《現代交換技術與通信網》吳學文第3章程控數字電話交換與電話通信網

（電路交換技術）本章主要講述內容:

介紹電話通信的產生和電話交換技術的發展

介紹數字程控電話交換系統的體系結構，并在此基礎上重點闡述電話交換系統硬件系統各個組成部分的工作原理、控制系統的構成方式、軟件系統的組成以及程控交換軟件技術

介紹電話通信網的網絡結構和工作原理等相關技術。

交換的基本技術包括：互連技術、信令技術、接口技術、控制技術（1）互連技術：交換網絡(第2章介紹)（2）接口技術：

用戶接口電路

數字中繼電路（４）控制技術（計算機控制）：◆處理機結構：集中控制、分級控制、全分散控制◆程控交換軟件結構：操作系統軟件用戶軟件：呼叫處理軟件、維護管理軟件（３）信令技術（第4章介紹）3.1.1電話通信與電話機1875年6月2日貝爾和沃森發明了電話（原始的電磁式電話）↓1877年愛迪生發明了碳精式送話器+手柄+呼叫設備（電鈴）+手搖發電機+干電池（磁石式電話機）↓1882年出現了共電式電話機（沒有手搖發電機和干電池，通話所用電源由交換機供給）↓3.1概述↓1896年美國人愛立克森發明了旋轉式電話撥號盤1920年美國人坎貝爾發明了消側音電路（自動電話機-撥號盤電話機）↓20世紀60年代電子學飛速發展、70年代大規模集成電路出現(電子電話機-按鍵式電話機)↓20世紀80年代隨著N-ISDN的應用出現了數字電話機3.1.1電話通信與電話機送話器受話器原始話音還原話音二-四轉換消側音電路電話機原始話音還原話音電話機的構成及通話原理3.1.1電話通信與電話機電話機受話器：將相應的電信號還原為聲音的轉換器。送話器：將聲音變換為相應電信號的轉換器。旋轉式撥號盤（三個參數）：

脈沖速度：表示撥號盤每秒鐘發生的脈沖個數。普通：10/s快速：20/s脈沖斷續比：在一個脈沖周期里，斷開電流的時間和接通電流的時間之比。

t斷/t續=1.6:1或2:1位間隔：≥300ms電話機的構成及通話原理：按鍵式撥號盤：與撥號集成電路配合發出脈沖或雙音頻(DTMF)信令。振鈴器：交鈴流、音調振鈴器開關、叉簧：接插件，二、四線繩話機的構成及通話原理697Hz770Hz852Hz941Hz1209Hz1336Hz1477Hz1633Hz高頻低頻12457*80369ABCD#揚聲電話機免提電話機無繩電話機錄音電話機可視電話機投幣電話機磁卡電話機電話機的分類第1階段：人工交換階段：

磁石式電話交換機共電式電話交換機3.1.2電話交換技術的發展：三個階段第2階段：機電式自動交換階段：步進制交換機（StepbyStepSystem）：史端喬（Strowger）式自動電話交換機德國西門子式自動交換機

特點：直接控制方式機動制交換機：旋轉制或升降制電話交換機

特點：間接控制方式

縱橫制交換機（CrossbarSystem）：

特點：間接控制方式接線器接點采用壓接觸方式第3階段：電子式自動交換階段：半電子交換機（準電子交換機）：話路部分采用機械接點，控制部分采用電子器件。全電子交換機：話路部分和控制部分均采用電子器件。電話交換技術發展的三個階段模擬程控交換機：1965年5月美國開通了第一個程控交換機（ESSNo.1）。數字程控交換機：

1970年法國開通了第一個數字程控交換機（E10）。幾個概念：程控與布控、時分與空分、模擬與數字電話交換技術發展的三個階段現代通信系統發展的是基于：傳輸方式的數字化和控制方式的計算機化。采用程序控制的最大優點：系統可只通過變動或增加軟件，就能達到改變交換系統的組態和功能的目的，從而大大提高了系統硬件結構的模塊化、標準化的水平，十分便于系統的升級和更新。具體表現在：大大增加了呼叫處理的能力，增添了許多方便用戶的業務；顯著地提高了網絡運行、管理和維護（OAM）的自動化程度；大大提高了系統的靈活性、可操作性和可靠性。數字程控交換機的優越性在技術上的：能提供許多新的服務性能維護管理方便、可靠性高靈活性大、便于采用新技術和增加新業務在經濟上的：在交換設備上在線路設備上在維護和生產方面數字程控交換機的優越性縮位撥號熱線服務呼出限制免打擾服務查找惡意呼叫鬧鐘服務截接服務缺席用戶服務數字程控交換機的補充業務遇忙回叫無條件呼叫前轉遇忙呼叫前轉無應答呼叫前轉呼叫等待三方通話會議電視主叫號碼顯示等

引進交換機：AXE10，FETEX-150，E10B，5ESS、NEAX61、EWSD引進生產線：上海：S1240，北京：EWSD，天津：NEAX61

自行研制：

巨龍HJD-04，大唐SP30，華為C&C08，中興ZXJ10

。。。。我國程控交換技術的發展數字程控電話交換采用電路交換技術，具有如下特點：（l）電路交換是一種實時交換，適用于對實時性要求高的通信業務。（2）電路交換是面向連接的交換技術。在通信前要通過呼叫為主叫、被叫用戶建立一條物理連接。（3）電路交換采用靜態復用、預分配帶寬并獨享通信資源的方式。交換機根據用戶的呼叫請求，為用戶分配固定位置、恒定帶寬（通常是64kb/s）的電路。話路接通后，即使無信息傳送，也需要占用電路。因此電路利用率低，尤其是對突發業務來說。（4）在傳送信息期間，沒有任何差錯控制措施，控制簡單，但不利于可靠性要求高的數據業務傳送。3.1概述3.1.3電路交換的特點3.2數字程控交換系統結構硬件功能結構硬件功能結構可劃分為：話路子系統和控制子系統兩部分。功能結構僅表示硬件的基本組成，各種數字交換系統可有不同的具體實現方式。硬件功能話路子系統控制子系統系統功能結構軟件功能操作系統應用程序呼叫處理維護、管理數據庫系統圖3-3數字交換機的硬件基本結構OAM終端數字程控電話交換系統話路子系統控制子系統接口設備交換網絡CPU與存儲器遠端接口外部設備模擬/數字用戶電路數字/模擬中繼器信令設備MFC接收和發送器DTMF接收器信號音發生器用戶集中級控制子系統是交換機的“指揮系統”，交換機的所有動作，都是在控制系統的控制下完成的。1.控制子系統包括：處理機、存儲器、外部設備和遠端接口等部件。存儲器可劃分為程序存儲器、數據存儲器等區域。外部設備可有磁盤、磁帶機、維護終端等部件。遠端接口包括至集中維護操作中心、網管中心、計費中心等的數據傳送接口。主要是處理機。處理機的數量和分工有各種配置方式，可以分為三種基本的配置方式（或控制結構）：集中控制、分散控制和分布式控制。現代數字程控交換系統基本上有采用后兩種多處理機的配置方式，即：分散控制和分布式控制。2.話路子系統模擬用戶電路、用戶集中級、遠端模塊、數字用戶電路；數字中繼、模擬中繼等接口設備；信令設備；交換網絡（見第二章，主要是TS型同步時分交換網絡）。接口設備：是實現數字交換系統和外圍環境的接口。用戶模塊：用戶集中級+用戶電路遠端模塊：設置在遠端的用戶模塊。遠端接口I/O：是到集中維護操作中心、網管中心、計費中心等的數據傳送接口。幾個概念用戶集中級：完成話務集中的功能，將一群話務量較低的用戶經用戶（話務量約為0.1~0.2Erlang）集中級后以較少的鏈路接至交換網絡，以提高鏈路和交換網絡的利用率。用戶集中級通常采用單T交換網絡。集中比一般為2：l至8：l，一般取4：l，即480個用戶公用120個信道。用戶級和用戶接口電路還可以設在遠端，常稱為遠端模塊。它是將若干個用戶線集中后以數字中繼線連接至母局。遠端模塊的設置帶來了組網的靈活性，節省了用戶線的投資。3.3.1數字交換系統接口類型交換網絡控制系統模擬用戶接口用戶側接口中繼側接口數字用戶接口數字中繼接口模擬中繼接口數字用戶接口操作維護OAMZVABCQ33.3接口電路數字交換機接口類型ETETETETETETETETETETETETETET數字交換網絡模擬用戶線Z1模擬遠端集線器Z2模擬PABXZ3數字用戶線V1LTLTLTLTZ1V2V3V4V5數字遠端模塊Z1V1NT數字PABXmX(2B+D)nXE12,048kbit/sABLTC11C12C21C22LT本地轉換二線中繼器通路轉換設備四線FDM實線PCM8,448kbit/sLT34,368kbit/s8,448kbit/sLTV接口：

V1：64kb/s，可為2B+D或30B+D的終端V2：連接數字遠端模塊的接口V3：連接數字PABX的接口，屬30B+D的接口V4：可接多個2B+D的終端，支持ISDN的接入V5：支持nXE1的接入網，包括V5.1和V5.2接口A接口：速率為2048kb/s的數字中繼接口（2M）B接口：PCM二次群接口，其接口速率為8448kb/s（8M）程控交換系統接口類型——數字接口Z1接口：連接單個模擬用戶的接口

Z2接口：連接模擬遠端集線器的接口Z3接口：連接模擬PABX的接口（集團用戶交換機）程控交換系統接口類型——模擬接口3.3.1模擬用戶電路（接口）：模擬用戶電路是數字程控交換系統連接模擬用戶線的接口電路，約占交換機硬件設備60％。模擬用戶電路的功能可歸納為BORSCHT七個功能：B(Batteryfeeding)饋電O

(Overvoltageprotection)過壓保護R

(Ringingcontrol)振鈴控制S

(Supervision)監視C

(CODEC&filters)編譯碼和濾波H

(Hybirdcircuit)混合電路T

(Test)測試模擬用戶電路（接口）：圖3.5模擬用戶電路的功能框圖

饋電B電容的特性：

“隔直流，通交流”電感的特性：

“隔交流，通直流”過壓保護O振鈴控制R振鈴電壓：~90+15v監視S可檢測以下各種用戶狀態：1、用戶話機的摘掛機狀態2、用戶話機（號盤）發出的撥號脈沖3、投幣話機的輸入信號4、話終掛機狀態編譯碼和濾波（CODEC）編碼器：完成模擬信號到數字信號的轉換（Coder）。譯碼器：完成數字信號到模擬信號的轉換（Decoder）。帶通濾波：去話，模擬話音300~3400Hz濾波，再編碼低通濾波：來話，解碼脈沖調幅（PAM）信號，通過低通濾波回復原來的話音信號混合電路完成二線到四線的轉換功能。混合電路的平衡網絡用于平衡用戶線阻抗。補充內容:抽樣定理：滿足Fs≥2Fm，則抽樣后的信號才能恢復原信號波形。其中Fs為抽樣頻率，為Fm連續信號的最高頻率。話音的頻帶：寬限制在300~3400Hz，可保證能聽清講話的內容及講話者的語音特征。則

Fm=3400HZ。抽樣頻率：選為Fs=8000Hz>2Fm=6800Hz抽樣周期：T=1/8000=125μs，同步幀周期。即每隔125μs取樣一次，取樣時間幾個μs。編碼（A/D變換）：采用脈沖編碼調制PCM（PulseCodeModulation），8

bit字長。1路話音的速率：8×8000＝64kb/sPCM32/30鏈路系統的速率：64×32＝2048kb/s，

時隙TS=125/32=3.9μs

。測試T主叫號碼顯示極性倒換（反轉）計費脈沖發送其它功能模擬用戶電路功能框圖中繼電路是交換機和中繼線的接口設備，也叫中繼器。交換機的中繼電路有數字中繼電路和模擬中繼電路。模擬中繼電路是交換機與模擬中繼線的接口，用于連接模擬交換局，模擬中繼電路的功能與用戶電路的功能基本相似，目前在電話網上已很少使用.

數字中繼電路：是連接數字局間中繼線的接口電路，用于與數字交換局或遠端模塊的連接。3.3.3數字中繼電路碼型變換碼型變換時鐘提取幀同步幀定位信號提取幀定位信號插入復幀定位信號插入收發PCM圖3.11數字中繼電路的基本框圖交換網絡數字中繼電路的基本功能：6個碼型變換：單極性不歸零碼HDB3（高密度雙極性碼）幀同步：從接收的數據流中搜索并識別到同步碼，并以該時隙作為一幀的開始，以便接收端的幀結構排列和發送端的完全一致。復幀同步：如果數字中繼線上使用的是隨路信號（中國1號信令），則除了幀同步外，還要有復幀同步。復幀同步是為了解決各路標志信號的錯路問題。時鐘提取：從輸入的數據流中提取時鐘信號，作為輸入數據流的基準時鐘。同時該時鐘信號還用來作為本端系統時鐘的外部參考時鐘源。提取和插入隨路信號幀定位（再定時）數字中繼電路的基本功能圖3.1232/30基群PCM鏈路幀格式43信令設備主要功能是產生、接收和發送信令信號。

主要信令設備有：信號音發生器：如忙音、撥號音、回鈴音等。DTMF接收器：用于接收用戶話機發出的DTMF（雙音多頻）信號。多音頻信號發送器和接受器：用于發送和接受局間多音頻信號。NO.7信令終端：用于完成No.7信令的第二級功能（見第4章）。信號音發生器：用來產生數字化的信號音，經交換網絡而發送到所需的話路上去。3.3.4信令設備441.雙音多頻（DTMF）接收器用來接收用戶使用按鍵話機撥號時發來的DTMF信號。高頻群(Hz)低頻群(Hz)H1H2H3H41209133614771633L1697123AL2770456BL3852789CL4941*0＃D2.音頻信號的產生、發送和接收1）信號種類：

交換機到用戶：各種信號音（單頻，信號源450Hz或950Hz的正弦波）交換機到交換機：

局間信號（MFC）

前向信號頻率：1380Hz,1500Hz,1620Hz,1740Hz,1860Hz,1980Hz（6中取2）后向信號頻率：1140Hz,1020Hz,900Hz,780Hz,（4中取2）用戶到交換機：撥號信息（直流脈沖、DTMF）2）單頻信號的產生T=2ms500Hz音頻信號產生原理將信號按125μs間隔進行抽樣（也就是8kHz的PCM抽樣頻率），然后進行量化和編碼，得到各抽樣點的PCM信號，放到ROM中，使用時對ROM按一般PCM信號讀出，就是這個音頻信號（數字化的信號）。單音頻信號產生原理信號發生器的硬件結構3）雙音頻信號的產生雙音頻信號產生原理：首先要找到一個重復周期。將兩個雙音頻信號按125μs間隔進行抽樣（也就是8kHz的PCM抽樣頻率），然后進行量化和編碼，得到各抽樣點的PCM信號，放到ROM中，使用時對ROM按一般PCM信號讀出。

舉例：產生1380HZ和1500HZ信號4）數字音頻信號的發送

指定時隙或占用普通話路的時隙經交換網絡送出。5）數字音頻信號的接收F1數字濾波F2數字濾波Fn數字濾波數字邏輯識別輸入輸出多頻的接收在通話用戶間建立雙向通路，每個用戶占用一個固定的時隙。如甲用戶占用：TS1；乙用戶占用：TS30。3.4交換網絡——話路建立交換網絡采用同步時分數字交換網絡，有多種不同類型（見第2章）。本節主要介紹復用器和分路器。3.4.1復用器與分路器PCM信號傳輸采用串行碼，即一個時隙的8位碼在一條線路上串行傳輸T接線器的話音存儲器字長一般為8位，即8位碼并行同時寫入或讀出。數字程控交換系統的交換網絡一般由T接線器或T和S接線器組合構成的，因此：當話音信號進入交換網絡交換時，先要將串行碼轉換為并行碼，這個過程叫做串并變換；當話音信號完成交換從交換網絡輸出時，也要進行一個反變換，即將并行碼轉換為串行碼，這個過程叫做并串變換。3.4.1復用器與分路器復用器主要完成兩個功能：1、信號的串并變換2、將多路低速信號進行時分復用，形成高速的時分復用信號分路器完成的功能與復用器相反，也稱為解復用，它有兩個功能：1、信號的并串變換2、將高速的時分復用信號進行分路，形成多路低速信號復用器和分路器與TST網絡連接復用器的串并變換與復用見圖3.18（a）所示分路器的并串變換和分路見圖3.18（b）所示。①點速率為2048kbit/s，傳輸信號為串行碼；②點速率為256kbit/s，傳輸信號為8位并行碼；③點速率為1024kbit/s，傳輸信號為8位并行碼。

復用器：如圖所示若進入每個復用器的PCM線路數為4，即n=4，并且每條PCM線路速率為2048kbit/s，則分路器：分路器完成相反過程的變換，若進入分路器的信號速率為1024kbit/s，分路器輸出線數為4，則各點速率和串并碼與復用器相同。如果復用器輸入線數為n，依次編號為0、1、…、n-1，且i號輸入線上的TSj信號經復用器串并變換和復用后，在輸出線上第k個時隙輸出，即在TSk出現，則有k=j×n+i。串—并電路中輸入輸出信息波形例：主叫用戶A，母線0的TS8

被叫用戶B，母線6的TS54:14Mb/s3.5控制子系統程控交換機的控制系統是交換機的“指揮系統”，所有的“命令”從這里發出，交換機執行的每一個操作，都是在控制系統的控制下執行的，控制系統是交換機的重要組成部分。包括：處理機、存儲器、外部設備和遠端接口等部件。存儲器可劃分為程序存儲器、數據存儲器等區域。外部設備可有磁盤、磁帶機、維護終端等部件。遠端接口包括至集中維護操作中心、網管中心、計費中心等的數據傳送接口。主要是處理機。處理機的數量和分工有各種配置方式，可以分為三種基本的配置方式（或控制結構）：集中控制、分散控制和分布式控制。現代數字程控交換系統基本上有采用后兩種多處理機的配置方式，即：分散控制和分布式控制。1、呼叫處理能力呼叫處理能力是指在滿足服務質量的前提下，處理機處理呼叫的能力。通常用最大忙時試呼次數BHCA（MaximumNumberofBusyHourCallAttempts）來表示程控交換機的呼叫處理能力，即在單位時間內控制系統能夠處理的呼叫次數。3.5.1程控交換機對控制系統的基本要求處理機的系統開銷組成為：系統開銷＝固有開銷＋非固有開銷系統開銷：處理機時間資源的占用率，是統計時間內處理機運行系統軟件和應用軟件的時間與統計時長之比。固有開銷：與呼叫處理次數無關的系統開銷，如操作系統的任務調度程序和周期執行的各種掃描程序所占CPU的時間與統計時長之比。非固有開銷：與呼叫處理次數有關的系統開銷，如執行處理呼叫的程序所占CPU的時間與統計時長之比。程控交換機的BHCA值可采用下列公式進行粗略的計算：t＝a+bN其中：t為該交換機控制系統的系統開銷a為該交換機控制系統的固有開銷b為該交換機控制系統處理一次呼叫的非固有開銷（平均值）N為單位時間內所處理的呼叫總次數，即呼叫處理能力值（BHCA）bN

為該交換機控制系統的非固有開銷BHCA的算例：某處理機忙時用于呼叫處理的時間開銷平均為0.80，其中固有開銷a為0.30，處理一次呼叫平均所用時間為36ms，求其BHCA值為多少？這里t＝0.80，a＝0.30，b＝36X10-3/3600（小時），由t＝a+bN可知：N＝（t－a）/b＝（0.80－0.30）X3600/36X10-3＝50000次/小時如果在一個有效的時間間隔周期內（不包含峰值瞬間），出現在交換設備上的試呼次數，即話務負荷超過了交換機控制系統的設計處理能力時，則稱該交換設備運行在過負荷狀態。如加入到交換設備上試呼總次數超過它的設計負荷能力的10％時，此時稱為10％過負荷。過負荷控制措施：分級限制呼出（一般方法）要求：當出現在交換設備上的試呼次數超過它的設計負荷能力的50％時，允許交換設備呼叫處理能力下降至設計負荷能力的90％。如圖3.21（a）所示。（a）過負荷控制9萬10萬15萬圖3.21（b）是有過負荷控制和無過負荷控制的情況對比，從圖中曲線可見，如果沒有過負荷控制，則當交換機出現過負荷時，其控制系統的處理能力下降很快。（b）有過負荷控制和無過負荷控制對比圖3.21呼叫處理能力的特性MTBF：平均故障間隔時間（MeanTimeBetweenFailure）MTTR：平均修復前時間（meantimetorestoration）按照國內電話交換設備技術規范要求，程控交換機系統中斷的指標是20年內系統中斷時間不得超過1小時。系統中斷是指由于硬件、軟件、操作系統故障，以及局數據、程序差錯而使系統不能處理任何呼叫且時間大于30s。為提高控制系統的可靠性，人們在控制系統的構成方式上多采用多機分散和冗余配置，注重處理機間通信的可靠性、運行軟件的可靠性，并增強控制系統的故障防衛和自愈能力。當出現故障時，處理故障的時間要短。2、高可靠性(MTBF,MTTR)處理機的數量和分工有各種配置方式，可以分為三種基本的配置方式（或控制結構）：集中控制分散控制分布式控制。現代數字程控交換系統基本上有采用后兩種多處理機的配置方式，即：分散控制和分布式控制。3.5.2控制系統的構成方式1．集中控制方式(多臺處理機（冗余）組成)

集中控制是指處理機可以對交換系統內的所有功能及資源實施統一控制。早期的程控交換機都采用這種集中控制方式。交換機的控制系統由多臺處理機（冗余）組成，每一臺處理權均裝載全部軟件，可以完成所有控制功能，訪間所有硬件資源。主要優點：處理機能掌握整個系統的狀態，可以訪間所有資源；控制功能的改變一般都在軟件上進行，比較方便。最大缺點：軟件要包括各種不同特性的功能，規模龐大，不便于管理；系統較脆弱，一旦出故會造成全局中斷。2.分散控制全分散控制——單級多機系統分級分散控制——多級處理機系統在給定的系統狀態下，每臺處理機只能訪問一部分資源和執行一部分功能。處理機之間的功能可以靜態分配，也可以動態分配。分配方法有多種。單級多機系統各臺處理機并行工作，每臺處理機有專用的存儲器，也可設置公用存儲器，用作各處理機間的通信。單級多機系統(1)功能分擔：每臺處理機只承擔一部分功能，只需裝入一部分程序，分工明確。缺點是容量較小時，也需配置全部處理機。

(2)容量分擔(話務分擔)：每臺處理機只承擔一部分容量的呼叫處理任務。容量分擔實際上也相當于負荷分擔，是面向固定的一群用戶的方式。優點：是處理機數量可隨著容量的增加而逐步增加；缺點：是每臺處理機要具有所有的功能。大型程控交換機，通常是將容量分擔與功能分擔結合使用。不論是容量分擔還是功能分擔，為了保證系統安全可靠，每臺處理機一般均有其備用機，按主/備用方式工作，也可采用N＋1備用方式。多處理機之間的工作方式：功能分擔與容量（話務）分擔。2)多級處理機系統——分級分散控制結構基本特征：處理機的分級，即將處理機按功能分擔劃分為若干個級別。在交換處理中，有一些工作執行頻繁而處理簡單，如用戶掃描等，用預處理機處理執行；另一些工作處理較復雜，但執行次數要少一些，也就是與硬件無直接關系的較高層的呼叫處理功能，如數字接收與數字分析，用中央處理機執行分析處理。故障診斷等維護管理工作，則執行次數更少而處理更復雜，用維護管理處理機專門執行維護管理的各種功能。這樣，就形成了多級系統。多級處理機通常劃分為2級或3級。低級別處理機之間的通信一般要通過高一級的處理機。圖3.10三級多機系統中央處理機也可以采用容量分擔，而維護管理處理機一般只用一臺。預處理機又稱為外圍處理機或區域處理機，通常使用微機。中央處理機和維護管理處理機可使用小型機或功能強的高速微機。圖示的三級系統實際上采用了功能分擔與容量分擔相結合的方式：三級之間體現了功能分擔，而在預處理機這一級采用容量分擔，即每個預處理機控制一定容量的用戶線或中繼線。3.分布式控制基本特征：系統劃分為多個模塊，每個模塊的自主處理能力顯著增強，中央處理功能則在很大程度上弱化。主要優點：可以用近似于線性擴充的系統結構經濟地適應各種容量的需要，呼叫處理能力強，可靠性高，整個系統全阻斷的可能性很小，系統結構的開放性和適應性強。缺點：處理機間通信頻繁而復雜，需要周密地協調分布式控制功能和數據管理。分布式分散控制的實現技術：模塊劃分、模塊的自主控制、數據管理、模塊處理機間的通信機理、交換網絡1）模塊劃分在分布式分散控制中，每個模塊是一個自主控制的實體。如何劃分模塊是在系統設計中首先要考慮的一個重要問題。通常，可有基于功能分擔和基于容量分擔兩種劃分方式。（1）基于功能分擔基于功能分擔：是首先按照不同的功能來劃分模塊，可以有用戶模塊、中繼模塊、服務電路模塊等，每個模塊都配備有處理機，用來對本模塊進行控制。每個模塊只控制一部分容量，因此同一種模塊的數量還要按照系統容量要求來配置。這就是說，基于功能分擔實際上是在功能分擔的基礎上與容量分擔的結合。貝爾公司的S1240是采用基于功能分擔的分布式控制的典型系統，其硬件結構示如圖。模擬用戶模塊遠端(用戶)接口模塊共路信令模塊服務電路模塊時鐘與信號模塊維護與外設模塊數字中繼模塊輔助控制模塊容量分擔交換網絡（2）基于容量分擔——

近來得到廣泛的應用基于容量分擔：是按照系統容量來劃分交換模塊SM，每個模塊分擔一部分容量。這些模塊具有較完整的功能和部件，每個模塊都具有用戶接口、中繼接口和必要的信令設備，相當于一個容量較小的交換系統。對于一些適合于集中的功能可以設置功能劃分的模塊，例通信模塊CM、維護管理模塊AM等。整個交換機可以由若干交換模塊SM構成，各模塊通過通信模塊（CM）互連，另外維護管理模塊（AM）對整個交換機進行管理。因此，基于容量劃分是在容量劃分的基礎上與功能分擔相結合。

優點：最小配置時只要較少的交換模塊SM，獨立自主能力強的模塊間的通信次數可以減少。這些交換模塊SM也可以設置在遠離母局交換機的地方，成為具有內部交換能力的遠端交換模塊。這是一種綜合性能較好的控制結構，近來得到了廣泛的應用。美國的5ESS、UT-10交換機，國產大型數字程控交換系統，如華為C＆C08、中興ZXJ10等都采用這種全分散結構。4．處理機冗余配置方式——提高可靠性控制系統是交換機的指揮中心，其可靠性要求很高。為了提高控制系統的可靠性，處理機一般采用冗余配置。冗余配置有：微同步、負荷分擔、主備用、N＋M備用等4種工作方式。（1）微同步它具有兩臺相同的處理機，其間有一個比較器。兩臺處理機各自具有相同軟件程序。在正常工作時，兩臺處理機同時接收來自話路設備的各種輸入信息，執行相同的程序，進行同樣的分析處理，但是只有一臺處理機輸出控制信息，控制話路設備的工作。微同步：通過比較器不斷地進行檢查比較兩臺處理機的執行結果。如果結果完全一樣，說明工作正常，程序可繼續執行；如果結果不一致，表示其中有一臺處理機發生故障，應立即告警并進行測試和必要的故障處理。優點：較易發現硬件故障，而一般不影響呼叫處理。缺點：對軟件故障的防衛較差（在相同的軟件環境下執行相同的程序，程序差錯可能會在雙機上同時出現）；此外，由于要不斷地進行同步復核，效率也不高。話路設備處理機A處理機B比較器（2）負荷分擔（互助方式）負荷分擔也稱為話務分擔，兩臺處理機獨立進行工作，在正常情況下各承擔一半話務負荷。當一機產生故障，可由另一機承擔全部話務負荷。為了能接替故障處理機的工作，必須互相了解呼叫處理的進展狀況，因此雙機應具有互通信息的通信鏈路。在呼叫處理過程中，為避免雙機同搶資源，必須有互斥措施。話路設備處理機A處理機B負荷分擔方式的主要優點：①過負荷能力強：由于每機都具有單獨處理整個交換系統的正常話務負荷的能力，當在雙機分擔負荷時，顯然可有較高的過負荷能力，能適應較大的話務波動。②軟件故障的防衛能力較強：由于程控交換軟件系統的復雜性，可能殘留軟件差錯。這種程序差錯往往要在特定的動態環境下才顯示出來。話務分擔中的雙機是獨立工作的，因此程序差錯一般不會在雙機上同時出現，對軟件差錯的防衛性。負荷分擔方式的主要缺點：在程序設計中要避免雙機同搶資源，雙機互通信息也比較頻繁，這都使得軟件比較復雜，而對于處理機硬件故障則不如微同步方式那樣較易發現，在實現上又不如下述的主備用方式那樣簡便。因此，盡管負荷分擔方式具有一些優點，在實用上并不多見。（3）主/備用方式主備用（active－standby）方式的基本結構如圖所示，一臺主用處理機在線運行，另一臺處理機與話路設備完全分離而作為備用。當主用機故障，進行主備用轉換，由備用機接替工作。話路設備處理機A處理機B主備用可有冷備用與熱備用兩種方式:冷備用方式：備用機中沒有呼叫數據的保存，在接替時要根據主用機來更新存儲器內容，或者進行數據初始化，會丟失呼叫。熱備用方式：備用機中保存有主用機送來的有關信息，可隨時接替工作。通常采用熱備用方式（4）N＋M備用方式N臺處理機配備有M臺備用機，當N臺處理機中有一臺發生故障時，可由M臺備用機中的一臺來接替其工作。3.5.3處理機間通信在多處理機系統中，不同處理機之間要相互溝通(通信)、共同配合，以控制呼叫接續。由于數字交換機設有遠端用戶模塊，因此，處理機間通信有時也要考慮較遠距離的通信。處理機間的通信方式和交換機控制系統的結構有緊密聯系。目前所采用的通信方式很多，這里僅介紹幾種常見方式。1．通過PCM信道進行通信利用交換機內的PCM信道進行通信，有兩種不同的方法：(1)利用時隙16進行通信。在數字通信網中，TS16用來傳輸數字交換局間的信令，傳輸線上的信息在到達交換局以后，中繼接口提取TS16的信令，進行處理。交換機內部的TS16是空閑的，可以用作處理機間的通信信道。這種通信方式不需要增加額外的硬件，軟件的費用也小，但通信的信息量小，速度慢。(2)通過數字交換網絡的PCM信道直接傳送。在S-1240交換機中，處理機之間的通信信息和話音、數據信息一樣，可以通過PCM信道傳送(任一時隙)，并且也能由數字交換網絡進行交換。為了區分信道中信息的類型，不同的信息需要加不同的標志，以便識別。這種方式能進行遠距離通信，但缺點是占用了通信信道，并且費用較大。2．采用計算機網常用的通信結構計算機通信網有不同的結構方式，我們在這里只介紹部分在程控交換機中常見的方式。1)多總線結構多總線結構是多處理機系統的一種總線結構。多處理機之間通過共享資源實現各處理機之間的通信。在這種結構中，多處理機組成一個總線型網絡。多總線結構有兩種基本方式：緊耦合系統：在這個系統中，多個處理機之間是通過一個共享存儲器傳送信息進行通信的。松耦合系統：在這個系統中，多個處理機之間是通過輸入/輸出接口傳送信息進行通信的。2)環形結構在大型系統中，尤其是在分散控制的系統中，處理機的數量很多，而它們之間往往是平級關系，這時常采用環形通信結構。環形結構和計算機的環形網相似，每臺處理機相當于環內的一個節點，節點和環通過環接口連接。令牌環是用得較多的一種環形網。程控交換系統在線軟件十分龐大復雜，軟件的設計目標主要為：可靠性（reliability）、可維護性（maintainability）可復用性（reusability）和可移植性（portability）。程控交換軟件通常采用分層的模塊化結構，常用的軟件設計技術有結構化分析與設計、模塊化設計、結構化編程，現趨向于采用面向對象設計，以及軟構件技術。從功能結構來劃分，程控交換軟件可以劃分為：

操作系統應用程序：可分為呼叫處理、維護管理2部分。3.6程控交換軟件技術1．程控交換軟件的特點(1)實時性。交換系統需要同時，或者說，在一個很短的時間間隔內處理成千上萬個并發任務，因此它對每個交換機都有一定的業務處理能力和服務質量要求。不能因為軟件的處理能力不足而使用戶等待時間過長。如摘機后至聽到撥號音的等待時間，撥完號后至聽到回鈴音的等待時間，尤其是撥號號碼的接收時間都不能過長。撥號是由用戶控制的，處理機不能及時接收撥號號碼意味著錯號，即呼叫失敗。因此程控交換機的控制軟件設計要滿足實時性。3.6.1程控交換軟件概述(2)多任務并發執行一個大型交換系統中可以容納幾萬門或更多的電話，程控交換機要及時處理各種呼叫必須以多道程序運行方式工作，也就是說要同時執行許多任務。例如一個1萬門的交換機，忙時平均同時可能有1200～2000個用戶正在通話，再加上通話前、后的呼叫建立和釋放用戶數，就可能有2000多項處理任務。軟件系統必須能及時記錄這些呼叫建立中和呼叫進行中的用戶狀態，并將有關的數據都保存起來，以便呼叫處理往下進行。除此之外，還要同時處理維護、測試和管理任務。(3)高可靠性：不間斷性程控交換機一經開通，其運行就不能間斷，即使在硬件或軟件系統本身有故障的情況下，系統仍應能保證可靠運行，并能在不中斷系統運行的前提下，從硬件或軟件故障中恢復正常。對于程控交換機來說，出現萬分之一或十萬分之一的錯誤一般還是可以容許的，但整個系統中斷則會帶來災難性的損失。因此，許多交換機的可靠性指標是99.98％的正確呼叫處理及20年內系統中斷運行時間不超過1小時。2．交換軟件的組成圖3.32交換軟件系統的結構交換軟件運行軟件支援軟件操作系統數據庫系統應用軟件呼叫處理OAM軟件開發支援系統軟件加工系統應用工程支援系統交換局管理支援系統1)運行軟件系統——聯機軟件是指存放在交換機處理系統中，對交換機的各種業務進行處理的軟件，其中的大部分軟件具有比較強的實時性。根據功能的不同，運行軟件系統又可分為：操作系統、數據庫系統和應用軟件系統三個子系統。（1）操作系統——應配置實時操作系統操作系統的主要功能：任務調度、通信控制、存儲器管理、時間管理、系統安全和恢復。此外，還有外設處理、文件管理、裝入引導等功能。（2）數據庫系統對軟件系統中的大量數據進行集中管理，實現各部分軟件對數據的共享訪問功能，并提供數據保護等功能。（3）應用軟件系統通常包括：呼叫處理程序、管理程序和維護程序三部分。呼叫處理程序：主要用來完成交換機的呼叫處理功能。普通的呼叫處理過程從一方用戶摘機開始，然后接收用戶撥號數字，經過對數字進行分析后接通通話雙方，一直到雙方用戶全部掛機為止。管理程序：主要作用包括三個方面：一是協助實現交換機軟、硬件系統的更新；二是進行計費管理；三是監督交換機的工作情況，確保交換機的服務質量。維護程序：實現交換機故障檢測、診斷和恢復功能，以保證交換機可靠地工作。運行軟件系統的結構2)支援軟件系統提供軟件開發和生產的工具與環境提供先進的軟件維護工具和環境（1）支援軟件系統的一個重要功能：提供軟件開發和生產的工具與環境。程控交換機的成本和質量在很大程度上取決于軟件系統，因此，軟件的開發和生產效率及質量是直接影響程控交換機成本和質量的關鍵。（2）支援軟件系統的另一個重要功能：提供先進的軟件維護工具和環境。程控交換軟件系統的一大特點是具有相當大的維護工作量，一般軟件總成本中有50％～60％是用在維護上的。：軟件系統不完善而需要加以修改；隨著技術的發展，需要不斷引入新的功能和業務，對原有功能要加以改進和擴充；交換局的業務發展會引起用戶組成、話務量等的變化，整個通信網的發展可能會對各交換局提出新的要求。

注：在交換機軟件中，呼叫處理程序只占一小部分，一般不超過三分之一，而系統防御和維護管理程序大約占整個運行軟件的三分之二左右。

3)程控交換機使用的數據在程控交換機中，所有有關交換機的信息都是通過數據來描述的，如交換機的硬件配置、使用環境、編號方案、用戶當前狀態、資源(如中繼、路由等)的當前狀態、接續路由地址等。根據信息存在的時間特性，數據可分為：半固定數據動態數據（暫時性數據）（1）半固定數據：用來描述靜態信息，它基本上有兩種類型：用戶數據：與用戶有關的數據稱為用戶數據。包括用戶號碼DN、設備號碼EN、話機類型、用戶呼叫權限、用戶業務類型等；局數據：與整個交換局有關的數據稱為局數據。包括局間中繼設備碼、中繼類型、中繼方式、信令方式、計費方案、編號方案等。用戶數據和局數據一旦輸入，一般較少改動，因此也叫做半固定數據。半固定數據可由操作人員輸入一定格式的命令加以修改。（2）動態數據：用來描述交換機的動態信息，這類數據隨著每次呼叫的建立過程不斷產生變化，需要暫存。為方便處理和使用，這類數據按照其性質被組織成緊湊的表格結構。總體上講包括以下幾種表格：忙閑信息表：描述了資源的當前狀態，如用戶的忙閑表、收號器的忙閑表、中繼線的忙閑表、交換網絡內部鏈路的忙閑表等。這類數據是交換機處理的主要依據之一。事件登記表：在呼叫處理過程中，各種事件，如用戶呼出、應答、摘、掛機等均可能出現，交換機一旦識別出這些事件，立刻予以登記并按順序排隊，等待交換機的進一步處理。

各種監視表：主要用于暫存交換機采集到的有關信息。例如，收號器監視表用來暫存脈沖掃描和位間隔掃描的上次掃描結果以及脈沖計數等。

輸出登記表：作為輸出緩沖區，暫存主機準備向驅動器或其它外圍設備發送的信息，如驅動輸出登記表、話單打印表等。

新業務登記表：程控交換系統可開放多種新業務，為配合新業務的處理，可建立一定格式的新業務登記表，如縮位撥號登記表、轉移呼叫登記表、熱線服務登記表等。3.6.2呼叫處理程序1）主叫用戶摘機呼叫2）送撥號音，準備收號3）收號4）號碼分析5）接至被叫用戶6）向被叫用戶振鈴7）被叫應答和通話8）主叫先掛機，通話結束9）被叫先掛機，通話結束一個呼叫的處理過程連接釋放3.6.2呼叫處理程序1．呼叫處理程序的組成——

按功能塊劃分呼叫處理程序用來控制呼叫，包括：用戶掃描、信令掃描、數字分析、路由選擇、通路選擇、輸出驅動等功能塊。1)用戶掃描用戶掃描用來檢測用戶環路的狀態變化。用戶摘機，環路接通，用戶掛機，環路斷開，即從用戶環路的當前狀態和用戶原有的呼叫狀態可以判斷事件是摘機還是掛機。例如，環路接通可能是主叫呼出，也可能是被叫應答。用戶掃描程序應按一定的掃描周期執行。

2)信令掃描信令掃描泛指對用戶線進行的收號掃描和對中繼線或信令設備進行的掃描。前者包括脈沖收號或DTMF收號掃描，后者主要是指在隨路信令方式時，對各種類型的中繼線和多頻接收器所做的線路信令和記發器信令的掃描。

3)數字分析數字分析的主要任務是根據所收到的地址信令或其前幾位號碼判定接續的性質，例如判別本局呼叫、出局呼叫、匯接呼叫、長途呼叫、特種業務呼叫等。對于非本局呼叫，通過數字分析和翻譯功能，可以獲得用于選路的有關數據。

4)路由選擇路由選擇的任務是根據路由表，確定對應于呼叫去向的中繼線群，從中選擇一條空閑的出中繼線。如果線群全忙，還可以依次確定各個迂回路由并選擇空閑中繼線。路由表是交換局開局時由維護人員人工輸入的，一般不再改變，只有在局間中繼線調整時才會發生變化。

5)通路選擇通路選擇在數字分析和路由選擇后執行，其任務是在交換網絡指定的入端與出端之間選擇一條空閑的通路。軟件進行通路選擇的依據是存儲器中鏈路忙閑狀態的映射表。

6)輸出驅動輸出驅動程序是軟件與話路子系統中各種硬件的接口，用來驅動硬件電路的動作。例如驅動數字交換網絡的通路連接或釋放，驅動用戶電路中振鈴繼電器的動作等。分為3種類型：輸入處理內部處理輸出處理

2．呼叫處理程序的結構——按類型劃分1)輸入處理：包括用戶掃描、信令掃描

收集話路設備的狀態變化和有關的信令信息稱為輸入處理。各種掃描程序都屬于輸入處理。輸入處理通常是在時鐘中斷控制下按一定周期執行，主要任務是發現事件而不是處理事件。輸入處理是靠近硬件的低層軟件，實時性要求較高。

2．呼叫處理程序的結構——按類型劃分

2)內部處理：包括數字分析、路由選擇、通路選擇內部處理是呼叫處理的高層軟件，與硬件無直接關系。例如數字分析、路由選擇、通路選擇等。呼叫建立過程的主要處理任務都在內部分析、處理中完成。內部處理程序的一個共同特點是要通過查表進行一系列的分析、譯碼和判斷。內部處理程序的結果可以是啟動另一個內部處理程序或者啟動輸出處理。3)輸出處理：輸出驅動輸出驅動屬于輸出處理，也是與硬件直接有關的低層軟件。輸出處理與輸入處理都要針對一定的硬設備，可以合稱為設備處理。掃描是處理機輸入信息，驅動是處理機輸出信息，它們是處理機在呼叫處理過程中與硬件聯系的兩種基本方式。呼叫處理過程：可以看成是輸入處理、內部處理和輸出處理的不斷循環。硬件執行了輸出處理的驅動命令后，改變了硬件的狀態，使得硬件設備從原有的穩定狀態轉移到另一個穩定狀態，硬件設備在軟件中的映射狀態也隨之而變，以始終保持一致。因此，呼叫處理過程反映的是用戶狀態不斷轉移的過程。按照系統的處理過程，刻畫出不同的狀態和狀態轉移條件，是設計呼叫處理程序的重要依據和有效方法。可用規范說明和描述語句（SDL）來描述呼叫處理過程。

3．呼叫處理技術實現

1)用戶摘掛機識別用戶掛機時，用戶線為斷開狀態，假定掃描點輸出為“1”。摘機時，用戶線為閉合狀態，掃描點輸出為“0”。用戶線狀態從掛機到摘機的轉折，表示用戶摘機，反之表示用戶掛機。處理機每隔大約200ms對每一個用戶掃描一次，讀出用戶線的狀態并存入“這次掃描結果SCN”，然后從存儲區中調出“前次掃描結果LM”，將SCN∧LM，結果為1，就識別到用戶摘機。如果SCN∧LM為1，則識別的是用戶掛機。見圖3.28。用戶線上各種不同的狀態具有的共同的特點：形成直流回路（續）、斷開直流回路（斷）摘機——“續”，掛機——“斷”送脈沖——“斷”，脈沖間隔——“續”周期性監視用戶摘掛機掃描周期——100~200ms

撥號脈沖識別周期——8~10ms

3．呼叫處理技術實現

1)用戶摘掛機識別設：用戶在掛機狀態時掃描輸出為“1”，用戶在摘機狀態時掃描輸出為“0”，摘掛機掃描程序的執行周期為200ms。摘機識別：就是找到從“1”到“0”的變化點。掛機識別：就是找到從“0”到“1”的變化點。

1)用戶摘掛機識別圖3.37用戶摘掛機識別原理SCN：本次掃描結果LM：前次掃描結果表示16個用戶狀態組成一個16位字，每次可處理16個用戶。SCN∧LM≠0，表示至少有1個用戶(紅色表示)摘機呼出，可以通過尋1操作，找出摘機用戶。即，對16比特信息按一定次序搜查其值為1的比特，并記錄為1的比特的位數。SCN(本次掃描)1110111110111111SCN（SCM取反）0001000001000000LM(前次掃描)1011111011011111SCN∧LM(摘機事件)0001000001000000

在大型交換機中常采用“群處理”的方法，即每次對一組用戶的狀態進行檢測，從而達到節省機時、提高掃描速度的目的。機柜機框接口板

2)DTMF收號識別雙音多頻話機送出的撥號號碼由兩個音頻組成。這兩個音頻分別屬于高頻組和低頻組，每組各有4個頻率。每撥一個號碼就從高頻組和低頻組中各取一個頻率(4中取1)。圖3.41DTMF話機的號盤示意圖高頻群(Hz)低頻群(Hz)H1H2H3H41209133614771633L1697123AL2770456BL3852789CL4941*0＃D圖3.42DTMF收號器的基本結構

CPU從DTMF收號器讀取號碼信息時采用查詢方式，即首先讀狀態信息SP。若SP=0，表明有信息送來，可以讀取號碼信息。若SP＝l，則不能讀取。讀SP后也要進行邏輯運算，識別SP脈沖的前沿，然后讀出數據。這個方法和前面識別摘掛機的方法一樣，這里不再重復。DTMF收號原理如圖3.31所示。一般DTMF信號傳送時間大于40ms，因此用16ms掃描周期就可以識別。圖3.43DTMF收號原理數字分析的任務是對被叫號碼DN進行分析和翻譯，以確定接續方向是本局還是出局。對于出局呼叫應找出相應的中繼線群，對于本局呼叫，進行DN/EN(號薄號/用戶設備端口號)翻譯。數字分析是通過查表實現的。查表分析依據接收到的被叫用戶號碼進行(通常由號首的前1~3位)。第一級表按第1位號碼查找，第二級表按第2位號碼查找，直到查出需要的數據為止。表中各單元的第一個比特是繼續/停止查表位，“1”表示繼續查表，后面給出下一張表首地址；“0”表示停止查表，后面給出本次呼叫的中繼群號。

3)數字分析——去話局圖3.44號碼翻譯表和數字分析舉例第一位號碼0：停止1：繼續第二位號碼29局共19條中繼線，分成3群：1號群的5條，接長途交換機；2號群10條接32局；3號群的4條接112測量臺。

4)路由選擇數字分析結果如果是出局接續，那么可以得到一個中繼群號，根據群號查路由表，可以找到相應中繼群中的空閑中繼線。如果這次沒找到空閑中繼線，可以按次選群繼續查找，直到標志為“0”時停止。圖3.45路由表數字分析路由索引RTX（正常路由）下一路由(迂回路由)索引NRTX、中繼群號TGN選空閑中繼線號中繼線空閑?YN啟用NRTX中繼線號（中繼群空閑鏈隊隊首）由數字分析得到的路由索引數字6及下一路由（迂回路由）索引中繼群全忙5)通路選擇——交換網絡內部通路，即內部時隙以T-S-T三級交換網絡為例，任何一對入、出線之間都存在32條內部鏈路，為了實現交換，這32條鏈路中至少應有一條空閑，即組成該鏈路的1-2級間鏈路和2-3級間鏈路必須同時空閑。控制系統在通路選擇時，首先調出對應入線的第一級鏈路的忙閑狀態，再調出對應出線的第二級鏈路的忙閑狀態，通過運算找出可以使用的空閑內部鏈路。運算過程如下，其中“0”表示鏈路忙，“1”表示鏈路閑。第一級鏈路的忙閑狀態：11010011101001001101101111000010第二級鏈路的忙閑狀態：01010101000111100000011111001000與運算結果：01010001000001000000001111000000運算結果表明有8條內部鏈路空閑（紅1表示），可以從中選擇任意一條空閑的使用。交換處理程序包括輸入處理、內部處理和輸出處理程序。它由多種執行一定功能的程序組成，以滿足各種處理要求。這些處理要求有些實時性強，不能延遲，交換機必須立即響應；有些處理要求可以稍加延遲，時間要求不是很嚴格。因此，必須預先安排好各種程序的執行計劃，在一定的時刻，選擇執行最合適的處理任務。這種按照計劃依次執行各種程序以滿足不同實時性要求的功能，就是程序的執行管理，它屬于操作系統(OS)的功能。3.6.3程序的執行管理——運行調度

1．程序的執行級別和原則

依照實時性要求的嚴格程度，交換處理程序劃分為若干級別。時間要求愈嚴，級別愈高，執行時優先度就越高。一般可分為：中斷級、時鐘級和基本級。在時鐘級和基本級中，還可以根據需要再分為若干級。中斷級程序：實時性要求最高，一旦出現必須立即得到處理。這類程序包括硬件故障和電源報警等零散隨機事件。時鐘級程序（周期級）：其執行有一定的周期性。故時鐘級各種掃描程序都具有一定的周期性，均屬于時鐘級程序。此外，時鐘級程序還可包含時限處理等程序。為了確保時鐘級程序的周期性執行，中央控制設備具有時鐘中斷的性能。例如，每隔4ms或8ms就向CPU發出中斷請求。CPU接受時鐘中斷后，就進入中斷處理，執行時鐘級程序。基本級程序：執行時間的要求沒有時鐘級嚴格。有些沒有周期性，有任務就執行；有些雖有周期性，但一般來說周期較長。基本級程序內部處理程序一般屬于基本級。圖3.33程序的執行順序（P.94）高中低故障級周期級基本級暫停時鐘中斷時鐘中斷時鐘中斷時鐘中斷10ms

2．時鐘級程序的調度——表格驅動

時鐘級程序其執行有一定的周期性。采用時間表，是一種簡便而有效的方法。

1)時間表的結構時間表的結構由四部分組成：時間計數器(HTMR)、有效指示器(HACT)、時間表(HTBL)和轉移表(HJUMP)。圖3.54時間表的結構計數器清零有效指示器（屏蔽）轉移表時間表表的字長：可容納的任務程序數中斷周期：各程序執行周期的最大公約數表的總行數：各程序執行周期與中斷周期之比的最小公倍數0000001時間表縱向對應時間，每往下一行代表增加一個時間單位，實際上相當于一個時鐘中斷的周期。時間表橫向代表所管理的程序類別，每一位代表一種程序，總位數即計算機字長，故一張時間表可容納的程序類別數等于字長。當時間表某行某位填入l時，表示執行程序；填入0表示不執行程序。時間計數器(HTMR)的任務是軟件計數，按計數值取時間表的相應單元。有效指示器(HACT)表示對應比特位程序的有效性，為“1”表示有效，為“0”表示無效。其作用是便于對時間表中某些任務進行暫時刪除(抑制執行)和恢復。轉移表(HJUMP)亦稱為任務地址表，其每個單元分別記載著對應任務(程序)的入口地址。

2)時間表的工作過程首先從時間計數器中取值，每次時鐘中斷到來時，時間計數器加1。以時間計數器的值為指針，依次讀取時間表的相應單元，將該單元的內容與HACT的內容相“與”，再進行尋“1”操作。尋到1，則轉向該位對應的程序的入口地址，執行該程序，執行完畢返回時間表，再執行其它為“1”的相應程序。如不為“1”，則不執行。當所有單元尋1完畢，則轉向低一級的程序。在最后一個單元的最后一位上，將時間計數器清0，以便在下一周期重新開始。設時鐘中斷周期為8ms，時間表有16行，第0比特的程序執行周期為8ms；第1比特的程序執行周期為16ms；第k＝15比特的程序執行周期為128ms。為實現表格驅動，還應設置轉移表，見圖4.3.15。時間表的位號用來檢索轉移表，以得到對應的時鐘級程序的入口地址。位號行號3．基本級程序的調度具有周期性的基本級，可用時間表控制執行。沒有周期性的基本級，可采用隊列處理。同一級的處理要求可按到達的先后次序排成隊列，采用先到來先處理的原則處理。

程控交換機在長期的運轉中，總是會發生故障的，為了保證程控交換機能可靠工作，就要求能迅速地對故障進行處理，縮小故障所造成的影響。這就是故障處理程序要完成的任務。它是維護操作管理程序的組成部分。

1．故障處理的一般過程

1)故障的識別各種設備中都配有檢驗電路，以核對每次動作的結果。如果識別到不正常情況，一般可通過故障中斷報告CPU，通過故障處理程序中的故障識別和分析程序，可以大致分析發生了什么性質的故障和哪一個設備發生了故障。3.6.4故障處理（了解）

2)系統再組成當故障識別程序找到有故障的設備后，就將有故障的設備切換掉，換上備用設備，以保證正常交換處理的進行。這種可重新組成能夠正常工作的設備系列，稱為系統再組成，它是由系統再組成程序執行的。

3)恢復處理故障發生后，進行故障處理并暫停呼叫處理工作。在系統再組成后應恢復正常的呼叫處理，由恢復處理程序來進行恢復處理。對于一般的故障中斷，切斷了故障設備并換上備用設備后，可以從呼叫處理程序的中斷點恢復。

4)故障告警和打印交換機恢復正常工作后，應將故障狀況通知維護人員，進行故障告警和故障打印。故障告警可使某告警燈亮，也可使告警鈴響。

5)診斷測試雖然故障設備已被備用設備替換，但還應盡早修復故障設備，以免在故障設備修復前又發生同類設備故障，因沒有可替換的設備而造成交換接續的阻斷。為了使這種可能性減到最小程度，就需要盡可能縮短修復時間。維護人員可根據打印機所輸出的故障狀況，用鍵盤發出診斷指令。CPU接收診斷指令后，啟動故障診斷程序對故障設備進行診斷測試，診斷結果再由打印機輸出。診斷測試也可由軟件自動調度執行。

6)故障的修理打印出的診斷結果表示了各測試階段的良好與否，維護人員據此查找故障字典可以找出故障插件或可疑插件的范圍，從而進一步減少了維護人員的工作量。

7)修復設備返回整機系統故障設備修復后，可由維護人員輸入指令，以便將修復設備變為可用狀態，返回交換機的工作系統中去。

2．故障的檢測和識別——BIT（Built-inTest：機內測試）（可靠性技術MTTR）要進行故障處理，首先必須能發現故障。可由硬件或軟件發現故障。此外，還可以進行用戶線和中繼線的自動測試。

1)由硬件發現故障硬件故障可通過奇偶校驗、動作順序校驗、工作狀態校驗、非法命令檢測等手段發現。一般在硬件設備中加入一些校驗電路，用來監視工作情況。如發現異常，可以通過中斷啟動相關軟件。(1)中央處理機故障：

(2)存儲器故障：(3)話路控制設備故障：

(4)偶發性差錯：

2)由軟件發現故障

(1)控制混亂識別：程序陷入無限循環狀態，即屬于控制混亂。此外，還有邏輯上混亂，例如查找表格時所用的地址超出范圍等。要監視程序是否出現無限循環，可根據該程序的正常執行時長進行時間監視，如超出時長就認為是控制混亂。低級別程序可由高級別程序監視，最高級別的程序可由硬件監視。

(2)數據檢驗：軟件中有一些核查程序可自動定時啟動，核查中繼器和鏈路長期占用情況，核對忙閑表和硬件狀態是否一致，并監視公用存儲區長期占用等不正常情況。如發現異常，可自動打印出故障信息。下面以用戶的一次成功呼叫來說明呼叫處理過程。初始時，主叫用戶和被叫用戶都處于空閑狀態，交換機進行掃描，監視用戶線狀態。

1．主叫用戶A摘機呼叫

(1)交換機檢測到主叫用戶A摘機；

(2)交換機調查用戶A的類別，以區分是同線電話、一般電話、投幣電話機還是小交換機用戶等。

(3)調查話機類別，弄清是按鍵話機還是號盤話機，以便接相應收號器。3.6.5呼叫處理過程

2．送撥號音，準備收號

(1)交換機尋找一個空閑收號器以及它和主叫用戶間的空閑路由；

(2)尋找主叫用戶和信號音發生器間的一個空閑路由，向主叫用戶送撥號音；

(3)監視收號器的輸入信號，準備收號。3．收號

(1)由收號器接收用戶所撥號碼；

(2)收到第一位號后，停撥號音；

(3)對收到的號碼按位存儲；

(4)對“應收位”、“已收位”進行計數；

(5)將號首送向數字分析程序進行初步分析。

4．號碼分析

(1)初始分析號首，以決定呼叫類別(本局、出局、長途、特服等)，并決定該收幾位號。初始分析后如果是本局呼叫，則執行(2)；如果是出局、長途、特服呼叫，則交換機根據事先確定的路由表，選擇通達目的地的中繼線，并用信令通知對端局，對端局執行(2)；

(2)檢查這個呼叫是否允許接通(是否為限制用戶等)；

(3)檢查被叫用戶是否空閑，若空閑，則改成忙。5．接至被叫用戶測試并預占空閑路由，包括：

(1)向主叫用戶送回鈴音路由(這一條可能已經占用，尚未復原)；

(2)控制向被叫用戶電路振鈴；

(3)預占主、被叫用戶通話路由。6．向被叫用戶振鈴

(1)向用戶B送鈴流；

(2)向用戶A送回鈴音；

(3)監視主、被叫用戶狀態。7．被叫應答通話

(1)被叫摘機應答，交換機檢測到以后，停振鈴和回鈴音。

(2)建立A、B用戶間通話路由，開始通話；

(3)啟動計費設備，開始計費；

(4)監視主、被叫用戶狀態。8．話終(主叫先掛機)(1)主叫先掛機，交換機檢測到以后，路由復原；

(2)停止計費；

(3)向被叫用戶送忙音。9．話終(被叫先掛機)(1)被叫掛機，交換機檢測到以后，路由復原；

(2)停止計費；

(3)向主叫用戶送忙音。3.7電路交換機的指標體系3.7.1性能指標性能指標是評價電路交換機處理能力和交換能力的指標，可以反映電路交換機所具備的技術水平。性能指標主要包括：電路交換機能夠承受的話務量

呼叫處理能力交換機能夠接入的用戶線和中繼線的最大數量等。

1．話務負荷能力話務負荷能力是指在一定的呼損率下，交換系統在忙時可以承擔的話務量。

話務量又稱電話負載，即用呼叫次數和每次呼叫占用的時間的乘積來計量。

單位時間(每小