程控交换软件系统课件

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程式控制交換軟體系統

7.1交換軟體的特點和組成

交換軟體的特點程式控制交換機的運行軟體=操作系統+應用軟體運行軟體的基本任務就是控制交換機的運行，也就是完成呼叫處理。程式控制交換機的特點是業務量大，即時性和可靠性要求高，因此對運行軟體也要求有較高的即時效率，能處理大量的呼叫，而且必須保證通信業務的不間斷性。即運行軟體的特點為：即時性、多道程序運行、業務的不間斷性交換軟體的組成交換軟體運行軟體支援軟體操作系統資料庫系統應用軟體呼叫處理OAM軟體開發支援系統軟體加工系統應用工程支援系統交換局管理支援系統程式控制交換機的操作系統操作系統的類型：批處理操作系統、分時操作系統、即時操作系統、網路操作系統、分佈式操作系統程式控制交換系統是一個即時控制系統，因此它的操作系統具有即時操作系統的特點。此外，由於在程式控制交換系統中常常採用多處理機系統，它的結構有電腦局域網的特點，因此其操作系統還具有網路操作系統的功能。對於全分散控制的交換系統來說，其操作系統也具有分佈式操作系統的特點。程式控制交換機操作系統的特點：

即時性：對一組“激勵”（輸入）在滿足一定的時間要求的條件下系統應產生相應的“回應”（輸出），這就是即時操作。多任務與併發性：多任務的併發性引起任務間的同步、互斥、通信以及資源共用。程式控制交換機操作系統的特點

環境行為的隨機性：要求系統各部分的處理能力必須按忙時負荷來計算。網路資源共用和網路通信：分佈性：使得系統在資源管理、進程通信和系統結構上具有其自身特點。任務的分級

程式控制交換系統中任務按緊急性和即時性的要求不同可分為：故障級：負責故障識別和緊急處理等功能，具有最高優先順序。週期級：由時鐘中斷按週期性啟動的任務。基本級：由佇列啟動的、即時性要求較低的任務。故障級週期級基本級暫停時鐘中斷時鐘中斷時鐘中斷時鐘中斷8ms任務的分級任務的調度方法一：時間表調度法方法二：多級鏈表調度法表0指針表1指針表n指針時鐘……程式1程式2程式k……

週期10ms

計數器（20）程式1程式2程式k……

週期200ms

計數器（5）程式1程式2程式k……

週期1s

計數器（15）程式1程式2程式k……

週期15s

號碼預譯就是對號首（一般為頭3位）的分析，以確定呼叫類型、號長以及下一步要做的工作。地址翻譯就是將被叫的電話號碼翻譯成交換機內部所使用的可唯一標識被叫的地址（通常稱為用戶設備號），以確定本次通話的被叫。系統數據、用戶數據、局數據多級表格——號碼預譯和地址翻譯7.2呼叫處理有關的數據和表格第一位號碼第二位號碼第三位號碼結論表索引呼叫類別局向路由…(號首)組號匹配組內號碼匹配翻譯結果用戶設備號被叫號碼62282656號碼預譯地址翻譯7.2呼叫處理有關的數據和表格事件佇列——週期級與基本級程式的介面佇列進程基本級週期級掃描到事件（順序、鏈表）7.2呼叫處理有關的數據和表格7.3程式控制交換軟體設計語言程式控制交換機的軟體設計常用兩類語言：組合語言高級語言選用哪類語言通常要考慮以下幾點：1）程式的效率2）編程的效率3）適於程式結構化和軟體模組化的設計4）便於程式的調試5）可維護性和可移植性6）數據修改的可能性和方便性系統功能說明系統設計軟體設計程式編制軟體檢驗運行和維護軟體維護SDLCHILLSDL、CHILLMML軟體生存週期SDL語言CCITT建議的SDL語言（SpecificationandDescriptionLanguage功能規格和描述語言）主要用於規定電信交換系統的行為，已成為國際上通用的標準。SDL特點：SDL是為描述複雜的即時系統而特別設計的，只要系統的行為能用擴展的有限狀態機來描述，並且其重點在於交互方面，SDL就能夠適用。SDL語言具有兩種不同的形式，即正文短語表示法（PR）和圖形表示法（GR）。PR基於類似程式的語句，比較適合電腦使用。GR基於一套標準化了的圖形符號，能夠清晰地表示系統結構和控制流程。SDL是形式化定義的，可以對其進行分析、模擬和確認。SDT開發工具SDT是基於SDL語言的支持工具，是基於SDL系統開發的集成環境。它包括MSC圖編輯器，SDL圖形編輯器，SDT分析儀、SDT模擬器、SDT確認器和C代碼生成器。採用SDT開發工具的開發流程GR編輯器轉化為SDLPR形式語法檢查模擬確認C生成器C編輯器C鏈接庫MSC圖編輯器*8、呼叫處理的基本原理8.1一個呼叫的處理過程1）主叫用戶摘機呼叫2）送撥號音，準備收號3）收號4）號碼分析5）接至被叫用戶6）向被叫用戶振鈴7）被叫應答和通話8）主叫先掛機，通話結束9）被叫先掛機，通話結束8.2用SDL圖表示的呼叫處理過程用SDL圖表示的一個呼叫處理過程呼叫處理的SDL圖的特點呼叫處理的過程可分為三個部分：輸入處理分析處理內部任務的執行和輸出處理用戶模組1#0127…用戶模組4#0127……數字交換網絡中繼模組1#中繼模組4#………063063CPU數字交換系統中一個呼叫（局內呼叫）2MPCM2MPCMCACBCall_HKOFSendDialToneNumberRingingSetupCalled_HKOF通話用MSC圖表示的一個呼叫處理過程StopDialToneNumberNumberSendAlertToneSetupAckCalled_HKOFCACBCalled_HKONReleaseCall_HKONReleaseAck通話用MSC圖表示的一個呼叫處理過程SendBusyToneCalled_HKONReleaseCall_HKONReleaseAckSendBusyTone被叫先掛主叫先掛8.3輸入處理輸入處理程式的主要任務是對用戶線、中繼線等進行監視、檢測和識別，及時報告事件的產生。輸入處理主要可分為：用戶線掃描監視中繼線線路信號掃描接收Pulse、DTMF和MFC信號接收公共通道信號用戶線掃描監視程式主要負責檢測用戶線的狀態和識別用戶線狀態的變化。用戶線的各種不同變化：用戶話機的摘/掛機狀態號盤話機的撥號脈衝用戶通話時的環路狀態投幣話機的輸入信號用戶線上各種不同的狀態具有的共同的特點：形成直流回路（續）、斷開直流回路（斷）摘機一“續”，掛機一“斷”送脈衝一“斷”，脈衝間隔一“續”週期性監視用戶摘掛機掃描週期——100~200ms

撥號脈衝識別週期——8~10ms用戶線掃描監視程式用戶摘掛機識別原理設：用戶在掛機狀態時掃描輸出為“1”，用戶在摘機狀態時掃描輸出為“0”，摘掛機掃描程式的執行週期為200ms。摘機識別：就是找到從“1”到“0”的變化點。掛機識別：就是找到從“0”到“1”的變化點。用戶線狀態200ms掃描這次掃描結果1110000111前次掃描結果1111000011這^前0001000000掛機1摘機1掛機00這^前0000000100摘機識別掛機識別用戶摘掛機識別原理號盤話機撥號號碼的接收原理包含兩個步驟：1）脈衝識別2）位間隔識別脈衝識別：1）脈衝識別程式掃描週期的確定號盤每秒發出的最快脈衝個數：16

續時間最短的斷續比：3:1，即1/4*T

最短變化週期：1/4*（1000/16）=15.625(ms)

即：脈衝識別掃描程式的週期<15.625ms撥號脈衝識別原理用戶線狀態8ms掃描這次掃描結果0000111001110000前次掃描結果0000011100111000這+前=變化識別0000100101001000脈衝10前11111000110001111脈衝2變化識別^前=脈衝前沿識別0000100001000000位間隔識別原理位間隔識別的掃描週期：撥號盤的位間隔≥250ms

最長的脈衝或間隔：3/4*(1000/8)=93.75(ms)

故掃描週期應為：93.75ms<T掃<250/2ms位間隔識別原理：1）第一個掃描週期內有變化2）第二個掃描週期內無變化滿足上述2個條件，即為位間隔。撥號脈衝8ms掃描這次掃描結果00111000000000…0前次掃描結果00011100000000…0這+前=變化識別00100100000000…0脈衝10前次首次變化00000000000011…01首次變化11000000000011…1首次變化^前次首次變化00000000000011…196ms掃描首次變化00111111111100…0…8.4分析處理分析處理就是對各種資訊（當前狀態、輸入資訊、用戶數據、可用資源等）進行分析，以決定下一步要做什麼，它屬於基本級程式。具體可分為：去話分析、號碼分析、來話分析、狀態分析

去話分析：主叫用戶數據收號前的準備工作去話分析主叫摘機去話接續硬體變化輸入資訊分析程式輸出去話分析的主要資訊來源是：主叫用戶數據呼叫合法性用戶類別話機類別優先順序別熱線號碼計費類別呼叫許可權分析用戶數據的順序8.4分析處理

號碼分析：是在收到用戶撥號號碼以後開始進行的，資訊源是用戶所撥號碼，其分析的目的是確定接續方向、還應收幾位、要調用什麼程式。號碼分析可分為二個步驟：號首預譯、地址翻譯收到的號碼接續方向號碼分析用戶撥號出局接續硬體變化輸入資訊分析程式輸出來話接續出局本局8.4分析處理國際長途國內長途市話出局出局特服本局新業務登記/撤銷分析號碼

來話分析來話分析的數據來源是被叫用戶數據、被叫狀態和被叫補充業務登記情況等。8.4分析處理被叫用戶數據被叫用戶分析來話分析來話硬體變化輸入資訊分析程式輸出叫出被叫8.4分析處理被叫狀態是閑呼叫等待忙無有遇忙回叫無有被叫計費否有遇忙前轉無來話類別8.4分析處理事件一個接續狀態如何變狀態分析產生事件硬體變化輸入資訊分析程式輸出下一個狀態8.4分析處理

狀態分析分析資訊源是狀態和輸入的事件。8.5任務執行和輸出處理

自學相關內容*9、交換技術基礎9.1話務量和愛爾蘭公式

話務量話務量反映了電話負荷的大小，與呼叫強度和呼叫保持時間有關。呼叫強度是單位時間內發生的呼叫次數，呼叫保持時間也就是佔用時間。單位時間內的話務量等於使用相同時間單位的呼叫強度與呼叫保持時間之乘積，其單位為愛爾蘭（Erlang）。例：呼叫強度=1800次/小時呼叫保持時間=（1/60）小時/次話務量=1800次/小時X（1/60）小時/次=30Erl

設：n

=時間T內，單個用戶終端發出的平均呼叫數

h

=由用戶終端發出的呼叫的平均佔用時間N=用戶數的總和

Y=單位時間內流過所有用戶終端的話務量則：Y=N*(n/T)*h

話務量呼叫強度呼叫保持時間實際計算時應注意以下問題：話務量總是針對一段時間而言，如：一天或一小時。呼叫強度和呼叫保持時間都是平均值。要區分流入話務量與完成話務量。流入話務量=完成話務量+損失話務量損失話務量=流入話務量X呼叫損失率（呼損率）話務量愛爾蘭公式當線束容量為m、流入話務量為Y時，線束中任意k條線路同時佔用的概率P(k)為：當k=m時，表示線束全忙，即交換系統的m條話路全部被佔用，此時p(k)為系統全忙的概率。當m條話路全部被佔用時，到來的呼叫將被系統拒絕而損失掉，因此系統全忙的概率即為呼叫損失的概率(簡稱為呼損)，記為E(m,Y)，則愛爾蘭呼損公式為：愛爾蘭公式例：一部交換機有1000個用戶終端，每個用戶忙時話務量為0.1Erl，該交換機能提供123條話路同時接受123個呼叫，求該交換機的呼損。解：Y=0.1ErlX1000=100Erlm=123

查表可得：E(m,Y)=E(123,100)=0.3Erl注：實際應用中，只要已知m、Y、E三個量中的任意兩個，通過查愛爾蘭呼損表，即可查得第三個。愛爾蘭公式9.2BHCA（BusyHourCallAttempts）BHCA（忙時試呼次數）計算公式系統開銷：處理機時間資源的佔用率。固有開銷：與呼叫處理次數（話務量）無關的系統開銷。非固有開銷：與呼叫處理次數有關的系統開銷。單位時間內處理機用於呼叫處理的時間開銷為：

t=a+bNt：系統開銷a：固有開銷b：處理一次呼叫的平均開銷（非固有開銷）N：單位時間內所處理的呼叫總數，即處理能力值（BHCA）例：某處理機忙時用於呼叫處理的時間開銷平均為0.85，固有開銷a=0.29，處理一個呼叫平均需時32ms，求其BHCA為多少？0.85=0.29+（32X10-3/3600）XNN=63000次/小時注：影響呼叫處理能力的因素。9.2BHCA（BusyHourCallAttempts）

過負荷控制在一個有效的時間間隔週期內（不包含峰值瞬間），出現在交換設備上的試呼次數超過它的設計能力時，則稱該交換設備運行在過負荷狀態。當出現在交換設備上的試呼次數超過它的設計負荷能力的50%時，允許交換設備處理呼叫能力下降至設計負荷能力的90%。9.2BHCA（BusyHourCallAttempts）9.3交換機的可靠性指標計算失效率和平均故障間隔時間：失效率：單位時間內出現的失效次數，記作λ。MTBF=1/λ修復率和平均故障修復時間：修復率：單位時間內修復的故障數，記作μ。MTTR=1/μ可用度和不可用度：A=μ/(μ+λ)U=1-A不同結構的交換系統的可靠性指標計算*10、電話通信網主要內容電話通信網概述我國電話網的結構國內長途電話網本地電話網國際電話網10.1電話通信網概述通信網的分類：1）根據對資訊的不同處理方法進行分類：電路交換方式：PSTN、ISDN

存儲轉發方式：分組交換網、幀中繼網信元交換方式：ATM2）根據不同的業務進行分類：

電話網、電報網、數據網、ISDN3）根據不同的傳輸媒介進行分類：有線網：傳輸媒介為電纜、光纜、明線

無線網：GSM、無線尋呼、衛星通信4）根據不同的使用場合進行分類：

公用網、專用網5）根據不同的傳輸信號進行分類：

數字網、模擬網10.1電話通信網概述電話網的組成對組建電話網的要求:保證網內每個用戶都能任意呼叫網內的其他用戶保證滿意的服務品質能不斷適應通信新業務和通信新技術的發展投資和維護費用盡可能低10.1電話通信網概述電話網的一般結構星形網：節省線路，但可靠性差環形網：較少用網狀網：可靠性高，但線路投資也高樹形網：網路分級使用複合式：上述幾種結構的混合形式電話網的組成用戶終端（用戶話機）+交換機+傳輸線路10.1電話通信網概述10.2我國電話網的結構我國電話網採用等級結構，分為5級（C1、C2、C3、C4、C5），它是由本地網和長途網構成的。交換功能主要分：終端話務功能、轉接話務功能C4：長途終端局，是連接本地端局的長途交換中心。C3、C2、C1：長途轉接局，疏通所轄區域內的轉接話務。C1C2C3C4C5長途網本地網10.2我國電話網的結構10.3國內長途電話網路由的含義路由：是在兩個交換局之間建立一個呼叫連接或傳送消息的途徑。它可以由一個電路群組成，也可以由多個電路群經交換局串接而成。路由的特點：一條路由是由一個全利用度的電路群組成的。

路由的種類：按呼損分：高效路由：該路由上的呼損會超過規定的呼損指標，其話務量必然會溢出到其他路由上。低呼損路由：組成該路由的電路群的呼損不大於規定的標準。按路由選擇分：直達路由、迂回路由、多級迂回路由、終端路由10.3國內長途電話網多級迂回路由：多次更換選擇的迂回路由。終端路由：只完成終端話務的路由。按連接兩個交換中心在網中的地位分：基幹路由、跨區路由、跨級路由基幹路由：是構成網路基幹結構的路由，是特定交換中心之間所構成的路由。基幹路由上的電路群的呼損≤1%，其話務量不應溢出到其它路由上。10.3國內長途電話網長途路由選擇：先選高效直達路由當高效直達路由忙時，選迂回路由。選擇順序是“自遠而近”，即先在被叫端“自下而上”選擇，然後在主叫端“自上而下”選擇。最後選擇最終路由。10.3國內長途電話網我國長途電話網向無級動態網過渡的策略：無級動態網：是指電話網中的各個節點交換機處於同一等級，不分上下級，且網路中的路由選擇方式不是固定的，而是隨網上話務變化狀況或其他因素而變化。我國長途電話網向無級動態網的過渡：逐步過渡：長途4級網長途無級網二級電話網三個層面的電話網：長途電話網、本地電話網、用戶接入網10.3國內長途電話網10.4本地電話網是指在同一個長途編號區範圍內，由若干端局和匯接局、局間中繼線、長市中繼線、用戶線以及話機組成的電話網絡。本地電話網的類別：特大城市本地電話網（千萬）大城市本地電話網（100萬以上）中等城市本地電話網（30萬~100萬以下）小城市本地電話網（30萬以下）縣本地電話網（縣城及所轄農村範圍）本地電話網的結構：一級：端局間為網狀結構二級、三級：將電話網分區，並採用匯接制。我國本地電話網為二級。匯接方式：去話匯接、來話匯接、來去話匯接、集中匯接、主輔匯接10.4本地電話網本地網路由選擇計畫先選直達路由；再選迂回路由，選迂回路由時應儘量選擇匯接次數少的路由。本地電話網中接入用戶交換機的方法（自學）半自動直撥入網方式全自動直撥入網方式混合入網方式10.4本地電話網10.5國際電話網國際電話通信是通過國際電話局完成的，每一個國家都設有國際電話局，國際局之間形成國際電話網，也就是為進行國家之間的通信，在一個國家內將設置一個或幾個國際交換中心，以疏通國際話務。

我國國際交換中心的設置：目前我國有三個國際交換中心，分設在北京、上海、廣州，這三個國際交換中心均具有轉接和終端話務的功能。國際電話網絡結構三個國際交換中心無論對國內還是對國外均採取分區匯接的方式組網。三個國際交換中心以網狀網方式相連。各大區中心C1與ISC（國際交換中心）均設低呼損電路群；各ISC與它匯接區內的C2設低呼損電路群；其他發達城市、旅遊地區、港口城市等所在地區的長途交換中心與本匯接區內的ISC設高效或低呼損電路群。10.5國際電話網國際電話交換中心與國內電話網的連接北京國際交換中心