直流电源上的90V/25Hz交流信号•S：监视，检测用户线回路的闭合和断开•C：编译码，将模拟信号转换成数字用户信息（PCM比特流），或相反•H：混合电路，完成2/4线转换（模拟用户线为2线，PCM用4线完成双向传输）；•T；测试，针对可能有故障的用户线进行2020年2月10日星期一NUPT-PYF14图3.1.2T,ROB,SH平衡网络编译码器振铃扫描测试带通滤波器低通滤波器2020年2月10日星期一NUPT-PYF15举例——用户电路板2020年2月10日星期一NUPT-PYF16（2）用户集中级一般用户不可能同时进行呼叫，所以为了节省成本，设置集中级。•完成话务集中，将一群用户经用户集中级后以较少的链路接至交换网络，提高链路的利用率•集中比一遍为2：1至8：1•用户集中级和用户电路设置在远端，常称为远端模块集中级链路集中比为：3：12020年2月10日星期一NUPT-PYF17（3）数字终端•常称为数字中继，是数字交换系统与数字中继线之间的接口电路，可适配一次群或高次群的数字中继线•具有码型变换、时钟提取、帧同步、帧定位、信令插入和提取、告警检测等功能2020年2月10日星期一NUPT-PYF18数字中继电路的基本功能时钟提取：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。同时该时钟信号还用来作为本端系统时钟的外部参考时钟源。码型变换：单极性不归零码HDB3（高密度双极性码）帧同步：就是从接收的数据流中搜索并识别到同步码，并以该时隙作为一帧的开始，以便接收端的帧结构排列和发送端的完全一致。2020年2月10日星期一NUPT-PYF19复帧同步：如果数字中继线上使用的是随路信号（中国1号信令），则除了帧同步外，还要有复帧同步。复帧同步是为了解决各路标志信号的错路问题。提取和插入随路信号帧定位（再定时）数字中继电路的基本功能2020年2月10日星期一NUPT-PYF20码型变换码型变换时钟提取帧同步帧定位信号提取帧定位信号插入复帧定位信号插入收发PCM数字中继电路的基本功能2020年2月10日星期一NUPT-PYF21（4）模拟终端•是用来连接模拟中继线的终端接口•模拟终端具有监视和信令配合、编译码等功能2020年2月10日星期一NUPT-PYF22模拟中继器：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。模拟中继电路2020年2月10日星期一NUPT-PYF23（5）信令设备•信号音发生器产生数字化的信号音，经交换网络而发送到所需的话路上去•采用CAS，具有多频接收和发送器，用来接收或发送数字化的多频（MF）信号•使用双音多频（DTMF）接收器，接收用户使用按键话机拨号时发来的DTMF信号•采用CCS，具有共路信令终端设备，完成MTP的第2级功能2020年2月10日星期一NUPT-PYF24音频信号的产生、发送和接收1、信号种类：交换机到用户：各种信号音（单频，信号源450Hz或950Hz的正弦波）交换机到交换机：局间信号（MFC）前向信号频率：1380Hz,1500Hz,1620Hz,1740Hz,1860Hz,1980Hz（6中取2）后向信号频率：1140Hz,1020Hz,900Hz,780Hz,（4中取2）用户到交换机：拨号信息（直流脉冲、DTMF）2020年2月10日星期一NUPT-PYF252020年2月10日星期一NUPT-PYF26（6）数字交换网络•在第2章中详细介绍2020年2月10日星期一NUPT-PYF272控制子系统•处理机•存储器•外部设备•远端接口2020年2月10日星期一NUPT-PYF283.1.2软件功能结构程控交换系统在线软件十分庞大复杂，软件的设计目标主要为可靠性、可维护性、可再用性和可移植性2020年2月10日星期一NUPT-PYF291.软件功能结构•采用分层的模块化结构•程控交换软件可划分为操作系统、呼叫处理、维护管理3部分•分层结构见图3.1.4（a），各部分所占的比例见图3.1.4(b)2020年2月10日星期一NUPT-PYF30图3.1.4应用程序操作系统处理机维护管理操作系统呼叫处理图3.1.4程控交换软件组成2020年2月10日星期一NUPT-PYF312.呼叫处理程序•呼叫处理程序用于控制呼叫的建立和释放，可包含用户扫描、拨号收集、中继扫描、数字分析、路由选择、通路选择、输出驱动等•3种类型输入处理、输出处理和内部处理2020年2月10日星期一NUPT-PYF32一个呼叫的处理过程1）主叫用户摘机呼叫2）送拨号音，准备收号3）收号4）号码分析5）接至被叫用户6）向被叫用户振铃7）被叫应答和通话8）主叫先挂机，通话结束9）被叫先挂机，通话结束2020年2月10日星期一NUPT-PYF33（1）输入处理•收集话路设备的状态变化和有关的信令信息•各种扫描程序属于输入处理•输入处理通常是在时钟中断控制下按一定周期执行，主要任务是发现事件而不是处理事件。•是靠近硬件的低层软件，实时性要求高2020年2月10日星期一NUPT-PYF34输入处理输入处理程序的主要任务是对用户线、中继线等进行监视、检测和识别，及时报告事件的产生。输入处理主要可分为：用户线扫描监视中继线线路信号扫描接收Pulse、DTMF和MFC信号接收公共信道信号2020年2月10日星期一NUPT-PYF35（2）内部处理•内部处理是呼叫处理的高级软件，与硬件无直接关系•数字分析、路由选择、通路选择等属于内部处理•呼叫建立过程的主要处理入任务都在内部处理中完成•通过查表进行一系列的分析、译码和判断•内部处理程序的结果可以是启动另一个内部处理程序或者输出处理2020年2月10日星期一NUPT-PYF36内部处理1分析处理就是对各种信息（当前状态、输入信息、用户数据、可用资源等）进行分析，以决定下一步要做什么，它属于基本级程序。具体可分为：去话分析、号码分析、来话分析、状态分析去话分析：主叫用户数据收号前的准备工作去话分析主叫摘机去话接续硬件变化输入信息分析程序输出2020年2月10日星期一NUPT-PYF37去话分析的主要信息来源是：主叫用户数据呼叫合法性用户类别话机类别优先级别热线号码计费类别呼叫权限分析用户数据的顺序内部处理22020年2月10日星期一NUPT-PYF38号码分析：是在收到用户拨号号码以后开始进行的，信息源是用户所拨号码，其分析的目的是确定接续方向、还应收几位、要调用什么程序。号码分析可分为二个步骤：号首预译、地址翻译收到的号码接续方向号码分析用户拨号出局接续硬件变化输入信息分析程序输出来话接续出局本局内部处理32020年2月10日星期一NUPT-PYF39国际长途国内长途市话出局出局特服本局新业务登记/撤销分析号码来话分析来话分析的数据来源是被叫用户数据、被叫状态和被叫补充业务登记情况等。内部处理42020年2月10日星期一NUPT-PYF40被叫用户数据被叫用户分析来话分析来话硬件变化输入信息分析程序输出叫出被叫内部处理52020年2月10日星期一NUPT-PYF41被叫状态是闲呼叫等待忙无有遇忙回叫无有被叫计费否有遇忙前转无来话类别内部处理62020年2月10日星期一NUPT-PYF42事件一个接续状态如何变状态分析产生事件硬件变化输入信息分析程序输出下一个状态内部处理7状态分析分析信息源是状态和输入的事件。2020年2月10日星期一NUPT-PYF43输出处理•是与硬件直接相关的低层软件•针对一定的硬件设备，与输入处理，合称为设备处理2020年2月10日星期一NUPT-PYF44总结•呼叫处理过程可以看成是输入处理、内部处理和输出处理的不断循环•呼叫处理过程也反映了不断的状态转移的过程，如图3.1.52020年2月10日星期一NUPT-PYF45图3.1.5三种处理的循环与状态转移扫描任务执行驱动分析稳定状态稳定状态硬件软件输入处理内部处理输出处理2020年2月10日星期一NUPT-PYF463.操作系统•任务调度按照一定的调度策略或算法，将处理机资源分配给并发多任务中的某一个•通信控制采用松耦合的消息传送机理，有利于可靠性和灵活性的提高•暂存动态数据的存储区的统一管理•时间管理相对时限和绝对时限的监视以及提供日历和时钟计时的服务•系统安全和恢复2020年2月10日星期一NUPT-PYF473.2处理机控制结构处理机冗余配置方式•数字程控交换系统有两种处理机的控制结构，分级分散控制和分布式分散控制•处理机的冗余配置有双机冗余配置和N+m冗余配置2020年2月10日星期一NUPT-PYF481双机冗余（1）微同步特点：具有两台相同的处理机，其间有一个比较器。如图3.2.1同时接收输入信息，执行相同的程序，进行同样的分析处理，比较器不断地进行进行检查比较，结果完全一样，工作正常，如果结果不一致，表示其中有一台处理机发生故障，应立即告警并进行测试和必要的故障