交换技术基础(第七章)

时间T内的话务量A：
A=C×t 其中，C——T内发生的呼叫次数； t——每次呼叫的平均占用时间。 话务量的单位为爱尔兰Erl 或小时呼TC。 也可用分钟呼(cm)或百秒呼(ccs)表示： 1Erl=1TC=60 cm=36 ccs
(7-1)
例、某交换机在一小时内共发生250次用户呼叫，每次呼叫的平均 占用时间为3分钟。则在这一小时内该交换机承受的话务量为： A=Ct=250×3/60=12.5Erl
A1=A/T=C×t / T (7-2) 考虑交换局的机线数量时，总是以忙时话务量为基本数据。 通常所说的话务量，即指电话局在忙时的话务量强度， 是一个平均值——随机性。
例、设一个用户在2hr内共呼叫5次，每次呼叫的保持时间为
800s,300s,700s,400s,50s。求该用户的话务量A和话务量强度A1 解： ∵T=2hr，C=5，t=(800+300+700+400+50)/5=450s=0.125hr ∴A=C×t=0.625Erl ∴ A1=A/T=0.625/2=0.315Erl (≤1，表现单个用户的占用率)
单位时间内处理机用于呼叫处理的时间开销为
t＝a＋bN a——固有开销，主要是用于非呼叫处理的机时，与系统结构、 系统容量、设备数量等参数有关； b——处理一次呼叫的平均开销，是非固有开销。 不同呼叫所执行的指令数不同，与呼叫的不同结果，如中途挂机、 被叫忙、完成呼叫；不同的呼叫类别，如局内呼叫、出/入局呼叫、 汇接呼叫等有关。这里取的是各种情况的加权平均值(小时/次)； N为单位时间内所处理的呼叫总数，即BHCA值。 t是每次成功呼叫所用的时间，是一个统计值。
例2：设10个用户公用交换机的2条话路，每个用户忙时话务量为 0.1Erl。求该交换机的呼损和线路利用率。 解：∵电路交换采用明显损失制且，2条话路可同时接受2个呼叫 →M=D全利用度线束 →符合爱尔兰公式应用条件 交换机的总话务量为 Ao=0.1 Erl×10=1 Erl； 出线数n=2；查爱尔兰表，可得呼损 E2(1)=20%。 ∴每条话路忙时出线利用率为 {(1-20%)×1Erl/2}×100%=80%/2=40%。
P (1 / 16 )1 - (1 - 0.4) 2 (15 / 16 )1 (1 0.4) 2 1.5 10 -51 Y=0.4Erl时，
256 512
P (1 / 16 )1 - (1 - 0.8) Y=0.8Erl时，
2 256

(15 / 16 ) 1 (1 0.8)
数字长途电话网≤0.098；数字市内电话网≤0.027。
7.2 交换网络的内部阻塞 前面讨论的呼损仅仅是由于出线全忙而引起的。 实际上，交换机的交换网络往往由若干级组成。 在入线和出线间还有内部各级之间的链路。
内部阻塞：当交换网络内部级间链路全忙时，由于入线找不到
空闲链路而不能达到空闲出线，导致呼叫损失的情况。
3、呼损概率 呼叫损失(呼损)：在用户的一次呼叫过程中，由于在交换网络 中找不到空闲输出线或控制系统过负荷，而未能完成呼叫接续。 呼损是偶然事件，所以叫做呼损概率。 对待呼损有两种不同处理方式： (1)明显损失制：如果用户呼叫不能立即接通时，公用交换设备 不再受理这次呼叫，用户立即听到忙音，表示本次呼叫遭到损失 需重新摘机呼叫，如电路交换； (2)等待制：用户呼叫不能立即接通时，不是立即听忙音而是等待 公用交换设备空闲时给予接续。接通顺序按排队系统。 不需重新呼叫，如分组交换，客服电话。
7.3 控制部件的呼叫处理能力－－BHCA
评价一台程控交换机的话务能力一般有两个基本参数： 话务量：通过交换网络可以同时连接的路由数 BHCA(Busy Hour Call Attempts)：忙时试呼次数，单位时间内 控制设备能够处理的呼叫数，表明控制部件对呼叫的处理能力。
对于数字交换机，交换网络的阻塞率很低，能通过的话务量较大， 交换机的话务能力往往受到控制设备的呼叫处理能力的限制。 BHCA值是一个评价交换系统的设计水平和服务能力的重要指标。
明显损失制中，Ac=Ao(1-B)=Ao-AoB 其中， B——呼损，正常情况下很小，如规定1％或5‰，因此 通常在工程中不严格区分Ac或Ao；但设备超负荷时较大。

等待制中，Ac=Ao
7.1.2 线束的概念 交换网络是若干输入线和能被这些输入线达到的若干输出线之 间的交叉矩阵。输出线可以组成一个或几个线束，满足： 入线上发生呼叫时，能接续到指定路由的一条空闲出线上去 任意一对输入-输出线上只允许有一个呼叫。
交换系统能承受的话务量由交换网络可同时连接的话路数决定
现代局用数字交换机的话务量可达数万Erl以上。
2、忙时、忙时呼叫和忙时话务量 交换局一昼夜期间所承受的话务量，即平均同时占用数， 是变化的——波动性。 一昼夜时间内，话务最繁忙的一小时称为忙时。
话务量强度(话务流量)：单位时间内流过的话务量
第
7章
交换技术基础
目前，电话业务仍是电信业务的主要内容。设计电话局交换 设备(交换网)及局间中继线配备数量时主要根据设备所要承受的 电话业务量(话务量)及规定的QoS (阻塞程度) 。 QoS：交换设备未能完成接续的电话呼叫业务量与用户发出的 电话呼叫量之比，即呼叫损失率。呼损越低，服务质量越高。 研究话务量、呼损与交换设备数量间固有关系的理论即为话务 理论。最早从事话务量研究的丹麦学者 A.K.Erlang在1909年发表了话务理论的经典著作。
7.1.3 爱尔兰呼损公式及其应用 对于交换节点，若呼叫到达是泊松过程，中继线是全利用度 线束，系统发生呼叫阻塞时，按明显损失制处理，则该系统达到 统计平衡状态时，可使用爱尔兰公式：
En ( A) An n！ Ai i！

i 0
n
其中，A－－原发话务量（爱尔兰）；n－－输出线数 En(A)－－呼损，同时有n个呼叫的概率，即n条出线全被占用， 拒绝新呼叫造成的呼损。

2 512

1.8 10 -6
可见中间链路数增加一倍，使网络的内部时隙数为输入/输出
时隙数的2倍时(本例中链路数=32，内部时隙数=512)，网络内部 阻塞概率很低，近似为0。 输入端AB级扩散，输出端BC级集中，以增加设备、提高成本 为代价。交换网络在整个交换机的成本中所占的比重不大。对于 采用体积小、功耗小的大规模集成电路构成的数字交换网络来说 是可行的。
TST三级交换网络，有16条输入母线和16条输出母线，每条母线有
256个时隙，即输入、输出端各有256×16=4096条话路。 T接线器：入线数=出线数，无阻塞 S接线器：一条出线上有16条入线与之相连；出线上有256个时隙 而每条入线上都有256个时隙(共4096个时隙)，极易造成阻塞。
1、阻塞概率的计算 假设每条入线上的话务量为Y，即 每条入线的占用概率为Y，则空闲概率为(1-Y) 2 主被叫通话时所占用的两条通路同时空闲的概率为 （ 1 - Y） 2 同时忙的概率为 1（ - 1 - Y） 当两条通路都处于同一个T接线器内时，通路的阻塞概率为
可用于开局时，在已知话务量和规定QoS的情况下计算所需
输出线数；也可用于故障诊断和确定忙时。
例1：一个交换机，其交换网络接1000个用户终端，每个用户 忙时话务量为0.1Erl，该交换机能提供123条话路同时接受123个 呼叫。求该交换机的呼损和线路利用率。 解：∵电路交换采用明显损失制 且，123条话路可同时接受123个呼叫→M=D全利用度线束 →符合爱尔兰公式应用条件 交换机的总话务量为 Ao=0.1 Erl×1000=100 Erl； 输出线数n=123；查爱尔兰表，可得呼损 E123(100)=0.3%。 话务流量损失 Ao×E=0.3%×100=0.3 Erl； 完成话务量Ac=Ao×(1-E)=99.7% ×100=99.7 Erl 通过了该交换机内的123条话路 ∴每条话路负荷99.7/123=0.8 Erl话务量，即 忙时出线利用率 {((1-0.3%)×100Erl)/123}×100%=80%。
7.3.1 计算BHCA的基本模型
BHCA值随机变化，难以测算，常用一个线性模型粗略估算。
系统开销：在充分长的统计时间内，处理机运行处理软件的
时间和统计时长之比，即时间资源的占用率。 固有开销：与呼叫处理次数无关的系统开销，如各种周期级扫 描程序的开销。 非固有开销：与呼叫处理次数有关的系统开销，如呼叫处理程 序对CPU的占用、号码分析。
分析 交换机输出线话路数，即线束容量M很小时，线束的利用率
很低，呼损很大；要保持较高的QoS就须减小流经的话务量。 M≥100时，线束的利用率较高，呼损很小 对于利用率较高的大容量线束，当流经的话务量增加时很容 易引起过负荷；利用率较低的小容量线束，对过负荷不敏感。
按ITU-T建议，我国电话网全程(发端-收端交换机)呼损：
线束按以下标准分为两类：
线束容量M——输出线数量 利用度D——每条输入线能达到的输出线范围 1、全利用度线束 线束中的任意一条出线能被任一条入线所达到，M=D， 只要有空闲出线即可接续，数字交换机采用。
2、部分利用度线束 任意一条输入线不能达到所有出线中的任意一条，只能达到 部分出线，D<M。 可能产生内部阻塞，即使输出线空闲也不能立即实现接续。 对应明显损失制和等待制两种情况。
可见网络的阻塞概率与每条入线上的话务量有关：
பைடு நூலகம்
P 9.7 10-27 ； Y=0.8Erl时， P 3.6 10-4 Y=0.4Erl时， 这种无集中、无扩散的网络在话务量较高时有较大的内部阻塞
2、无阻塞网络 要降低内部阻塞概率，就要增加级间的链路数即内部时隙数， 使级间链路上的话务量降低，从而降低阻塞率。

数字程控交换技术出现后，话务交换网络可实现无呼损。 影响交换系统QoS的因素除公用设备的数量外，还有处理机
的处理能力。 通信业务从语音拓展到数据、多媒体后，将输入信息统称 通信呼叫。话务理论发展为通信业务量理论，研究QoS与所需 通信设备间的关系。
7.1 话务量基本概念
7.1.1 话务量定义
例，某处理机忙时(单位时间)用于呼叫处理的时间开销平均为
0.85(占用率)，固有开销a=0.29，处理一个呼叫平均需时32ms，则 可得 0.85=0.29+(32×10－3/3600)N。 因此，该处理机忙叫呼叫处理能力值 N=63000 次/小时。
7.3.2 影响程控交换机呼叫处理能力的因素 1、交换系统容量：交换系统的用户数量越多，处理机的固定开销 就越大，如扫描，降低了处理机的呼叫处理能力。 2、控制系统结构：普遍采用多处理机结构。 各级处理机的负荷或功能分配合理，提高了处理机的处理能力 若某级处理机负荷过重，其他处理机效率不能充分发挥，系统的呼 叫处理能力就相对降低。 多处理机间通信需要开销，处理机越多，开销越大。 避免效率低的多处理机间的通信方式(如串行口通信)。 备用方式的开销不同：如同步方式要增加“比较”的开销；话 务 分担方式要求增加单机处理能力和余量，以便在故障时有单机工作 的可能性。
1、什么叫话务量 电话用户进行通话要占用电话交换机的资源(交换网络、 中继线、处理机、信令设备等)。 用户通话次数的多少和每次通话时间都从数量上说明了用户 需要使用电话的程度，或者说交换机资源被占用的程度。
话务量：从数量上表明用户或中继线占用交换机资源的程度，
具有随机性和波动性。
用户的电话呼叫完全是随机的，因此话务量是一个随机变量。

4、原发话务量和完成话务量 原发话务量：流入到交换网络的输入线上的话务量。 Ao ——Offered traffic 完成话务量：在输出端送出的话务量，已完成接续。 Ac——Carried traffic 损失话务量：原发话务量与完成话务量之差，即由于交换 网络有阻塞而遭受损失的话务量。 AoB—Lost traffic
1（ - 1 - Y）
2 256 / 2
当两条通路分别处于两个T接线器内时，通路的阻塞概率为
1（ - 1 - Y）
2 256
所以呼叫在交换网中发生阻塞的平均概率为
P (1 / 16) 1 - (1 - Y ) 2


128
(15 / 16) 1 (1 Y ) 2


256