第五章 程控交换机系统设计
第一节 程控交换机系统概述
随着现代化的发展对通信系统的要求将会越来越高，通信系统必须具有高度的先进性，实时性和可靠性，并能适应大量非话业务及ISDN业务的要求。
1.1数字程控交换机
☞ 整机系统采用功能分担、分级控制方式，中央处理机各级处理机分担处理及控制，提高子系统的可靠性；
☞ 中央处理机采用先进的计算机技术，CPU芯片钟频高，处理能力强，存储容量大，并应用高级语言编写软件；
☞ 接口种类多，ISDN（综合业务数据网）功能强，系统具有B+D、2B+D数字用户端口及各类中继接口。数据通信有V24，V28，V35，V36接口，及X21接口等。
☞ 配有各种服务器，适用于各种通信业务，除必备的管理数据服务器（ADS）外，还可选配话音邮箱服务器（VMS），传真/文本服务器（TCS）等。供用户选用；
☞ 故障自诊断能力强，且维护管理能力强，保证系统运行的可靠性。
1.2 数字程控机的应用范围
☞ 接口种类多，便于开展，除话音通信、传真通信外，可连接可视电话终端，可视图文终端，数据终端，多媒体终端等，提高系统通信业务范围；
☞ 具有较强的ISDN功能，用于办公自动化方面，提高与LAN，WAN的组网服务。
☞ 语音邮箱是将用户的话音通过压缩技术，量化，编码，存如硬盘，用户可提取"阅读"，"删改"，"保存"，"广播"，"查询"和"定时预报"等，提高了大厦通信自动化水平和服务水准。
☞ 文本/传真通信服务器，提供文本/传真信息的缓冲分配及交换功能，提高了大厦文本/传真信息的处理能力和办公自动化水平。
☞ 具有微波，卫星地面站，无线电通信等连接的信号接口，增大大厦的语音通信，数据通信的国内，国际通信业务的通路.
第二节 Meridian 1 ISDN 交换机介绍
加拿大北方电讯公司自1975年生产出世界第一台数字程控交换机以来，一直在程控交换机领域保持世界领先水平。其 OPTION 系列交换机更代表了当代PBX交换机的最高水平。
2.1 Meridian 1 OPT系列简介：
Meridian 1 Option 系列交换机是由北方电讯公司九十年代初最新研制的 ISDN 的交换设备，硬件结构合理，工艺水平高，软件丰富，功能先进，充分体现了现代交换和计算机技术的最新水平。其OPT系列包括Option 11、Option 51、 Option 61及 Option 81四种型号。
根据电话系统的设备要求， 推荐采用Meridian 1 Option 81 （1000线）系统。当有扩容要求时，只需增加模块即可。
OPT 81交换机系统采用模块化的软硬件结构， 开放式平台设计，具有丰富的接口及信令
、完善的组网能力及繁多的软件功能(近300个软件包，400多种功能)等优点。 而且机型之间有很多通用性，如各机型功能完全相同，外围卡板完全通用。具有无代演进、并行加载技术，便于今后扩容、升级和增加新的功能。
2.2 迭加式模块化结构
OPT 81系统采用迭加式模块化的硬件和软件结构。机框采用模块化铸铝构件，坚固耐用，具有很强的抗冲击性和防震性。设备模块外框完全相同，通过内框的不同结构分为中央控制模块、交换网络模块、外围设备模块、应用功能模块等，每个模块在特定位置都有清楚的标志，为用户的日常维护、扩容及增加相应的模块提供方便。
模块之间采用迭加方式联接，组成多列整体结构，列与列之间有专用组件连接；每列分为四个模块，外加底座、顶盖，构成完整设备硬件。
2.3 “无代演进”的承诺
为了适应通信产品飞速发展的要求， 双硬盘保护用户的投资利益，1982年北方电讯公司与北方贝尔研究所率先投资12 亿美元在其所有产品上实现连贯性设计－“无代演进”。经过多年的努力，
包括对其理论及产品的不断完善，“无代演进”的概念为全世界电信业所接受， CCITT蓝皮书亦明确提出此概念。
Meridian 1 ISDN 数字交换机按照北方电讯公司“无代演进”的设计思想进行设计，可以保证用户的设备随着通信技术的发展而进步，不会产生过时废弃的顾虑。每次产品的升级，只须更换少部分设备，即能实现新的功能。
Meridian 1 在软件的设计过程中同样贯穿了“无代演进”的设计思想，所以具有良好的向上和向下兼容性，便于软件版本的更新。“无代演进”的承诺将使买方所订购的交换机技术和功能一直处于领先地位，保证用户投资的有效性和长期性。
2.4 交换系统结构
2.4.1 公共控制部分
公共控制部分采用开放式总线结构，各类处理器悬挂在这条高速总线下。这种结构不但大大提高了系统的处理能力及可靠性，也为各类增值业务的开发应用奠定了坚实的基础。其硬件结构如后图，Option 81 有 2个CPU模块机柜，CPU 单热备份工作。中央控制部分的CPU
与存储器采用交叉冗余配置结构，即双CPU、双内存、双软驱硬盘， 在其中增加一对互相冗余热备份的判断控制器。通常情况下，当一套CPU/内存出现故障时，设备会自动切换到另一套CPU/内存继续工作；在特别恶劣情况时，一套CPU/内存中CPU故障时，而另一套CPU/内存中的内存故障， 在判断控制器的调整下，两套CPU/内存中完好的部分可以交叉联合控制工作，保证通讯不会中断。特别要指出的是，在OPT 81 中， 无论增加新软件包还是软件的升级，都可以利用并行加载技术。软件升级时利用该交换系统的双CPU，双存储器和双硬盘的配置， 一套主控制系统完成正常的接续工作，而另一套主控制系统升级软件、修改数据，然后存到硬盘， 完成之后，可将已经过数据修改的控制部分倒换成为正在工作的主控系统。由于网络及外围部分没有固化软件的存储器，整机受新软件支配。这时只影响正在拨号的用户几秒钟，而不影响正在通话的用户，然后再对另一套主控系统的硬盘进行软件的加载。使设备在不停机不影响正常通话的情况下，完成升级。
2.4.2 交换网络部分：
交换网络引入宽带超级环路和动态带宽控制技术，适应多媒体信息交换的需求。OPT 81 的交换网络的每个网络包含32 个2Mbit/s PCM环路， 可选用超级环路或增强型环路网络电路板构成。
每个超级环路板带宽为8Mbit/s，可支持84至512个用户端口，即可以按用户的需求灵活配置话务量，从无阻塞至经济的话务量配置选择。每个增强型网络板提供2个环路，每个环路带宽为2Mbit/s，提供30个速率为84kbit/s的话音交换时隙。
2.4.3 智能外围设备部分
智能外围设备提供用户及中继接口功能。Meridian 1具有丰富的接口种类。在智能外围设备的每个电路板中均采用处理芯片。外围控制器卡板，采用Motorola 68020微处理器，完成外围机柜的呼叫处理和维护诊断功能，外围卡板采用 Intel 8051微处理器， 完成的功能有卡板自动识别、自我检测，并向控制器发送控制信息，维护诊断信息。
本方案中的普通用户板、数字用户板、数据用户板、基本速率接口板(2B+D)、E＆M板、通用中继板均可灵活地插在此机框中。每个外围模块都配置铃流源和二次电源，若一个模块的铃流、二次电源发生故障不影响其它模块。而且除电源板外，其它卡板都可带电插拔，易于维护。
2.4.4 良好的用户平台
Meridian 1 交换机的设计结构十分强调平台式设计思想。 其中央控制部分的处理总线上可增加一系列应用处理器， 使用中还可增加各种增值应用模块，比如：Meridian Link(与计算机系统间的智能数据通道)、 Meridian Mail(一体化语音信箱) 、Meridian IVR(交互式语音应答系统)、Meridian Max( 呼叫中心管理系统)等。通过这些模块，OPT 81 还可用于信息台(114/112/160)、寻呼台(126/127)、特服台(110/119)等，为用户提供增值服务。
2.4.5 极强的号码处理能力
OPT 81系统具有丰富的号码资源，分机号码位数可达7位， 添加附加软件可达10位，并支持等位和不等位拨号。同时OPT 81还具有很强的号码分析和判断能力，可在用户拨出的号码前插入24位或删除15位数字，并具有14位号码的分析能力。
2.4.6 时钟
每套 OPT 81 系统配备两块时钟卡板，一块为工作时钟，一块为备用，当工作时钟不能正常工作时，会自动倒换到备用时钟。每块时钟板均可同步于不同的两个局向。M1 OPT81时钟可以达到以下指标的要求：
时钟精度：＋4×10-9
最大频偏：1×10-9／天
初始最大频率偏差：5×10-10
索引范围：能够准确同步到＋4×10-9的时钟
上述指标及性能均满足国标二级时钟的要求。
2.4.7 可靠性：
卖方的生产管理和物料采购均由北方电讯公司统一管理，Meridian 1中所有的元器件都经过严格的筛选，并来自统一的供货商。各种卡板使用旋转插件和表面贴片工艺，并经过雷击感应、电力线接触等邮电部抽样检测，所有外围设备均可带电插拔。铸铝框架结构保证了机柜具有耐压、抗震、防静电等特性。
Meridian 1的可靠性指标为：
平均故障间隔时间MTBF>40年
平均故障维护时间MTTR<1小时
2.4.8. 丰富的软件功能
为了保持同期国际先进技术水平，Meridian 1系列交换机大约每年更新一版软件，每两年推出一批新硬件。经过20余年开发、生产、销售和用户使用过程中全面实际考验，证明其软件可靠成熟。Meridian 1系列交换机可根据不同用户的需要提供400 多种服务功能，专用服务软件包100多种，如宾馆功能软件包、 医院功能软件包、专用组网通信软件包等。
配置中，一般将软件功能分成两部分：基本软件和选加软件，基本软件肯定随交换机系统提供，选加软件由用户选择，可随系统 提供，也可以后再补充。基本软件提供的功能一般用于支持 1个独立的基本的交换系统，选加软件则根据不同的应用场合提供不同的选加功能支持如公网/专网、宾馆/酒店、声讯服务(114/160、无线寻呼、秘书台等)、增值服务(话音邮箱、个人通信、电话银行、智能调度系统等)和非话业务等服务。
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