程控交换机的软件系统.ppt
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1、1,程控交换软件系统,1、程控交换软件的特点和组成,1.1程控交换软件的特点,交换软件的基本任务就是控制交换机的运行,也就是完成呼叫处理。程控交换机的特点是业务量大,实时性和可靠性要求高,因此对运行软件也要求有较高的实时效率,能处理大量的呼叫,而且必须保证通信业务的不间断性。交换软件的3大特点:实时性、多任务并发执行、高可靠性(业务的不间断性)。,1.2程控交换机的软件组成,软件系统,操作系统,数据库系统,应用软件,呼叫处理,OAM,程控交换机的软件系统=操作系统+应用软件,程控交换机的操作系统,程控交换机的操作系统是计算机硬件与应用软件的接口,是一个实时多任务的操作系统。(1)实时操作系统:
2、能对随机发生的外部事件做出及时地响应,并进行处理。虽然事件的发生时间是无法预知的,但必须在事件发生时能够在严格的时限内做出响应,即使是在负荷较大的情况下。(2)多任务操作系统:支持多任务(Task)并发处理,由于多任务的并发性因而必然会引起任务的同步、互斥、通信以及资源共享等问题。此外,由于程控交换系统的控制系统多采用分布式多处理机结构,所以其操作系统也具有网络操作系统和分布式操作系统的特点。,程控交换机的操作系统对任务调度一般采用基于优先级的抢占式调度算法。(1)基于优先级调度算法:系统中的每个任务都拥有一个优先级,任何时刻系统内核将CPU分配给处于等待队列中优先级最高的任务运行。(2)基于
3、抢占式调度算法所谓抢占式是指如果系统内核一旦发现有优先级比当前正在运行的任务的优先级高的任务,则使当前任务退出CPU进入等待队列,立即切换到高优先级的任务执行。在处理同优先级别的任务时采用先来先服务或轮转调度的算法。,为什么进行任务的分级?处理机具有高速的处理能力,但同一时间也只能处理一项任务。这就需要很好的安排,使其能在分时处理的条件下满足实时处理的要求。各任务本身的实时要求是不同的,有的实时性要求高,有的则要求不高,因此可以根据任务的实时要求将它划分为若干级别。在程控交换系统中,可按照紧急性和实时性要求的不同将任务分为三种:(1)故障级任务:(2)周期级任务:(3)基本级任务:,任务的分级
4、,(1)故障级任务:完成故障紧急处理等功能的任务,具有最高优先级。(2)周期级任务:由时钟中断周期性启动执行的任务,周期级任务的优先级较故障级任务低、比基本级任务高。如每隔10ms周期性启动的拨号脉冲识别程序,启动周期为100ms的用户群扫描程序等。(3)基本级任务:由事件启动的实时性要求不高、可以适当延迟执行的任务,其优先级最低。,故障级,周期级,基本级,暂停,时钟中断,时钟中断,时钟中断,时钟中断,10ms,不同级别的任务调度与处理,设每隔10ms产生一次中断,在第一个10ms中断周期内,处理机已执行完周期级和基本级任务,暂停并等待下一个中断的到来;在第二个10ms周期内,先执行周期级任务
5、,然后执行基本级任务,但基本级任务没有执行完就被中断了,进入第三个10ms周期。在第三个10ms周期内,由于发生了故障,周期级任务被中断,转去处理故障级任务。故障级任务执行完后,才再执行周期级任务。,程控交换机的应用软件,程控交换机的应用软件呼叫处理软件。OAM(操作维护管理)软件。数据库系统。,(1)呼叫处理软件 呼叫处理软件主要负责呼叫连接的建立与释放以及 业务流程的控制,它是负责整个呼叫过程控制的软件。具体完成的主要功能如下:用户线和中继线上各种输入信号的检测和识别;呼叫相关资源的管理;对用户数据、呼叫状态以及号码等进行分析;路由选择;控制呼叫状态迁移;控制计时、送音和交换网络的连接;,
6、(2)OAM(操作维护管理)软件:OAM软件是程控交换机用于操作、维护和管理的软件,用于保证系统高效、灵活、可靠地运行。其完成的具体功能有:用户数据和局数据的操作和管理测试告警故障诊断与处理动态监视话务统计计费过负荷控制等,(3)数据库系统程控交换机在进行呼叫处理和操作维护管理过程中,会使用和生成大量的数据,这些数据包括系统数据、用户数据和局数据。系统数据与交换机的硬件体系结构和软件程序有关,不随交换局的应用环境而变化,不同的电话局若采用同一类型的交换系统,它们的系统数据是相同的,所不同的是用户数据和局数据。,用户数据反映用户的具体情况,有静态用户数据和动态用户数据之分。用户数据主要包括以下几
7、种:用户类别:住宅用户、公用电话用户、传真用户等话机类别:PULSE话机、DTMF话机用户状态:空闲、忙、测试、阻塞等限制情况:呼出限制、呼入限制等呼叫权限:本局呼叫、本地呼叫、国内长途、国际长途等,局数据是反映交换局的数据,主要以下几种:交换机硬件配置情况:用户端口数、出/入中继线数、DTMF收号器数、MFC收发器数、信令链路数等各种号码:本地网编号及其号长、局号、应收号码、信令点编码等路由设置情况:局向、路由数计费数据:呼叫详细话单(CDR)等统计数据:话务量、呼损、呼叫情况等复原方式:主叫控制、被叫控制、互不控制,2 呼叫处理的基本原理2.1、呼叫处理过程及其特点设用户A和用户B位于同一
8、个交换机内,且两个用户均处于空闲状态。在某个时刻,用户A要发起与用户B的一个呼叫,即主叫为A、被叫为B,则交换机对这个本局呼叫的基本处理过程如表所示。,通过上面对一个本局呼叫的基本呼叫过程的描述,我们不难发现整个呼叫处理过程就是处理机在某个状态,监视、识别外部来的各种输入信号(例如用户摘挂机、拨号等),然后进行分析,执行任务和输出信号(例如振铃、送各种信号音等),进入另外一个状态,再进行监视、识别输入信号、再分析、执行、输出信号的过程。,从上图 可知,一个呼叫处理的过程可以分为几个阶段,每个阶段对应一个稳定的状态,在每个稳定状态下,只有当交换机检测到输入信号时,才进行分析处理和任务执行,任务执
9、行的结果往往要产生一些输出信号,然后跃迁到另一个稳定的状态,如此反复。,规范描述语言(Specification and Description Language,SDL)主要应用于电信领域,它是为描述复杂的实时系统而特别设计的,只要系统的行为能用扩展的有限状态机来描述,并且其重点在于交互方面,就能够用SDL来说明该系统所具有的行为,也可描述其实际具有的行为。SDL语言具有两种不同的形式:文本表示法(PR)和图形表示法(GR)。PR基于类似程序的语句,比较适合计算机使用。GR基于一套标准化了的图形符号,直观易懂,能够清晰地表示系统结构和控制流程,适于设计开发人员使用。,2.2 用SDL图表示的
10、呼叫处理过程,呼叫处理的过程实际上就是在事件(输入信号)的作用下,从一个稳定状态跃迁到另一个稳定状态的过程,它具有有限个状态和有限个输入事件,具有一个初始状态,且输入事件引起状态的迁移,因此,对于程控交换系统处理呼叫的行为,我们可以用扩展的有限状态机来描述。SDL不仅对系统的行为能用扩展的有限状态机来描述,而且能够清楚表达功能部件之间的通信关系和定时器功能。因而采用SDL语言可以方便、直观、准确的表达呼叫处理过程。,SDL图形表示法中常用的图形符号,SDL常用的图形符号,SDL图描述的本局呼叫的处理过程,呼叫处理过程的特点:整个呼叫处理过程可分为若干个阶段,每个阶段可以用一个稳定的状态来表示;
11、整个呼叫处理的过程就是在一个稳定状态下,处理机监视、识别输入信号,进行分析处理,执行任务和输出命令,然后跃迁到下一个稳定状态的循环过程;两个稳定的状态之间要执行各种处理;在一个稳定状态下,若没有输入信号,状态不会迁移;相同的输入信号在不同的状态下会有不同的处理,并迁移到不同的状态;在同一状态下,对不同输入信号的处理是不同的;在同一状态下,输入同样信号,也可能因不同情况得出不同结果,通过上述对呼叫处理过程特点的分析,我们可以将呼叫处理过程划分为以下三个部分:(1)输入处理 在呼叫处理的过程中,输入信号主要有摘机信号、挂机信号、所拨号码和超时信号,我们把这些输入信号也叫做事件,输入处理就是指识别和
12、接收这些输入信号的过程,在交换机中,它是由相关输入处理程序负责完成的。(2)分析处理 分析处理就是对输入处理的结果(接收到的输入信号)、当前状态以及各种数据进行分析,以决定下一步执行什么任务的过程,如号码分析、状态分析等。分析处理的功能是由分析处理程序来完成的。,(3)任务执行和输出处理任务执行是指在迁移到下一个稳定状态之前,根据分析处理的结果,完成相关任务的过程。它是由任务执行程序来完成的。在任务执行的过程中,要输出一些信令、消息或动作命令,如No.7信令、处理机间通信消息以及送拨号音、停振铃和接通话路命令等,我们将完成这些消息的发送和相关动作的过程叫做输出处理,输出处理由输出处理程序来完成
13、。,2.3 输入处理输入处理的主要功能就是要及时检测外界进入到交换机的各种信号,如用户摘/挂机信号、用户所拨号码(PULSE、DTMF)、中继线上的信令的线路信号等。我们将这些从外部进入到交换机的各种信号称为事件。输入处理是由输入处理程序来完成的。在一次呼叫过程中,会产生许多这样的随机事件,当事件发生时,输入处理程序要及时、准确地检测和识别这些事件,报告给分析处理程序。,输入处理程序需完成的主要功能有:用户线扫描监视:监视用户线状态是否发生了变化;中继线线路信号扫描:监视采用随路信令的中继线的状态是否发生了变化;接收各种信号:包括拨号脉冲、DTMF信号和MFC信号等;接收公共信道信令;接收操作
14、台的各种信号等。,(1)用户线扫描分析用户线扫描监视程序负责检测和识别用户线的状态变化,其目的就是要检测和识别用户线上的摘机/挂机信号和用户拨号信号。用户线有两种状态:“续”和“断”,“续”是指用户线上形成直流通路,有直流电流的状态;“断”是指用户线上直流通路断开,没有直流电流的状态。用户摘机时,用户线状态为“续”;用户挂机时,用户线状态为“断”;用户拨号送脉冲时,用户线状态为“断”;脉冲间隔时,用户线状态为“续”。因此通过对用户线上有无电流,即对这种“续”和“断”的状态变化进行监视和分析,就可检测到用户线上的摘/挂机信号及脉冲拨号信号。,此外,为了能够及时检测到用户线上的状态变化,处理机必须
15、周期性的去扫描用户线,周期的长短视具体情况而定:用户摘挂机扫描周期一般为100200ms拨号脉冲识别周期一般为810ms。因此用户线扫描监视程序是周期级程序。,(2)用户摘挂机识别原理,设:用户在挂机状态时扫描输出为“1”,用户在摘机状态时扫描输出为“0”,摘挂机扫描程序的执行周期为200ms。摘机识别:就是找到从“1”到“0”的变化点。挂机识别:就是找到从“0”到“1”的变化点。,用户线状态,200ms扫描,这次扫描结果 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1,前次扫描结果 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1,这前 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0,挂机 1,摘机,1 挂机,0,0
16、,摘机识别,用户摘机识别,用户线状态,200ms扫描,这次扫描结果 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1,前次扫描结果 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1,挂机 1,摘机,1 挂机,0,0,这前 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0,挂机识别,用户挂机识别,用户线状态,200ms扫描,这次扫描结果 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1,前次扫描结果 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1,这前 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0,挂机 1,摘机,1 挂机,0,0,这前 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0,摘机识别,挂机识别,用户摘挂机识别,图中每个箭头代表一次200ms扫描监
17、视程序的执行。由于摘机时用户线状态从“1”变为“0”,挂机时用户线状态从“0”变为“1”,因此我们只要将前一个200ms周期的扫描结果,即“前次扫描结果”,与当前200ms周期扫描的结果,即“这次扫描结果”进行比较,确定用户线状态从“1”到“0”的变化点和从“0”到“1”的变化点,就可识别出摘机信号和挂机信号。,用户摘挂机识别的流程图,用户设备号,200ms扫描,这次扫描结果 1 0 0 0 0 1 1 1,前次扫描结果 1 1 0 0 0 0 1 1,这前 0 1 0 0 0 0 0 0,这前 0 0 0 0 0 1 0 0,摘机识别,挂机识别,7 6 5 4 3 2 1 0,群处理,(3)
18、脉冲拨号识别脉冲拨号识别包括脉冲识别和位间隔识别。脉冲识别就是识别用户拨号脉冲,位间隔识别是识别出两位号码之间的间隔,即相邻两串脉冲之间的间隔。A)脉冲识别由于用户拨号送脉冲时为“断”,脉冲间隔时为“续”,所以脉冲识别的本质与摘挂机识别是一样的,都是要识别出用户线状态的变化点。若要能够及时检测到用户线状态的变化,必须要确定合适的脉冲识别扫描周期。,脉冲拨号有三个参数:脉冲速度、脉冲断续比和位间隔由于号盘每秒发出的最快脉冲个数为14个,脉冲周期T=1000/14=71.43ms,在这种情况下若脉冲断续比为2.5:1,则脉冲“续”的时间最短,为(1/3.5)*T,那么拨号期间最短的变化周期为Tmi
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