《现代通信网及其关键技术》第二章.ppt

现代通信网 第2章 公众电话网PSTN2.6 软件系统软件系统1对交换软件的要求对交换软件的要求(1)实时效率实时效率交换系统需要同时，或者说，在一个很短的时间间交换系统需要同时，或者说，在一个很短的时间间隔内处理成千上万个并发任务。隔内处理成千上万个并发任务。不能因为软件的处理能力不足而使用户等待时间过不能因为软件的处理能力不足而使用户等待时间过长。长。因此程控交换机的控制软件设计要满足实时性。因此程控交换机的控制软件设计要满足实时性。现代通信网 第2章 公众电话网PSTN(2)多道程序运行多道程序运行一个大型交换系统中可以容纳几万门或更多的电话，程控交一个大型交换系统中可以容纳几万门或更多的电话，程控交换机要及时处理各种呼叫必须以多道程序运行方式工作，也就换机要及时处理各种呼叫必须以多道程序运行方式工作，也就是说要同时执行许多任务。例如一个一万门的交换机，忙时平是说要同时执行许多任务。例如一个一万门的交换机，忙时平均同时可能有均同时可能有12002000个用户正在通话，再加上通话前、后个用户正在通话，再加上通话前、后的呼叫建立和释放用户数，就可能有的呼叫建立和释放用户数，就可能有2000多项处理任务。多项处理任务。软件系统必须能及时记录这些呼叫建立中和呼叫进行中的用软件系统必须能及时记录这些呼叫建立中和呼叫进行中的用户状态，并将有关的数据都保存起来，以便呼叫处理往下进行。户状态，并将有关的数据都保存起来，以便呼叫处理往下进行。除此之外，还要同时处理维护、测试和管理任务。除此之外，还要同时处理维护、测试和管理任务。现代通信网 第2章 公众电话网PSTN(3)不间断性不间断性程控交换机一经开通，其运行就不能间断，即使在硬件或软程控交换机一经开通，其运行就不能间断，即使在硬件或软件系统本身有故障的情况下，系统仍应能保证可靠运行，并能件系统本身有故障的情况下，系统仍应能保证可靠运行，并能在不中断系统运行的前提下，从硬件或软件故障中恢复正常。在不中断系统运行的前提下，从硬件或软件故障中恢复正常。对于程控交换机来说，出现万分之一或十万分之一的错误一对于程控交换机来说，出现万分之一或十万分之一的错误一般还是可以容许的，但整个系统中断则会带来灾难性的损失。般还是可以容许的，但整个系统中断则会带来灾难性的损失。因此，许多交换机的可靠性指标是因此，许多交换机的可靠性指标是99.98的正确呼叫处理的正确呼叫处理及及40年内系统中断运行时间不超过年内系统中断运行时间不超过2小时。小时。现代通信网 第2章 公众电话网PSTN2.程控交换的软件组成程控交换的软件组成现代通信网 第2章 公众电话网PSTN1.运行软件系统运行软件系统（联机软件，在线软件）：（联机软件，在线软件）：放在交换机处理机系统中，对交换机的各种业务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软件进行处理的软件,其中的大部分软件具有比较强的实时其中的大部分软件具有比较强的实时性。性。运行软件是交换机运行中直接使用的程序运行软件是交换机运行中直接使用的程序,根据根据功能的不同，运行软件系统又可分为操作系统、数据功能的不同，运行软件系统又可分为操作系统、数据库系统和应用软件系统三个子系统。库系统和应用软件系统三个子系统。程控交换机应配置实时操作系统，以便有效地管程控交换机应配置实时操作系统，以便有效地管理资源和支持应用软件的执行。理资源和支持应用软件的执行。现代通信网 第2章 公众电话网PSTN 操作系统的主要功能是任务调度、通信控制、存储器管理、时间管理、系统安全和恢复。此外，还有外设处理、文件管理、装入引导等功能。数据库系统对软件系统中的大量数据进行集中管理，实现各部分软件对数据的共享访问功能，并提供数据保护等功能。应用软件系统通常包括呼叫处理程序、管理程序和维护程序三部分。现代通信网 第2章 公众电话网PSTN 呼叫处理程序主要用来完成交换机的呼叫处理功能。普通的呼叫处理过程从一方用户摘机开始，然后接收用户拨号数字，经过对数字进行分析后接通通话双方，一直到双方用户全部挂机为止。管理程序的主要作用包括三个方面：一是协助实现交换机软、硬件系统的更新；二是进行计费管理；三是监督交换机的工作情况，确保交换机的服务质量。维护程序实现交换机故障检测、诊断和恢复功能，以保证交换机可靠地工作。现代通信网 第2章 公众电话网PSTN 2.支援软件系统n用来开发和生成交换局的软件和数据，即开通时的测用来开发和生成交换局的软件和数据，即开通时的测试的软件。试的软件。n程控交换机的成本和质量在很大程度上取决于软件系统，因此，软件的开发和生产效率及质量是直接影响程控交换机成本和质量的关键。n 支援软件系统的一个重要功能就是提供软件开发和生产的工具与环境。现代通信网 第2章 公众电话网PSTN3.程控交换数据程控交换数据在程控交换机中，所有有关交换机的信息都是通过数据来在程控交换机中，所有有关交换机的信息都是通过数据来描述的，如交换机的硬件配置、使用环境、编号方案、用户当描述的，如交换机的硬件配置、使用环境、编号方案、用户当前状态、资源前状态、资源(如中继、路由等如中继、路由等)的当前状态、接续路由地址等。的当前状态、接续路由地址等。根据信息存在的时间特性，数据可分为半固定数据和暂时根据信息存在的时间特性，数据可分为半固定数据和暂时性数据两类。性数据两类。现代通信网 第2章 公众电话网PSTN呼叫处理中用到的数据呼叫处理中用到的数据1)暂时性数据暂时性数据（1）呼叫控制块）呼叫控制块（2）设备表）设备表（3）资源状态表）资源状态表现代通信网 第2章 公众电话网PSTN 暂时性数据用来描述交换机的动态信息，资源状态和说明资源之间的动态连接硬件（用户线，中继线路，内部时隙，扫描器等）软件（存储区，进程和数据等）状态，忙、闲、停用。这类数据随着每次呼叫的建立过程不断产生变化，呼叫接续完成后也就没有保存的必要了。呼叫处理过程中有许多数据在不断变化，需要暂存。为方便处理和使用，这类数据按照其性质被组织成紧凑的表格结构。现代通信网 第2章 公众电话网PSTN半固定半固定(永久永久)数据数据n半固定数据用来描述静态信息，一旦输入，一般较少改动半固定数据用来描述静态信息，一旦输入，一般较少改动,半固定数据可由操作人员输入一定格式的命令加以修改半固定数据可由操作人员输入一定格式的命令加以修改.n1).局数据：局数据：反映局内各种设备的状态和特征的数据反映局内各种设备的状态和特征的数据,是与整个交换局有是与整个交换局有关的数据，包括局间中继设备码、中继类型、中继方式、信令方式、计费关的数据，包括局间中继设备码、中继类型、中继方式、信令方式、计费方案、编号方案等。只在本局使用。方案、编号方案等。只在本局使用。n2).用户数据：反映用户特征的数据用户数据：反映用户特征的数据.包括用户号码、设备号码、话机类型、包括用户号码、设备号码、话机类型、用户呼叫权限、用户业务类型等；每个用户用户呼叫权限、用户业务类型等；每个用户 有两个数据表有两个数据表格与之对应，一个用于呼入，一个呼出。格与之对应，一个用于呼入，一个呼出。n3).系统数据：与交换机系统有关的数据，不论交换设备装在何种话局，系统数据：与交换机系统有关的数据，不论交换设备装在何种话局，它都不变。它都不变。现代通信网 第2章 公众电话网PSTN2)半固定数据半固定数据（1）用户数据）用户数据用用户户数数据据描描述述了了用用户户的的全全部部信信息息，每每一一个个用用户户都都有有自己的用户数据。用户数据主要包括以下内容：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；用户电话号码及设备码；用户使用状况；用户使用状况；用户线类别（如普通、投币、用户交换机等）；用户线类别（如普通、投币、用户交换机等）；用户发话等级；用户发话等级；用户话机类型；用户话机类型；新业务使用情况；新业务使用情况；计费类别。计费类别。现代通信网 第2章 公众电话网PSTN(2)局数据局数据n交换局公用硬件配备情况：交换局公用硬件配备情况：包括出包括出/入局中继器数量和类别，信号设备数量入局中继器数量和类别，信号设备数量和类别，和类别，DTMF收号器数，即它们接入交换机的收号器数，即它们接入交换机的位置，交换机网络结构，公共链路数等位置，交换机网络结构，公共链路数等.n局内环境的参数：局向数，每局的中继器数和类局内环境的参数：局向数，每局的中继器数和类别等别等.现代通信网 第2章 公众电话网PSTNn迂回路由设置情况：出局呼叫和入局呼叫迂回路由情况等。迂回路由设置情况：出局呼叫和入局呼叫迂回路由情况等。n接入用户交换机情况：用户交换机类别、中继线数、入网方接入用户交换机情况：用户交换机类别、中继线数、入网方式和号码等。式和号码等。n公用设备忙闲状况。公用设备忙闲状况。n计费方式：各种附加费、各种费率。计费方式：各种附加费、各种费率。n特服情况：特服种类和线数。特服情况：特服种类和线数。n新服务提供情况：种类和数量。新服务提供情况：种类和数量。n复原方式：各种呼叫的复原方式。复原方式：各种呼叫的复原方式。n交换机类别：长市农合一，市农合一，市话等。交换机类别：长市农合一，市农合一，市话等。n能接的非话终端种类和数量。能接的非话终端种类和数量。n各种号码：本地网编号号长，局号，最多能收的号码位数。各种号码：本地网编号号长，局号，最多能收的号码位数。现代通信网 第2章 公众电话网PSTN2.7 程序的执行管理程序的执行管理n1.实时处理：是指当用户无论在何时发出处理要实时处理：是指当用户无论在何时发出处理要求时，交换机都应立即响应在允许的时限范围内求时，交换机都应立即响应在允许的时限范围内及时给与执行处理，实现用户的要求。及时给与执行处理，实现用户的要求。（许多处理请求有一定的时间要求（许多处理请求有一定的时间要求-实时性）实时性）n2.多重处理：指交换机的处理设备面对众多的呼多重处理：指交换机的处理设备面对众多的呼叫所采用的处理方法叫所采用的处理方法现代通信网 第2章 公众电话网PSTN2.7.1 实时处理的措施实时处理的措施n1.定期扫描定期扫描n2.多级中断：多级中断：按时启动实时要求较严格的程序。按时启动实时要求较严格的程序。n3.队列队列现代通信网 第2章 公众电话网PSTN2.7.2 多重处理多重处理n1.按优先顺序依次处理：按优先顺序依次处理：n2.多道程序同时运行多道程序同时运行n3.群处理群处理n4.多处理机多处理机现代通信网 第2章 公众电话网PSTN多道程序同时运行多道程序同时运行中断中断中断中断中断中断发生发生发生呼叫A呼叫B呼叫C外设动作处理机处理现代通信网 第2章 公众电话网PSTN2.7.3 程序的执行级别程序的执行级别n在程控交换系统中按紧急性和实时性的要求不同在程控交换系统中按紧急性和实时性的要求不同可将任务划分为不同的等级：可将任务划分为不同的等级：n故障级（故障级（FH,FM,FL)：负责故障识别和紧急：负责故障识别和紧急处理等功能，具有最高优先级。处理等功能，具有最高优先级。n周期级周期级(时钟级时钟级 H,L)：由时钟中断按周期性启由时钟中断按周期性启动的任务。动的任务。n基本级基本级(BQ1,BQ2,BQ3)：由队列启动的、：由队列启动的、实时性要求较低的任务。实时性要求较低的任务。现代通信网 第2章 公众电话网PSTN时钟级 基本级时钟级基本级时钟级 基本级时钟中断周期4msFMFLHLB现代通信网 第2章 公众电话网PSTN2.7.4 任务的启动控制任务的启动控制n故障级任务采用故障中断来启动。故障级任务采用故障中断来启动。n时钟级任务采用时钟中断来启动。时钟级任务采用时钟中断来启动。n基本级任务采用队列来启动基本级任务采用队列来启动现代通信网 第2章 公众电话网PSTN 2.7.5 程序设计语言程序设计语言 n程控交换机的软件设计常用两类语言：汇编语言 高级语言n选用哪类语言通常要考虑以下几点：1）程序的效率 2）编程的效率 3）适于程序结构化和软件模块化的设计 4）便于程序的调试 5）可维护性和可移植性 6）数据修改的可能性和方便性现代通信网 第2章 公众电话网PSTN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软件维护SDLCHILLSDL、CHILLMML现代通信网 第2章 公众电话网PSTNn SDL语言语言（SpecificationandDescriptionLanguage）是功能说）是功能说明与描述语言明与描述语言,是一种图像语言是一种图像语言,用来描述程控交换机的功用来描述程控交换机的功能和逻辑过程。在软件设计的初期能和逻辑过程。在软件设计的初期,往往先用往往先用SDL语言确语言确定对软件系统的功能要求后定对软件系统的功能要求后,再进行编制程序的详细设计。再进行编制程序的详细设计。n CHILL语言语言（CCITT High Level Language）是）是CCITT高级语言的缩写高级语言的缩写,主要用来进行软件设计、程序编主要用来进行软件设计、程序编制、软件检验等。制、软件检验等。n MML语言语言（ManMachineLanguage）是用于人是用于人机对话的一种交互式人机对话的一种交互式人机操作和维护命令语机操作和维护命令语言。言。现代通信网 第2章 公众电话网PSTN2.8 程控交换机呼叫处理软件程控交换机呼叫处理软件 一个呼叫的处理过程一个呼叫的处理过程1）主叫用户摘机呼叫）主叫用户摘机呼叫2）送拨号音，准备收号）送拨号音，准备收号3）收号）收号4）号码分析）号码分析5）接至被叫用户）接至被叫用户6）向被叫用户振铃）向被叫用户振铃7）被叫应答和通话）被叫应答和通话8）主叫先挂机，通话结束）主叫先挂机，通话结束9）被叫先挂机，通话结束）被叫先挂机，通话结束现代通信网 第2章 公众电话网PSTN稳定状态稳定状态1输入处理输入处理 内部处理内部处理 任务执行任务执行（始）程序（始）程序输出驱动输出驱动任务执行任务执行（终）程序（终）程序稳定状态稳定状态2事件事件 硬件驱动硬件驱动1.状态转移过程状态转移过程现代通信网 第2章 公众电话网PSTN现代通信网 第2章 公众电话网PSTN现代通信网 第2章 公众电话网PSTN现代通信网 第2章 公众电话网PSTN呼叫处理的过程可分为三个部分：呼叫处理的过程可分为三个部分：q输入处理输入处理q分析处理分析处理q内部任务的执行和输出处理内部任务的执行和输出处理现代通信网 第2章 公众电话网PSTN1)输入处理输入处理收集话路设备的状态变化和有关的信令信息称为输入处理。收集话路设备的状态变化和有关的信令信息称为输入处理。各种扫描程序都属于输入处理。各种扫描程序都属于输入处理。输入处理通常是在时钟中断控制下按一定周期执行，输入处理通常是在时钟中断控制下按一定周期执行，主要任务是发现事件而不是处理事件。主要任务是发现事件而不是处理事件。输入处理是靠近硬件的低层软件，实时性要求较高。输入处理是靠近硬件的低层软件，实时性要求较高。现代通信网 第2章 公众电话网PSTN2）内部分析处理）内部分析处理内部分析处理就是对各种信息（当前状内部分析处理就是对各种信息（当前状态、输入信息、用户数据、可用资源等）态、输入信息、用户数据、可用资源等）进行分析，以决定下一步要做什么，它属进行分析，以决定下一步要做什么，它属于基本级程序。于基本级程序。现代通信网 第2章 公众电话网PSTN2)内部处理内部处理内部处理是呼叫处理的高层软件，与硬件无直接关系。例内部处理是呼叫处理的高层软件，与硬件无直接关系。例如数字分析、路由选择、通路选择等。如数字分析、路由选择、通路选择等。呼叫建立过程的主要处理任务都在内部分析、处理中完成。呼叫建立过程的主要处理任务都在内部分析、处理中完成。内部处理程序的一个共同特点是要通过查表进行一系列的内部处理程序的一个共同特点是要通过查表进行一系列的分析、译码和判断。分析、译码和判断。内部处理程序的结果可以是启动另一个内部处理程序或者内部处理程序的结果可以是启动另一个内部处理程序或者启动输出处理。启动输出处理。现代通信网 第2章 公众电话网PSTN内部处理内部处理-对各种输入信息进行分析，以决定下一步应对各种输入信息进行分析，以决定下一步应执行的任务执行的任务n通过查表进行一系列的分析和判断通过查表进行一系列的分析和判断.n找出下一步应该执行哪些具体的任务；找出下一步应该执行哪些具体的任务；找出下一步应该转移到何种状态；找出下一步应该转移到何种状态；找出下一步执行的任务中可能涉及哪些硬件设备群找出下一步执行的任务中可能涉及哪些硬件设备群.n其结果可以是启动另一个内部处理程序或启动输出处其结果可以是启动另一个内部处理程序或启动输出处理理.现代通信网 第2章 公众电话网PSTN 内部处理程序的种类内部处理程序的种类硬件硬件 输入信息依据输入信息依据 内部分析程序内部分析程序 输出输出主叫摘机用户发号码来话呼叫呼叫中某种状态主叫用户数据被叫用户号码被叫用户数据某种信息或变化去话分析数字分析来话分析状态分析拨号音接续出局接续振铃接续或忙音接续下一状态及处理任务本局接续现代通信网 第2章 公众电话网PSTN3)输出处理输出处理输出驱动属于输出处理，也是与硬件直接有关的低层软件。输出驱动属于输出处理，也是与硬件直接有关的低层软件。输出处理与输入处理都要针对一定的硬设备，可以合称为设输出处理与输入处理都要针对一定的硬设备，可以合称为设备处理。备处理。扫描是处理机输入信息，驱动是处理机输出信息，它们是处扫描是处理机输入信息，驱动是处理机输出信息，它们是处理机在呼叫处理过程中与硬件联系的两种基本方式。理机在呼叫处理过程中与硬件联系的两种基本方式。现代通信网 第2章 公众电话网PSTN输出处理输出处理-将分析程序的结果付诸实施，以使状态转移将分析程序的结果付诸实施，以使状态转移n1.任务执行（始）程序任务执行（始）程序：n准备好执行任务所需的硬件资源；准备好执行任务所需的硬件资源；n对这些硬件资源先在软件上加以占用；对这些硬件资源先在软件上加以占用；n在相应的忙闲表中示忙；在相应的忙闲表中示忙；n编制好启动或复原硬件设备的控制数据，准备状态转移。编制好启动或复原硬件设备的控制数据，准备状态转移。n2.输出驱动输出驱动：驱动硬件动作，实现状态转移。驱动硬件动作，实现状态转移。n3.任务执行（终）程序任务执行（终）程序：将已复原的设备在忙闲表中示闲，将已复原的设备在忙闲表中示闲，开始新的监视。开始新的监视。现代通信网 第2章 公众电话网PSTN1)路由选择路由选择n路由选择的任务是根据路由表，确定对应于呼叫路由选择的任务是根据路由表，确定对应于呼叫去向的中继线群，从中选择一条空闲的出中继线。去向的中继线群，从中选择一条空闲的出中继线。n如果线群全忙，还可以依次确定各个迂回路由并如果线群全忙，还可以依次确定各个迂回路由并选择空闲中继线。选择空闲中继线。n路由表是交换局开局时由维护人员人工输入的，路由表是交换局开局时由维护人员人工输入的，一般不再改变，只有在局间中继线调整时才会发一般不再改变，只有在局间中继线调整时才会发生变化。生变化。现代通信网 第2章 公众电话网PSTNC局A局B局C局D局A局B局直达路由直达路由迂回路由最终路由高效路由迂回路由示例路由选择现代通信网 第2章 公众电话网PSTN*通路选择通路选择n通路选择在数字分析和路由选择后执行，其任务通路选择在数字分析和路由选择后执行，其任务是在交换网络指定的入端与出端之间选择一条空是在交换网络指定的入端与出端之间选择一条空闲的通路。闲的通路。n软件进行通路选择的依据是存储器中链路忙闲状软件进行通路选择的依据是存储器中链路忙闲状态的映射表。态的映射表。现代通信网 第2章 公众电话网PSTN现代通信网 第2章 公众电话网PSTN2.输出驱动任务：驱动硬件，便进入新的稳定状态。任务：驱动硬件，便进入新的稳定状态。根据编制好的命令进行输出。包括：包括：n通话话路的驱动，复原。（发送路由控制信息）通话话路的驱动，复原。（发送路由控制信息）n发送分配信号（振铃控制，测试控制等）发送分配信号（振铃控制，测试控制等）n发线路信号和记发器信号；发线路信号和记发器信号；n发公共信道信号；发公共信道信号；n发计费脉冲；发计费脉冲；n发处理机间通信信息；等等。发处理机间通信信息；等等。现代通信网 第2章 公众电话网PSTN输出驱动交换网络的驱动 话路设备电路驱动用户电路(振铃测试)中继电路(线路信号，记发器信号)话务台电路(1)交换网络的驱动：根据所选定的通路，输出驱动信息。即把：驱动信息写入相关的控制存储器中。输出驱动的主要任务是：编好要输出的控制信息、并在适当时刻输出。现代通信网 第2章 公众电话网PSTN交换网络的驱动接口交换网络的驱动接口现代通信网 第2章 公众电话网PSTN3.任务执行（终）程序任务执行（终）程序硬件动作，转移至新状态后，又开始新的监视硬件动作，转移至新状态后，又开始新的监视n包括：释放的硬件在忙闲表中由包括：释放的硬件在忙闲表中由“忙忙”改改“闲闲”，用完空出的表格送回存储器管理，重新排入空，用完空出的表格送回存储器管理，重新排入空闲队列。闲队列。n启动定时器，开始新的监视。启动定时器，开始新的监视。n纪录话务统计数据。纪录话务统计数据。