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內容編輯申甌集團電話交換機論文
正式工作已經有三年了，在這短短三年中我成長了不少，從一開始的一個對通信網絡摸不著頭腦的菜鳥，逐漸被培養成為能夠獨立當班的維護人員。這其中的改變離不開領導的關照、離不開電路工程師的教導、離不開班長小班長手把手的幫助，當然也離不開本人主觀上的努力。總之，在顯著的成長背后是諄諄教誨、辛勤努力以及無私的援助
上一個季度初步學習了申甌交換機工作原理和日常維護，在接下來的幾個月里維護申甌機器的同時開始學習申甌交換機的原理及操作維護。
申甌交換機結構
深圳網通所使用的申甌程控交換機是jsy2000型交換機，確切地說是jsy系列6版交換機。初看交換機感覺同華為機器在外觀上存在很大區別，華為由于電磁屏蔽的原因機柜講究結構緊湊，即使沒有實際用處的板子也要插在機框里補充占據空間，但是這樣做的結果是外觀過于簡潔，無法通過對外觀的觀察來認識各板子接線情況。而申甌交換機板子與板子之間都空著距離，實際上板子通用情況比較好，板子種類不多，卻由不同數量，不同排列方式組合成不同的模塊，這點是申甌交換機的優勢，而且申甌交換機板子在機架上的位置可以通過監控終端來直接找尋，這無疑方便了日常維護和電路板的更換。
同其它機型的交換機維護方式不同，即便是老手也無法僅僅憑借外觀來判斷某些板子的集合所組成的模塊。一定要通過查詢終端來確認模塊，繼而找到損壞位置，不過大致模塊類型還是有章可循的。
從蜘蛛圖得知DSN是申甌MSC的核心，其他模塊分布在四周，這些模塊通過PCM鏈路與網絡相連，隨著模塊數目的增加，DSN也要增加交換級數和平面數。DSN又叫數字交換網，交換機其他的各個模塊都依賴于DSN同其他模塊建立聯系，DSN如同一個網中之網，它本身不進行任何數據的處理而只提供一個通路，交換機的各種功能都由其他的分布模塊分別處理后完成，而申甌交換機都由CP匯總后集中處理，這是這兩種交換機的顯著區別。
一．核心DSN
DSN經PCM鏈路連接至申甌交換機的所有控制單元。它能夠傳送話音、數據、信令和各個模塊之間通信的消息。交換機實現時分空分交換功能也正是靠DSN完成的。也就是說DSN能把從某一條PCM鏈路進入的某一個信道的內容交換到另一條PCM鏈路的某一個信道上并發送出去。DSN中的交換單元叫DSE，DSE又叫多端口，每一個多端口與16條32時隙的PCM鏈路相連，正是DSE完成空分時分交換的，它提供一個信道作為最小交換單位。
之所以要有DSN是因為DSN上傳送從其他交換機來的用戶數據以及交換機內部自己的控制數據。這個概念就好比通信網中的通信子網和資源子網的概念，DSN是內部的通信子網，而交換機其他模塊就好比是提供不同服務、不同功能的資源點，無論外部有什么請求或者內部不同模塊之間有互相通信的需求，都要通過通信子網來傳遞信息到達對方目的地。
從物理上看，一個DSE就是一塊印刷電路板（SWCH板），而DSN主要由SWCH板群構成，SWCH板又叫SWITCH板，他本身不具備處理能力，功耗也不大，電路板上有一個將PCM鏈路中用來作為發送時隙的端口集中的大規模集成電路（LSI），板上還有一些其他的用于信號放大的附加電路等，因此不同于其他處理器板那樣容易發熱，所以在靠近門的方向上SWCH板沒有如同處理器板MCUG那樣的厚重金屬散熱槽，而由許多SWCH板構成的DSN機柜也不像其他模塊那樣容易損壞，因為SWCH板群在一起工作時功耗小，因此SWCH電路板受熱損壞的概率相對來說小很多，外加DSN網絡通過分擔路由來平均負荷、建立間接路由等手段使得DSN網絡堅固穩定，能夠勝任大容量交換數據的重任。阿爾卡特交換機正是采用了這種全分散的分布控制方式，以高度高效的模塊化完成信息交換，因而在結構上具有非常大的靈活性。
整個DSN由四層結構構成，每一層結構的作用是用來連接模塊的，后一層把前一層看作一個整體。首先外部模塊要接到DSN中進入選面級（AS），這個過程是通過TSU結構來完成的，一個TSU最多可以將外部12個模塊連接入兩個AS中。TSU結構相對于后面的選組級來說也是一個外部模塊，他們的連接組成了TU結構，也就是選組級第一級（ST1）同選面級AS之間的連接部分叫做TU結構。一個TU可以最多將前面的四個TSU接入到ST1中。那么如果滿配置的話，選組級第一級將可以最多包含12X4=48個外部模塊。
選組級第一級ST1同選組級第二級ST2之間的連接也就是TU結構接入到ST2中去，同上面一樣TU結構對于ST2來說也可以被看成是一個模塊，TU接入到ST2中的結構叫做SECTION結構，一個SECTION結構由八塊ST1和八塊ST2相連構成，注意到ST1和ST2的數量相等，因此他們之間的連接鏈路不像上面的TSU和TU結構那樣是一個分散到集中的過程，而是一個過飽和全連接網絡的形式，是一個網型連接。從DSN交換網的角度講，SECTION結構是DSN中最穩定、分擔冗余最好的結構部分。但達到這個效果付出的犧牲是所能帶的模塊數量最小和前面的TU結構所帶的模塊數量一樣多。
ST3層是將前面的SECTION結構看作是模塊，每個SECTION都連接到所有的ST3上，ST3層的這樣裂解方式將所有的外部模塊得以連接成一個全網，ST3層也就是反射層，其余各層都是集中控制連接層。如果是滿配置，全部DSN最多可以連接外部模塊為：16X8X4X12=6144個。全部DSN由 2304 塊DSE(SWCH板)構成。AS=16X8X8=1024、STI= 4X16X8=512、ST2=4X16X8=512、ST3=4X8X8=256。
DSN從結構上來說是折疊式的，所有的模塊均連接到網絡同側且模塊與模塊之間路由建立過程是相似的，鑒于這種折疊結構信道信號在穿越網絡過程中必然到達一反射點，從到達反射點處起信道將沿著同出發時相反的方向穿越網絡到達目的地。
二．模塊
申甌交換機中連接在DSN周圍的模塊分為兩大類：終端模塊和輔助控制模塊。
所有終端模塊都具有相同的結構，它們都由兩部分組成：終端電路和終端控制單元（TCE）。其中終端電路是專門用來完成不同任務的電路，隨模塊類型的不同而不同，而TCE對所有的系統模塊而言則都是相同的，它們為終端提供控制邏輯以及內存并提供統一的標準接口接到DSN的AS級，TCE也分為兩部分，其核心是微處理器及存儲器，負責控制模塊的軟件程序；另一部分叫做終端接口（TI），它是模塊之間通過交換網進行通信的接口。系統中還有一類模塊沒有自己的終端電路，這就是輔助控制單元（ACE），ACE只包含控制單元部分并通過TI與網絡連接。ACE模塊主要為系統提供支持輔助功能，這些輔助功能包括：計費分析、中繼資源分配等。無論是完成系統功能的ACE還是完成特殊終端功能的TCE都是一塊處理器內存板（MCUX），當然TCE還包括終端接口（PBA）。
控制單元的處理器負責協調模塊的功能，它通過終端接口主要進行兩種類型的工作：在不同端口信道之間建立時空交換；占用輸出PCM鏈路上的信道以通過網絡向別的控制單元發送數據包。由于大規模集成電路的發展整個TCE由一塊電路板構成（MCUX）。在GSM S12 LM7交換機中主要用了MCUB、MCUC、MCUD、MCUE和MCUG板。其中MCUB用得最多，可以用于多種模塊；MCUD用于擴展的以太網模塊；MCUC被MCUG所替代主要用于ACE中；MCUE用于PSTN方向上的中繼模塊。
在申甌交換機各個模塊中，某些模塊功能對于整個系統來說非常關鍵，比如時鐘信號音模塊（C&T）出現故障時要馬上更換。區分輕重緩急的方法是根據交換機中各模塊的工作方式進行的。但凡是主/熱備用方式或者主/備方式工作的模塊出現故障要立即干預，必須確保萬無一失。如果是單側方式或者負荷分擔方式工作的模塊發生故障的話，將根據分擔原則由組里其他模塊共同承擔該失效模塊的工作任務。使用AC命令加模塊號可以進入相應的模塊。下面就簡單地分析一下各種模塊。
終端模塊
數字中繼模塊是交換機和局間中繼的接口電路，一條數字中繼由兩條PCM 鏈路組成，每條鏈路提供一條傳送PCM信號的單向通道。根據局間信令方式的不同，中繼模塊有不同的類型，但各種中繼模塊都有一些通用的功能。常用的NRZ碼（非歸零碼）不適合在高速長距離數據通信的信道中傳輸，因而選用了另外一種編碼—HDB3碼。HDB3碼是串行數據傳輸的一種重要編碼方式，和最常用的NRZ碼相比，HDB3具有很多優點，它消除了NRZ碼的直流成分，具有時鐘恢復更好的抗干擾性能，這使它更適合于長距離信道傳輸，由于以上原因PCM傳輸鏈路上不是直接傳送NRZ二進制碼，中繼模塊都有碼型轉換的功能，中國沿用歐洲的制式采用HDB3（三階高密度雙極性碼），因此中繼模塊將抽樣量化以后的NRZ轉換成HDB3碼。每一個交換局通過傳輸鏈路發送數據均帶有各自的時鐘信號，與接收端交換局的時鐘可能有一定的偏差。因此，進行再定時十分必要。通常寫時鐘采用再定時時鐘，讀時鐘采用系統內部時鐘。讀寫時鐘的不同步會產生滑碼。
在申甌交換系統中數字中繼模塊最多的要數DTM了，它連接了其他各局向的接口，有到BSC的、MSC的、短信SMS的、語音信箱VMS的、HLR的等等。DTM中繼模塊的主要控制單元根據信令方式不同而有所區別，DTM-L又叫DTUE，它用于No7信令第一層數據鏈路層的處理。其中No7TUP層部分由ENTUPTCE處理、MSC與基站間的信令部分為EBSTCE處理、ISUP信令方式的部分為EISUPTCE處理，這些都由DTM中裝載不同的軟件實現。
處理公共信令信道的模塊叫DTM-H（DTRE）也叫作IPTM（綜合分組信息中繼模塊），在MSC系統中，所用的DTM-H模塊主要由DTRE板和MCUG或者DTRE板和MCUB板組成。其中DTRE板和MCUG組合用于BSC方向；DTRE板和MCUB板組合用于MSC方向。
高性能公共信令信道模塊（HCCM）由一塊MCUE板和8塊SLTA板組成，在交換網絡中HCCM用作信令轉接點（STP）或者信令點（SP）。
時鐘信號音模塊（CTM）是一個非常重要的模塊，從其主/被熱備份的工作方式可見一斑。CTM產生8MHZ系統時鐘，該時鐘被分配到所有DSE和控制單元中以確保系統同步運行。CTM由四塊電路板組成：其中控制單元為MCUB，RCCX及CCLX負責產生時鐘，DSGA產生信號音。
錄音通知模塊（DIAM）發送各種預先設定好的消息通知主叫用戶有關當前的一些信息。整個模塊只有一塊電路板構成，在我們的交換機中為DIAB板。
計算機外設模塊（CPM）提供與外設的接口，最多可接10臺人機通信終端，一個交換機有兩個外設模塊以主/被方式工作。該模塊通過MMC系統搜集維護人員發出的各種操作命令同時對外為存儲設備進行操作。CPM還負責對各種不同控制單元的初始化時的裝載。CPM由兩個（一主一被）固定的網絡地址：H’000C、H’000D。CPM組成比較復雜，由MCUB/MCUD板、DCMA/MMCB板、CLMA板、以及MMCA板組成。其中CLMA為CPM 提供告警接口，可接收16個外部告警。
當一個申甌交換機用作GSM網絡中的MSC時，移動互通模塊（MIM）就被配置到系統中。當一個MIM模塊滿配置時可以同時處理24個移動臺發起的呼叫。一個MIM由8個MIWB板外加處理器板MCUX構成，每塊MIWB能支持3個移動臺的呼叫。
以上介紹了這個階段我對于申甌交換機內部結構的掌握，某些地方由于資料等原因有可能會造成理解上的偏差，希望在今后更加深入的維護中進一步掌握理解申甌交換機的各部分功能。
申甌交換機維護心得
接手申甌交換機維護以后未遇到很嚴重的故障，但經歷過幾次擴容。就比如這次新增鏈路到智能網SSP1、SSP2，鏈路創建以后由網管做路由數據，我們配合監聽，開始可能橫浜SSP同我們的鏈路未放開，監控終端上顯示出每條鏈路的32個時隙都為全阻狀態，不能監聽。后同智能網取得聯系并放開鏈路以后進行監聽但除了已開的第16時隙為信令的被占用外其余時隙均為空閑，沒辦法眼看忙時已經過去，用戶話務量明顯降低，為了能夠使用戶所有電話集中到一根鏈路上便于監聽，我將申甌G1連SSP1、SSP2的鏈路都關閉只剩一條，讓所有占用的時隙都盡量集中到一條鏈路上以增加監聽概率。完成以上步驟使用117名令關閉鏈路，用118命令打開鏈路。這樣再等了不一會就侯到幾個用戶通話，換在以前很少能夠追蹤到某一鏈路上的用戶，現在經過這樣的匯總集中則可以輕松完成以前可遇不可求的任務。在如此反復幾次的操作后，幾條被監聽的鏈路都完成了監聽。但是也有幾條鏈路沒能監聽上，在交換機終端已經將它們開啟，那么為什么不能監聽呢？原因有幾種可能：首先由于時間比較晚， G1覆蓋地區屬于比較偏僻的城郊，在過了忙時以后話務量明顯降低，這也是當時要使用關閉其余鏈路集中話路的原因。但還有可能就是在我監聽本來好的鏈路時存在一個現象，就是第16時隙是噪音，我們都知道一般采用0或16時隙作為信令，從全網來說SSP1、SSP2同端局G1聯系并不多，在僅有的幾條鏈路連接中并不是每條鏈路都開信令時隙的，那么既然我采用關閉其他鏈路匯總話路監聽的方法，會不會關閉了開有信令的鏈路而將純話路鏈路作為唯一的連接了呢，這樣就不存在信令了，也就根本無法建立連接，當然也就不會有用戶通話了。我當時覺得這是唯一的解釋并認為這個解釋合情合理。但事實證明我又一次錯了，我將這個問題請教班長，班長說一般情況下這種可能可以成立，但是現在情況是SSP1、SSP2同G1的信令路由是走迂回路由的，因此應該不存在關閉鏈路之后信令無法到達的問題。我在阿爾卡特交換機監控終端上使用241命令并以SSP1位指示方向察看信令連接狀態，的確不存在直達信令。再使用250命令察看方向至TMSC03（SSP1的ID）的信令路由狀態，出現兩個狀態為IT（路由工作狀態）的信令轉接點L5和L6。因此G1連接至SSP1的所有信令均是通過L5、L6進行等價分擔并轉接的。因此我原來的猜想不攻自破了。但是我的腦海中又出現一個問題，既然SS1和SSP2同G1的信令連接是走迂回路由的，那我在前面監聽時有些鏈路的第16時隙卻出現類似于信令的噪音又如何解釋呢？我將這個問題再次請教班長，原來我們G1交換機還沒有安裝信令板，而對方（智能網SSP1、SSP2）卻已經將信令開創好了，所以我在監聽時遇到的噪音很可能是單方向發送的信令信號，它們沒有在通化過程中起到控制信息的作用，卻成了迷惑我的假象。那么現在看來幾條未能監聽上的鏈路可能是由于網管數據制作有問題或者真的是由于時間太晚了，沒有用戶使用服務所致，這將在今后的監聽中得到驗證。
雖然遇到了一些麻煩，但通過這次經歷我不但能夠以自己的想法提出可能的情況假設，還了解了交換機內部的機制以及阿爾卡特交換機信令連接的形式，最主要的是學會了排查故障的方法，這對今后的維護工作將是十分有幫助的。
一般日常維護主要是對于告警的處理、系統備份以及報告的收取，從開始進班算起我也收了不下幾十次信令和話務報告。從收取報告到對報告進行分析是一個熟能生巧的過程，從被動地提取一些陌生的數字到將這些數字所代表的含義弄清楚，它們究竟是什么意思，這些值又展示了網絡的什么狀態等等，是一個經常困擾我的問題。接著就以申甌soc8000為例簡單地分析一下日常統計報告中所反映的問題。
一．信令報告分析
Soc8000信令報告以橫向的報告值和縱向的局向組成，局向中包括同soc8000在物理上存在連接的其他交換設備，如網優方向的BSC、智能網的SSP、四個省際匯接局A1-A4、八個本地匯接局D1-D8、同類型端局（G14）和大容量POWERCP端局（G41）、高、低級信令轉接點等。每個局向上信令開的有多有少，一般這根據負荷需要進行適量調整。低級信令轉接點信令負荷比較大，因此信令開的就多。
信令報告中有收發消息信令單元（MSU）以及信令信息字段（SIF）的總數統計值和收發平均值，還有總平均值。這些值是信令信號中用來存放控制信息的數據段的，他的收發成功與否直接影響到通信流程的建立。發平均數和收平均數都要分別小于0.2，總平均數要小于0.4，如果不滿足以上要求或超出了該值就應當考慮增開信令鏈路。
二．話務報告分析
話務報告中最重要的概念是話務量，話務量又叫話務負載，是反映交換系統話務負荷大小的量，它指從主叫用戶出發，經交換網絡到達被叫用戶的話務，顯然呼叫次數越多、每次呼叫占用時間越長，交換機負荷就越重。所以影響話務量的基本因素是呼叫次數和占用時長。話務量還可以用來衡量交換設備的利用率。比如一個用戶在一小時內打了三次電話，各次通話時間為：0.05小時、0.08小時、0.06小時，則平均每次通話時長為：（0.05+0.08+0.06）/3，在這一小時內話務量是0.19愛爾蘭。由此可見話務量本身不能說明用戶打了幾次電話，也不能說明每次通話占用多長時間，只說明在這一小時內總的呼叫占用時間。由于電話呼叫具有一定隨機性，所以話務的負荷是經常不斷變化的，一般在上下午各有一個繁忙時間。
我們將流入系統的話務量叫做入中繼，把系統完成接續那部分話務量稱為完成話務量，入中繼與完成話務量之差就是損失話務量。損失話務量與入中繼之比是呼損率。
要計算話務量這種隨機變量應該使用統計學的方法。入中繼等于在一個平均占用時長里話源發生的平均呼叫次數（數學期望值）。
設：ni為在時間T內，由用戶終端i發出的呼叫次數；
hi為由用戶終端i發出的呼叫平均占用時長；
N為用戶數
則在T時間內，終端i流入交換系統的話務量為ni*hi
N個終端流入交換系統的話務量為∑ni*hi（i=1-N）
單位時間流過的話務量稱為話務強度，因而話務強度為Y=∑ni*hi/T
如果假定所有終端在時間T內發出呼叫數ni和平均占用時間hi都是相同的，都為n和h，則有Y=（n/T）*h*N
即話務流量等于每個用戶終端的呼叫率（單位時間內產生的平均呼叫數）與平均占用時間及用戶終端數三者的乘積。
在建造端局的時候，一般廠商會根據網絡優化部門的要求給出BHCA，也就是公式中的Y，這是一個永遠小于1的值，公式中T為3600秒，n和h為平均呼叫數和平均占用時間，則可求得該交換機VLR登記數。
上面的公式中變量都是全網意義上的用戶呼叫數和平均占用時長，而平時統計報告中的相關值都是以每個局向上中繼數為基礎的，兩者不具備通用性。因此從交換角度收取的報告不能夠作為建設全網時候的依據。
在完成本次論文的最后我想特別感謝電路工程師徐志強師傅。徐師傅帶教一絲不茍，每次我出現一問他都能不厭其煩地為我解答，如果遇到扎手問題他會將問題先帶回去或請教其他工程師然后有了一致意見再反饋給我，有時我自己都忘記問過的問題在幾天之后徐師傅還熱心地為我解答，令我十分感動。從徐師傅身上我看到了一名普通深圳申甌員工認真負責的工作作風，感受到申甌內在的企業文化，正是這種默默奉獻的精神造就申甌的過去，引領未來。我為能夠成為申甌的一分子而驕傲！