第4章-程控交换机的软件

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）1XJ2011-12-14.1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2XJ2011-12-14.1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适应性可维护性分类系统软件应用软件3XJ2011-12-1程控交换机的数据驱动程序数据驱动程序根据参数驱动表决定需要启动的程序优点程序结构不变可根据不同情况，改变不同的驱动程序表，以适应变化4XJ2011-12-1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操作系统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5XJ2011-12-1各程序的功能描述操作系统（执行管理程序）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6XJ2011-12-1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7XJ2011-12-1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8XJ2011-12-1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收费监视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9XJ2011-12-1程序文件程序文件的通用性要求各局虽然不同，但不能每个局单独制作一套软件要求各局采用统一的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系统程序系统数据程序文件10XJ2011-12-1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11XJ2011-12-1C&C08交换机的软件系统软件系统结构主机软件前台终端OAM软件后台12XJ2011-12-1C&C08主机软件组成操作系统数据库管理模块呼叫处理模块维护管理模块信令处理模块通信处理模块资源管理模块13XJ2011-12-1C&C08主机软件功能操作系统采用嵌入式实时操作系统。通信处理模块完成模块处理机之间的通信处理功能。资源管理模块完成对各种硬件资源的初始化、申请、释放、维护和测试等功能。呼叫处理模块完成号码分析、局内规程控制、被叫信道定位、计费处理等功能。信令处理模块负责在呼叫接续过程中处理各种信令或协议。数据库管理模块响应呼叫处理模块的数据查询请求。响应终端OAM软件的数据维护请求。维护管理模块负责监视交换设备的运行状况，产生告警和故障报告。执行或响应来自后台（终端OAM软件）的操作维护指令或请求。14XJ2011-12-1C&C08终端OAM软件软件结构BAM应用程序MSSQLServer7.0WindowsNTServer4.0应用程序层操作系统层BAM应用程序运行于BAM上，集通信服务器与数据库服务器于一体，是终端OAM软件的核心终端应用程序终端应用程序运行于工作站上，作为客户机/服务器方式的客户端，与BAM连接，提供基于MML的业务图形终端，可以实现系统所有的维护功能15XJ2011-12-1

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16XJ2011-12-14.2软件设计语言常用的软件编程语言汇编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17XJ2011-12-14.2软件设计语言CCITT（现ITU）建议的专用语言CHILL语言（CCITTHighLevelLanguage）是一种高级编程语言(类C语言)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18XJ2011-12-14.2软件设计语言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SDLCHILLMML19XJ2011-12-1SDL语言特点用来规范描述实时系统有文本和图形两种表述形式特点主要与其他系统通讯（嵌入式系统）无须执行复杂计算需要并发运行，异步通讯（并行系统）极少需要复杂数据关系模型SDL的最新版本：SDL-96使用有限状态机FSM的概念来描述对象20XJ2011-12-1SDL工具SDL的商用工具主要有以下几种：CATT的SDL工具MelbaKvatro

Telecom的SDL到CHILL转换器，与Telelogic的SDT集成在一起Telelogic的SDL工具SDT，和其他相关工具Verilog的SDL工具ObjectGEODE，和其他相关工具对于一部分流行的支持抢先式多任务的操作系统，如pSOS,

VxWorks,

Win32等，部分SDL工具附带提供了SDL与操作系统的紧耦合接口库21XJ2011-12-14.3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，队列启动22XJ2011-12-1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23XJ2011-12-14.4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24XJ2011-12-14.4.1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）25XJ2011-12-14.4.1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路由并启动计费A与B通话A与B任何一方挂机，交换机断开A、B通路，停止计费26XJ2011-12-14.4.2用SDL图描述的呼叫处理过程有限状态机概念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27XJ2011-12-1有限状态机是一种系统状态描述的方法将系统的状态定义为有限个稳定状态描述在每个稳定状态下受到外部信号激励的响应动作和状态转移情况在一个稳定状态下，必须有激励信号才可能发生状态转移有限状态机的描述方法有多种，SDL语言是其中的一种方法28XJ2011-12-1稳定状态与状态转移状态转移的概念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…….）稳定状态K输入信号（事件产生）输入程序（事件识别）分析程序（事件分析）输出命令（执行任务）状态迁移与控制稳定状态K＋1注意：一个状态的迁移，必须有输入信号产生29XJ2011-12-1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同一输入不同状态处理新状态摘机空闲主叫摘机，接收号器，送拨号音等待收号振铃被叫摘机，断铃，路由接续通话同一状态不同输入处理新状态振铃主叫挂机中断呼叫，停振铃和回铃音空闲被叫摘机停振铃和回铃音，接续通话同一状态同一输入处理新状态空闲主叫摘机无空收号器或无空闲中间时隙听忙音有空收号器和中间时隙等待收号30XJ2011-12-1SDL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进程图形符号状态输入输出判别任务31XJ2011-12-1局内A呼叫B的SDL进程图例

详图见书中P137A摘机1等收号0空闲拨号A挂机T03听忙音拨号A挂机T10空闲3听忙音2收号（逐位）号收够4振铃A挂机0空闲3听忙音0空闲5通话A挂机B摘机T3A挂机B挂机2收号（逐位）T0:首位拨号等待时间T1:号码间隔时间T3:振铃最长时间0空闲空号B忙32XJ2011-12-1SDL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。33XJ2011-12-14.4.3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34XJ2011-12-1用户数据反映用户情况和属性，每个用户所特有静态数据用户情况如呼入/呼出限制用户类别如私人用户、共用电话话机类别DTMF或脉冲拨号出局限制局内、市内、国内、国际用户新业务热线、叫醒、缩位等计费类别定期/立即计费，免费计费等级私话、公话各种号码用户设备号、时隙号、局号、密码等………动态数据临时状态数据用户的忙、闲、测试状态，用户的摘、挂机状态等，占用的收号器，接续占用的话路（内部链路和内部时隙等）……….35XJ2011-12-1局数据反映交换局情况，每个交换局所特有公用硬件配置情况入/出中继数与类别，信号设备数与类别，收号器数，交换网络结构，公共链路数局环境参数局向数、每局的中继器数和类别迂回路由设置入局迂回路由和出局迂回路由接用户交换机接用户交换机类别、中继线数、入局方式、号码等计费方式按次、按时等话务量接通率统计特种服务特种服务种类和线数（如114，119，120等）提供新业务如热线、转移等等交换机类别如长/市/农合一，市话等各种号码本地网编号长度，局号，最多能收的号码等能接的非话终端种类和数量（传真、ISDN终端等）各种号码本地网编号长度、局号、最大收号位数36XJ2011-12-14.4.4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37XJ2011-12-1用户线扫描监视目的：检测和识别用户线状态及其状态的变化状态：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：8-10ms38XJ2011-12-1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（0－1或1－0变化）识别算法（假设“0”摘机，“1”挂机）本次前次1表示用户由摘机变为挂机本次前次1表示用户由挂机变为摘机39XJ2011-12-1用户摘/挂机识别示例111100000111111110000011用户线状态200ms扫描本次扫描前次扫描本次前次1000000000001本次前次00000000000挂机摘机挂机摘机识别挂机识别假设“0”摘机，“1”挂机0140XJ2011-12-1问题为什么不采取直接根据采样值判断？即1代表挂机，0代表摘机。摘机识别和挂机识别条件是固定的吗？避免重复处理。不需要每次（200ms）都处理用户状态，而只需要在变化时处理。根据信号表示不同而不同。如果1表示低电平，0表示高电平，则判别条件为：摘机——挂机——如果1表示高电平，0表示低电平，则判别条件为：摘机——挂机——本次前次本次前次本次前次本次前次41XJ2011-12-1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42XJ2011-12-1组（群）扫描示例110110101010111用户号本次扫描前次扫描假设每组8个用户，其中D0－－－D7对应用户0－－－7 且假设“0”摘机，“1”挂机D7D6D5D4D3D2D1D0本次前次00000011本次前次000000011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43XJ2011-12-1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200msyyyNN44XJ2011-12-1号盘话机拨号号码的接收脉冲识别识别每一个脉冲及位间隔区分用户线状态脉冲参数脉冲速度：每秒8-16个脉冲。脉冲断、续比：脉冲宽度（断）和间隔宽度（续）之比。规定为1:1-3:1。脉冲间隔位间隔T(断)(续)补充内容45XJ2011-12-1号盘话机拨号号码的接收脉冲扫描间隔的确定保证最快的脉冲速度能检测出来。扫描间隔应该小于脉冲的断和续的最小值，才不会丢失脉冲。以16脉冲/秒、且断续比为3:1为准（因为周期最短，且续的时间最短）。脉冲周期T=1000/16=62.5ms续的时间t’=1/4*T=15.625ms。扫描时间t<=t’。通常取8ms为扫描周期。补充内容46XJ2011-12-1脉冲识别原理000111011100000011101110000100110010111100010001000100010000拨号脉冲8ms扫描本次扫描前次扫描变化识别=本次前次前次脉冲前沿识别=变化识别前脉冲1脉冲2（AB）B=（AB+AB）B=AB变化识别主要在位间隔识别时用到补充内容47XJ2011-12-1脉冲识别的问题脉冲识别与挂机识别有没有区别？脉冲前沿识别=变化识别前＝(本次前次)前＝本次前次脉冲识别与挂机识别如何区分？8ms脉冲识别与100ms摘挂机识别配合使用为什么需要表示变化识别？变化识别主要在位间隔识别时用到（AB）B=（AB+AB）B=AB8ms识别100ms识别结果00－01无此情况10脉冲11挂机没有区别48XJ2011-12-1位间隔扫描周期的确定位间隔周期规定为不小于250ms所以扫描周期要小于250ms识别依据为在一个扫描周期内无变化，因此在一个周期内应扫描两次，所以扫描周期应小于位间隔的一半(125ms)为了不发生误判，扫描周期还应大于最大脉冲宽度取每秒8个脉冲，断续比3:1时有最大脉冲宽度：1000/8*¾=93.75ms所以扫描周期t的范围:93.75<t<125ms通常位间隔扫描周期为96ms补充内容49XJ2011-12-1位间隔识别原理脉冲1脉冲2位间隔0111011000本次扫描前次扫描变化识别=本次前次首次变化=(首次变化变化识别)960110110000001101100001110110000100000000000110100001111101110111101111000000111100000111118ms扫描96ms扫描前次“首次变化”首次变化首次变化前次“首次变化”10000010001000010000000…00…1101111本周期内无变化前一周期内有变化补充内容每个周期末检测位间隔＝50XJ2011-12-1要点首次变化是指在96ms周期内第一次发生状态变化。其初始值在每周期开始时始终是0，若发生变化则为1，一直持续到本周期结束。然后下一周期初始值再置0…96表示每计数到96ms取一次0，其他时间为1。两个关键点：识别在一个96ms周期内没有发生变化。即96ms内无脉冲。（排除脉冲）识别出在本周期之前的96ms周期内有变化。（保证第一周期就能识别，要靠8ms扫描保证）补充内容51XJ2011-12-1要点判别总是在每个周期的最后一个比特发生。中途挂机也可达到此效果，所以还应加上用户线状态。如果用户处于摘机状态，则是位间隔；如果用户处于挂机状态，则是中途挂机。摘挂机识别也要与8ms扫描程序配合使用。补充内容52XJ2011-12-1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(<40ms)123A456B789C*0#D1209Hz1336Hz1477Hz1633Hz697Hz770Hz852Hz941Hz53XJ2011-12-1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54XJ2011-12-1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55XJ2011-12-1按钮话机（DTMF）号码的接收

收号过程111000110011111100011001000100101010000100001000SPDTMF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101056XJ2011-12-1按钮话机（DTMF）号码的接收

收号过程DTMF号码识别检波检波检波检波检波检波检波检波输入高频组低频组H4H3H2H1L4L3L2L1状态检测至数据总线SP收号器1633Hz1477Hz1336Hz1209Hz697Hz770Hz852Hz941Hz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57XJ2011-12-14.4.5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58XJ2011-12-1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59XJ2011-12-1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：用户状态用户类数别据话机类别专用情况计费类别用户类电别路输入输出分析方法：逐次展开法（链表）分析结果处理：送出输出程序，执行动作去话分析对应C&C08呼叫起始阶段60XJ2011-12-1C&C08呼叫起始阶段(摘机后的阶段)接受主叫用户的呼叫请求进行呼叫源分析、用户鉴权和资源分配并向CCB发送主叫用户号码等信息61XJ2011-12-1C&C08呼叫起始阶段(摘机后的阶段)(1)报告摘机事件(4)申请CCB资源(2)检索用户数据(5)Setup消息(3)分配DTMF收号器(6)SetupACK(7)送拨号音CCB:呼叫控制功能块SPM:信令处理模块62XJ2011-12-1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63XJ2011-12-1号码分析程序流程图主叫他局号码分析他局本局号首分析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全号码分析号首分析的意义：