第四章程控交换机软件原理

1、第四章程控交换机软件原理q 实时性强；实时性强；q 并发性和多任务；并发性和多任务；q 可靠性高（业务的不间断性）；可靠性高（业务的不间断性）；q 可维护性要求高；可维护性要求高；q 灵活性。灵活性。 X.Q 2004-4-25程控交换软件通常采用分层的模块化结构程控交换软件通常采用分层的模块化结构常用的软件设计技术：常用的软件设计技术： 1、结构化分析与设计、结构化分析与设计 2、模块化设计、模块化设计 3、结构化编程、结构化编程 4、面向对象设计、面向对象设计 X.Q 2004-4-25数据数据程序程序静态静态动态动态应用程序应用程序系统程序系统程序数据库数据库操作系统操作系统局数据局数据

2、用户数据用户数据话务数据话务数据告警数据告警数据呼叫处理呼叫处理故障处理故障处理维护管理维护管理运运行行软软件件用户、中继、费率、系统控制。话务管理具体类型 X.Q 2004-4-25从功能结构划分（从功能结构划分（3部分）：部分）： 操作系统操作系统 呼叫处理呼叫处理 维护管理维护管理应用应用程序程序操操作作系系统统处理机处理机分层结构图分层结构图 X.Q 2004-4-25维护管理维护管理操作系统操作系统呼叫处理呼叫处理比例示意图比例示意图呼叫处理程序的功能：控制呼叫的建立和释放呼叫处理程序的功能：控制呼叫的建立和释放主要包含主要包含6个功能模块：个功能模块： 呼叫处理呼叫处理 X.Q 2

3、004-4-251、用户扫描、用户扫描2、信令扫描、信令扫描3、数字分析、数字分析4、路由选择、路由选择5、通路选择、通路选择6、输出驱动、输出驱动 X.Q 2004-4-25呼叫处理软件为呼叫而执行的处理任务可分为呼叫处理软件为呼叫而执行的处理任务可分为3种类型：种类型：1、输入处理：收集话路设备的状态变化和有、输入处理：收集话路设备的状态变化和有关的信令信息关的信令信息2、内部处理：完成呼叫处理的主要任务、内部处理：完成呼叫处理的主要任务3、输出处理：输出驱动，与硬件直接有关、输出处理：输出驱动，与硬件直接有关 X.Q 2004-4-25稳定状态稳定状态扫描扫描输入处理输入处理内部处理内部

4、处理输出处理输出处理稳定状态稳定状态分析分析任务执行任务执行驱动驱动硬件硬件软件软件3种处理的循环与状态转移种处理的循环与状态转移 X.Q 2004-4-25 操作系统：配置实时操作系统操作系统：配置实时操作系统一、主要功能：一、主要功能：1、任务调度、任务调度2、通信控制、通信控制3、存储器管理、存储器管理4、时间管理、时间管理5、系统安全和维护、系统安全和维护6、外设处理、文件管理、装入引导、外设处理、文件管理、装入引导 X.Q 2004-4-25二、操作系统的层次结构：二、操作系统的层次结构：应用程序应用程序故障诊断程序、处理程序故障诊断程序、处理程序内存资源管理、命令分析模块、信内存资

5、源管理、命令分析模块、信息编辑打印、外设控制模块息编辑打印、外设控制模块中断处理、任务调度、原语管理中断处理、任务调度、原语管理硬件层（裸机）硬件层（裸机）外层中层核心层OS X.Q 2004-4-25q核心的属性：核心的属性：q 核心是由中断驱动的。核心是由中断驱动的。q 核心的执行是连续的。核心的执行是连续的。q 核心在屏蔽中断的状态下执行。核心在屏蔽中断的状态下执行。 q 核心层可以使用特权指令。核心层可以使用特权指令。1.核心是操作系统对裸机的第一次改造。核核心是操作系统对裸机的第一次改造。核心层为高层提供各种各样的功能调用，外层通心层为高层提供各种各样的功能调用，外层通过核心层的功能

6、调用来控制系统运行。过核心层的功能调用来控制系统运行。 X.Q 2004-4-25三、操作系统接口：三、操作系统接口：应用软件应用软件 + 数据库数据库操作系统操作系统硬件系统硬件系统系统调用系统调用（原语）（原语）调用返回调用返回控制控制中断中断 X.Q 2004-4-25四、任务调度四、任务调度主要是处理机资源的管理。要按照一定的调度策略主要是处理机资源的管理。要按照一定的调度策略或算法，将处理机资源分配给并发多任务中的某一或算法，将处理机资源分配给并发多任务中的某一个任务。如果用建立进程的方式来组织并发执行，个任务。如果用建立进程的方式来组织并发执行，则任务调度的核心是进程的调度与管理。

7、必须选用则任务调度的核心是进程的调度与管理。必须选用合理而有效的调度策略。任务调度还包含对各种周合理而有效的调度策略。任务调度还包含对各种周期的扫描程序的执行控制。期的扫描程序的执行控制。 X.Q 2004-4-25五、通信控制五、通信控制1、多处理机之间互相通信、多处理机之间互相通信2、同一处理机的软件模块间通信、同一处理机的软件模块间通信3、进程之间通信、进程之间通信应制订可靠而灵活的通信控制机理，由应制订可靠而灵活的通信控制机理，由OS统一控制统一控制和管理，可采用松耦合的消息传送机理，来提高可靠和管理，可采用松耦合的消息传送机理，来提高可靠性和灵活性。性和灵活性。 X.Q 2004-4

8、-25六、存储器管理六、存储器管理1、暂存动态数据的存储区应统一管理，以提高效率、暂存动态数据的存储区应统一管理，以提高效率2、存放临时由外存调人的程序和数据的覆盖存储区、存放临时由外存调人的程序和数据的覆盖存储区也应由也应由OS统一管理。统一管理。七、时间管理七、时间管理时间是由时间是由OS统一管理的一种资源，包括两方面的统一管理的一种资源，包括两方面的时间管理：相对时限和绝对时限的监视以及提供时间管理：相对时限和绝对时限的监视以及提供日历和时钟计时的服务。日历和时钟计时的服务。 X.Q 2004-4-25 维护管理维护管理 数据库数据库维护管理程序的功能包括：用户和中继测试、交换维护管理程

9、序的功能包括：用户和中继测试、交换网络测试、业务观察、过负荷控制、话务量测量统网络测试、业务观察、过负荷控制、话务量测量统计、计费处理、用户数据和局数据管理等。计、计费处理、用户数据和局数据管理等。半固定数据：基本上固定的数据，在需要时可以改半固定数据：基本上固定的数据，在需要时可以改变。包括用户数据、局数据。通常采用数据库的结变。包括用户数据、局数据。通常采用数据库的结构存放。构存放。 X.Q 2004-4-25q SDL语言：又称规范说明语言。用来描语言：又称规范说明语言。用来描述功能要求和逻辑过程。述功能要求和逻辑过程。q 系统描述系统描述 2)模块描述模块描述 3) 进程描述进程描述q

10、 CHILL语言：语言：CCITT推荐通信软件的标推荐通信软件的标准设计语言。准设计语言。 程序与机器无关，可移植程序与机器无关，可移植性好。性好。 E10、EWSD、S1240等。等。q C语言：语言：HJD04、SP30、ZXJ10、C&C08。q MML语言：针对人机对话的一种语言。语言：针对人机对话的一种语言。分输入语言和输出语言两类。分输入语言和输出语言两类。 X.Q 2004-4-25（属于软件工程的内容；开发、生产、维护。（属于软件工程的内容；开发、生产、维护。)一、开发一、开发q 需求分析：需求分析：“做什么做什么”。功能要求、数据模。功能要求、数据模型、其他要求。型、

11、其他要求。q 软件设计：软件设计：“怎么做怎么做”。总体设计、详细设。总体设计、详细设计。计。q 编程：程序员编写代码。编程：程序员编写代码。q 测试：查找错误，测试：查找错误，45%的工作量。的工作量。二、生产二、生产: 各局的用户组成、容量、话务量、信令方式、编号设各局的用户组成、容量、话务量、信令方式、编号设计不一样，导致局数据、用户数据不一样。计不一样，导致局数据、用户数据不一样。 X.Q 2004-4-25三、维护三、维护q 软件维护内容：软件维护内容：q 改正性维护：补丁。改正性维护：补丁。q 适应性维护：软件升级；局数据修改等。适应性维护：软件升级；局数据修改等。q 完善性维护：

12、扩充软件功能。完善性维护：扩充软件功能。q 程序的修改：程序的修改：q 补丁；补丁；q 模块替换。模块替换。q 数据修改：数据修改：q 局数据、用户数据等。局数据、用户数据等。 X.Q 2004-4-25一、群处理一、群处理群处理：指在程序设计中尽可能对一群对象群处理：指在程序设计中尽可能对一群对象同时进行逻辑运算和处理。同时进行逻辑运算和处理。1、用户扫描、用户扫描q 逻辑运算的群处理逻辑运算的群处理q 设本次扫描值为设本次扫描值为CL，前次扫描值为前次扫描值为LL，0表示回路闭合，表示回路闭合，1表示回路断开。表示回路断开。q 则摘机事件的逻辑运算为：则摘机事件的逻辑运算为：!CL LL=

13、11) 挂机事件的逻辑运算为：挂机事件的逻辑运算为：CL ! LL=1 X.Q 2004-4-25例设处理机字长例设处理机字长16位，考虑到群处理，每次扫描可位，考虑到群处理，每次扫描可输入输入16个用户的状态信息，运算实例如下：个用户的状态信息，运算实例如下： CL 1110 1111 1011 1111 !CL 0001 0000 0100 0000 LL 1011 1110 1101 1111 !CLLL 0001 0000 0100 0000 !CLLL 不等于不等于0，表示至少有，表示至少有1个用户摘机呼出，个用户摘机呼出，可通过寻可通过寻1操作，找出摘机用户。操作，找出摘机用户。

14、X.Q 2004-4-25 用户扫描程序示例用户扫描程序示例 （P114） 通路选择通路选择通路选择涉及各级多条链路的忙闲状态，适合使用通路选择涉及各级多条链路的忙闲状态，适合使用群处理（以群处理（以FETEX-150的的T-S-T网络的通路选择为网络的通路选择为例说明群处理的应用）。例说明群处理的应用）。T-S-T网络及其网络映象网络及其网络映象 X.Q 2004-4-25PTSWPTSWSTSWSTSWNW1NWk10241024102410241k1kSPTSW: 输入输入T单元单元STSW：输出输出T单元单元NW：网络模块（对应的网络模块（对应的PTSW、STSW、S级）级） X.Q

15、2004-4-25每个每个NW模块有模块有64个字的网络映象，即链路忙闲表，个字的网络映象，即链路忙闲表，表示内部时隙（表示内部时隙（ITS）的忙闲状态，的忙闲状态，32个字用于个字用于PTS存放存放PTSW出线上出线上1024个个ITS的忙闲状态，另的忙闲状态，另32个字个字用于用于STS，存放存放STSW出线上出线上1024个个ITS的忙闲状态，的忙闲状态，每个字每个字32个比特。个比特。PTSSTSNW映象映象03103163T9T5T4T0 X.Q 2004-4-25T-S-T网络的通路选择网络的通路选择通路选择时，出入端位置已定。设入线通路选择时，出入端位置已定。设入线NWi，出线出

16、线在在NWk。32行行ITS可任意选用，可设置行计数器可任意选用，可设置行计数器WC，初值初值31，每选，每选1次减次减1。根据。根据WC的值，取的值，取NWi和和NWk的相应的相应1行进行群处理的逻辑乘运算。行进行群处理的逻辑乘运算。A B的通路，涉及的通路，涉及NWi的的PTS忙闲表和忙闲表和NWk的的STS忙闲表：忙闲表：（NWi忙闲表第忙闲表第WC行）行） （ NWk忙闲表第忙闲表第WC行行+32）结果不为结果不为0，表示存在空闲时隙，可用寻，表示存在空闲时隙，可用寻1指令从最指令从最 X.Q 2004-4-25右端起寻找第一个右端起寻找第一个1，所找到的，所找到的1所在位加上行号所在

17、位加上行号（WC）即可得到所选中的即可得到所选中的ITS号码。号码。B A的通路，涉及的通路，涉及NWk的的PTS忙闲表和忙闲表和NWi的的STS忙闲表：忙闲表：（NWk忙闲表第忙闲表第WC行行+16） （ NWi忙闲表第忙闲表第WC行行+48） X.Q 2004-4-25二、表格分析与翻译二、表格分析与翻译呼叫处理过程中经常使用表格分析与翻译技术，体现呼叫处理过程中经常使用表格分析与翻译技术，体现了程序与数据的分离，可提高软件的可读性和可维护了程序与数据的分离，可提高软件的可读性和可维护性。表格分析与翻译可以构成单级表或多级表，采用性。表格分析与翻译可以构成单级表或多级表，采用检索法或搜索法

18、。检索法或搜索法。DN/EN翻译翻译检索法检索法单级检索表单级检索表 X.Q 2004-4-25PDNENnnnP为首地址，表中存放了对应于连续的为首地址，表中存放了对应于连续的DN的的EN。DN为检索号，每个为检索号，每个EN占有占有n行，则检索地址为行，则检索地址为P+DN*n，单级检索表适用于有效的源数据是连续单级检索表适用于有效的源数据是连续分布或者密度很高的情况。分布或者密度很高的情况。 X.Q 2004-4-25多级检索表多级检索表多级检索就是先用规定的源数据查第多级检索就是先用规定的源数据查第1级表，得到第级表，得到第2级表的地址，再用另一源数据查第级表的地址，再用另一源数据查第

19、2级表，以此类级表，以此类推，直到最后一级查到目的数据为止。推，直到最后一级查到目的数据为止。例：设用户号码为例：设用户号码为ABCD4位号码，首位位号码，首位A目前只有目前只有3和和5两种数值，每个目的数据占两种数值，每个目的数据占2行，采用行，采用1级检索级检索表要有表要有20000个存储单元，实用个存储单元，实用4000个，很不经济。个，很不经济。采用采用2级检索表，只用了级检索表，只用了4010个单元。个单元。 X.Q 2004-4-25A092XBCD2XBCDENEN检索方法是先用源数据检索方法是先用源数据A查第查第1级表，得到下级表的级表，得到下级表的首地址后，再用首地址后，再用

20、2XBCD作为检索号，即可查到目的作为检索号，即可查到目的数据。数据。 X.Q 2004-4-25搜索法搜索法如果将源数据放在表内，在表格中搜索源数据以得到如果将源数据放在表内，在表格中搜索源数据以得到对应的目的数据的方法称为搜索法。搜索法适用于源对应的目的数据的方法称为搜索法。搜索法适用于源数据非连续分布或较稀疏的情况。数据非连续分布或较稀疏的情况。单级搜索表单级搜索表根据给定的根据给定的DN进行搜索，只要搜索成功即可得到对应进行搜索，只要搜索成功即可得到对应的的EN。搜索法与检索法比较：可节约空间开销，但增搜索法与检索法比较：可节约空间开销，但增加了时间开销。为了减少搜索时间，可将源数据按

21、出现加了时间开销。为了减少搜索时间，可将源数据按出现概率的大小依次排列在表中，或采用对分搜索法。概率的大小依次排列在表中，或采用对分搜索法。 X.Q 2004-4-25搜索表与检索表的结合搜索表与检索表的结合当源数据可以分为当源数据可以分为2部分，第一部分数据的分布较稀，部分，第一部分数据的分布较稀，第第2部分数据分布密度较高时，可采用先搜索后检索部分数据分布密度较高时，可采用先搜索后检索的多级表。的多级表。数字分析与路由选择数字分析与路由选择数字分析数字分析主要任务是根据所收到的号码（通常是前几位）判定主要任务是根据所收到的号码（通常是前几位）判定接续去向。从翻译的角度来看，就是要将源数据（

22、接接续去向。从翻译的角度来看，就是要将源数据（接收的号码）翻译为路由数据。得到路由数据继续查表。收的号码）翻译为路由数据。得到路由数据继续查表。 X.Q 2004-4-25数字分析表有塔形结构、线性结构两种组织形式：数字分析表有塔形结构、线性结构两种组织形式：塔形结构塔形结构线性结构线性结构由多级检索表构成，用收到的逐位号码依次检索各由多级检索表构成，用收到的逐位号码依次检索各级表格级表格要收到足够的位数才开始查表要收到足够的位数才开始查表路由选择路由选择数字分析结果得到的路由数据包括路由索引、计费数字分析结果得到的路由数据包括路由索引、计费索引、信令方式等数据，其中的路由索引用于路由索引、信

23、令方式等数据，其中的路由索引用于路由 X.Q 2004-4-25选择，即确定中继线群并从中选择选择，即确定中继线群并从中选择1条空闲中继线。条空闲中继线。（P119）三、表格驱动三、表格驱动就是根据给出的参数查表而确定需要启动的程序，从就是根据给出的参数查表而确定需要启动的程序，从而提供了一种灵活地调用程序的方法。表格驱动是程而提供了一种灵活地调用程序的方法。表格驱动是程控交换中经常采用的一种软件技术，可增加软件的灵控交换中经常采用的一种软件技术，可增加软件的灵活性和可维护性，使程序结构简明。表格驱动技术的活性和可维护性，使程序结构简明。表格驱动技术的应用示例：应用示例： X.Q 2004-4

24、-25q 时钟级调度时钟级调度q 时钟级调度程序的任务：确定本次时钟中时钟级调度程序的任务：确定本次时钟中断时应调度哪些时钟级程序运行。断时应调度哪些时钟级程序运行。-它以一种时钟中断为时基，采用时间表它以一种时钟中断为时基，采用时间表为调度依据。为调度依据。q 实现方式：实现方式：q 比特型时间表：比特型时间表：v 组成：组成： 时间计数器（时基）时间计数器（时基） 屏蔽表屏蔽表 时间表时间表 功能程序入口地址表功能程序入口地址表 X.Q 2004-4-25时间计数器时间计数器屏蔽表屏蔽表功能程序入口地址表功能程序入口地址表时间表时间表表体表体 X.Q 2004-4-25v 各部分的作用：各

25、部分的作用：1. 时间计数器（时基）时间计数器（时基）:定时器的最小时长和各定时器的最小时长和各种周期时间的计算依据。种周期时间的计算依据。2. 屏蔽表：控制某功能程序的启动与否。屏蔽表：控制某功能程序的启动与否。3. 时间表：各功能程序调度依据。（主体内容）时间表：各功能程序调度依据。（主体内容）4. 功能程序入口地址表：各功能程序的起始地址。功能程序入口地址表：各功能程序的起始地址。v 时间表的设计时间表的设计1. 时基的确定：最大公约数（同时考虑已有时钟时基的确定：最大公约数（同时考虑已有时钟中断）中断）2. 时间表长度的确定：最小公倍数时间表长度的确定：最小公倍数/最大公约数最大公约数

26、（同时考虑资源问题）（同时考虑资源问题） X.Q 2004-4-25011100010011010100111001Program 1Program 2Program n功能程序入口地址表功能程序入口地址表时间表时间表表体表体时间计数器时间计数器屏蔽表屏蔽表110001 i (8ms)程序程序时时间间 X.Q 2004-4-252）时区型时间表：）时区型时间表：v 组成及功能：组成及功能： 时钟中断计数器：时钟中断计数器：059。 时区表地址指针：调度表的地址指针。时区表地址指针：调度表的地址指针。 时区型调度表：各功能程序调度依据。时区型调度表：各功能程序调度依据。（主体内容）（主体内容）

27、控制表：各个时钟过程的开关。控制表：各个时钟过程的开关。 入口地址表：各个时钟过程功能程序的入入口地址表：各个时钟过程功能程序的入口地址口地址 X.Q 2004-4-25v与比特型时间表的关系：与比特型时间表的关系： 时钟中断计数器时钟中断计数器 时间计数器时间计数器 时区表地址指针时区表地址指针 PC指针指针 时区型调度表时区型调度表 时间表时间表 控制表控制表 屏蔽表屏蔽表 入口地址表入口地址表 功能程序入口地址表功能程序入口地址表 X.Q 2004-4-25过程数F1F2过程数F1入口地址表入口地址表0590000FFPC时时区区0时时区区59控制表控制表调度表调度表时钟中断计数器时钟中断计数器时区表地址指针时区表地址指针 每次时钟每次时钟中断读对应的中断读对应的一个时区一个时区 相当于将比特型时间表按相当于将比特型时间表按从右到左，从上到下的顺序从右到左，从上到下的顺序排成了单列，并在每个区的排成了单列，并在每个区的首单元存放了本次时钟中断首单元存放了本次时钟中断内的过程数内的过程数每个过程每个过程对应一个对应一个单元。单元。00开，开，FF关。关。* 过程过程 各个功各个功能程序能程序每个过每个过程对应程对应一个单一个单元元 X.Q 2004-4-2