第四章 程控交换机的性能指标及接口

第四章数字交换系统的终端和接口4.1程控数字交换系统的主要业务性能指标4.2程控数字交换机的外围接口4.1程控数字交换系统的主要业务性能指标4.1.1主要业务性能指标（1）基本电话业务①提供本地网用户相互间电话呼叫；②提供国内和国际长途自动直接的来、去话业务③提供人工挂号的迟接制和立接制的国内和国际长途去话业务，并通过长途交换设备和话务员座席向用户提供各类查询、申告业务；④提供人工挂号的迟接制的郊县和农村的去话业务⑤提供有关用户交换机的业务；4.1程控数字交换系统的主要业务性能指标⑥提供各种特种服务呼叫，包括各类查询和申告；⑦提供与公用网中移动用户用户间的呼叫和呼叫无线呼叫用户的业务；⑧能向维护操作人员提供维护操作呼叫；（2）补充业务①缩位拨号；②热线服务；③呼出限制；④免打扰服务；⑤查找恶意呼叫；⑥闹钟服务；等4.1程控数字交换系统的主要业务性能指标4.1.2基本呼叫处理功能按照程控交换机的服务范围可以分成本地网内的交换机和长途交换机。本地网内交换机应该具备的呼叫处理功能.4.1程控数字交换系统的主要业务性能指标4.1.3程控交换机的容量指标主要包括交换机能够承受的话务量、呼叫处理能力、交换机能够接入的用户级和中继线的最大数量以及过负荷控制能力等。4.1程控数字交换系统的主要业务性能指标4.1.4程控交换机提供的接口和信令方式提供的用户线接口：普通模拟单线用户、同线用户、投币电话用户线、PABX(PrivateAutomaticBrancheXchange自动用户小交换机)用户线。提供数字型的用户信令：2B+D(2B指代两个传输通道，D指代一个数据通道，例如在上网的同时可以拨打电话或收发传真，就像两条电话线一样144Kbps),30B+D（2Mbps）或者23B+D。4.1程控数字交换系统的主要业务性能指标4.1.4程控交换机提供的接口和信令方式B-Channel：以每信道64Kbps的速率传送数据(或将两个信道捆绑在一起以128Kbps的速率使用)；每一个B-Channel信道就像是一根“管道”，两个B-Channel信道可以被捆绑在一起用来以较快的速度下载文件。当有外部呼叫进入时，则可以暂时中止其中一个信道的文件下载，让给新的呼叫请求而不需终止整个下载过程，在新的呼叫请求通信结束后可以选择恢复下载。这个通信过程完全是由另一分开的D-Channel来控制的。　　D-Channel：ISDN的D-Channel通信主要用于传输控制信号，如建立和终止B-Channel的通信，检查是否有可用的B-Channel，提供一些有用的用户信息(如对方的电话号码)。4.1程控数字交换系统的主要业务性能指标对于接入网设备，交换设备应能够提供V5接口（本地交换机和接入网之间的数字接口），包括V5.1和V5.2接口在局间中继线上普遍采用数字中继，如E1和T1。信令可以是随路信令和公共信令。4.1程控数字交换系统的主要业务性能指标4.1.5可靠性指标可靠性指标是衡量电话交换机维持良好服务质量的持久能力的指标。程控交换系统的可靠性通常用可用度和不可用度来衡量。为了表示系统的可用度和不可用度，定义了两个时间参数：平均故障间隔时间MTBF(MeanTimeBetweenFailure)和平均故障修复时间MTTR(MeanTimeToRepair)。前者是系统的正常运行时间，后者是系统因故障而停止运行的时间。因此，可用度A可表示为A=MTBF/(MTBF+MTTR)4.1程控数字交换系统的主要业务性能指标而不可用度U则表示为U=1-A=MTTR/(MTBF+MTTR)对于常用的双处理机系统，其平均故障间隔时间MTBFD可近似表示为MTBFD=MTBF^2/(2MTTR)相应地，双机系统的可用度可近似表示为AD=MTBF^2/(MTBF^2+2*MTTR^2)一般要求局用电路交换机的系统中断时间在40年中不超过2小时，相当于可用度A不小于99.9994％。要提高可靠性，就要提高MTBF或降低MTTR，这样就对硬件系统的可靠性和软件的可维护性提出了很高的要求。4.1程控数字交换系统的主要业务性能指标4.1.6交换系统的可维护性（1）故障定位准确度显然，在发生故障后，故障诊断程序对于故障的定位越准确越有利于尽快地排除故障。交换机具有较高的自动化和智能化程度，一般可以将故障可能发生的位置按照概率大小依次输出，有些简单的故障可以准确地定位到电路板甚至芯片级。4.1程控数字交换系统的主要业务性能指标(2)再启动次数再启动是指当系统运行异常时，程序和数据恢复到某个起始点重新开始运行。再启动对于软件的恢复是一种有效的措施。再启动会影响交换系统的稳定运行。按照对系统的影响程度的不同可以将再启动分成若干级别，影响最小的再启动可能使系统只中断运行数百毫秒，对呼叫处理基本没有什么影响，而较高级别的再启动会将所有的呼叫全部损失掉，所有的数据恢复初始值，全部硬件设备恢复为初始状态。再启动次数是衡量交换机工作质量的一个重要指标。一般要求每月再启动次数在10次以下。尤其是高级别的再启动，由于其破坏性大，所以其次数应越少越好。4.1程控数字交换系统的主要业务性能指标4.1.7服务质量标准Qos（1）呼损指标指被叫空闲的条件下，交换设备未能完成的电话呼叫数量和用户发出的电话呼叫数量的比值，简称呼损。（2）接续时延包括用户摘机后听到拨号音的时延和用户拨号完毕至听到回铃音的时延。4.2程控交换机的外围接口在程控数字交换机中，核心是交换网络，还包括控制系统和各种外围接口电路(比如用户模块、中继器、信令设备等)。基本结构如图4.1所示。4.2程控交换机的外围接口图4.1数字交换机的系统结构信号音收/发PCM用户模块数字中继线数字中继模拟中继线模拟中继数字中继中央处理机远端模块用户处理机数字交换网络数字中继用户电路(用户处理机用户电路(4.2程控交换机的外围接口4.2.1用户模块用户模块用来连接用户回路，提供用户终端设备的接口电路，完成用户话务的集中和扩散，并辅助完成用户话路的通话控制。4.2程控交换机的外围接口图4.2用户模块结构(至数字交换网络HWHW微处理器收号器分配存储器扫描存储器┆┆串(并变换网络接口信号提取插入并(串变换用户级交换网络串(并变换(用户电路用户电路4.2程控交换机的外围接口采用用户模块会带来以下好处:节省了线路投资,扩大了交换局的服务范围;提高了网络的灵活性,用户模块可容易地扩展成新局，现存局可采用集线器扩展;改善了用户线传输质量,缩短了用户线的模拟部分,提高了传输质量;用户可以较容易地实现高速数据通路连接;提高了系统可靠性,系统采用分级控制,使整个控制系统的可靠性提高;4.2程控交换机的外围接口1.模拟用户接口电路数字程控交换机中用户电路的功能可归纳为BORSCHT7项功能,它们具体是:B（Batteryfeeding,馈电）O（Overvoltageprotection,过压保护)R（Ringingcontrol,振铃控制)S（Supervision,监视C（CODEC&Filters,编/译码和滤波)H（Hybridcircuit,混合电路)T（Test,测试)4.2程控交换机的外围接口BORSCHT的含义如下：B(Batteryfeed)：馈电。所有连接在交换机上的终端，均由交换机馈电。程控交换机的馈电电压一般为-48V。通话时馈电电流在20～100mA之间。馈电方式有恒压馈电和恒流馈电两种。O(Over-voltage)：过压保护。程控交换机内有大量的集成电路，为保护这些元器件免受从用户线进来的高电压、过电流的袭击，一般采用二级保护措施。第一级保护是在用户线入局的配线架上安装保安器，主要用来防止雷电。但由于保安器在雷电袭击时仍可能有上百伏的电压输出，对交换机内的集成元器件仍会产生致命的损伤，因此，在模拟用户接口电路中一般还要完成第二级过压保护和过流保护。4.2程控交换机的外围接口R(Ring)：振铃。振铃信号送向被叫用户，用于通知被叫有呼叫进入。向用户振铃的铃流电压一般较高。我国规定的标准是用75±15V、25Hz交流电压作为铃流电压，向用户提供的振铃节奏规定为ls通，4s断。高电压是不允许从交换网络中通过的，因此，铃流电压一般通过继电器或高压集成电子开关单独向用户话机提供，并由微处理机控制铃流开关的通断。此外，当被叫用户一摘机，交换机就能立刻 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到用户直流环路电流的变化，继而进行截铃和通话接续处理。4.2程控交换机的外围接口S(Supervision)：监视。用户话机的摘/挂机状态和拨号脉冲数字的检测，是通过微处理机监视用户线上直流环路电流的有、无状态来实现的。用户挂机空闲时，直流环路断开，馈电电流为零；反之，用户摘机后，直流环路接通，馈电电流在20mA以上。对于脉冲话机，拨号时所发出的脉冲通断次数及通断间隔，也以用户直流环路的通断来表示。微处理机通过检测直流环路的这种状态变化，就可以识别用户所发出的脉冲拨号数字。这种收号方式主要由软件程序实现，称为软收号器。4.2程控交换机的外围接口对于双音多频DTMF(Dual-toneMultiFrequency)话机，用户所拨号码以双音多频信号形式出现在线路上，交换机内要有专用收号器对号码进行接收和识别。专用收号器也叫“硬收号器”。C(Codec)：编译码。数字交换机只能对数字信号进行交换处理，而话音信号是模拟信号，因此，在模拟用户电路中需要用编码器把模拟话音信号转换成数字话音信号，然后送到交换网络进行交换。反之，通过解码器把从交换网络输出的数字话音转换成模拟话音送给用户。4.2程控交换机的外围接口H(Hybrid)：混合电路。数字交换网络完成4线交换(接收和发送各1对线)，而用户传输线路上用2线双向传送信号。因此，在用户话机和编/解码器之间应进行2/4线转换，以把2线双向信号转换成收、发分开的4线单向信号，而相反方向需进行4/2线转换；同时可根据每一用户线路阻抗的大小调节平衡网络，达到最佳平衡效果。这就是混合电路的功能。4.2程控交换机的外围接口T(Test)：测试。交换机运行过程中，用户线路、用户终端和用户接口电路可能发生混线、断线、接地、与电力线相碰、元器件损坏等各种故障，因此需要对内部电路和外部线路进行周期巡回自动测试或指定测试。测试工作可由外接的测试设备来完成，也可利用交换机的软件测试程序进行自动测试。测试是通过测试继电器或电子开关为用户接口电路或外部用户线提供的测试接入口而实现的。4.2程控交换机的外围接口图4.3用户电路功能框图4.2程控交换机的外围接口4.2.2模拟中继和数字中继模拟中继器是数字交换机和模拟中继线的接口电路,它用于和模拟交换机的连接。模拟中继器和用户电路都是和模拟线路相连接的,因此它们在功能上有很多相似之处。模拟中继器的基本功能框图如图4.4所示。4.2程控交换机的外围接口图4.4模拟中继器功能框图4.2程控交换机的外围接口数字中继器的主要功能有:·码型变换和反变换,主要是进行PCM传输线上的HDB3码和局内的单极性不归零码之间的变换;·时钟提取和帧同步;·提取和插入随路信令信号。4.2程控交换机的外围接口图4.5数字中继器功能框图4.2程控交换机的外围接口4.2.3信令设备①信号音的发送与接收交换机需要向用户发送各种信号音,如拨号音、忙音和回铃音等,也需要向其他交换机发送和接收各种局间信令,如多频信号。这些信号都是音频模拟信号,从图4.1可见,信号音收/发设备是接在数字交换网络上的,它通过数字交换网络所提供的路由来传送。4.2程控交换机的外围接口②信令方式简介（在第9、10章中详细介绍）信令是通信网中各交换局在完成各种呼叫连接时所采用的一种通信语言。在程控交换网中的主要信令方式有以下6种。(1)用户信令和局间信令。(2)随路信令和公共信道信令。(3)模拟信令和数字信令。(4)线路信令和记发器信令。(5)前向信令和后向信令。(6)逐段转发和端到端传送方式。4.2程控交换机的外围接口图4.6随路信令方式示意4.2程控交换机的外围接口图4.7公共信道信令方式示意4.2程控交换机的外围接口③拨号音（450HZ的连续音）的产生4.2程控交换机的外围接口④MFC的A1信号（1140+1020的双音频）的产生找到一个重复周期，使得在这个周期内上述两个频率恰好成为整数循环，同时又要使PCM的抽样周期也成为整数循环4.2程控交换机的外围接口图4.8数字双音频信号接收器结构4.2程控交换机的外围接口4.2.4远端模块和用户集线器（1）远端模块设置在远离交换机的用户集中区域中4.2程控交换机的外围接口（2）用户集线器用户集线器成对设置，在交换局的称为近端（局端），在远离交换局的用户集中区的称为远端。可以认为用户集线器对用户和交换机来讲是“透明”的。本章小结1、了解数字程控交换机业务和容量指标。2、掌握用户模块的组成。3、掌握用户集线器、用户接口电路的结构和功能。4、掌握各种中继电路的作用。5、理解音频信号的产生、发送和接收原理作业P71题1P72题2