第四章程控数字交换系统的软件

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1、第四章 程控数字交换系统的软件 4.1 程控交换软件的概述4.2 运行软件的一般结构4.3 程序的级别及调度4.4 呼叫处理程序4.1 程控交换软件的概述4.1.1 程控交换软件的基本特点程控交换软件的基本特点是：实时性强 ，具有并发性，适应性强，可靠性和可维护 性要求高。 1实时性强程控交换机是一个实时系统。 2并发性和多道程序运行在一部交换机上，往往不仅有多个用户同 时发出呼叫请求，还同时有多个用户正在进 行通话。 图4-1 多个进程实例共用一个程序代码3可靠性要求高程控交换机应具有很高的可靠性，即使在 其硬件或软件系统本身发生故障的情况下，系 统仍能保持可靠运行。 4能方便地适应交换机的

2、各种条件:一个程控 交换机要面对大量规模不同、对交换机功能要 求不同、运行环境不同的交换局。5软件的可维护性要求高:交换软件的另一个 特点是具有相当大的维护工作量。 4.1.2 数据驱动程序的特点 及其结构程控交换软件的一个基本 要求是容易追加新的功能及 适应不同的条件。图4-2 动作驱动程序的流程图图4-3 数据驱动程序的流程图图4-4 数据驱动程序的一般结构4.1.3 有限状态机（FSM）和有限 消息机（FMM）的概念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。 图4-5 FSM结构的示

3、意图 4.1.4 在交换软件设计中应用的三 种类型的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）。1规范描述语言规范描述语言（SDL）是原 CCITT建议的一种高级语言，主要 用来说明电话交换系统的行为。 （1）系统定义 系统名字 信号定义 信号表定义 信道定义 数据定义 模块定义（2）模块定义模块定义包含以下项目：模块名字 信号定义 信号表定义 信号路由定义 信道到路由的连接 进程定义 数据定义（3）进程定义图4-8 SDL/GR描述进程的主要符号2汇编语言和高级语言（1）汇编语言

4、 汇编语言是面向处理机动作过程的语言 （2）高级语言3人机对话语言（MML） （1）输入信息人机命令 （2）输出语言4.2 运行软件的一般结构4.2.1 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。图4-10 运行软件结构4.2.2 局数据和用户数据1局数据局数据用来描述交换机的配置及 运行环境，主要包含以下内容： 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 新业务提供情况 2用户数据用户数据用来说明用户的情况， 每个用户都有其特有的用户数据。 用户数据主要包括以下内容： 用户电话号码、用户

5、设备码 用户线类别 话机类别 用户的服务等级 用户对新业务的使用权及用户已 登记的新业务 用户计费数据4.2.3 操作系统、呼叫处理程序 以及维护管理程序1操作系统2呼叫处理程序3维护管理系统4.3 程序的级别及调度4.3.1 程序的优先级、各类程序的特点 及驱动方式程控交换机软件的最基本特点是并发 性和实时性，并发性是指在系统中存在 多道被激活的作业，实时性是指系统对 外界出现的事件必须在规定时间内作出 响应，否则将丢失有关信息而导致呼叫 处理的失败。1中断级中断级程序有两个重要特点，一个是实时 性要求高，在事件发生时必须立即处理；另 一个是事件发生的随机性，即事件何时发生 事先无法确定。

6、2时钟级时钟级程序用于处理实时性要求较高的工 作（按照一定周期执行）。 3基本级基本级程序的功能是对外部发现的各种事 件进行处理。 4.3.2 时钟级程序的调度时钟级调度程序是由时钟中断启 动的。 1表格结构 2调度程序流程图4-11 比特型时间表2调度程序流程图4-12 调度程序流程图4.3.3 处理机占用率计算图4-13 时钟级与基本级的执行4.3.4 基本级程序的调度1进程的概念进程是操作系统中最重要、最基本的概念 之一，它是随着多道程序的出现而引入的。进程具有如下性质： 进程包含了数据和运行于其上的程序。 同一程序同时运行于不同数据集合上时 ，构成不同的进程。 若干个进程可以是相互交往

7、的。 进程可以并发地执行。 2进程的状态及其转换 等待状态：等待某个事件的发生。 就绪状态：等待系统分配处理机以 便运行。 运行状态：占有处理机正在运行。 每个进程在执行过程中，任意时刻 当且仅当处于上述三种状态之一。图4-14 进程的状态转换3进程控制块第类：标识信息。用于标识一个进程，如进程 名（与进程定义相对应的程序名），进程号码等。第二类：说明信息。用于说明进程情况，如说明 进程状态，等待原因，进程程序存放位置，进程数据 存放位置等信息。第三类：现场信息。用于保留进程在运行时存放 在处理机中的内容，如通用寄存器，控制寄存器的内 容，程序状态字等。第四类：资源信息。用于说明有关该进程所占

8、用 的存储器或外设资源的记录和连接信息等。4进程通信处理一个呼叫（或业务）需要多个进程 配合完成，进程之间需要相互通信。 消息发送原语的功能为： 在消息缓冲块中填上发送该消息的进 程所在的处理机标识和进程标识。 确定消息路由。 根据已确定的消息路由发送消息。消息等待原语的功能： 保存现场 将该进程排入等待队列， 然后转入调度程序调度就绪队 列中优先级最高的进程运行。5进程调度进程调度程序的功能就是从就绪队 列中挑选一个进程到处理机上运行。（1）进程调度算法 先来先服务方法 时间片轮转法 分级调度（2）进程调度程序图4-16 进程调度程序的示意图4.4 呼叫处理程序4.4.1 呼叫处理的基本原理

9、 必须解决多个呼叫同时要求一个处理机进行 处理和处理机在同一时刻只能干一件事的矛盾。 采用什么方法把要处理的各种事情都互不 影响地加以处理，而其中有些处理还必须在规定的 时间内完成，即呼叫处理程序必须具有实时性。1用户呼出阶段2数字接收与分析阶段3通话建立阶段4通话阶段5呼叫撤销阶段图4-17 交换机中作业调度的一般流程 4.4.2 呼叫处理程序的基本组成及层次结构图4-18 呼叫处理程序的分层结构第一个层次是设备控制程序（硬 件接口程序），它们是终端硬件设 备与信令程序、呼叫控制程序之间 的接口软件。 处于第二个层次的软件主要是信 令处理程序。 呼叫处理程序的基本结构如图 4-19所示。图4

10、-19 呼叫处理程序的基本结构图4-19 呼叫处理程序的基本结构4.4.3 呼叫处理中用到的数据1暂时性数据 （1）呼叫控制块 （2）设备表 （3）资源状态表图4-20 呼叫控制块结构2半固定数据（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、投币、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。（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。 数字分析表前缀分析表 地址翻译表 路由、中继数据 计费数据4.4.4 信令处理程序1模

11、拟用户线信令处理程序 （1）用户摘、挂机扫描程序n图4-22 扫描程序流程图（2）拨号数字的接收图4-23 双音多频收号器的接口电路图4-24 双音多频接收程序流程图（3）模拟用户线处理进程图4-25 用户线存储器的数据结构 状态信息：记录用户当时的状态。 记发器号码：在收号阶段，将为用户分配相应的 收号器，该处记录其号码，以便在收号完毕后归还。号码存储区指针：在收号阶段，用户线管理程序要 申请一个空闲的存储块，用来存储接收到的号码，此 处用来存放指向号码存储区的指针。 信令分配信息：用来记录对该用户线的驱动信息。 呼叫控制块号码：用来记录该用户线使用的呼叫控 制块号码，用户线处理进程向呼叫控

12、制进程发送的消 息中，应包括与该用户线对应的呼叫控制块的号码， 以便任务调度程序将此消息发送给与此用户线对应的 呼叫控制进程。图4-26 简化SDL/GR图2中继线路信令处理程序 （1）局间数字型线路信令 （2）出中继数字线路信令处理程序 数字中继线路信令的扫描与驱动图4-27 扫描存储器（SCN）和上次扫描值存储器（LSCN）的结构图4-28 对30路中继的线路信令进行扫描的程序流程图 数字线路信令的 驱动 出中继数字线路 信令处理进程图4-29 出中继数字线路信令处理进程的简化SDL图3多频互控信令的发送和接收4No.7信令系统在程控交换机上的实现（1）实施No.7信令系统时软件和硬件的功

13、 能划分No.7信令系统的功能有的由硬件实现，有 的由软件实现。软、硬件的功能划分如图4-30 所示。图4-30 No.7信令系统的软、硬件功能划分图4-31 第二级软、硬件功能划分第三级和第四级的功能由软件实现。（2）No.7信令在S1240系统上的实现图4-32 No.7四级功能在S1240系统中的分布示意图No.7信令的第一级功能是数字中继模块（ DTM）和公共信道信号模块（CCSM）之间通 过数字交换网络DSN中的半永久通路相连的一 个时隙，即一个64 kbit/s的数据通道。第二级信号链路功能由CCMS信号终端中的硬 件和软件实现。第三级的消息处理功能由CCSM中的软件实现 。信号网

14、管理功能由SACE N7中的软件实现。第四级电话用户（TUP）功能由驻存在DTM 中的软件实现。 No.7信令模块CCSM图4-33 CCSM硬件结构图 S1240的No.7信令系统软件 （3）No.7信令方式在NEAX61系统上的实现n图4-34 NEAX61中No.7信令系统的结构No.7的第一级功能由数字中继接口（DTI） 、时分数字网（TDNW）以及No.7信令接口（ N7SI）完成。 No.7的第二功能级的功能由公共信道信号 控制器（CCSC）完成。 No.7的第三级和第四级功能由驻存在专用 信号处理机（CCSP）和呼叫处理机（CLP）及 维护管理处理机（OMP）中的软件来完成。 4

15、.4.5 呼叫控制程序呼叫控制程序又叫做呼叫状态管 理程序。在“收号”状态可能收到的消息 有“挂机”、“久不拨号”或“预 译号码”。 图4-36 呼叫控制进程简化SDL图（1）图4-37 呼叫控制进程简化SDL图（2）图4-38 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4.4.6 分析程序和资源管理程序1分析的基本方法 一种方法是表格展开法。图4-39 表格展开法示例图4-40 采用对键法时表格的数据结构2去话分析 去话分析的最后结果一般应包括： 收号设备类型号； 应执行的任务号码； 下一状态号码。 3来话分析 被叫用户的用户数据； 被叫用户的状态； 主叫用户的某些数据。4数字分析（1）分析的数据来源呼叫源码 呼叫目标 （2）分析的结果数据 呼叫的优先级 路由数据 最小号长，最大号长 呼叫释放方式（互不控、主叫控制、被叫 控制） 计费索引 限话类型 目标选择 阻塞原因（3）数字分析的一般步骤 源分析 数字准备 数字分析 任务定义5路由及中继选择（1）路由中继组织的一般结构 路由块 路由 中继群 中继线 （2）路由中继选择方法