第4章 程控交换机的软件

1,第4章程控交换机的软件,4.1程控交换机的运行软件4.2软件设计语言4.3程序的级别与调度4.4呼叫处理程序,（对应书中第6章前半部分和第7章）,2,4.1程控交换机的运行软件,运行软件的基本概念对运行软件的要求运行软件的分类与组成程序文件,3,4.1程控交换机的运行软件,运行软件的基本概念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。对运行软件的要求实时性并发性不间断性分类系统软件应用软件,4,程控交换机运行软件的组成,话路部分,I/O设备,系统软件,呼叫处理程序,维护和运行程序,执行管理程序,系统监视故障处理程序,故障诊断程序,I/O和人机通信程序,应用软件,5,各程序的功能描述,执行管理程序（操作系统）管理软硬件资源程序运行平台I/O与人机通信程序负责系统的输入和输出实现人机通信（如测试，查询等）故障诊断程序故障测试、诊断，确定故障部位，以便处理工作方式发现故障进行诊断和定位，并打印诊断结果例行测试,6,程序功能描述系统监视和故障处理,系统监视硬件监视：核对与检测电路软件监视：比较与校验故障分析与处理分析故障原因，确定处理措施临时故障，恢复处理确认故障，主/备切换系统重新组织主/备切换并建立新系统恢复与再启动重新初始化，恢复数据，直至正常工作,7,程序功能描述呼叫处理程序,是直接负责电话交换的软件，即负责交换机所有呼叫的建立与释放。具体包括：交换状态管理各种状态（如空闲状态，收号状态等）的读写，状态转移与管理交换资源管理各种功能模块的调用与管理如用户模块、中继器、收/拨号器、交换网络等交换业务管理一般业务和补充业务的管理如叫醒业务、转移呼叫业务等交换负荷管理根据业务负荷，控制发话和入局呼叫，保证系统安全工作,8,程序功能描述维护和运行程序,话务量观察、统计与分析定期对用户线和中继线例行维护和测试业务质量监视通话质量监视，如监视呼叫信号，通话接续是否异常收费检查业务变更处理用户变动处理：新用户登记、撤销或更改号码等业务更改处理：新业务登记、业务更改等计费与用户账单打印负荷控制：对话务量负荷进行控制,9,程序文件,程序文件的通用性要求虽然各交换局业务和功能不完全相同各局交换容量、中继线对不完全相同但要求软件具有最大的通用性即同一软件通用性基本思想：将程序和数据分开,程序,数据,局数据,用户数据,程序和系统数据一起称为系统程序,系统数据,10,程序文件的组成,三部分：系统程序、局数据和用户数据系统程序：不同的交换局通用局数据：各局不同设备情况：如硬件配置、安装条件、编号方式、中继线信号方式等用户数据：各局不同局用户分配新业务的情况话机类别各自不同的用户属性等局数据和用户数据由数据库提供,11,程序文件的组成,数据库管理程序提供系统和数据库中的数据的接口，加强了软件系统的模块化和可移植性数据的存放必须满足实时要求由于数据库是一种公共资源，必须随时控制对数据库的存取维持数据的完整性，满足系统对可靠性的要求在交换机引入新功能时，数据库结构要求尽可能保持不变要有可能使维护人员查询所存放的数据,12,软件支援系统,软件开发支援系统源文件的生成和程序的编译。把高级语言或汇编语言编成的源程序翻译成机器语言的目标程序连接编辑程序。把生成的各个独立地模块连接在一起，装配成一个完整的程序调试程序。检验程序的正确性，可以模拟各种呼叫状态的事件来驱动现有程序,13,软件支援系统,应用工程的支援系统用于交换局的各项工程，规划、设计、安装包括：交换网规划程序：居所容量、数量、局址、工程费用等数据话局工程设计程序：提供话局中的设备、备品数量装机工程设计程序：提供话局机房内各种数据，如拟定平面布局、机房平面图、确定机架排列等，也可以提供交换机内部的软件和硬件的各部分的连接安装测试程序。装机测试或出厂前测试,14,软件支援系统,软件加工支援系统按照交换局的要求生成并装入各种特定程序和数据局数据生成程序。生成交换局的各种局数据，如计费数据、路由数据等，并装入交换的数据库用户数据生成程序。生成用户数据并装入交换机的数据库交换机程序的组合。将系统程序和数据库中的各种局数据集用户数据组合起来形成某一交换局的特定程序,15,软件支援系统,减缓局管理支援系统交换局的管理、资料的更改和综合、编辑等工作资料的搜集和分析。如话务量分析程序用来统计和分析话务量，以便确定交换局目前的工作性能和今后的发展趋势交换局资料（程序和数据）的更改，并对更改结构提供统计、归档资料的编辑和输出,16,选择语言要考虑的因素程序的效率（空间的和时间的）程序员的编程效率结构化程序设计和软件模块化的适用性调试的效率可维护性和可移植性数据修改的可能性和方便性,4.2软件设计语言,17,4.2软件设计语言,常用的软件编程语言汇编语言（低级语言）程序效率高高级语言除了效率，具备其它所有优点通常采用混合编程方法,18,4.2软件设计语言,原CCITT（现ITU）建议的专用语言CHILL语言（CCITTHighLevelLanguage）一种用于程控交换系统中的专用程序设计高级编程语言目标代码生成效率、软件可靠性、程序易读性、易于使用SDL语言（SpecificationandDescriptionLanguage）一种功能规格和描述语言MML语言（Man-MachineLanguage）人-机通信语言,19,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,SDL,CHILL,MML,4.2软件设计语言,20,4.2软件设计语言,操作系统：负责控制和管理计算机系统中所有硬件和软件的一些程序模块操作系统分类批处理系统分时系统实时系统网络操作系统分布式操作系统,21,操作系统,实时操作系统特点实时性一体性系统软件和应用软件界限不分明，作为整体来考虑、设计和实现多任务与并发性环境行为的随机性高可靠性,22,操作系统,操作系统的基本功能进程及处理机管理存储器管理I/O设备管理文件管理,23,操作系统,进程与处理机管理进程的状态就绪状态、执行状态、阻塞状态（等待状态）进程控制进程的创建、撤销、开启、停止进程的同步和互斥进程通信消息缓冲通信方式信箱通信方式,24,操作系统,进程与处理机管理进程调度（先来先服务（FIFO）算法、优先级算法、时间片轮转算法）处理空闲时，如何从就绪的策略中选一个进程来执行进程占用处理机多长时间死锁互斥条件：一个资源只能被一个进程所使用请求和保持条件：进程因请求资源而被阻塞时，对已经分配给它的资源保持不妨不可抢占条件：一个资源只能被占用它的进程所释放，不能被其他进程所抢占循环等待条件：若干进程形成循环请求链，每个进程占用某一种共享资源，同时要求下一进程所占用的资源,25,4.3程序的分级和调度,根据对紧急性和实时性要求的不同，任务可分三个级别，对应的处理程序也分为三级：故障级：故障识别和处理，级别最高周期级：周期性启动，时钟中断启动执行基本级：实时性要求低，由队列启动,26,各级任务执行举例,8ms,时钟中断,故障级,周期级,基本级,暂停,时钟中断,时钟中断,时钟中断,如:用户摘挂机监视程序为周期级，号码分析程序为基本级,27,4.4呼叫处理基本原理,4.4.1呼叫处理原理概述4.4.2用SDL图描述的呼叫处理过程4.4.3呼叫处理相关数据与表格4.4.4输入处理4.4.5分析处理,28,4.4.1呼叫处理原理概述,呼叫处理是交换机软件的核心应用软件基本原理交换机随时监视外部接口的输入信息，并进行分析处理，实现用户通话所需的全部处理功能呼叫处理的基本步骤输入处理（数据采集）识别并接收外部输入的处理请求信号（如摘/挂机信号等）分析处理（内部处理）根据输入信号和现有状态进行比较分析，判别，决定下一步任务任务执行和输出处理根据分析结果，发布命令，命令对象可能是内部的某一任务，也可能是外部硬件（如送拨号音、振铃音等）,29,4.4.1呼叫处理原理概述,一个局内正常的呼叫处理过程描述由A向B发起的呼叫过程如下：A摘机交换机检测到摘机，送拨号音A拨被叫B的号码交换机接收号码，进行分析（出局？服务权限？），向被叫B振铃，同时向A回铃被叫B摘机交换机检测到B摘机，接通A与B路由并启动记费A与B通话A与B任何一方挂机，交换机断开A、B通路，停止记费,30,4.4.2用SDL图描述的呼叫处理过程,稳定状态与状态转移SDL图简介一个局内呼叫的SDL进程图举例,31,稳定状态与状态转移,将一次接续过程分为不同的阶段，每个阶段由一个稳定状态来表示，由一个稳定状态到另一个稳定状态的变化叫状态转移（如空闲等待收号收号.）,注意：一个状态的迁移，必须有输入信号产生,32,稳定状态与状态转移,呼叫处理中可能涉及的稳定状态空闲等收号收号振铃通话听忙音,稳定状态与状态转移,状态转移的多种可能性同一输入信号，不同状态下会转移到不同的新状态同一状态下，不同输入信号，转移的状态不同同一状态下，同一输入信号，也可能出现不同的转移,34,SDL进程图简介,是SDL语言的一种图形表示法动态特征是一个激励一个响应（描述状态转移）,常用的SDL进程图形符号,局内A呼叫B的SDL进程图例详图见书中P137,T0:首位拨号等待时间T1:号码间隔时间T3：振铃最长时间,空号,B忙,36,SDL进程图案例讨论,（1）某用户摘机后听到拨号音以后就挂机了，请用SDL图表示其处理过程。（2）某用户摘机了，请用SDL图表示可能的呼叫处理及可能转移的下一个状态。,37,4.4.3呼叫处理相关数据与表格,程控交换机的数据分为：通用数据和专用数据通用数据即系统数据，对所有交换机适用专用数据即局数据和用户数据，不同交换机不同数据是呼叫处理的来源和依据,用户数据,反映用户情况和属性，每个用户所特有,局数据,反映交换局情况，每个交换局所特有,40,4.4.4输入处理,基本任务对用户线、中继线监视、检测和识别，然后进入队列或相应存储区，供其他程序取用。功能具体包括用户线扫描监视中继线线路信号扫描接收数字信号（如DTMF信号、多频信号等）接收公共信道方式的电话信号（信令）接收操作台的各种信号,41,用户线扫描监视,目的与任务（用户线扫描监视程序）检测和识别用户线状态及其状态的变化，并将变化的状态放入队列，供后续程序处理状态的变化包括由挂机变为摘机有摘机变为挂机后续的处理（分析处理程序）仅对状态发生变化的用户进行处理,42,用户线扫描监视,用户线状态：摘/挂机状态号盘话机拨号脉冲投币话机输入信号通话时环路状态特点：用户线只有两种状态：“断”和“续”，分别用“1”和“0”表示。用户状态的变化是随机的对用户线扫描是周期性的摘/挂机识别扫描周期：100-200ms拨号脉冲识别扫描周期：8-10ms,用户摘/挂机识别与扫描,识别方法规定摘机/挂机状态的表示方式“1”表示摘机，则“0”表示挂机也可由“0”表示摘机，则“1”表示挂机但一个交换机内只能规定一种状态变化的识别（由识别程序完成）找出变化状态（01或10变化）识别算法（假设“0”摘机，“1”挂机）,44,用户摘/挂机识别示例,1,1,1,1,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,1,1,用户线状态,200ms扫描,本次扫描,前次扫描,本次前次,挂机,摘机,挂机,摘机识别,挂机识别,假设“0”摘机，“1”挂机,0,1,45,用户摘/挂机状态扫描,扫描方式有两种逐个用户扫描逐组用户扫描（群用户扫描）每组用户的数量一般等于处理机的位数一般采用该方式，效率更高群用户识别原理将用户分成多个组每次对一组用户同时扫描找出组中真正摘、挂机状态变化的用户针对具体用户（个体）进行处理,组（群）扫描示例,1,1,0,1,1,0,1,0,1,0,1,0,1,1,1,用户号,本次扫描,前次扫描,假设每组8个用户，其中D0D7对应用户07且假设“0”摘机，“1”挂机,D7D6D5D4D3D2D1D0,1,1,0,1,1,发生状态变化的用户：2、4、5、6其中用户2、5由挂机变为摘机用户4、6由摘机变为挂机只对状态变化的用户进行处理,组（群）扫描与识别流程,置扫描起始地址,读用户扫描数据,有用户摘机？,有用户挂机？,最后用户组？,找出摘机用户,摘机用户进入处理队列,找出挂机用户,挂机用户进入处理队列,换一组用户,返回,200ms,y,y,y,N,N,N,48,按钮话机（DTMF）号码的接收,DTMF(双音多频）话机是目前主要的话机类型DTMF拨号的特点每个号码由两个频率混合而成（高音低音）高低音各四个，不同组合代表不同的号码每个号码持续时间大于40ms扫描周期为16ms,49,按钮话机（DTMF）号码的接收,收号器接收DTMF号码由DTMF收号器完成每个收号器都有一根“信号到来”指示线SPSP”1”,表示无信号SP”0”,表示有号码每收一个号，在SP线上会产生一个脉冲变化SP从“1”到“0”变化时，表示有新号到来,50,按钮话机（DTMF）号码的接收,收号处理程序的目标与任务正确的收取号码要解决的问题：（1）号码持续时间40ms，而扫描周期16ms，如何保证不重复收号？（2）要保证只有新号到来时才收号，关键是如何找出SPSP从“1”到“0”的状态变化?,51,按钮话机（DTMF）号码的接收,收号处理过程开始收号CPU检测SP定期扫描（16ms），周期小于号码持续时间的一半目的是避免漏号当SP由“1”变为“0”时，开始接收号码当SP由“0”变为“1”时，一个号码接收完毕收号的原则是：只有在SP状态“1”变为“0”时，才能收号目的是为了避免重复收号,52,按钮话机（DTMF）号码的接收,收号过程,1,1,1,0,0,0,1,1,0,0,1,1,1,1,1,1,0,0,0,1,1,0,0,1,0,0,0,1,0,0,1,0,1,0,1,0,0,0,0,1,0,0,0,0,1,0,0,0,SP,DTMF号码,本次扫描,前次扫描,变化识别=本次前次,变化识别本次,16ms扫描,1：表示SP状态发生变化,1标志SP从1变为0，应收号,1,0,1,0,53,按钮话机（DTMF）号码的接收,收号过程DTMF号码识别,1633Hz,1477Hz,1336Hz,1209Hz,697Hz,770Hz,852Hz,941Hz,例：H3、L3对应9H1、L1对应1,注意：只有当SP状态由1变为0时，才收取号码,54,4.4.5分析处理,分析处理程序对各种信息进行分析，决定下一步的动作分析处理分为去话分析号码分析来话分析状态分析,55,分析处理,主叫用户类别数据,收号前的准备工作,主叫摘机,去话接续,去话分析,收到号码,确定接续方向,用户拨号,出局接续,号码分析,被叫用户类别数据,被叫用户数据分析,来话,叫出被叫,来话分析,用户线状态信息,一个接续状态如何变,用户线状态改变,下一状态通话或复原,状态分析,来话分析,输入信息,硬件变化,输出,分析程序,本局,出局,56,去话分析,功能：分析主叫用户数据，决定下一步的任务数据来源：主叫用户数据分析程序流程：,分析方法：逐次展开法（链表）分析结果处理：送出输出程序，执行动作,57,号码分析,功能：分析被叫用户号码，决定接续的路由、话费系数等数据来源：直接接收从用户话机拨出的号码从局间传送来的号码分析步骤预处理：对号首（前3位）进行预分析，以便决定：是否长途（首位“0”）是否特服（首位“1”）是否本局是否他局应收号的位数号码分析处理：全号码分析，决定下一步如何接续,58,号码分析程序流程图,主叫,他局号码分析,他局,本局,号首,本局,市话他局,长途,特服,国际,用户业务,允许,是,确定下一步任务,否,输入,59,来话分析,功能：分析被叫用户数据和忙闲状态，决定下一步动作数据来源：被叫用户数据