南邮《交换技术基础》CH.ppt
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1、2023/9/6,NUPT-PYF,1,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,2023/9/6,NUPT-PYF,2,数字程控交换机,数字程控交换机是存储程序控制交换机(Stored Program Control,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,2023/9/6,NUPT-PYF,3,EWSD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,2023/9/6,NUPT-PYF,4,交换机在通信中的作用,下面通
2、过三个实例来介绍交换机在语音通信中的作用,2023/9/6,NUPT-PYF,5,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B,2023/9/6,NUPT-PYF,6,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
3、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B,2023/9/6,NUPT-PYF,7,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A,2023/9/6,NUPT-PYF,8,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,主要由两大系统组成话路子系统控制子系统,2023/9/6,NUPT-PYF,9,数字交换机的系统结
4、构,2023/9/6,NUPT-PYF,10,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,2023/9/6,NUPT-PYF,11,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,2023/9/6,NUPT-PYF,
5、12,1 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,2023/9/6,NUPT-PYF,13,(1)用户电路,归纳为BORSCHT功能如图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,2023/9/6,NUPT-PYF,14,图,2023
6、/9/6,NUPT-PYF,15,举例用户电路板,2023/9/6,NUPT-PYF,16,(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,链路,集中比为:3:1,2023/9/6,NUPT-PYF,17,(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,2023/9/6,NUPT-PYF
7、,18,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。,2023/9/6,NUPT-PYF,19,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,2023/9/6,NUPT-PYF,2
8、0,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,2023/9/6,NUPT-PYF,21,(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,2023/9/6,NUPT-PYF,22,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,2023/9/6,NUPT-PYF,23,(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
9、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,2023/9/6,NUPT-PYF,24,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),2023/9/6,NUPT-PYF,25,2023
10、/9/6,NUPT-PYF,26,(6)数字交换网络,在第2章中详细介绍,2023/9/6,NUPT-PYF,27,2 控制子系统,处理机存储器外部设备远端接口,2023/9/6,NUPT-PYF,28,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,2023/9/6,NUPT-PYF,29,1.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(a),各部分所占的比例见图3.1.4(b),2023/9/6,NUPT-PYF,30,图,图3.1.4 程控交换软件组成,2023/9/6,N
11、UPT-PYF,31,2.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,2023/9/6,NUPT-PYF,32,一个呼叫的处理过程,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,2023/9/6,NUPT-PYF,33,(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
12、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,2023/9/6,NUPT-PYF,34,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,2023/9/6,NUPT-PYF,35,(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,2023/9/
13、6,NUPT-PYF,36,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,2023/9/6,NUPT-PYF,37,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2,2023/9/6,NUPT-PYF,38,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
14、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3,2023/9/6,NUPT-PYF,39,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4,2023/9/6,NUPT-PYF,40,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5,2023/9
15、/6,NUPT-PYF,41,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6,2023/9/6,NUPT-PYF,42,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。,2023/9/6,NUPT-PYF,43,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,2023/9/6,NUPT-PYF,44,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
16、的过程,如图,2023/9/6,NUPT-PYF,45,图3.1.5 三种处理的循环与状态转移,2023/9/6,NUPT-PYF,46,3.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,2023/9/6,NUPT-PYF,47,3.2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,20
17、23/9/6,NUPT-PYF,48,1 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处理,只有一台处理机输出控制信息。优点:较易发现硬件故障。缺点:对软件故障的防卫较差(2)负荷分担 特点:具有两台处理机,话务分担,两台处理机独立进行工作,如图正常情况下,各承担一半话务负荷。当一机产生故障,可由另一机承担全部话务负荷。优点:过负荷能力强,软件故障的防卫能力较强 缺点:软件比较复杂
18、。,2023/9/6,NUPT-PYF,49,1双机冗余,(3)主备用方式:特点:一台主处理机在线运行,另一台处理机与话路设备完全分离而作为备用。当主机故障,进行主备用转换,由备用机接替工作。如图,2023/9/6,NUPT-PYF,50,图微同步方式,2023/9/6,NUPT-PYF,51,图3.2.2 负荷分担方式,2023/9/6,NUPT-PYF,52,图3.2.3 主备用方式,2023/9/6,NUPT-PYF,53,2 Nm冗余配置,N个处理机,m个备用,S1240系统的辅助控制单元ACE可采用这种冗余配置,2023/9/6,NUPT-PYF,54,分级分散控制结构,处理机按功能
19、分担划分为若干级别一级处理机承担呼叫处理的主要任务分级结构的处理机通常划分为2级或3级低级别的处理机之间的通信一般要通过高一级的处理机,2023/9/6,NUPT-PYF,55,3级分级控制,2023/9/6,NUPT-PYF,56,分布式分散控制,系统划分为多个模块,每个模块的自主处理能力显著增强,中央处理功能在很大程度上弱化。各个模块中的模块处理机是同一级处理机任何模块处理机之间可独立进行通信以下的S-1240交换机和5ESS交换机的处理机的配置是分布式分散控制,2023/9/6,NUPT-PYF,57,5ESS基本结构,2023/9/6,NUPT-PYF,58,S-1240的硬件结构,2
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