18程控交换机的工作流量与计费标准系统应用分析.docx
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18程控交换机的工作流量与计费标准系统应用分析
电子科技大学
毕业设计（论文）
论文题目：
程控交换机的工作流量与计费标准系统应用分析
教学中心：
电子科技大学网络教育重庆学习中心
指导老师：
职称：
学生姓名：
学号:
专业：
通信工程
电子科技大学
继续教育学院
制
网络教育学院
2010年05月10日
电子科技大学
毕业设计（论文）任务书
题目：
程控交换机的工作流量与计费标准系统应用分析
任务与要求：
详细阐述程控交换机和其测试相关知识，解读分析相关协议，有详细的计费处理构成和工作流程的分析，绘制拨打电话的过程的程控交换机处理一次电话呼叫的简要流程，解决系统中的故障问题，初步实现程控交换机的工作流程和计费标准，能够熟练掌握计费标准和工作流程。
时间：
2010年3月2日至2010年5月12日共12周
办学单位：
学生姓名：
学号：
专业：
通信工程
指导单位或教研室：
重庆科创职业学院
指导教师：
职称：
讲师
电子科技大学
继续教育学院
制
网络教育学院
2010年3月5日
毕业设计（论文）进度计划表
日期
工作内容
执行情况
指导教师
签字
3月15日至
3月20日
选题
3月21日至
3月25日
论文提纲写作
3月26日至
4月10日
初稿写作
4月11日至
4月15日
二稿写作
4月16日至
4月19日
定稿并上交论文的电子文档
4月20日至
5月12日
做好论文答辩准备
教师对进度计划实施情况总评
签名
年月日
本表作评定学生平时成绩的依据之一。
电子科技大学毕业设计（论文）中期检查记录表
学生填写
毕业设计（论文）题目:
程控交换机的工作流量与计费标准系统应用分析
学生姓名:
学号：
V
专业：
层次:
教学中心名称:
指导教师姓名及职称:
教师指导毕业设计（论文）时间及地点:
检查
教师填写
毕业设计（论文）题目工作量
饱满
一般
不够
毕业设计（论文）题目难度
大
适中
不够
毕业设计（论文）题目涉及知识点
丰富
比较丰富
较少
毕业设计（论文）题目价值
很有价值
一般
价值不大
学生是否按计划进度独立完成工作任务
学生毕业设计（论文）工作进度填写情况
学生出勤情况及出勤的考核办法
学生与指导教师见面接受指导次数
5次
学生工作态度
认真
一般
较差
教师毕业设计（论文）指导日志是否齐全
其他检查内容：
存在问题及采取措施:
检查教师签字:
年月日
教学中心意见:
学院审核意见（加盖公章）:
年月日
年月日
摘要
本文通过针对程控交换机的硬件组成，工作流程，计费系统的分类和功能做了详细的分析，数字式程控交换机的问世是电话交换技术发展的一个重要的里程碑,它标志着电话交换机进入了全电子交换的发展阶段。
机电式交换机经历了漫长的发展历史,于60年代中期进入电子交换时代。
在其开始阶段是以计算机代替机电式交换机中的主要控制设备,这就是空分程控交换机。
数字程控交换机是现代数字通信技术、计算机技术与大规模集成电路（LSI）有机结合的产物。
程控交换机是利用现代计算机技术，完成控制、接续等工作的电话交换机。
其中通话接续部分是利用交换机中的数字交换网络，采用PCM方式实现数字交换的，控制部分是通过软件由计算机来实现的。
先进的硬件与日臻完美的软件综合于一体，赋予程控交换机以众多的功能和特点，本文对其进行了分析和介绍。
关键词：
程控交换机硬件组成工作流程计费标准功能通信
Abstract
Inthispaper,thehardwarefortheprogram-controlledswitchboards,workflow,billingsystemsofclassificationandfeatureadetailedanalysisoftheadventofdigitalprogram-controlledswitchboardstelephoneswitchingtechnologyisanimportantmilestone,itmarkedthetelephoneexchangeintoafullelectronicexchangestageofdevelopment.Electromechanicalswitchesexperiencedalonghistoryofdevelopment,inthemid-60sintotheeraofelectronicexchange.Initsinitialphaseistoreplacetheelectromechanicalswitchesthecomputer'smaincontroldevice,whichisanemptysub-program-controlledswitches.Digitalprogram-controlledswitchesisamoderndigitalcommunicationtechnology,computertechnologyandlargescaleintegration（LSI）combinationproduct.Program-controlledswitchesistheuseofmoderncomputertechnology,completecontrol,continuationofthetelephoneexchange,etc..Onepartistheuseoffollow-talkswitchofthedigitalswitchingnetwork,usingPCMmodedigitalswitching,controlinpartbythesoftwarebythecomputertoachieve.Advancedhardwareandsoftwarebecomingmoreintegratedinoneperfecttogiveprogram-controlledswitchestoalargenumberoffunctionsandfeatures,thispapercarriedoutitsanalysisandpresentation.
KEYWORDS:
program-controlledswitchinghardwareofthebillingstandardfeatureworkflowcommunications
目录
第一章绪言1
第二章程控交换机硬件组成和工作流程2
第一节程控交换机硬件组成2
一、话路系统2
二、控制系统4
第二节工作流程5
一、电话控制方式5
二、电话接续基本流程6
三、时分接线器原理7
四、空分接线器原理7
第三章程控交换机的计费系统10
第一节话务量10
一、话务量概念10
二、忙时10
三、话务量的定量描述10
四、损失率11
第二节计费方式11
一、计费系统分类11
二、计费的实现12
三、话单的分类13
第三节计费的功能13
一、直线电话计费系统（密码）13
二、直线、虚拟网、密码计费系统14
第四节编号要求15
一、普通用户15
二、特种业务号码15
结束语16
谢辞17
参考文献18
第一章绪言
对程控交换机的硬件组成，工作流程，计费系统的分类和功能做了详细的分析，数字式程控交换机的问世是电话交换技术发展的一个重要的里程碑,它标志着电话交换机进入了全电子交换的发展阶段。
机电式交换机经历了漫长的发展历史,于60年代中期进入电子交换时代。
在其开始阶段是以计算机代替机电式交换机中的主要控制设备,这就是空分程控交换机。
数字程控交换机是现代数字通信技术、计算机技术与大规模集成电路（LSI）有机结合的产物。
程控交换机是利用现代计算机技术，完成控制、接续等工作的电话交换机。
其中通话接续部分是利用交换机中的数字交换网络，采用PCM方式实现数字交换的，控制部分是通过软件由计算机来实现的。
先进的硬件与日臻完美的软件综合于一体，赋予程控交换机以众多的功能和特点，本文对其进行了分析和介绍。
第二章程控交换机硬件组成和工作流程
第一节程控交换机硬件组成
存储程序控制系统作为程控交换机的核心，它是由硬件与软件两部分组成。
存储程序控制系统由中央处理器单元（CPU）、程序存储器（ROM）、数据存储器（RAM）和连接到接口（用户接口、中继接口、维护接口）系统和话路系统交换网络的若干输入/输出（I/O）单元组成。
1、CPU是系统的控制核心，它按照预定的程序进行各种信息的输入、输出、分折、运算和处理；
2、RAM用于存储处理程序；
3、ROM用于存储各种数据；
4、I/O单元作为控制系统接口有串口与并口之分；用于维护终端、计费终端和交换机之间的接口一般是串行的；而一般信令I/O及接续控制I/O是并行的。
程控交换机的主要任务是实现用户间通话的接续。
基本划分为两大部分：
话路设备和控制设备。
话路设备主要包括各种接口电路（如用户线接口和中继线接口电路等）和交换（或接续）网络；控制设备在纵横制交换机中主要包括标志器与记发器，而在程控交换机中，控制设备则为电子计算机，包括中央处理器（CPU）,存储器和输入/输出设备。
程控交换机实质上是采用计算机进行“存储程序控制”的交换机，它将各种控制功能与方法编成程序，存入存储器，利用对外部状态的扫描数据和存储程序来控制，管理整个交换系统的工作。
一、话路系统
话务系统可分为用户级和选组级两部分，主要包括用户电路、用户集线器、中断线接口、信号部件、数字交换网络（即选组级）以及用户处理机等部件。
用户级是用户终端与数字交换网络之间的接口电路；数字交换网络是话务系统的核心设备，交换机的交换功能主要是通过数字交换网络来实现的。
本节主要介绍用户级话路中各部件的电路结构成及原理。
（一）摸拟用户电路
在程控数字交换机中，用户电路（SubscriberLineCircuit,SLC）应具有七大功能，其框图如图1-1所示：
1-1用户电路的功能框图
七大功能的英文字头BORSCHT,又称为BORSCHT功能，其含义如下：
.馈电（B）
向用户话机馈电是采用-48V（或-60V）的直流电源供电。
.过压保护（O）
用户外线可能受到雷电袭击，也有可能和高压线相碰。
高压进入交换机内部就会毁坏交换机的相关部件。
通常在总配线架上对每一个用户都装有保安器，它能保护交换机免受高压袭击。
，
.振铃控制（R）
由于振铃电压为交流9015V，频率为25Hz，当振铃高压送往用户线时，就必须采用取隔离措施，使其不能流向用户电路的内线，否则将引起内线电路的损坏，一般采用振铃继电器实现。
.监视（S）
监视功能主要是监视用户的通/断状态，及时将用户线的状态信息送给处理机处理。
.编译码和滤波
编译码和滤波功能是完成模拟信号和数字信号的装换。
.混合电路（H）
混合电路的功能是用来进行二/四线转换。
用户线上传送的是模拟信号，一般采用二线双向传输。
而数字信号的传输必须是单向，即发送时要通过编码器，接收时要通过译码器，因此，需要四线传输。
所以在二线和四线交接处必须要有二/四线转换接口。
.测试（T）
测试功能主要用于及时发现用户终端、用户线路和用户线就接口电路可能发生的混线、断线、接地、与电力线碰接以及元器件损坏等各种故障，以便及时修复和排除。
所以在用户电路中提供一些测试接点及开关。
（二）用户集线器
用户集线器是用来进行话务量的集中（或分散）的。
对于每个用户来说，话务量是很低的，一般在0.12~0.2Erl之间，如果每个用户都在交换机中占据一条话路，显然是很不经济的。
为此采用用户集线器，进行话务量集中。
通常以120个用户为一群，出线为4套PCM链路。
每群有一个用户级T接线器，可以有多个用户群复接，从而将几百个用户或上千用户共用的120条话路接到选组级。
通常将复接的用户群数称作集中比。
集中后，话路的话务量可达到0.8Erl，这样节省了投资，又能使用户级至选组级间采用传输质量高的PCM线路，改善了用户线的传输质量。
如图1-2（a）所示，SMU代表上行通路话音存储器，LCMU代表上行通路用户级T的控制存储器，控制存储器。
一个控制存储器按集中比（16∶1）的要求，可控制16个话音存储器。
控制存储器的单元数为128个单元，每个单元地址对应输出母线的一个时隙。
。
（b）图所示为用户级T接线器分路示意图，SMD代表下行通路话音存储器，LCMD代表下行通路用户级T的控制存储器，所以控制存储器的单元数是128个单元，与各话音存储器的单元数一样。
上行通路和下行通道的用户级T接线器是分别采用读出控制方式和写入控制方式。
图1-2读出控制方式和写入控制方式
二、控制系统
程控交换机控制系统的硬件设备是处理机，其控制核心是中央处理机，它按照存放在存储器中的程序来控制交换接续和完成维护与管理功能。
程控交换机的控制系统一般可分为三级：
第一级是电话外设控制级。
这一级是靠近交换网以及其他电话外设部分，也就是与电话设备硬件的关系比较密切的部分，其控制功能主要是完成扫描和驱动。
其特点是操作简单，但工作任务非常频繁，工作量很大。
第二级是呼叫处理控制系统。
它是正个交换机的核心，是将第一级送来的信息进行分析、处理，再通过第一级发布命令来控制交换机的路由接续和复原。
这一级的控制功能具有较强的只能性，所以这一级均为存储程序控制。
第三级是维护测试级。
主要用于操作维护和测试，它包括人-机通信。
这一级要求更强的只能性，所以需要的软件数据量最多，但对实时性要求较低。
这三级的划分可能是“虚拟”的，仅仅反映控制系统程序的内部分工；也可能是“实际”的，即分别设置专用的或同用的处理机来分别完成不同的功能。
如第一级采用专用的处理机（用户处理机），第二级采用呼叫处理机，第三级采用通用的处理机（主处理机）。
这三级逻辑的复杂性和判断标志能力是按照从一级至三级顺序递增的，而实时运行的重要性、硬件的数量和其专用性则是递增的。
第二节工作流程
一、电话控制方式
程控交换机就控制方式而论,主要分两大类:
（一）布线逻辑控制
布线逻辑控制它是通过布线方式实现交换机的逻辑控制功能,.通常这种交换机仍使用机电接线器而将控制部分更新成电子器件,因此称它为布控半电子式交换机,这种交换机相对于机电交换机来说,虽然在器件与技术上向电子化迈进了一大步,但它基本上继承与保留了纵横制交换机布控方式的弊端,体积大,业务与维护功能低,缺乏灵活性,因此它只是机电式向电子式演变历程中的过度性产物.
（二）存储程序控制工作流程
存储程序控制它是将用户的信息和交换机的控制,维护管理功能预先变成程序,存储到计算机的存储器内.当交换机工作时,控制部分自动监测用户的状态变化和所拨号话，长话和用户交换机；按接续方式可分为空分和时分交换机。
程控交换机按信息传送方式可分为：
模拟交换机和数字交换机。
由于程控空分交换机的接续网络（或交换网络）采用空分接线器（或交叉点开关阵列），且在话路部分中一般传送和交换的是模拟话音信号，因而习惯称为程控模拟交换机，这种交换机不需进行话音的模数转换（编解码）,用户电路简单，因而成本低，目前主要用作小容量模拟用户交换机。
时分交换机程控一般在话路部分中传送和交换的是模拟话音信号，因而习惯称为程控数字交换机，随着数字通信与脉冲编码调制（PCM）技术的迅速发展和广泛应用，世界各先进国家自60年代开始以极大的热情竞相研制数字程控交换机，经过艰苦的努力，法国首先于1970年在拉尼翁成功开通了世界上第一个程控数字交换系统E10,它标志着交换技术从传统的模拟交换进入数字交换时代。
由于程控数字交换技术的先进性和设备的经济性，使电话交换跨上了一个新的台阶，而且对开通非话业务，实现综合业务数字交换奠定了基础，因而成为交换技术的主要发展方向，随着微处理器技术和专用集成电路的飞跃发展，程控数字交换的优越性愈加明显的展现出来。
目前所生产的中大容量的程控机全部为数字式的。
二、电话接续基本流程
根据前述程控交换机的基本结构，结合我们拨打电话的过程，程控交换机处理一次电话呼叫的简要流程:
（一）主叫摘机到交换机送拨号音
程控交换机按一定的周期执行用户线扫描程序，对用户电路扫描点进行扫描，检测出摘机呼出的用户，并确定呼出用户的设备号。
从外存储器调入该用户的用户数据（其中包括有该用户的电话号码、用户类别及服务类别等内容），然后执行去话分析程序。
如果分析结果确定是电话呼叫，则寻找一个空心路由（在时分机中是空闲时隙，在空分机中是绳路），把该用户连接到拨号音产生设备上，使用户听到拨号音。
（二）收号和数字分析
程控交换机中脉冲号码是由用户电路接收的，扫描检出并识别收入相应存储器在收到第一位号的第一个脉冲后，停发拨号音。
双频号码一般是由双频处理电路板接收识别的。
交换机在收到一定位数的号码以后，就可进行数字分析，以便确定本次呼叫是呼叫本局还是呼叫他局。
（三）来话分析至向被叫振铃
若数字分析的结果是呼叫本局，则在收号完毕和数字分析结束以后，根据被叫号码从存储器找到被叫用户的数据（包括被叫用户的设备、用户类别等内容），而根据用户数据执行来话分析程序进行来话分析，并测被叫用户忙闲。
如被叫用户空闲，则找一个从铃流设备到被叫用户的空闲路由，以给被叫用户送铃流（在数字交换机中该路由只送铃流控制信号，铃流信号则由铃流电源一直加在用户电路上），并且还应该选择一个能连通主被叫用户的空闲路由。
接下来向被叫用户振铃，振铃确认后向主叫用户送回铃音。
在数字交换机中向用户振铃是由用户电路完成。
（四）被叫应答双方通话
被叫摘机应答由扫描检出，由预先已选好的空闲路由建立主被叫两用户的通话电路。
同时，停送铃流和回铃音信号。
通话电源一般经由各自的用户电路提供。
（五）话终挂机、复原双方通话时，一般由其用户电路监视是否话终挂机。
如主叫先挂机，由扫描检出，通话路由复原，向被叫送忙音，被叫挂机后其用户电路复原，停送忙音。
三、时分接线器原理
时分接线器的功能是完成一条PCM复用线上各时隙间信息的交换，它主要由话音存储器和控制存储器组成。
话音存储器（SM）是用来暂时存储话音脉冲信息的。
故又称“缓冲存储器”。
控制存储器（CM）是用来寄存话音时隙地址的，又称“地址存储器”或“时址存储器”。
时分接线器的工作方式有两种：
一种是“顺序写入控制读出”方式，另一种是“控制写入顺序读出”方式。
此处顺序写入和顺序读出中的“顺序”是指按照话音存储器地址的顺序，可由递增计数器来控制；而控制读出和控制写入的“控制”是指按控制存储器中已规定的内容（即话音存储器的地址）来读或写话音存储器的。
至于控制存储器的内容则是由处理器根据呼叫处理程序在来话分析被叫摘机后写入、双方挂机后清除的，这也是程控交换机程序控制电话交换的核心内容。
SM和CM的存储单元数相同，都是由输入或输出PCM复用线内每帧的时隙数所决定的，两者数量相同。
SM的每个单元的位数取决于每个时隙中所含的码位数。
CM的单元需要存储SM的地址数，因此在本例中只需5位长，用五位二进制数即可区分32个SM单元。
应当指出，对于时分接线器，无论哪一种工作方式，都是将属于不同时隙的信码存入到不同位置的SM单元中，即把时间上区分的信码存入到不同位置的SM单元中，也就是把时间上区分的信码转化为空间上区分的信码，这意味着时分接线器是由空间的改变来实现时隙交换的，所以我们可以说时分接线器是按空分方式工作的。
目前时分接线器中的存储器可采用通用高速RAM，交换的时隙数可高达4096个。
中大容量交换机一般采用专用数字交换集成芯片，以扩大容量，提高效率，增强可靠性并降低成本，如Mitel公司的MT8980芯片可实现输入输出256时隙间任两时隙的无阻塞交换。
四、空分接线器原理
数字交换网络中的空分接线器，就其结构而言与空分交换网中的空分接线器是相同的。
它在数字交换网络中的作用是完成不同PCM复用线上同时隙间的信码交换。
由于其工作方式与空分交换网络中的空分接线器不同，我们重画空分接线器的结构。
当接至数字交换网络的PCM复用线为2条以上时，可采用S接线器来完成复用线之间的交换。
要是输入的TS1中的信码交换到输出PCM1中，输入PCM1的TS14中的信码交换到输出PCM0，则在TS1时刻，在CM0的控制下，交叉点1闭合，就把输入PCM0中该时刻的信码直接传输到了输出的PCM1中，并且由于这个传输是在TS1时刻无延时地发生，因此被交换信码在输出PCM1中所占有的时隙仍是TS1。
同理，要把输入PCM1中的TS1交换到输出PCM0，只需在TS14时刻，由CM1控制交叉点2闭合就可以了。
很明显，S接线器能完成不同的PCM复用线间的信码交换，但在交换中信码的时隙位置不变，即它不能完成时隙交换。
因此，S接线器不能在数字交换网络中单独存在。
应指出，在数字交换机中的空分接线器是以时分方式工作的。
第三章程控交换机的计费系统
第一节话务量
一、话务量概念
无论市话交换网还是长话交换网。
都是用来满足用户通话的要求。
话务量就是从数量上来衡量一个交换局的服务质量标准，表明用户的通话要求。
更通俗地说，话务量是用来描述用户使用电话的繁忙程度的量，又称为电话负载。
话务量数值的大小取决于以下三个因素：
第一是考察时间的长短。
考察时间越长，在这段时间内发生的呼叫次数越多，因而话务量越大。
第二是单位时间内发生的呼叫次数越多，话务量越大。
第三是每次呼叫的占用越长，话务量越大。
二、忙时
话务量是经常变化的，以同一天来说，它的波动就很大。
一般上、下午各有一个繁忙的时间，而到深夜电话负载就很轻。
我们称一昼夜之内话务量最大的一小时（上午9-10时）为最忙小时或简称忙时，该小时的平均话务量叫做忙时的话务量，如不另加说明，通常所说的话务量均指忙时话务量，严格地说，应叫话务量强度，只是习惯上省去了“强度”二字。
交换系统的话务设备配置都是按忙时设计的，以便保证电话最繁忙的时候也能满足服务质量要求。
忙时的服务令人满意，则其它时间就不成问题。
在日常维护工作中，应经常统计和调查话务量，以此作为交换网扩充时设计的重要依据。
三、话务量的定量描述
为了能够准确地用数量来表示话务量，并为统计和调查话务量奠定理论的依据，可以给话务量下一个严格的定义：
单位时间内平均发生的呼叫次数与每次呼叫的平均占
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