第四章 程控数字交换系统的软件
4.1 程控交换软件的概述
4.2 运行软件的一般结构
4.3 程序的级别及调度
4.4 呼叫处理程序
4.1 程控交换软件的概述
4.1.1 程控交换软件的基本特点
程控交换软件的基本特点是:实时性强, 具有并发性,
适应性强, 可靠性和可维护性要求高 。
1,实时性强
程控交换机是一个实时系统。
2,并发性和多道程序运行
在一部交换机上,往往不仅有多个用户同时发出呼叫
请求,还同时有多个用户正在进行通话。
图 4-1 多个进程实例共用一个程序代码
3.可靠性要求高
程控交换机应具有很高的可靠性,即使在其
硬件或软件系统本身发生故障的情况下,系统仍
能保持可靠运行。
4,能方便地适应交换机的各种条件
一个程控交换机要面对大量规模不同, 对交
换机功能要求不同, 运行环境不同的交换局 。
5,软件的可维护性要求高
交换软件的另一个特点是具有相当大的维护
工作量。
4.1.2 数据驱动程序的特点及其结构
程控交换软件的一个基本要求是容易追加新
的功能及适应不同的条件。
图 4-2 动作驱动程序的流程图
图 4-3 数据驱动程序的流程图
图 4-4 数据驱动程序的一般结构
4.1.3 有限状态机 ( FSM) 和有限消息机 ( FMM) 的概念
系统的有限状态机描述是指能将系统(或进程)的状
态定义为有限个状态,然后描述在每个状态下受到某个外部
信号激励时系统作出的响应及状态转移的情况。
图 4-5 FSM结构的示意图
4.1.4 在交换软件设计中应用的三种类型的程序设计语言
在程控交换机软件的开发、运行和维护阶段,一般要
用到三种类型的语言:规范描述语言( SDL)、各种高级
语言和汇编语言、人机对话语言( MML)。
1.规范描述语言
规范描述语言( SDL)是原 CCITT建议的一
种高级语言,主要用来说明电话交换系统的行为。
( 1)系统定义
? 系统名字
? 信号定义
? 信号表定义
? 信道定义
? 数据定义
? 模块定义
图 4-6 系统图的 SDL/GR表示
( 2) 模块定义
模块定义包含以下项目,
?模块名字 信号定义
?信号表定义
? 信号路由定义
? 信道到路由的连接
?进程定义
?数据定义
图 4-7 模块的 SDL/GR表示
( 3)进程定义
图 4-8 SDL/GR描述进程的主要符号
图 4-9 进程定义的例子
2,汇编语言和高级语言
( 1) 汇编语言
汇编语言是面向处理机动作过程的语言
( 2)高级语言
3,人机对话语言 ( MML)
( 1) 输入信息 —— 人机命令
( 2) 输出语言
4.2 运行软件的一般结构
4.2.1 运行软件的基本结构
程控交换机的运行软件指存放在交换机
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 4-10 运行软件结构
4.2.2 局数据和用户数据
1,局数据
局数据用来描述交换机的配置及运行环
境, 主要包含以下内容,
? 配置数据
? 交换局的号码翻译规则
? 路由中继数据
? No.7信令数据
? 计费数据
? 新业务提供情况
2,用户数据
用户数据用来说明用户的情况, 每个用户都有其
特有的用户数据 。 用户数据主要包括以下内容,
? 用户电话号码, 用户设备码
? 用户线类别
? 话机类别
? 用户的服务等级
? 用户对新业务的使用权及用户已登记的新业务
? 用户计费数据
4.2.3 操作系统, 呼叫处理程序以及维护管理程序
1,操作系统
2,呼叫处理程序
3,维护管理系统
4.3 程序的级别及调度
4.3.1 程序的优先级, 各类程序的特点及驱动方式
程控交换机软件的最基本特点是并发性和实时
性,并发性是指在系统中存在多道被激活的作业,
实时性是指系统对外界出现的事件必须在规定时间
内作出响应,否则将丢失有关信息而导致呼叫处理
的失败。
1.中断级
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,即事件何时发生事先无法确定。
2,时钟级
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)。
3,基本级
基本级程序的功能是对外部发现的各种事件进行
处理。
4.3.2 时钟级程序的调度
时钟级调度程序是由时钟中断启动的。
1,表格结构
2,调度程序流程
图 4-11 比特型时间表
2







图4-
12







4.3.3 处理机占用率计算
图 4-13 时钟级与基本级的执行
4.3.4 基本级程序的调度
1,进程的概念
进程是操作系统中最重要、最基本的概念之
一,它是随着多道程序的出现而引入的。
进程具有如下性质,
① 进程包含了数据和运行于其上的程序 。
② 同一程序同时运行于不同数据集合上时,
构成不同的进程。
③ 若干个进程可以是相互交往的 。
④ 进程可以并发地执行。
2.进程的状态及其转换
? 等待状态:等待某个事件的发生。
? 就绪状态:等待系统分配处理机以便运行。
? 运行状态:占有处理机正在运行。
? 每个进程在执行过程中,任意时刻当且仅当处于
上述三种状态之一。
图 4-14 进程的状态转换
3,进程控制块
第 — 类:标识信息 。 用于标识一个进程, 如进程
名 ( 与进程定义相对应的程序名 ), 进程号码等 。
第二类: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 。
第三类: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, 控制寄存器的内
容, 程序状态字等 。
第四类:资源信息 。 用于说明有关该进程所占用
的存储器或外设资源的记录和连接信息等 。
图 4-15 进程的物理表征
4.进程通信
处理一个呼叫(或业务)需要多个进程配合完成,
进程之间需要相互通信。
消息发送原语的功能为,
① 在消息缓冲块中填上发送该消息的进程所在的
处理机标识和进程标识 。
② 确定消息路由。
③ 根据已确定的消息路由发送消息。
消息等待原语的功能,
① 保存现场
② 将该进程排入等待队列,然后
转入调度程序调度就绪队列中优先级最
高的进程运行。
5.进程调度
进程调度程序的功能就是从就绪队列
中挑选一个进程到处理机上运行 。
( 1) 进程调度算法
① 先来先服务方法
② 时间片轮转法
③ 分级调度
( 2) 进程调度程序
图 4-16 进程调度程序的示意图
4.4 呼叫处理程序
4.4.1 呼叫处理的基本原理
① 必须解决多个呼叫同时要求一个处理机进行
处理和处理机在同一时刻只能干一件事的矛盾。
② 采用什么方法把要处理的各种事情都互不
影响地加以处理, 而其中有些处理还必须在规定的
时间内完成, 即呼叫处理程序必须具有实时性 。
1.用户呼出阶段
2,数字接收与分析阶段
3,通话建立阶段
4,通话阶段
5,呼叫撤销阶段
图 4-17 交换机中作业调度的一般流程
4.4.2 呼叫处理程序的基本组成及层次结构
图 4-18 呼叫处理程序的分层结构
第一个层次是设备控制程序(硬件接口程序),
它们是终端硬件设备与信令程序、呼叫控制程序之间
的接口软件。
处于第二个层次的软件主要是信令处理程序。
呼叫处理程序的基本结构如图 4-19所示 。
图 4-19 呼叫处理程序的基本结构
图 4-19 呼叫处理程序的基本结构
4.4.3 呼叫处理中用到的数据
1,暂时性数据
( 1) 呼叫控制块
( 2) 设备表
( 3) 资源状态表
图 4-20 呼叫控制块结构
2.半固定数据
( 1) 用户数据
用户数据描述了用户的全部信息, 每一个用户都有
自己的用户数据 。 用户数据主要包括以下内容,
? 用户电话号码及设备码;
? 用户使用状况;
? 用户线类别 ( 如普通, 投币, 用户交换机等 ) ;
? 用户发话等级;
? 用户话机类型;
? 新业务使用情况;
? 计费类别 。
图 4-21 用户数据结构
( 2) 局数据
局数据主要有数字分析表, 路由和中继数据, 计
费数据等 。
① 数字分析表
前缀分析表
地址翻译表
② 路由, 中继数据
③ 计费数据
4.
4.
4






1





线







1











?
图4-
22








2









4-
23












图4-
24











( 3) 模拟用户线处理进程
图 4-25 用户线存储器的数据结构
? 状态信息:记录用户当时的状态 。
? 记发器号码:在收号阶段, 将为用户分配相应的收号
器, 该处记录其号码, 以便在收号完毕后归还 。
? 号码存储区指针:在收号阶段, 用户线管理程序要申
请一个空闲的存储块, 用来存储接收到的号码, 此处用来
存放指向号码存储区的指针 。
? 信令分配信息:用来记录对该用户线的驱动信息 。
? 呼叫控制块号码:用来记录该用户线使用的呼叫控制块
号码, 用户线处理进程向呼叫控制进程发送的消息中, 应
包括与该用户线对应的呼叫控制块的号码, 以便任务调度
程序将此消息发送给与此用户线对应的呼叫控制进程 。
图4-
26

化SD
L/G
R

2,中继线路信令处理程序
( 1) 局间数字型线路信令
( 2) 出中继数字线路信令处理程序
① 数字中继线路信令的扫描与驱动
图 4-27 扫描存储器( SCN)和上次扫描值存储器( LSCN)的结构
图4-
28
对30




线













② 数字线路信令的驱动
③ 出中继数字线路信令处理进程
图 4-29 出中继数字线路信令处理进程的简化 SDL图
3.多频互控信令的发送和接收
4,No.7信令系统在程控交换机上的实现
( 1)实施 No.7信令系统时软件和硬件的功能划分
No.7信令系统的功能有的由硬件实现,有的由软
件实现。软、硬件的功能划分如图 4-30所示。
图 4-30 No.7信令系统的软、硬件功能划分
图 4-31 第二级软、硬件功能划分
第三级和第四级的功能由软件实现。
( 2) No.7信令在 S1240系统上的实现
图 4-32 No.7四级功能在 S1240系统中的分布示意图
No.7信令的第一级功能是数字中继模块 ( DTM) 和
公共信道信号模块 ( CCSM) 之间通过数字交换网络 DSN
中的半永久通路相连的一个时隙, 即一个 64 kbit/s的数据
通道 。
第二级信号链路功能由 CCMS信号终端中的硬件和软
件实现 。
第三级的消息处理功能由 CCSM中的软件实现 。 信号
网管理功能由 SACE N7中的软件实现 。
第四级电话用户 ( TUP) 功能由驻存在 DTM中的软
件实现 。
① No.7信令模块 CCSM
图 4-33 CCSM硬件结构图
② S
12
40
的No.
7







3
)No.
7




在NE
AX
61






?
图4-
34
N
EA
X6
1
中No
.7







No.7的第一级功能由数字中继接口( DTI)、时分
数字网( TDNW)以及 No.7信令接口( N7SI)完成。
No.7的第二功能级的功能由公共信道信号控制器(
CCSC)完成。
No.7的第三级和第四级功能由驻存在专用信号处理
机( CCSP)和呼叫处理机( CLP)及维护管理处理机
( OMP)中的软件来完成。
图 4-35 NEAX61系统中 No.7软件模块结构
4.4.5 呼叫控制程序
呼叫控制程序又叫做呼叫状态管理程序。
在, 收号, 状态可能收到的消息有, 挂机,,, 久不拨
号, 或, 预译号码, 。
图4-
36







化SD
L

(1

图4-
37







化SD
L

(2

图4-
38



























化SD
L

4.4.6 分析程序和资源管理程序
1,分析的基本方法
一种方法是表格展开法。
图 4-39 表格展开法示例
图4-
40













2,去话分析
去话分析的最后结果一般应包括,
? 收号设备类型号;
? 应执行的任务号码;
? 下一状态号码 。
3,来话分析
? 被叫用户的用户数据;
? 被叫用户的状态;
? 主叫用户的某些数据 。
4.数字分析
( 1)分析的数据来源
?呼叫源码
? 呼叫目标
( 2)分析的结果数据
? 呼叫的优先级
?路由数据
?最小号长,最大号长
?呼叫释放方式(互不控、主叫控制、被叫控制)
?计费索引
?限话类型
?目标选择
? 阻塞原因
( 3)数字分析的一般步骤
① 源分析
② 数字准备
③ 数字分析
④ 任务定义
5.路由及中继选择
( 1) 路由中继组织的一般结构
① 路由块
② 路由
③ 中继群
④ 中继线
( 2)路由中继选择方法
① 路由的选择
② 中继群选择
? 顺序选择
? 循环选择
③ 中继选择
? 顺序选择
? 先进先出或后进先出选择方法
6,通路选择