7交換技術基礎第章目前，電話業(yè)務仍是電信業(yè)務的主要內容。設計電話局交換設備(交換網)及局間中繼線配備數(shù)量時主要根據設備所要承受的電話業(yè)務量(話務量)及規(guī)定的QoS(阻塞程度)。QoS：交換設備未能完成接續(xù)的電話呼叫業(yè)務量與用戶發(fā)出的電話呼叫量之比，即呼叫損失率。呼損越低，服務質量越高。研究話務量、呼損與交換設備數(shù)量間固有關系的理論即為話務理論。最早從事話務量研究的丹麥學者A.K.Erlang在1909年發(fā)表了話務理論的經典著作。北京郵電大學出版社數(shù)字程控交換技術出現(xiàn)后，話務交換網絡可實現(xiàn)無呼損。影響交換系統(tǒng)QoS的因素除公用設備的數(shù)量外，還有處理機的處理能力。通信業(yè)務從語音拓展到數(shù)據、多媒體后，將輸入信息統(tǒng)稱通信呼叫。話務理論發(fā)展為通信業(yè)務量理論，研究QoS與所需通信設備間的關系。北京郵電大學出版社用戶的電話呼叫完全是隨機的，因此話務量是一個隨機變量。時間T內的話務量A：A=C×t(7-1)其中，C——T內發(fā)生的呼叫次數(shù)；

t——每次呼叫的平均占用時間。話務量的單位為愛爾蘭Erl或小時呼TC。也可用分鐘呼(cm)或百秒呼(ccs)表示：1Erl=1TC=60cm=36ccs例、某交換機在一小時內共發(fā)生250次用戶呼叫，每次呼叫的平均占用時間為3分鐘。則在這一小時內該交換機承受的話務量為：A=Ct=250×3/60=12.5Erl交換系統(tǒng)能承受的話務量由交換網絡可同時連接的話路數(shù)決定現(xiàn)代局用數(shù)字交換機的話務量可達數(shù)萬Erl以上。北京郵電大學出版社2、忙時、忙時呼叫和忙時話務量交換局一晝夜期間所承受的話務量，即平均同時占用數(shù)，是變化的——波動性。一晝夜時間內，話務最繁忙的一小時稱為忙時。北京郵電大學出版社話務量強度(話務流量)：單位時間內流過的話務量A1=A/T=C×t/T(7-2)考慮交換局的機線數(shù)量時，總是以忙時話務量為基本數(shù)據。通常所說的話務量，即指電話局在忙時的話務量強度，是一個平均值——隨機性。例、設一個用戶在2hr內共呼叫5次，每次呼叫的保持時間為800s,300s,700s,400s,50s。求該用戶的話務量A和話務量強度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，表現(xiàn)單個用戶的占用率)北京郵電大學出版社4、原發(fā)話務量和完成話務量原發(fā)話務量：流入到交換網絡的輸入線上的話務量。Ao——Offeredtraffic完成話務量：在輸出端送出的話務量，已完成接續(xù)。Ac——Carriedtraffic損失話務量：原發(fā)話務量與完成話務量之差，即由于交換網絡有阻塞而遭受損失的話務量。AoB—Losttraffic明顯損失制中，Ac=Ao(1-B)=Ao-AoB其中，B——呼損，正常情況下很小，如規(guī)定1％或5‰，因此通常在工程中不嚴格區(qū)分Ac或Ao；但設備超負荷時較大。等待制中，Ac=Ao北京郵電大學出版社7.1.2線束的概念交換網絡是若干輸入線和能被這些輸入線達到的若干輸出線之間的交叉矩陣。輸出線可以組成一個或幾個線束，滿足：入線上發(fā)生呼叫時，能接續(xù)到指定路由的一條空閑出線上去任意一對輸入-輸出線上只允許有一個呼叫。北京郵電大學出版社線束按以下標準分為兩類：線束容量M——輸出線數(shù)量利用度D——每條輸入線能達到的輸出線范圍1、全利用度線束線束中的任意一條出線能被任一條入線所達到，M=D，只要有空閑出線即可接續(xù)，數(shù)字交換機采用。北京郵電大學出版社7.1.3愛爾蘭呼損公式及其應用對于交換節(jié)點，若呼叫到達是泊松過程，中繼線是全利用度線束，系統(tǒng)發(fā)生呼叫阻塞時，按明顯損失制處理，則該系統(tǒng)達到統(tǒng)計平衡狀態(tài)時，可使用愛爾蘭公式：其中，A－－原發(fā)話務量（愛爾蘭）；n－－輸出線數(shù)En(A)－－呼損，同時有n個呼叫的概率，即n條出線全被占用，拒絕新呼叫造成的呼損?？捎糜陂_局時，在已知話務量和規(guī)定QoS的情況下計算所需輸出線數(shù)；也可用于故障診斷和確定忙時。北京郵電大學出版社例1：一個交換機，其交換網絡接1000個用戶終端，每個用戶忙時話務量為0.1Erl，該交換機能提供123條話路同時接受123個呼叫。求該交換機的呼損和線路利用率。解：∵電路交換采用明顯損失制且，123條話路可同時接受123個呼叫→M=D全利用度線束→符合愛爾蘭公式應用條件交換機的總話務量為Ao=0.1Erl×1000=100Erl；輸出線數(shù)n=123；查愛爾蘭表，可得呼損E123(100)=0.3%。話務流量損失Ao×E=0.3%×100=0.3Erl；完成話務量Ac=Ao×(1-E)=99.7%×100=99.7Erl通過了該交換機內的123條話路∴每條話路負荷99.7/123=0.8Erl話務量，即忙時出線利用率{((1-0.3%)×100Erl)/123}×100%=80%。北京郵電大學出版社例2：設10個用戶公用交換機的2條話路，每個用戶忙時話務量為0.1Erl。求該交換機的呼損和線路利用率。解：∵電路交換采用明顯損失制且，2條話路可同時接受2個呼叫→M=D全利用度線束→符合愛爾蘭公式應用條件交換機的總話務量為Ao=0.1Erl×10=1Erl；出線數(shù)n=2；查愛爾蘭表，可得呼損E2(1)=20%?！嗝織l話路忙時出線利用率為{(1-20%)×1Erl/2}×100%=80%/2=40%。北京郵電大學出版社7.2交換網絡的內部阻塞前面討論的呼損僅僅是由于出線全忙而引起的。實際上，交換機的交換網絡往往由若干級組成。在入線和出線間還有內部各級之間的鏈路。內部阻塞：當交換網絡內部級間鏈路全忙時，由于入線找不到空閑鏈路而不能達到空閑出線，導致呼叫損失的情況。北京郵電大學出版社TST三級交換網絡，有16條輸入母線和16條輸出母線，每條母線有256個時隙，即輸入、輸出端各有256×16=4096條話路。T接線器：入線數(shù)=出線數(shù)，無阻塞S接線器：一條出線上有16條入線與之相連；出線上有256個時隙而每條入線上都有256個時隙(共4096個時隙)，極易造成阻塞。北京郵電大學出版社1、阻塞概率的計算假設每條入線上的話務量為Y，即每條入線的占用概率為Y，則空閑概率為(1-Y)主被叫通話時所占用的兩條通路同時空閑的概率為同時忙的概率為當兩條通路都處于同一個T接線器內時，通路的阻塞概率為當兩條通路分別處于兩個T接線器內時，通路的阻塞概率為所以呼叫在交換網中發(fā)生阻塞的平均概率為可見網絡的阻塞概率與每條入線上的話務量有關：Y=0.4Erl時，；Y=0.8Erl時，這種無集中、無擴散的網絡在話務量較高時有較大的內部阻塞

北京郵電大學出版社7.3控制部件的呼叫處理能力－－BHCA評價一臺程控交換機的話務能力一般有兩個基本參數(shù)：話務量：通過交換網絡可以同時連接的路由數(shù)BHCA(BusyHourCallAttempts)：忙時試呼次數(shù)，單位時間內控制設備能夠處理的呼叫數(shù)，表明控制部件對呼叫的處理能力。對于數(shù)字交換機，交換網絡的阻塞率很低，能通過的話務量較大，交換機的話務能力往往受到控制設備的呼叫處理能力的限制。BHCA值是一個評價交換系統(tǒng)的設計水平和服務能力的重要指標。北京郵電大學出版社7.3.1計算BHCA的基本模型BHCA值隨機變化，難以測算，常用一個線性模型粗略估算。系統(tǒng)開銷：在充分長的統(tǒng)計時間內，處理機運行處理軟件的時間和統(tǒng)計時長之比，即時間資源的占用率。固有開銷：與呼叫處理次數(shù)無關的系統(tǒng)開銷，如各種周期級掃描程序的開銷。非固有開銷：與呼叫處理次數(shù)有關的系統(tǒng)開銷，如呼叫處理程序對CPU的占用、號碼分析。北京郵電大學出版社單位時間內處理機用于呼叫處理的時間開銷為

t＝a＋bNa——固有開銷，主要是用于非呼叫處理的機時，與系統(tǒng)結構、系統(tǒng)容量、設備數(shù)量等參數(shù)有關；b——處理一次呼叫的平均開銷，是非固有開銷。不同呼叫所執(zhí)行的指令數(shù)不同，與呼叫的不同結果，如中途掛機、被叫忙、完成呼叫；不同的呼叫類別，如局內呼叫、出/入局呼叫、匯接呼叫等有關。這里取的是各種情況的加權平均值(小時/次)；N為單位時間內所處理的呼叫總數(shù)，即BHCA值。t是每次成功呼叫所用的時間，是一個統(tǒng)計值。例，某處理機忙時(單位時間)用于呼叫處理的時間開銷平均為0.85(占用率)，固有開銷a=0.29，處理一個呼叫平均需時32ms，則可得0.85=0.29+(32×10－3/3600)N。因此，該處理機忙叫呼叫處理能力值N=63000次/小時。北京郵電大學出版社3、處理機的處理能力：指令系統(tǒng)功能的強弱，主時鐘頻率的高低能訪問的存儲空間范圍以及I/O口的類別和數(shù)量等。4、軟件設計水平：提高OS的效率和數(shù)據結構的合理性均能減少實時系統(tǒng)的系統(tǒng)開銷；高級語言有較高的可讀性和可移植性，編程效率較高，但執(zhí)行文件效率較低，在實時要求高、重復次數(shù)多的部分采用匯編語言能提高處理機的處理能力。北京郵電大學出版社7.3.3系統(tǒng)開銷及其分配交換機運行期間，控制系統(tǒng)的機時主要由OS和呼叫處理軟件占用OS：任務調度不隨話務負荷大小而變化，屬于固有開銷。其他如通信控制、存儲器/處理機/進程/文件/時間管理等，與話務量有關，話務負荷越大，開銷越大，屬于非固有開銷。呼叫處理軟件：周期級程序，如各種掃描的開銷不隨話務負荷的大小而變化，屬于固有開銷；基本級程序，如各種分析處理的開銷與話務負荷有關，屬于非固有開銷。余量開銷：處理機的占用率不設計成100％(95％)，以備過負荷時需要北京郵電大學出版社北京郵電大學出版社7.3.5BHCA的測量交換機的呼叫處理能力BHCA值的估算中，各種呼叫類型和呼叫結果所占的百分比，是隨機和不準確的。一般采用模擬呼叫器，利用大話務量測試得到測量值(標準值)。須簡化參數(shù)，規(guī)定：(1)一次試呼處理指一次完整的呼叫接續(xù)，即從摘機開始到通話、掛機為止的一次成功呼叫，其他不成功呼叫不考慮。(2)只考慮最大原發(fā)話務量：我國規(guī)定，交換機局內用戶(用戶線)：話務量最大為0.20Erl/用戶，雙向，(作為)發(fā)端呼叫和終端呼叫的話務量相等，即用戶的原發(fā)話務量為0.1Erl/用戶。入中繼：話務量為0.70Erl/中繼線。(3)每次呼叫平均占用時長：用戶：撥號結束至第一聲振鈴不超過60s，否則送忙音，呼叫失敗中繼線：90s。北京郵電大學出版社由A=C×t可得

BHCA用戶=(0.1×1)/(60/3600)=6次/小時BHCA中繼線=(0.7×1)/(90/3600)=28次/小時這就是要測量的標準值。交換機達到該值就算達到指標。測量BHCA時規(guī)定的前提條件，實際情況往往不能滿足：(1)假設試呼全是成功呼叫，平均一次呼叫占用時長60s，實際還有未成功試呼，占用時長小(如45s)，系統(tǒng)開銷少。使實際值比測試值高(2)測量時取最大原發(fā)話務量，實際小些，使實際值比測試值?。?3)接通率較高局，平均呼叫占用時長可能超過60s，使BHCA減少。我國規(guī)定測量呼叫的不成功概率不應大于萬分之4.4。經調查，交換機BHCA實際值比測量值高20％～30％，誤差不大。北京郵電大學出版社過負荷控制1、測量BHCA時，只考慮完成的呼叫，BHCA值的特性曲線形成斜率為1的直線。假設某交換機提供的設計處理能力為10萬次/hr，正常情況下應完成10萬次/hr。2、若一個有效時間周期內出現(xiàn)在交換設備上的話務負荷(呼叫次數(shù))超過了控制系統(tǒng)的設計處理能力時，形成過負荷狀態(tài)。北京郵電大學出版社3、為避免交換機處理能力大幅下降，當出現(xiàn)在交換設備上的呼叫次數(shù)超過設計能力的50%時，允許交換設備的呼叫處理能力下降至設計能力的90%，即BHCA不低于9萬次/hr。4、不可接受區(qū)：分級限制某些用戶的呼叫，終止相應的呼叫源；至少分為4級，每級限制25%的用戶呼叫；限制順序：從普通用戶到優(yōu)先級高的用戶；過負荷程度下降時，逐步減少呼叫限制的用戶數(shù)。北京郵電大學出版社7.3.7呼叫處理能力的提高提高系統(tǒng)結構的合理性提高處理機本身處理能力設計高效率的操作系統(tǒng)提高軟件設計水平精心設計數(shù)據結構合理選用編程語言北京郵電大學出版社7.4可靠性設計

可靠性指標衡量電路交換系統(tǒng)維持良好QoS的持久能力7.4.1概述可靠性：系統(tǒng)在規(guī)定時間內和規(guī)定條件下完成規(guī)定功能的能力?？煽慷龋航粨Q機設備/部件在規(guī)定時間內和規(guī)定條件下完成規(guī)定功能的成功概率。定量指標，對可維修系統(tǒng)，可靠度可以從三個角度來描述：北京郵電大學出版社1、系統(tǒng)的技術性能系統(tǒng)的平均故障間隔時間MTBF(MeanTimeBetweenFailure)：系統(tǒng)的正常運行時間，依賴于系統(tǒng)中各元器件正常工作的概率和系統(tǒng)的組成，通常所指的可靠度就是這個含義；失效率λ：單位時間內出現(xiàn)的失效次數(shù)，即失效速率。時間函數(shù)，單位為1/hr(或hr-1)。對于大量電子元件構成的電子設備，系統(tǒng)穩(wěn)定運行時，經過一段時間的老化后，失效率是個常數(shù)。對可維修系統(tǒng)，失效率也稱故障率。失效率和平均故障間隔時間互為倒數(shù)時刻t的可靠度為

不可靠度為

F(t)=1-R(t)北京郵電大學出版社2、系統(tǒng)的維修性能系統(tǒng)的平均故障修復時間(MTTR，MeanTimetoRepair)：系統(tǒng)因故障而停止運行的時間。修復率：單位時間內修復的故障數(shù)，記做μ，單位為hr－1系統(tǒng)穩(wěn)定運行時接近常數(shù)。修復率和平均故障修復時間互為倒數(shù)維修度：對可維修系統(tǒng)，系統(tǒng)在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內，完成維修而恢復到規(guī)定功能的概率。時刻t的維修度為3、系統(tǒng)的綜合性能指標可用度A：對可維修系統(tǒng)，在規(guī)定時間內和規(guī)定條件下，完成規(guī)定功能的概率。常用。在系統(tǒng)穩(wěn)定運行時λ和μ接近常數(shù)，不可用度U=1-A北京郵電大學出版社7.4.2可靠性指標預計對產品的可靠性指標，預計結果和所用數(shù)學模型的真實性和參數(shù)的真實性密切相關。預計時所用的參數(shù)大都是統(tǒng)計數(shù)據，實際應用條件與統(tǒng)計條件不盡相同，預計結果與真實結果相差50％～200％都認為是正常的。常用通用元器件計數(shù)法。某系統(tǒng)由若干元器件組成，通過了解元器件的失效率來計算系統(tǒng)的失效率。式中：λＧ－－第i個通用元器件的通用失效率；

πＱ－－第i個通用元器件的質量系數(shù)；Ni－－第i個通用元器件的數(shù)量；m－－不同的通用元器件種類數(shù)。北京郵電大學出版社7.4.3降額設計系統(tǒng)的可靠性除了與元器件本身可靠性有關外，還和系統(tǒng)設計有關1、降額設計基本原理和應力降額：使元器件在低于額定值的應力條件下工作。合理的降額可大幅降低元器件的失效率。降額設計已成為電子設備可靠性保障設計的最有效方法之一。元器件的設計通常保證元器件使用時能承受一定的預定應力。合格產品只有在各種應力的綜合作用下才出現(xiàn)老化、失效。額定失效率：將大量元器件放在額定條件下工作可觀察到一定的失效率。北京郵電大學出版社降額設計的理論基礎：降低元器件所承受的應力可以顯著地降低失效率。工作應力高于額定應力時，失效率增加，反之下降。同時，降額設計必須合理，降額不足或降額太大都會產生不良后果。對產品有影響的應力：包括時間、溫度、濕度、腐蝕、機械應力(直接負荷、沖擊、振動)、電應力(電壓、電流、功率)。元器件所受的應力是隨機的。元器件在較高溫下進行溫度應力試驗獲得經驗公式，溫度每升高10℃左右，失效率增大一倍。電子元器件的工作電壓過高就會產生擊穿失效。設備的工作環(huán)境和壽命也有關系，固定環(huán)境下比移動或振動環(huán)境下壽命長。工藝也對可靠性產生影響，好的工藝比差的工藝可靠性高。北京郵電大學出版社2、常用元器件的降額設計電阻器——壽命與工作功耗直接相關，電應力為功率應力，降額系數(shù)Sp取0.1～0.6，工作溫度低于45℃電容器——電應力為電壓應力，降額系數(shù)Su＜0.6，工作溫度低于50℃半導體器件——如二極管，電應力為電流應力，降額系數(shù)SI＜0.5，工作溫度低于50℃電感元件——電應力為電流應力，降額系數(shù)SI取0.6～0.7，工作溫度低于50℃繼電器——接點工作電流的降額，如振鈴繼電器SI＜0.3接插件——電流通過接點時，對接點壽命的影響，同繼電器，如用戶電路板開關——同繼電器北京郵電大學出版社7.4.4系統(tǒng)可靠性模型從可靠性的角度出發(fā)用方框圖描述系統(tǒng)與分系統(tǒng)間的邏輯關系。是可靠性數(shù)學模型的一種圖形表示。獨立：系統(tǒng)中的事件(故障或正常運行)的發(fā)生與否相互均不產生影響，否則就是相關。北京郵電大學出版社1、獨立串聯(lián)系統(tǒng)獨立串聯(lián)結構較多見。由分系統(tǒng)S1...Sn串聯(lián)組成，任一分系統(tǒng)故障則系統(tǒng)失效。由概率的乘法定理，所有分系統(tǒng)都正常，系統(tǒng)才正常的概率等于所有分系統(tǒng)正常的概率的乘積，即系統(tǒng)的可靠度為其中，分系統(tǒng)的失效率λi等于常數(shù)。因此，系統(tǒng)失效率為系統(tǒng)的平均故障間隔時間為北京郵電大學出版社2、獨立并聯(lián)系統(tǒng)和表決系統(tǒng)當所有分系統(tǒng)都壞時，系統(tǒng)才壞。根據概率的乘法定理，系統(tǒng)的不可靠度等于所有分系統(tǒng)不可靠度的乘積，即

或北京郵電大學出版社表決系統(tǒng)可靠度相同的n個分系統(tǒng)，只要有k個(k≤n)分系統(tǒng)正常時，系統(tǒng)就正常，構成(n,k)系統(tǒng)結構。例如常見的三中取二的(3,2)表決系統(tǒng)，n=3，k=2。根據概率的加法定理，系統(tǒng)正常的概率即可靠度為Rs=3R2-2R3，MTBFs=5MTBF/6(3,2)表決系統(tǒng)中，系統(tǒng)的MTBFs要比單個分系統(tǒng)低。這是因為3個分系統(tǒng)同時工作時，至少要有2個是好的，等效為2個分系統(tǒng)的串聯(lián)結構。分系統(tǒng)的可靠度R=0.5時，表決系統(tǒng)的可靠度Rs=0.5分系統(tǒng)的可靠度R＞0.5時，表決系統(tǒng)的可靠度Rs＞R，可靠度提高北京郵電大學出版社3、簡單的混合系統(tǒng)：可等效為獨立串聯(lián)和獨立并聯(lián)的混合結構4、復雜系統(tǒng)：各分系統(tǒng)間的關系不能等效為串聯(lián)和并聯(lián)結構的組合北京郵電大學出版社7.4.5馬爾科夫過程前面討論可靠性時假定系統(tǒng)元器件是互相獨立的。如果元器件是相互依賴的或可修復的情況，則由于修復本身也包含隨機因素，問題就要復雜得多。在失效率和修復率為常數(shù)時，常用馬爾科夫過程求解。馬爾科夫過程：對于某個可重復實驗，如果現(xiàn)在的試驗結果只和過去有限次試驗有關，而與此前的經過無關。簡單的馬爾科夫過程：現(xiàn)在的狀態(tài)僅與前一個狀態(tài)有關的馬爾科夫過程。既簡單又有足夠精度，通常用于對可維修系統(tǒng)進行分析。馬爾科夫過程是隨機過程，可用狀態(tài)轉移圖描述。

北京郵電大學出版社假設，某程控交換機有2臺處理機并聯(lián)工作，構成三個狀態(tài)：0態(tài)：兩臺設備都正常工作的系統(tǒng)狀態(tài)；1態(tài)：一臺設備工作，另一臺設備故障的系統(tǒng)狀態(tài)；2態(tài)：兩臺設備都故障的狀態(tài)。對應簡單的馬爾科夫過程：在狀態(tài)轉移過程中，假設任何一個狀態(tài)只與相鄰的前一狀態(tài)和后一狀態(tài)有關，把跨越一個和兩個以上的狀態(tài)，即同時兩臺設備故障或同時兩臺維修的概率看作為零。北京郵電大學出版社圓圈表示狀態(tài)，標號為狀態(tài)符號，箭頭表示從狀態(tài)的轉移。λ和μ分別為狀態(tài)轉移的失效率和修復率。兩臺相同設備并聯(lián)的系統(tǒng)狀態(tài)轉移圖如下：自循環(huán)：0態(tài)的總失效率為2λ，環(huán)狀箭頭表示該狀態(tài)無轉移。自循環(huán)轉移概率：該狀態(tài)下箭頭向外指向的轉移之和取負號。根據狀態(tài)轉移圖可直接寫出微分轉移矩陣。北京郵電大學出版社7.4.6可維修系統(tǒng)的可靠性指標的計算程控交換機是可維修系統(tǒng)，系統(tǒng)可以從設備損壞的故障狀態(tài)經過維修，以一定修復概率使系統(tǒng)轉移到正常狀態(tài)。這種狀態(tài)轉移過程可用馬爾科夫過程計算。首先確定系統(tǒng)可能存在的各種狀態(tài)，列出微分轉移矩陣，求解各狀態(tài)的概率，最后算出系統(tǒng)的可用度?？删S修系統(tǒng)中，系統(tǒng)的故障概率服從指數(shù)分布，修復的概率也近似服從指數(shù)分布，若多臺設備從0態(tài)到m態(tài)正常工作，A(t)為可維修系統(tǒng)的可用度；Pi(t)是系統(tǒng)能正常工作狀態(tài)的概率則，

北京郵電大學出版社1、單一系統(tǒng)1臺設備有兩種狀態(tài)：0-工作狀態(tài)，1-故障狀態(tài)。當時間時得，A(∞)=μ/(λ+μ)=MTBF/(MTBF+MTTR)穩(wěn)定狀態(tài)可用度或系統(tǒng)的固有可用度：系統(tǒng)處于長期連續(xù)工作狀態(tài)時的可用度。北京郵電大學出版社2、串聯(lián)系統(tǒng)設在由兩個分系統(tǒng)(設備)串聯(lián)的系統(tǒng)中，兩個分系統(tǒng)的失效率和維修率相等，分別為近似常數(shù)的λ和μ。當λ?μ時，可得系統(tǒng)的固有可用度若有n臺相同設備串聯(lián)時，穩(wěn)定狀態(tài)可用度北京郵電大學出版社3、等待系統(tǒng)等待系統(tǒng)中兩臺設備處于主/備用工作方式，對程控交換系統(tǒng)，通常備用機處于通電狀態(tài)，即熱備用工作方式，由于通電、振動和高溫影響，備用機在備用狀態(tài)時的失效率λ≠0。雙機倒換時數(shù)據丟失者為冷備用，不丟失者為熱備用。程控交換機控制系統(tǒng)從可靠性角度看都是熱備用。設主用機的失效率為λ1，備用機的失效率為λ2。λ1、λ2?μ時，λ1=λ2=λ時，4、并聯(lián)系統(tǒng)兩臺相同設備并聯(lián)，λ?μ時，北京郵電大學出版社7.4.7程控交換系統(tǒng)的特點及其可靠性指標的計算與一般電子設備相比，程控交換機除了作為一臺計算機控制的電子設備具有一般電子設備的特點之外，還具有大量用戶線和中繼線等外圍設備，要考慮系統(tǒng)中斷時還處于呼叫狀態(tài)的用戶線和中繼線的數(shù)據失效問題、單個用戶線或中繼線的失效概率。程控交換系統(tǒng)的可靠性指標需考慮：用戶線中斷(交換網絡)中繼線中斷(交換網絡)；系統(tǒng)中斷(CPU、電源)：北京郵電大學出版社1、單個用戶線中斷時間：評價用戶使用電話(單條電話線)的可靠性，相當于用戶線的不可用度U。用每一實裝用戶線平均一年中的服務中斷時間表示，以小時計算，1年365天共8760小時：其中，n-用戶線一年中斷次數(shù)Ny-交換機在一年中實裝用戶線的平均數(shù)ki-第i次故障造成中斷的用戶數(shù)Ri-第i次故障的修復時間，即中斷時間(小時)

2、單個中繼線中斷時間：計算一年內單個中繼線服務中斷平均時間，與用戶線相似。北京郵電大學出版社3、系統(tǒng)中斷：常用系統(tǒng)中斷的概率，即若干年(或一年)時間內平均系統(tǒng)中斷時間不超過若干小時(或分鐘)來評價換系統(tǒng)的可靠性?？删S修系統(tǒng)的不可用度U：系統(tǒng)的總失效率λs→不可用度Us=1-A=λs/(μs+λs)是單位時間內系統(tǒng)失效(系統(tǒng)中斷)的概率。如果單位時間擴展到20年，可算出20年中的小時數(shù)為(15×365十5×366)×24=175320hr，即可算出20年內系統(tǒng)中斷時間一般要求局用電路交換機的系統(tǒng)中斷時間在一年內不超過3min，20年內不超過1hr。例，假設某交換系統(tǒng)中，平均故障間隔時間MTBFs=104hr→失效率λs=1/MTBFs=10-4hr-1；平均故障維修時間MTTRs=1hr→修復率μs=1/MTTRs=1hr-1→λs?μs→U=λs/(μs+λs)=10-4(→0)折合20年內系統(tǒng)中斷時間為t20=10-4×175320=17.53hr。北京郵電大學出版社

交換系統(tǒng)包含許多部件，如用戶電路、中繼電路、交換網絡、信號設備及控制部件(CPU)等，等效為串并聯(lián)的簡單混合系統(tǒng)：用戶電路、中繼電路、交換網絡等包含多套設備，只有在全部設備發(fā)生故障時才引起系統(tǒng)中斷，屬于并聯(lián)結構。不同部件之間的組合屬于串聯(lián)結構。計算可靠性參數(shù)時要考慮各部件的失效率，即其中，λi—系統(tǒng)中部件i的失效率；n—系統(tǒng)中部件的總數(shù)。交換機λs=λCPU+λ交換網絡+λ用戶電路+λ中繼器+λ信號電路+…對并聯(lián)系統(tǒng)，一般隨著并聯(lián)部件的增加，等效不可用度按冪次下降。所以并聯(lián)系統(tǒng)的等效失效率占系統(tǒng)總失效率的比例很小。對總失效率起重要影響的是單套設備(如CPU，電源等)的失效率。尤其是CPU，不同的組合方式和工作方式直接影響系統(tǒng)的可靠性北京郵電大學出版社4、CPU（控制部件）可靠性指標的計算(1)單CPU系統(tǒng)(集中控制)對單機系統(tǒng)，CPU的可靠性參數(shù)可通過通用元器件計數(shù)法估算再考慮降額使用的各種應力所產生失效率降低的倍數(shù)。例如，某CPU的總失效率為λCPU=10-3；修復率μCPU=1→不可用度UCPU=λCPU/(λCPU+μCPU)=10-3折合20年內CPU中斷服務時間為t20=10-3×175320=175hr

北京郵電大學出版社(2)雙CPU系統(tǒng)可靠性參數(shù)計算(集中控制)為提高CPU的可靠性，程控交換機常采用雙機結構。假設自動故障診斷時間和維修(換板)時間相對較小，其間產生第二套(備用)CPU故障的概率為0，且不考慮雙機監(jiān)測和倒換設備的可靠性。①話務分擔方式：2個CPU成為并聯(lián)結構?？捎枚炔豢捎枚萓話=1-A話=2(λ單/μ單)2=2(10-3/1)2=2×10-6；折合20年內系統(tǒng)中斷時間t20=2×10-6×175320=0.34h。②各種主備用方式：兩臺CPU組成等待系統(tǒng)。不可用度U主備=1-A主備=2(λ單/μ單)2=2(10-3/1)2=2×10-6；折合20年內系統(tǒng)中斷時間t20=