1、第7章 交换技术基础,大纲要求： 1. 掌握话务量计算，程控交换系统的可靠性指标计算； 2. 理解影响程控交换机呼叫处理能力的因素，呼损、BHCA、MTBF、MTTR的含义； 3.了解话务量的基本概念。,第7章 交换技术基础,7.1 话务量基本概念 7.2 控制系统的呼叫处理能力 7.3 控制系统的可靠性指标,7.1 话务量基本概念,7.1.1 话务量 话务量又称电话负载，是电信业务流量的简称。 它是用户占用交换机资源的一个量度，反映用户在电话通信使用上的数量要求。 在交换局内，它表现为交换设备的繁忙程度。,7.1.1 话务量 交换机的话务量是指单位时间（1小时）内，交换系统承担的话务负荷和每
2、次处理任务平均占用的时间。 全天话务量变化（图7.1）,说明,通常所说的话务量，是指系统在一天的最繁忙时间里一个小时的平均话务量。,7.1.1 话务量 话务量的大小与用户数量、用户通信的频繁程度、每次通信占用的时间长度以及观测的时间长度有关。 单位时间内通信的次数越多，每次通信占用的时间越长，观测的时间越长，那么话务量就越大。 由于通信次数、每次通信占用时间的长度等都是变化着的，所以话务量也是一个随时间变化的量，即是一个“随机变量”。,7.1.1 话务量 话务量的计算 话务量A与用户的呼叫次数C和每次呼叫的平均占用时间t有关：A=Ct 话务量的基本单位是爱尔兰（Erlang），或叫“小时呼”，
3、简写为Erl。 话务量也用分钟呼（cm）或百秒呼（ccs）来表示：1Erl60cm 36ccs。,7.1.1 话务量 话务量计算的例子 例1.某中继线1小时内有6个10分钟的占用时间，问该中继线的话务量是多少？ 解：C6，小时A = Ct = 1 Erl,7.1.1 话务量 例2.一个交换机，其交换网络连接1000个用户终端，每个用户忙时话务量为0.1Erl。求该交换机总的话务量。 解：A = 0.1 Erl 1000 = 100 Erl 则该交换机总的话务量为100 Erl。,7.1.1 话务量 例3.一个城市由市区和农村组成。市区面积为400平方公里，1000个人/平方公里，每小时每个用户
4、2个电话，每个电话平均通话时长为50秒；农村面积为500平方公里，100个人/平方公里，每小时每个用户1个电话，每个电话平均通话时长为40秒。试计算该城市1小时内总共产生的话务量是多少？ 解：市区话务量A1 40010002（503600） 11111.11ERL,7.1.1 话务量 例3. 解：农村话务量A2 5001001（403600） 555.56ERL A A1 + A2 11111.11ERL + 555.56ERL 11666.67ERL 则该城市1小时内总共产生的话务量是11666.67ERL。,7.1.1 话务量 话务量的种类 原发话务量又称流入话务量，是指加入到交换网络输入
5、线上的话务量。 完成话务量，是指从交换网络输出端送出的话务量。即原发话务量中，完成接续的那部分话务量。 损失话务量，是指原发话务量中，未完成接续的那部分话务量。它是原发话务量与完成话务量之差。,7.1.1 话务量 国际通用的话务量单位，是原国际电报电话咨询委员会(CCITT)建议使用的单位-爱尔兰(Erl),是为了纪念话务理论的创始人丹麦学者 A.K.Erlang而命名的。 单位时间的话务量称为话务强度。 话务负荷能力是指在一定的呼损率下，交换系统在忙时可以负荷的话务强度。 话务负荷能力取决于交换网络的话务负荷能力。,7.1.2 线束 交换网络是一个将若干入线和能被这些入线达到的若干出线（线束
6、）之间的交叉矩阵。全利用度线束：线束中的任一条出线能被任一条入线所达到。 部分利用度线束：线束中的任一条入线不能达到所有出线，只能达到部分出线。,7.1.3 呼损 呼叫损失率是交换设备未能完成的电话呼叫数量与用户发出的电话呼叫数量的比值，简称呼损。 呼损通常是由交换网络的内部阻塞引起的。 呼损愈低，服务质量愈高。 呼损的两种处理方式：,明显 损失制,在呼叫中如果遇到全忙而找不 到空闲出线时，用户立即听忙音， 表示本次呼叫遭到损失。,7.1.3 呼损 呼损的两种处理方式：呼损的三种计算方式： （1）按呼叫计算的呼损B：是指在某一时间内损失的呼叫数与同一时间内发生的呼叫数之比。,等待制,在呼叫中如
7、果遇到全忙而找不到空 闲出线时，用户不是立即听忙音， 而是等待有空闲出线时给予接续。,7.1.3 呼损 呼损的三种计算方式： （2）按负载计算的呼损H：是指在某一时间内损失的话务量与同一时间内流入的话务量之比。 （3）按时间计算的呼损E：是指在某一时间内为话源提供接续路由全部阻塞的时间与所考察的时间段长度之比。,7.1.3 呼损 原发话务量、完成话务量与损失话务量的关系：AC = AO (1-B ) = AO - AOB AC表示完成话务量； AO表示原发话务量； AOB表示损失话务量； B表示呼损。,7.1.3 呼损 爱尔兰呼损公式 根据话务理论，呼损En(A) 、出线数n和原发话务量A之间
8、的定量关系可以用爱尔兰呼损公式表示：爱尔兰呼损公式表，简称“爱尔兰表”。 适用于明显损失制、全利用度系统。,7.1.3 呼损 确定呼损标准时，要考虑： 在电话网上能容许的总呼损大小 如何将总呼损分配到系统的各选择级上 总呼损大小的两个基本因素： 要使用户对服务质量感到满意，即呼损不能太大； 要使交换系统的设备有较高的使用效率，不造成资金的浪费，即呼损不能太小。 总呼损一般在2%5%范围内。,7.1.3 呼损 将总呼损分配到系统的各选择级上，一般不是平均分配（不合理），通常的做法是： 第一选组级的呼损标准不能比其它选择级的大，而应该稍小些； 对于局间中继线，为了减少投资、提高线束利用率，可以取较
9、大的呼损标准； 有些特种业务，由于其本身的重要性，呼损标准可以略小一些。,7.2 控制系统的呼叫处理能力,话务量所衡量的是交换网络可以同时连接的路由数。 交换网络的建立是在控制设备的控制下完成的，所以交换机的话务量往往受到控制设备呼叫处理能力的限制。 控制系统的呼叫处理能力用BHCA来衡量。BHCA值越大，处理能力越强。,BHCA(Busy Hour Call Attempts)，是指“忙时最大试呼次数”。它指的是在系统最忙时段，交换系统所能支撑的最大呼叫次数。 BHCC(Busy Hour Call Completion)，是指“忙时最大呼叫完成次数”。它指的是在系统繁忙时段，系统所能支持的
10、最大实际呼叫完成次数。,7.2 控制系统的呼叫处理能力,7.2.1 系统开销及其分配 系统开销是指处理机用于运行处理软件的时间和统计时长之比，即时间资源的占用率。 固有开销是指与呼叫处理次数（话务量）无关的系统开销。 非固有开销是指与呼叫处理次数（话务量）有关的系统开销。,7.2.1 系统开销及其分配 在程控交换机运行期间，控制系统的机时主要由操作系统和呼叫处理软件来占用。 操作系统的任务调度属于固有开销；而存储器管理、处理机管理、进程管理等属于非固有开销。 呼叫处理软件中的周期级程序属于固有开销，而基本级程序属于非固有开销。 通常系统开销中要留有余量，以备过负荷时的需要，这部分的开销称为余量
11、开销。,图7.6 系统开销和BHCA的关系,7.2.2 计算BHCA的基本模型 BHCA的计算 BHCA通常用一个线性模型来估算：t = a + bN t：单位时间内处理机用于呼叫处理的时间开销 a：固有开销 b：处理一次呼叫的平均开销 N：单位时间内所处理的呼叫总数，即 BHCA值,7.2.2 计算BHCA的基本模型 BHCA计算的例子 例.某处理机忙时用于呼叫处理的时间开销平均为0.95，固有开销为0.25，处理一个呼叫平均开销需时30ms，试求其BHCA。 解,7.2.3 影响BHCA的因素 1. 系统容量 容量通常以用户线和中继线数来表示。容量大小取决于数字交换网络的规模，即终端的时隙
12、数和话路数。 系统容量越大，固有开销就越大，则呼叫处理能力就越低。 2. 系统结构 在多处理机系统中，系统的组成方式、各处理机的分工方式、处理机间的通信方式、处理机的备用方式等都会影响BHCA值。,7.2.3 影响BHCA的因素 3. 处理机能力 指令系统功能越强，BHCA值越大。 主时钟频率越高，BHCA值越大。 能访问的存储空间范围越大，BHCA值越大。 I/O口效率越高， BHCA值越大。,7.2.3 影响BHCA的因素 4. 软件设计水平 简单、高效的操作系统会提高BHCA值。 合理的数据结构会提高BHCA值。 大部分软件用高级语言编写，但对实时性要求高、重复次数多的部分用汇编语言编写
13、，会提高BHCA值。,7.2.4 BHCA的测量 1.试呼结果 若一次试呼就完成通话，则称为成功呼叫；否则，称为不成功呼叫。 2.BHCA的测量 一般采用模拟呼叫器，利用大话务量测试： 试呼为成功呼叫 只考虑最大始发话务量： 用户话务量最大为0.2 中继线话务量为0.7,7.2.4 BHCA的测量 2. BHCA的测量 一般采用模拟呼叫器，利用大话务量测试： 每次呼叫平均占用时长： 用户为60s 中继线为90s BHCA标准值的计算公式：,图7.9 呼叫处理能力的特性曲线,7.2.4 BHCA的测量 3.过负荷控制 没有过负荷控制的交换机在发生过负荷时，其实际完成的呼叫处理数会急剧下降。 增加
14、过负荷控制，能大大改善过负荷状态下的呼叫处理能力。 过负荷控制过程： 将交换机的始发呼叫源（用户或入中继线）分为不同的优先级别。,7.2.4 BHCA的测量 3.过负荷控制 过负荷控制过程： 发生过负荷时，首先尽快停止处理优先级最低的呼叫源的呼叫； 若仍过负荷，再停止高一级的呼叫源，直到停止对最高优先级呼叫源的处理。,7.3 控制系统的可靠性指标,可靠性是指在规定的时间和条件下完成规定功能的能力。 程控交换机的可靠性指标是衡量交换机维持良好服务质量的持久能力的指标。 系统中断是指一个交换局系统的全部终端或大多数终端不能进行正常的接续。,7.3.1 基本概念 系统中断累计时间，通常规定在20年内
15、不得超过1小时，即平均每年不得超过3分钟。 失效率，是指单位时间内出现的失效次数。 修复率，是指单位时间内修复的故障数。 平均故障间隔时间MTBF，是指系统正常运行时间。 平均故障修复时间MTTR，是指系统因故障而停止运行的时间。,7.3.1 基本概念 可靠度R(t)，是指在规定的时间和规定的条件下完成规定功能的概率。维修度M(t)，是指可维修系统在规定的时间和规定的条件下，完成维修而恢复到规定功能的概率。,7.3.2 可靠性指标 1. 系统的可用度A 可用度是指系统的正常运行时间与总运行时间之比。 它是反映控制系统对电话服务的不间断性的值。 正常运行时间，可用平均故障间隔时间(MTBF)表示
16、。 总运行时间，可用正常运行时间(MTBF)加上平均故障检修时间(MTTR) 表示。,7.3.2 可靠性指标 1. 系统的可用度A 可用度的计算： 单处理机的可用度双处理机的可用度,7.3.2 可靠性指标 2. 系统的不可用度U 不可用度是指系统的故障时间与总运行时间之比。 不可用度的计算： 单处理机的不可用度双处理机的不可用度,7.3.2 可靠性指标 3. 系统可靠性指标的计算 例. 有一台处理机，MTBF2000小时，MTTR3小时。问：(1)单、双机预期的不可用度是多少？(2)40年中单、双机分别有多少小时因故障停机？(3)根据40年中双机的不可用度，求检修故障为3小时时需多少年？ 解,BHCA的计算 例解： t=0.95，a=0.25，b=30ms h由t=a+bN得：话路/h,解：(1)(2)(3)设检修故障为3小时时需x年，由 得：x=75年,图7.1 全天话务量变化示例,
