现代交换原理 第4章 存储程序控制原理

1、1第四章第四章 存储程序控制原理存储程序控制原理 交换软件的特点交换软件的特点交换软件的基本任务就是控制交换机的运行，也就交换软件的基本任务就是控制交换机的运行，也就是完成呼叫处理。是完成呼叫处理。程控交换机的特点是业务量大，实时性和可靠性要程控交换机的特点是业务量大，实时性和可靠性要求高，因此对交换软件也要求有较高的实时效率，能处求高，因此对交换软件也要求有较高的实时效率，能处理大量的呼叫，而且必须保证通信业务的不间断性。理大量的呼叫，而且必须保证通信业务的不间断性。4.1 程控交换的软件系统程控交换的软件系统4.1.1 交换软件的特点和组成交换软件的特点和组成（1）规模大）规模大 一个大型

2、局的软件开发工作量可达数百人一个大型局的软件开发工作量可达数百人/年，年，或数百年或数百年/人。人。（2）实时性强）实时性强（3）多道程序并行处理）多道程序并行处理（4）可靠性要求高）可靠性要求高 99.98%的正确呼叫处理，的正确呼叫处理，40年内中断运行不年内中断运行不超过超过2小时。并能在不中断运行的前题下从硬件或软小时。并能在不中断运行的前题下从硬件或软件故障中恢复正常。件故障中恢复正常。 交换软件交换软件运行软件系统运行软件系统(交换交换机运行时执行的软件机运行时执行的软件)支援软件系统支援软件系统操作操作系统系统数据库数据库系统系统应用软应用软件系统件系统软件开发、生软件开发、生产

3、工具与环境产工具与环境软件维护工软件维护工具与环境具与环境呼叫处理程序呼叫处理程序管理程序管理程序维护程序维护程序2、交换软件的组成、交换软件的组成程控交换机操作系统是一个实时多任务的操作系统。程控交换机操作系统是一个实时多任务的操作系统。操作系统对任务的电镀一般采用基于优先级的抢占式操作系统对任务的电镀一般采用基于优先级的抢占式调度算法。调度算法。4.1.2 操作系统操作系统 程控交换系统中程序按紧急性和实时性的要求不同可分为：程控交换系统中程序按紧急性和实时性的要求不同可分为：故障级故障级： 负责故障识别和紧急处理等功能，具有最高优先级。负责故障识别和紧急处理等功能，具有最高优先级。时钟级

4、时钟级： 由时钟中断按周期性启动的程序。由时钟中断按周期性启动的程序。基本级基本级： 由队列启动的、实时性要求较低的程序。由队列启动的、实时性要求较低的程序。故障级故障级时钟级时钟级基本级基本级暂停暂停时钟中断时钟中断时钟中断时钟中断时钟中断时钟中断时钟中断时钟中断8ms程序的分级程序的分级 正常情况下，只有时钟级程序和基本级程序交替运行，正常情况下，只有时钟级程序和基本级程序交替运行，每当时钟中断到来，就执行时钟级程序，执行完毕后转入每当时钟中断到来，就执行时钟级程序，执行完毕后转入基本级程序的执行。故障级程序平时不执行基本级程序的执行。故障级程序平时不执行,一旦出现故一旦出现故障任务障任务

5、,中断其他程序的执行而执行故障级程序。中断其他程序的执行而执行故障级程序。时间表调度法时间表调度法调度方法调度方法:以一种时钟中断为时基，采用时间表为调以一种时钟中断为时基，采用时间表为调度依据。度依据。组成：组成：-时间计数器（时基）：时间计数器（时基）：对定时中断脉冲计数对定时中断脉冲计数-屏蔽表：屏蔽表：反映程序是否处在可执行状态反映程序是否处在可执行状态-时间表：执行程序的调度表时间表：执行程序的调度表-转移表入口地址：各个时钟级程序的入口地址转移表入口地址：各个时钟级程序的入口地址时钟级程序的调度时钟级程序的调度FED C BA 9876543210时间计数器（时间计数器（8ms）屏

6、蔽表屏蔽表时间表时间表T0T1T2T3T4T5T6T7T8T9TATB1111111111111111111111111111111111111111001转移表入口地址转移表入口地址拨号脉冲识别程序拨号脉冲识别程序测试用拨号脉冲识别程序测试用拨号脉冲识别程序按钮号码识别程序按钮号码识别程序位间隔识别程序位间隔识别程序中继器扫描程序中继器扫描程序用户群用户群1扫描程序扫描程序用户群用户群2扫描程序扫描程序时间计数器清时间计数器清0 交换机检测到交换机检测到A的摘机信号的摘机信号检查检查A的类别（识别普通电话、公用电话或用户交换机等）的类别（识别普通电话、公用电话或用户交换机等）检查检查A话机类

7、别（话机类别（PULSE or DTMF），确定相应收号器），确定相应收号器寻找空闲收号器和它与寻找空闲收号器和它与A间的空闲路由间的空闲路由寻找寻找A和信号音间的空闲路由，向和信号音间的空闲路由，向A送拨号音送拨号音监视收号器的输入信号，准备收号监视收号器的输入信号，准备收号收到第一位号码后，停拨号音收到第一位号码后，停拨号音测试并预占主、被叫用户通话路由测试并预占主、被叫用户通话路由找到向主叫送回铃音，向被叫送铃流回路找到向主叫送回铃音，向被叫送铃流回路对号首进行分析，判定呼叫类别（本局、出局、长途、特对号首进行分析，判定呼叫类别（本局、出局、长途、特服等），确定服等），确定“应收号长应收

8、号长”；号码收齐后，进行号码翻译，确定被叫号码收齐后，进行号码翻译，确定被叫检查用户是否空闲，若空闲则予以示忙。检查用户是否空闲，若空闲则予以示忙。1）主叫）主叫A摘机呼叫摘机呼叫4.2 呼叫处理过程呼叫处理过程4.2.1局内呼叫处理过程局内呼叫处理过程主叫主叫A被叫被叫B空闲空闲等待收号等待收号2）送拨号音，准备收号送拨号音，准备收号3）收号）收号由收号器接收由收号器接收A所拨号码所拨号码按位存号按位存号号首（字冠）送分析程序分析（预译处理）号首（字冠）送分析程序分析（预译处理）对对 “已收号长已收号长”计数，并与计数，并与“应收号长应收号长”比比较较4）号码分析）号码分析5）接至被叫用户）

9、接至被叫用户6）向被叫用户振铃）向被叫用户振铃向被叫送铃流，向主叫送回铃音向被叫送铃流，向主叫送回铃音监视主、被叫用户状态监视主、被叫用户状态7）被叫应答和通话）被叫应答和通话交换机检测到被叫摘机，停振铃及回铃音交换机检测到被叫摘机，停振铃及回铃音建立建立A、B间通话路由，开始通话间通话路由，开始通话启动计费启动计费监视主、被叫用户状态监视主、被叫用户状态8）话终，一方先挂机）话终，一方先挂机交换机检测到挂机信号，复原路由交换机检测到挂机信号，复原路由停止计费停止计费向另一方送忙音向另一方送忙音9）通话结束）通话结束被催挂的用户挂机，释放占用的所有资源，通话结束被催挂的用户挂机，释放占用的所有

10、资源，通话结束收号收号通话通话振铃振铃听忙音听忙音空闲空闲1）主叫）主叫A摘机呼叫摘机呼叫交换机检测到交换机检测到A的摘机信号的摘机信号检查检查A的类别（识别普通电话、公用电话或用户交换机等）的类别（识别普通电话、公用电话或用户交换机等）检查检查A话机类别（话机类别（PULSE or DTMF），确定相应收号器），确定相应收号器2）送拨号音，准备收号送拨号音，准备收号寻找空闲收号器和它与寻找空闲收号器和它与A间的空闲路由间的空闲路由寻找寻找A和信号音间的空闲路由，向和信号音间的空闲路由，向A送拨号音送拨号音监视收号器的输入信号，准备收号监视收号器的输入信号，准备收号4.2 呼叫处理过程呼叫处理

11、过程4.2.1局内呼叫处理过程局内呼叫处理过程主叫主叫A被叫被叫B3）收号）收号4.2 呼叫处理过程呼叫处理过程由收号器接收由收号器接收A所拨号码所拨号码收到第一位号码后，停拨号音收到第一位号码后，停拨号音按位存号按位存号号首（字冠）送分析程序分析（预译处理）号首（字冠）送分析程序分析（预译处理）对对 “已收号长已收号长”计数，并与计数，并与“应收号长应收号长”比比较较4）号码分析）号码分析对号首进行分析，判定呼叫类别（本局、出局、长途、特对号首进行分析，判定呼叫类别（本局、出局、长途、特服等），确定服等），确定“应收号长应收号长”；号码收齐后，进行号码翻译，确定被叫号码收齐后，进行号码翻译，

12、确定被叫检查用户是否空闲，若空闲则予以示忙。检查用户是否空闲，若空闲则予以示忙。7）被叫应答和通话）被叫应答和通话4.2 呼叫处理过程呼叫处理过程5）接至被叫用户）接至被叫用户测试并预占主、被叫用户通话路由测试并预占主、被叫用户通话路由找到向主叫送回铃音，向被叫送铃流回路找到向主叫送回铃音，向被叫送铃流回路6）向被叫用户振铃）向被叫用户振铃向被叫送铃流，向主叫送回铃音向被叫送铃流，向主叫送回铃音监视主、被叫用户状态监视主、被叫用户状态交换机检测到被叫摘机，停振铃及回铃音交换机检测到被叫摘机，停振铃及回铃音建立建立A、B间通话路由，开始通话间通话路由，开始通话启动计费启动计费监视主、被叫用户状态

13、监视主、被叫用户状态9）话终，被叫先挂机）话终，被叫先挂机4.2 呼叫处理过程呼叫处理过程10）通话结束）通话结束8）话终，主叫先挂机）话终，主叫先挂机交换机检测到挂机信号，复原路由交换机检测到挂机信号，复原路由停止计费停止计费向被叫送忙音向被叫送忙音交换机检测到挂机信号，复原路由交换机检测到挂机信号，复原路由停止计费停止计费向主叫送忙音向主叫送忙音被催挂的用户挂机，释放占用的所有资源，通话结束被催挂的用户挂机，释放占用的所有资源，通话结束稳定状态和状态转移稳定状态和状态转移描述局内呼叫的描述局内呼叫的SDL图图呼叫处理过程呼叫处理过程q 输入处理输入处理q 内部处理内部处理q 输出处理输出处

14、理4.2.2 用用SDL图来描述呼叫处理过程图来描述呼叫处理过程1. 稳定状态和状态转移稳定状态和状态转移呼叫处理过程可分为若干阶段，每个阶段用一个稳定状呼叫处理过程可分为若干阶段，每个阶段用一个稳定状态表示。态表示。呼叫处理的过程就是在一个稳定状态下，处理机监视、呼叫处理的过程就是在一个稳定状态下，处理机监视、识别输入信号，进行分析处理，执行任务并输出命令，然识别输入信号，进行分析处理，执行任务并输出命令，然后转移至另一个稳定状态的的循环过程。后转移至另一个稳定状态的的循环过程。在稳定状态下，没有输入信号，状态不会转移。在稳定状态下，没有输入信号，状态不会转移。识别第一位号码识别第一位号码1

15、. 稳定状态和状态转移稳定状态和状态转移处理任务处理任务状态状态送拨号音送拨号音停拨号音停拨号音送振铃，送回铃音送振铃，送回铃音通话接续通话接续路由复原路由复原,送忙音送忙音被叫复原被叫复原空闲空闲等待收号等待收号收号收号通话通话振铃振铃听忙音听忙音空闲空闲输入信号输入信号(事件事件)主叫摘机识别主叫摘机识别被叫摘机识别被叫摘机识别被叫挂机被叫挂机收完号收完号主叫挂机识别主叫挂机识别1. 稳定状态和状态转移稳定状态和状态转移相同输入信号在不同状态下会进行不同的处理，转至不同相同输入信号在不同状态下会进行不同的处理，转至不同的状态的状态同一状态下，不同输入信号，处理也不同。同一状态下，不同输入信

16、号，处理也不同。同一状态，输入同样信号，可能因不同情况，得到不同结果。同一状态，输入同样信号，可能因不同情况，得到不同结果。摘机摘机空闲空闲振铃振铃发起呼叫发起呼叫被叫摘机被叫摘机等待收号等待收号通话通话振铃振铃主叫挂机主叫挂机被叫摘机被叫摘机呼叫结束呼叫结束空闲空闲通话通话主叫摘机主叫摘机无空闲收号器无空闲收号器送忙音送忙音听忙音听忙音空闲空闲有空闲收号器有空闲收号器送拨号音送拨号音等待收号等待收号3.呼叫处理过程呼叫处理过程一个局内呼叫（也包括其他呼叫）过程，包括三个部分。一个局内呼叫（也包括其他呼叫）过程，包括三个部分。 （1）输入处理：识别和接收输入信号，由输入处理程序）输入处理：识别

17、和接收输入信号，由输入处理程序完成。完成。 （2）内部处理：对输入信号和当前状态进行分析、判断，）内部处理：对输入信号和当前状态进行分析、判断，决定下一步任务，由内部处理程序完成。决定下一步任务，由内部处理程序完成。 （3）输出处理：根据分析结果，输出命令，由输出处理）输出处理：根据分析结果，输出命令，由输出处理程序完成。程序完成。 一个呼叫处理过程是输入处理、内部处理和输出处理一个呼叫处理过程是输入处理、内部处理和输出处理的不断循环，一个循环结束，就从一个稳定状态转移到另的不断循环，一个循环结束，就从一个稳定状态转移到另一个稳定状态。一个稳定状态。 一个呼叫处理过程，其实就是状态转移的过程。

18、一个呼叫处理过程，其实就是状态转移的过程。4.3.1 扫描与输入扫描与输入输入处理程序输入处理程序的主要任务是对用户线、中继线等进行的主要任务是对用户线、中继线等进行监视、检测和识别，及时报告事件的产生。监视、检测和识别，及时报告事件的产生。输入处理主要可分为：输入处理主要可分为：用户线扫描监视用户线扫描监视中继线线路信号扫描中继线线路信号扫描接收接收Pulse、DTMF和和MFC信号信号接收公共信道信号（接收公共信道信号（N0.7）4.3呼叫处理软件呼叫处理软件用户线有两种状态：用户线有两种状态：q 通：形成直流回路通：形成直流回路q 断：断开直流回路断：断开直流回路 摘机摘机 一一“通通”

19、， 挂机挂机 一一“断断” 送脉冲一送脉冲一“断断”，脉冲间隔一，脉冲间隔一“续续”q 周期性扫描周期性扫描 用户摘挂机扫描周期用户摘挂机扫描周期100200ms 拨号脉冲识别周期拨号脉冲识别周期810ms1. 用户线扫描分析用户线扫描分析设：用户在挂机状态时扫描输出为设：用户在挂机状态时扫描输出为“1”断断 用户在摘机状态时扫描输出为用户在摘机状态时扫描输出为“0”通通 摘挂机扫描程序的执行周期为摘挂机扫描程序的执行周期为200ms。摘机识别摘机识别：就是找到从：就是找到从“1”到到“0”的变化点。的变化点。挂机识别挂机识别：就是找到从：就是找到从“0”到到“1”的变化点。的变化点。2. 摘

20、挂机识别原理摘挂机识别原理这这前前 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0这这前前 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0摘机摘机挂机挂机 1用户线状态用户线状态200ms扫描扫描这次扫描结果这次扫描结果 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1前次扫描结果前次扫描结果 1 1 1 1 0 0 0 0 1 11 挂机挂机00摘机识别摘机识别挂机识别挂机识别2. 摘挂机识别原理摘挂机识别原理思考：如何区分呼叫摘机还是应答摘机？思考：如何区分呼叫摘机还是应答摘机？3. 群处理群处理n每个用户摘挂机状态数据只占一个二进制位，实每个用户摘挂机状态数据只占一个二进制位，实际中，采用际中，采用“群处理群处理

21、”方法，每次对一组用户进方法，每次对一组用户进行检测。行检测。D7D6D5D4D3D2D1D0这次扫描结果这次扫描结果11011110前次扫描结果前次扫描结果01111111这这00100001前前10000000摘机摘机=这这前前00100001挂机挂机=这这前前10000000 话务量话务量 话务量反映了电话负荷的大小，是一种随机变量。话务量反映了电话负荷的大小，是一种随机变量。定义：时间定义：时间T内，流入交换系统的话务量为内，流入交换系统的话务量为i=1，N N为用户数为用户数ni时间时间T内，由用户终端内，由用户终端i发出的呼叫数发出的呼叫数hi由用户终端由用户终端i发出的呼叫的平均

22、占用时间发出的呼叫的平均占用时间如时间如时间T单位为小时，则话务量的单位为（小时单位为小时，则话务量的单位为（小时 呼）。呼）。4.1.3 呼叫处理能力分析呼叫处理能力分析iiihnAn单位时间内流过的话务量称为话务量强度：单位时间内流过的话务量称为话务量强度：n通常关注的话务量就是话务量强度，简称为话务通常关注的话务量就是话务量强度，简称为话务流量，单位为流量，单位为Erlang(爱尔兰爱尔兰)。ThnTAYiii话务量话务量 假设所有终端在时间假设所有终端在时间T内发出的呼叫数及各次呼叫内发出的呼叫数及各次呼叫的平均占用时间都是相同的，则的平均占用时间都是相同的，则 n =时间时间T内，单

23、个用户终端发出的平均呼叫数内，单个用户终端发出的平均呼叫数 h =由用户终端发出的呼叫的平均占用时间由用户终端发出的呼叫的平均占用时间 N=用户数的总和用户数的总和 Y=单位时间内流过所有用户终端的话务量单位时间内流过所有用户终端的话务量则：则： Y = N*(n/T) *h 话务量话务量呼叫强度呼叫强度（呼叫率）（呼叫率）呼叫保持时间呼叫保持时间例例1：呼叫强度：呼叫强度=1800次次/小时小时 呼叫保持时间呼叫保持时间=（1/60）小时）小时/次次 话务量话务量=1800次次/小时小时 X （1/60）小时）小时/次次=30 Erl 例例2: 1个小时内有个小时内有3个呼叫，每个呼叫持续个呼叫，每个呼叫持续20分钟，话务分钟，话务流量为流量为1 Erl 话务量话