第二章数字交换与交换机(3)

1、 第二章第二章数字交换原理与交换机数字交换原理与交换机-电路交换技术电路交换技术( (三）三）（2.5 呼叫处理过程、控制软件体系结构）呼叫处理过程、控制软件体系结构） 2.5.1 电话呼叫过程及处理要求* 电路交换系统主要功能:处理电话呼叫过程的信令信息、监控呼叫过程中的状态及转移，执行相关接续动作和通知用户其执行情况。* 要求，初始化，各资源参数及端口置闲，扫描用户及中继状态，准备好接收任一呼叫请求；按呼叫需求分配资源，完成接续操作；通知用户当前执行情形或指导下一步操作；能同时处理多个呼叫，呼叫处于任何阶段都能正确处理；通信结束，能自动释放相关资源。 呼叫处理流程 （3）收号，检测到收号，

2、检测到A为为DP拨号，拨号，释放释放DTMF收号器，停拨号音，收号器，停拨号音，激活软件收号；否则为激活软件收号；否则为DTMF，收到一位码后停拨号音，收到收到一位码后停拨号音，收到的号码按位存储，根据首位号的号码按位存储，根据首位号分类决定应收号位数，对分类决定应收号位数，对“应应收收”和和“已收已收”号位计数。号位计数。（4）号码分析号码分析，查用户权限，查用户权限，无权送拒绝音，停止收号；应无权送拒绝音，停止收号；应收号位已满，分析并查资源状收号位已满，分析并查资源状态；链路忙送拥塞音，用户忙态；链路忙送拥塞音，用户忙送忙音；空闲则预占通话路由，送忙音；空闲则预占通话路由，A送回铃音，送

3、回铃音，B送铃流。送铃流。（1）检测到摘机状态，查询端）检测到摘机状态，查询端口参数表以区分类型，按类型准口参数表以区分类型，按类型准备资源，查收号器状态。备资源，查收号器状态。（2）找到空闲收号器，）找到空闲收号器，分配并与分配并与A连接，找连接，找A与与信号音源路由，连接并送信号音源路由，连接并送拨号音，进入收号监视状拨号音，进入收号监视状态。态。 呼叫处理流程 （5）连接操作阶段，连接操作阶段，B振铃振铃音，音，A回铃音；若回铃音；若A提前挂机，提前挂机，停铃流并拆线复原，停铃流并拆线复原，B超时不超时不摘机，停铃流，摘机，停铃流，A送忙音；送忙音；B应答，停铃流和回铃音，建立应答，停铃

4、流和回铃音，建立通话通路。通话通路。（6）通话阶段，通话阶段，B摘机则建立摘机则建立通话通路，启动计费，监视主、通话通路，启动计费，监视主、被叫用户状态。被叫用户状态。（8）B先挂机，复原通话通路，先挂机，复原通话通路，停止计费，停止计费，A送忙音，监视送忙音，监视A状态。状态。（7）A先挂机，复原通话通路，先挂机，复原通话通路，停止计费，停止计费，B送忙音，监视送忙音，监视B状态。状态。 2.5.2 规范描述语言1.状态划分及转移图 1.呼叫处理状态划分* 接续过程分成：空闲、等待收号、收号、振铃、通话和听忙音6种稳定状态。* 一个稳定状态中，控制系统监视外部端口有无新需求输入。状态转移需外

5、部信号激励。* 不同稳定状态下，同样的输入信号将激励不同的处理程序，并且将有不同的新状态转移（如开始呼叫和振铃中的摘机信号）。 1.呼叫处理状态划分* 同一个稳定状态下，不同的输入信号将激活不同的处理程序。* 同一稳定状态下，相同的输入信号，由于资源状态的不同，也会激活不同的处理任务，并转移到不同的下一状态。* 状态转移图，可简明描述交换系统在执行呼叫处理过程中的进展情形。但只是概要描述，缺乏细节划分，不能直接指导编程实现。 2. 有限状态机和有限消息机描述* * 有限状态机有限状态机( (FSM) )，是将系统或进程用有限个状态进行描述。在每个状态下，由外部信号激励，系统完成相关响应及状态转

6、移。* 在FSM描述下，系统具有有限个非空的状态集 合，是有限的输入、输出信号的集合，系统接收输入信号，完成相应动作和输出相关信号，转入下一新的稳定状态。* FSM非常适合描述交换机的呼叫处理过程。读入状态，执行操作，转入下一新状态。 有限状态机结构示意 2.有限状态机和有限消息机描述* * 有限消息机（有限消息机（FMM），是一种采用有限状态机概念和结构的模块化编程方法。* FMM是一种软件功能模块，是进程的功能和状态描述，包括可能接收的消息以及应执行的动作，向外部发送的消息和下一稳定状态等。* FMM与外部通信，采用消息方式，消息的发送、接收由操作系统管理。适合多处理机分布式控制的交换系统

7、。 3.规范描述语言SDL* SDL是原CCITT建议的一种高级语言，用来说明电话交换系统的行为。既能说明待设计系统，也能描述已实现系统。* 它基于FSM，通过扩展形成的有限自动机模型。定义一系列状态，描述每个状态下收到某个外部激励信号时系统做出的响应和状态转移情况。* SDL可在不同程度上表示一个系统，从系统、模块和进程等不同层次、不同细节描述。 4. 局内呼叫处理的SDL图描述 4. 局内呼叫处理的SDL图描述 4. 局内呼叫处理的SDL图描述 SDL图描述呼叫处理过程* 利用SDL图来描述交换机的呼叫处理过程，可以形象化的表示交换机软件处理的过程、状态变化及迁移、处理结果等。* SDL是

8、一种图形表示方法，它是在有限状态机表示基础上扩展的表示方法。* 动态特征是一个激励-响应过程，平常处于稳定状态，收到输入信号后立即进行一系列处理动作，输出一个信号作为响应。 交换机呼叫处理过程3个组成部分（1）输入处理输入处理，接收并识别外部端口输入的接续处理请求和相关参数。（2）内部处理内部处理，根据接收的输入信号和当前的进程状态，结合规定服务性能和资源情况确定下一步任务。（3）输出处理输出处理，根据内部处理结果，发布一系列控制命令。命令对象，是呼叫处理内部某个任务程序，或者是外部电路。 呼叫处理的基本过程呼叫处理的基本过程稳定状态二稳定状态二稳定状态一稳定状态一输入程序输入程序分析程序分析

9、程序执行任务执行任务( (始始) ) 输出程序输出程序执行任务执行任务( (终终) )命令命令事件事件 2.6.1 控制软件的基本特点1.1.实时性强实时性强 * 能及时收集外部状态变化，规定时间内须做出适当反应，否则会丢失信息甚至导致操作失败。2.2.并发性和多道程序运行并发性和多道程序运行* 系统为多用户服务，各用户状态存在差异，同一时间可能执行多道程序，处理多项任务；* 各种不同的状态及不同的状态转移，需多个不同的程序进行处理；* 程序可处于激活、等待、挂起状态，任何时刻只一道程序投入CPU运行。2.6 电路交换机控制软件体系结构 2.6.1 控制软件的基本特点3.3.可靠性要求高可靠性

10、要求高 * 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。* 关键设备采用冗余配置；* 采用各种措施及时发现错误和纠正错误。4.4.能方便地适应各种使用条件能方便地适应各种使用条件* 必须在规模、功能和运行环境方面适应不同需求；* 普遍采用参数化设计，使处理程序和供给参数的 数据部分分离。 2.6.1 控制软件的基本特点5.5.软件的可维护性要求高软件的可维护性要求高 * 能方便引入新技术、新功能，容易修改软件和硬件 配置；* 采用模块化、结构化设计，数据驱动型程序结构。6. 6. 数据驱动型程序结构数据驱动型程序结构* 根据参数查表来确定需要启动哪个程序的方法；

11、* 优点是当处理策略变化时，不必修改处理程序， 只需修改部分数据即可。 2.6.2 系统运行软件的一般结构 系统程序，采用实时操作系统，系统程序，采用实时操作系统，是应用程序与硬件间的接口，是应用程序与硬件间的接口，功能功能:任务管理调度、定时、进程间任务管理调度、定时、进程间通信、处理机间通信、系统保障和通信、处理机间通信、系统保障和恢复功能。恢复功能。系统资源参数、端口性能系统资源参数、端口性能参数、运行状态数据以及参数、运行状态数据以及其他表格数据等。数据库其他表格数据等。数据库管理系统负责提供存取数管理系统负责提供存取数据的操作机制。据的操作机制。呼叫处理程序负责所有呼呼叫处理程序负责

12、所有呼叫请求的接续电路建立、叫请求的接续电路建立、监视与释放处理，支持常监视与释放处理，支持常规业务和各种新业务。规业务和各种新业务。维护和管理系统运行维护和管理系统运行中资源分配和释放、中资源分配和释放、参数存取、统计话务参数存取、统计话务量、计费、发现和排量、计费、发现和排除故障等。除故障等。 2.局数据和用户数据* 电路交换机服务功能靠编程实现，功能的定义、引用、删除、使用环境等控制参数需专门数据 描述。* 程序依据数据的设定来影响事件，依不同的描述来实现各异的服务功能。* 数据分为固定数据/半固定数据和临时数据， 固定数据记录系统配置、运新环境和用户参数，临时数据记录端口状态、资源占用

13、情况和处理进程等，常用CCB（呼叫处理表）形式存放。 （1）局数据l配置数据，交换机的硬件和软件情况。硬件数量、位置、连接关系等，软件版本、表格数量、起始地址等。l局号翻译规则，如呼叫源、号码前缀等。l中继路由数据，局向数、中继群数和信令方式等。lNo.7信令数据，描述MTP、TUP、SCCP、ISUP等。l计费数据，方式、费率和费率方案等。l新业务供给情况数据，业务类型和最大服务量等。 （2）用户数据l电话号码和设备码。l用户线类别，普通用户、电话亭、小交换机等。l电话机类别，DP/DTMF方式。l服务等级，呼出限制、本地有权、长途权限等。l新业务登记，已登记的新业务及权限。l计费模式，月结

14、算、每次结算、免费等。 3. 数据驱动程序结构 动作驱动编程方式，是把动作参数直接包动作驱动编程方式，是把动作参数直接包含在程序的调度过程中，应用需求变化时含在程序的调度过程中，应用需求变化时必须改变程序结构。必须改变程序结构。特点特点是程序结构符合人的处理思路，对计是程序结构符合人的处理思路，对计算机处理来说非最佳。算机处理来说非最佳。 3. 数据驱动程序结构 就是根据参数查表确定需启动的程序就是根据参数查表确定需启动的程序的编程结构，规范或需求变化时控制的编程结构，规范或需求变化时控制程序结构不变，只需修改数据即可。程序结构不变，只需修改数据即可。表格中增设标志位，标识值域是程表格中增设标

15、志位，标识值域是程序入口地址序入口地址/表格转移地址。表格转移地址。初始需求，初始需求，X=0执行执行R1，XY=10执执行行R2，XY=11执行执行R3。需求改变，要求需求改变，要求 XY=00执行执行R2，XY=01执行执行R1，XY=11执行执行R3。不改变程序结构，只修改数据表不改变程序结构，只修改数据表格便能实现。格便能实现。 4.程序设计语言（1）SDL语言，用于系统设计阶段，描述功能块的进程、动作过程、状态变化、过程转移等。（2）MML语言，用于系统维护，多采用图形化的图形界面语言。 （3）处理过程的编程语言，采用汇编语言、CHILL、 C/C+等语言。汇编语言，效率高，但可移植

16、性差。CHILL语言，推荐的标准语言，困难是编译环境。C/C+语言，居中，编译环境容易，可移植，较普遍。 三种语言的不同使用阶段示意图三种语言的不同使用阶段示意图SDL和和CHILL系统功能说明系统功能说明软件检查软件检查运行和维护运行和维护软件维护软件维护系统设计系统设计软件设计软件设计程序编制程序编制SDLCHILLMML 2.6.3 程序的级别划分和调度* 交换机程序的特点是并发性和实时性强，存在多道被激活的作业，须在规定时间内作出响应。* 调度程序，根据实时性要求将各处理程序划分为不同的优先级，并按其高低顺序调度相关程序在处理机上执行。* 控制程序通常划分为故障级、时钟级和基本级三个等

17、级。 1.故障级* 任何故障都将严重影响系统的服务质量，且故障随时发生，必须能及时发现和处理故障，保证系统处于高可用状态。* 故障处理程序级别最高，常采用不可屏蔽中断方式激活处理程序，即其他不可打扰其执行。* 任何时刻发生故障时，都直接向处理机发出不可屏蔽中断请求，处理机完整处理一条指令后应马上响应该中断请求。 2. 时钟级* 时钟级程序特征(1)处理实时性较高并按周期执行的任务。(2)可有不同的执行周期。(3)只发现事件，不直接处理事件。(4)将事件及参数按优先级排队，由调度程序调度执行。* 时钟级调度程序工作方式(1)由硬时钟中断方式启动，隔4ms/8ms激活中断服务程序一次。(2)中断服

18、务程序先保护断点，后按调度表调度执行程序。(3)本时段任务执行完，自动返回先前断点执行。(4)可被故障级打断，但不能中断故障级程序。(5)调度程序功能，按时钟级进程周期要求，确定调度哪些程序 运行。 时间表调度方式每次时钟中断时，时间计数器加每次时钟中断时，时间计数器加1，值，值用作时间表的行指针，计数器以用作时间表的行指针，计数器以时间表的行数为模进行循环计数。时间表的行数为模进行循环计数。 为了灵活控制，为了灵活控制，利用屏蔽表可将利用屏蔽表可将不必执行的任务不必执行的任务屏蔽掉。屏蔽掉。用来调度需执行的程序，每列对应一个程用来调度需执行的程序，每列对应一个程序，每行对应一个时钟中断周期。

19、序，每行对应一个时钟中断周期。1表示该时钟周期要执行的列号对应的处表示该时钟周期要执行的列号对应的处理程序，理程序，0表示不执行。表示不执行。 * 在时间表中，某列两次为1的行间距数表示该时钟级程序的执行周期。* 一张时间表所能调度的最大程序数等于其列数，它由字宽决定，行数则由计数器的最大值确定。* 时间表调度，所有周期程序具有严格的周期性要求，所有程序须完全等时调度。* 时间表调度程序的激活间隔是所有时钟级程序周期的最大公约数最大公约数，时间表行数等于所有程序的周期除以时钟周期的商数的最小公倍数最小公倍数。 时间表基本概念时间表基本概念1.横向横向:代表所管理的程序种类，每一位代表一种程序。

20、代表所管理的程序种类，每一位代表一种程序。 总位数为处理机字长。总位数为处理机字长。 纵向纵向:代表时钟中断周期，每一行代表一定的时间单位。代表时钟中断周期，每一行代表一定的时间单位。2.某行、某位填某行、某位填“1”代表程序执行代表程序执行 某行、某位填某行、某位填“0”代表程序不执行代表程序不执行3.总行数决定所管理程序的最大执行周期。总行数决定所管理程序的最大执行周期。 例如例如:时间中断周期时间中断周期8ms，时间表有，时间表有20行，行， 最大执行周期为最大执行周期为:8ms/行行x20行行=160ms 屏蔽表屏蔽表( (HACT) )作用作用* * 也称活动位或有效位也称活动位或有

21、效位* * 表示某一程序是否处于可执行状态，在程序运行过程中表示某一程序是否处于可执行状态，在程序运行过程中 灵活设置，提供附加控制。灵活设置，提供附加控制。 如如: :暂停某项程序暂停某项程序( (测试测试) )或关闭某项群扫描。或关闭某项群扫描。* * 某一程序执行条件某一程序执行条件: : 时间表对应位时间表对应位 活动位活动位= =1 时间表对应位时间表对应位= =屏蔽表对应位屏蔽表对应位 转移表转移表( (HJUMP) )作用作用* * 又称转移表入口地址或任务地址表、功能程序入口地址又称转移表入口地址或任务地址表、功能程序入口地址 表表* * 用来提供各种程序的起始地址用来提供各种

22、程序的起始地址* * 转移表行数转移表行数= =时间表位数时间表位数( (每单元字长每单元字长) )* * 从时间表中判明某位为从时间表中判明某位为“1”时，以位数为指针找到转时，以位数为指针找到转移移 表，从转移表中得到程序的起始地址。表，从转移表中得到程序的起始地址。 课后练习题：课后练习题： 某换交机的时钟中断为某换交机的时钟中断为8ms, ,有如下周期需要调度有如下周期需要调度, ,包括包括8ms, ,8ms, ,16ms, ,16ms, ,24ms, ,48ms, ,96ms。要求要求:（1）设计时间表？）设计时间表？（2）若系统需要调度）若系统需要调度192ms的程序，在不改变时间

23、表的程序，在不改变时间表 结构的情况下，如何实现？结构的情况下，如何实现？ 3.基本级* 基本级程序主要对时钟程序发现的外部事件分析处理，大部分在运行时构成进程，也称作进程级。* 进程级程序可按其完成任务需求分成不同的优先级。呼叫处理程序优先级较高，维护和管理进程优先级较低。* 进程级程序由任务调度程序调度执行。 （1）进程的概念* 进程是操作系统中的概念，是指并发程序的执行过程， 也称为“任务”或“活动”，是系统分配资源的基本单位。* 进程的几种定义：进程是可并行执行的计算部分；进程是一个独立的、可以调度的活动；进程是一个抽象实体，当执行某任务时它要分配和 释放各种资源；行为规则叫程序，程序

24、在处理机上执行时的活动叫 进程；进程是一系列逐一执行的操作，操作的确切含义有 赖于用怎样的进程来描述。 * * 程序程序是静态的概念，是指令的有序集合，进程进程是动态的概念，强调执行过程，可被动态地创建，调度执行后消亡。一个程序可为多个进程共享，而一个进程也可以顺序执行多个程序。* * 作业作业，要求处理机所做处理工作的集合，是执行任务实体。作业需经四个阶段：提交、收容、执行和完成。* * 进程由程序、数据和进程控制块进程由程序、数据和进程控制块PCB (process (process control block)control block)组成组成。程序和数据说明具体的行为模式，PCB描述

25、进程执行情况，PCB随进程的创建而建立，随进程的消灭而撤销。 （2）进程的状态及其转换 正占用处理机，对于单正占用处理机，对于单CPU结结构，任何时刻处于运行状态的构，任何时刻处于运行状态的进程只有一个。进程只有一个。 准备占用处理机，准备占用处理机，只要分配处理机资只要分配处理机资源即可投入运行。源即可投入运行。 等待某种事件或等待某种事件或信号产生后才可信号产生后才可进入就绪状态。进入就绪状态。 （3）进程控制块* 进程控制块（PCB），存放控制信息包括4类信息：(1)标识信息。标识一个进程，如进程名、进程号码等。(2)说明信息。说明进程情况，如状态、等待原因、 存放位置、数据位置等。(3)现场信息。运行时的内容，如寄存器、状态字等。(4)资源信息。占用的存储器、外设资源和连接信息等。* 进程有生命期，从创建到消亡。创建是指为一程序分配工作区 和建立PCB。PCB记录执行情况，操作系统依据PCB控制和管理 进程。完成任务后收回工作区和撤销PCB，进程消亡。 （4）进程通信* 一般采用消息缓冲通信机制，创建一组消息缓冲块