程控交換專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)演講人：日期:01基本概念介紹02系統(tǒng)架構(gòu)組成03呼叫處理流程04信令系統(tǒng)基礎(chǔ)05維護(hù)與監(jiān)控06現(xiàn)代發(fā)展趨勢(shì)目錄CATALOGUE基本概念介紹01PART定義與核心原理程控交換（StoredProgramControlSwitching）是一種通過(guò)計(jì)算機(jī)程序控制電話(huà)接續(xù)過(guò)程的交換技術(shù)，其核心是將呼叫控制邏輯存儲(chǔ)在中央處理器的內(nèi)存中，通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)靈活的路由選擇和信號(hào)處理。程控交換的定義程控交換機(jī)采用時(shí)分復(fù)用（TDM）技術(shù)實(shí)現(xiàn)多路語(yǔ)音信號(hào)在同一物理通道上的分時(shí)傳輸，或通過(guò)空分復(fù)用（SDM）技術(shù)建立物理連接路徑，兩者結(jié)合可提升系統(tǒng)容量和效率。時(shí)分復(fù)用與空分復(fù)用依賴(lài)七號(hào)信令（SS7）或SIP協(xié)議完成呼叫建立、維護(hù)和釋放，實(shí)現(xiàn)跨交換機(jī)、跨網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同工作，確保通話(huà)質(zhì)量和可靠性。信令系統(tǒng)原理發(fā)展歷史概述機(jī)電式交換時(shí)代早期采用步進(jìn)制、縱橫制等機(jī)電式交換機(jī)，依賴(lài)機(jī)械觸點(diǎn)完成接續(xù)，體積龐大且維護(hù)復(fù)雜，代表機(jī)型如西門(mén)子Strowger交換機(jī)。IP化與軟交換演進(jìn)21世紀(jì)初，傳統(tǒng)TDM交換機(jī)逐步向IP多媒體子系統(tǒng)（IMS）和軟交換架構(gòu)轉(zhuǎn)型，支持語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻融合業(yè)務(wù)，如華為SoftX3000解決方案。數(shù)字程控革命20世紀(jì)70年代，法國(guó)E10系統(tǒng)率先實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化程控交換，采用大規(guī)模集成電路和微處理器技術(shù)，顯著提升交換速度和可靠性。優(yōu)點(diǎn)與應(yīng)用場(chǎng)景高靈活性與可編程性通過(guò)軟件升級(jí)即可支持新業(yè)務(wù)（如呼叫轉(zhuǎn)移、三方通話(huà)），無(wú)需硬件改動(dòng)，適應(yīng)電信業(yè)務(wù)快速迭代需求。高可靠性與容災(zāi)能力采用冗余設(shè)計(jì)（雙機(jī)熱備、分布式處理），故障切換時(shí)間小于50ms，適用于金融、應(yīng)急通信等關(guān)鍵領(lǐng)域。多業(yè)務(wù)融合支持除傳統(tǒng)語(yǔ)音外，可集成VoIP、視頻會(huì)議、智能網(wǎng)（IN）業(yè)務(wù)，廣泛應(yīng)用于企業(yè)PBX、運(yùn)營(yíng)商核心網(wǎng)及數(shù)據(jù)中心互聯(lián)場(chǎng)景。節(jié)能與空間優(yōu)化相比機(jī)電交換機(jī)功耗降低60%，機(jī)架密度提高3倍，適合機(jī)房空間受限的城域網(wǎng)接入層部署。系統(tǒng)架構(gòu)組成02PART硬件模塊分類(lèi)實(shí)現(xiàn)用戶(hù)線(xiàn)和中繼線(xiàn)之間的時(shí)隙交換功能，支持TDM或分組交換技術(shù)，確保語(yǔ)音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的高效傳輸。交換網(wǎng)絡(luò)模塊用戶(hù)接口模塊中繼接口模塊負(fù)責(zé)執(zhí)行系統(tǒng)控制指令、處理呼叫路由邏輯及資源分配，通常采用冗余設(shè)計(jì)以提高系統(tǒng)可靠性。提供模擬或數(shù)字用戶(hù)線(xiàn)接入，包括SLIC（用戶(hù)線(xiàn)接口電路）和編解碼器，支持振鈴、饋電等基礎(chǔ)功能。連接不同交換系統(tǒng)或運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)，支持E1/T1、PRI/BRI等標(biāo)準(zhǔn)化中繼協(xié)議，實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)業(yè)務(wù)互通。中央處理單元（CPU）模塊呼叫控制子系統(tǒng)管理呼叫建立、維護(hù)和釋放的全流程，包括號(hào)碼分析、路由選擇和計(jì)費(fèi)觸發(fā)等核心邏輯。操作系統(tǒng)與實(shí)時(shí)調(diào)度采用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（如VxWorks），確保任務(wù)優(yōu)先級(jí)調(diào)度和中斷響應(yīng)滿(mǎn)足電信級(jí)時(shí)延要求。信令處理模塊解析SS7、SIP等信令協(xié)議，完成局間通信和業(yè)務(wù)交互，支持ISUP、MAP等高層協(xié)議棧。維護(hù)與管理子系統(tǒng)提供配置管理、故障監(jiān)控和性能統(tǒng)計(jì)功能，支持SNMP或CORBA等標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)管接口。軟件控制機(jī)制涵蓋STM-1/OC-3光接口或G.703電接口，用于連接骨干傳輸網(wǎng)或?qū)Χ私粨Q局。網(wǎng)絡(luò)側(cè)接口（NNI）通過(guò)RS-232、以太網(wǎng)或Console口實(shí)現(xiàn)本地/遠(yuǎn)程維護(hù)，支持CLI和GUI兩種操作方式。管理維護(hù)接口01020304包括模擬Z接口（RJ11）和數(shù)字U接口（ISDNBRI），支持話(huà)音、傳真和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接入。用戶(hù)側(cè)接口（UNI）提供-48V直流輸入及環(huán)境監(jiān)控信號(hào)接入，實(shí)時(shí)上報(bào)設(shè)備狀態(tài)和異常事件。電源與告警接口接口與連接單元呼叫處理流程03PART主叫用戶(hù)摘機(jī)檢測(cè)交換機(jī)通過(guò)掃描電路檢測(cè)主叫用戶(hù)摘機(jī)狀態(tài)，觸發(fā)撥號(hào)音發(fā)送，并準(zhǔn)備接收撥號(hào)脈沖或DTMF信號(hào)。呼叫建立階段01號(hào)碼分析與路由選擇交換機(jī)對(duì)接收到的被叫號(hào)碼進(jìn)行逐位分析，確定呼叫類(lèi)型（本地/長(zhǎng)途/國(guó)際），查詢(xún)路由表選擇最優(yōu)中繼或出局電路。02被叫端狀態(tài)檢查通過(guò)信令系統(tǒng)（如SS7）查詢(xún)被叫用戶(hù)忙閑狀態(tài)，若空閑則向被叫振鈴并向主叫送回鈴音，同時(shí)啟動(dòng)計(jì)費(fèi)設(shè)備。03端到端連接建立采用時(shí)分復(fù)用（TDM）或分組交換技術(shù)建立雙向語(yǔ)音通道，完成物理鏈路與邏輯信道的綁定。04呼叫維持機(jī)制鏈路狀態(tài)監(jiān)控持續(xù)監(jiān)測(cè)通話(huà)鏈路的誤碼率、時(shí)延和抖動(dòng)，觸發(fā)自適應(yīng)均衡或切換備用路由以保障通話(huà)質(zhì)量。計(jì)費(fèi)脈沖生成按預(yù)設(shè)費(fèi)率周期性地生成計(jì)費(fèi)脈沖（如每分鐘1次），并記錄通話(huà)起始時(shí)間、時(shí)長(zhǎng)及主被叫信息至CDR（通話(huà)詳單）。補(bǔ)充業(yè)務(wù)支持處理呼叫等待、三方通話(huà)等增值業(yè)務(wù)請(qǐng)求，通過(guò)智能網(wǎng)（IN）協(xié)議動(dòng)態(tài)調(diào)整呼叫控制邏輯?？垢蓴_與糾錯(cuò)采用回聲消除器（EC）抑制線(xiàn)路回聲，通過(guò)FEC（前向糾錯(cuò)）技術(shù)修復(fù)傳輸中的語(yǔ)音包丟失。呼叫釋放過(guò)程掛機(jī)信號(hào)檢測(cè)通過(guò)電流極性反轉(zhuǎn)或信令消息（如ISDN的DISCONNECT）識(shí)別主/被叫掛機(jī)事件，啟動(dòng)釋放定時(shí)器。01資源回收策略依次釋放交換矩陣中的時(shí)隙、中繼電路及信令鏈路，更新交換機(jī)資源池狀態(tài)以供后續(xù)呼叫使用。話(huà)單生成與存儲(chǔ)將完整通話(huà)記錄（包括異常中斷標(biāo)記）寫(xiě)入計(jì)費(fèi)系統(tǒng)，支持后續(xù)稽核與話(huà)費(fèi)爭(zhēng)議處理。異常處理流程針對(duì)未正常釋放的呼叫（如超時(shí)未掛機(jī)），強(qiáng)制拆除連接并生成告警日志供運(yùn)維分析。020304信令系統(tǒng)基礎(chǔ)04PART用戶(hù)信令（SubscriberSignaling）用于終端設(shè)備與交換機(jī)之間的通信，包括摘機(jī)、撥號(hào)、掛機(jī)等操作，實(shí)現(xiàn)呼叫建立、釋放及狀態(tài)反饋。典型例子如DTMF（雙音多頻）信號(hào)，用于傳輸用戶(hù)撥打的號(hào)碼信息。信令類(lèi)型與功能局間信令（Inter-exchangeSignaling）負(fù)責(zé)交換機(jī)之間的協(xié)同工作，支持路由選擇、話(huà)路占用、計(jì)費(fèi)信息傳遞等功能。例如SS7（七號(hào)信令系統(tǒng)）的ISUP（ISDN用戶(hù)部分）協(xié)議，用于跨局呼叫控制。管理信令（ManagementSignaling）用于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維和故障處理，包括鏈路監(jiān)測(cè)、資源分配、性能統(tǒng)計(jì)等。如MTP（消息傳遞部分）的鏈路狀態(tài)檢測(cè)功能，確保信令網(wǎng)絡(luò)可靠性。國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU-T）制定的核心信令標(biāo)準(zhǔn)，包含MTP、SCCP（信令連接控制部分）、TCAP（事務(wù)能力應(yīng)用部分）等分層協(xié)議，支持全球電信網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。常見(jiàn)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)SS7（七號(hào)信令系統(tǒng)）基于IP網(wǎng)絡(luò)的信令協(xié)議，用于VoIP、視頻會(huì)議等多媒體會(huì)話(huà)控制，通過(guò)文本格式消息實(shí)現(xiàn)會(huì)話(huà)建立、修改和終止。SIP（會(huì)話(huà)初始協(xié)議）ITU-T提出的多媒體通信標(biāo)準(zhǔn)，包含H.225（呼叫控制）和H.245（媒體協(xié)商），適用于傳統(tǒng)IP電話(huà)系統(tǒng)，與SIP形成競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。H.323協(xié)議簇信令接收與解碼交換機(jī)通過(guò)信令終端（如信令板卡）接收物理層信號(hào)，完成電平轉(zhuǎn)換、幀同步和協(xié)議解碼，提取有效信令消息。例如SS7的MTP-2層處理比特流成消息單元。消息分析與路由根據(jù)信令點(diǎn)編碼（SPC）或全局碼（GT）確定目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，結(jié)合路由表選擇最優(yōu)路徑。SCCP層可能參與全局碼翻譯，實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)絡(luò)尋址。信令轉(zhuǎn)發(fā)與響應(yīng)通過(guò)信令鏈路或IP網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)消息至下一節(jié)點(diǎn)，并等待確認(rèn)（如ACK信號(hào)）。若超時(shí)未響應(yīng)，觸發(fā)重發(fā)機(jī)制或故障切換流程。資源分配與釋放根據(jù)信令內(nèi)容（如IAM初始地址消息）分配話(huà)路或媒體資源，通話(huà)結(jié)束后通過(guò)REL（釋放消息）回收資源并更新?tīng)顟B(tài)。信令處理步驟維護(hù)與監(jiān)控05PART故障診斷方法告警信息分析儀表測(cè)試輔助分段排查法通過(guò)解析系統(tǒng)告警日志和實(shí)時(shí)告警信息，定位故障發(fā)生的模塊或鏈路，結(jié)合歷史數(shù)據(jù)判斷故障類(lèi)型（如硬件損壞、軟件異?；蚺渲缅e(cuò)誤）。采用逐級(jí)隔離和測(cè)試的方式，從用戶(hù)終端、接入層、核心交換層到傳輸鏈路分段驗(yàn)證，縮小故障范圍并精準(zhǔn)定位問(wèn)題節(jié)點(diǎn)。利用信令分析儀、光功率計(jì)等專(zhuān)業(yè)工具檢測(cè)物理層信號(hào)質(zhì)量、協(xié)議交互流程及誤碼率，輔助判斷故障根源是否為線(xiàn)路衰減或協(xié)議兼容性問(wèn)題。呼叫接通率監(jiān)測(cè)語(yǔ)音或數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸過(guò)程中的單向/雙向時(shí)延及抖動(dòng)幅度，確保符合實(shí)時(shí)通信的質(zhì)量要求（如VoIP通話(huà)時(shí)延需低于特定閾值）。時(shí)延與抖動(dòng)資源利用率跟蹤C(jī)PU、內(nèi)存、中繼端口等關(guān)鍵資源的占用率，預(yù)測(cè)容量瓶頸并優(yōu)化資源配置，避免因過(guò)載導(dǎo)致服務(wù)降級(jí)。統(tǒng)計(jì)單位時(shí)間內(nèi)成功建立的呼叫次數(shù)與總呼叫次數(shù)的比值，反映系統(tǒng)處理能力和網(wǎng)絡(luò)擁塞情況，通常要求高于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)閾值。性能監(jiān)控指標(biāo)系統(tǒng)升級(jí)策略先在小范圍節(jié)點(diǎn)或用戶(hù)群中部署新版本軟件，驗(yàn)證功能穩(wěn)定性和兼容性后，再逐步擴(kuò)大升級(jí)范圍，降低全局風(fēng)險(xiǎn)?；叶劝l(fā)布機(jī)制升級(jí)前需備份全量配置數(shù)據(jù)和系統(tǒng)鏡像，并制定詳細(xì)的回滾操作流程，確保在升級(jí)失敗時(shí)能快速恢復(fù)至原版本?；貪L預(yù)案設(shè)計(jì)針對(duì)涉及硬件更換的升級(jí)（如板卡替換），需提前驗(yàn)證新硬件與現(xiàn)有系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)匹配性、電源適配性及散熱性能。硬件兼容性測(cè)試現(xiàn)代發(fā)展趨勢(shì)06PART采用基于IP的統(tǒng)一通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻等多業(yè)務(wù)融合傳輸，顯著提升網(wǎng)絡(luò)資源利用率和業(yè)務(wù)靈活性。全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)通過(guò)控制與承載分離的架構(gòu)，支持跨平臺(tái)業(yè)務(wù)快速部署，降低傳統(tǒng)電路交換的硬件依賴(lài)和維護(hù)成本。軟交換技術(shù)應(yīng)用結(jié)合差異化服務(wù)（DiffServ）和流量工程（MPLS）技術(shù)，確保實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)（如VoIP）的低時(shí)延和高可靠性。服務(wù)質(zhì)量（QoS）保障IP融合技術(shù)下一代網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)智能化運(yùn)維體系引入AI驅(qū)動(dòng)的故障預(yù)測(cè)與自愈機(jī)制，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能，降低人工干預(yù)頻率。邊緣計(jì)算集成在接入層部署邊緣節(jié)點(diǎn)，減少數(shù)據(jù)傳輸路徑，提升低時(shí)延應(yīng)用（如工業(yè)控制、AR/VR）的用戶(hù)體驗(yàn)。云化核心網(wǎng)部署基于NFV（網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化）