第4章 数字程控交换系统的软件

14数字程控交换系统的软件1)程控交换软件概述2)程控交换软件的组成及原理3)程序的级别及调度处理4)呼叫处理程序的组成及功能24.1程控交换软件概述1)程控交换软件的基本特点2)数据驱动程序的特点及结构3)FSM和FMM的概念4)程序设计语言34.1.1程控交换软件的基本特点实时性强具有并发能力及多进程处理能力可靠性高（包括硬件和软件）适应性强（采用程序与数据分离的方案）可维护性强:程序采用模块化、结构化设计方法；采用数据驱动的程序结构；完备的文档资料；......4图多个进程实例共用一个程序代码54.1.2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规范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条件待执行的程序AB初始规范变化后的规范00R1R201R1R110R2R111R3R3第二表格第一表格标志程序A值0R101●1标志程序B值0R200R31规范变化前第二表格第一表格标志程序A值1●01●1标志程序B值0R200R11标志程序B值0R100R31规范变化后9数据驱动程序用第一个参数查第一级表标志F?根据查表结果执行程序结束用下一个参数查下一级表数据驱动程序的基本结构104.1.3FSM和FMM的概念FSM:FiniteStatusMachine，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激励时系统作出的响应及状态转移的情况。11状态Si输入b状态Sh输入a状态Sk12FMM:FiniteMessageMachine，有限消息机。FSM与FMM的概念类似，它是交换机软件的基本软件模块，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：规范描述语言（SDL）、各种高级语言和汇编语言、人机对话语言（MML）。14（1）规范描述语言SDLSpecificationsDescriptionLanguage,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规范。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18（2）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。19（3）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程控交换软件的组成及原理1)软件的基本结构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运行软件的基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应用软件系统呼叫处理程序管理程序维护程序操作系统中央处理机处理机外围设备交换机外围设备数据库管理系统DBMS数据库2320%15%25%40%操作系统呼叫处理管理维护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，用于统一管理系统的软硬件资源，其主要功能包括：任务调度；存储管理；定时管理；进程之间的通信和处理机之间的通信；系统故障处理；……4.2.2操作系统25应用软件系统数据库管理系统操作系统处理机硬件系统系统调用调用返回控制中断操作系统接口关系26包括局数据和用户数据，通常存储在数据库中，由DBMS统一管理。（1）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则、路由中继数据、NO.7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：用户电话号码、用户设备码、用户线类别、用户的服务等级、用户对新业务的使用及登记情况、用户计费数据等4.2.3数据27交换机的应用软件部分包括呼叫处理程序、系统的维护管理程序等。（1）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，并完成对各种电话新业务的处理。（2）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。4.2.4呼叫处理及维护管理程序281）程序的级别2）时钟级程序的调度3）基本级程序的调度4.3程序的级别及调度处理294.3.1程序的级别按照对交换机实时性的要求，程序应划分为若干级别，典型的划分为：（1）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：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。（3）基本级（进程级）：其级别最低，其功能是对外部发现的各种事件进行处理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，故在正常情况下，只有时钟级和基本级的交替执行。每当时钟中断到来，就执行时钟级进程，执行完毕转入基本级的执行，如下图：时钟级基本级时钟级基本级时钟级基本级时钟中断周期时钟级与基本级的执行基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。也可能出现基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，不应经常出现无空余时间的情况，否则说明处于超负荷状态，需要采取措施。314.3.2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iF123456789ABCDE屏蔽表时间表111101011111……11111T0T1T2T3…Tn拨号脉冲识别程序拨号测试程序位间隔识别程序中继器扫描程序…时间计数器请零转移表入口地址……11234F11134时间计数器iF123456789ABCDE屏蔽表时间表111114812162024拨号脉冲识别程序拨号测试程序位间隔识别程序中继器扫描程序…时间计数器请零转移表入口地址……1234F35调度程序流程图364.3.3基本级程序的调度基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：先来先服务方法、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服务相结合的调度算法。37图进程调度程序的示意图384.3.4处理机占用率计算（测试周期－测试周期内空闲时间）占用率＝———————————————×100％测试周期391）呼叫处理的基本原理2）呼叫处理程序的组成及结构3）呼叫处理中用到的数据4）信令处理程序5）呼叫控制程序4.4呼叫处理程序404.4.1呼叫处理的基本原理用户呼出阶段号码接收与分析阶段通话建立阶段通话阶段呼叫撤销阶段：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：若被叫空闲，则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：周期检测主被叫用户是否挂机：向未挂机的用户送忙音，并释放所有的软硬件资源，结束呼叫处理414.4.2呼叫处理程序的组成及结构第三层呼叫控制第二层信令控制第一层设备控制呼叫控制和呼叫处理程序信令处理程序硬件设备接口/驱动程序硬件设备42呼叫控制模块呼叫服务模块用户线路信令处理中继线路信令处理用户摘挂机扫描程序拨号数字接收程序DTMF数字接收程序线路信令扫描程序MFC发送模块MFC接收模块MFC信令扫描发送过程MFC信令扫描接收过程电话资源管理计费处理呼叫处理程序的基本结构：434.4.3呼叫处理中用到的数据暂时性数据（动态数据）半固定数据（相对固定）呼叫控制表数据设备表数据资源状态表数据用户数据局数据呼叫处理数据44图呼叫控制块结构45（1）用户数据用户数据描述了用户的全部信息，每一个用户都有自己的用户数据。用户数据主要包括以下内容：用户电话号码及设备码；用户使用状况；用户线类别（如普通、用户交换机等）；用户发话等级；用户话机类型；新业务使用情况；计费类别。46（2）局数据局数据主要有数字分析表、路由和中继数据、计费数据等。①数字分析表前缀分析表地址翻译表②路由、中继数据③计费数据474.4.4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MFC信令处理程序No.7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。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分时钟级扫描程序和用户线处理进程的基本级程序两大部分。（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。用户摘挂机扫描程序：设当前扫描值为SCN，上次扫描值为LL,0表示回路断开（挂机），1表示回路闭合（摘机），则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：__LL∧SCN=1说明：摘、挂机扫描周期一般为100ms。50扫描程序流程图51（2）拨号数字的接收52双音多频接收程序流程图53（3）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，接收前向信令；56（4）局间数字型线路信令(30/32路PCM系统）话路标志信息偶数帧TS01帧=32时隙，256Bit，125µsF0F1F2F3F4F5F6F7F8F9F10F11F12F13F14F15TS0TS1TS15TS16TS31复帧帧话路信息时隙话路信息时隙同步时隙告警或标志信号10第1路111100奇数帧TS0111111A1F0的TS160001110BF1的TS16abdacdcb第17路复帧同步第15路F15的TS16abdacdcb第31路注：A、B分别用于帧和复帧失步的远端告警（正常为0）1复帧=16帧，2ms同步信息复帧告警57（5）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部分组成。（a）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送一次，并在每帧的TS16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下图：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SCNLSCN123151231559（b）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15个单元用于存放30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，然后将其放入PCM帧的TS16中即可。（c）出中继数字线路信令处理进程60出中继数