第4章數(shù)字程控交換系統(tǒng)的軟件

4數(shù)字程控交換系統(tǒng)的軟件1)程控交換軟件概述2)程控交換軟件的組成及原理3)程序的級別及調(diào)度處理4)呼叫處理程序的組成及功能14.1程控交換軟件概述

1)程控交換軟件的基本特點(diǎn)2)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)程序的特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)3)FSM和FMM的概念4)程序設(shè)計(jì)語言24.1.1程控交換軟件的基本特點(diǎn)實(shí)時(shí)性強(qiáng)具有并發(fā)能力及多進(jìn)程處理能力可靠性高（包括硬件和軟件）適應(yīng)性強(qiáng)（采用程序與數(shù)據(jù)分離的方案）可維護(hù)性強(qiáng):程序采用模塊化、結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法；采用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的程序結(jié)構(gòu)；完備的文檔資料；......3圖多個(gè)進(jìn)程實(shí)例共用一個(gè)程序代碼44.1.2數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)程序的特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)為了滿足高度適應(yīng)性、可維護(hù)性以及新功能添加的方便性，交換機(jī)軟件通常采用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的程序結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)程序是指軟件通過查表獲取參數(shù)，根據(jù)參數(shù)決定需要執(zhí)行的程序。其優(yōu)點(diǎn)是能非常靈活地適應(yīng)系統(tǒng)規(guī)范的變化而不改變程序的結(jié)構(gòu)。5圖

動(dòng)作驅(qū)動(dòng)程序的流程圖6圖

數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)程序的流程圖7條

件待執(zhí)行的程序AB初始規(guī)范變化后的規(guī)范00R1R201R1R110R2R111R3R3第二表格第一表格標(biāo)志程序A值0R101●1標(biāo)志程序B值0R200R31規(guī)范變化前第二表格第一表格標(biāo)志程序A值1●01●1標(biāo)志程序B值0R200R11標(biāo)志程序B值0R100R31規(guī)范變化后8數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)程序用第一個(gè)參數(shù)查第一級表標(biāo)志F?根據(jù)查表結(jié)果執(zhí)行程序結(jié)束用下一個(gè)參數(shù)查下一級表數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)程序的基本結(jié)構(gòu)94.1.3FSM和FMM的概念FSM:FiniteStatusMachine，有限狀態(tài)機(jī)系統(tǒng)的有限狀態(tài)機(jī)描述是指能將系統(tǒng)（或進(jìn)程）的狀態(tài)定義為有限個(gè)狀態(tài)，然后描述在每個(gè)狀態(tài)下受到某個(gè)外部信號(hào)激勵(lì)時(shí)系統(tǒng)作出的響應(yīng)及狀態(tài)轉(zhuǎn)移的情況。10輸入b輸入a11FMM:FiniteMessageMachine，有限消息機(jī)。FSM與FMM的概念類似，它是交換機(jī)軟件的基本軟件模塊，多個(gè)FMM就構(gòu)成了軟件系統(tǒng)。FMM之間的通信是通過Message來傳送的，Message由操作系統(tǒng)統(tǒng)一管理。當(dāng)交換機(jī)需要增加新的功能模塊時(shí)，只需增加或修改相應(yīng)的FMM即可。124.1.4程序設(shè)計(jì)語言在程控交換機(jī)軟件的開發(fā)、運(yùn)行和維護(hù)階段，一般要用到三種類型的語言：規(guī)范描述語言（SDL）、各種高級語言和匯編語言、人機(jī)對話語言（MML）。

13（1）規(guī)范描述語言SDL SpecificationsDescriptionLanguage,用于交換機(jī)軟件設(shè)計(jì)階段，說明對交換機(jī)的各種功能要求和技術(shù)規(guī)范。SDL有SDL/GR和SDL/PR兩種表現(xiàn)形式。SDL用于系統(tǒng)模型描述、模塊定義和進(jìn)程定義。系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)；模塊定義；進(jìn)程定義。 14圖

系統(tǒng)圖的SDL/GR表示15圖

模塊的SDL/GR表示16圖

進(jìn)程定義17（2）匯編語言和高級語言 匯編語言和高級語言主要用來編寫軟件程序；匯編語言： 是面向處理機(jī)動(dòng)作過程的語言，運(yùn)行效率高，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，但程序編寫效率低，移植性差。 高級語言：

CHILL語言；

C語言。18（3）人機(jī)對話語言MML 主要用于人機(jī)交互式操作和維護(hù)的語言，用于程控交換機(jī)的操作、維護(hù)、安裝和測試。 MML包括輸入語言和輸出語言。194.2程控交換軟件的組成及原理1)軟件的基本結(jié)構(gòu)2)操作系統(tǒng)3)數(shù)據(jù)（包括局?jǐn)?shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)）4)呼叫處理及維護(hù)管理程序204.2.1運(yùn)行軟件的基本結(jié)構(gòu)程控交換機(jī)的運(yùn)行軟件指存放在交換機(jī)處理機(jī)系統(tǒng)中，對交換機(jī)的各種業(yè)務(wù)進(jìn)行處理的程序和數(shù)據(jù)的集合。21應(yīng)用軟件系統(tǒng)呼叫處理程序管理程序維護(hù)程序操作系統(tǒng)中央處理機(jī)處理機(jī)外圍設(shè)備交換機(jī)外圍設(shè)備數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)DBMS數(shù)據(jù)庫22交換機(jī)運(yùn)行軟件的比例分配23 它是處理機(jī)硬件和應(yīng)用軟件之間的接口，用于統(tǒng)一管理系統(tǒng)的軟硬件資源，其主要功能包括：任務(wù)調(diào)度；存儲(chǔ)管理；定時(shí)管理；進(jìn)程之間的通信和處理機(jī)之間的通信；系統(tǒng)故障處理；……4.2.2操作系統(tǒng)24應(yīng)用軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)操作系統(tǒng)處理機(jī)硬件系統(tǒng)系統(tǒng)調(diào)用調(diào)用返回控制中斷操作系統(tǒng)接口關(guān)系25 包括局?jǐn)?shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)，通常存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，由DBMS統(tǒng)一管理。 （1）局?jǐn)?shù)據(jù)：交換機(jī)的配置及運(yùn)行環(huán)境參數(shù)，包括：

配置數(shù)據(jù)、交換局的號(hào)碼翻譯規(guī)則、路由中繼數(shù)據(jù)、NO.7信令數(shù)據(jù)、計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)、新業(yè)務(wù)提供參數(shù)等 （2）用戶數(shù)據(jù)：用戶情況數(shù)據(jù)，包括：

用戶電話號(hào)碼、用戶設(shè)備碼、用戶線類別、用戶的服務(wù)等級、用戶對新業(yè)務(wù)的使用及登記情況、用戶計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)等4.2.3數(shù)據(jù)26 交換機(jī)的應(yīng)用軟件部分包括呼叫處理程序、系統(tǒng)的維護(hù)管理程序等。 （1）呼叫處理程序

負(fù)責(zé)整個(gè)交換機(jī)中所有呼叫的建立、監(jiān)視和釋放，并完成對各種電話新業(yè)務(wù)的處理。 （2）維護(hù)管理程序

主要功能是管理和維護(hù)交換機(jī)運(yùn)行所需的局?jǐn)?shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)，系統(tǒng)話務(wù)量和話費(fèi)，維護(hù)處理交換機(jī)的軟硬件故障，使之正常運(yùn)行。4.2.4呼叫處理及維護(hù)管理程序27 1）程序的級別 2）時(shí)鐘級程序的調(diào)度 3）基本級程序的調(diào)度4.3程序的級別及調(diào)度處理284.3.1程序的級別

按照對交換機(jī)實(shí)時(shí)性的要求，程序應(yīng)劃分為若干級別，典型的劃分為：（1）中斷級（故障級）：

其級別最高，主要用于發(fā)生故障時(shí)產(chǎn)生故障中斷調(diào)用故障處理進(jìn)程。中斷級程序由硬件中斷啟動(dòng)。（2）時(shí)鐘級：

其級別次之，主要用于執(zhí)行要求定時(shí)運(yùn)行的進(jìn)程。時(shí)鐘級程序由時(shí)鐘中斷啟動(dòng)。（3）基本級（進(jìn)程級）：

其級別最低，其功能是對外部發(fā)現(xiàn)的各種事件進(jìn)行處理29 故障級和時(shí)鐘級都是在中斷中執(zhí)行的，但故障的發(fā)生是隨機(jī)的，故在正常情況下，只有時(shí)鐘級和基本級的交替執(zhí)行。每當(dāng)時(shí)鐘中斷到來，就執(zhí)行時(shí)鐘級進(jìn)程，執(zhí)行完畢轉(zhuǎn)入基本級的執(zhí)行，如下圖：時(shí)鐘級基本級時(shí)鐘級基本級時(shí)鐘級基本級時(shí)鐘中斷周期時(shí)鐘級與基本級的執(zhí)行 基本級執(zhí)行完畢到下一次時(shí)鐘中斷到來，存在一小段空余時(shí)間。由于交換機(jī)話務(wù)量的變化，空余時(shí)間的長度不是固定的。也可能出現(xiàn)基本級未執(zhí)行完就發(fā)生時(shí)鐘中斷，空余時(shí)間不存在。但在正常負(fù)荷下，不應(yīng)經(jīng)常出現(xiàn)無空余時(shí)間的情況，否則說明處于超負(fù)荷狀態(tài)，需要采取措施。304.3.2時(shí)鐘級程序的調(diào)度

時(shí)鐘級調(diào)度程序的功能是確定每次時(shí)鐘中斷時(shí)應(yīng)調(diào)度那些時(shí)鐘級程序運(yùn)行，以滿足各種時(shí)鐘級程序的不同周期性要求。 時(shí)鐘級程序的調(diào)度通常以一種時(shí)鐘中斷為時(shí)基，采用時(shí)間表作為調(diào)度的依據(jù)。 時(shí)鐘級程序由時(shí)間表啟動(dòng)，在調(diào)度過程中要用到計(jì)數(shù)器、屏蔽表、時(shí)間表、轉(zhuǎn)移表4個(gè)表。

3132時(shí)間計(jì)數(shù)器iF123456789ABCDE屏蔽表時(shí)間表111101011111……11111T0T1T2T3…Tn撥號(hào)脈沖識(shí)別程序撥號(hào)測試程序位間隔識(shí)別程序中繼器掃描程序…時(shí)間計(jì)數(shù)器請零轉(zhuǎn)移表入口地址……11234F11133時(shí)間計(jì)數(shù)器iF123456789ABCDE屏蔽表時(shí)間表111114812162024撥號(hào)脈沖識(shí)別程序撥號(hào)測試程序位間隔識(shí)別程序中繼器掃描程序…時(shí)間計(jì)數(shù)器請零轉(zhuǎn)移表入口地址……1234F34調(diào)度程序流程圖354.3.3基本級程序的調(diào)度基本級程序又稱進(jìn)程級程序；同一程序同時(shí)運(yùn)行于不同數(shù)據(jù)集合上時(shí)將構(gòu)成不同的進(jìn)程；不同的進(jìn)程通過PCB來標(biāo)識(shí)進(jìn)程的存在以及存放各種與進(jìn)程相關(guān)的控制信息；進(jìn)程調(diào)度算法主要有：先來先服務(wù)方法、時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法、分級調(diào)度法等；在程控交換機(jī)中通常采用優(yōu)先級與先進(jìn)先出服務(wù)相結(jié)合的調(diào)度算法。36圖

進(jìn)程調(diào)度程序的示意圖374.3.4處理機(jī)占用率計(jì)算（測試周期－測試周期內(nèi)空閑時(shí)間）占用率＝———————————————×100％測試周期

38 1）呼叫處理的基本原理 2）呼叫處理程序的組成及結(jié)構(gòu) 3）呼叫處理中用到的數(shù)據(jù) 4）信令處理程序 5）呼叫控制程序4.4呼叫處理程序394.4.1呼叫處理的基本原理用戶呼出階段號(hào)碼接收與分析階段通話建立階段通話階段呼叫撤銷階段：用戶摘機(jī)呼叫，交換機(jī)將用戶線接到收號(hào)器并回送撥號(hào)音：通過數(shù)字掃描程序獲取用戶所撥數(shù)字并對其進(jìn)行分析，判斷是否是有效號(hào)碼、本地呼叫、長途呼叫等，并將所撥號(hào)碼翻譯成用戶設(shè)備碼：若被叫空閑，則將被叫用戶置忙并選擇分配路由。同時(shí)向被叫振鈴，向主叫送回鈴音：周期檢測主被叫用戶是否掛機(jī)：向未掛機(jī)的用戶送忙音，并釋放所有的軟硬件資源，結(jié)束呼叫處理404.4.2呼叫處理程序的組成及結(jié)構(gòu)第三層呼叫控制第二層信令控制第一層設(shè)備控制呼叫控制和呼叫處理程序信令處理程序硬件設(shè)備接口/驅(qū)動(dòng)程序硬件設(shè)備41呼叫控制模塊呼叫服務(wù)模塊用戶線路信令處理中繼線路信令處理用戶摘掛機(jī)掃描程序撥號(hào)數(shù)字接收程序DTMF數(shù)字接收程序線路信令掃描程序MFC發(fā)送模塊MFC接收模塊MFC信令掃描發(fā)送過程MFC信令掃描接收過程電話資源管理計(jì)費(fèi)處理呼叫處理程序的基本結(jié)構(gòu)：424.4.3呼叫處理中用到的數(shù)據(jù)暫時(shí)性數(shù)據(jù)（動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)）半固定數(shù)據(jù)（相對固定）呼叫控制表數(shù)據(jù)設(shè)備表數(shù)據(jù)資源狀態(tài)表數(shù)據(jù)用戶數(shù)據(jù)局?jǐn)?shù)據(jù)呼叫處理數(shù)據(jù)43圖

呼叫控制塊結(jié)構(gòu)44（1）用戶數(shù)據(jù)用戶數(shù)據(jù)描述了用戶的全部信息，每一個(gè)用戶都有自己的用戶數(shù)據(jù)。用戶數(shù)據(jù)主要包括以下內(nèi)容：

用戶電話號(hào)碼及設(shè)備碼；

用戶使用狀況；

用戶線類別（如普通、用戶交換機(jī)等）；

用戶發(fā)話等級；

用戶話機(jī)類型；

新業(yè)務(wù)使用情況；

計(jì)費(fèi)類別。45（2）局?jǐn)?shù)據(jù)局?jǐn)?shù)據(jù)主要有數(shù)字分析表、路由和中繼數(shù)據(jù)、計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)等。①

數(shù)字分析表前綴分析表地址翻譯表②

路由、中繼數(shù)據(jù)③計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)464.4.4信令處理程序模擬用戶線信令處理程序中繼線路信令處理程序MFC信令處理程序No.7信令處理程序信令處理程序信令處理程序主要用于控制信令的發(fā)送和接收。47484.4.4.1模擬用戶線信令處理程序模擬用戶線信令處理程序分時(shí)鐘級掃描程序和用戶線處理進(jìn)程的基本級程序兩大部分。（1）時(shí)鐘級程序包括用戶摘掛機(jī)掃描程序、撥號(hào)數(shù)字接收程序。用戶摘掛機(jī)掃描程序：設(shè)當(dāng)前掃描值為SCN，上次掃描值為LL,0表示回路斷開（掛機(jī)），1表示回路閉合（摘機(jī)），則檢測摘機(jī)事件的邏輯判斷為：_LL∧SCN=1檢測掛機(jī)事件的邏輯判斷為：__LL∧SCN=1說明：摘、掛機(jī)掃描周期一般為100ms。49掃描程序流程圖50（2）撥號(hào)數(shù)字的接收51雙音多頻接收程序流程圖52（3）模擬用戶線處理進(jìn)程圖

用戶線存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)53模擬用戶線處理進(jìn)程流程圖544.4.4.2中繼線路信令處理程序中繼線路信令處理程序負(fù)責(zé)監(jiān)視各類出、入中繼線的狀態(tài)，識(shí)別線路信令，將接收到的線路信令報(bào)告呼叫控制進(jìn)程。并根據(jù)呼叫控制進(jìn)程的命令發(fā)送線路信令。（1）中繼線路信令處理程序分為出中繼線路信令處理程序和入中繼線路信令處理程序；（2）出中繼線路信令處理程序負(fù)責(zé)發(fā)送前向信令，接收后向信令；（3）入中繼線路信令處理程序負(fù)責(zé)發(fā)送后向信令，接收前向信令；55（4）局間數(shù)字型線路信令(30/32路PCM系統(tǒng)）話路標(biāo)志信息偶數(shù)幀TS01幀=32時(shí)隙，256Bit，125μsF0F1F2F3F4F5F6F7F8F9F10F11F12F13F14F15TS0TS1TS15TS16TS31復(fù)幀幀話路信息時(shí)隙話路信息時(shí)隙同步時(shí)隙告警或標(biāo)志信號(hào)10第1路111100奇數(shù)幀TS0111111A1F0的TS160001110BF1的TS16abdacdcb第17路復(fù)幀同步第15路F15的TS16abdacdcb第31路注：A、B分別用于幀和復(fù)幀失步的遠(yuǎn)端告警（正常為0）1復(fù)幀=16幀，2ms同步信息復(fù)幀告警56（5）出中繼數(shù)字線路信令處理程序出中繼數(shù)字線路信令處理程序由數(shù)字中繼線路信令的掃描、數(shù)字線路信令的驅(qū)動(dòng)以及出中繼數(shù)字線路信令處理進(jìn)程等幾個(gè)部分組成。（a）數(shù)字中繼線路信令的掃描 在數(shù)字中繼線路中，每個(gè)話路的線路信令每復(fù)幀傳送一次，并在每幀的TS16中傳送。線路信令的掃描主要通過線路信令掃描存儲(chǔ)器來實(shí)現(xiàn)。其掃描原理及流程見下圖： 57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SCNLSCN123151231558（b）數(shù)字線路信令的驅(qū)動(dòng)在數(shù)字中繼器的終端電路中發(fā)送線路信令緩沖器有15個(gè)單元用于存放30個(gè)話路的線路信令。在需要發(fā)送線路信令時(shí)，就將線路信令編碼存放在線路信令緩沖器中，然后將其放入PCM幀的TS16中即可。（c）出中繼數(shù)字線路信令處理進(jìn)程59出中繼數(shù)字線路信令處理流程圖604.4.4.3MFC信令處理程序MFC信令處理程序包括MFC發(fā)送模塊和MFC接收模塊。MFC發(fā)送模塊用于MFC信號(hào)的發(fā)送，即控制發(fā)送前向信號(hào)和接收后向信號(hào)；MFC接收模塊控制后向信號(hào)的發(fā)送和前向信號(hào)的接收。MFC信令的收/發(fā)采用互控方式。發(fā)端記發(fā)器收端記發(fā)器互控周期第一拍第二拍第三拍第四拍614.4.4.4No.7信令處理程序No.7信令系統(tǒng)的特點(diǎn)就是采用了功能模塊化的結(jié)構(gòu)，使得它能支持多種新業(yè)務(wù)，如智能網(wǎng)業(yè)務(wù)、移動(dòng)通信業(yè)務(wù)等，因此現(xiàn)在的數(shù)字程控交換機(jī)一般都采用No.7信令方式。

（1）No.7信令系統(tǒng)中軟件硬件功能的劃分。 第一級為信令數(shù)據(jù)鏈路功能級，它規(guī)定了信令鏈路的物理電氣特性及接入方法，完成二進(jìn)制比特流的透明傳輸，因此第一功能級由硬件實(shí)現(xiàn)； 第二級為信令鏈路功能級，其中將第一級中的比特流劃分為信令單元，完成信令單元中F標(biāo)記的產(chǎn)生和檢測，完成CRC碼的生成和校驗(yàn)都由硬件實(shí)現(xiàn)，而發(fā)送/接收控制、鏈路狀態(tài)控制、差錯(cuò)控制等由軟件實(shí)現(xiàn)；62第四級第三級第二級硬件第一級硬件軟件標(biāo)記符F產(chǎn)生插零標(biāo)記符F檢測刪零CRC生成CRC校驗(yàn)第二級軟件接收控制發(fā)送控制鏈路狀態(tài)控制第三級第一級63 第三級為信令網(wǎng)功能級，它完成信令消息的處理和信令網(wǎng)的管理，其功能由處理機(jī)中的軟件實(shí)現(xiàn)。不同類型的交換機(jī)其結(jié)構(gòu)有所不同； 第四級為電話用戶部分T