程控交換系統(tǒng)控制部件的組成

會(huì)計(jì)學(xué)1程控交換系統(tǒng)控制部件的組成(1)呼叫處理能力：指在保證規(guī)定的服務(wù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)前提下，對(duì)處理機(jī)能夠處理的呼叫量的要求。指標(biāo)：“最大忙時(shí)試呼次數(shù)”

(MaximumNumberofBusyHourCallAttempt,簡(jiǎn)稱BHCA)

4.1對(duì)控制部件的要求第1頁/共43頁

忙時(shí)：指一晝夜之內(nèi)話務(wù)量最大的一個(gè)小時(shí)（上午9~10時(shí)）為最忙時(shí)或簡(jiǎn)稱忙時(shí)?？刂葡到y(tǒng)都是按忙時(shí)設(shè)計(jì)的，以便保證電話最繁忙的時(shí)候也能滿足服務(wù)質(zhì)量要求。忙時(shí)的服務(wù)令人滿意，則其他時(shí)間就不成問題。

BHCA值：處理機(jī)在忙時(shí)能處理的最大用戶呼叫次數(shù)。這個(gè)參數(shù)和控制部件的結(jié)構(gòu)有關(guān)，也和處理機(jī)本身的能力有關(guān)。第2頁/共43頁(2)可靠性：控制設(shè)備的故障有可能使系統(tǒng)中斷，因此要求交換機(jī)控制設(shè)備的故障率盡可能的低;一旦出現(xiàn)故障，要求處理故障的時(shí)間(維修時(shí)間)盡可能短。第3頁/共43頁

(3)靈活性和適用性：這指的是要求控制系統(tǒng)在整個(gè)工作壽命期間能跟上技術(shù)發(fā)展的步伐，能適應(yīng)新的服務(wù)要求和技術(shù)發(fā)展。

(4)經(jīng)濟(jì)性：對(duì)于小容量、采用集中控制方式的交換機(jī)來說，卻有可能還要考慮。

第4頁/共43頁4.2交換機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方式系統(tǒng)：完成特定功能的集合。這里指的是由若干個(gè)處理機(jī)及其它部件組成程控交換機(jī)控制部分的集合。集中控制控制部分由n臺(tái)處理機(jī)組成，它實(shí)現(xiàn)f項(xiàng)功能，每一項(xiàng)功能由一個(gè)程序提供，系統(tǒng)有r個(gè)資源。如果在這個(gè)系統(tǒng)中，每一臺(tái)處理機(jī)均能達(dá)到全部資源，也能執(zhí)行所有功能，則這個(gè)控制系統(tǒng)就叫做集中控制系統(tǒng)，如圖4．1所示。第5頁/共43頁第6頁/共43頁優(yōu)點(diǎn)：處理機(jī)對(duì)整個(gè)交換系統(tǒng)狀態(tài)有全面了解，處理機(jī)能達(dá)到所有資源，功能的改變只需在軟件上進(jìn)行，因此比較簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：軟件包括所有功能，規(guī)模很大，因此系統(tǒng)脆弱，管理也相當(dāng)困難。第7頁/共43頁分散控制

如果每臺(tái)處理機(jī)只能達(dá)到資源的一部分，只能執(zhí)行一部分功能，那么就稱為分散控制。處理機(jī)間的功能分配可能是靜態(tài)的，也可能是動(dòng)態(tài)的。第8頁/共43頁1）靜態(tài)分配

資源和功能分配一次完成。各處理機(jī)根據(jù)不同分工配備一些專門的硬件，不僅可以是“功能分擔(dān)”，還可以是“話務(wù)分擔(dān)”,每臺(tái)處理機(jī)處理一部分話務(wù)量。

優(yōu)點(diǎn)：一方面軟件沒有集中控制復(fù)雜，另一方面可以做成模塊化系統(tǒng)，而在經(jīng)濟(jì)上和可擴(kuò)展性這兩方面顯出優(yōu)越性。缺點(diǎn)：在提高了穩(wěn)定性的同時(shí)，也降低了靈活性。第9頁/共43頁2）動(dòng)態(tài)分配每一臺(tái)處理機(jī)可以處理所有功能，也可以達(dá)到所有資源，但根據(jù)系統(tǒng)的不同狀態(tài)，對(duì)資源和功能進(jìn)行最佳分配。（注意與集中控制方式的區(qū)別。）優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)有一臺(tái)處理機(jī)發(fā)生故障時(shí)，可由其余處理機(jī)完成全部功能。缺點(diǎn)：動(dòng)態(tài)分配非常復(fù)雜，因而也降低了系統(tǒng)的可靠性。第10頁/共43頁4.3多處理機(jī)結(jié)構(gòu)

多處理機(jī)結(jié)構(gòu)指的是在一個(gè)系統(tǒng)中有多于一臺(tái)處理機(jī)配合來完成控制交換機(jī)的功能?，F(xiàn)在絕大多數(shù)交換機(jī)都已采用了多處理機(jī)結(jié)構(gòu)。在多處理機(jī)系統(tǒng)中，各個(gè)處理機(jī)的分工方式也可能是各種各樣的，大體上可以有三種：按功能分擔(dān)方式、按話務(wù)分組方式、備用工作方式。第11頁/共43頁按功能分擔(dān)在這種方式下，不同處理機(jī)完成不同功能。例如：

——

——控制用戶模塊(用戶級(jí))工作的用戶處理機(jī)和控制交換網(wǎng)絡(luò)(選組級(jí))的中央處理機(jī)；

——

——直接控制硬件工作的前臺(tái)區(qū)域處理機(jī)和后臺(tái)的中央處理機(jī)；

——

——專門負(fù)責(zé)管理、調(diào)度或維護(hù)的處理機(jī)；

——

——各個(gè)具體部件如各種中繼器、信號(hào)設(shè)備、甚至用戶等都可能有專門處理機(jī)控制工作。第12頁/共43頁2．按話務(wù)分組在這種方式下，每一臺(tái)處理機(jī)完成一部分話務(wù)處理功能。例如上述各種處理機(jī)可能每一種不止一臺(tái)，它們之中的每一臺(tái)完成一部分話務(wù)處理功能。第13頁/共43頁3．備用工作★為提高控制部件的可靠性，有時(shí)對(duì)每臺(tái)處理機(jī)配有備用處理機(jī)(有時(shí)也采用n+1冗余)。這樣就形成主/備用工作方式。上述各類處理機(jī)每一種都可能雙機(jī)工作，其中一臺(tái)處理機(jī)處于主用狀態(tài)，另一臺(tái)則處于備用狀態(tài)。平時(shí)主用機(jī)工作，一旦主用機(jī)發(fā)生故障，立即進(jìn)行主、備機(jī)倒換，讓備用機(jī)接替主用機(jī)工作。第14頁/共43頁§4．4備用方式1.備用方式有兩種：冷備用和熱備用。

從可靠性角度來看:

熱備用方式----備用機(jī)平時(shí)加電，在備用期就進(jìn)入“使用狀態(tài)”，因此在備用期間要考慮其使用壽命和設(shè)備的失效率問題。冷備用方式----平時(shí)備用機(jī)不加電，只有在主用機(jī)發(fā)生故障，備用機(jī)倒為主用機(jī)時(shí)才加上電。因此在備用期間其失效率等于零。第15頁/共43頁

在程控交換機(jī)中，平時(shí)控制部件主、備機(jī)都加電，即上述的熱備用狀態(tài)。從呼叫處理的數(shù)據(jù)角度來看分為熱備用和冷備用。特點(diǎn)如下：

熱備用----平時(shí)主、備用機(jī)都保留呼叫處理數(shù)據(jù)，一旦主用機(jī)故障而倒向備用機(jī)時(shí)，呼叫處理的暫時(shí)數(shù)據(jù)基本不丟失，原來處于通話或振鈴狀態(tài)的用戶不中斷，損失的只是正在處理過程中的用戶。第16頁/共43頁

冷備用----平時(shí)備用機(jī)不保留呼叫處理數(shù)據(jù)，一旦因主用機(jī)故障而倒向備用機(jī)時(shí)，數(shù)據(jù)全部丟失。新的主用機(jī)需要重新初始化、重新啟動(dòng)。一切正在進(jìn)行的通話全部中斷。

兩者比較：熱備用方式較好，但是冷備用方式的硬、軟件簡(jiǎn)單。第17頁/共43頁2.熱備用的分類：

1）同步方式在這種方式下，兩臺(tái)處理機(jī)同時(shí)接收信息，同時(shí)執(zhí)行同一條指令，并且比較執(zhí)行結(jié)果：相同，則轉(zhuǎn)入下一條指令，好像是一臺(tái)處理機(jī)在工作；如果發(fā)現(xiàn)比較后結(jié)果不同，則立即在幾微秒內(nèi)退出服務(wù)，進(jìn)行測(cè)試和必要的故障處理。第18頁/共43頁

如圖4.2所示，A、B處理機(jī)合用一個(gè)存儲(chǔ)器，兩臺(tái)處理機(jī)之間有一個(gè)比較器，以便進(jìn)行比較。兩臺(tái)處理機(jī)也可以各自備用存儲(chǔ)器，但要求這兩個(gè)存儲(chǔ)器內(nèi)容保持完全一致，并且能自動(dòng)校對(duì)數(shù)據(jù)、修改數(shù)據(jù)。第19頁/共43頁

注意：兩臺(tái)處理機(jī)雖然同時(shí)從外部接收輸入的數(shù)據(jù)，但只有其中的一臺(tái)作主用機(jī)（圖中處理機(jī)A），負(fù)責(zé)對(duì)外部發(fā)出命令和輸出數(shù)據(jù)，若主機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，則可倒向另一臺(tái)，由新的主用機(jī)發(fā)布命令和輸出數(shù)據(jù)。第20頁/共43頁2)互助方式兩臺(tái)或者若干臺(tái)處理機(jī)平時(shí)按話務(wù)分擔(dān)工作，即每一臺(tái)處理機(jī)各自負(fù)擔(dān)一部分話務(wù)量，一旦有一臺(tái)處理機(jī)發(fā)生故障，則它的部分工作由其他處理機(jī)負(fù)擔(dān)。第21頁/共43頁3）主/備機(jī)方式

只有主用機(jī)參加運(yùn)行處理，備用機(jī)只通電，不運(yùn)行。一旦主用機(jī)發(fā)生故障、倒向備用機(jī)時(shí)，新的主用機(jī)仍可利用公用存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)。當(dāng)然也可采用各自都有存儲(chǔ)器的辦法，但要求兩個(gè)存儲(chǔ)器內(nèi)數(shù)據(jù)保持一致，即主用機(jī)要同時(shí)寫入兩個(gè)存儲(chǔ)器。第22頁/共43頁4.5故障的處理方式和表現(xiàn)1.同步方式：在同步方式下，備用機(jī)可能處于以下三種狀態(tài)之一：同步狀態(tài)：備用機(jī)正常工作狀態(tài)。它接收外來數(shù)據(jù)，和主用機(jī)并行工作，比較處理機(jī)結(jié)果，并準(zhǔn)備在主用機(jī)發(fā)生故障時(shí)接替工作；第23頁/共43頁脫機(jī)狀態(tài):備用機(jī)和主用機(jī)脫離，不接收外來數(shù)據(jù)，不運(yùn)行和不比較結(jié)果，此時(shí)備用機(jī)可能在修改軟件或者對(duì)外設(shè)進(jìn)行測(cè)試；校驗(yàn)狀態(tài)：當(dāng)備用機(jī)要從脫機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)向同步狀態(tài)時(shí)，必須先進(jìn)人校驗(yàn)狀態(tài)。這時(shí)對(duì)主用機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)容仔細(xì)校驗(yàn)；只有當(dāng)確認(rèn)全部?jī)?nèi)容無誤時(shí)，才允許備用機(jī)進(jìn)入同步狀態(tài)。第24頁/共43頁

在同步狀態(tài)下，兩臺(tái)處理機(jī)不斷比較數(shù)據(jù)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)比較結(jié)果數(shù)據(jù)不符時(shí)，這說明至少其中有一臺(tái)發(fā)生故障。這時(shí)要作如下緊急處理：

1）要終止現(xiàn)在執(zhí)行的程序——兩臺(tái)處理機(jī)立即脫離

2）各自啟動(dòng)自己的檢查程序進(jìn)行檢查為了使故障處理對(duì)呼叫處理的影響降到最小，終止正常處理時(shí)間必須很短，如不超過200ms時(shí)間。因而在這么短時(shí)間內(nèi)不可能對(duì)處理機(jī)作徹底檢查，而只能作一般測(cè)試。故障的處理第25頁/共43頁3）測(cè)試：如果確認(rèn)有一臺(tái)處理機(jī)有故障，那末就令它退出服務(wù)，進(jìn)一步作故障診斷如果測(cè)試結(jié)果兩臺(tái)處理機(jī)都良好——偶然性故障或干擾——令原來的主用機(jī)繼續(xù)工作，備用機(jī)退出服務(wù)。（標(biāo)志沒有弄清故障情況下進(jìn)行工作或退出服務(wù)的）

若主用機(jī)再次發(fā)生短暫故障——立即換成備用機(jī)。但是這時(shí)進(jìn)入主用的備用機(jī)是沒有進(jìn)行過校驗(yàn)的。第26頁/共43頁

若在主用機(jī)工作10~20s以后沒有發(fā)現(xiàn)異常，這時(shí)一方面可以證明主用機(jī)是正常的，同時(shí)也可以在這段時(shí)間內(nèi)對(duì)備用機(jī)進(jìn)行徹底檢查（脫機(jī)狀態(tài)）。如果還是沒有問題，說明前面的故障是偶然性故障或干擾，并且未影響程序或數(shù)據(jù)。這時(shí)就要用主用機(jī)對(duì)備用機(jī)進(jìn)行校驗(yàn)（校驗(yàn)狀態(tài)）。然后進(jìn)入正常同步工作。第27頁/共43頁2．互助方式在兩臺(tái)處理機(jī)工作情況下，實(shí)際上形成各負(fù)擔(dān)一半話務(wù)量的狀況。如果有一臺(tái)處理機(jī)產(chǎn)生故障，便立即退出服務(wù)，這時(shí)全部呼叫由另一臺(tái)好的處理機(jī)單獨(dú)處理。在發(fā)現(xiàn)故障時(shí)，正在處理的呼叫就丟失了，但是對(duì)在振鈴、通話階段的呼叫卻不丟失，由完好的處理機(jī)接著進(jìn)行處理。第28頁/共43頁3．主/備機(jī)方式在這種方式下，平時(shí)備用機(jī)不參加呼叫處理，只在主用機(jī)發(fā)生故障時(shí)才將備用機(jī)換上。這樣，新的主用機(jī)是沒有經(jīng)過事先校驗(yàn)的，如果出現(xiàn)問題，就可能使全部呼叫復(fù)原，重新初始化。第29頁/共43頁4．冷備用在冷備用方式下，備用機(jī)是沒有呼叫處理數(shù)據(jù)的。當(dāng)它成為新的主用機(jī)時(shí)沒有數(shù)據(jù)，這時(shí)只好將全部呼叫中斷。為防止或減少由于主/備機(jī)倒換引起的呼叫中斷，盡可能多的保留原來的呼叫數(shù)據(jù)。有的交換機(jī)定期向外存復(fù)制現(xiàn)有的呼叫數(shù)據(jù)以備倒換后使用。第30頁/共43頁5．優(yōu)缺點(diǎn)比較

1)同步工作：優(yōu)點(diǎn)：對(duì)故障反應(yīng)快，而且不易丟失呼叫，它的軟件品種也少(兩臺(tái)處理機(jī)有同樣的軟件)。缺點(diǎn)：增加了校對(duì)時(shí)間，使得處理機(jī)處理能力降低，并且對(duì)偶然性故障，特別對(duì)軟件故障處理不十分理想。有時(shí)甚至可以導(dǎo)致整個(gè)服務(wù)中斷。第31頁/共43頁2)雙機(jī)互助方式：優(yōu)點(diǎn)：對(duì)偶然性故障和軟件故障的處理效果就較好一些，尤其對(duì)軟件故障的保護(hù)能力較強(qiáng)。由于兩臺(tái)處理機(jī)不同時(shí)執(zhí)行一條指令，因此也不可能在兩臺(tái)處理機(jī)中同時(shí)產(chǎn)生軟件故障，由于平時(shí)它們處于話務(wù)分擔(dān)工作狀態(tài)，因此總的處理能力就比同步方式來得高，對(duì)話務(wù)過載的適應(yīng)能力也強(qiáng)。缺點(diǎn)：軟件復(fù)雜。第32頁/共43頁3）主/備機(jī)方式：由于采用了公用存儲(chǔ)器，對(duì)軟件復(fù)雜性要求也降低了。由于存儲(chǔ)器是公用的，因此在可靠性以及雙機(jī)倒換以后的正常工作效率上都相應(yīng)要降低一些。

4）冷備用工作方式硬、軟件都十分簡(jiǎn)單，但故障時(shí)對(duì)呼叫丟失較多。它適用于容量較小的交換設(shè)備。第33頁/共43頁4.6處理機(jī)間通信方式在多處理機(jī)系統(tǒng)中，處理機(jī)間通信形成一個(gè)“通信網(wǎng)”。因此人們也很自然的計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)聯(lián)系起來。處理機(jī)間的通信方式也是采用類似計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)的方法。當(dāng)然從中也利用了程控?cái)?shù)字交換機(jī)的特殊條件?！?/p>

由于數(shù)字交換機(jī)采用用戶模塊(或遠(yuǎn)端用戶模塊)的結(jié)構(gòu)方式，因此，處理機(jī)間通信有時(shí)也要考慮較遠(yuǎn)距離的通信。處理機(jī)間通信方式和交換機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有緊密聯(lián)系。目前所采用的通信方式很多，在這里僅介紹幾種常見方式。第34頁/共43頁1．通過PCM信道進(jìn)行通信這種通信方式是利用PCM信道的條件，具體有兩種不同方法。

(1)利用TSl6進(jìn)行通信在數(shù)字通信網(wǎng)中，TSl6用來傳輸數(shù)字交換局間的數(shù)字線路信號(hào)之用。在到達(dá)交換局以后TSl6的功能就告結(jié)束。因此有人就將它用作其他用途。其中，用作處理機(jī)間通信就是一個(gè)例子。這種通信方式的優(yōu)點(diǎn)是外加硬、軟件的費(fèi)用小，也可以作為和遠(yuǎn)端CPU(遠(yuǎn)端用戶模塊)之間的通信。但信息量小，速度慢。

(2)通過數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)的PCM信道直接傳送在有的交換機(jī)中，處理機(jī)之間的通信信息和話音數(shù)據(jù)信息同等對(duì)待，可以通過PCM話音信道傳送(任意一個(gè)時(shí)隙)，并且也通過數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交換，只不過用不同的標(biāo)志加以識(shí)別。用這種方式也能進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信。缺點(diǎn)是占用通信信道、費(fèi)用大，并且在數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)相對(duì)固定情況下，限制了通信信息量的提高，從而限制了通信業(yè)務(wù)的進(jìn)一步發(fā)展。第35頁/共43頁2．采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)常用的通信結(jié)構(gòu)方式計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)有不同結(jié)構(gòu)方式，在這里只介紹在程控交換機(jī)中常見的部分方式。

(1)多總線結(jié)構(gòu)多總線結(jié)構(gòu)是多處理機(jī)系統(tǒng)的一種總線結(jié)構(gòu)。這個(gè)總線是作為一種多處理機(jī)之間共享資源和系統(tǒng)中各處理機(jī)之間通信的一種手段。在這種結(jié)構(gòu)中處理機(jī)組成一個(gè)總線型網(wǎng)絡(luò)。有兩種基本方式：緊耦合系統(tǒng)：在這個(gè)系統(tǒng)中多個(gè)處理機(jī)之間是通過一個(gè)共享存儲(chǔ)空間傳送信息的方式互相通信的。松耦合系統(tǒng)：在這個(gè)系統(tǒng)中多個(gè)處理機(jī)之間是以通過輸入橢出結(jié)構(gòu)傳送信息的方式互相通信的。第36頁/共43頁

不管哪一種方式都共享一組總線，因此必須有組多總線協(xié)議，以及一個(gè)決定總線控制權(quán)的判優(yōu)電路。處理機(jī)要占用總線前必須判別總線是否可用。因此使用這種系統(tǒng)必須十分小心，要注意通信的效率問題，否則處理機(jī)的處理能力就會(huì)受到它的制約。①共享存儲(chǔ)器方式能提供較高的速度和通信信息量。但處理機(jī)間的物理距限遠(yuǎn)。由若干處理機(jī)與若干存儲(chǔ)器互連有下列幾種基本互連方法：

(a)時(shí)分總線互連方法最簡(jiǎn)單的方法是圖4．3所示的分時(shí)總互連方法。在這種結(jié)構(gòu)中所有處理機(jī)和所存儲(chǔ)器都連在一條公共總線上。處理機(jī)采了信息寫入存儲(chǔ)器的辦法與另一臺(tái)處理機(jī)行通信，在接收端處理機(jī)可以直接從存儲(chǔ)讀取信息。在這里必須有一種方法來分配線的控制權(quán)。常用的是有一個(gè)集中式總線判別器，但有不同的判別總線方法。第37頁/共43頁總線判別的方法：

1）每臺(tái)處理機(jī)有一條專用請(qǐng)求線和一條專用允許線接至判別器。這樣判別器可以根據(jù)優(yōu)先級(jí)別來對(duì)處理機(jī)的請(qǐng)求進(jìn)行選擇；因此靈活性較大。但每臺(tái)處理機(jī)需要有兩根聯(lián)絡(luò)線，這會(huì)提高成本，并且對(duì)增加處理機(jī)數(shù)的靈活性較小。

2）所有處理機(jī)合接一條請(qǐng)求線和一條允許線。判別器收到請(qǐng)求時(shí)查詢地址(空分)或時(shí)間片(時(shí)分)來判別請(qǐng)求的處理機(jī)。

3）請(qǐng)求線對(duì)所有處理機(jī)復(fù)接，而允許線則與所有處理機(jī)串聯(lián)。一旦判別器發(fā)現(xiàn)請(qǐng)求，立即通過允許線發(fā)出允許信號(hào)，沒有請(qǐng)求的處理機(jī)只將允許信號(hào)往下傳。第一臺(tái)發(fā)出請(qǐng)求的處理機(jī)就被賦予總線控制權(quán)?！?/p>

除上述三種方式之外，集中判別還可以不用集中判別器，而是讓總線時(shí)分復(fù)用。第一臺(tái)處理機(jī)分給一個(gè)周期(“時(shí)隙”)。這種方式適用于所有處理機(jī)同樣忙碌(占用總線時(shí)間較為均勻)的場(chǎng)合。否則總線的容量利用率就會(huì)降低。第38頁/共43頁(b)交換矩陣互連方法在有些系統(tǒng)中處理機(jī)數(shù)較多，尤其在大型系統(tǒng)中，總線的通信可能制約處理機(jī)的效率，形成一個(gè)“瓶頸”，因此需要想辦法提高總線的效率。人們很自然就會(huì)想到使用多組總線，例如每一臺(tái)處理機(jī)，每一存儲(chǔ)器接一組獨(dú)立總線。這樣就產(chǎn)生了交換矩陣互連結(jié)構(gòu)。這種互連結(jié)構(gòu)如圖4．4所示。圖中處理機(jī)和存儲(chǔ)器分別接在一個(gè)交換矩陣的縱、橫端，交換矩陣用一臺(tái)處理機(jī)控制。但當(dāng)處理機(jī)和存儲(chǔ)器數(shù)增加時(shí)，矩陣容量就會(huì)以平方增長(zhǎng)。(c)多通道互連方法存儲(chǔ)器有多個(gè)通道，分別接不同處理機(jī)，最常見的是雙向存儲(chǔ)器，或者是存