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1、第一章 概论,1.1 通信网与信息网的发展概况 信息技术是当今社会乃至未来社会生产力的基本要素，信息产业已经成为国民经济的基础结构。2005年中国移动电话用户量已达1.206亿 户，超过美国居世界首位。电话用户总数达到了近3亿户。,2001年，中国电子信息产业成为推动经济增长的重要力量，全年实现工业总产值13572亿元（按1990年不变价计算），增速达26.8%，高于全国工业生产增速17个百分点；实现销售收入8237亿元，增长20%，二者均居各工业行业之首。成为保持中国经济7.3%增长的重要支柱。全行业全年完成工业增加值1774亿元，比去年同期增长16%，占GDP的1.85%，拉动全国GDP增
2、长7.3个百分点中的0.28个百分点。,我国目前主要的通信网主要如下：1.光纤、卫星和数字微波骨干网 2.公用电话交换网（PSTN）3.公用分组交换数据网（CHINAPAC）,4.公用数字数据网（CHINADDN）5.中国公用因特网（CHINANET）6.“金”系列网络工程 7.中国科技信息网（CSTNET）8.中国教育和科研计算机网（CERNET）,1.2 信息网络的分类与特点 信息网络的分类方法主要有以下几种：1.根据业务和功能划分 电话网、电报网、传真网、计算机数据网、有线电视网等等。2.根据管理体制划分 公用网：公用电话交换网、公用数据网、因特网。,3.根据交换方式划分 电路交换、报文
3、交换、分组交换。4.根据控制方式和拓扑结构划分 集中控制式、分级控制式、分布控制式。星型、总线型、环型、树型和混合型。5.根据规模和应用划分 洲际网、国家网、地区网、广域网、局域网等。,1.3 交换机的发展过程 1876年贝尔发明了世界上第一部电话机以来，电话交换技术随着社会需求的飞速增长和科技水平的不断提高处于迅速的变革与发展中，可以分为三个阶段：,1.人工交换：借助话务员进行电话接续。2.机电交换：包括步进式和纵横式。步进式通过话机拨号脉冲直接控制电话接续。纵横式则由直接控制过渡到间接控制，是对步进式的改进。,3.电子交换：主要分为布控式和程控式。布控式（Wired Logic Contr
4、ol，WLC）是利用逻辑电路进行控制的一种交换方式。程控就是存储程序控制（Stored Program Control，SPC），程控式交换是利用计算机软件进行控制（即存储程序控制）的一种交换方式。1965年，美国开通了世界上第一台程控交换机，20世纪70年代开始出现了数字程控交换机。,目前程控交换技术的发展方向：（1）进一步降低成本，减小体积，增强功能。（2）提高控制的分散、灵活程度与可靠性。（3）普遍采用共路信令系统。（4）引入非话业务。（5）增强程控交换系统与其它通信网的接口、连接与组网能力。,1.4 电话网的结构 电话网的基本组成设备包括终端设备、传输设备和交换设备。基本结构形式有星型
5、网、环型网和复合型网等，目前的电话网一般都采用等级制树型网络结构。我国的电话通信网采用分级网结构，包括长途电话网和本地电话网两大部分。,1.4.1 长途电话网 长途电话二级网的等级结构及网路组织示意图如图1-1所示。,图1-1 长途电话二级网等级结构及网路组织示意,（1）一级交换中心 一级交换中心（DC1）为省（自治区、直辖市）长途交换中心，其功能主要是汇接所在省（自治区、直辖市）的省际长途来去话务和所在本地网的长途终端话务。,（2）二级交换中心 二级交换中心（DC2）是本地网的长途交换中心，其主要职能为汇接所在本地网的长途终端话务。,1.4.2 本地电话网 本地电话网指由同一个长途编号区范围
6、内的所有交换设备、传输设备和用户终端设备组成的电话网络。根据本地网的规模大小和端局数量，本地网网路等级结构可分为网状网结构和二级网结构。,1.4.3 编号计划（1）本地电话号码 同一本地网范围内的用户之间相互呼叫时拨打同一本地用户号码，号码结构为：局号局内用户号,（2）国内长途呼叫 需在对方电话号码前加拨国内长途字冠0和长途区号，号码方案为 0长途区号对方电话号码,如果呼叫的是异地移动网用户，则应在移动电话号码前加拨0，即号码为：0移动网的接入码移动网的用户号码（3）国际长途呼叫 国际自动拨号程序为：00国家号码被叫国的国内有效号码,1.5 话务理论基础 在话务理论基础中，通常把请求服务的用户
7、称为源，将中继线、收发器等被请求的对象统称为服务器。由于用户请求具有随机性和所有用户同时需要服务的概率很小，并考虑到系统所需要服务器配置数量与服务质量两个方面，一般认为用户偶尔得不到服务或需要短时等待是可以容忍的。因此，需要对服务需求、服务质量与系统应该配置服务器数量进行定量描述或估算。,1.5.1 话务量与BHCA 话务量：单位时间内平均发生的呼叫次数a与每次呼叫平均占用时间t0的乘积，表示为：A=at0 A的单位有三种：若a与t0的单位相同，则A的单位是爱尔兰（Erlang）,简记为Erl。,若a以小时作为时间单位，t0以分钟为单位，则A的单位是分钟呼（cm）。若a以小时作为时间单位，t0
8、以百秒为单位，则A的单位是百秒呼（ccs）。1 Erl60 cm36 ccs,应当指出，实际中呼叫的频次和持续时间都是随机变量，与时间和用户行为有关，通常采用概率统计的方法求a和t0。,图1-2 一天中按小时统计的呼叫次数情况,BHCA:通常将话务量最大的一小时所对应的呼叫次数称为“忙时呼叫次数”或“忙时试呼次数”，缩写为BHCA。BHCA值根据不同容量和话务量而异，通常可以根据给定的话务量，估算出忙时平均呼叫次数，然后取2倍，作为BHCA值。,例如：若A=150Erl,t0=180秒，则 a=A/t0=150Erl/0.05小时=3000次/小时 BHCA=2a=6000次,1.5.2 呼损
9、率与服务等级 在一定的平均话务量和服务器数的情况下，用户发出的呼叫有的获得了服务，有的没有得到成功的处理与服务，产生阻塞，这种遇阻的呼叫称为呼损。,呼损率有两种定义：1.时间拥塞率：服务器全忙的概率，即服务器全被占用的时间与总考察时间之比。2.呼叫拥塞率：丢失呼叫的概率，即由于服务器全被占用而丢失的呼叫次数与总呼叫次数之比。,系统所能达到的呼损率通常称为服务等级gos(grade of service)。在交换系统中，往往要求在给定平均话务量（A）和所希望达到的呼损率或服务等级（gos）下，确定所需的最低服务器个数（M）。在下面的几种计算方法中，假定话源是相互独立的，服务器是全利用度的，即所有
10、的用户对服务器利用的机会是均等的。,（1）利用泊松分布 设有N个源，共同产生的话务量为A（Erl），则每个源所产生的话务量为 每个源忙的概率,这样，N个源中有K个源忙的概率服从二项式分布，即,当,时,时,，,(1.1),其中,(1.2),，,代入式（1.2），即得到泊松公式,时（1.3）,在已知源总话务量A和服务器数M，且源的个数远远大于M的条件下，由式（1.3）可以求得表示时间拥塞率BT的摩立那（MoLina）公式,利用摩立那公式，建立了总话务量（A)、服务器数（M)与拥塞率（BT）的关系，并制成表，方便查用。例1：若A=5Erl，gos=0.01，查表可得M=12。,(2)利用爱尔兰-B(
11、Erlang-B)公式 设交换机系统有N个源，M个服务器。若i个服务器被占用，则称系统处于i状态；若再发生呼叫或呼叫结束，则系统产生状态转移；若i=M,则服务器全被占用，如果此时再来呼叫，它将占不到服务器而出现阻塞。在假定N远远大于M，呼叫都为相互独立的条件下，可得系统平衡状态后的递推关系式：,（1.4）,其中P(k)为系统处于k状态的概率，并等到恩格塞特（Engset）公式：,（1.5）,当,时，,代入式（1.5），可得爱尔兰-B(Erlang-B)公式：,（1.6）,它表示总话务量为A(Erl)、服务器数为M情况下，K个服务器被占用的概率。当k=M时，表示M个服务器全被占用，其时间拥塞 率或呼损率为：,爱尔兰-B(Erlang-B)公式已被ITU-T规定为Q.80标准，根据该公式制成表，方便查用。例2：若gos=0.01，A=5Erl，查表可得M=11。,作业1.简述交换机的发展过程。2.简述电话网的结构，我国的编号计划是什么？3.简述话务量的特点，什么是呼损率？4.已知A=10Erl，gos=0.01,求所需服务器的个数？,
