程控交換及綜合業(yè)務通信網第一章概論

1、 第一章第一章 概論概論 1.1 通信網與信息網的發(fā)展概況通信網與信息網的發(fā)展概況 信息技術是當今社會乃至未來社會生產力信息技術是當今社會乃至未來社會生產力的基本要素，信息產業(yè)已經成為國民經濟的基的基本要素，信息產業(yè)已經成為國民經濟的基礎結構。礎結構。 20052005年年中國移動電話用戶量已達中國移動電話用戶量已達1.2061.206億億 戶，超過美國居世界首位。電話用戶總數達到戶，超過美國居世界首位。電話用戶總數達到了近了近3 3億戶。億戶。 20012001年，中國電子信息產業(yè)成為推動經濟增長的年，中國電子信息產業(yè)成為推動經濟增長的重要力量，全年實現工業(yè)總產值重要力量，全年實現工業(yè)總產值

2、1357213572億元（按億元（按19901990年不變價計算），增速達年不變價計算），增速達26.8%26.8%，高于全國工業(yè)生產，高于全國工業(yè)生產增速增速1717個百分點；實現銷售收入個百分點；實現銷售收入82378237億元，增長億元，增長20%20%，二者均居各工業(yè)行業(yè)之首。成為保持中國經濟二者均居各工業(yè)行業(yè)之首。成為保持中國經濟7.3%7.3%增長的重要支柱。全行業(yè)全年完成工業(yè)增加值增長的重要支柱。全行業(yè)全年完成工業(yè)增加值17741774億元，比去年同期增長億元，比去年同期增長16%16%，占，占GDPGDP的的1.85%1.85%，拉動全，拉動全國國GDPGDP增長增長7.37.

3、3個百分點中的個百分點中的0.280.28個百分點。個百分點。 我國目前主要的通信網主要如下：我國目前主要的通信網主要如下： 1. 光纖、衛(wèi)星和數字微波骨干網光纖、衛(wèi)星和數字微波骨干網 2. 公用電話交換網（公用電話交換網（PSTN） 3. 公用分組交換數據網（公用分組交換數據網（CHINAPAC） 4. 公用數字數據網（公用數字數據網（CHINADDN） 5. 中國公用因特網（中國公用因特網（CHINANET） 6. “金金”系列網絡工程系列網絡工程 7. 中國科技信息網（中國科技信息網（CSTNET） 8. 中國教育和科研計算機網（中國教育和科研計算機網（CERNET） 1.2 信息網絡的

4、分類與特點信息網絡的分類與特點 信息網絡的分類方法主要有以下幾種：信息網絡的分類方法主要有以下幾種： 1. 根據業(yè)務和功能劃分根據業(yè)務和功能劃分 電話網、電報網、傳真網、計算機數據網、電話網、電報網、傳真網、計算機數據網、有線電視網等等。有線電視網等等。 2. 根據管理體制劃分根據管理體制劃分 公用網：公用電話交換網、公用數據網、公用網：公用電話交換網、公用數據網、因特網。因特網。 3. 根據交換方式劃分根據交換方式劃分 電路交換、報文交換、分組交換。電路交換、報文交換、分組交換。 4. 根據控制方式和拓撲結構劃分根據控制方式和拓撲結構劃分 集中控制式、分級控制式、分布控制式。集中控制式、分級

5、控制式、分布控制式。 星型、總線型、環(huán)型、樹型和混合型。星型、總線型、環(huán)型、樹型和混合型。 5. 根據規(guī)模和應用劃分根據規(guī)模和應用劃分 洲際網、國家網、地區(qū)網、廣域網、局域網等。洲際網、國家網、地區(qū)網、廣域網、局域網等。 1.3 1.3 交換機的發(fā)展過程交換機的發(fā)展過程 18761876年貝爾發(fā)明了世界上第一部電話機以年貝爾發(fā)明了世界上第一部電話機以來，電話交換技術隨著社會需求的飛速增長和來，電話交換技術隨著社會需求的飛速增長和科技水平的不斷提高處于迅速的變革與發(fā)展中，科技水平的不斷提高處于迅速的變革與發(fā)展中，可以分為三個階段：可以分為三個階段： 1. 1. 人工交換：借助話務員進行電話接續(xù)。

6、人工交換：借助話務員進行電話接續(xù)。 2. 2. 機電交換：包括步進式和縱橫式。步機電交換：包括步進式和縱橫式。步進式通過話機撥號脈沖直接控制電話接續(xù)?？v進式通過話機撥號脈沖直接控制電話接續(xù)。縱橫式則由直接控制過渡到間接控制，是對步進橫式則由直接控制過渡到間接控制，是對步進式的改進。式的改進。 3. 電子交換：主要分為布控式和程控式。布控式電子交換：主要分為布控式和程控式。布控式（Wired Logic Control，WLC）是利用邏輯電路進）是利用邏輯電路進行控制的一種交換方式。程控就是存儲程序控制行控制的一種交換方式。程控就是存儲程序控制（Stored Program Control，SP

7、C），程控式交換），程控式交換是利用計算機軟件進行控制（即存儲程序控制）的一是利用計算機軟件進行控制（即存儲程序控制）的一種交換方式。種交換方式。 1965年，美國開通了世界上第一臺程控交換機，年，美國開通了世界上第一臺程控交換機，2020世紀世紀7070年代開始出現了數字程控交換機。年代開始出現了數字程控交換機。 目前程控交換技術的發(fā)展方向：目前程控交換技術的發(fā)展方向： （1 1）進一步降低成本，減小體積，增強功能。）進一步降低成本，減小體積，增強功能。 （2 2）提高控制的分散、靈活程度與可靠性。）提高控制的分散、靈活程度與可靠性。 （3 3）普遍采用共路信令系統。）普遍采用共路信令系統。

8、 （4 4）引入非話業(yè)務。）引入非話業(yè)務。 （5 5）增強程控交換系統與其它通信網的接口、）增強程控交換系統與其它通信網的接口、連接與組網能力。連接與組網能力。 1.4 1.4 電話網的結構電話網的結構 電話網的基本組成設備包括終端設備、傳電話網的基本組成設備包括終端設備、傳輸設備和交換設備。輸設備和交換設備?；窘Y構形式有星型網、基本結構形式有星型網、環(huán)型網和復合型網等，目前的電話網一般都采環(huán)型網和復合型網等，目前的電話網一般都采用等級制樹型網絡結構。用等級制樹型網絡結構。 我國的電話通信網采用分級網結構，包括我國的電話通信網采用分級網結構，包括長途電話網和本地電話網兩大部分。長途電話網和本

9、地電話網兩大部分。 1.4.1 1.4.1 長途電話網長途電話網 長途電話二級網的等級結構及網路組織示長途電話二級網的等級結構及網路組織示意圖如圖意圖如圖1-1所示。所示。圖1-1 長途電話二級網等級結構及網路組織示意（1）一級交換中心）一級交換中心 一級交換中心（一級交換中心（DC1）為省（自治區(qū)、）為?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）長途交換中心，其功能主要是匯接所直轄市）長途交換中心，其功能主要是匯接所在?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）的省際長途來去話務在?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）的省際長途來去話務和所在本地網的長途終端話務。和所在本地網的長途終端話務。（2）二級交換中心）二級交換中心 二級交換中心（二級交換中心（DC

10、2）是本地網的長途交）是本地網的長途交換中心，其主要職能為匯接所在本地網的長途換中心，其主要職能為匯接所在本地網的長途終端話務。終端話務。1.4.2 1.4.2 本地電話網本地電話網 本地電話網指由同一個長途編號區(qū)范圍內本地電話網指由同一個長途編號區(qū)范圍內的所有交換設備、傳輸設備和用戶終端設備組的所有交換設備、傳輸設備和用戶終端設備組成的電話網絡。成的電話網絡。 根據本地網的規(guī)模大小和端局數量，本地根據本地網的規(guī)模大小和端局數量，本地網網路等級結構可分為網狀網結構和二級網結網網路等級結構可分為網狀網結構和二級網結構。構。 1.4.3 1.4.3 編號計劃編號計劃 （1）本地電話號碼）本地電話號

11、碼 同一本地網范圍內的用戶之間相互呼叫時同一本地網范圍內的用戶之間相互呼叫時撥打同一本地用戶號碼，號碼結構為：撥打同一本地用戶號碼，號碼結構為： 局號局內用戶號局號局內用戶號 （2 2）國內長途呼叫）國內長途呼叫 需在對方電話號碼前加撥國內長途字冠需在對方電話號碼前加撥國內長途字冠0 0和長途區(qū)號，號碼方案為和長途區(qū)號，號碼方案為 0 0長途區(qū)號對方電話號碼長途區(qū)號對方電話號碼 如果呼叫的是異地移動網用戶，則應在移如果呼叫的是異地移動網用戶，則應在移動電話號碼前加撥動電話號碼前加撥0 0，即號碼為：，即號碼為： 0 0移動網的接入碼移動網的用戶號碼移動網的接入碼移動網的用戶號碼（3 3）國際長

12、途呼叫）國際長途呼叫 國際自動撥號程序為：國際自動撥號程序為： 0000國家號碼被叫國的國內有效號碼國家號碼被叫國的國內有效號碼 1.5 1.5 話務理論基礎話務理論基礎 在話務理論基礎中，通常把請求服務的用戶稱為源，在話務理論基礎中，通常把請求服務的用戶稱為源，將中繼線、收發(fā)器等被請求的對象統稱為服務器。將中繼線、收發(fā)器等被請求的對象統稱為服務器。 由于用戶請求具有隨機性和所有用戶同時需要服務由于用戶請求具有隨機性和所有用戶同時需要服務的概率很小，并考慮到系統所需要服務器配置數量與服的概率很小，并考慮到系統所需要服務器配置數量與服務質量兩個方面，一般認為用戶偶爾得不到服務或需要務質量兩個方面

13、，一般認為用戶偶爾得不到服務或需要短時等待是可以容忍的。因此，需要對服務需求、服務短時等待是可以容忍的。因此，需要對服務需求、服務質量與系統應該配置服務器數量進行定量描述或估算。質量與系統應該配置服務器數量進行定量描述或估算。 1.5.1 1.5.1 話務量與話務量與BHCABHCA 話務量：單位時間內平均發(fā)生的呼叫次話務量：單位時間內平均發(fā)生的呼叫次數數a a與每次呼叫平均占用時間與每次呼叫平均占用時間t t0 0的乘積，表示的乘積，表示為：為： A = atA = at0 0 A A的單位有三種：的單位有三種： 若若a a與與t t0 0的單位相同，則的單位相同，則A A的單位是愛爾蘭的單

14、位是愛爾蘭（ErlangErlang）, ,簡記為簡記為ErlErl。 若若a a以小時作為時間單位，以小時作為時間單位，t t0 0以分鐘為單以分鐘為單位，則位，則A A的單位是分鐘呼（的單位是分鐘呼（cmcm）。）。 若若a a以小時作為時間單位，以小時作為時間單位，t t0 0以百秒為單以百秒為單位，則位，則A A的單位是百秒呼（的單位是百秒呼（ccsccs）。）。 1 Erl1 Erl60 cm60 cm36 ccs36 ccs 應當指出，實際中呼叫的頻次和持續(xù)時間應當指出，實際中呼叫的頻次和持續(xù)時間都是隨機變量，與時間和用戶行為有關，通常都是隨機變量，與時間和用戶行為有關，通常采用概

15、率統計的方法求采用概率統計的方法求a a和和t t0 0。圖1-2 一天中按小時統計的呼叫次數情況8:00 時 間12：0024：0014001000600200呼叫次數 BHCA: BHCA: 通常將話務量最大的一小時所對通常將話務量最大的一小時所對應的呼叫次數稱為應的呼叫次數稱為“忙時呼叫次數忙時呼叫次數”或或“忙時忙時試呼次數試呼次數”，縮寫為，縮寫為BHCABHCA。 BHCABHCA值根據不同容量和話務量而異，通值根據不同容量和話務量而異，通?？梢愿鶕o定的話務量，估算出忙時平均呼?？梢愿鶕o定的話務量，估算出忙時平均呼叫次數，然后取叫次數，然后取2 2倍，作為倍，作為BHCABHC

16、A值。值。 例如：若例如：若A=150Erl, tA=150Erl, t0 0 =180=180秒，則秒，則 a = A/ ta = A/ t0 0 = 150Erl/0.05= 150Erl/0.05小時小時 = 3000= 3000次次/ /小時小時 BHCA=2a=6000BHCA=2a=6000次次 1.5.2 1.5.2 呼損率與服務等級呼損率與服務等級 在一定的平均話務量和服務器數的情況下，在一定的平均話務量和服務器數的情況下，用戶發(fā)出的呼叫有的獲得了服務，有的沒有得到用戶發(fā)出的呼叫有的獲得了服務，有的沒有得到成功的處理與服務，產生阻塞，這種遇阻的呼叫成功的處理與服務，產生阻塞，這

17、種遇阻的呼叫稱為呼損。稱為呼損。 呼損率有兩種定義：呼損率有兩種定義： 1.1.時間擁塞率：服務器全忙的概率，即服時間擁塞率：服務器全忙的概率，即服務器全被占用的時間與總考察時間之比。務器全被占用的時間與總考察時間之比。 2.2.呼叫擁塞率：丟失呼叫的概率，即由于呼叫擁塞率：丟失呼叫的概率，即由于服務器全被占用而丟失的呼叫次數與總呼叫次服務器全被占用而丟失的呼叫次數與總呼叫次數之比。數之比。 系統所能達到的呼損率通常稱為服務等級系統所能達到的呼損率通常稱為服務等級gos(grade of service)gos(grade of service)。在交換系統中，往往要。在交換系統中，往往要求在

18、給定平均話務量（求在給定平均話務量（A A）和所希望達到的呼損率）和所希望達到的呼損率或服務等級（或服務等級（gosgos）下，確定所需的最低服務器個）下，確定所需的最低服務器個數（數（M M）。）。 在下面的幾種計算方法中，假定話源是相互獨在下面的幾種計算方法中，假定話源是相互獨立的，服務器是全利用度的，即所有的用戶對服務立的，服務器是全利用度的，即所有的用戶對服務器利用的機會是均等的。器利用的機會是均等的。（1 1）利用泊松分布）利用泊松分布 設有設有N N個源，共同產生的話務量為個源，共同產生的話務量為A A（ErlErl），），則每個源所產生的話務量為則每個源所產生的話務量為 每個源忙

19、的概率每個源忙的概率 NAA/ 這樣，這樣，N個源中有個源中有K個源忙的概率服從二項式分布，即個源忙的概率服從二項式分布，即 kNkkNkNkkNNANACppCkP)1 ()()1 ()(ANAp /當當N時時 ! kNCkkN，(1.1)其中其中(1.2) )!( !kNkNCkNAkNeNA)1 (，代入式（代入式（1.21.2），即得到泊松公式），即得到泊松公式AkekAkP!)()(N時時 （1.3） 在已知源總話務量在已知源總話務量A A和服務器數和服務器數M M，且源的個數遠遠大，且源的個數遠遠大于于M M的條件下，由式（的條件下，由式（1.31.3）可以求得表示時間擁塞率）可以

20、求得表示時間擁塞率B BT T的的摩立那（摩立那（MoLinaMoLina）公式）公式AMkkTekAB! 利用利用摩立那公式，建立了總話務量（摩立那公式，建立了總話務量（A)A)、服務、服務器數（器數（M)M)與擁塞率（與擁塞率（B BT T）的關系，并制成表，方便）的關系，并制成表，方便查用。查用。 例例1 1：若：若A=5ErlA=5Erl，gos=0.01gos=0.01，查表可得，查表可得M=12M=12。 (2) (2) 利用愛爾蘭利用愛爾蘭-B(Erlang-B)-B(Erlang-B)公式公式 設交換機系統有設交換機系統有N N個源，個源，M M個服務器。若個服務器。若i i個服務器被占用，則稱系統處于個服務器被占用，則稱系統處于i i狀態(tài)；若再狀態(tài)；若再發(fā)生呼叫或呼叫結束，則系統產生狀態(tài)轉移；發(fā)生呼叫或呼叫結束，則系統產生狀態(tài)轉移；若若i=M,i=M,則服務器全被占用，如果此時再來呼叫，則服務器全被占用，如果此時再來呼叫，它將占不到服務器而出現阻塞。它將占不到服務器而出現阻塞。 在假定在假定N N遠遠大于遠遠大于M M，呼叫都為相互獨立的，