第四章程控数字交换系统的软件

第四章程控数字交换系统的软件（一）本章的基本要求1．掌握程控交换软件的基本特点。2．掌握数据驱动程序的特点及数据驱动程序的结构。3．掌握有限状态机FSM和有限消息机FFM的概念。4.了解在交换软件设计中应用的三种类型的程序设计语言，SDL语言描述系统功能的三个层次，能读懂用图形表示法对系统三个层次的描述。5．掌握运行软件的基本结构。6．掌握局数据和用户数据的基本内容。7．了解程控操作系统的主要功能8.了解程控交换系统中常用的中断种类及功能。9掌握程序的优先级，各类程序的特点及驱动方式。10．掌握时钟级程序的比特型时间表调度方法。11．掌握处理机占用率计算的基本原理。213．掌握定时处理的基本原理。14．掌握呼叫处理的基本原理及交换系统中作业处理的一般流程。15．掌握呼叫处理程序的基本组成及层次结构。16．掌握呼叫处理程序和局数据、用户数据之间的关系。17．了解呼叫记录中存放的内容。18．了解用户摘、挂机扫描程序的功能，掌握DTMF信令的接收原理。19．了解实施No.7信令系统时软件和硬件的功能划分。20．了解去话分析程序、来话分析程序的功能及分析的数据来源。21．掌握数字分析程序的功能、分析的数据来源及结果数据的基本内容。22．掌握交换系统中路由、中继组织的一般层次及路由中继选择程序的功能。4．1程控交换软件基础一．程控交换软件的基本特点1．实时性强能及时收集外部发生的各种事件，对这些事件及时进行分析处理，并在规定的时间内作出响应。2．并发性和多道程序运行多道程序在处理机上都已开始运行，并未结束，而是交替地在处理机上运行。3、可靠性要求高要求交换机软件能长期稳定地运行，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，能很容易对软件进行修改。二．数据驱动程序的特点和数据驱动程序的一般结构1．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就是，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。例条件待执行的程序AB初始规范变化后的规范00R1R201R1R110R2R111R3R3动作驱动程序的流程图2数据驱动程序的流程图条件待执行的程序AB初始规范变化后的规范00R1R201R1R110R2R111R3R3数据驱动程序的一般结构例2例2初始规范和变化后的规范如表4-1-2所示，画出与初始规范和变化后的规范相对应的数据结构。2初始规范和变化后的规范ABC初始规范变化后的规范000R1R1001R2R1010R3R1011R3R1100R4R1101R4R2110R4R3111R4R4200R4R2201R3R3210R2R4211R1R1三．有限状态机FSM和有限消息机FMM的概念1．系统的有限状态机描述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。系统(或进程)具有有限个非空状态集和有限的输入、输出信号集合。系统在每一种稳定状态下可接受其输入信号集合中的一个子集，当接收到一个合法的输入信号时，就执行相应的动作，包括向外部输出相应的信号，然后转移到一个新的稳定状态。每一个输出信号和下一稳定状态都是原状态和输入信号的函数。22．有限消息机FMM有限消息机FMM采用了有限状态机的概念和结构。FMM是一种软件功能模块，实际上是一组程序，是进程的功能描述，它描述了一个进程所具有的状态，在每一状态下可能接收到的消息以及接收到某一消息后应执行的动作，包括向外部发送的消息和转到的下一稳定状态。四．在交换软件中使用的三种程序设计语言规范描述语言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；高级语言和汇编语言：用来编写软件程序；人机对话语言MML：主要用于人机对话，在软件测试和运行维护阶段使用。（一）规范描述语言SDL1规范描述语言SDL的适用范围凡是系统行为能用扩展的有限态自动机来有效地模拟，且重点在交互作用方面的所有系统，SDL都是适用的。例如，电话交换系统、数据交换系统、信令系统、用户接口等都可以用SDL来描述。2．SDL语言的表示层次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。3．SDL语言的表示形式SDL具有两种表示形式，一种称为SDL／GR(SDL图形表示法)，它的基础是一套标准化的图形符号；另一种称为SDL／PR(SDL正文短语表示法)，它的基础是类似于程序的语句。4．系统定义系统定义用来说明一个系统由几个模块组成，模块之间的相互关系及系统与外部环境的关系。5．模块定义模块定义用来说明一个模块由几个进程组成，各个进程之间的相互关系。6．进程定义系统的第三层描述是对模块中进程的说明。进程是一种扩展的有限状态的自动机，它规定了一个系统的动态行为。SDL/GR描述进程的主要符号8位数字接收进程的SDL/GR描述(二)、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。但可读性差，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。近代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.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。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PlC语言(用于NEAX61)加拿大北方电信公司的FROTEL语言(用于DMS—100)。(三)、人机对话语言MMLMML的语言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语言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。输出信息又分为非对话输出(自动信息)和对话输出(应答信息)。1．输入信息——人机命令人机命令由命令码和参数块两部分组成。命令名：参数名=参数值，参数名=参数值……………；命令码规定了应进行的操作，参数块给出了执行命令所需的信息。例如，在S—1240系统中创建一条用户线的命令为：CREATE-SINGLE-SUBSCR：DN＝K’2412401，EN＝H’1010＆1；上面的命令中用到了两个参数：电话号码DN设备码EN。2．输出语言输出语言可分为非对话输出和对话输出。．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。程控交换机的运行软件数据局数据用户数据程序系统程序操作系统数据库系统应用程序呼叫处理程序维护管理程序24．2．2局数据和用户数据的基本内容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。这些数据基本固定，在需要时维护管理人员也可通过人机命令修改。一、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：用来描述交换机的硬件和软件配置情况。硬件配置数据主要说明交换机中各种硬件设备的配置数量、安装位置、相互连接关系等内容；软件配置数据主要说明交换机中各种软件表格的配置数量，起始地址等内容。配置数据一般在交换机扩容时才需要修改。．交换局的号码翻译规则，如呼叫源数据、数字前缀分析表、地址翻译表等。．路由中继数据：用于规定一个交换机设置的局向数，对应于每个局向的路由数，每个路由包含的中继群数、中继群采用的信令方式等内容。．No．7信令数据：用来描述No．7信令系统MTP、TUP、SCCP、ISUP等部分的数据。．计费数据：用来确定有关计费方式、不同局向的计费费率、费率转换时间方案等内容。．新业务提供情况：交换机能提供的新业务的种类及每种业务能提供的最大服务数等。二、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：如普通用户线、公用电话用户线、用户小交换机用户线等；．话机类别：采用拨号脉冲方式还是DTMF方式；用户的服务等级：如呼出限制、本地网有权、国内长途有权、国际长途有权等；．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、维护管理程序的基本功能一．操作系统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。操作系统的主要功能是任务调度、存储管理、定时管理、进程之间的通信和处理机之间的通信、系统的防御和恢复。2任务调度程序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。存储器管理的基本功能是实现对动态数据区及可覆盖区的分配与回收，并完成对存储区域的写保护。定时管理的功能是为应用程序的各进程提供定时服务，定时服务可分为相对定时和绝对定时。消息处理程序用来完成进程之间的通信，当收、发进程位于不同的处理机中时，则还需要有一个网络处理程序来支持不同处理机之间的通信。故障处理程序的主要功能是对系统中出现的软件、硬件故障进行分析，识别故障发生的原因和类别，决定排除故障的方法，使系统恢复正常工作能力。故障处理程序之所以设在操作系统中，一个重要的原因是它的实时性要求很高。2.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。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。3．维护管理系统维护管理系统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。维护管理系统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。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。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。维护子系统可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。测试子系统可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。计费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。4.3操作系统程控交换机中操作系统主要功能是任务调度存储器管理进程之间的通信、处理机之间通信定时管理系统监督和恢复I／O设备管理、文件管理等。4．3．1操作系统的层次结构和核心层处理流程操作系统核心层提供以下三方面功能；（1）中断处理：当中断事件产生时，首先由内核的中断处理例行程序接受并进行原则处理，它分析中断事件的类型和性质，进行必要的状态修改，然后交给外层