程控交换软件系统

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,7、程控交换软件系统,1,7.1 交换软件的特点和组成,交换软件的特点,程控交换机的运行软件= 操作系统+应用软件,运行软件的基本任务就是控制交换机的运行，也就是完成呼叫处理。,程控交换机的特点是业务量大，实时性和可靠性要求高，因此对运行软件也要求有较高的实时效率，能处理大量的呼叫，而且必须保证通信业务的不间断性。即运行软件的特点为：,实时性、多道程序运行、业务的不间断性,交换软件的组成,交换软件,运行软件,支援软件,操作系统,数据库系统,应用软件,呼叫处理,OAM,软件开发支援系统,软件加工系统,应用工程支援系统,交换局管理支援系统,程控交换机的操作系统,操作系统的类型：批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统、分布式操作系统,程控交换系统是一个实时控制系统，因此它的操作系统具有实时操作系统的特点。此外，由于在程控交换系统中常常采用多处理机系统，它的结构有计算机局域网的特点，因此其操作系统还具有网络操作系统的功能。对于全分散控制的交换系统来说，其操作系统也具有分布式操作系统的特点。,程控交换机操作系统的特点：,实时性：,对一组“激励”（输入）在满足一定的时间要求的条件下系统应产生相应的“响应”（输出），这就是实时操作。,多任务与并发性：,多任务的并发性引起任务间的同步、互斥、通信以及资源共享。,程控交换机操作系统的特点,环境行为的随机性：,要求系统各部分的处理能力必须按忙时负荷来计算。,网络资源共享和网络通信：,分布性：,使得系统在资源管理、进程通信和系统结构上具有其自身特点。,任务的分级,程控交换系统中任务按紧急性和实时性的要求不同可分为：,故障级,：,负责故障识别和紧急处理等功能，具有最高优先级。,周期级,：,由时钟中断按周期性启动的任务。,基本级,：,由队列启动的、实时性要求较低的任务。,故障级,周期级,基本级,暂停,时钟中断,时钟中断,时钟中断,时钟中断,8,ms,任务的分级,任务的调度,方法一：时间表调度法,方法二：多级链表调度法,表0指针,表1指针,表,n,指针,时钟,程序1,程序2,程序,k,周期,10ms,计数器（20）,程序1,程序2,程序,k,周期,200ms,计数器（5）,程序1,程序2,程序,k,周期,1s,计数器（15）,程序1,程序2,程序,k,周期,15s,号码预译就是对号首（一般为头3位）的分析，以确定呼叫类型、号长以及下一步要做的工作。,地址翻译就是将被叫的电话号码翻译成交换机内部所使用的可唯一标识被叫的地址（通常称为用户设备号），以确定本次通话的被叫。,系统数据、用户数据、局数据,多级表格号码预译和地址翻译,7.2 呼叫处理有关的数据和表格,第一位号码,第二位号码,第三位号码,结论表,索引,呼叫类别,局向,路由,(号首,),组号匹配,组内号码匹配,翻译结果,用户设备号,被叫号码,6228,2656,号码预译,地址翻译,7.2 呼叫处理有关的数据和表格,事件队列周期级与基本级程序的接口,队列,进程,基本级,周期级,扫描到事件,（顺序、链表）,7.2 呼叫处理有关的数据和表格,8、呼叫处理的基本原理,14,8.1 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,8.2 用,SDL,图表示的呼叫处理过程,用,SDL,图表示的一个呼叫处理过程,呼叫处理的,SDL,图的特点,呼叫处理的过程可分为三个部分：,输入处理,分析处理,内部任务的执行和输出处理,用户模块,1#,0,127,用户模块,4#,0,127,数字交换网络,中继模块,1#,中继模块,4#,0,63,0,63,CPU,数字交换系统中一个呼叫（局内呼叫）,2,M PCM,2,M PCM,CA,CB,Call_HKOF,SendDialTone,Number,Ringing,Setup,Called_HKOF,通话,用,MSC,图表示的一个呼叫处理过程,StopDialTone,Number,Number,SendAlertTone,SetupAck,Called_HKOF,CA,CB,Called_HKON,Release,Call_HKON,ReleaseAck,通话,用,MSC,图表示的一个呼叫处理过程,SendBusyTone,Called_HKON,Release,Call_HKON,ReleaseAck,SendBusyTone,被叫先挂,主叫先挂,8.3 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,用户线扫描监视程序,主要负责检测用户线的状态和识别用户线状态的变化。,用户线的各种不同变化：,用户话机的摘/挂机状态,号盘话机的拨号脉冲,用户通话时的环路状态,投币话机的输入信号,用户线上各种不同的状态具有的共同的特点：,形成直流回路（续）、断开直流回路（断）,摘机一“续”，挂机一“断”,送脉冲一“断”，脉冲间隔一“续”,周期性监视,用户摘挂机扫描周期100,200ms,拨号脉冲识别周期810,ms,用户线扫描监视程序,用户摘挂机识别原理,设：用户在挂机状态时扫描输出为“1”，,用户在摘机状态时扫描输出为“0”，,摘挂机扫描程序的执行周期为200,ms。,摘机识别,：就是找到从“1”到“0”的变化点。,挂机识别,：就是找到从“0”到“1”的变化点。,用户线状态,200,ms,扫描,这次扫描结果 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1,前次扫描结果 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1,这前 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0,挂机 1,摘机,1 挂机,0,0,这前 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0,摘机识别,挂机识别,用户摘挂机识别原理,号盘话机拨号号码的接收原理,包含两个步骤：1）脉冲识别,2）位间隔识别,脉冲识别：,1）脉冲识别程序扫描周期的确定,号盘每秒发出的最快脉冲个数：16,续时间最短的断续比：3:1，即1/4*,T,最短变化周期：1/4*（1000/16）=15.625(,ms),即：脉冲识别扫描程序的周期15.625,ms,拨号脉冲识别原理,用户线状态,8,ms,扫描,这次扫描结果 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0,前次扫描结果 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0,这 + 前=,变化识别 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0,脉冲1,0,前 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1,1,脉冲2,变化识别 前=,脉冲前沿识别 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0,位间隔识别原理,位间隔识别的扫描周期：,拨号盘的位间隔 250,ms,最长的脉冲或间隔：3/4*(1000/8)=93.75(,ms),故扫描周期应为：93.75,ms T,扫, 250/2,ms,位间隔识别原理：,1）,第一个扫描周期内有变化,2）,第二个扫描周期内无变化,满足上述2个条件，即为位间隔。,拨号脉冲,8,ms,扫描,这次扫描结果 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,前次扫描结果 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0,这 + 前=,变化识别 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0,脉冲1,0,前次首次变化 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0,1,首次变化 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1,首次变化,前次首次变化,0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1,96ms,扫描,首次变化 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0,8.4 分析处理,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,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,8.4 分析处理,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,8.4 分析处理,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。,8.4 分析处理,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,8.4 分析处理,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,8.4 分析处理,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,8.4 分析处理,状态分析,分析信息源是状态和输入的事件。,8.5 任务执行和输出处理,自学相关内容,9、交换技术基础,37,9.1 话务量和爱尔兰公式,话务量,话务量反映了电话负荷的大小，与呼叫强度和呼叫保持时间有关。,呼叫强度,是单位时间内发生的呼叫次数，,呼叫保持时间,也就是占用时间。,单位时间内的,话务量,等于使用相同时间单位的呼叫强度与呼叫保持时间之乘积，其单位为爱尔兰（,Erlang,）。,例：呼叫强度=1800次/小时,呼叫保持时间=（1/60）小时/次,话务量=1800次/小时,X,（1/60）小时/次,=30,Erl,设：,n,=,时间,T,内，单个用户终端发出的平均呼叫数,h,=,由用户终端发出的呼叫的平均占用时间,N=,用户数的总和,Y=,单位时间内流过所有用户终端的话务量,则：,Y =,N*(n/T),*,h,话务量,呼叫强度,呼叫保持时间,实际计算时应注意以下问题：,话务量总是针对一段时间而言，如：一天或一小时。,呼叫强度和呼叫保持时间都是平均值。,要区分流入话务量与完成话务量。,流入话务量=完成话务量+损失话务量,损失话务量=流入话务量,X,呼叫损失率（呼损率）,话务量,爱尔兰公式,当线束容量为,m、,流入话务量为,Y,时，线束中任意,k,条线路同时占用的概率,P(k),为：,当,k=m,时，表示线束全忙，即交换系统的,m,条话路全部被占用，此时,p(k),为,系统全忙的概率,。,当,m,条话路全部被占用时，到来的呼叫将被系统拒绝而损失掉，因此系统全忙的概率即为,呼叫损失的概率,(简称为呼损,)，,记为,E(m,Y)，,则爱尔兰呼损公式为：,爱尔兰公式,例：一部交换机有1000个用户终端，每个用户忙时话务量为0.1,Erl，,该交换机能提供123条话路同时接受123个呼叫，求该交换机的呼损。,解：,Y=,0.1,Erl X 1000=100 Erl,m=123,查表可得：,E(m,Y)=E(123,100)=0.3 Erl,注：实际应用中，只要已知,m、Y、E,三个量中的任意两个，通过查爱尔兰呼损表，即可查得第三个。,爱尔兰公式,9.2,BHCA,（Busy Hour Call Attempts）,BHCA（,忙时试呼次数）计算公式,系统开销,：处理机时间资源的占用率。,固有开销,：与呼叫处理次数（话务量）无关的系统开销。,非固有开销,：与呼叫处理次数有关的系统开销。,单位时间内处理机用于呼叫处理的时间开销为：,t=a+,bN,t：,系统开销,a：,固有开销,b：,处理一次呼叫的平均开销（非固有开销）,N：,单位时间内所处理的呼叫总数，即处理能力值（,BHCA）,例：某处理机忙时用于呼叫处理的时间开销平均为0.85，固有开销,a=0.29，,处理一个呼叫平均需时32,ms，,求其,BHCA,为多少？,0.85=0.29+（32X10,-3,/3600）X N,N=63000,次/小时,注： 影响呼叫处理能力的因素。,9.2,BHCA,（Busy Hour Call Attempts）,过负荷控制,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超过它的设计能力时，则称该交换设备运行在过负荷状态。,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，允许交换设备处理呼叫能力下降至设计负荷能力的90%。,9.2,BHCA,（Busy Hour Call Attempts）,9.3 交换机的可靠性指标计算,失效率和平均故障间隔时间：,失效率：单位时间内出现的失效次数，记作,。,MTBF=1/ ,修复率和平均故障修复时间：,修复率：单位时间内修复的故障数，记作,。,MTTR=1/ ,可用度和不可用度：,A= /(+ ) U=1-A,不同结构的交换系统的可靠性指标计算,10、,电话通信网,48,主要内容,电话通信网概述,我国电话网的结构,国内长途电话网,本地电话网,国际电话网,10.1 电话通信网概述,通信网的分类：,1）根据对信息的不同处理方法进行分类：,电路交换方式：,PSTN、ISDN,存储转发方式：分组交换网、帧中继网,信元交换方式：,ATM,2）根据不同的业务进行分类：,电话网、电报网、数据网、,ISDN,3）根据不同的传输媒介进行分类：,有线网：传输媒介为电缆、光缆、明线,无线网：,GSM、,无线寻呼、卫星通信,4）根据不同的使用场合进行分类：,公用网、专用网,5）根据不同的传输信号进行分类：,数字网、模拟网,10.1 电话通信网概述,电话网的组成,对组建电话网的要求:,保证网内每个用户都能任意呼叫网内的其它用户,保证满意的服务质量,能不断适应通信新业务和通信新技术的发展,投资和维护费用尽可能低,10.1 电话通信网概述,电话网的一般结构,星形网：节省线路，但可靠性差,环形网：较少用,网状网：可靠性高，但线路投资也高,树形网：网络分级使用,复合式：上述几种结构的混合形式,电话网的组成,用户终端（用户话机）+交换机+传输线路,10.1 电话通信网概述,10.2 我国电话网的结构,我国电话网采用等级结构，分为5级（,C1、C2、C3、C4、C5），,它是由本地网和长途网构成的,。,交换功能主要分,：终端话务功能、转接话务功能,C4：,长途终端局，是连接本地端局的长途交换中心。,C3、C2、C1：,长途转接局，疏通所辖区域内的转接话务。,C1,C2,C3,C4,C5,长途网,本地网,10.2 我国电话网的结构,10.3 国内长途电话网,路由的含义,路由,：是在两个交换局之间建立一个呼叫连接或传送消,息的途径。它可以由一个电路群组成，也可以由,多个电路群经交换局串接而成。,路由的特点,：一条路由是由一个全利用度的电路群组成,的。,路由的种类：,按呼损分,：,高效路由：该路由上的呼损会超过规定的呼损指标，,其话务量必然会溢出到其它路由上。,低呼损路由：组成该路由的电路群的呼损不大于规定,的标准。,按路由选择分,：直达路由、迂回路由、多级迂回路由、,终端路由,10.3 国内长途电话网,多级迂回路由：多次更换选择的迂回路由。,终端路由：只完成终端话务的路由。,按连接两个交换中心在网中的地位分,：,基干路由、跨区路由、跨级路由,基干路由：是构成网路基干结构的路由，是特定交换,中心之间所构成的路由。基干路由上的电,路群的呼损1%，其话务量不应溢出到其,它路由上。,10.3 国内长途电话网,长途路由选择,：,先选高效直达路由,当高效直达路由忙时，选迂回路由。选择顺序是“自,远而近”，即先在被叫端“自下而上”选择，然后在主,叫端“自上而下”选择。,最后选择最终路由。,10.3 国内长途电话网,我国长途电话网向无级动态网过渡的策略：,无级动态网：,是指电话网中的各个节点交换机处于同一等级，不分上下级，且网络中的路由选择方式不是固定的，而是随网上话务变化状况或其他因素而变化。,我国长途电话网向无级动态网的过渡：,逐步过渡：长途4级网 长途无级网 二级电话网,三个层面的电话网：长途电话网、本地电话网、用户接入网,10.3 国内长途电话网,10.4 本地电话网,是指在同一个长途编号区范围内，由若干端局和汇接局、局间中继线、长市中继线、用户线以及话机组成的电话网络。,本地电话网的类别：,特大城市本地电话网（千万）,大城市本地电话网（100万以上）,中等城市本地电话网（30万100万以下）,小城市本地电话网（30万以下）,县本地电话网（县城及所辖农村范围）,本地电话网的结构：,一级：端局间为网状结构,二级、三级：将电话网分区，并采用汇接制。,我国本地电话网为二级。,汇接方式：,去话汇接、来话汇接、来去话汇接、集中汇接、主辅汇接,10.4 本地电话网,本地网路由选择计划,先选直达路由；再选迂回路由，选迂回路由时应尽量选择汇接次数少的路由。,本地电话网中接入用户交换机的方法,（自学）,半自动直拨入网方式,全自动直拨入网方式,混合入网方式,10.4 本地电话网,10.5 国际电话网,国际电话通信是通过国际电话局完成的，每一个国家都设有国际电话局，国际局之间形成国际电话网，也就是为进行国家之间的通信，在一个国家内将设置一个或几个国际交换中心，以疏通国际话务。,我国国际交换中心的设置：,目前我国有三个国际交换中心，分设在北京、上海、广州，这三个国际交换中心均具有转接和终端话务的功能。,国际电话网络结构,三个国际交换中心无论对国内还是对国外均采取分区汇接的方式组网。,三个国际交换中心以网状网方式相连。,各大区中心,C1,与,ISC（,国际交换中心）均设低呼损电路群；各,ISC,与它汇接区内的,C2,设低呼损电路群；其它发达城市、旅游地区、港口城市等所在地区的长途交换中心与本汇接区内的,ISC,设高效或低呼损电路群。,10.5 国际电话网,国际电话交换中心与国内电话网的连接,北京国际交换中心,：,与现有八个大区中心的,C1，,与北京、沈阳、西安大区所属的,C2，,以及相应的经济发达城市、旅游地区、港口城市等所在地区的长途交换中心相连。,上海国际交换中心,：,与现有八个大区中心的,C1，,与上海、南京、武汉、成都大区所属的,C2，,以及相应的经济发达城市、旅游地区、港口城市等所在地区的长途交换中心相连。,10.5 国际电话网,广州国际交换中心,：,与现有八个大区中心的,C1，,与广州大区内的长沙、南宁、海口的,C2，,以及相应的经济发达城市、旅游地区、港口城市等所在地区的长途交换中心相连。,国际交换中心的路由选择：,首选直达路由,若无直达路由可用，则选迂回路由,所选高效直达电路群，遇忙则可溢出到其它电路群,所选低呼损电路群，遇忙则做呼损处理,10.5 国际电话网,本章小结,程控数字交换机的系统结构,接口电路(模拟用户电路、数字中继电路,),的工作原理,音频信号产生、发送和接收的原理,程控交换,j,机软件的组成,任务的优先级及调度方法,呼叫处理常用的数据结构,用,SDL,图表示的一个呼叫的处理过程,用户摘挂机、拨号号码、位间隔识别原理,BHCA,的计算,我国电话网的结构,长途电话网中的路由类型及网络演变的方式,本地电话网的汇接方式,本地网与用户交换机的连接方式,国际电话的网络结构,电话网的路由选择方法,电话网的编号计划,本章小结,