第3-4章-电路交换技术及接口电路-现代交换技术-教学课件.ppt

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1、第第3章电路交换技术及接口电路章电路交换技术及接口电路13.1 PCM基本原理n n1.电话信号的特性n n电话信号的带宽：电话信号的带宽：3003003400Hz。n n电话信号在载波调制带宽：电话信号在载波调制带宽：0 0 4kHz。n n电话信号是统计信号过程。电话信号是统计信号过程。2n n2.PCM信号的特性n nPCMPCM编码的采样频率：编码的采样频率：8kHz8kHz（根据采样定理）。（根据采样定理）。n nPCMPCM信号的量化采用非线性量化：信号的量化采用非线性量化：A A率和率和 率。率。n nPCMPCM信号的编码采用信号的编码采用8 8位编码：一位极性码，三位位编码：

2、一位极性码，三位段落码，段落码，4 4位段内码位段内码。n nPCMPCM信号的线路传输：基群采用信号的线路传输：基群采用HDB3HDB3码。码。3n n3.30/32路PCM信号的帧结构图1 30/32路 PCM帧结构43.2电路交换系统的基本功能n n1.电路交换呼叫接续过程n n(1)(1)呼叫建立呼叫建立n n(2)消息传输消息传输n n(3)话终释放话终释放6n n2.电路交换的基本功能n n交换系统在呼叫处理方面的交换系统在呼叫处理方面的5 5项基本要求：项基本要求：n n能随时发现呼叫的到来；能随时发现呼叫的到来；n n能接收并保存主叫发送的被叫号码；能接收并保存主叫发送的被叫号

3、码；n n能检测被叫的忙闲及是否存在空闲通路；能检测被叫的忙闲及是否存在空闲通路；n n能向空闲的被叫用户振铃，并在被叫应答时与主能向空闲的被叫用户振铃，并在被叫应答时与主叫建立通话电路；叫建立通话电路；n n能随时发现任何一方用户的挂机。能随时发现任何一方用户的挂机。7n n交换系统的基本功能应包含连接、信令、终端接交换系统的基本功能应包含连接、信令、终端接口和控制口和控制 n n(1)(1)连接功能连接功能n n(2)(2)信令功能信令功能:n n监视：呼出监视；应答与接收监视。监视：呼出监视；应答与接收监视。n n号码：脉冲接收；音频信号接收。号码：脉冲接收；音频信号接收。n n音信号：

4、拨号音；铃流与回铃音；忙音。音信号：拨号音；铃流与回铃音；忙音。8n n3.控制系统的结构n n1)1)集中控制方式集中控制方式n n(1)(1)负荷分担负荷分担n n(2)(2)主备用方式主备用方式10n n2)2)分散控制方式分散控制方式n n(1)(1)单级多机系统单级多机系统n n 容量分担容量分担 n n 功能分担功能分担 n n(2)(2)多级处理机系统多级处理机系统 n n(3)(3)分布式控制分布式控制 11n n1.模拟用户接口电路n n程控数据交换机中的用户电路功能可归纳为程控数据交换机中的用户电路功能可归纳为BORSCHTBORSCHT七项功能七项功能:n n(1)(1)

5、馈电馈电B(Battery Feeding)B(Battery Feeding)由交换机向其馈电。数字交换机的馈电电压一般由交换机向其馈电。数字交换机的馈电电压一般为一为一48V48V，在通话时的馈电电流在，在通话时的馈电电流在202050mA50mA。馈电方式有电压馈电和电流馈电两种。馈电方式有电压馈电和电流馈电两种。13n n(2)(2)过压保护过压保护O(Over Voltage Protection)O(Over Voltage Protection)这是二次过压保护，因为在配线架上的气体放电这是二次过压保护，因为在配线架上的气体放电管管(保安器保安器)在雷击时已短路接地，但其残余的端

6、电在雷击时已短路接地，但其残余的端电压仍在压仍在100V100V以上，这对交换机仍有很大威胁，故以上，这对交换机仍有很大威胁，故采取二次过压保护措施。在用户电路中的过压保采取二次过压保护措施。在用户电路中的过压保护装置多采用二极管桥式钳位电路。护装置多采用二极管桥式钳位电路。15图3 过压保护电路 16n n(4)(4)监视监视S(Supervision)S(Supervision)监视功能主要是监视用户线回路的通监视功能主要是监视用户线回路的通/断状态。断状态。图5 监视电路 18n n(5)(5)编译码和滤波器编译码和滤波器C(CQDEC&Filters)C(CQDEC&Filters)图

7、6 编译码器 19n n(6)(6)混合电路混合电路H(Hybrid Circuit)H(Hybrid Circuit)图7 混合电路20n n(7)(7)测试测试T(Test)T(Test)图8 用户电路功能框图21n n 2.数字用户线接口电路 n n数字用户线接口是数字程控交换系统和数字用户数字用户线接口是数字程控交换系统和数字用户终端设备之间的接口电路。终端设备之间的接口电路。n nCCITTCCITT建议建议Q.512Q.512中规定了中规定了4 4种数字接口种数字接口V1V1V4V4，其中其中V1V1为综合业务数字网为综合业务数字网(ISDN)(ISDN)，并以基本速率，并以基本速

8、率(2B(2BD)D)接入的数字用户接口，接入的数字用户接口，B B为为64Kb/s64Kb/s，D D为为16 Kb/16 Kb/，在建议，在建议G.960G.960和和G.961G.961中规定了这种接口中规定了这种接口的有关特性。的有关特性。22n n ITU-T ITU-T又提出了又提出了V5V5接口建议。接口建议。V5V5接口是交换机与接口是交换机与接入网络接入网络(AN)(AN)之间的数字接口。之间的数字接口。V5V5接口能支持各接口能支持各种不同的接入类型。种不同的接入类型。n n数字用户终端与交换机数字用户线之间传输数字数字用户终端与交换机数字用户线之间传输数字信号的线路，一般

9、称为数字用户环路信号的线路，一般称为数字用户环路(DSL)(DSL)，采用，采用二线传输方式。为了能在二线的数字环路，即普二线传输方式。为了能在二线的数字环路，即普通电话线路上，可靠地传送数字信息，必须解决通电话线路上，可靠地传送数字信息，必须解决诸如码型选择、回波抵消、扰码与去扰码等技术诸如码型选择、回波抵消、扰码与去扰码等技术问题。问题。24n n3.模拟中继接口电路n n模拟中继接口又称为模拟中继接口又称为C C接口，用于连接模拟中继线接口，用于连接模拟中继线 。图9 模拟中继接口方框图 25n n4.数字中继接口电路 n n输入方向首先是双单变换，然后是码型变换，时输入方向首先是双单变

10、换，然后是码型变换，时钟提取，帧、复帧同步，定位和信令提取。钟提取，帧、复帧同步，定位和信令提取。n n输出方向是信令插入，连零抑制，帧、复帧同步输出方向是信令插入，连零抑制，帧、复帧同步插入，码型变换。最后单双变换输出。插入，码型变换。最后单双变换输出。26n n5.数字多频信号的发送和接收n n在程控数字交换机中，除了铃流信号，其他音信在程控数字交换机中，除了铃流信号，其他音信号和多频号和多频(MF)(MF)信号都是采用数字信号发生器直接信号都是采用数字信号发生器直接产生数字信号，使其能直接进入数字交换网。产生数字信号，使其能直接进入数字交换网。n n(1)(1)数字音信号和多频信号发生器

11、数字音信号和多频信号发生器 数字音信号发生器的基本原理是把模拟音信号经数字音信号发生器的基本原理是把模拟音信号经抽样和量化，按照一定的规律存入只读存储器抽样和量化，按照一定的规律存入只读存储器(ROM)(ROM)中。中。n n(2)(2)数字音频信号的发送数字音频信号的发送 在数字交换机中，各种数字信号可以通过数字交在数字交换机中，各种数字信号可以通过数字交换网络送出，与普通话音信号一样处理。换网络送出，与普通话音信号一样处理。28第第4章存储程序控制原理章存储程序控制原理29n n(3)(3)收号收号 由收号器接收用户所拨号码；由收号器接收用户所拨号码；收到第一位号收到第一位号后，停拨号音；

12、后，停拨号音；对收到的号码按位存储；对收到的号码按位存储；对对“应收位应收位”、“已收位已收位”进行计数；进行计数；将号首送将号首送向分析程序进行分析向分析程序进行分析(叫作预译处理叫作预译处理)。n n(4)(4)号码分析号码分析 在预译处理中分析号首，以决定呼叫类别在预译处理中分析号首，以决定呼叫类别(本局、本局、出局、长途、特服等出局、长途、特服等)，并决定该收几位号；，并决定该收几位号；检检查这个呼叫是否允许接通查这个呼叫是否允许接通(是否限制用户等是否限制用户等)；检检查被叫用户是否空闲，若空闲，则予以示忙。查被叫用户是否空闲，若空闲，则予以示忙。31n n(5)(5)接至被叫用户接

13、至被叫用户 测试并预占空闲路由，其包括：测试并预占空闲路由，其包括：向主叫用户送向主叫用户送回铃音路由回铃音路由(这一条可能已经占用，尚未复原这一条可能已经占用，尚未复原)；向被叫送铃流回路向被叫送铃流回路(可能直接控制用户电路振铃，可能直接控制用户电路振铃，而不用另找路由而不用另找路由)；主、被叫用户通话路由主、被叫用户通话路由(预占预占)。n n(6)(6)向被叫用户振铃向被叫用户振铃 向用户向用户B B送铃流；送铃流；向用户向用户A A送回铃音；送回铃音；监视监视主、被叫用户状态。主、被叫用户状态。32n n(7)(7)被叫应答通话被叫应答通话 被叫摘机应答，交换机检测到以后，停振铃和被

14、叫摘机应答，交换机检测到以后，停振铃和停回铃音；停回铃音；建立建立A A、B B用户间通话路由，开始通用户间通话路由，开始通话；话；启动计费设备，开始计费；启动计费设备，开始计费；监视主、被监视主、被叫用户状态。叫用户状态。n n(8)(8)话终、主叫先挂机话终、主叫先挂机 主叫先挂机，交换机检测到以后，路由复原；主叫先挂机，交换机检测到以后，路由复原；停止计费；停止计费；向被叫用户送忙音。向被叫用户送忙音。n n(9)(9)被叫先挂机被叫先挂机 被叫挂机，交换机检测到后，路由复原；被叫挂机，交换机检测到后，路由复原；停停止计费；止计费；向主叫用户送忙音。向主叫用户送忙音。33n n2.用SD

15、L图来描述呼叫处理过程n n1)1)稳定状态和状态转移稳定状态和状态转移n n我们把接续过程分为空闲、等待收号、收号、振我们把接续过程分为空闲、等待收号、收号、振铃、通话和听忙音六种稳定状态。在一个稳定状铃、通话和听忙音六种稳定状态。在一个稳定状态下，如果有输入信号，才开始处理，并进行状态下，如果有输入信号，才开始处理，并进行状态转移。态转移。n n同样输入信号在不同状态时会进行不同处理，并同样输入信号在不同状态时会进行不同处理，并会转移至不同的新状态。会转移至不同的新状态。34n n在同一状态下，不同输入信号处理也不同在同一状态下，不同输入信号处理也不同 。n n在同一状态下，输入同样信号，

16、也可能因不同情在同一状态下，输入同样信号，也可能因不同情况得出不同结果。况得出不同结果。35n n2)SDL2)SDL简介简介n n SDL SDL图是图是SDLSDL语言中的一种图形表示法。语言中的一种图形表示法。SDLSDL语语言是以有限状态机言是以有限状态机(FSM)(FSM)为基础扩展起来的一种表为基础扩展起来的一种表示方法。它的动态特征是一个激励一响应过程，示方法。它的动态特征是一个激励一响应过程，即机器平时处于某一个稳定状态，等待输入；当即机器平时处于某一个稳定状态，等待输入；当接收到输入信号接收到输入信号(激励激励)以后立即进行一系列处理动以后立即进行一系列处理动作，输出一个信号

17、作为响应，并转移至一个新的作，输出一个信号作为响应，并转移至一个新的稳定状态，等待下一个输入。稳定状态，等待下一个输入。36图1 SDL进程图部分常用符号 37n n3)3)描述局内呼叫的描述局内呼叫的SDLSDL进程图举例进程图举例n n4)4)呼叫处理过程呼叫处理过程n n呼叫过程包括以下三部分处理：呼叫过程包括以下三部分处理：n n (1)(1)输入处理：这是数据采集部分。它识别并接输入处理：这是数据采集部分。它识别并接受从外部输入的处理请求和其他有关信号。受从外部输入的处理请求和其他有关信号。n n (2)(2)内部处理：这是内部数据处理部分。它根据内部处理：这是内部数据处理部分。它根

18、据输入信号和现有状态进行分析、判别、然后决定输入信号和现有状态进行分析、判别、然后决定下一步任务。下一步任务。n n (3)(3)输出处理：这是输出命令部分。根据分析结输出处理：这是输出命令部分。根据分析结果，发布一系列控制命令。命令对象可能是内部果，发布一系列控制命令。命令对象可能是内部某一些任务，也可能是外部硬件。某一些任务，也可能是外部硬件。38图2 局内呼叫SDL进程图 394.2 程控交换控制系统的电路结构n n从上述的呼叫处理过程可得出程控交换的控制系从上述的呼叫处理过程可得出程控交换的控制系统的工作过程常具有下述模式：统的工作过程常具有下述模式：n n (1)(1)接收外界信息，

19、如外部设备的状态变化，请接收外界信息，如外部设备的状态变化，请求服务的命令等。求服务的命令等。n n (2)(2)分析并处理信息。分析并处理信息。n n (3)(3)输出处理结果，例如指导外设运行的状态信输出处理结果，例如指导外设运行的状态信息或控制信号。息或控制信号。404.3呼叫处理软件n nSPCSPC交换系统为实现呼叫建立过程而执行的处理交换系统为实现呼叫建立过程而执行的处理任务可分为三种类型：输入处理、内部处理和输任务可分为三种类型：输入处理、内部处理和输出处理。出处理。n n1.扫描与输入n n每次扫描操作包括两步：每次扫描操作包括两步：PR PR LRSRLRSR和和PRLRPR

20、LR PR PR：本次扫描结果，：本次扫描结果，LRLR：上次扫描结果，：上次扫描结果，SR SR：状态变化指示：状态变化指示41n n利用状态变化存储器利用状态变化存储器SRSR的内容和的内容和LRLR存储的内容相存储的内容相“与与”，即，即SRSRLRLR1 1，就可进行挂机识别，同，就可进行挂机识别，同理，理，SRSR 1 1，可进行摘机识别。用类似的方，可进行摘机识别。用类似的方法也可进行脉冲数字识别。法也可进行脉冲数字识别。42图3 扫描过程中各存储器内容的变化示意图43n n2.扫描周期的确定n n(1)(1)用户呼出扫描周期用户呼出扫描周期n n用户呼出用户呼出(摘挂机摘挂机)扫

21、描周期应取适当的数值，太长扫描周期应取适当的数值，太长会增加拨号音时延，影响服务质量，太短则不必会增加拨号音时延，影响服务质量，太短则不必要地增加了处理机的时间开销，一般可为要地增加了处理机的时间开销，一般可为l00msl00ms左左右。右。n n(2)(2)脉冲收号扫描周期脉冲收号扫描周期n n 为了正确地采集用户拨号脉冲信息，脉冲收号为了正确地采集用户拨号脉冲信息，脉冲收号扫描周期的取定使得在任何一个脉冲的断、续时扫描周期的取定使得在任何一个脉冲的断、续时间内，至少进入一次脉冲扫描。间内，至少进入一次脉冲扫描。44n n我国规定的号盘脉冲的参数有脉冲速度和脉冲断、我国规定的号盘脉冲的参数有

22、脉冲速度和脉冲断、续比。续比。n n 脉冲速度：即每秒钟送的脉冲个数，规定脉脉冲速度：即每秒钟送的脉冲个数，规定脉冲速度为每秒钟冲速度为每秒钟8-208-20个脉冲。个脉冲。n n 脉冲断、续比：即脉冲宽度脉冲断、续比：即脉冲宽度(断断)和间隔宽度和间隔宽度(续续)之比，规定的脉冲断、续比范围为之比，规定的脉冲断、续比范围为1 1：1 13 3：1 1。n n位间隔识别周期位间隔识别周期200ms。45n n脉冲周期脉冲周期T T1000/201000/2050ms50ms。断续比为。断续比为3 3：1 1时续时续的时间最短。它占周期的的时间最短。它占周期的1/41/4，即，即12.5ms12

23、.5ms。取扫描。取扫描间隔为间隔为8ms8ms。n nt t断最大断最大1000/83/41000/83/493.75ms93.75ms，时钟中断周期的，时钟中断周期的整倍数取定为整倍数取定为96ms96ms。46n n(4)(4)双音多频双音多频(DTMF)(DTMF)脉冲数字的扫描周期脉冲数字的扫描周期n n每个每个DTMFDTMF信号数字脉冲的持续时间约信号数字脉冲的持续时间约40ms40ms，每，每个数字之间的间隔最小可达个数字之间的间隔最小可达l00msl00ms左右。在收号器左右。在收号器上专门有一个上专门有一个“信号出现信号出现”位位SPSP，在一次新的数，在一次新的数字脉冲来

24、临时字脉冲来临时SPSP变为高电平，脉冲过后变为高电平，脉冲过后SPSP恢复为恢复为低电平。数字扫描程序按低电平。数字扫描程序按l0msl0ms左右的周期扫描左右的周期扫描SPSP位，如两次连续扫描发现位，如两次连续扫描发现SPSP由低电平变为高电平，由低电平变为高电平，则说明新的数字已到，读出收号器中的这个数字则说明新的数字已到，读出收号器中的这个数字即可。即可。47n n3.数字分析n n(1)(1)用程序判断分析用程序判断分析n n 预译处理：在收到用户所拨的预译处理：在收到用户所拨的“号首号首”以后，以后，首先进行预译处理，分析用户提出什么样的要求。首先进行预译处理，分析用户提出什么样

25、的要求。n n 拨号号码分析处理：这是对用户所拨全部号拨号号码分析处理：这是对用户所拨全部号码进行分析。码进行分析。48n n(2)(2)用查表分析用查表分析n n 通常采用查表方法可适应编号制度的变化而具通常采用查表方法可适应编号制度的变化而具有灵活性。数字分析的过程就是不断查表的过程。有灵活性。数字分析的过程就是不断查表的过程。49n n4.路由选择n n路由选择是数字分析的结果。数字分析产生路由路由选择是数字分析的结果。数字分析产生路由素引、计费索引、还需接收的号码位数等。路由素引、计费索引、还需接收的号码位数等。路由索引用于路由选择。不同的路由索引表示不同的索引用于路由选择。不同的路由

26、索引表示不同的呼叫去向。呼叫去向。n n路由选择的任务是在相应路由中选择一条空闲的路由选择的任务是在相应路由中选择一条空闲的中继线。中继线。50n n5.通路选择n n通路选择的任务，是根据已定的入端和出端在交通路选择的任务，是根据已定的入端和出端在交换网络上的位置换网络上的位置(地址码地址码)，选择一条空闲的通路。，选择一条空闲的通路。一条通路常常由多级链路串接而成，串接的各级一条通路常常由多级链路串接而成，串接的各级链路都空闲时才是空闲通路。通常采用条件选试，链路都空闲时才是空闲通路。通常采用条件选试，即要全盘考虑所有的通路，从中选择所涉及的各即要全盘考虑所有的通路，从中选择所涉及的各级链

27、路都空闲的通路。级链路都空闲的通路。51n n6.输出驱动n n对数字交换网络的驱动是根据所选定的通路输出对数字交换网络的驱动是根据所选定的通路输出动信息，这些驱动信息应写入相关的控制存储器动信息，这些驱动信息应写入相关的控制存储器中。因此，输出驱动的主要任务是编制好要输出中。因此，输出驱动的主要任务是编制好要输出的控制信息并在适当时刻输出。对于硬件而言，的控制信息并在适当时刻输出。对于硬件而言，通常在处理机与交换网络之间设置接口电路。通常在处理机与交换网络之间设置接口电路。524.4程控交换的软件系统n n1.交换软件的特点和组成n n(1)(1)交换软件的特点交换软件的特点n n 规模大。

28、规模大。n n 实时性。实时性。n n 多道程序并行处理。多道程序并行处理。n n 可靠性要求。可靠性要求。53n n(2)(2)交换软件的组成交换软件的组成 n n 运行软件系统：运行软件系统可分为操作系运行软件系统：运行软件系统可分为操作系统、数据库系统和应用软件系统三个子系统。统、数据库系统和应用软件系统三个子系统。n n 支援软件系统：支援软件系统：54n n 2.2.程序调度程序调度n n(1)(1)程序级别程序级别n n 程序划分为若干级别。从总的来说，典型的划程序划分为若干级别。从总的来说，典型的划分为故障级、时钟级分为故障级、时钟级(或周期级或周期级)和基本级。发生故和基本级。

29、发生故障时产生故障中断调用故障处理进程，其级别最障时产生故障中断调用故障处理进程，其级别最高。其次是时钟级，时钟级中执行实时性要求严高。其次是时钟级，时钟级中执行实时性要求严格的进程或其他要求定时执行的进程，如各种扫格的进程或其他要求定时执行的进程，如各种扫描程序均属时钟级。基本级执行定时性要求不太描程序均属时钟级。基本级执行定时性要求不太严格的进程，稍有延迟也没有什么影响，其级别严格的进程，稍有延迟也没有什么影响，其级别最低。最低。55n n(3)(3)时钟级调度时钟级调度图4 时间表 56n n(4)(4)基本级调度基本级调度n n 基本级中的程序也可以有周期性基本级中的程序也可以有周期性

30、(周期较长周期较长)，但，但大部分程序没有周期性，而是按需执行，有任务大部分程序没有周期性，而是按需执行，有任务就激活。可将需要执行的任务排队，如划分级别就激活。可将需要执行的任务排队，如划分级别则每级有一个队列，同一级按先到来先服务的原则每级有一个队列，同一级按先到来先服务的原则调度执行。则调度执行。57n n3.程序设计语言n n 在交换机软件程序的整个设计过程中，一般要在交换机软件程序的整个设计过程中，一般要用到三种语言，这就是规范描述语言用到三种语言，这就是规范描述语言(SDL)(SDL)、汇编、汇编和和/或高级语言，以及交互式人一机对话语言或高级语言，以及交互式人一机对话语言(MML

31、)(MML)。n n 规范描述语言用于系统设计阶段规范描述语言用于系统设计阶段.它用来说明对它用来说明对整个程控交换机的各种功能要求及技术规范，并整个程控交换机的各种功能要求及技术规范，并描述功能和状态的变化情况。描述功能和状态的变化情况。n n 用于编写交换机软件的高级语言有多种，如用于编写交换机软件的高级语言有多种，如C C语语言等，近几年来，由言等，近几年来，由CCITTCCITT推荐的专用于编写交推荐的专用于编写交换机软件的换机软件的CHILLCHILL高级语言得到了广泛的使用。高级语言得到了广泛的使用。584.5交换技术基础n n1.话务基本理论 n n电话业务量简称话务量；服务质量

32、指标指的是交电话业务量简称话务量；服务质量指标指的是交换设备未能完成接续的电话呼叫业务量与用户发换设备未能完成接续的电话呼叫业务量与用户发出的电话呼叫业务量之比，即呼叫损失率，简称出的电话呼叫业务量之比，即呼叫损失率，简称呼损。呼损愈低，服务质量愈高。话务量、呼损呼损。呼损愈低，服务质量愈高。话务量、呼损与交换设备数量之间存在着固有的关系，研究这与交换设备数量之间存在着固有的关系，研究这三者之间固有关系的理论即是话务理论。三者之间固有关系的理论即是话务理论。59n n1)1)话务量的概念话务量的概念n n 话务量又称话务负载或电话负载。用户的电话话务量又称话务负载或电话负载。用户的电话呼叫完全

33、是随机的。因此话务量是一种随机变量。呼叫完全是随机的。因此话务量是一种随机变量。它的定义如下：它的定义如下：n n单位时间流过的话务量称话务量强度。因而话务单位时间流过的话务量称话务量强度。因而话务量强度为量强度为Y Y /T /Tn n假定所有终端在时间假定所有终端在时间T T内发出的呼叫数及各次呼叫内发出的呼叫数及各次呼叫的平均占用时间都是相同的的平均占用时间都是相同的(为为n n和和h)h)，则，则n n Y Y(n/T)hN(n/T)hN60n n换句话说，话务流量等于每个用户终端呼叫率与换句话说，话务流量等于每个用户终端呼叫率与平均占用时间及用户终端数三者的乘积。平均占用时间及用户终

34、端数三者的乘积。n n话务流量话务流量Y Y又等于平均的同时占用数。又等于平均的同时占用数。n n设设PkPk为有为有k k个终端同时占用的概率，则个终端同时占用的概率，则n n因而因而 61Y1Y 62n n另外，很显然：话务流量另外，很显然：话务流量Y Y又等于平均占用时间又等于平均占用时间h h中产生的总平均呼叫数。中产生的总平均呼叫数。n n 话务流量话务流量Y Y是单位时间内的话务量，即话务量强是单位时间内的话务量，即话务量强度。话务量可以用度。话务量可以用“小时呼小时呼”或或“分呼分呼”作计量作计量单位单位(即用呼叫次数与每次呼叫的占用时间的乘积即用呼叫次数与每次呼叫的占用时间的乘

35、积作计量单位作计量单位)。话务量强度是单位时间。话务量强度是单位时间(每小时或每每小时或每分钟分钟)内的话务量，其计量单位用爱尔兰内的话务量，其计量单位用爱尔兰(Erl)(Erl)表示，表示，63n n如果对一组用户如果对一组用户(例如例如100100个用户个用户)进行昼夜不停的进行昼夜不停的观察，将发现它们的单位小时话务量观察，将发现它们的单位小时话务量(即平均同时即平均同时占用数占用数)变化范围很大。变化范围很大。图5 全天内话务量变化 64n n2)2)线束的概念线束的概念n n(1)(1)全利用度线束全利用度线束n n(2)(2)部分利用度线束部分利用度线束65n n3)3)爱尔兰公式

36、的导出和应用爱尔兰公式的导出和应用n n(1)(1)爱尔兰公式的导出爱尔兰公式的导出n n假定，当系统内已经有假定，当系统内已经有k k个呼叫存在，而该系统单个呼叫存在，而该系统单位时间内发生的平均呼叫数为位时间内发生的平均呼叫数为kk，结束的平均呼，结束的平均呼叫数为叫数为kk时，则在时间时，则在时间dtdt内增加一个新的呼叫的内增加一个新的呼叫的概率为概率为kdtkdt，消失一个呼叫的概率为，消失一个呼叫的概率为kdtkdt，因而在，因而在时间时间t tdtdt同时有同时有k k个呼叫的概率为个呼叫的概率为66n n将上式中的将上式中的Pk(t)Pk(t)从等号右侧移至左侧再除以从等号右侧

37、移至左侧再除以dtdt，然后取然后取dt0dt0的极限，得以下微分方程的极限，得以下微分方程n n在系统进入稳定状态后，系统内有在系统进入稳定状态后，系统内有k k个呼叫的概率个呼叫的概率将不随时间而变化，因而可将概率将不随时间而变化，因而可将概率P(t)P(t)看作是个常看作是个常数数PkPk。因此。因此n n即即 (1)67n n当当k k0 0时，时，n n因因000 0。即没有呼叫存在时就役有可能消失一个。即没有呼叫存在时就役有可能消失一个呼叫；且呼叫；且-1-10 0，因已经有，因已经有-1-1个呼叫存在这种情况个呼叫存在这种情况是不可能的。故上式可写成是不可能的。故上式可写成 （2

38、 2）n n当当k k1 1时，由时，由(1)(1)式式n n将等式将等式(2)(2)代入，上式可写成代入，上式可写成 (3)(3)n n以此类推以此类推 n n将将(2)(2)式代入式代入(3)(3)式，得式，得 (4)68n n以此类推以此类推 n n (5)(5)n n (6)(6)69n n当当k kMM时，时，PkPk0 0。因话路的线束容量为。因话路的线束容量为MM，不，不可能容纳多于可能容纳多于MM个呼叫。个呼叫。n n因所有概率因所有概率Pk kPk k0 0M)M)之和必然等于之和必然等于1 1n n (7)(7)70n n现在，再做两点假设：现在，再做两点假设：n n 假设

39、假设k(kk(k0 0MM1)1)为常数为常数，即单位时间，即单位时间内发生的平均呼叫数内发生的平均呼叫数 与已经在交换系统内存在的与已经在交换系统内存在的呼叫数呼叫数k k无关。这对于话路数无关。这对于话路数N N大大超过交换系统大大超过交换系统所能提供的话路数所能提供的话路数MM的情况下是正确的。即当的情况下是正确的。即当NMNM时，系统中已经存在的呼叫实际上并不影响新的时，系统中已经存在的呼叫实际上并不影响新的呼叫到来的概率。呼叫到来的概率。71n n 假设假设kkkkk/hk/h。即单位时间内结束的平。即单位时间内结束的平均呼叫数与系统内已存在的呼叫数成正比，而与均呼叫数与系统内已存在

40、的呼叫数成正比，而与每次呼叫的平均占用时长每次呼叫的平均占用时长h h成反比。即已经存在的成反比。即已经存在的呼叫数愈多，则消失一个呼叫的可能性就愈大；呼叫数愈多，则消失一个呼叫的可能性就愈大；而每次呼叫的平均占用时间愈长，则消失一个呼而每次呼叫的平均占用时间愈长，则消失一个呼叫的可能性就愈小。这样，公式叫的可能性就愈小。这样，公式(6)(6)可写成如下形可写成如下形式式 72n n (8)n n (9)n n将将(9)(9)代入代入(8)(8)，得出有，得出有k k个同时呼叫的概率为个同时呼叫的概率为 n n (10)(10)n n公式公式(10)(10)即为著名的爱尔兰公式。即为著名的爱尔

41、兰公式。73n n由公式由公式(10)(10)可得按时间计算的呼损可得按时间计算的呼损E(ME(M，Y)Y)n n (11)(11)E(M，Y)74n n(2)(2)爱尔兰公式的应用爱尔兰公式的应用n n 例例1 1一部交换机接一部交换机接10001000个用户终端，每个用户的个用户终端，每个用户的忙时话务流量为忙时话务流量为0.1Erl0.1Erl。该交换机能提供。该交换机能提供123123条话条话路同时接受路同时接受123123个呼叫。求该交换机的呼损。个呼叫。求该交换机的呼损。n n 解：因解：因Y Y0.1 Erl10000.1 Erl1000100 Erl100 Erl；MM1231

42、23。将。将Y Y和和MM的值代入公式的值代入公式(8-14)(8-14)或查爱尔兰表，得呼损或查爱尔兰表，得呼损E(123E(123，100)100)0.3%0.3%，因有，因有0.3%(0.3%(即即0.3 Erl)0.3 Erl)的话务的话务流量损失掉，流量损失掉，99.7%(99.7%(即即99.7 Erl)99.7 Erl)的话务流量通过了的话务流量通过了该交换机内的该交换机内的123123条话路，则每一条话路负荷条话路，则每一条话路负荷99.7/12399.7/1230.8 Erl0.8 Erl话务流量，即话路利用率为话务流量，即话路利用率为80%80%。75n n例例2 2假定有

43、假定有1010个用户终端公用交换机内的个用户终端公用交换机内的2 2条话路，条话路，每个用户的忙时话务流量为每个用户的忙时话务流量为0.1 Erl0.1 Erl，求呼损。，求呼损。n n 解：因解：因Y Y0.1 Erl100.1 Erl101 Erl1 Erl，M=2M=2，呼损，呼损E(2,E(2,1)1)0.20.220%20%。因而话路利用率为。因而话路利用率为40%40%。76n n2.呼叫处理能力分析n n评价一台程控交换机的话务能力一般有两个基本评价一台程控交换机的话务能力一般有两个基本参数：通过交换网络可以同时占用的路由数，即参数：通过交换网络可以同时占用的路由数，即一般称为话

44、务量，用爱尔兰数表示；单位时间控一般称为话务量，用爱尔兰数表示；单位时间控制设备能处理的呼叫数。制设备能处理的呼叫数。n n控制设备的呼叫处理能力以忙时试呼次数控制设备的呼叫处理能力以忙时试呼次数(BHCA)(BHCA)来衡量。这是评价一台交换系统的设计水平和服来衡量。这是评价一台交换系统的设计水平和服务能力的一个重要指标。务能力的一个重要指标。77n n1)1)影响影响BHCABHCA的因素的因素n n2)BHCA2)BHCA值的估算值的估算n n常用一个线性模型来估算处理机的时间开销常用一个线性模型来估算处理机的时间开销t t t ta abNbN 式中，式中，a a是与话务量无关的开销，

45、而与系统容量等是与话务量无关的开销，而与系统容量等固定参数有关，固定参数有关，b b是处理一次呼叫的平均时间开销，是处理一次呼叫的平均时间开销，N N为一定时间内各种呼叫接续的总数，即处理能为一定时间内各种呼叫接续的总数，即处理能力值力值(BHCA)(BHCA)。78n n处理机的忙时利用率不可能为处理机的忙时利用率不可能为100%100%，一般处理机，一般处理机的时间开销为的时间开销为0.750.750.850.85。例如，某处理机忙时例如，某处理机忙时呼叫处理的时间开销平均为呼叫处理的时间开销平均为0.85(0.85(即占用率即占用率)，固有，固有开销开销a a0.290.29，处理一个呼叫平均需时，处理一个呼叫平均需时32 ms32 ms，即，即可得可得 0.85 0.850.290.293210-3/3600N3210-3/3600N N N(0.85(0.850.29)3600/3210-30.29)3600/3210-3 63000 63000次次/小时小时798081