第四章程控交换机的软件系统

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1、 第四章 程控交换机的软件系统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。 在交换机中，许多处理请求都有一定的时间要求，所谓实时处理（Real Time Processing）就是指当用户无论在任何时候发出处理要求时，交换机都应立即响应，受理该项要求，并在允许的时限范围内及时给予执行处理，实现用户的要求。 定期扫描由于用户呼叫处理请求是随机的，而处理机又不可能对每一设

2、备进行连续监视，因此，要对其所控制的设备进行周期性的监视扫描（即，定期扫描）。 多级中断多级中断是用来按时启动实时要求较严格的程序。 队列所谓队列就是排队，按先进先出的原则进行处理。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。 一个交换机面对众多的用户，在同一时间里会有许多用户摘机呼叫，每一呼叫都伴随着许多事情要处理，如识别用户类型，向用户送拨号音，接收和分析用户拨号号码。 1按优先顺序依次处理将需要处理的任务加以分类，排定处理的先后顺序。 2多道程序同时运行将每次的用户呼叫过程分成若干段落，每一段落称为进程（或称任务）。处理机在处理

3、某个用户呼叫时，完成一个任务后，并不等待外设动作，而是即刻去处理另一呼叫请求，这样就可使多个呼叫“同时”得到处理。l 群处理所谓群处理是执行一个程序可对多个输入同时处理。这种群处理的方法常用于用户线或中继线的扫描监视。l 多处理机在多处理机控制的系统中，处理机之间可按负荷分担方式或功能分担方式工作。因此许多处理机同时运行。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

4、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

5、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 模块定义图4-6 系统图的SDL/GR表示（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 数据定义图4-7 模块的SDL/GR表示（3）进程定义图4-8 SDL/GR描述进程的主要符号图4-9 进程定义的例子2汇编语言和高级语言（1）汇编语言汇编语言是面向处理机动作过程的语言（2

6、）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、用户设备码 用户线类别 话机类别 用户的服务等级 用户对新

7、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操作系统又称为执行控制程序，是处理机硬件与应用程序间的接口，它统一管理系统中的软、硬件资源，合理组织各个作业的流程，协调处理机的动作和实现处理机之间的通信。主要功能如下：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、系统的防御和恢复。2呼叫处理程序呼叫处理程序负责整个交换机所有呼叫的建立、监视与释放，并完成对各种电话新业务的处理。呼叫处理程序由硬件接口、信令处理、电话资源管理、呼叫控制、呼叫服务和计费处理等程序组成。呼叫处理程序主要有以下功能。 交换状态管理 交换资源管理 交换业

8、务管理 交换负荷控制3维护管理系统4.3 操作系统4.3.3 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。故障级程序是实时性要求最高的程序。平时不用，一旦发生故障，就须立即执行。其任务是识别故障源，隔离故障设备，换上备用设备，进行系统再组成，使系统尽快恢复正常状态。2时钟级时钟级程序用于

9、处理实时性要求较高的工作（按照一定周期执行）。周期级程序是实时要求较高的程序。周期级程序都有其固定的执行周期，每隔一定的时间就由时钟定时启动，又称为时钟级程序。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。基本级程序对实时性要求不太严格，有些没有周期性，有任务就执行，有些虽然有周期性，但一般周期都较长。 4.3.4 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表格结构周期级程序中各个程序的执行周期不同，而对众多的周期级程序，需要用时间表来调度控制。时间计数器是周期级中断计数器，它是根据时间表单元数设置的，如果时间表有24个单元，则计数器即由“0”开始累加到“23”后再回到“

10、0”。屏蔽表又称有效位。时间表实际上是一个执行任务的调度表。转移表是存放周期级程序和任务的起始地址，它标明了要执行的程序逻辑的存放地址。由时间表控制启动的程序，其扫描周期并不都是4ms。 8ms周期级中断到，读取时间计数器的值，根据其值读取时间表相应单元的内容。 将屏蔽表的内容与该单元对应位的内容相与，其结果为“1”，即根据该位的号码，找到转移表中的相应行，而得到要执行的首地址；其结果为“0”，即不执行。 执行该程序。 等所有位均进行了上述处理，并执行完相应的程序以后，表明这一8ms周期中已执行完周期级程序，可以转向执行基本级程序。 当计数器计到23时，即对最后一个单元进行处理。当处理至最后一

11、位时，将计数器清零，以便在下一个8ms周期中断到来时重新开始。2调度程序流程图4-14 比特型时间表图4-15 调度程序流程图程序执行管理的基本原则有以下四条。 基本级按顺序依次执行。 基本级执行中可被中断插入，在被保护现场后，转去执行相应的中断处理程序。 中断级在执行中，只允许高级别中断进入。 基本级被时钟中断插入后的恢复处理应体现基本级中的级别次序。基本级程序的执行管理1循环队列图4.31所示为一循环队列，在队列中有队首指针、队尾指针及排队的处理要求a，b，c。排队的单元是一定的，队首指针指的是出口地址，队尾指针指的是入口地址。4.31 循环队列2链形队列链形队列是将一些位置零乱的存储表，

12、位置不动，而将其首地址按一定顺序加以编排，链接在一队列之中。3双向链队上面所述的链队实际上是单向链队。这种链队虽然可以在中间插入或取出，但必须知道前一张表的指针内容，为此就不得不从头开始查找。4.4 系统的诊断与维护4.4.1 故障处理的一般过程当交换机发生故障时，故障处理的一般过程有故障识别、系统再生成、恢复处理、故障告警打印、诊断测试、故障修理以及修复故障返回整机系统。1故障识别各种设备配有各种检验电路，校核每次动作结果，如识别到不正常情况一般可通过故障中断报告给CPU，通过故障处理程序中的故障识别和分析程序，可以大致分析出发生了什么性质的故障和哪一个设备发生了故障。2系统再生成（主备用切

13、换）当故障识别程序找到有故障设备后，就将有故障的设备切除，换上备用设备，以进行正常的交换处理。由故障处理程序中的“系统再组成程序”完成。3恢复处理（系统再启动）故障发生后，暂停呼叫处理工作， 进行故障处理。如果故障处理时间很短，可以从呼叫处理的中断点再启动，对呼叫处理没影响。如果故障处理时间较长，交换机内部条件（如数据和硬件设备）仍为中断时的情况，而其外界情况可能已经发生变化，例如正在拨号呼出的呼叫由于不能对其进行正常的收号扫描，会丢失拨号脉冲，若直接恢复呼叫处理，反而造成混乱，必须将这类正在进行中的呼叫强行清除。如果是属于软件等较严重的故障，更要适当安排再使系统恢复，否则有进一步扩大故障影响

14、的危险，为了确保交换机的正常运转，需要把被破坏的数据改回到某一时刻的起始值。为了尽可能减少再启动对呼叫处理的影响，有的交换机根据故障的严重程度把再启动分为若干级。以F-150中呼叫处理机CPR为例，分四级：A级：临时性故障，故障很轻，处理时间很短，在故障计次不超过规定次数的情况下，“再启动”可从原先断点继续执行。A级再启动对呼叫处理没有影响（无损伤）。B级：连续发生几次（例如4次），则要执行B级再启动。B级再启动对已振铃或通话的呼叫能保持，而正在处理中的呼叫要受到影响。C级： 如果B级再启动两次未成功，就要执行B级再启动。这时会影响振铃用户，对已通话用户无影响。B级、C级再启动考虑到故障较严重，某些数据受破坏，须从外存调入局数据，但程序不受影响。D级：如果C级再启动进行四次无效，应采用D级再启动，这时要从外存调用5s前的程序和数据，系统停止呼叫工作，进行初始化。D级再启动对已通话用户也有影响。F-150的主处理机MPR再启动分三级：A、B、D。