《现代通信网及其关键技术》第二章

2 6软件系统 1 对交换软件的要求 1 实时效率交换系统需要同时 或者说 在一个很短的时间间隔内处理成千上万个并发任务 不能因为软件的处理能力不足而使用户等待时间过长 因此程控交换机的控制软件设计要满足实时性 2 多道程序运行一个大型交换系统中可以容纳几万门或更多的电话 程控交换机要及时处理各种呼叫必须以多道程序运行方式工作 也就是说要同时执行许多任务 例如一个一万门的交换机 忙时平均同时可能有1200 2000个用户正在通话 再加上通话前 后的呼叫建立和释放用户数 就可能有2000多项处理任务 软件系统必须能及时记录这些呼叫建立中和呼叫进行中的用户状态 并将有关的数据都保存起来 以便呼叫处理往下进行 除此之外 还要同时处理维护 测试和管理任务 3 不间断性程控交换机一经开通 其运行就不能间断 即使在硬件或软件系统本身有故障的情况下 系统仍应能保证可靠运行 并能在不中断系统运行的前提下 从硬件或软件故障中恢复正常 对于程控交换机来说 出现万分之一或十万分之一的错误一般还是可以容许的 但整个系统中断则会带来灾难性的损失 因此 许多交换机的可靠性指标是99 98 的正确呼叫处理及40年内系统中断运行时间不超过2小时 2 程控交换的软件组成 1 运行软件系统 联机软件 在线软件 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软件 其中的大部分软件具有比较强的实时性 运行软件是交换机运行中直接使用的程序 根据功能的不同 运行软件系统又可分为操作系统 数据库系统和应用软件系统三个子系统 程控交换机应配置实时操作系统 以便有效地管理资源和支持应用软件的执行 操作系统的主要功能是任务调度 通信控制 存储器管理 时间管理 系统安全和恢复 此外 还有外设处理 文件管理 装入引导等功能 数据库系统对软件系统中的大量数据进行集中管理 实现各部分软件对数据的共享访问功能 并提供数据保护等功能 应用软件系统通常包括呼叫处理程序 管理程序和维护程序三部分 呼叫处理程序主要用来完成交换机的呼叫处理功能 普通的呼叫处理过程从一方用户摘机开始 然后接收用户拨号数字 经过对数字进行分析后接通通话双方 一直到双方用户全部挂机为止 管理程序的主要作用包括三个方面 一是协助实现交换机软 硬件系统的更新 二是进行计费管理 三是监督交换机的工作情况 确保交换机的服务质量 维护程序实现交换机故障检测 诊断和恢复功能 以保证交换机可靠地工作 2 支援软件系统用来开发和生成交换局的软件和数据 即开通时的测试的软件 程控交换机的成本和质量在很大程度上取决于软件系统 因此 软件的开发和生产效率及质量是直接影响程控交换机成本和质量的关键 支援软件系统的一个重要功能就是提供软件开发和生产的工具与环境 3 程控交换数据在程控交换机中 所有有关交换机的信息都是通过数据来描述的 如交换机的硬件配置 使用环境 编号方案 用户当前状态 资源 如中继 路由等 的当前状态 接续路由地址等 根据信息存在的时间特性 数据可分为半固定数据和暂时性数据两类 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 暂时性数据用来描述交换机的动态信息 资源状态和说明资源之间的动态连接硬件 用户线 中继线路 内部时隙 扫描器等 软件 存储区 进程和数据等 状态 忙 闲 停用 这类数据随着每次呼叫的建立过程不断产生变化 呼叫接续完成后也就没有保存的必要了 呼叫处理过程中有许多数据在不断变化 需要暂存 为方便处理和使用 这类数据按照其性质被组织成紧凑的表格结构 半固定 永久 数据 半固定数据用来描述静态信息 一旦输入 一般较少改动 半固定数据可由操作人员输入一定格式的命令加以修改 1 局数据 反映局内各种设备的状态和特征的数据 是与整个交换局有关的数据 包括局间中继设备码 中继类型 中继方式 信令方式 计费方案 编号方案等 只在本局使用 2 用户数据 反映用户特征的数据 包括用户号码 设备号码 话机类型 用户呼叫权限 用户业务类型等 每个用户有两个数据表格与之对应 一个用于呼入 一个呼出 3 系统数据 与交换机系统有关的数据 不论交换设备装在何种话局 它都不变 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 交换局公用硬件配备情况 包括出 入局中继器数量和类别 信号设备数量和类别 DTMF收号器数 即它们接入交换机的位置 交换机网络结构 公共链路数等 局内环境的参数 局向数 每局的中继器数和类别等 迂回路由设置情况 出局呼叫和入局呼叫迂回路由情况等 接入用户交换机情况 用户交换机类别 中继线数 入网方式和号码等 公用设备忙闲状况 计费方式 各种附加费 各种费率 特服情况 特服种类和线数 新服务提供情况 种类和数量 复原方式 各种呼叫的复原方式 交换机类别 长市农合一 市农合一 市话等 能接的非话终端种类和数量 各种号码 本地网编号号长 局号 最多能收的号码位数 2 7程序的执行管理 1 实时处理 是指当用户无论在何时发出处理要求时 交换机都应立即响应在允许的时限范围内及时给与执行处理 实现用户的要求 许多处理请求有一定的时间要求 实时性 2 多重处理 指交换机的处理设备面对众多的呼叫所采用的处理方法 2 7 1实时处理的措施 1 定期扫描2 多级中断 按时启动实时要求较严格的程序 3 队列 2 7 2多重处理 1 按优先顺序依次处理 2 多道程序同时运行3 群处理4 多处理机 多道程序同时运行 中断 中断 中断 中断 中断 中断 发生 发生 发生 呼叫A 呼叫B 呼叫C 外设动作 处理机处理 2 7 3程序的执行级别 在程控交换系统中按紧急性和实时性的要求不同可将任务划分为不同的等级 故障级 FH FM FL 负责故障识别和紧急处理等功能 具有最高优先级 周期级 时钟级H L 由时钟中断按周期性启动的任务 基本级 BQ1 BQ2 BQ3 由队列启动的 实时性要求较低的任务 时钟级 基本级 时钟级 基本级 时钟级 基本级 时钟中断周期 4ms FMFLHLB 2 7 4任务的启动控制 故障级任务采用故障中断来启动 时钟级任务采用时钟中断来启动 基本级任务采用队列来启动 2 7 5程序设计语言 程控交换机的软件设计常用两类语言 汇编语言高级语言选用哪类语言通常要考虑以下几点 1 程序的效率2 编程的效率3 适于程序结构化和软件模块化的设计4 便于程序的调试5 可维护性和可移植性6 数据修改的可能性和方便性 系统功能说明 系统设计 软件设计 程序编制 软件检验 运行和维护 软件维护 SDL CHILL SDL CHILL MML SDL语言 SpecificationandDescriptionLanguage 是功能说明与描述语言 是一种图像语言 用来描述程控交换机的功能和逻辑过程 在软件设计的初期 往往先用SDL语言确定对软件系统的功能要求后 再进行编制程序的详细设计 CHILL语言 CCITTHighLevelLanguage 是CCITT高级语言的缩写 主要用来进行软件设计 程序编制 软件检验等 MML语言 Man MachineLanguage 是用于人 机对话的一种交互式人 机操作和维护命令语言 2 8程控交换机呼叫处理软件一个呼叫的处理过程 1 主叫用户摘机呼叫2 送拨号音 准备收号3 收号4 号码分析5 接至被叫用户6 向被叫用户振铃7 被叫应答和通话8 主叫先挂机 通话结束9 被叫先挂机 通话结束 稳定状态1 输入处理 内部处理 任务执行 始 程序 输出驱动 任务执行 终 程序 稳定状态2 事件 硬件驱动 1 状态转移过程 呼叫处理的过程可分为三个部分 输入处理分析处理内部任务的执行和输出处理 1 输入处理收集话路设备的状态变化和有关的信令信息称为输入处理 各种扫描程序都属于输入处理 输入处理通常是在时钟中断控制下按一定周期执行 主要任务是发现事件而不是处理事件 输入处理是靠近硬件的低层软件 实时性要求较高 2 内部分析处理 内部分析处理就是对各种信息 当前状态 输入信息 用户数据 可用资源等 进行分析 以决定下一步要做什么 它属于基本级程序 2 内部处理内部处理是呼叫处理的高层软件 与硬件无直接关系 例如数字分析 路由选择 通路选择等 呼叫建立过程的主要处理任务都在内部分析 处理中完成 内部处理程序的一个共同特点是要通过查表进行一系列的分析 译码和判断 内部处理程序的结果可以是启动另一个内部处理程序或者启动输出处理 内部处理 对各种输入信息进行分析 以决定下一步应执行的任务 通过查表进行一系列的分析和判断 找出下一步应该执行哪些具体的任务 找出下一步应该转移到何种状态 找出下一步执行的任务中可能涉及哪些硬件设备群 其结果可以是启动另一个内部处理程序或启动输出处理 内部处理程序的种类硬件输入信息依据内部分析程序输出 主叫摘机 用户发号码 来话呼叫 呼叫中某种状态 主叫用户数据 被叫用户号码 被叫用户数据 某种信息或变化 去话分析 数字分析 来话分析 状态分析 拨号音接续 出局接续 振铃接续或忙音接续 下一状态及处理任务 本局接续 3 输出处理输出驱动属于输出处理 也是与硬件直接有关的低层软件 输出处理与输入处理都要针对一定的硬设备 可以合称为设备处理 扫描是处理机输入信息 驱动是处理机输出信息 它们是处理机在呼叫处理过程中与硬件联系的两种基本方式 输出处理 将分析程序的结果付诸实施 以使状态转移 1 任务执行 始 程序 准备好执行任务所需的硬件资源 对这些硬件资源先在软件上加以占用 在相应的忙闲表中示忙 编制好启动或复原硬件设备的控制数据 准备状态转移 2 输出驱动 驱动硬件动作 实现状态转移 3 任务执行 终 程序 将已复原的设备在忙闲表中示闲 开始新的监视 1 路由选择 路由选择的任务是根据路由表 确定对应于呼叫去向的中继线群 从中选择一条空闲的出中继线 如果线群全忙 还可以依次确定各个迂回路由并选择空闲中继线 路由表是交换局开局时由维护人员人工输入的 一般不再改变 只有在局间中继线调整时才会发生变化 C局 A局 B局 C局 D局 A局 B局 直达路由 直达路由 迂回路由 最终路由 高效路由 迂回路由示例 路由选择 通路选择 通路选择在数字分析和路由选择后执行 其任务是在交换网络指定的入端与出端之间选择一条空闲的通路 软件进行通路选择的依据是存储器中链路忙闲状态的映射表 2 输出驱动 任务 驱动硬件 便进入新的稳定状态 根据编制好的命令进行输出 包括 通话话路的驱动 复原 发送路由控制信息 发送分配信号 振铃控制 测试控制等 发线路信号和记发器信号 发公共信道信号 发计费脉冲 发处理机间通信信息 等等 输