程控数字交换与电话通信网.ppt

1,第三章 数字程控电话交换与电话通信网,电话通信的基本原理电话交换技术的发展程控数字交换机的系统结构接口电路交换网络-话路建立控制系统程控交换软件系统呼叫处理的基本原理交换技术基础电话通信网,本章主要内容,3,3.1.1 电话通信与电话机,一、电话机的发明,1875年6月2日贝尔和沃森发明了电话（原始的电磁式电话）,1877年爱迪生发明了碳精式送话器+手柄+呼叫设备（电铃）+手摇发电机+干电池（磁石式电话机）,1882年出现了共电式电话机（没有手摇发电机和干电池，通话所用电源由交换机供给）,1896年美国人爱立克森发明了旋转式电话拨号盘1920年美国人坎贝尔发明了消侧音电路（自动电话机-拨号盘电话机）,60年代电子学飞速发展、70年代大规模集成电路出现(电子电话机-按键式电话机),80年代随着N-ISDN的应用出现了数字电话机,一、电话机的发明,送话器,受话器,原始话音,还原话音,二-四转换,消侧音电路,电话机,原始话音,还原话音,二、电话机的构成及通话原理,受话器：将相应的电信号还原为声音的转换器。送话器：将声音变换为相应电信号的转换器。旋转式拨号盘（三个参数）：脉冲速度：表示拨号盘每秒钟发生的脉冲个数。普通：10/s 快速：20/s 脉冲断续比：在一个脉冲周期里，断开电流的时间和接通电流的时间之比。t断/t续=1.6:1 或 2:1 位间隔：300ms,二、电话机的构成及通话原理,按键式拨号盘：与拨号集成电路配合发出脉冲或双音多频(DTMF：Dual Tone Multi Frequency)信令。振铃器：交铃流、音调振铃器开关、叉簧：接插件，二、四线绳,二、电话机的构成及通话原理,扬声电话机免提电话机无绳电话机录音电话机可视电话机投币电话机磁卡电话机,三、电话机的分类,10,3.1.2 电话交换技术的发展,人工交换阶段：磁石式电话交换机 共电式电话交换机 机电式自动交换阶段：步进制交换机（Step by Step System）：史端乔（Strowger）式自动电话交换机 德国西门子式自动交换机 特点：直接控制方式,电话交换技术发展的三个阶段,机动制交换机：旋转制或升降制电话交换机 特点：间接控制方式共同特点：噪声大易磨损维护工作量大接线速度慢故障率高电路技术简单人员培训容易,电话交换技术发展的三个阶段,纵横制交换机（Crossbar System）：特点：间接控制方式 接线器接点采用压接触方式 电子式自动交换阶段：半电子交换机（准电子交换机）：话路部分采用机械接点，控制部分采用电子器件。全电子交换机：话路部分和控制部分均采用电子器件。,电话交换技术发展的三个阶段,模拟程控交换机：1965年5月美国开通了第一个程控交换机（ESS No.1）。数字程控交换机：1970年法国开通了第一个数字程控交换机（E10）。几个概念：程控与布控、时分与空分、模拟与数字1.布控与程控 布控（布线逻辑控制）：所有控制逻辑用机电或电子元件做在一定的印制板上，通过机架的布线做成。硬件控制 程控（存储程序控制）：把对交换机的各种控制、方法、步骤都编成程序，存放在存储器中，用程序来控制交换机的各项工作。程控交换是利用计算机软件进行控制的一种交换方式。软件控制,电话交换技术发展的三个阶段,几个概念,2.空分与时分 空分：通过交换网络的每个连接通路各自具有不同的空间位置。在两个用户通话时，必须在交换网络中占有一条专用的通路，一直用到通话结束。时分：通过交换网络的每个连接通路各自具有不同的时间位置。3.模拟和数字模拟信号：信号幅度的取值是连续的。（幅值可有无限个数值表示）数字信号：信号幅度的取值是不连续的，（幅值表示被限制在有限个数值之内），或说是离散的。模拟方式：通过交换网络的是模拟信号。双向二线：发、收两个方向的模拟信号在同一通路中传输。数字方式：通过交换网络的是数字信号。单向四线：发、收两个方向的数字信号分别通过不同的两条途径传输。,在技术上的：能提供许多新的服务性能 维护管理方便、可靠性高 灵活性大、便于采用新技术和增加新业务 在经济上的：在交换设备上 在线路设备上 在维护和生产方面,程控交换机的优越性,缩位拨号热线服务呼出限制免打扰服务查找恶意呼叫闹钟服务截接服务缺席用户服务,补充业务,遇忙回叫无条件呼叫前转遇忙呼叫前转无应答呼叫前转呼叫等待三方通话会议电视主叫号码显示等,引进交换机 AXE10，FETEX-150，E10B，5ESS、NEAX61、EWSD 引进生产线 上海：S1240，北京：EWSD，天津：NEAX61 自行研制 巨龙HJD-04，大唐SP30，华为C&C08，中兴ZXJ10,我国程控交换技术的发展,19,3.2 程控数字交换机的系统结构,数字交换机的系统结构,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（多频互控 Multiple Frequency Control）接收和发送器,DTMF接收器,信号音发生器,3.3 接口设备,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。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。,3.3.1 数字交换系统接口类型,交换网络,控制系统,模拟用户接口,用户侧接口,中继侧接口,数字用户接口,数字中继接口,模拟中继接口,数字用户接口,操作维护,OAM,Z,V,A,B,C,Q3,V类和Z类接口：数字程控交换机用户侧接口；A类、B类和C类接口：数字程控交换机与其它交换机的接口，是网络侧接口。其中数字接口：用户侧的V类接口和网络侧的A类、B类接口；模拟接口：用户侧的Z类接口和网络侧的C类接口。网管接口Q3接口.,数字交换机接口类型,V接口：V1：64kb/s，可为2B+D或30B+D的终端 V2：连接数字远端模块的接口 V3：连接数字PABX的接口，属30B+D的接口 V4：可接多个2B+D的终端，支持ISDN的接入 V5：支持n X E1的接入网，包括V5.1和V5.2接口,程控交换系统接口类型,Z1接口：连接单个模拟用户的接口 Z2接口：连接模拟远端集线器的接口Z3接口：连接模拟PABX的接口,程控交换系统接口类型,A接口：速率为2048kb/s的数字中继接口B接口：PCM二次群接口，其接口速率为8448kb/sC接口：二线或四线模拟中继接口（目前很少使用）Q3接口：与电信管理网（TMN）的接口，用于操作维 护管理和计费等。,模拟用户接口电路是交换机与模拟用户线相连的接口，简称模拟用户电路。一般电话用户使用的电话机（终端设备）都是模拟电话机，即电话机发送和接收的话音电流都是模拟信号，所以用户线上传递的是模拟信号。故常将模拟用户电路简称为用户电路。,3.3.2 模拟用户电路,3.3.2 模拟用户电路,模拟用户电路的功能可归纳为BORSCHT七个功能：B(Battery feeding)馈电O(Overvoltage protection)过压保护R(Ringing control)振铃控制S(Supervision)监视C(CODEC&filters)编译码和滤波H(Hybird circuit)混合电路T(Test)测试,此处主要介绍功能，而不具体介绍电路。,1.馈电:为用户话机提供通话所需的直流电源,电容的特性：“隔直流，通交流”电感的特性：“隔交流，通直流”,电压馈电式,为了防止用户间经电源而发生串话，在馈电电路中串联着电感线圈，它对话音信号呈现高阻抗，对直流呈现低阻抗。,-48V,2.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。第一级在总配线架上安放保安器 第二级在用户电路中设置二极管箝位电路保安器可为热线圈或放电管,有高压时，保安器动作，会引高压入地，但保安器的输出电压仍可达上百伏，故需第二级保护。箝位电路将用户线(a或b)的电压箝位在-48V0V之间。热敏电阻R起限流作用，R的阻值随电流增大而增大。仅有第一级或第二级保护是不够的，需两级配合使用。,3.振铃:提供振铃所需25 50HZ,90V15V的交流电压,发送铃流.过程:控制系统发“振铃控制”开关动作铃流经用户线送达用户话机振铃用户摘机振铃电路产生“截铃”信号控制系统停止“振铃控制”信号开关释放 停止振铃,4.监视:通过用户线回路状态来监视用户状态 摘、挂机状态 用户状态 号盘话机的拨号脉冲 投币话机的输入信号,监视电路通常是与馈电电路合在一起的。只要在馈电回路中串入一个小电阻或继电器，在两端接放大器，引出监视信号。当回路状态改变时，电阻上的压降或继电器工作状态（吸动或释放）会发生改变，据此变化可检出用户回路的状态变化。,5.编译码和滤波：实现用户线上的模拟信号与交换机内部的PCM信号之间的转换及滤波。,把模拟信号转换为数字信号的过程称为编码，把数字信号转换为模拟信号的过程称为译码，编译码合称为CODEC。信号编码前要用带通滤波器，译码后要用低通滤波器。,6.混合电路(二/四线转换)用户话机的模拟信号是二线双向的，而PCM数字信号是四线单向的，因此在用户电路中，信号编码前和译码后要进行二线/四线的转换。二/四线转换电路也称为混合电路，以前由混合线圈实现，现在由集成电路（运算放大器和平衡网络组成的电路）实现。7.测试:当故障发生时,测试开关将用户内线与用户外线分开,以测定故障是局内设备故障,还是局外设备故障.,模拟用户电路功能框图,举例用户电路板,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。,3.3.3 中继电路,数字中继电路(Digital trunk)是数字中继线和交换机的接口，主要实现码型变换、同步和信令控制三方面的功能。具体功能如下:1.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。单极性 双极性 NRZ HDB3(或AMI)远距离传输码型的特点:便于时钟提取，具有内在的检错能力，具有良好的谱结构，便于线路均衡和回波抵消等。,2.时钟提取：时钟提取电路是用来从PCM传输线上送来的码流中提取发端送来的时钟信息，以便控制帧同步电路，使收端和发端同步。3.帧同步：在 PCM30/32路帧结构中，每一帧有32个时隙组成，其中TS0时隙用来传输帧同步码字。同步码字规定为0011011，它在偶数帧的TS0时隙中发送。帧同步就是要从接收的数据流中搜索并识别这个同步码字，使接收端的帧结构排列与发送端完全一致。,4.复帧同步：复帧同步:使收、发两端一复帧中的帧与帧对齐，以便正确接收各路标志信号。复帧同步是要在输入的码流中，检测出F0帧TS16的前4位码“0000”。复帧同步是为了解决各路标志信号的错路问题。5.提取和插入帧、复帧同步信号、告警信息6.帧定位（再定时）将输入的PCM码流同步到本局时钟上来（频率相位一致），以便进入本局交换机流通。,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,3.3.4 音频信号的产生、发送和接收,程控交换机工作时需要很多种音频信号，如向用户发送的拨号音、忙音、回铃音和各种通知音，两个局之间中继线上传输的地址（选择）信号等。因此，要求程控交换机具有音频信号的产生、发送与接收能力。,3.3.4 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）,将信号按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，就是这个音频信号（数字化的信号）。,2.单音频信号的产生,对fm=500Hz：fs=8000Hz，m=1，s=16，T=2ms，即在2ms内抽取16个样值。对fm=450Hz：fs=8000Hz，m=9，s=160，T=20ms，即在20ms内抽取160个样值。为简便起见，以产生500Hz的音频信号为例,ROM中存储信息的容量计算：,设要产生的信号频率fm和8000Hz的取样频率fs都是从零开始，当前者经过m周，后者经过s周，两者又到达开始位置，这段时间为T：,T=2ms 500Hz音频信号产生原理,3、双音频信号的产生,双音频信号产生原理：首先要找到一个重复周期。双频信号与单信号的产生原理和过程基本相同，但唯一的区别是同时产生两个单频信号的混合信号。设要产生的双频信号频率分别为f1和f2，取样频率为fs，则代入下列计算公式：,f1=700Hz f2=900Hz fs=8000Hz,m=7 n=9 s=80T=10ms,ROM存储单元为80个,4、数字音频信号的发送,在程控数字交换机中，各种数字音频信号大多是通过数字交换网络送出，和普通话音信号一样处理。数字音频信号发生器是一种公用服务电路，通常连接到交换网络的输入端。数字音频信号经交换网络传输再发送到有关终端。单频信号一般作为与用户“对话”的信号送给用户电路，而双频信号送给中继电路，用来和它局联络。,5.数字音频信号的接收 数字音频信号接收器接收的是经过抽样、量化和编码的音频信号。这些信号通常是由用户电路送来的按键话机双音多频（DTMF）信号或由中继电路送来的多频编码（MFC）信号。它们经数字交换网络进入相应的DTMF信号接收器或MFC信号接收器，在接收器内进行滤波和判断识别，然后将结果译成二进制码送到控制系统（处理机）进行处理。各种信号音是由用户话机接收的。,F1数字滤波,F2数字滤波,Fn数字滤波,数字逻辑识别,输入,输出,多频的接收,53,3.4 交换网络（话路建立）,复用和分路,（1）8端脉码的排列 8端脉码共有256个时隙(tS0tS255)，即：HW0的TS0为总时隙的tS0，HW1的TS0为总时隙的tS1，HW7的TS0为总时隙的tS7，HW0的TS1为总时隙的tS8，HW7的TS31为总时隙的tS255。则总的时隙号tSj与各端的时隙号TSk之间的关系为：j=端数k+端号 例：对于8端脉码输入，HW1TS20 tS161(j=820+1=161)（2）降低速率对于8端脉码输入，由于每端的传输率为2Mbit/s，则其传输率将达到16Mbit/s。这样高的传输率将带来辐射和干扰等。采用串/并技术将降低8倍速率，则在话音存储器进行交换的信号速率也是2Mbit/s。,3.4.2 话路建立若用户模块1的用户A要与用户模块4的用户B进行通话。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。,图3.20 话路建立过程举例,59,3.5 程控交换机的控制子系统,3.5.1 程控交换机对控制系统的基本要求1、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。通常用最大忙时试呼次数BHCA（Maximum Number of Busy Hour Call Attempts）来表示程控交换机的呼叫处理能力，即在单位时间内控制系统能够处理的呼叫次数。,2、高可靠性,交换机采用微处理机控制方式，根据处理机所控制的范围可分为集中控制和分散控制两大类。1、集中控制所谓集中控制系统，是指交换机控制系统中的任一台处理机都可以使用系统中的所有资源（包括硬件资源和软件资源），执行系统中的所有功能。,3.5.2 交换机控制系统的构成方式,集中控制方式,优点：处理机能了解整个系统状态，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。缺点：软件规模较大，系统管理相当困难，且系统比较脆弱，一旦控制部件发生故障，就有可能导致整个系统瘫痪。除小容量程控交换机外，目前很少使用这种方式。2、分散控制所谓分散控制系统，是指交换机控制系统中的每台处理机只能使用系统中的部分资源，执行系统中的部分功能。,分散控制方式,分散控制又可分为以下两种方式：1）全分散控制（分布式控制）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，这些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。,分布式控制系统,全分散控制方式具有以下特点：a.各处理机处于同一级别。b.每台处理机只完成部分功能，各处理机要协调 配合共同完成整个系统的功能，因而各处理机之间通信接口较复杂。c.每台处理机上运行的应用软件只完成该处理机 所承担的功能，故单个处理机上的应用软件相 对简单。d.功能分散在不同的处理机上完成，某个或某些处理机出现故障，一般不会导致整个控制系统失效，因而系统可靠性比较高。e.系统具有较好的扩充能力。,2）分级分散控制 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和对不同的资源实施控制，处理机之间是分等级的，高级别的处理机控制低级别的，协同完成整个系统的功能。分级分散控制方式具有以下特点：a.处理机之间是分等级的，高级别的处理机控制低级别的。b.处理机之间通信接口较集中控制方式复杂，但比全分散方式要简单。c.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。d.控制系统的可靠性比集中控制方式高，但比全分散控制方式要低。,三级控制系统,所谓多处理机结构是指在一个系统中有多于一台处理机配合来完成控制交换机的功能。在多处理机系统中，各处理机的分工方式不同。1、功能分担方式功能分担方式是将交换机的功能按功能类别分配给不同的处理机去执行。优点：可简化软件，需增强功能时也易实现。缺点：在容量小时，也必须配备全部处理机。当着眼点放在简化软件时，可采用此方式。,3.5.3 多处理机的工作方式,2、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所有功能。优点：处理机的数量随容量的增加而增加。缺点：每台处理机都要具有呼叫处理的全部功能。当着眼点放在提高处理能力时，可采用此方式。,3、冗余方式为提高控制系统的可靠性，处理机系统一般均采用冗余配置，即除了正常运行的处理机之外，还配置备用的处理机，当原来正常运行的处理机发生故障时，备用机将替代发生故障的处理机继续工作，以保证系统正常运行。我们通常把正常运行的处理机叫做主用机，把配置备用的处理机叫做备用机。那么这种主用机和备用机之间的工作方式叫做冗余方式。,冗余方式按照配置备用处理机数量和方法的不同，可分为以下两种：1）双机冗余配置所谓双机冗余配置就是有两套处理机系统，一个为主用，一个为备用。双机冗余配置，又可根据具体工作方式的不同，分为以下三种：同步方式在同步方式下，主、备用机同步工作，如图3.27所示。,图3.27 同步方式工作模式,互助方式在这种情况下，主备用机之间负荷均分，即主用机和备用机在正常工作时，分别承担一半的话务负荷。当一台处理机出现故障时，另一台处理机要承担全部话务处理工作，直到发生故障的处理机恢复，重新回到负荷分担的模式。如图3.28所示。,图3.28 互助方式工作模式,主/备方式在主/备方式下，主用机在线运行，而备用机处于待机状态，也叫备用状态。备用状态有两种模式：冷备用和热备用。冷备用的处理机内不保存动态的呼叫数据，当发生故障进行切换时，正在进行的呼叫会损失掉；热备用的处理机内保存当前动态的呼叫数据，当发生故障进行切换时，不影响正在进行的呼叫。一般程控交换机都采用热备用模式，尤其是局用交换设备，以保证在发生故障进行切换时，正在通话、振铃、拨号的用户能够继续正常进行，满足国家电话交换设备技术规范的要求。,其工作方式如图3.29所示。,图3.29 主/备方式工作模式,2）N+m冗余配置N+m冗余配置方式，就是有N个处理机在线运行，m个处理机处于备用状态，比较常用的是N+1冗余配置方式，即m=1。,3.5.4 多处理机间的通信多处理机之间的通信可采用一般计算机网络处理机之间的通信方式，如采用总线方式、环形网等，图3.30是一种采用总线方式实现程控交换机多处理机之间通信的示意图。,图3.30 多处理机之间通信采用总线方式,由于程控交换机技术上的一些特殊性，如系统结构构成方式、采用同步时分复用的传输方式等，因此其多处理机之间可采用PCM通信方式，即占用PCM线路的一个或多个时隙作为处理机之间的通信信道。这种方式灵活方便、便于远距离通信。如图3.31所示。,图3.31 多处理机之间通信采用PCM方式,3.6 程控交换软件技术采用存储程序控制的交换系统可提供许多新的用户服务性能，可灵活增加各种功能，使呼叫处理能力和可靠性大大提高，便于对系统进行更新换代，易于操作维护和管理。程控交换机的软件系统是一个庞大而复杂的实时控制软件系统，它是程控交换机设计、研发和维护的核心所在，它涉及计算机领域众多的技术，如操作系统、数据库、数据结构、编程技术等。,3.6.1 程控交换软件系统概述1、程控交换软件的特点实时性-话音业务最大的特点是具有实时性，因此交换机的软件系统在进行呼叫处理过程中必须满足实时性的要求，这对软件编程效率、CPU的处理能力等方面提出了要求。多任务并发执行-程控交换机应能处理并发的多个呼叫，因此交换机的软件系统在操作系统、数据管理、多任务程序设计、资源管理等方面应满足这种多任务并发执行的特点。高可靠性-程控交换机必须具有高可靠性，因此交换机的软件系统应采取各种措施来保证其业务的不间断，如设置自检程序、测试程序、故障诊断和处理程序、备份CPU倒换程序等。,2、程控交换机软件系统的组成程控交换机的软件系统主要是由系统软件和应用软件组成，系统软件主要指操作系统，应用软件又包括呼叫处理软件、OAM（操作维护管理）软件和数据库系统，其软件组成如图3.32所示：,图3.32 程控交换机软件系统的组成,（1）操作系统程控交换机的操作系统是交换机硬件与应用软件之间的接口。是一个实时多任务的操作系统。实时多任务操作系统支持多任务（Task）并发处理，由于多任务的并发性因而必然会引起任务的同步、互斥、通信以及资源共享等问题。这就是实时多任务操作系统最重要的两个特性：实时性和多任务性。,程控交换机的操作系统对任务调度一般采用基于优先级的抢占式调度算法，即系统中的每个任务都拥有一个优先级，任何时刻系统内核将CPU分配给处于等待队列中优先级最高的任务运行。所谓抢占式是指如果系统内核一旦发现有优先级比当前正在运行的任务的优先级高的任务，则使当前任务退出CPU进入等待队列，立即切换到高优先级的任务执行。在处理同优先级别的任务时采用先来先服务或轮转调度的算法。,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,10ms,不同级别的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,（2）程控交换机的应用软件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；,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。,（b）OAM（操作维护管理）软件：OAM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：用户数据和局数据的操作和管理测试告警故障诊断与处理动态监视话务统计计费过负荷控制等,（c）数据库系统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、用户数据和局数据。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。,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，用户数据主要包括以下几种：用户类别：住宅用户、公用电话用户、PABX用户、传真用户等话机类别：PULSE话机、DTMF话机用户状态：空闲、忙、测试、阻塞等限制情况：呼出限制、呼入限制等呼叫权限：本局呼叫、本地呼叫、国内长途、国际长途等计费类别：定期、立即、免费等,优先级：普通用户、优先用户使用新业务权限：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、闹钟服务等新业务新业务登记的数据：闹钟时间、转移号码、热线号码等用户号码：用户电话薄号码、用户设备号等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,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：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、信令点编码等路由设置情况：局向、路由数计费数据：呼叫详细话单（CDR）等统计数据：话务量、呼损、呼叫情况等交换机类别：C1C5，C5又分为市话端局、长市合一等复原方式：主叫控制、被叫控制、互不控制,主叫用户A摘机呼叫,送拨号音，准备收号,收号,号码分析,接至被叫用户,向被叫用户振铃,被叫应答和通话,主叫先挂机,被叫先挂机,检测摘机状态,识别用户类别,识别话机类别,分配空闲收号器,送拨号音,监视收号器输入,收号器接收用户所拨号码,收到第一位号，停拨号音,按位存储号码并记数,预译处理（分析号首）,检查是否为合法用户,检查被叫是否空闲,向主叫送回铃音路由,向被叫送铃流路由,预占主、被叫用户通话路由,向被叫送铃流,向主叫送回铃音,监视主、被叫状态,停振铃和回铃音,交换话音数据，开始计费,监视主、被叫状态,路由复原停止计费向被叫送忙音,路由复原、停止计费向主叫送忙音,3.6.2 呼叫处理的基本原理,1.呼叫处理过程：,呼叫处理过程的特点：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；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；两个稳定的状态之间要执行各种处理；在一个稳定状态下，若没有输入信号，状态不会迁移；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；在同一状态下，对不同输入信号的处理是不同的；在同一状态下，输入同样信号，也可能因不同情况得出不同结果,呼叫处理过程，是处理机监视、识别输入信号，进行分析，确定执行任务和输出命令的循环过程。状态转移是由呼叫处理程序控制的：首先，呼叫处理程序要对产生状态转移的原因加以识别和处理。识别启动原因的处理称为输入处理（数据采集部分）。控制输入处理的程序称为输入处理程序。,其次，呼叫处理程序要对输入程序所识别的信息加以分析、判断，确定应该执行的任务和向哪个状态转移，这是分析程序的任务。即分析处理是内部数据处理部分。经过分析判断后，应启动任务执行程序来执行此项任务。任务执行程序要准备好硬件动作所需的必要资源，并在软件上加以占用、编制好数据，交输出处理程序，启动硬件动作，完成状态转移。,分析程序和任务执行程序合称内部处理程序。呼叫处理程序可分为三大步骤：输入处理、内部处理和输出处理。每一稳定状态的转移都要经过这三大步骤。,呼叫处理过程划分为以下三个部分：（1）输入处理 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，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 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析处理程序来完成的。,（3）任务执行和输出处理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。,1）稳定状态和状态转换一个呼叫接续过程可分为若干个阶段，每个阶段都是一个稳定状态。状态由一种稳定状态转移到另一种稳定状态称为状态转换。状态转换是由输入信号引起的。两个稳定状态之间由要执行的各种处理来连接。,2、用SDL图来描述呼叫处理过程,状态转移方向与输入信号、原有状态以及当时的资源条件有关。即：同一输入信号，若原有状态不同，则处理机会进行不同的处理，并转移至不同的新状态。在同一状态下，对不同输入信号的处理也不同。在同一状态下，输入同样信号，也可能因不同的资源条件处理也不同。,2)SDL语言简介规范说明和描述语言，是一种图形语言动态特征是一个激励响应过程用来说明程控交换机的各种功能要求和技术规范以有限状态机为基础可以描述多个进程的执行过程常用符号：,局内呼叫的SDL进程图,用户A摘机后，又中途挂机。,局内呼叫的SDL进程图,用户A摘机后，没有在规定时 间内拨号。,局内呼叫的SDL进程图,3、输入处理,输入处理的任务是及时发现新的处理要求。,输入处理是由输入处理程序来完成。涉及的部分：用户线扫描监视：监视用户线状态是否发生了变化；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；接收各种信号：包括拨号脉冲、DTMF信号和MFC信号等；接收公共信道信令；接收操作台的各种信号等。,任务：检测用户线状态识别用户线状态的变化用户线状态：用户话机的摘/挂机状态号盘话机的拨号信号用户通话时的环路状态投币话机输入信号用户线状态的特点：本质上用户线只有两种状态：“续”和“断”状态表示：“0”表示“续”状态，“1”表示“断”状态对用户线扫描是周期性的：摘/挂机识别扫描周期：100-200ms拨号脉冲识别扫描周期：8-10ms,（1）用户线扫描监视程序,（2）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200ms。摘机识别：就是找到从“1”到“0”的变化点。（本次的 0 和前次的 1 进行逻辑运算，使其结果为 1）挂机识别：就是找到从“0”到“1”的变化点。（本次的 1 和前次的 0 进行逻辑运算，使其结果为 1）,1,1,1,1,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,1,1,用户线状态,200ms扫描,本次扫描结果,前次扫描结果,0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,挂机1,摘机0,挂机1,摘机识别,挂机识别,Q：为什么不直接根据采样值0和1判断摘/挂机？,A：避免重复处理，只在状态变化时才处理。,（2）用户摘挂机识别原理,用户摘挂机识别的流程图如下图所示。,目的：提高效率，每次扫描一组用户原理：,群处理,D7,D6,D5,D4,D3,D2,D1,D0,本次扫描,前次扫描,本次 前次,本次,本次 前次,前次,0、5号用户摘机,7号用户挂机,号盘话机拨号时的状态：用户线的断、续状态号盘话机拨号号码的接收包括两部分：脉冲识别位间隔识别号盘脉冲的参数：脉冲速度：每秒8-16个脉冲。脉冲断、续比：脉冲宽度（断）和间隔宽度（续）之 比，规定为1:1-3:1。,脉冲,间隔,位间隔,T,(断),(续),（3）脉冲拨号识别原理,保证最快的脉冲速度能检测出来。扫描间隔应小于脉冲的断和续的最小值，才不会丢失脉冲。选取最小值：16脉冲/秒时，脉冲周期最短T=1000/16=62.5 ms断续比为3:1时，续的时间最短t=1/4*T=15.625 ms。取扫描时间 t=t。通常取为8ms。,脉冲扫描间隔的确定,0,0,0,1,1,1,0,1,1,1,0,0,0,0,0,0,1,1,1,0,1,1,1,0,0,0,0,1,0,0,1,1,0,0,1,0,1,1,1,1,0,0,0,1,0,0,0,1,0,0,0,1,0,0,0,1,0,0,0,0,拨号脉冲,8ms扫描,本次扫描,前次扫描,变化识别=本次 前次,前次,脉冲前沿识别=（本次 前次）前,脉冲1,脉冲2,（A,B）,B=（AB,+AB）,B=,AB,在位间隔识别时要用到变化识别,=本次 前次,拨号脉冲识别原理,目的：正确识别两位号之间的间隔位间隔周期规定：不小于250ms位间隔扫描周期的确定：必须小于250ms大于最大脉冲宽度（断的时间）取8个脉冲/秒，断续比3:1时，脉冲宽度最大：1000/8*3/4=93.75 ms扫描周期t的范围：93.75 t 250 ms取扫描周期 t96ms,位间隔识别原理,位间隔识别原理,有变化，96ms 扫描出 1，没有变化则扫描出 0。01100为多个 96ms 扫描的结果（其实是首次变化值，只是 96ms 读一次），前边的 1 表示其前最近的那个 96ms 内有脉冲发生，0 表示其前最近的那个 96ms 内无脉冲发生，则预示着位间隔的开始。这时，只要识别 10 的变化，则表示位间隔开始了。使其逻辑运算值为 1，而其他三种变化为 0 即可。满足此条件的逻辑运算为 首次变化的非与 前次首次变化进行 交集 运算。,关于位间隔识别,首次变化：执行周期为8ms，其值在每个位间隔识别周期（96ms）的开始时清零（先读值，再清零）。,与中途挂机的区分：应加上用户线状态。若处于摘机状态，则是位间隔；若处于挂机状态，则是中途挂机。完整的位间隔逻辑判别式：(首次变化前次首次变化)前次扫描结果1，位间隔0，中途挂机,（4）按钮话机（DTMF）拨号号码的接收1、按钮话机拨号特点按钮话机号盘：每个按钮由两个音频组成，其中一个是高频组的，另一个是低频组的。,2、收号方法按钮收号器（DTMF收号器）：,收号方法及原理,收号方法：采用“查询”法。若SP=0，应读取号码；若SP=1，则不读取。按钮号码的接收原理：,其它输入处理,多频信号的接收：多频信号用于局间信号（六中取二）其接收：和按钮号码的接收原理一样中继器监视扫描：功能：检测线路信号（即接在各种中继器上的用户回路的状态变化，以识别用户所发生的各种事件。）其识别和用户线扫描监视原理一样处理机间通信信息的接收：通过TS16时隙或计算机网络的方法实现,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,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,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。,被叫用户分析,来话,被叫状态,是,闲,呼叫等待,忙,无,有,遇忙回叫