（通信与信息系统专业论文）铁路专用调度通信系统bits512系统软件的优化与实现.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文 第i i 页 ab s t r a c t i 飞 旅 a s a p r o f e s s i o n a l c o m m u n i c a t i o n s y s t e m , d i s p a t c h c o m m u n i c a t i o n s y s t e m i s u s e d w i d e l y i n r a i l w a y , s u b w a y , e l e c t r i c a l e n g i n e e r i n g a n d o t h e r a r e a s b e c a u s e o f i t s r e a l - t im e , r o b u s t a n d s p e c i a l i z e d f e a t u r e s . b a s e d o n t h e r e q u i r e m e n t s o f r a i l w a y a n d s u b w a y a p p l i c a t i o n s , t h i s t h e s i s d e a l s w i t h t h e o p t i m i z a t i o n , e x t e n s i o n a n d i m p l e m e n t a t i o n o f t h e s y s t e m s o f t w a r e f o r a r a i l w a y d i s p a t c h c o m m u n i c a t i o n s y s t e m b i t s - 5 1 2 ( b e ij i n g b e l l i n t e g r a t e d t e l e c o m m u n i c a t i o n s y s t e m ) d e v e l o p e d b y b e ij i n g b e l l c o m m u n i c a t i o n c o m p a n y . t h i s t h e s i s b e g i n s w i t h a d i s c u s s i o n o n t h e b a s i c t h e o r i e s o f p r o g r a m - c o n t r o l l e d s w i t c h a n d d i s p a t c h c o m m u n i c a t i o n , f o l l o w e d b y t h e a n a l y s i s o n d e v e l o p m e n t , f e a t u r e s a n d d i r e c t i o n s o f d o m e s t i c a n d f o r e i g n d i s p a t c h c o m m u n i c a t i o n s y s t e m . a c c o r d i n g l y , t h e w e a k n e s s a n d d i s a d v a n t a g e s o f c u r r e n t d i s p a t c h c o m m u n i c a t i o n p r o d u c t s a r e p o i n t e d o u t . b y a n a ly s i n g t h e s t r u c t u r e o f b i t s - 5 1 2 , t h e f u n c t io n a l i t y , c h a r a c t e r i s t i c s a n d m e c h a n i s m f o r i n d i v i d u a l b l o c k s o f t h e s y s t e m a r e i n v e s t i g a t e d i n d e t a i l s . t h e n t h e t h e s i s f o c u s e s o n t h e s y s t e m s o f t w a r e a n d i t s o p t i m i z a t i o n . i t s c l e a r s t r u c t u r e , t h e f s m ( f i n i t e s t a t e ma c h i n e ) p r i n c i p l e , t h e m e t h o d o f m e s s a g e t r a n s c e i v e r , t h e d e a l i n g w i t h t h e n o . i s i g n a l i n g p r o t o c o l s ( mf c + a ) a n d t h e fl o w o f s o f t w a r e a r e a l l a n a l y z e d i n g r e a t d e t a i l s . b y i n t r o d u c i n g t h e r e q u i r e m e n t s o f r a i l w a y d i s p a t c h c o m m u n i c a t i o n s y s t e m , t h e o p t i m i z at i o n a n d i m p l e m e n t a t i o n o f b i t s - 5 1 2 s y s t e m f o r r a i l w a y 叩p l ic a t i o n ar e g i v e n . b y a n a l y s i n g t h e fl o w o f e a c h s w i t c h a n d m e e t i n g m o d e s , a t w o - le v e l r o u t e b y p a s s m e t h o d i s p r o p o s e d a n d i m p l e m e n t e d . b e s i d e s , t h e o p t i m i z a t i o n a n d im p l e m e n t a t i o n o f t h e s y s t e m s o f t w a r e f o r s u b w a y a p p l i c a t i o n a r e a l s o g i v e n a c c o r d i n g r e q u i r e m e n t s . f o r b o t h r a i l w a y a n d s u b w a y a p p l i c a t i o n s , t h e a t t e n t i o n i s e s p e c i a l ly p a i d t o t h e o p e r a t i n g m e c h a n i s m a n d c o n t r o l f l o w . f i n a l l y , t h e s u m m a r y a n d r e m a r k s . a r e g i v e n . k e y w o r d s : d i s p a t c h c o m m u n i c a t i o n s y s t e m, b i t s - 5 1 2 , s y s t e m s o f t w a r e , s w i t c h 一一一一一一一里吵丝继尝 硕 圭 w 究 生 学 位 论 文第 i 页 第1 章 绪论 1 . 1 程控交换的基本概念和国内 外研究现状 人类的社会活动离不开信息交流， 信息交流的手段和工具总是在不断地 发展， 特别是在科技高度发展的今天，在电报、电话和移动通信等技术出现 以后，通信正以前所未有的速度改变着人类的生活和生产方式。 程控数字交换机是通信技术发展的一个重要发明，她是 p c m传输与交换 技术相结合的产物，她的出现使交换网络发生了一次重大的变革。随着计算 机技术的迅速发展，集成电路集成度的不断提高和价格的大幅下降，使得程 控数字交换技术不断向前发展。 程控数字交换机的话路系统采用的是时分技术，交换的是脉冲编码调制 ( p c m ) 信号， 其基本组成如图1 - 1 所示川: 话路系统 控制系统 图1 - 1程控数字交换机的基本组成 西南交通大学硕士研究生学位论文第z 页 程控数字交换机的 特点是将程控、时分、数字技术融为一体， 较之其它 交换系统有着更多的优点: 1 、灵活性较强由于程控数字交换机是用软件来控制交换的操作， 应此在改动或增加功能或开辟新业务时，只需更改软件即可，而无须更换硬 件。 2 、提供各种特服业务 功能的增加不仅方便了用户 负担。 提供个各种特服业务，如会议电话等，这些 也使交换机的接线次数减少，减轻了处理器的 3 、便于维护 4 、通话质量提高 5便于向综合业务数字网 ( 1 s d n 方向或是方兴未艾的宽带交换技术发 展。 为了适应通信的进一步发展，人们对信息的交换量回日 益增长，除了 要 进行语音、数据、传真等交换外，对图象、视频、高消晰电 视等宽带数据交 换的需求也日益迫切，对宽带交换的呼声也越来越高，目 前国外许多著名的 通信设备公司都一推出了自己的宽带交换机产品，如泰勒、n o r t e l等，国 内以华为、中兴为首的通信企业也正研制自己的宽带交换产品。随着a t m 交 换、软交换等技术的不断发展，宽带交换必将将交换技术带入一个全新的境 界。 1 . 2专用调度系统的基本概念与应用 调度通信系统是为生产指挥专门设计的专用通信系统，作为一种专用通 信设备 ， 以其实时性强、可靠性高 ， 广泛应用于铁路、电力、地铁、化工、 航空、交通、公安等领域，为我国各行各业的高效运行发挥了重要作用.我 国的调度通信是作为通信事业的一个分支存在的，这主要是因为公用通信网 远远满足不了生产上的需要。 在大、 中企业内部， 山 于企业管理的 特殊要求， 逐步建立和发展了调度通信网，形成了目前企业内部中既有用于行政的电话 交换网，也有用于生产指挥的调度通信网的状况。前者的典型设备是用户电 话交换机 ， 后者的典型设备则是调度机。在铁路、石油、电力等部门 ， 还有 专门用于生产指挥的长途通信网和调度通信网。 一 一 一 一 一 一 夔 丝鱼 x * r 圭 研 究 生 学 位 论 文第 3 页 调度机的发展经历了调度功能从单一到多种、控制方式从人工到程控、 设备体制从模拟到数字、组网方式从单级到多级的发展过程.早期的调度机 没有交换部分，所有的调度通话接续全靠手工操作完成，从技术上讲，它非 常接近早期电话网中的人工磁石台。调度机的核心在调度台内部，调度台采 用扳键开关或按键，每个用户键通过一对明线 ( 或载波线路 ) 连到用户话机 上，各调度台之间通过电缆将侮个用户键连接。此类调度系统功能单一、串 杂音大、可靠性差，且只能单独使用，使用范围小，通常用于企业内部的生 产调度。 程控交换技术的成熟极大地促进了调度技术的发展。8 0 年代，模拟程 控调度机先后被许多厂家推向市场。山于采用了中小规模集成电路，通话质 量和系统可靠性得到了较大提高;程控交换技术的引用，使得接续、强插、 强接、强拆、组呼、通播等调度功能易于实现。此类调度系统可靠性高，调 度功能强、组网灵活，使用范围广。 9 0 年代，随着通信网的数字化，数字时分交换技术取代了 模拟空分交 换技术，出现了数字程控调度机。此类调度机系统容量大，可扩展性强， 智 能化水平高。 大规模集成电路、 数字交换技术和计算机系统集成技术的应用， 使得系统的可靠性、话音质量得到了进一步完善和提高，用户界面更友好， 操作更方便，使用范围更广。虽然调度技术随电话交换技术的发展而发展， 但调度机与交换机有着本质的区别，在此仅以程控调度机与程控交换机的区 别为例说明。程控调度机有别于程控交换机如同集群移动通信系统有别于公 用移动电话系统。前者是专用指挥调度系统，它除具备交换接续的功能外， 更注重群体电话的调度和管理，通过键盘、tip ,标、触摸屏的配置，为用户提 供友好的界面，操作简单方便。后者面对广大公众用户，主要提供点对点的 通信服务，虽然也具有呼叫转移、多方通话等功能，但操作不便、调度功能 不够。例如:对于调度的组呼 ( 群呼) 、多方会议 ， 调度机只需简单的操作 即可实现，而程控交换机则需一方一方的呼出，并且时延长、方数有限。调 度台与话务台亦不相同， 调度台在整个系统中处于核心地位，系统的设计、 配置均为调度台服务，而话务台的作用是呼叫转接，是交换系统的一种辅助 手段 2 1 概括地讲，调度通信具有如下特点: 通信调度关系明确:调度员与调度用户是上下级关系，各调度用户之间 是同级关系，通常，调度指令由调度员发出，各调度用户间不相互下达调度 一一一一一一二夔1 x a t * 9 圭 w i 究 生 学 位 论 文第 a 页 指令。调度员之问是同级关系，因此要求各调度台之问相互透明，具有同样 的呼叫状态、呼叫 提示等信息显示功能 ， 侮个调度台可 进行相同 或不同的 调度呼叫。 双向呼叫一键到位:调度指挥实时性高、操作简单，只需在按键式键盘 或计算机触摸屏上进行 “ 单键直呼” 、“ 一键多号 ( 自 动找人) ”的按键操作 即可实现自动呼叫，无需一记号。 双向呼叫畅通无阻:调度工作的重要性要求调度呼m 可靠、畅通，可通 过 “ 呼叫排队” 、 “ 监听” 、 “ 强插” 、 “ 强拆”等功能实现。对于公网、专网用 户的综合指挥调度，其调度的5 j ; 插、弧拆功能不必也不可能实现全网透明， 但可通过对某部电话的呼出限制以及对具体用户多路山、多种通信手段的选 择实现调度指挥到位。 通信状态显示直观 : 调度系统具有主叫号码及相关资料 ( 如主叫姓名、 单位、地址 ) 显示功能、引导操作显示功能 ( 如操作无效、请先摘机 ) 以及 用户、中继状态显示功能等，使得指挥调度简便易行。 目 前，调度机的生产厂商较多，产.n : 的体制结构、系统性能、组网能力 也各不相同。主要有模拟程控调度机和数字程控调度机2 种，其中，数字程 控调度机是主流是方向。 目前广泛使用的模拟调度设备主要采用模拟共线技术，又称共线调度系 统，即多部共线分机分机在占用一个话路端口的条件下，与调度总机进行通 信。尤其在距离调度所较远地区，这种通信方式可以节省线路投资，在目前 的调度通信系统中仍发挥着一定的作川。以铁路调度为例，目前铁路使用的 共线调 度分机以铁道部二七通丫 . 丫 工厂生产的d c -6和d c - 7 分机为主。该 分机采用f s k编码，不同的共线分机对应不同的站码。当调度呼叫用户时， 向共线话路端口发站码信息即由两个频率的组合，当挂在该共线端口上的共 线分机站码 ( 即接收频率)与发送端相同时振铃， 用户摘机，由于话路一直 是通的，所以自 动接续。当用户呼叫调度时直接摘机即可，由于话路一直是 处于接续状态的，所以直接就可以通话。随着数字程控的广泛使用，许多模 拟共线调度机为了 适应数字接口需要，在原模拟中继接口 外侧附加了数模中 继转换接口，从而得以进入数字调度网。与全数字调度机相比，这类空分调 度机除了原有空分技术固有的缺点外，在中继接口_ l 有以下明显的缺陷: ( 1 )中继接续速度慢; 2)中继接口可靠性低;( 3)数字中继接口无法 进行高速数据传送n 1 一一一一一一一里鱼塑达兰 鱼 圭 f 3f 5e 生 学 位 论 文第 5 页 数字程控调度机是利用最新的处理器技术和最新数字交换技术，开发出 的调度功能强大、 组网方式灵活、 接口 种类齐全、性能先进可靠的新一代数 字程控调度机。此类调度系统以 用户交换机( pabx ) 为主机 ， 同时配备调 度操作台、计算机维护台实现来话的自 动交换接续和功能齐全的调度，具有 容量大、功能强、组网灵活、可靠性高等优点。适用于大容量的调度系统以 及调度、行政、专网合一的通信系统。目前在国内具有代表性的如采用 i n t e l 8 0 4 8 6 作为主处理器开发出的j s y 2 0 0 0 2 0 型数字程控 调度机， s i m e n s e公司开发的专用数字调度机以 及北京贝 尔通信制造有限公 司开发的 b i t s - 5 1 2 综合通信系统等。 1 . 3现有调度通信系统的问题及解决思路 调度机， 作为一项专用通信手段，一直广泛应用于电力、公安、军队、 铁路、民航等各级各部门的统一指挥发令和大中型厂 t v . 企业的生产调度，为 保证各行各业的高效运行， 起着十分重要的作用。 作为通信产品的调度机， 与其他通信产品一样，随着通信技术的不断发展完善， 经历了一次次的更新 换代。作为调度行业这个整休，目 前由于技术、政策、市场等多种因素存在 着许多问题，主要包括: ( 门作为调度通信的重要组成部分，调度交换机因其功能要求的专业性和应 用的特殊性，形成了调度交换机市场规模小、多元化的发展格局。 t 2) 由于需方对调度交换机容量要求较小，企业无法形成规模效益。一些生 产厂家采取作坊式生产方式，从市场购进电路板、元器件、外壳及包装等部 件，并且不对外购件进行严格质量检验，这样的生产方式，必然无法保证整 机质量。相对而言，目前大厂的产品质量状况还是要好一些。 ( 3 ) 数字通信技术直到近些年才被大规模的使用，这使得数字调度交换机一 直未形成统一标准，难于大规模开发生产。 ( 4 ) 通信网内设备繁多、 机型复杂、 接f- 1 丰宫、 新! !一! 设务 共存， 造成目 前调 度交换网联网和一些新功能的实现出现困难。 面对如此众多的问题，在调度产品的开发和选型过程中，笔者认为应从 以下几个方面进行考虑。 设备体制:数字程控调度机采用数字通信、数字交换技术 ， 具有模拟程 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 控调度机无可比拟的集成度高、容量大、呼叫处理能力强、音质好、调度速 度快、 服务功能丰富等特点 ， 适应于现代通信网数字化、 智能化的发展方向. 调度机应首选数字程控调度。模拟程控调度机由于其设备简单经济 ， 在数模 混合专网中仍有一定的市场。 组网能力:调度机与现有通信网连接的复杂性决定了它应具有环路、磁 石、实线、载波、e 然后介绍系统内部通信机制和h d l c 协议: 接着对系统流程进行分析，介绍软件的状态迁移和消息激励机制:最后，对 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 系统组网以及对 i 号信令的处理进行了分析。 第四、五章将根据 b i t s - 5 1 2系统在铁路及地铁行业中的应用，提出系 统软件优化思路和实现方案。同时，对铁路应用，针对系统自身组网中继中 断问题，提出并实现了自动路山迁回的方案。 本文第六章将对本文的研究工作进行总结，并指出今后的改进方向。 一 一 一 一 一 一 卫 夔丝 主 兰 巫 生 竺 壑 丝 竺 鱼 至 一 壁 丝 匕 第2 章 b ! t s - 5 1 2 系统总体结构 2 . 1 b i t s - 5 1 2 系统概述 北京贝尔综合通信系统 ( b i t s - 5 1 2 ) 是以5 1 2时隙无阻塞数字交换网为 平台，充分利用软件技术开发的综合了多种功能的调度通信系统。系统可适 用于铁路、电力、厂矿、军队等多种调度指挥领域。 2 . 1 . 1系统主要技术特点 b i t s - 5 1 2数字综合通信系统是集各类专用调度系统、车站集中机、会 议电话、自动电话为一体的四合一系统。它建立在光通路基础上，一改传统 共线调度制式，是一个全新的调度体制。它将专用调度系统纳入数字化、智 能化，用一种机型完成多种功能，还可以自 身互连实现区段专用通信网。系 统网管监测模块与光电传输系统的网管监测模块相结合，实现对调度通路的 监测、控制与调度，以提高系统在灾害、故障时的应变能力。 系统了取消模拟网中的调度汇接分配器。实回线共用调度系统是 b i t s - 5 1 2数字综合通信系统的一个模块，当光通路中断时，启用该系统;系统同 时还配有班长台和台间联络电话，方便用户的不同应用。 本系统适用于铁路行调、货调等多种专用调度;适应于铁路站场通信; 也适应于交通、电力、冶金、工矿企业、军队等调度指挥系统。 2 . 1 . 2系统主要技术指标 系统容量: 交换网最大容量为 5 1 2 端日，除去系统内部占用的资源，实际可用的最 大容量为4 1 6 端口。 可同时配备的调度终端只受总端口数的限制，与其它因素无关。可分 成4 个级别等位拨号调度 m c 木话务数据: .用户线话务: 0 . 2一 0 . el l/ 用户. 令来 /去线中继话务: 0 . 8e)1 / 中继。 令忙时呼叫处理能力不小于2 0 , 0 0 0 b n c a o 令提前释放概率:p -2 x 1 0 ( 每分钟) .释放故障:设备不能 释放概率:p - 2 x1 0 ” 西南交通大学硕士研究生学位论文第?a 页 系统采用分散化模块结构设计， 全部公用部分， 如交换模块、电源模块、 信号处理模块等均采用双套热备份工作方式。系统充分考虑了兼容性问题， 可与既有共线调度系统互联互通，能够自 动切换。系统还可与无线集群系统 互联，互为备用，从而保证了整个行车体系的可靠性。 该系统的主控维护台，可进行系统状态监测及告警、系统远程遥测遥 控及数据远程加载与升级，并预留环境监测条件，为小站机房的无人值守提 供条件，提高了系统运用的安全性。 系统不仅接口丰富，且配置灵活，可根据不同场合的需要与业务性质 随意配置与组合，强大的功能完全由软件支持，做到了一机多用，提高了设 备应用的广泛性。 系统具有如下功能二 1 、单键呼叫，即只需要按一个按键就可以实现调度呼叫功能，操作简单: 2 、用户呼叫有声光显示，并具备主叫身份识别的能力; 3 、无阻塞呼叫，可以按各种方式强插、强拆、催挂、监听被叫: 4 、具有组呼功能，) f 可以临时建组，即随意将儿个川) ， 组成一个组呼出; 5 、具有全双工/ 半双工两种全呼功能，可适应不同的应用环境: 6 、具有丰富的接口 类型，便于与其它设备兼容; 7 、录音功能强大，在发生事故时便于分析事故原因; 8 、依次呼叫功能，与全呼功能形成互补，更便于调度员发布命令; 9 、调度台有主机、副机两条话路，互为备用; 系统具有如下特点 1 0 1 数字化交换平台，具有灵活多样的电话功能。 强大而灵活的调度指挥功能:适应多种不同应用场合的需求。 软件实现 c e n t r e x功能，同一系统内可组成多个相互独立的虚拟内部通 信子系统. 丰富的接口方式:从传统的模拟中继到高效的数字中继;从老式的磁石 电话、共线电话到最先进的 i s d n 数字电话、可视终端均可共存。 通过数字用户线与交换机相连的数字化调度台使得调度信息非常丰富， 同时系统的覆盖半径扩大至5 k m o 多用户级别设置使得 “ 同一系统容纳多个/ 多种调度”及 “ 调度功能网 络化”得以实现。 具备视频交换/ 监控能力，调度台在实现通话控制的同时，也可进行对 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 1 页 监视图像的控制。 灵活的计费功能:适应不同的计费需求。 可以召开多种电话会议:既有 “ 一呼百应”的广播式会议 ( 最多可以有 4 1 5 个会议方)又可以召开优质的全双工及半双工会议。 软硬件模块化设计，可根据需求自由配置，系统可大可小。 高度的系统可靠性:全部公共模块均采用双套热各份工作方式。 先进高效的集中维护管理手段，提高维护管理工作的效率。 系统特别适合铁路、高速公路等多站点、链状网络f)i j 的调度指挥通信及 内部办公综合应用。也适合于电力、工矿企业、军队等部门的 “ 指挥通信+ 内部通信”之用。 因此，该系统具有综合、可靠、安全、先进、广泛等特点。 本系统的 推出打破了传统的模拟调度指挥通信系统功能单一的缺陷，提高系统可靠性 的同时也改善了通话质量、扩大了其应用范围，从而增加了其维护与使用效 率，方便了广大用户。 西南交通大学硕士研究生学位论文 第2 2 页 第3 章 b i t s - 5 1 2 系统软件分析 3 . 1 系统软件结构 主 c p u模块上运行的软件即为系统软件，其重要工作是利用 c p u模块 的各种资源，接收维护控制台配置的各种数据，控制各用户端口、时隙资源 的交换、会议过程，控制系统内部消息的通信过程，为维护控制台提供各种 信息，按照用户的要求实现调度的各种功能方式。 b i t s - 5 1 2系统是针对邮电、铁路等等市场的调度产品。系统软件针对 上述要求，在完成p b x 程控交换机的功能的基本要求的基础上，为程控调度 这一特殊应用增加一特殊应用软件包 ( 模块) 。在软件工程设计的基础上， 基本做到系统各个层次的功能模块独立， 相互模块之间以事件驱动.由 于在 软件上的上述结构使得该系统能在一定基础上对新的需求进行二次开发。 本系统软件结构采用了模块化分级控制设计，将用户扫描、脉冲识别及 信令处理等十分频繁的工作任务交由 分布于各个模块的外围处理机完成， 而 号码分析、路由 选择、故障诊断、维护管理等控制功能则由主处理机实现。 从而大大增强了系统的处理能力，提高了系统运行的稳定性和可靠性，纵使 在个别模块不能正常工作的情况下也能保证系统整体正常的运行。 在系统的软件构成上，通过软件工程的思想，将软件分割为若干层，并 为软件的升级换代设置良好的接口。软件主要包括物理层、通信链路层、呼 叫业务层、调度应用层 ( 邮电特性和铁路特性) 。在整个结构中，物理层为 有关对c p u 板的硬件操作。通过对硬件器件的读写完成对相关的硬件的物理 操作。相关硬件的操作包括了交换、会议等芯片的操作。通信适配层主要为 主c p u 和各个接口板建立良好的通信联系，为系统和系统之间的联网，为系 统和其他电信设备的连接建立的。主要为各种相关协议的建立和实现。呼叫 业务层为程控p b x 的基本呼叫业务。它包括了p b x的所有功能。调度应用层 是针对调度这种业务应用的。相关的业务的功能需求是基于邮电部调度标准 和铁道部调度基本标准。相关的功能的实现是基于程控p b x 的基本业务基础 上开发的。相关的定义也是基于程控p b x 的。 物理层:调度系统主c p u的硬件构造上为交换模块、会议模块、音源模 块等。上述构架为调度系统建立了硬件平台。交换模块主要采用 m t 8 9 8 0 , 会议模块主要采用 m t 8 9 2 4 。在具体控制上，通过对 8 9 8 0和 8 9 2 4控制寄存 器的操作完成相关的 硬操作。其中 8 9 8 0的连接模式分为单向接续和双 西南交通大学硕士研究生学位论文 第2 3 页 向接续 完成的 ，8 9 2 4的会议为全双工方式，上述的设置是通过控制寄存器的设置 提示音的操作是通过设置一块 r a m ，为每一提示音设置一时隙，提 示音轮询送出，山系统完成相应的接续。音源为独立一模块，系统为其分配 相应时隙，由系统完成接续。 通信适配层: 相应的系统的连接模式和实现方式由该层完成。 在构成上， 主要有系统组网信令、系统与外接系统连接信令、系统内部通信信令。 系统组网信令包括:中国一号信令、e / m 组网信令 系统与外接系统连接信令:t 1a 国一号信令、环路， “ 继信令 系统内部通信信令:h d l c 控制通信方式 在一号信令的实现上，系统本身建立状态迁移表，通过状态的转换完成 m f c互控。相应状态表的切换通过事件驱动。在国标的基础上增加了系统自 行开发的调度信令。 环路中继采用了国标，技照中继的方式完成。 e / m组网信令的基本操作方式和一号信令的处理方式相同。分为 e 1 / m l 和 e 2 / m 2 . h d l c通信主要是对 8 9 5 2的操作。在通信中，系统采用以主 c p u为主， 定时 2 0 m s轮询接口板。如接口 板有数据，则发送相应数据，否则发送联络 数据。发送数据定时完成。 呼叫业务层:” 乎 叫业务主要完成荃木的p b x 功能。包括特服。主要包括: 普通用户间呼叫、用户出中继呼叫、入中继呼叫用户。在整个呼叫建立过程 中，n 乎 p q 的建立是通过主被叫fi ij 状态的切换完成。相关状态的变换见状态机 描述。 调度应用层:调度应用层主要完成相关调度业务。相关的实现是通过对 相应端口的属性的设置完成，一旦程控电话具有了相应的调度特性，呼叫的 业务便成为调度业务。相应软件上为其设置相应应用。在调度中。调度的终 端包括话机式调度台、i s d n桌而式调度台和触摸式电脑调度台等等。所以 调度n 乎 叫包括调度用户呼叫调度台 ( 桌面、话机和电脑) 、调度台 ( 电脑、 桌面和话机)呼叫调度用户、网络间强插和强拆等等。其中，网间调度信令 采用m f c 十 a的方式 ( 本章第四节将做具休描述) 。 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 4 页 3 . 2内部通信机制与h d l c 协议处理 通过第二章的说明我们可以 看出 b i t s - 5 1 2系统是山维护台、 c p u板、 d t m f / m f c板、电源板、用户板、中继板等多块接口 板共同组成的，每一块 分系统都有自己的 c p u ，在作到各分系统之间协调工作，必须有一个良 好的 内部通信机制。 b i t s - 5 1 2系统内 部通信采用的是 ii d l c协议，内部消息采用自 定义的消 息格式，具体如下表: 表3 - 1 内部消息帧格式 h d l c协议是一种使用非常广泛的通信协议，现在许多协议的数据链路 层都是基于 h d l c的。例如:分组交换网协议 x . 2 5的数据链路层协议 l a p b ( l i n k a c c e s s p r o c e d u r e b a l a n c e d )就 是 基 于ii d l c 的 平 衡型 异 步 平 衡 方 式类( b a c ) 的 s ) 系统内 部消息格式统一按! ! ! 8字节的长度设计，不足的补零处理，当消 息长度大于8 字节时，则将其拆分为8 字节的 格式。其中第一个字节为消息 目 标地址码， 表明该消息的目的地。 第二、 第三两个字节为消息功能说明码， 表示该消息的类型，是呼叫类型、数据配置类型、测试消息或是一些其它类 型的消息。后面的 5个字节为具休的参数信息，一般 a , b代表板号、端口 号，c , d , e 分别代表其它参数信息。 在整个系统的内部通信机制中，采用的是将 c p u板作为主系统，由主系 统控制各个接口 板分系统通信接入的方式。采用i id l c 协议 进行消息的传递， 并对收到的消息进行循环冗余校验，当校验出错或发现包丢失时进行重发。 在实际应用中，利用 m i t e l公司的m t 8 9 5 2芯片来实现. m t 8 9 5 2 b是一种 h d l c协议处理器芯片， 它通过零位插入和删除技术获得数据传输的透明传 输。 在发送数据的 过程中，自 动产生i i d l c 帧标志 ( 0 1 1 1 1 1 0 ) 和f c s 字段以 及帧异常中 止、 信道空闲 和才 他接受状态。 因而m f 8 9 5 2 b 将准备发送的 数据 自 动地构成i i d l c 帧。 在接受端， 把来自 远方的i i d l c 帧进行f c s 校验， 并恢 复原始数据。完成内部消息的收/ 发。 系统软件每循环一次，向 c p u板上的 8 9 5 2芯片发送联络信号，并读取 分系统的联络应答信息，当某块接口板无联络应答消息，则在对应的计数器 上加1 ， 定时2 0 0 m s , 再次向 该 板发 遂联络 馆息. 重复上 述过 穆，当 计数器大 西南交通大学硕士研究生学位论文 第2 5 页 于 5时，认为该接口 板通信故障，向主控台发板故障消息，同时将该板从 m t 8 9 5 2 锁定组动剔除。当m t 8 9 5 2 的读入缓冲区中有数据时，引发其 工 r q 读 引脚电平有效，而该引脚与c p u 系统的中断输入引脚相连，引发系统软件执 行中断程序读8 9 5 2 缓冲器中的数据。具体流程如下: 存入消息队列 开中断 中断退出 图3 - 1 模块间消息传递 3 . 3系统流程与逻辑拓扑图 b i t s - 5 1 2 系统的交换接续与各种会议方式都是山系统软件控制的， 而在 系统中，每一个呼叫的实时性要求都很高，而且这些呼叫又是随机的，这就 对系统软件的工作带来了很大的困难，所以就要求系统软件具有实时处理的 能力。构造一个调度状态机 ，通过消息激励、状态迁移的方式使系 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 6 页 统软件很好地达到这一要求，相应状态机的激活是通过事件的驱 动完成。事件包括 内部事件和外部事件。内部事件为系统内部的 触发信息 ，外部事件为系统外部接受的事件 。 状态机的构成分为两级。包括主状态和辅状态。主状态的表示以业务和 功能为主，辅状态的表示以相应一业务或功能的实现过程表示。 业务主要包括:特服、会议、调度、普通呼叫 辅状态主要包括:连接、等待连接、等待挂机、故障、复位等等 普通交换的状态迁移图表描述如图: 图3 - 2 普通交换的状态迁移图 工作流程 调度系统的控制软件是基于系统 自己设计的状态运行机完成 的 应用系统软件 。它在设计之处即采取了模拟多任务的方式完成对 系统事物处理的调度和分配功能。事物和事物之间是通过消息调 度机完成 ，消息的处理是通过系统 自身的消息处理机完成的。通 信也是如此，系统木身设计了自己的通信处理机构，而上述的处 理和系统本身的消息的处理机并没有大的区别，均同一由调度机 完成 。 在此基础上，调度系统的事物处理采用了模块化的处理方式， 系统的各个模块相对独立.各 自完成 自己具有的独特功能.模块 或是一个函数或是多个子函数的组合。函数或模块的入 口采用了 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 7 页 透明的方式，互相之间的存取均一消息激励的方式完成。 状态机的设计则是按照击要将系统的处理过程静态化为多个不 同的状 态 ，由系统 的消息处理机完成状态的迁移和处理 。 基于上述的描述，系统采用了传统的基于单任务系统的模拟多 任 务 的处 理 。基本 满 足 了系统 的要求 。 下面 ，着重对 系统的j l 木 的消息机和状态机和 多种事物进行处 理 。 令 系统主程序流程 系统的主程序是基于一个 m a i n函数完成的。函数中顺序完 成相关的各种处理 。由循环的方式完成 。下而 详细说 明: 图3 - 3 三 程序流程 系统状态机流程 系统 的状 态机 采 用 的 主状 态和子状 态 两种状态 的方 式 。系 统首先对主状 态进行分析 、判断和管理 ;在 主状态对应 的模块 中 对 系 统 的 子状 态进 行相 应 的 管理 、分析和 判 断 。主状 态 主要 是 由 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 8 页 一个主状态处理函数完成的。子状态则是通过在每个子函数中的 判断条件完成。 . 主状态流程 图 3 - 4主状 态流程 . 子状 态 流程 准 条 + 获得端日主状态f . 护勺甲 何状态? 合法 结束 相应的子状态处理程序 图 3 一 5j “ 状 态流程 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 9 页 系统消息机流程 系统的消息处理采用的是采用循环读队列的方法，将系统的 无论内部和外部的交互消息均竟其放置于定时队列中，系统软件 主程序每做一次循环都要去读消息队列，如果有消息在，则读出 一条消息进行处理，并将读指针加 1 ;如果读指针与写指针相同， 则表示所有消息都 己经处理 了，无新消息存在 。队列的处理采用 的是对消息的分类处理。 消息的来源一共有三个方 向:主控 台、接 日板和系统 内部本 身 。 图 3 - 6系统 消息机流程 t 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 0 页 这部分代码主要是完成对消息的分类处理的过程，根据消息 类别的不同对消息进行不同的处理，从而进入与之相对应的程序 分支。需要说明的是在消息处理中有许多细化的消息类型如配置 消息、席位呼叫消息等，同样其分别对应不同的程序分支.此处 不 做具 体 说 明 。 图3 - 7系统消息机流程 2 这部分流程是程序收取消息时对应的二 作过程，山于定义了 1条完整的消息为 8个字节，所以对应的包结束为第 8个字节。 如果消息接收错误 ( 通信芯片 c r c校验出错) ，则丢弃该包消息。 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 1 页 继续 检测消息首f 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 2 页 3 . 4 数字中继组网及对1 号信令的处理 b i t s - 5 1 2 系统具有丰富的网络接口 和组网能力，既有模拟中继的e m 接 口，又有数字中继的 e 1接口。这样，既可以兼容许多既有的模拟设备，同 时又可以通过传输、接入网等设备实现组网，同时由于目前e 1 的广泛使用， 也便于同其它交换设备相对接。下而，我们主要讨论系统软件对数字中继组 网以及对 1 号信令的处理。 e 1接口是指一种点到点的专 用通信线路接口，传输率为 2 . 0 4 8 m b p s ， 可 以支持3 2条6 4 k b p s 信道的使用，其中3 0条为话路，1 条控制信道和 1 条 同步及分帧信道1 6 1 。 在系统的e 1 接口 上， 采用1 号信令作为传递信息的方式， 同时由 于 b i t s - 5 1 2系统互连组网时需要传递一些调度专用的信息，因此我 们在 1 号信令的基础上又增加了一些专用信息。 3 . 4 . 1， 号信令概述 1号信令是一种随路信令方式，包括线路和记 发器两种信号。 在 3 0 / 3 2 路p c m系统中，线路信号 是山i s 1 6时19 11( 按复帧传送的，每一话路的两个传 输方向各有 a , b , c , d 四位可供传输信令码，1 s 1 6的信令结构格式如下: 0帧 第 1 6时隙 1 帧 第 1 6时隙 2 帧 第 1 6时iv 1 5 帧 第 1 6时隙 : a b c d 1 话路 a b c d 1 6话路 a b c d 2话路 a b c d 1 7话路 a b c d 1 5话路 a b c d 3 0 话路 表3 - 2 t s 1 6 的信令结构格式 根据我国国家标稚g b 3 9 7 1 . 2 - 8 3 , 惊个话路双向各. . 用 4 位码( a , b , c , d ) 传送其线路信号。含义如下: 前向信令 a f 发话局状态 0主叫摘机 ( 占用) 1主叫挂机 ( 拆线) b f故障状态 0正常 1故障 c f 话务员再振铃或强拆 0再振铃或强拆 1未进行再振铃或强拆 后向信令 a b被a l i 用户状态 0主叫摘机 ( 应答) 1主a l i 挂机 ( 拆线) b b被叫局状态 0示闲 1占用或闭塞 c b话务员回振铃 0回振铃 1未进行回振铃 表3 - 3 t s 1 6 的信令含义 甲洲 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 3 页 记发器信号是主要用于局间话路自 动接续的控制信号，用以选择路由、 选择被叫用户，管理电话网等。互控方式的带内多频编码记 发器信号简称多 频互控记发器信号，是最为常用的一种记 发器信号。 在这种信号方式中，前 向信号和后向 信号都是连续的，它对每一个前向 信号都用一个后向信号加以 证实。 多频互控 ( m r c )方式的传送过程分 4拍进行: 第一拍:发端局发送第一位前向信号; 第二拍:收端局接收和识别此前向信号，即回送第一位后向证实信号，它不 仅证实已收到了前向信号，j f = 向发端局提供信息，以决定下一次发送什么前 向信号; 第三拍:发端接收和识别到该后向信号后，立即停发前向信号。 第四拍:收端局识别出前向信号己 停发后，立即停发后向信号。 当发端局识别后向信号已 停发后，即可根据所收后向信号的要求，发送下一 位 前向 信 号， 开 始 下 一个 互 控 过 程(7 1 山 于互控信一号 的任一端所发 日 的信号 都足连续的，只有在对端接收器可 靠地接收和识别完毕，并回送信号，再经本端接收器可靠地接收和识别对端 回送的信号后，刁 停止发送。所以，互控方式的信号能适应于有不同响应时 间和识别时间的各种接收器，它具有传输可靠，适应性较强等优点。我国采 用的多频互控记发器信号， 前i, d 信v 1 t 1 1 3 8 0 , 1 5 0 0 , 1 6 2 0 , 1 7 4 0 , 1 8 6 0 , 1 9 8 0 h z 的高频群，按6 中取2 的编码，可组成 1 5 种信一号。后向信号用1 1 4 0 , 1 0 2 0 , 9 0 0 , 7 8 0 11 z 的低频群，按4 1 1 1 r 2 编码，可组成 6 种信y o 前向记发器信号包括数字 0 - 9 ，川以表示j : ,被叫、 州 冯，数字 1 1 - 1 5可 用来表示测试连续呼叫、优先呼lu l 、控制卫星电路段数字等。在不同的应用 场合或接续阶段，前向记发器信号有不同的含义，如在发端市话局 发端长 话局的呼叫接续中，它还可用来表示主n i l 用户类别:用户待等级 ( 普通、优 先) ，计费种类 ( 定期，立即，免费等) ，在接续的后阶