惠州学院现代交换技术彭玲第三章2016

第三章数字程控交换授课:彭玲电子系电科教研室第三章数字程控交换3.1数字程控交换机的基本功能和基本结构3.2数字程控交换机的控制方式3.3数字程控交换机的硬件结构3.4数字程控交换机的软件系统3.1数字程控交换机的基本功能和基本结构一次呼叫的接续过程，交换机的任务：1、主叫用户摘机：及时发现摘机事件，检测出用户的呼叫请求2、送拨号音：向用户送拨号音，并准备相应的收号器及收号通道3、收号：主叫用户听到拨号音后开始拨号，交换机收号，并限时计时，如超时，拆除收号器，向用户送忙音。3.1数字程控交换机的基本功能和基本结构一次呼叫的接续过程，交换机的任务：1、主叫用户摘机：及时发现摘机事件，检测出用户的呼叫请求2、送拨号音：向用户送拨号音，并准备相应的收号器及收号通道3、收号：主叫用户听到拨号音后开始拨号，交换机收号，并限时计时，如超时，拆除收号器，向用户送忙音。3.1数字程控交换机的基本功能和基本结构一次呼叫的接续过程，交换机的任务：4、号码分析：收到第一位拨号就停送拨号音，进行号码分析：主叫用户的话务等级、局向分析。5、接至被叫用户：逐位接收并存储被叫号码，本局呼叫：找出一条通向被叫的空闲通路；出局呼叫：找到响应的中继线，转移呼叫6、振铃：查询被叫用户状态，空闲：向被叫振铃，向主叫送回铃音；忙：向主叫送忙音3.1数字程控交换机的基本功能和基本结构一次呼叫的接续过程，交换机的任务：7、被叫应答、通话：检测到被叫用户摘机，停送振铃和停回铃音，接通话路，监视通话状态8、话终，主叫先挂机：路由恢复，向被叫送忙音9、被叫先挂机：路由恢复，向主叫送忙音

处理一次呼叫的流程图：3.1数字程控交换机的基本功能和基本结构数字程控交换机的基本功能：信令与终端接口功能交换接续功能控制功能检测、收集终端信息，向终端传送相关信息交换机终端：用户话机、计算机、话务台、模拟/数字中继线1、信令与终端接口功能状态信息：呼叫请求、释放、地址、忙闲等；2、交换接续功能为两个通话用户建立一条话音通道由交换网络完成空间交换、时隙交换3、控制功能在控制功能的指令下：完成上述两种功能控制设备时电子计算机，软件控制低层次的控制功能：扫描：发现外部事件的发生及信令的到来驱动：控制硬件设备动作、通路接续、信令发送等高层次的控制功能：呼叫分析与路由选择交换机的基本组成交换机的基本组成用户电路：交换机与用户话机的接口中继器：交换机与交换机之间的接口交换网络：用来完成任意入线和出线之间的连接信令设备：接收和发送信令信息控制系统：交换机的指挥中心，完成对话路系统的控制。3.2数字程控交换机的控制方式对控制部件的要求：1、呼叫处理能力含义：在保证规定的服务质量标准的前提下，处理机能处理呼叫要求的数量。表示方式：常用最大忙时试呼次数来表示。BHCA(MaximumNumberofBusyHourCallAttempts)标识系统性能指标之一。2、可靠性要求长时间连续工作无故障，或故障后快速恢复3、灵活性和适用性4、经济性

3.2数字程控交换机的控制方式控制系统指一台由若干处理机控制的程控交换机及其控制部分。控制方法集中控制分散控制XJ2011-2012-1171、集中控制概念每台处理机都能到达系统的所有资源，也能执行所有功能优点一台处理机故障，不会影响系统工作改变功能只需改变软件，容易升级缺点程序太大，管理复杂改动一点，涉及全局，不利于模块化集中控制适合于一些小容量(几百门以下)的交换机。XJ2011-2012-118处理机1处理机2处理机n资源1资源2资源n功能1功能2功能n

每台处理机都对所有资源进行操作能独立完成所有功能1、集中控制XJ2011-2012-119概念每台处理机只能操作部分资源，控制某一部分，每台处理机只完成自己的功能。需要处理机之间通信，协同工作。各处理机功能的分配：分级控制方式全分散控制方式基于容量分担的分散控制方式2、分散控制

每台处理机只能对部分资源进行操作

不能独立完成所有功能2、分散控制

分级控制方式是将控制功能分级，不同层次的控制功能由不同的处理机完成。

分级控制方式的基本特征在于处理机的分级，即将处理机按照功能划分为若干级别，每个级别的处理机完成一定的功能，低级别的处理机是在高级别的处理机指挥下工作的，各级处理机之间存在比较密切的联系。

采用分级控制的交换机：

由用户模块、远端用户模块、数字中继器、模拟中继器、数字交换网络、信令设备等组成，如图4-4所示。（1）分级控制方式图4-4采用分级控制方式的交换机的硬件基本结构（2）全分散控制方式全分散控制方式是将系统划分为若干个功能单一的小模块，每个小模块都配备有处理机，用来对本模块进行控制，并且每个小模块都具有通路选择和建立功能。各模块处理机是处于同一个级别的处理机，各模块处理机之间通过交换消息进行通信，相互配合，以便完成呼叫处理和维护管理任务。

优点：可以用近似于线性扩充的方式经济地适应各种容量的需要，呼叫处理能力强，整个系统全阻断的可能性很小，系统结构的开放性和适应性强；缺点：是处理机之间通信量大而复杂，需要周密地协调各处理机的控制功能和数据管理。全分散控制方式的交换机的典型代表是S1240交换机，如图4-5所示。图4-5全分散控制方式的S1240交换机终端控制单元：处理机终端电路辅助控制单元（2）全分散控制方式S1240交换机由数字交换网络(DSN)和连接到DSN上的各模块组成。交换机的全部控制功能都由分布在各个控制单元中的处理机来完成。模块分终端控制单元和辅助控制单元两种类型。

(1)终端控制单元:由两部分组成，一部分是处理机部分,也称控制单元(ControlElement,CE)，一部分是终端电路(TerminalCircuit,TC)。

不同的模块控制单元部分的硬件实现相同，但终端电路部分不同。终端控制单元包括模拟用户模块(ASM)、数字中继模块(DTM)、ISDN用户模块(ISM)、ISDN中继模块(ITM)、服务电路模块(SCM)、ISDN远端用户单元接口模块(IRIM)、高性能公共信道信令模块(HCCM)、外设与装载模块(P&L)和时钟与信号音模块(CTM)。2.2全分散控制方式S1240交换机由数字交换网络(DSN)和连接到DSN上的各模块组成。交换机的全部控制功能都由分布在各个控制单元中的处理机来完成。模块分终端控制单元和辅助控制单元两种类型。

(2)辅助控制单元(ACE)：不含终端电路，只有控制单元，主要完成软件控制功能。根据所装软件的不同，ACE有多种类型，如呼叫服务ACE,防护、操作及七号信令管理ACE,数据收集和中继资源管理ACE,PBX(小交换机)和计费ACE,智能网和开放系统互连堆栈ACE,备用ACE(这类ACE没有特定的功能，如果别的ACE出现故障，在装载相应的软件和数据后，原来为备用的ACE可接替它们的工作)。（3）基于容量分担的全分散控制方式基于容量分担的分散控制方式介于分级控制方式和全分散控制方式之间。交换机分为若干个独立的模块，这些模块具有较完整的功能和部件，相当于一个容量较小的交换机，每个模块内部采用分级控制结构，有一对模块处理机MP为主处理机，下辖若干对外围处理机，控制完成本模块用户之间的呼叫处理任务。

基于容量分担的分散控制方式是一种综合性能较好的控制方式，近年来得到了广泛应用。美国的5ESS交换机和我国生产的几种大型局用交换机(如C&C08、ZXJ10等)都采用了这种结构。图4-6基于容量分担的分散控制方式的交换机交换模块(SM)：通信模块(CM)管理模块(AM)（3）基于容量分担的全分散控制方式基于容量分担的分散控制方式介于分级控制方式和全分散控制方式之间。交换机分为若干个独立的模块，这些模块具有较完整的功能和部件，相当于一个容量较小的交换机，每个模块内部采用分级控制结构，有一对模块处理机MP为主处理机，下辖若干对外围处理机，控制完成本模块用户之间的呼叫处理任务。

基于容量分担的分散控制方式是一种综合性能较好的控制方式，近年来得到了广泛应用。美国的5ESS交换机和我国生产的几种大型局用交换机(如C&C08、ZXJ10等)都采用了这种结构。（3）基于容量分担的全分散控制方式交换系统中可有一个或多个交换模块(SM)：主要完成交换和控制功能，提供用户线和局间中继线的接口电路。根据SM所处的位置不同：本地(局端)交换模块远端交换模块整个交换机可以由若干个模块构成，各模块通过通信模块(CM)互连。交换系统中还设置了一个维护管理模块(AM)对整个交换机进行管理并提供到维护管理人员的接口。

（3）基于容量分担的全分散控制方式交换模块(SM)是交换机中最主要、最基本的组成部分。交换机中大部分的呼叫处理功能和电路维护功能由交换模块完成。通信模块(CM)的主要功能是完成管理模块(AM)与交换模块(SM)之间及交换模块之间的连接与通信。

通信模块完成管理模块(AM)与交换模块(SM)之间的呼叫处理和管理信息的传送，以及完成各交换模块之间的话音时隙交换功能。

AM主要负责模块间呼叫接续管理，并提供交换机主机系统与维护管理系统的开放式管理结构。AM由主机系统和终端系统构成。XJ2011-2012-132概念交换机控制系统对可靠性要求非常高，指标是累计间断时间小于等于3分钟/年，为了提高控制系统的可靠性，一般采用冗余配置。1+1冗余配置有三种工作方式：同步双工工作方式双机互助(话务分担)方式主/备用方式3、处理机的冗余配置

两台处理机同步工作，同时接收话路设备的输入信息，执行相同的指令，执行结果进行比较，比较结果相同，表明处理机工作正常，程序继续执行，这时，两台处理机中只有一台处理机输出信息控制话路设备工作；如果比较结果不一致，至少有一个处理机发生故障，则中断正常业务，各自启动检测程序，检测有故障的处理机退出服务，且应尽快修复，返回到工作系统中。

同步双工工作方式具有如下特点：

(1)对硬件故障反应快，对软件故障没有容错能力。

(2)需不停进行同步复核，降低了处理机的效率。

同步双工工作方式的结构如图4-7所示。3.1同步双工工作方式图4-7同步双工工作方式的结构

工作原理主/备用机同时接收信息，执行相同的命令，并进行比较比较结果相同，则执行下一条指令，否则说明故障产生，退出服务，进行故障处理正常时，只有主用机向外设发布命令或输出数据，主用机故障时，自动转向备用机控制

该方式各自独立工作，又称为负荷分担或话务分担方式。话务工作由两台能独立承担该话务工作的处理机分担，一旦有一台处理机出现故障，就由另一台处理机承担全部的话务工作。

双机互助方式的优点：负荷能力强；对软件故障有容错能力；调试新软件，扩充新设备时，可使一台服务，一台调试。

双机互助方式的缺点：为避免双机同抢资源，双机通信信息较频繁，使软件较复杂，对硬件故障不如同步双工工作方式反应快。3.2双机互助（话务分担）方式图4-8双机互助方式的结构

工作原理多台处理机各自分担一部分话务量各自具有自己的存储器，独立工作彼此可交换信息（以便发现故障）每台处理机故障时，其负荷由别的处理机分担处理机A和处理机B共享话路和存储器设备。一台处理机联机工作，一台处理机备用，一旦主用机出现故障，进行主/备用设备切换。

主/备用方式具有实现简单、主/备用切换时会产生延误或已有的连接中断等特点。

主/备用方式分为冷备用与热备用两种。

冷备用时，备用机中没有保存呼叫数据，切换时可能丢失大量呼叫。

热备用时，备用机保存主用机送来的相关数据，可以随时接替工作。3.3主/备方式图4-9主/备用方式的结构

工作原理平时只有主用机工作，备用机加电但不处理数据两机可共用存储器，也可各自有存储器如果各自采用存储器，则主用机必须同时向两个存储器写数据主用机故障时，切换程序动作，自动启动备用机。3.3数字程控交换机的硬件结构数字程控交换机的硬件系统由控制部分和话路部分组成。话路部分包括：用户电路、中继器、交换网络、信令设备。用户电路：模拟用户线接口电路数字用户线接口电路中继器：模拟中继器数字中继器3.3.1模拟用户线接口电路模拟用户线接口电路(AnalogLineCircuit,ALC)是交换机与模拟用户线的接口。模拟用户线接口电路目前都是专用的集成电路,如图4-16所示，主要有七大功能：馈电(Battery)、过压保护(OvervoltageProtection)、振铃(Ringing)、监视(Supervision)、编译码和滤波(CODEC&filters)、混合(Hybrid)、测试(Test)，简称BORSCHT功能。图4-16模拟用户线接口电路的总体框图2、中继器

中继器是数字程控交换机与其他交换机的接口,主要有模拟中继器和数字中继器两大类。

1.模拟中继器(AnalogTrunkUnit，ATU)

模拟中继器的功能框图如图4-24所示。和用户电路结构类似，模拟中继器主要增加了中继线路的监视和控制功能。

2.数字中继器(DigitalTrunkUnit，DTU)

数字中继器是数字中继线和交换机的接口，主要实现码型变换、同步和信令三个方面的功能，数字中继器的具体功能主要有码型变换、时钟提取、帧/复帧同步、帧和复帧定位信号插入等。图4-24模拟中继器的功能框图图4-25数字中继器的结构框图

1)码型变换

中继线上适于远距离传输的双极性的HDB3(或AMI)码与交换机内部单极性的NRZ码之间的相互转换。

2)时钟提取

时钟是数字交换系统或数字传输系统的时间基准。它们都以自己系统的内部时钟来接收和发送数据流。因此，为了在两个交换机系统之间或交换机与传输系统之间能正确传输数据流，数字交换系统必须从输入的PCM码流中提取对端局的时钟频率作为输入基准时钟，并以此时钟信号来读取输入数据，同时，该时钟信号还作为本端系统时钟的外部参考时钟源。时钟提取电路包括锁相环、谐振回路和晶体滤波。

3)帧/复帧同步

帧同步就是从接收的数据流中搜索并识别帧同步码，以确定一帧的开始，使接收端的帧结构排列和发送端的排列完全一致，从而保证数字信息的正确接收。帧同步码0011011在PCM偶数帧的TS0中。

在给定的帧同步码位上检测出同步码，称为帧同步状态。当连续三次或四次检测的码字与帧同步码不相符时，判定为帧失步状态，这时系统会在奇数帧的TS0发出失步警告通知对端。系统在帧失步状态下，只有连续两个偶数帧都检测到同步码时，才判定为恢复帧同步状态。

如果数字中继线采用随路信令(No.1信令)，除帧同步外，还要有复帧同步。复帧同步就是使收、发两端的复帧中的帧与帧对齐，结构排列完全一致，以便正确接收各路标志信号,位置在F0的TS16的高4bit中，码字为0000。

4)帧定位(帧调整)

帧定位就是利用弹性缓存的方式，用提取的时钟控制输入码流写入弹性存储器，用本局的时钟控制从弹性存储器中读取数据到输出的码流，实现数据时钟调整到本地系统时钟上，实现系统时钟的同步，使信号的收发频率一致。

帧定位(帧调整)过程如图4-26所示，它实现输入的PCM码流同步到本局时钟上来(频率相位一致)，以便进入本局交换机流通。

5)帧和复帧同步信号插入

在输出信号中插入帧和复帧的同步信号。对于帧同步信号，偶数帧的TS0同步码为“0011011”；对于复帧的同步信号，F0帧的TS16的前4位码为“0000”。

6)信令提取和插入

当需要使用随路信令方式时，采用TS16时隙信令的提取(收时)和插入(发时)。

此外，数字中继器还包括检测和告警处理功能，检测内容有帧/复帧同步检测、误码检测、对端告警检测等，告警处理完成告警比特插入。3、信令设备

交换过程中需要信令的配合，交换机需要产生信令发送出去，又要接收信令。

在电路交换系统中，常采用带内音频信令(电话声音频率带宽的范围之内，简称带内)作信令(便于用户接收)，如图4-27所示。这里只介绍数字音频信令的产生、发送和接收。

1.数字音频信令的产生

音频信令有三种：单音、双音(多频编码、双音多频号码)、语音通知音。

信令设备是接在交换网络上的，因此产生的信令应是数字信令。

其中双音频按键话机，一个按键数字由两种频率的组合表示，频率均在音频300～3400 Hz内。双音频按键话机信号也称双音多频(DTMF，DualToneMulti-Frequency)信号。

信号音：为由交换机向用户终端发出的进程提示音。不同含义的信号音所对应的频率及信号结构如下表所示。用户线信令波形举例

2.数字音频信令的发送

数字音频信令通过数字交换网络送出，和话音信号一样处理，也可占用某个固定时隙(如TS10、TS16)利用T接线器交换到多个用户，即向多个用户发送音频信令。

3.数字音频信令的接收

发给用户的数字音频信令经用户电路变成模拟信号由用户话机自动接收。

发给交换机的多频信令由交换机内部的收号器接收。收号器的接收原理框图如图4-28所示，其中数字逻辑判断是根据频率的组合判断信令含义(代表什么数字)。图4-28收号器的接收原理框图四、交换网络

交换网络可以按照如图4-29所示分类。3.4数字程控交换机的软件系统交换机本质上是一个计算机控制的实时信息交换系统，由硬件和软件两部分组成，其实现功能由硬件和软件共同分担。随着电子技术的快速发展，交换机的硬件设计逐步通用化，成本下降，功能的扩展主要由相应的软件实现，交换机系统功能和性能在很大程度上取决于软件系统。数字程控交换机的运行软件是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。图4-45数字程控交换机软件系统的组成（一）数字程控交换机软件的特点

1.软件的基本特点

(1)实时性强。能及时收集外部发生的各种事件，并对这些事件及时进行分析处理，可在规定的时间内做出响应。

(2)并发性和多道程序运行。多道程序交替地在处理机上运行，并未结束。

(3)可靠性要求高。要求交换机软件能长期稳定地运行。通常情况下，要求其可靠性指标是99.98%的正确呼叫处理及40年内系统中断运行时间不超过两个小时，即使在其硬件或软件系统本身发生故障的情况下，系统仍应能保持可靠运行，并能在不停止系统运行的前提下从硬件或软件故障中恢复正常。

(4)能方便地适应交换机的各种条件。适应不同交换局在交换机功能、容量、编码方案等方面的具体要求。(5)软件的可维护性要求高。当硬件更新或增加新功能时，能很容易地对软件进行修改。

2.数据驱动的程序结构

数据驱动程序就是根据一些参数查表来决定需要启动的程序。这种程序结构的最大优点是，在规范发生变化时，控制程序的结构不变，只需修改表格中的数据就可以适应规范的变化。(a)初始规范；(b)变化后的规范

采用数据驱动的程序设计，只需要修改表格中的数据，当规范发生改变时，程序结构不变。

为此，先引入一个标志位，对变量进行标记，当变量的标志位为0，后面的数据项值指向待执行的程序代码，当变量的标志位为1，数据项值指向下一个表格的地址指针，下一个变量按照同样的方式操作，这样变量数量和表格数量一致。

按照上述方法，表4-1的规范变化变为数据表格，如图4-47(a)、(b)所示，分别表示依据规范变化前后的数据表，可依据数据表格来执行相应的程序。数据驱动程序的一般结构如图4-48所示。图4-48数据驱动程序的一般结构3.有限状态机(FSM)和有限消息机(FMM)

有限状态机(FSM)：系统具备的有限个稳定状态3.有限状态机(FSM)和有限消息机(FMM)

有限消息机(FMM)：一组程序，软件功能模块，是进程的功能描述。（二）交换机软件中的程序设计语言种类

在交换机软件中常使用的设计语言有三类：

·规范描述语言(SpecificationandDescriptionLanguage,SDL)：用于系统设计阶段，用来说明对程控交换机的各种功能要求和技术规范，并描述功能和状态的变化情况。

·汇编语言(AssembleLanguage,AL)和高级语言(HighLevelLanguage,HLL)：用来编写软件程序。

·人机对话语言(Man-MachineLanguage,MML)：主要用于人机对话，在软件测试和运行维护阶段使用。三种语言在不同阶段中的应用

1.规范描述语言(SDL)

SDL是CCITT(现为ITU)建议的一种高级语言。

SDL将系统的运行状态定义为一系列的有限状态，描述出每个状态在外部激励后的响应和状态转移情况，可以通过不同层次上的描述表示其详细程度。

SDL的优点是可以清晰显示系统结构，易于掌握控制流程。

SDL可用来在详细程度不同的层次上表示一个系统的功能，其描述系统不同细节的三个表示层次是系统、模块和进程。

（1）SDL:系统（2）、SDL：模块（3）、SDL：进程2.汇编语言(AL)和高级语言(HLL)1)汇编语言

汇编语言是面向处理机动作过程的语言。利用汇编语言编写的程序，运行效率高，占用存储空间少，能够较好地满足交换机软件实时性的要求；缺点是可读性差，编写效率低，可移植性差，同时汇编时的检错能力不够强，用汇编语言编写的工作软件可靠性较差。

因此，在现在的大多数程控交换机中，除了少部分实时性要求严格的程序，如拨号脉冲的接收、中断服务程序等采用汇编语言编程外，大部分程序都采用高级语言编写程序。2.汇编语言(AL)和高级语言(HLL)2)高级语言用于编写交换机软件的高级语言有多种，如CHILL语言和C语言等。有些交换机厂家还设计了程控交换机专用的高级语言,如瑞典爱立信公司的PLEX语言(用于AXE系统)、日本富士通公司的FSL语言(用于FETEX-150)、日本NEC公司的PIC语言(用于NEAX61)、加拿大北方电信公司的FROTEL语言(用于DMS-100)。3.人机对话语言(MML)MML是一种交互式人机操作和维护命令语言，用于程控交换机的操作、维护、安装和测试。MML包括输入语言与输出语言。

维护管理人员通过输入语言对程控交换机进行维护管理，控制交换机的运行。

交换机通过输出语言将交换机的运行状态及相关信息(话务数据、计费信息、故障信息等)报告给操作维护人员。

3.人机对话语言(MML)

1)输入语言——人机命令

人机命令由命令码和参数块两部分组成，格式如下：

命令名：参数名=参数值，参数名=参数值,…；例如： F-150程控数字交换机中的一条MML命令为

CHASUB：DNCH，DN = 3583，NDN = 3585各符号的含义：CHA表示修改；SUB表示用户；DNCH表示电话号码修改；DN表示原号码；NDN表示新号码。3.人机对话语言(MML)2)输出语言

输出语言可分为非对话(自动)输出和对话(应答)输出。

非对话输出为特定事件(例如告警)出现或在执行一段较长时间的任务(例如话务统计)结束后的自动输出。

对话输出是对命令的回答。当操作人员输入的命令已被交换机正确执行后，即显示“命令已成功执行”的信息及命令执行后的相关结果；若命令有错或由于某种原因无法执行时，则输出拒绝执行的原因。

举例：ISDX程控数字交换机中的一条MML命令为：UNPUBLISHEDCOPYRIGHTPLESSEYCO.PLC.（表示生产厂名及版权说明ISDXXJUNET00201004.01%ISDX表示交换机型号；XJUNET00201004.01表示安装单位的名称、编号及标志代码；）3.4.1010000000UK12/03/2006AC005（3.4.101表示软件版本号；UK表示信号音标准为英国；12/03/2006表示2006年3月12日出厂；A表示当前处理机A处于工作状态；C表示人机命令由用户终端口输入(ISDX提供了三个OAM命令I/O口：用户终端口、维护终端口和话务台)；005表示交换机已运005表示交换机已运行过5次软件备份操作）10/05/200609:20:10（

表示终端联机时的日期和时间）LC：F（表示系统装入工具为软盘驱动器；）OSLPLEASE（表示请开机并输入通行字； ）?（表示输入命令提示符。）（三）局数据和用户数据数据用来描述交换机的软、硬件配置和运行环境等信息。从实用的角度来看，数据又分为局数据和用户数据。

程控交换机系统程序的组成制作：邵黎80

系统运行软件的一般结构系统程序，采用实时操作系统，是应用程序与硬件间的接口，功能是任务调度、定时管理、进程间通信、处理机间通信、系统保障和恢复功能。系统资源参数、端口性能参数、运行状态数据以及其他表格数据等。数据库管理系统负责提供存取数据的操作机制。呼叫处理程序负责所有呼叫请求的接续电路建立、监视与释放处理，支持常规业务和各种新业务。维护和管理系统运行中资源分配和释放、参数存取、统计话务量、计费、发现和排除故障等。1、局数据

局数据是用来描述交换机的配置及运行环境的，有以下主要内容。（1）配置数据描述交换机的硬件、软件的配置情况。①硬件配置数据：说明交换机中各种硬件单板的配置数量、安装位置、相互连接关系等。②说明交换机软件表格的数量、起始地址等内容。

配置数据一般只在系统容量变化时才修改。

（2）号码翻译规则如呼叫源数据、前缀分析表、地址翻译表。（3）路由中继数据：

用于规定一个交换机设置的局向数、对应每个局向的路由数、每个路由包含的中继群数，中继群采用的信令方式。

局向：如果某交换与本局之间有直达电路群，则该局称为本局的一个局向。本局C局D局A局B局（4）No.7信令数据描述No.7的MTP、TUP、SCCP、ISUP等数据。（5）计费数据用来确定有关的计费方式，如不同局向不同费率、不同时段不同费率等。（6）新业务提供情况能提供的新业务种类、每种业务能提供的最大服务的用户数。2、用户数据用来说明用户的情况，每个用户都有自己特有的用户数据。主要包括以下内容。（1）用户电话号码、用户设备码（2）用户线类别：普通用户线，公共电话用户线，小交用户线（3）用户服务等级：呼出控制，本地网、国内、国际长途有权（4）用户对新业务的使用权以及用户已经登记的新业务

（5）用户计费数据对于大型程控交换机，局数据和用户数据存储在数据库中，由数据库管理系统统一管理。呼叫处理程序在呼叫处理过程中要通过数据库对有关局数据和用户数据进行查询，根据查询结果进行相应处理。

注意：呼叫处理程序只能对数据进行查询，而不能修改。维护管理人员通过人机命令对数据进行修改。3、维护和管理程序维护和管理程序的主要功能是管理和维护交换机运行所需的局数据和用户数据，统计话务量和话费，及时发现和排除交换机出现的软、硬件故障，使交换机正常运行。

维护和管理程序包括数据管理子系统、话务统计子系统、维护子系统、测试子系统和计费处理子系统几部分。

（1）数据管理子系统的功能是管理一个交换机的配置数据、字冠数据和用户数据。

（2）话务统计子系统用来统计交换机的话务量和交换设备的运行情况。其统计内容包括各个局向、路由、目的码、中继群、用户模块等的呼叫次数、平均占用时长、呼叫失败情况、处理机的占用率等。（3）维护子系统用来设置系统的再启动参数、过载和拥塞的域值，对相关电路的状态进行控制(查询、闭塞、打开、复位)，跟踪监视有关呼叫的接续情况，查看各级告警信息等。（4)测试子系统用来对指定用户电话、中继电路、数字交换网络、信令设备进行诊断测试。(5)计费处理子系统用来完成对有关计费数据的收集、转储、分拣、结算和汇总，直至输出各类计费报表。（四）操作系统程控交换机的运行软件由操作系统、数据库管理系统和应用程序组成。其中：操作系统又称为执行控制程序，是处理机硬件与应用程序之间的接口操作系统统一管理系统中的软、硬件资源，合理组织各个作业的流程，协调处理机的动作和实现处理机之间的通信。

程控交换机中操作系统的主要功能包括任务调度、存储器管理、进程之间的通信、处理机之间的通信、定时管理、系统监督和恢复、I/O设备管理、文件管理等。

各种交换机使用的操作系统也是不一样的，一般来说，有3个来源：（1）对开放源码的操作系统（如Linux)加以剪裁（如不需图形介面）、修改（如I/O设备的实时性）。（2）购买专用的操作系统（如WinCE，VxWorks）。（3）制造商独立开发的操作系统。1、任务调度任务调度的基本功能是按照一定的优先级调度已具备运行条件的程序在处理机上运行，从而实现对多个呼叫的并发处理。

1)程序的优先级

按照对实时性要求的不同，程序的优先级大致可分为中断级、时钟级和基本级程序。

值得注意的是：中断级程序有两个重要特点:一个是实时性要求高，在事件发生时必须立即处理；另一个是事件发生的随机性，即事先无法确定事件何时发生。中断级程序主要用于故障处理和输入/输出处理。中断级程序由硬件中断启动，一般不通过操作系统调度。时钟级程序用于处理实时性要求较高的工作(按照一定周期执行)。按照对实时性要求的不同，时钟级程序有不同的执行周期。时钟级程序主要用来发现外部出现的事件，对于发现的事件并不进行处理，而是将其送入不同的优先级队列等待基本级程序处理。基本级程序的功能是对外部发现的各种事件进行处理。2）时钟级程序调度程序时钟级程序由时钟级调度程序调度执行，而时钟级调度程序则由时钟中断启动。每次时钟中断后，应该调度哪些时钟级程序运行，满足各种时钟级程序的不同周期性要求，通常以一种时钟中断为基准，采用时间表作为调度的依据。

常用的时间表有比特型时间表和时区型时间表两类。下面主要介绍比特型时间表调度时钟级程序的基本原理。(1)比特型时间表调度时钟级程序的基本原理。

比特型时间表的数据结构包括时间计数器、时间表、屏蔽表和转移表四个表格。图4-53比特型时间表制作：邵黎95(1)时间计数器按每8ms时钟中断将其内容加1，其内容为时间表的单元号。(2)时间表表中每一列对应一个周期级程序，表中为“1”表示要调用该程序；“0”表示不进行任何工作。时间表实际上是一个执行任务的调度表。

每隔8ms换一行。由时间表控制启动的程序，其扫描周期并不都是8ms。制作：邵黎96(3)屏蔽表（有效位）规定时间表中为“1”的相应程序是否执行。(4)标志位（程序是否执行）时间表中相应行和有效位相与的结果。(5)转移表（功能程序入口地址表）每一行中的内容为一个周期级程序的入口地址。转移表是存放周期级程序和任务的起始地址，它标明了要执行的程序逻辑的存放地址。制作：邵黎97时间计数器（8ms）1101101FE654321屏蔽表001111010011010011101001011000011100111010000111DFDED5D4D3D2D1T0T1T2T3TATB第一个时钟周期（8ms）第二个时钟周期（8ms）第十二个时钟周期（8ms）功能程序入口地址表拨号脉冲识别测试用拨号脉冲识别按钮号识别位间隔识别用户群1扫描用户群2扫描时间表转移表每次时钟中断时，时间计数器加1，值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。为了灵活，利用屏蔽表可将不必执行的任务屏蔽掉。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。1表示该时钟周期要执行的列号对应的处理程序，0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。制作：邵黎98对执行程序的周期要求（时钟中断为8ms）：a.周期时间必须是8ms的倍数b.周期时间必须被96ms整除，才能组成整循环。

时间表中T0～TB一个循环为96ms，即要执行的程序最长执行周期为96ms。

任务调度工作程序的流程见图：

制作：邵黎99一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，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。(2)时钟级程序调度程序流程。

在实际调度过程中，利用屏蔽表来确定实现动态调度过程，即通过时间表和屏蔽表的内容按位做逻辑“与”运算，其调度流程如图所示。

比特型时间表的时钟级调度流程图时间计数器（初值为0）拨号脉冲扫描8msDTMF扫描16ms线路信令扫描24ms位间隔识别96ms用户线扫描96ms中继器扫描96ms计数器复位96ms定时器每8ms产生一次中断，计数器加1。1111111屏蔽表123456789101112时间表时间表，12行，7列。表中各项值为1比特，其值为0或1。程序转移表程序转移表，7行，与时间表每列对应；表项为该程序的入口地址（给出了该程序的执行周期）。时间计数器（初值为0）拨号脉冲扫描8msDTMF扫描16ms线路信令扫描24ms位间隔识别96ms用户线扫描96ms中继器扫描96ms计数器复位96ms1111111屏蔽表123456789101112时间表程序转移表当8ms中断到来时，时间计数器值加1，假设结果为1，将时间表第1行的值取出，各列值与屏蔽表各列值相与，然后进行寻1操作，如果某列为1，则执行与该列对应的程序转移表中的程序，直至将所有列为1的程序执行完。当下一个8ms中断到来时，进行同样的操作。周而复始。0101010时间计数器（初值为0）拨号脉冲扫描8msDTMF扫描16ms线路信令扫描24ms位间隔识别96ms用户线扫描96ms中继器扫描96ms计数器复位96ms1111111屏蔽表123456789101112时间表程序转移表111111111111101010101010100100100100100000000000100000000000100000000000000000000001实际应用中，要考虑负载的均衡性时间表为12行，主要是因为12可以被2、3、4、6、12多个数整除，这样，可以调度多种不同周期的程序。屏蔽表各列值可根据本阶段该程序是否应该执行设置为1或0【例1】某时间表的调度表共12个单元，字长8位，计数器的基本周期为4 ms。问：①可实现多少个程序的调度？②可实现多少种调度周期，各为多少？③拨号脉冲的识别程序周期为8 ms，在此表内如何安排?解：①可实现8个程序的调度；②可实现6种调度周期，分别为4 ms、8 ms、12 ms、16 ms、24 ms和48 ms；（1*12=3*4=2*6）③8 ms调度周期在调度表中的安排为隔一个单元设置一个1。

【例2】设程序A、B、C的实时性要求分别为10 ms、20 ms和30 ms，求：①调度表的最大执行周期；②调度表的最小单元数；③画该调度表。解：①因调度表执行周期应短于所有任务中的最小执行间隔要求，故调度表的执行周期是10 ms(10、20、30的最大公约数)。（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，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。）②调度表行数为1 × 2 × 3=6。③该调度表如下图所示。调度表

3）基本级程序的调度按照其完成的任务分为不同的优先级。基本级程序由任务调度程序调度执行。进程是操作系统的一个重要的基本概念，是为实现程序的并发性而引入的多道程序的执行过程。一个进程由程序、数据、进程控制块三部分构成。程序和数据是进程的实体，用来说明进程的行为模式；进程控制块是用来描述进程执行情况的一个数据块，它是进程存在的唯一标识，随进程的创建而建立，随进程的消灭而撤销，操作系统通过进程控制块实现对进程的管理和控制。呼叫处理程序P用户甲摘机P处理这个事件，检查用户甲的用户数据，分配一个收号器，同时给出拨号音，P进入等待收号状态。处理机空闲。用户乙摘机P处于处理这个事件状态。处理机从空闲开始工作。如何用呼叫处理程序P来描述2个用户的呼叫状态和处理机的占用情况呢？

为此，我们把P与服务对象联系起来，P为甲服务就构成进程P甲，为乙服务就构成进程P乙，这两个起程共享呼叫处理程序P。它们“同时”执行并且按照自己的速度执行。可以说，P甲在等待收号，P乙正在从空闲状态开始执行。

进程是由数据和有关的程序序列组成的，是程序在某个数据集合上的一次运行活动。

进程的状态及其转换：（1）状态①等待状态：等待某个事件发生。（系统不会为处于等待状态的进程分配处理机）②就绪状态：等待系统分配处理机运行。③运行状态：占用处理机运行。

每个进程只能处于上述3种状态之一。

（2）状态转换运行状态就绪状态等待状态一个处于运行状态的进程，执行了一定的操作后，而下一步的处理要等待某个外部事件发生，通过系统调用（Wait），变成等待状态，并将等待原因通知OS。运行状态等待事件发生一个处于等待状态的进程，正在等待的事件已发生，OS就将置成就绪状态。事件已发生等待状态就绪状态一个处于就绪状态的进程，OS分配处理机后，就开始运行。选中

（2）状态转换运行状态就绪状态等待状态一个处于运行状态的进程，还没有执行完规定的操作，OS又将处理机分配给另外一个进程，该进程就从运行状态转换为就绪状态，等待再次分配处理机运行完。等待事件发生事件已发生选中运行状态落选进程控制块（PCB）：为了能够区别各个不同的进程、记录进程的执行情况以及让出处理机后进程新处的状态，OS为每个进程都设置一个进程控制块（PCB），主要包含以下信息。（1）标识信息：用于标识一个进程。如进程名，进程号码及与进程对应的程序名。（2）说明信息：用于说明进程情况。如说明进程状态、等待原因、进程程序存放位置、进程数据存放位置等信息。

（3）现场信息：用于保留进程在运行时存放在处理机中的内容。如通用寄存器、控制寄存器、程序状态字等内容。（4）资源信息：用于说明有关进程所占用的存储器、外设资源的记录、连接信息等。

PCB是OS对进程进行调度和管理的依据。有了PCB，就可以物理地表征一个进程。数据集合D程序PPCBPCB由OS统一管理，应用程序本身无法访问PCB

PCB可以动态地描述进程的执行情况。另外，程序是一个客观存在，而进程是有生命期的。从创建到消亡。可以这样理解进程从创建到消亡的过程。主叫进程

a、对主叫而言，摘机这个事件发生，OS就为它创建一个进程，其初始状态为就绪态，等待分配处理机处理这个事件。

一个新创建的进程，不是通过等待状态，等待事件发生而进入就绪状态的。因为此前根本就不存在这个进程，也就无所谓进程状态。主叫进程

b、对被叫而言，OS一旦发现主叫进程发出的呼叫消息，就为被叫创建一个进程，其初始状态为就绪态，等待分配处理机处理这个事件。

此后，整个呼叫过程依赖于这两个进程之间的通信。被叫进程

c、操作系统一旦发现一个进程发出的话终挂机的消息，处理完后，就用撤消原语撤消息这一进程。另一进程的撤消同理。

d、以上我们讨论的是用户呼叫进程的创建和撤消，对中继呼叫进程、维护管理进程的创建和撤消也是类似的。进程调度

OS负责对进程的管理。进程调度就是从就绪队列中挑选一个进程到处理机上执行。挑选的过程就是算法运算过程。（1）先来先服务方法其基本原则是按照就绪队列中进程的先后顺序，选择进程占用处理机。也就是说，就绪队列是一个先入先出队列。对于小型交换机，这种方法比较合适。

（2）时间片轮转法这种方法也服从于先来先服务的原则，但对每个进程都规定一个时间片。当一个进程时间片用完，未执行完毕的进程也要让出处理机给下一个进程去执行。而自己保护好现场后进入就绪队列，等待分配时间片。

（3）分级调度将就绪进程分为多个优先级，送入不同的优先级队列，OS调度时，从优先级高的队列中选取进程，高优先级队列空时，才从低优先级队列中选取。在各队列中选取进程方法也可不同。目前最常用的方法是优先级与先来先服务相结合的方法。基本级程序的典型队列结构在控制系统中，对应每一个用户接口都有一个数据块，每个数据块又分为三个数据区：一个用来存储接口的静态数据；一个用来存储呼叫进程中的动态数据；还有一个用来存储维护管理过程的挥发性数据。一个区就相当于一个任务单元。所有数据块按线性队列排队，数据块的操作通过指针对相应的数据区进行。当进程更迭时，只需装入相应进程的数据区指针和程序指针即可，如图所示。基本级程序的典型队列结构

执行号码分析的基本级程序

队列调度基本级(B)任务流程各级程序的转移*中断点中断后再返回启动的任务故障级周期级基本级

2.处理机占用率的计算

正常情况下，只有时钟级程序与基本级程序交替执行，每次时钟中断到来时，先执行时钟级程序，然后执行基本级程序，如图所示：

正常情况下，在一个时钟中断周期内，处理机有一定的空闲时间，如果话务量发生变化，处理机的空闲时间也会发生变化，通常用处理机的占用率来描述处理机的负荷。处理机占用率的计算公式为：

3.定时管理:操作系统统一管理时间资源，为各种应用进程提供时间基准。定时管理的功能是为应用程序的各进程提供定时服务。4.作业管理

作业是指处理机从接收到一个信号到对这个信号进行处理，得到相应结果的一系列工作步骤的集合。

作业管理的主要任务就是解决作业的进出问题，即管理作业的建立、执行与完成，包括为作业分配资源、为作业建立若干进程等。例如，对用户的摘机、挂机、送信号音的处理都可以看做一个独立的作业。5.存储器管理

存储器作为公用资源，需要进行统一分配、保护、共享、地址重定位，这是存储器管理的基本任务。

6.设备管理

设备管理又称为输入/输出管理(I/O管理)。在交换机的操作系统中，设备管理主要管理CPU和外围环境之间的消息通信。外围环境包括外围设备、交换网络、I/O设备等。（五）呼叫处理程序呼叫处理程序负责整个交换机中所有呼叫的建立、监视与释放，并完成对各种电话新业务的处理。它具有实时性、并发性的基本特点。

呼叫处理程序由硬件接口、信令处理、电话资源管理、呼叫控制、呼叫服务、计费处理等程序组成。结合我们拨打电话的过程，程控交换机处理一次电话呼叫的简要流程如图所示:处理一次呼叫的流程主叫用户摘机收号号码分析接至被叫用户振铃被叫应答，通话话终挂机制作：邵黎129由上述分析可以看出，一次呼叫过程可分成几个阶段，每个阶段中交换设备的状态基本不变，此时将其称作”稳定状态“。状态迁移：状态由一种稳定状态迁移到另一种稳定状态。只有在状态迁移时，才需要处理机进行处理。状态迁移是由输入信息引起的。没有输入信息的激发，状态是不会改变的。由一种稳定状态向另一种稳定状态迁移时，必须经过三个步骤：输入处理：对输入的信息进行识别和处理，一般由输入程序完成。内部分析：是根据输入的信息、当前的状态以及内部情况，确定应执行的任务及向哪一种稳定状态去转移。这些都是由不同的分析程序完成（如去话分析、来话分析等）。输出处理：是根据内部分析程序的决定，启动硬件执行任务并将一稳定状态转移到另一个稳定状态。从上面的叙述中可以看出：从一种稳定状态转移到另一种稳定状态并不是只有一种迁移方向，而是要根据输入信息、所处状态及环境情况的不同而有不同的迁移方向。

1)输入处理

主要检测用户和中继线的状态变化，其基本的状态只有空闲和占用两种，只需要一位来描述。

例如，可以用“0”和“1”来表示空闲和占用，通过本次扫描结果与上次的保存的扫描结果进行位“异或”运算就可以检测到状态的变化。

如果状态发生变化，“异或”运算的结果为“1”，否则，表明状态没有改变。然后判断状态是如何变的，这需要从当前扫描的位值来做判断，如当前值为“1”，表明用户从空闲变为占用。

主叫用户摘机识别原理图ts=200ms用户挂机识别与用户摘机识别原理类似逻辑运算：（摘机：）为了节省时间，一般采取摘、挂机一起识别。对某组用户群处理的结果如下：

2)内部处理

当检测到用户状态的变化后，首先将向用户送拨号音并准备接收用户的号码，在此之前，还需要调用该用户的数据，判断是否满足呼叫权限的合法用户，如果属于合法用户，交换机向用户提供拨号音，等待用户拨号并接收号码，然后分析处理。

判断用户是脉冲拨号还是双音多频信号(DTMF)的拨号，同时为该用户建立一个呼叫记录，对这个呼叫过程中与其有关的一些暂态数据进行处理，把该呼叫处理的来龙去脉保存在相应的数据表格中，这些数据表格主要有呼叫控制表和设备表。

双音多频收号器的接口电路如图4-60所示。由于电话用户的双音多频拨号信号通过话路传输，在数字交换机的用户电路上转换为PCM信号，经交换网络传送到收号器，因此，解码前将信号转换为模拟的双音频信号。该信号经高、低通两组滤波器分离为两组，再通过带通滤波器得到单频信号，经检波、解码后得到4位的BCD码，同时,状态输出端SP有效。现有多种DTMF的收发集成电路芯片,如MIT