第4章-数字程控交换系统的软件课件

14 数字程控交换系统的软件数字程控交换系统的软件1)1)程控交换软件概述程控交换软件概述 2)2)程控交换软件的组成及原理程控交换软件的组成及原理 3)3)程序的级别及调度处理程序的级别及调度处理4)4)呼叫处理程序的组成及功能呼叫处理程序的组成及功能 24.1 程控交换软件概述程控交换软件概述 1)1)程控交换软件的根本特点程控交换软件的根本特点 2)2)数据驱动程序的特点及结构数据驱动程序的特点及结构 3)FSM3)FSM和和FMMFMM的概念的概念4)4)程序设计语言程序设计语言 3程控交换软件的根本特点程控交换软件的根本特点n实时性强n具有并发能力及多进程处理能力n可靠性高包括硬件和软件n适应性强采用程序与数据别离的方案n可维护性强:n程序采用模块化、结构化设计方法；n采用数据驱动的程序结构；n完备的文档资料；n.4图 多个进程实例共用一个程序代码54.1.2 4.1.2 数据驱动程序的特点及结构数据驱动程序的特点及结构 为了满足高度适应性、可维护性以及新功能添加的方便性，交换机软件通常采用数据驱动的程序结构。数据驱动程序是指软件通过查表获取参数，根据参数决定需要执行的程序。其优点是能非常灵活地适应系统标准的变化而不改变程序的结构。6图 动作驱动程序的流程图7图 数据驱动程序的流程图8条条 件件待执行的程序待执行的程序AB初始规范初始规范变化后的规范变化后的规范00R1R201R1R110R2R111R3R3第二表格第一表格标志程序A值0R1011标志程序B值0R200R31标准变化前标准变化前第二表格第一表格标志程序A值1011标志程序B值0R200R11标志程序B值0R100R31标准变化后标准变化后9数据驱动程序数据驱动程序用第一个参数查第一级表用第一个参数查第一级表标志标志F?根据查表结果执行程序根据查表结果执行程序结结 束束用下一个参数查下一级表用下一个参数查下一级表数据驱动程序的根本结构数据驱动程序的根本结构104.1.3 FSM4.1.3 FSM和和FMMFMM的概念的概念 FSM:Finite Status Machine，有限状态机 系统的有限状态机描述是指能将系统或进程的状态定义为有限个状态，然后描述在每个状态下受到某个外部信号鼓励时系统作出的响应及状态转移的情况。11输入输入b输入输入a12FMM:Finite Message Machine，有限消息机。FSM与FMM的概念类似，它是交换机软件的根本软件模块，多个FMM就构成了软件系统。FMM之间的通信是通过Message来传送的，Message由操作系统统一管理。当交换机需要增加新的功能模块时，只需增加或修改相应的FMM即可。134.1.4 4.1.4 程序设计语言程序设计语言 在程控交换机软件的开发、运行和维护阶段，一般要用到三种类型的语言：标准描述语言SDL、各种高级语言和汇编语言、人机对话语言MML。141标准描述语言SDLSpecifications Description Language,用于交换机软件设计阶段，说明对交换机的各种功能要求和技术标准。SDL有SDL/GR和SDL/PR两种表现形式。SDL用于系统模型描述、模块定义和进程定义。系统模型结构；模块定义；进程定义。15图 系统图的SDL/GR表示16图 模块的SDL/GR表示17图 进程定义182汇编语言和高级语言汇编语言和高级语言主要用来编写软件程序；汇编语言：是面向处理机动作过程的语言，运行效率高，实时性强，但程序编写效率低，移植性差。高级语言：CHILL语言；C语言。193人机对话语言MML主要用于人机交互式操作和维护的语言，用于程控交换机的操作、维护、安装和测试。MML包括输入语言和输出语言。204.2 4.2 程控交换软件的组成及原理程控交换软件的组成及原理1)软件的根本结构 2)操作系统3)数据包括局数据和用户数据 4)呼叫处理及维护管理程序 214.2.1 运行软件的根本结构 程控交换机的运行软件指存放在交换机处理机系统中，对交换机的各种业务进行处理的程序和数据的集合。22应用软件系统应用软件系统呼叫呼叫处理程序处理程序管理程序管理程序维护程序维护程序操作系统操作系统中央处理机中央处理机处理机处理机外围设备外围设备交换机交换机外围设备外围设备数据库数据库管理系统管理系统DBMS数据库数据库23交换机运行软件的比例分配交换机运行软件的比例分配24它是处理机硬件和应用软件之间的接口，用于它是处理机硬件和应用软件之间的接口，用于统一管理系统的软硬件资源，其主要功能包括：统一管理系统的软硬件资源，其主要功能包括：任务调度；任务调度；存储管理；存储管理；定时管理；定时管理；进程之间的通信和处理机之间的通信；进程之间的通信和处理机之间的通信；系统故障处理；系统故障处理；4.2.2 操作系统操作系统25应用软件系统应用软件系统数据库管理系统数据库管理系统操作系统操作系统处理机硬件系统处理机硬件系统系统调用系统调用调用返回调用返回控制控制中断中断操作系统接口关系操作系统接口关系26包括局数据和用户数据，通常存储在数据库中，由包括局数据和用户数据，通常存储在数据库中，由DBMS统一管理。统一管理。1局数据：交换机的配置及运行环境参数，包括：局数据：交换机的配置及运行环境参数，包括：配置数据、交换局的号码翻译规那么、路由中继数配置数据、交换局的号码翻译规那么、路由中继数据、信令数据、计费数据、新业务提供参数等据、信令数据、计费数据、新业务提供参数等2用户数据：用户情况数据，包括：用户数据：用户情况数据，包括：用户用户 号码、用户设备码、用户线类别、用户的效号码、用户设备码、用户线类别、用户的效劳等级、用户对新业务的使用及登记情况、用户计费数劳等级、用户对新业务的使用及登记情况、用户计费数据等据等4.2.3 数据数据27交换机的应用软件局部包括呼叫处理程序、系统交换机的应用软件局部包括呼叫处理程序、系统的维护管理程序等。的维护管理程序等。1呼叫处理程序呼叫处理程序负责整个交换机中所有呼叫的建立、监视和释放，负责整个交换机中所有呼叫的建立、监视和释放，并完成对各种并完成对各种 新业务的处理。新业务的处理。2维护管理程序维护管理程序主要功能是管理和维护交换机运行所需的局数据主要功能是管理和维护交换机运行所需的局数据和用户数据，系统话务量和话费，维护处理交换机的和用户数据，系统话务量和话费，维护处理交换机的软硬件故障，使之正常运行。软硬件故障，使之正常运行。4.2.4 呼叫处理及维护管理程序呼叫处理及维护管理程序281程序的级别程序的级别2时钟级程序的调度时钟级程序的调度3根本级程序的调度根本级程序的调度4.3 程序的级别及调度处理程序的级别及调度处理294.3.1 程序的级别程序的级别按照对交换机实时性的要求，程序应划分为假按照对交换机实时性的要求，程序应划分为假设干级别，典型的划分为：设干级别，典型的划分为：1中断级故障级：中断级故障级：其级别最高，主要用于发生故障时产生故障中其级别最高，主要用于发生故障时产生故障中断调用故障处理进程。中断级程序由硬件中断启动。断调用故障处理进程。中断级程序由硬件中断启动。2时钟级：时钟级：其级别次之，主要用于执行要求定时运行的进其级别次之，主要用于执行要求定时运行的进程。时钟级程序由时钟中断启动。程。时钟级程序由时钟中断启动。3根本级进程级：根本级进程级：其级别最低，其功能是对外部发现的各种事件其级别最低，其功能是对外部发现的各种事件进行处理进行处理30故障级和时钟级都是在中断中执行的，但故障的发生是随机的，故故障级和时钟级都是在中断中执行的，但故障的发生是随机的，故在正常情况下，只有时钟级和根本级的交替执行。每当时钟中断到来，在正常情况下，只有时钟级和根本级的交替执行。每当时钟中断到来，就执行时钟级进程，执行完毕转入根本级的执行，如以下图：就执行时钟级进程，执行完毕转入根本级的执行，如以下图：时钟级时钟级 基本级基本级时钟级时钟级 基本级基本级 时钟级时钟级 基本级基本级时钟中断周期时钟中断周期时钟级与根本级的执行时钟级与根本级的执行根本级执行完毕到下一次时钟中断到来，存在一小段空余时间。由根本级执行完毕到下一次时钟中断到来，存在一小段空余时间。由于交换机话务量的变化，空余时间的长度不是固定的。也可能出现根本于交换机话务量的变化，空余时间的长度不是固定的。也可能出现根本级未执行完就发生时钟中断，空余时间不存在。但在正常负荷下，不应级未执行完就发生时钟中断，空余时间不存在。但在正常负荷下，不应经常出现无空余时间的情况，否那么说明处于超负荷状态，需要采取措经常出现无空余时间的情况，否那么说明处于超负荷状态，需要采取措施。施。314.3.2 时钟级程序的调度时钟级程序的调度时钟级调度程序的功能是确定每次时钟中断时应调度那些时钟级程序运行，以满足各种时钟级程序的不同周期性要求。时钟级程序的调度通常以一种时钟中断为时基，采用时间表作为调度的依据。时钟级程序由时间表启动，在调度过程中要用到计数器、屏蔽表、时间表、转移表4个表。3233时间计数器时间计数器 iF123456789ABCDE屏蔽表屏蔽表时间表时间表1111010111 1111111T0T1T2T3Tn拨号脉冲识别程序拨号脉冲识别程序拨号测试程序拨号测试程序位间隔识别程序位间隔识别程序中继器扫描程序中继器扫描程序时间计数器请零时间计数器请零转移表入口地址转移表入口地址11234F11134时间计数器时间计数器 iF123456789ABCDE屏蔽表屏蔽表时间表时间表111114812162024拨号脉冲识别程序拨号脉冲识别程序拨号测试程序拨号测试程序位间隔识别程序位间隔识别程序中继器扫描程序中继器扫描程序时间计数器请零时间计数器请零转移表入口地址转移表入口地址1234F35调度程序流程图364.3.3 根本级程序的调度根本级程序的调度 根本级程序又称进程级程序；同一程序同时运行于不同数据集合上时将构成不同的进程；不同的进程通过PCB来标识进程的存在以及存放各种与进程相关的控制信息；进程调度算法主要有：先来先效劳方法、时间片轮转法、分级调度法等；在程控交换机中通常采用优先级与先进先出效劳相结合的调度算法。37图 进程调度程序的示意图384.3.4 处理机占用率计算处理机占用率计算 测试周期测试周期内空闲时间占用率 100 测试周期 391呼叫处理的根本原理呼叫处理的根本原理2呼叫处理程序的组成及结构呼叫处理程序的组成及结构3呼叫处理中用到的数据呼叫处理中用到的数据4信令处理程序信令处理程序5呼叫控制程序呼叫控制程序4.4 呼叫处理程序呼叫处理程序404.4.1 呼叫处理的根本原理呼叫处理的根本原理用户呼出阶段用户呼出阶段号码接收与分析阶段号码接收与分析阶段通话建立阶段通话建立阶段通话阶段通话阶段呼叫撤销阶段呼叫撤销阶段：用户摘机呼叫，交换机将用户线接到收号器：用户摘机呼叫，交换机将用户线接到收号器并回送拨号音并回送拨号音 ：通过数字扫描程序获取用户所拨数字并对其：通过数字扫描程序获取用户所拨数字并对其进行分析，判断是否是有效号码、本地呼叫、进行分析，判断是否是有效号码、本地呼叫、长途呼叫等，并将所拨号码翻译成用户设备码长途呼叫等，并将所拨号码翻译成用户设备码 ：假设被叫空闲，那么将被叫用户置忙并选择：假设被叫空闲，那么将被叫用户置忙并选择分配路由。同时向被叫振铃，向主叫送回铃音分配路由。同时向被叫振铃，向主叫送回铃音 ：周期检测主被叫用户是否挂机：周期检测主被叫用户是否挂机 ：向未挂机的用户送忙音，并释放所有的软硬：向未挂机的用户送忙音，并释放所有的软硬件资源，结束呼叫处理件资源，结束呼叫处理414.4.2 呼叫处理程序的组成及结构呼叫处理程序的组成及结构第三层第三层 呼叫控制呼叫控制第二层第二层 信令控制信令控制第一层第一层 设备控制设备控制呼叫控制和呼叫处理程序呼叫控制和呼叫处理程序信令处理程序信令处理程序硬件设备接口硬件设备接口/驱动程序驱动程序硬件设备硬件设备42呼叫控制模块呼叫控制模块呼叫效劳模块呼叫效劳模块用户线路用户线路信令处理信令处理中继线路中继线路信令处理信令处理用户摘用户摘挂机扫挂机扫描程序描程序拨号拨号数字数字接收接收程序程序DTMF数字数字接收接收程序程序线路线路信令信令扫描扫描程序程序MFC发送模块发送模块MFC接收模块接收模块MFC信令信令扫描扫描发送发送过程过程MFC信令信令扫描扫描接收接收过程过程 资源管理资源管理计费计费处理处理呼叫处理程序的根本结构：呼叫处理程序的根本结构：434.4.3 呼叫处理中用到的数据呼叫处理中用到的数据暂时性数据暂时性数据动态数据动态数据 半固定数据半固定数据相对固定相对固定 呼叫控制表数据呼叫控制表数据设备表数据设备表数据 资源状态表数据资源状态表数据 用户数据用户数据 局数据局数据 呼叫处理数据呼叫处理数据44图 呼叫控制块结构451用户数据用户数据 用户数据描述了用户的全部信息，每一个用户都有自用户数据描述了用户的全部信息，每一个用户都有自己的用户数据。用户数据主要包括以下内容：己的用户数据。用户数据主要包括以下内容：用户用户 号码及设备码；号码及设备码；用户使用状况；用户使用状况；用户线类别如普通、用户交换机等；用户线类别如普通、用户交换机等；用户发话等级；用户发话等级；用户话机类型；用户话机类型；新业务使用情况；新业务使用情况；计费类别。计费类别。462 2局数据局数据 局数据主要有数字分析表、路由和中继数据、计局数据主要有数字分析表、路由和中继数据、计费数据等。费数据等。数字分析表数字分析表 前缀分析表前缀分析表 地址翻译表地址翻译表 路由、中继数据路由、中继数据 计费数据计费数据474.4.4 信令处理程序信令处理程序模拟用户线信令处理程序模拟用户线信令处理程序中继线路信令处理程序中继线路信令处理程序 MFC信令处理程序信令处理程序 信令处理程序信令处理程序 信令处理程序信令处理程序信令处理程序主要用于控制信令的发送和接收。信令处理程序主要用于控制信令的发送和接收。48494.4.4.1 模拟用户线信令处理程序模拟用户线信令处理程序 模拟用户线信令处理程序分时钟级扫描程序和用户线处理进程的模拟用户线信令处理程序分时钟级扫描程序和用户线处理进程的根本级程序两大局部。根本级程序两大局部。1时钟级程序包括用户摘挂机扫描程序、拨号数字接收程序。时钟级程序包括用户摘挂机扫描程序、拨号数字接收程序。用户摘挂机扫描程序：设当前扫描值为用户摘挂机扫描程序：设当前扫描值为SCN，上次扫描值为，上次扫描值为LL,0表示回路断开挂机，表示回路断开挂机，1表示回路闭合摘机，那么表示回路闭合摘机，那么检测摘机事件的逻辑判断为：检测摘机事件的逻辑判断为：_ LL SCN=1检测挂机事件的逻辑判断为：检测挂机事件的逻辑判断为：_LL SCN=1说明：摘、挂机扫描周期一般为说明：摘、挂机扫描周期一般为100ms。50扫描程序流程图512拨号数字的接收拨号数字的接收52双音多频接收程序流程图533模拟用户线处理进程模拟用户线处理进程图 用户线存储器的数据结构54模拟用户线处理进程流程图554.4.4.2 中继线路信令处理程序中继线路信令处理程序 中继线路信令处理程序负责监视各类出、入中继线的中继线路信令处理程序负责监视各类出、入中继线的状态，识别线路信令，将接收到的线路信令报告呼叫控制状态，识别线路信令，将接收到的线路信令报告呼叫控制进程。并根据呼叫控制进程的命令发送线路信令。进程。并根据呼叫控制进程的命令发送线路信令。1中继线路信令处理程序分为出中继线路信令处理程中继线路信令处理程序分为出中继线路信令处理程序和入中继线路信令处理程序；序和入中继线路信令处理程序；2出中继线路信令处理程序负责发送前向信令，接收出中继线路信令处理程序负责发送前向信令，接收后向信令；后向信令；3入中继线路信令处理程序负责发送后向信令，接收入中继线路信令处理程序负责发送后向信令，接收前向信令；前向信令；564局间数字型线路信令局间数字型线路信令(30/32路路PCM系统系统话路标志信息话路标志信息偶数帧偶数帧TS0TS01 1帧帧=32=32时隙，时隙，256Bit256Bit，125 125 s sF F0 0F F1 1F F2 2F F3 3F F4 4F F5 5F F6 6F F7 7F F8 8F F9 9F F1010F F1111F F1212F F1313F F1414F F1515TSTS0 0TSTS1 1TSTS1515TSTS1616TSTS3131复帧复帧帧帧话路信息时隙话路信息时隙话路信息时隙话路信息时隙同步时隙同步时隙告警或标志信号告警或标志信号1 1 0 0第第1 1路路1 1 1 11 1 1 10 00 0奇数帧奇数帧TS0TS01 1 1 11 1 1 11 1 1 1A A1 1F0F0的的TS16TS160 0 0 00 0 1 11 1 1 10 0B BF1F1的的TS16TS16a a b bd d a ac c d dc cb b第第1717路路复帧同步复帧同步第第1515路路F15F15的的TS16TS16a a b bd d a ac c d dc cb b第第3131路路注：注：A A、B B分别用于帧和复帧失步的分别用于帧和复帧失步的远端告警正常为远端告警正常为0 01 1复帧复帧=16=16帧，帧，2ms2ms同步信息同步信息复帧告警复帧告警575出中继数字线路信令处理程序出中继数字线路信令处理程序 出中继数字线路信令处理程序由数字中继线路信令的出中继数字线路信令处理程序由数字中继线路信令的扫描、数字线路信令的驱动以及出中继数字线路信令处理扫描、数字线路信令的驱动以及出中继数字线路信令处理进程等几个局部组成。进程等几个局部组成。a数字中继线路信令的扫描数字中继线路信令的扫描在数字中继线路中，每个话路的线路信令每复帧传在数字中继线路中，每个话路的线路信令每复帧传送一次，并在每帧的送一次，并在每帧的TS16中传送。线路信令的扫描主要通中传送。线路信令的扫描主要通过线路信令扫描存储器来实现。其扫描原理及流程见以下过线路信令扫描存储器来实现。其扫描原理及流程见以下图：图：58第1路第16路第2路第17路第3路第18路第15路第30路第1路第16路第2路第17路第3路第18路第15路第30路SCNLSCN123151231559b数字线路信令的驱动数字线路信令的驱动 在数字中继器的终端电路中发送线路信令缓冲器有在数字中继器的终端电路中发送线路信令缓冲器有15个单元用于存放个单元用于存放30个话路的线路信令。在需要发送线路信个话路的线路信令。在需要发送线路信令时，就将线路信令编码存放在线路信令缓冲器中，然后令时，就将线路信令编码存放在线路信令缓冲器中，然后将其放入将其放入PCM帧的帧的TS16中即可。中即可。c出中继数字线路信令处理进程出中继数字线路信令处理进程60出中继数字线路信令处理流程图614.4.4.3 MFC信令处理程序信令处理程序 MFC信令处理程序包括信令处理程序包括MFC发送发送模块和模块和MFC接收模块。接收模块。MFC发送模块用于发送模块用于MFC信号的发信号的发送，即控制发送前向信号和接收后向送，即控制发送前向信号和接收后向信号；信号；MFC接收模块控制后向信号的接收模块控制后向信号的发送和前向信号的接收。发送和前向信号的接收。MFC信令的信令的收收/发采用互控方式。发采用互控方式。发端记发器收端记发器互控周期第一拍第二拍第三拍第四拍62信令处理程序信令处理程序信令系统的特点就是采用了功能模块化的结构，使得它能信令系统的特点就是采用了功能模块化的结构，使得它能支持多种新业务，如智能网业务、移动通信业务等，因此支持多种新业务，如智能网业务、移动通信业务等，因此现在的数字程控交换机一般都采用信令方式。现在的数字程控交换机一般都采用信令方式。1 信令系统中软件硬件功能的划分。信令系统中软件硬件功能的划分。第一级为信令数据链路功能级，它规定了信令链路的第一级为信令数据链路功能级，它规定了信令链路的物理电气特性及接入方法，完成二进制比特流的透明传输，物理电气特性及接入方法，完成二进制比特流的透明传输，因此第一功能级由硬件实现；因此第一功能级由硬件实现；第二级为信令链路功能级，其中将第一级中的比特流第二级为信令链路功能级，其中将第一级中的比特流划分为信令单元，完成信令单元中划分为信令单元，完成信令单元中F标记的产生和检测，完标记的产生和检测，完成成CRC码的生成和校验都由硬件实现，而发送码的生成和校验都由硬件实现，而发送/接收控制、接收控制、链路状态控制、过失控制等由软件实现；链路状态控制、过失控制等由软件实现；63第四级第四级第三级第三级第二级硬件第二级硬件第一级第一级硬件硬件软件软件标记符标记符F产生产生插零插零标记符标记符F检测检测删零删零CRC生成生成CRC校验校验第二级软件第二级软件接收控制接收控制发送控制发送控制链路状态控制链路状态控制第三级第三级第一级第一级64第三级为信令网功能级，它完成信令消息的处理和信第三级为信令网功能级，它完成信令消息的处理和信令网的管理，其功能由处理机中的软件实现。不同类型的交令网的管理，其功能由处理机中的软件实现。不同类型的交换机其结构有所不同；换机其结构有所不同；第四级为第四级为 用户局部用户局部TUP，TUP主要规定了有关主要规定了有关 呼呼叫的建立和释放的信令程序及实现这些程序的消息和消息编叫的建立和释放的信令程序及实现这些程序的消息和消息编码。码。652 信令系统在信令系统在S1240交换机系统中的实现交换机系统中的实现S1240交换机系统交换机系统DTM数字中继模块数字中继模块SACE N7信令系统信令系统辅助控制单元辅助控制单元CCSM公共信道信令模块公共信道信令模块M&P第一级第一级第二级第二级局部第三级局部第三级局部第三级信令网局部第三级信令网第四级第四级TUP)维护与管理维护与管理DTM数字中继模块软件数字中继模块软件664.4.5 呼叫控制程序呼叫控制程序 呼叫控制程序又称为呼叫状态管理程序，它负责控制呼叫控制程序又称为呼叫状态管理程序，它负责控制呼叫接续的整个过程，协调指挥与硬件有关的外围电路，呼叫接续的整个过程，协调指挥与硬件有关的外围电路，并请求呼叫资源管理程序为呼叫分配各种资源，请求呼叫并请求呼叫资源管理程序为呼叫分配各种资源，请求呼叫效劳程序检索局数据和用户数据，控制完成不同类型的呼效劳程序检索局数据和用户数据，控制完成不同类型的呼叫。在呼叫接续中，呼叫控制程序将为每个呼叫分配一个叫。在呼叫接续中，呼叫控制程序将为每个呼叫分配一个呼叫控制块呼叫控制块CCB。CCB将用于记录与呼叫过程相关的数据和状态信息。将用于记录与呼叫过程相关的数据和状态信息。67呼呼叫叫控控制制进进程程168呼呼叫叫控控制制进进程程269呼叫控制进程出局呼叫时从数字分析后至出局通话状态时的简化SDL图。70 数字分析数字分析1分析的数据来源分析的数据来源 呼叫源码呼叫源码 呼叫目标呼叫目标2分析的结果数据分析的结果数据 呼叫的优先级呼叫的优先级 路由数据路由数据 最小号长，最大号长最小号长，最大号长 呼叫释放方式主叫控制、被叫控制呼叫释放方式主叫控制、被叫控制 计费索引计费索引 限话类型限话类型 目标选择目标选择 阻塞原因阻塞原因4.4.6 分析程序和资源管理程序分析程序和资源管理程序71 去话分析对主叫用户数据进行分析去话分析对主叫用户数据进行分析 去话分析的最后结果一般应包括：去话分析的最后结果一般应包括：收号设备类型号；收号设备类型号；应执行的任务号码；应执行的任务号码；下一状态号码。下一状态号码。来话分析对被叫用户数据进行分析来话分析对被叫用户数据进行分析 被叫用户的用户数据；被叫用户的用户数据；被叫用户的状态；被叫用户的状态；主叫用户的某些数据。主叫用户的某些数据。