1、.第4章 存儲程序控制原理2009-10-27.硬件系統的基本組成承上啟下：承上啟下：交換復用開關（開關陣列組成的連接器）連接（連接函數）網絡(單級與多級交換網絡區別)電路交換接口電路設想一下，接下來內容是什么？ .概況現代通信發展的基礎：傳輸方式數字化和控制方式計算機化。存儲程序控制（SPC）：通過軟件變動就可達到改變交換系統的組態和功能的目的。程控交換：泛指存儲程序控制信息交換，如程控電話交換，數據分組交換等。課堂思路呼叫處理過程 實現基本功能 硬件配置 軟件結構.目 錄4.1 呼叫處理過程4.2 程控交換控制系統的電路結構4.3 呼叫處理軟件4.4 程控交換機的軟件系統.4.1 呼叫處理

2、過程1） 一個呼叫處理過程2） 穩定狀態和狀態轉移3） 用SDL圖來描述呼叫處理過程.1） 一個呼叫處理過程1主叫用戶A摘機呼叫：2送撥號音，準備收號：3收號4號碼分析5接至被叫用戶，測試并預占空閑路由6向被叫用戶振鈴7被叫應答通話8話終、主叫先掛機9被叫先掛機.2） 穩定狀態和狀態轉移.穩定狀態和狀態轉移示意圖.圖中共有6種狀態，在每個狀態下任一輸入信號可以引起狀態轉移。在轉移過程中同時進行一系列動作，并輸出相應命令。一個局內呼叫（也包括其它呼叫）過程包括以下三部分處理：輸入處理、內部處理、輸出處理。.同樣的輸入，在不同的狀態，會有不同的處理。如：同樣是摘機，在空閑狀態下，則認為是主叫摘機，

3、要找空閑收號器、送撥號音等，轉入“等待收號狀態”；若在振鈴狀態下摘機，則認為是被叫應答，要進行通話接續，轉入“通話”狀態。 同樣的狀態，不同的輸入，會有不同的處理。如同樣在振鈴狀態，若主叫掛機，則中途掛機處理，轉入空閑；若被叫摘機，則通話接續，轉入通話狀態。 同樣的狀態，相同的輸入，情形不同，會有不同的處理。如空閑狀態下主叫摘機，若有空閑收號器，空閑路由，則轉入等待收號狀態；若沒有空閑收號器或路由，則送忙音，轉入“聽忙音狀態”。 處理機在一個狀態下，如果沒有輸入，則不去理會，反之，輸入將引起狀態轉移。但是，要注意以下幾點：.3） 用SDL圖來描述呼叫處理過程呼叫處理過程在不同情況下，出現的請求

4、以及處理的方法各不相同。例如：識別到掛機信號？這掛機是在用戶聽撥號音時中途掛機？收號階段中途掛機？振鈴階段中途掛機？通話完畢掛機？處理方法也各不相同！這些復雜功能，采用規范描述語言SDL圖來表示。.SDL進程圖常用符號.用戶摘掛機識別用戶摘掛機識別原理及流程 .號碼分析數字雙頻號碼.4.2 程控交換控制系統的電路結構程控交換的控制系統的工作過程常具有下述模式模式：（1）接收外界信息，如外部設備的狀態變化， 請求服務的命令等；（2）分析并處理信息；（3）輸出處理結果，例如指導外設運行的狀態 信息或控制信號。.程控系統的主程控系統的主要特點要特點：外部設備輸入的信號并不直接送入處理器，而是暫時存在

5、存儲器中，由處理器在某一適當的時刻讀出和處理。同理可解釋輸出過程。.接口 n接口的作用：將外來信息（通常表現為電信號形式）轉變成適合于處理器處理的數據形式，或反之。 n接口數據寫入存儲器的過程：借助于處理器，由接口中獨立的處理器完成，或由控制系統的主處理器完成（由接口驅動程序引導）。n接口驅動程序啟動：由操作系統周期地調用（查詢方式），或在接口的請求下強迫啟動（中斷方式）。 .計算機控制系統的組成計算機控制系統的組成：接口（I/O），存儲器（MEM）和中央處理器（CPU）。控制系統的處理器組成控制系統的處理器組成：由CPU、程序和工作數據。控制過程的執行細節及復雜性細節及復雜性：反映在程序和數

6、據（軟件）的設計中。 控制執行的過程控制執行的過程：1.CPU在程序的引導下從指定的輸入存儲器讀出外界輸入的數據;2.結合當前的過程狀態、變量值等工作數據對之進行處理;3.將結果寫入輸出存儲器或改變當前的工作數據。.n1.在任何時刻總線上只可能有一個信號傳輸，即系統中各器件間的信號傳遞是分時獨立地進行的。 n2.實際控制系統的種種差別主要來自它們所使用的CPU不同。 n3.接口電路應能將各種外設輸入的信號轉變成適合CPU總線傳輸的信號，從而使CPU能如同讀寫存儲器那樣讀寫接口電路。 n4.總線是CPU設計的一部分，不同的CPU常要求使用不同的外設接口電路。為了增強適用性，許多接口電路也常設計成

7、可連接多種總線，在具體應用中使用哪種總線連接方式可通過編程選擇。 n5.實際程控交換機的控制系統可由多個CPU組成，它們使用著不同的總線。各CPU總線之間、外設與各CPU總線之間存在著大量的接口。 控制系統電路結構特點控制系統電路結構特點.4.3 呼叫處理軟件4.3.1 狀態轉移的處理過程4.3.2 呼叫處理軟件概述4.3.3 掃描與輸入原理及SDL圖舉例 4.3.4 掃描周期的確定4.3.5 數字分析4.3.6 路由選擇4.3.7 通路選擇4.3.8 輸出驅動.4.3.1 狀態轉移的處理過程呼叫處理過程呼叫處理過程：不斷的狀態轉移過程，輸入處理、內部處理和輸出處理的不斷循環。.設計方法設計方

8、法：根據系統結構和性能，區分出各種不同狀態和狀態轉移條件。.4.3.2 呼叫處理軟件概述輸入處理：例如用戶狀態掃描，撥號脈沖掃描 發現事件 級別：執行級別較高，僅次于故障中斷。 周期：硬件寫入4ms，軟件讀取100ms內部處理：如數字分析、路由選擇、通路選擇 分析處理事件 級別：低于輸入處理，可以允許執行稍有延遲。 結果：啟動另一個內部處理程序或啟動輸出處理。輸出處理：執行振鈴、發碼等功能 執行處理結 完成話路設備的驅動 如接通或釋放交換網中的通路，啟動或釋放某話路 設備中的繼電器或改變控制電位.4.3.3 掃描與輸入原理目的目的：為了有效地讀取硬件狀態信息。定位定位：掃描程序是接近硬件的低層

9、軟件。方式方式：由硬件以一定周期不斷地送往特定的掃描存儲區，再由軟件周期地讀取(有待處理機讀取的外部信息) 。并行并行：每路接口的輸入與輸出僅需要1位存儲器，控制系統的數據總線常是8位、16位甚至32位，接口監測信號的讀入通常需要并行進行。.用戶摘掛機識別用戶摘掛機識別原理及流程 這次掃描結果：PR； 前次掃描結果：LR.狀態變化寄存器 SR=PR與LR 異或操作SR LR=1 掛機識別.掃描與輸入原理.4.3.4 掃描周期的確定掃描周期的確定 （號盤話機撥號號碼的接收（號盤話機撥號號碼的接收 ）1 ）脈沖識別 用戶撥一位號碼，形成一串脈沖，即一串脈沖代表一位號碼。首先應把這一串脈沖識別出來，

10、并由程序判斷出是什么號碼。 2 ）位間隔識別 兩位號碼之間形成位間隔，也就是兩串脈沖之間的間隔，用來區分兩位號碼。 .1 ）脈沖識別 掃描周期確定原則：任何一個脈沖斷續時間內至少進入一次脈沖掃描。號盤脈沖的參數：脈沖速度和脈沖斷、續比。（1）脈沖速度：820個/秒（我國規定）（2）脈沖斷續比1：13：1這樣要求最長的掃描間隔不能大于多少？.1 、脈沖識別.2 、位間隔識別、位間隔識別 1 ）要求在 一個間隔時間內一個間隔時間內 有脈沖發生，也就是說該間隔必須跨越至少一必須跨越至少一次次 1 、 0 之間的變化之間的變化，也可以是多次 先看識別的思想 .現實規定撥號盤的位間隔不小于 250ms

11、，即最短位間隔時間為 250ms 。所以，位間隔掃描周期應該大于 93.75ms ，而小于 250ms ，事實上取的是 96ms 。 掃描間隔時間的確定掃描間隔時間的確定. 位間隔識別原理位間隔識別原理.96ms 識別出的 0 其實可能是位間隔，也有可能是掛機。這時要看一下前次掃描結果（ 8ms ），如果為 0 說明用戶處于摘機狀態，則為位間隔。如果前次掃描結果為 1 ，表示用戶處于掛機狀態，表示用戶中途掛機了，而不是位間隔。 .4.3.5 數字分析n對各種輸入信息，可以來自用戶線、中繼線、其他局、操作臺等的各種信息進行分析并處理，決定下一步該做什么，分析處理由分析程序負責執行。 n數字分析也

12、稱為字冠分析，當交換機收到首位或若干位撥號數字后，就應該啟動數字分析程序，分析主叫所撥的號碼，以確定呼叫接續方向及被叫用戶。 .分析方法一、程序判斷分析法 （1）預譯處理（如號首位0、1處理） （2）號碼分析處理（譯碼表轉任務表）二、查表分析法 優點：可克服程序分析的缺點，可適應編號制度的變化而具有靈活性。 （1）塔式結構 （2）線性結構 . 如果號碼是通過局間信令送來的，則表明是其他局（如 B 局）用戶所撥的號碼，可能呼叫本地用戶，也可能是呼叫其他局的用戶，只是通過本局（ A 局）匯接而已。 另一種是本局（ A 局）用戶所撥的號碼，則要進行的分析有，是否本地呼叫，是否是出局（本地）呼叫，是否

13、長途呼叫，國際呼叫。是不是撥的特服號等。確定是哪一種類型后，再確定下一步的任務。 一、程序判斷分析法.二、查表分析法塔式結構線性表格.（1）塔形結構塔形結構由多級表組成，用所收到的逐位號碼依次檢索各級表格。(“金字塔”式的結構。)1個比特指示位：“0”表示繼續查表，此時所得為下級表的首地址；“1”表示查表結束，得到對應于一定的接續任務的代碼。.（2）線性結構前提：要收到足夠的位數后才開始查表，例如收到前3位后查表； 多數情況：首次查表即可得到分析結果-接續任務代碼；未用號碼：用特殊代碼，例如用“0”表示未分配來； 少數情況：要繼續查表，為此可加一個擴展表。兩種搜索方法：一種是線性方法；另一種是

14、兩分搜索法；兩分法的前提：表中的號碼組合應按其數值依次排列。 .4.3.6 路由選擇（1）路由選擇的任務n根據數字分析的結果，在相應路由中選擇一條空閑的中繼線。如該路由全忙而有迂回路由，就轉向迂回路由，可能迂回多次。 .（2）迂回路由的選擇n查表法 由路由索引（RTX） 查路由索引表得中繼群號（TGN）和下一（迂回）路由索引（NRTX） 每個RTX對應一個TGN-在該中繼群中選擇空閑中繼線。如果全忙，就用NRTX再檢索路由索引表-得到與NRTX對應的TGN及下一個路由索引。 .迂回路由的選擇舉例迂回路由的選擇舉例.路由選擇.4.3.7 通路選擇（1）通路選擇的任務通路選擇的任務是根據已定的入端

15、和出端在交換網絡上的位置（地址碼），選擇一條空閑的通路。一條通路常常由多級鏈路串接而成，串接的各級鏈路都空閑時才是空閑通路。 為進行通路選擇，在內存中必須有各級鏈路的忙閑表，也就是所謂的“網絡映像”。通常采用條件選試，即要全盤考慮所有的通路，從中選擇所涉及的各級鏈路都空閑的通路。 .（1）TST網絡的通路選擇以FETEX-150為例研究對應的PTSW、STSW和S級組成一個網絡模塊，每個網絡模塊有64個字的網絡映象，表示內部時隙（ITS）的忙閑狀態.網絡通路選擇時，出入端位置已定，設：入線在第i個網絡模塊，出線在第K個網絡模塊。 .通路選擇的步驟通路選擇的步驟(1)根據出入線確定忙閑表：應使用

16、NWi和NWK的忙閑表。(2)TST網絡為二級鏈路，需要對應的兩級鏈路都空閑，才是空 閑通路nAB （NWi忙閑表第WC行）（NWK忙閑表第WC+32行）=1 BA （NWK第WC+16行）（NWi第WC+48行）=1 (3)如果邏輯乘結果為0，表示這一行全忙，可換一行測試，最多可換32行。 .4.3.8 輸出驅動輸出驅動的主要任務是編制好要輸出的控制信息并在適當時刻輸出。分類：交換網絡驅動話路設備電路驅動.1）呼叫處理機（CPR）與TST網絡間有接口電路信號接收分配器（SRD）； 2）PTC、SWC、STC分別為初級T控制存儲器、空分級控制存儲器、次級T控制存儲器。 3）設CPR最多可控制8

17、個數字交換模塊，則還應區分哪個模塊（即區分哪個SRD）。4）CPR輸出的驅動信息中，除了要寫入到控制存儲器的信息外，還應包含驅動何種設備的信息 .4.4 程控交換機的軟件系統4.4.1 交換軟件的特點和組成4.4.2 程控交換機的操作系統4.4.3 呼叫處理能力分析4.4.4 數據結構4.4.5 程序設計語言.4.4.1 交換軟件的特點和組成隨著微電子技術的發展，硬件成本越來越低；隨著新業務的不斷引入和功能的不斷完善，軟件工作量還有不斷增加的趨勢。軟件成本和質量決定程控交換系統的價格。軟件系統的特點：規模大、實時性、多道程序并行處理、可靠性要求高。軟件系統的組成：運行軟件系統和支援軟件系統。.

18、交換軟件由運行軟件系統和支援軟件系統兩大部分組成,包括: .4.4.2 程控交換機的操作系統 交換機的操作系統直接覆蓋在裸機上，為其它軟件模塊提供一個虛擬機環境，所以操作系統有兩個界面：操作系統與硬件（處理機系統和交換機外設）之間的界面；操作系統與其它軟件模塊之間界面。.操作系統主要功能：內存管理、程序調度、程序間的通信、處理機間的通信（在多處理機交換系統中）、時間服務、出錯處理等。除這些模塊外，還包括操作系統接口和初始化程序。.1、進程概念定義：程序在某一數據集上的動態執行。描述：進程的等待狀態與進程的有限狀態機 （FSM）描述。進程的FSM描述.2、程序調度程序調度就是調用合適的程序占用處

19、理機。應用程序（進程）必須經操作系統調度才能占用處理機。所有程序的調度都由操作系統中的調用程序來完成。調用是實現系統并發處理的關鍵之一。（1）調度策略 靜態調度和動態調度。（2）程序級別 故障級、時鐘級（或周期級）和基本級。. 其中故障級級別最高。 其次是時鐘級，時鐘級中執行實時性要求嚴格的進程或其它要求定時執行的進程，如各種掃描程序均屬時鐘級。 基本級執行定時性要求不太嚴格的進程，稍有延遲也沒有什么影響，級別最低。.（3）時鐘級調度 時間表是啟動時鐘級程序、作為時鐘級調度的依據。 時間表的構成 ： （）計數器 （）時間表 （）屏蔽表 （）轉移表 .時間表.時間表中時鐘級程序的啟動周期：（）撥

20、號脈沖識別程序，啟動周期為8ms；（）測試用撥號脈沖識別程序，啟動周期為8ms；（）按鈕號碼識別程序，啟動周期為16ms；（）位間隔識別程序，啟動周期為96ms；（）中繼器掃描程序，啟動周期為96ms；（）用戶群掃描程序，啟動周期為96ms；（）時間計數器清零，啟動周期為96ms； 從所要執行的程序看，最大周期為96ms，故時間表有12個單元，即12行即可。時間計數器是每8ms加1，也就是說，時鐘級中斷的周期為8ms。字長16，即每一行有16位。. 時間表控制流程圖：（）時間計數器最初置“0”，每8ms中斷一次，時間計數器加1。（）8ms中斷到，讀時間計數器的值，以其值為指針，讀取時間表中該行

21、的內容。例如，在計數器數值為1時，讀時間表第一行的內容。（）將時間表該行的內容與屏蔽表相應的內容進行邏輯乘。（）將邏輯乘的結果右移一位。（）判斷是否是最高位。（）若不是最高位，則判斷該邏輯乘的結果是否為“1”，不是“1”，則轉入（）。若是“1”，則轉至轉移表，找出相應的程序入口地址，執行該時鐘級程序，執行完畢，即可轉（）。（）若在（）處判斷是最高位，則判斷該位是否為“1”，如果是1，則轉至計數器清零，返回初始位置，等待下一個8ms周期中斷到來。若最高位不是“1”時，則啟動下一級控制程序，本時間表若是L級時間表，則此時就啟動基本級的控制程序。同時，時間計數器加1，返回至初始位置。.（4）基本級調

22、度基本級中的程序也可以有周期性（周期較長），但大部分程序沒有周期性，而是按需執行，有任務就激活。執行控制程序先詢問有無BQ1級處理要求，如有則按BQ1隊列依次處理，處理完畢再詢問有無BQ2級處理要求，如此下去，直到BQ3級的隊列處理完畢為止。基本級調度管理程序框圖.先進先出鏈隊基本級中的隊列就是處理登記表的隊列。處理登記表也叫處理細目，是在發現處理要求的進程中登記的。例如用戶掃描發現用戶呼出，就登記呼出事件處理登記表，包括應激活的進程地址、要求處理的內容和處理中必須的一些數據等。.4.4.3 呼叫處理能力分析兩個參數：通過交換網絡可同時占用的路由數，即一般稱為話務量，用愛爾蘭數表示；單位時間控

23、制設備能處理的呼叫數。數字交換機，交換網絡阻塞率很低，能通過的話務量較大，因此交換機的話務能力往往受控制設備的呼叫處理能力的限制。控制設備的呼叫處理能力以忙時試呼次數（BHCA）來衡量。是評價一臺交換系統的設計水平和服務能力的一個重要指標。.影響BHCA的因素 (1)處理機速度(2)指令功能(3)無呼叫發生時的開銷（涉及一次呼叫處理要執行多少條指令以及各種指令的執行速度）(4)呼叫處理的開銷（主要開銷）(5)其它開銷（調度管理、機間通信和簡單的故障處理）(6)程序結構和編制(7)安全系數（余裕處理能力）(8)話務參數 .BHCA的估算程控交換機所給出的BHCA值必須有足夠的精確度，否則會導致使

24、用中服務質量的嚴重下降。因此，分析和測算所能承擔的BHCA值是一個重要問題。估算的線性模型通常用一個線性模型來估算處理機的時間開銷t：t=A+B*NA是與話務量無關的開銷，而與系統容量等固定參數有關；B是處理一次呼叫的平均時間開銷；N為一定時間內各種呼叫接續的總數，即處理能力值（BHCA）。.簡要分析說明 （1）A的產生主要來自時鐘級程序。（2）B是處理一次呼叫的平均開銷，必須考慮到本局、出局、入局的呼叫比例以及撥號不全、阻塞、被叫忙、被叫不應答所占的比重。（3）N是各類呼叫的總次數，按照一定的話務量和平均占用時間可以求得N。示例 例如某處理機忙時呼叫處理的時間開銷平均為0.85（即占用率），

25、固有開銷A=0.29，處理一個呼叫平均需時32ms，即可得： 0.85=0.29+(0.032/3600)*N N=(0.85-0.29)*3600/0.032=63000次/小時 .4.4.4 數據結構1、數據類型 存儲程序控制的實現離不開存儲器中的大量數據。軟件包括程序與數據。數據是程序執行的環境和依據。 數據基本上可分為兩大類，即動態數據和半固定數據。 1）動態數據 呼叫處理過程中有許多數據需要暫存，而且不斷地變化。這些數據稱為動態數據：呼叫控制塊、時限控制塊中存放的、各種忙閑表。 2）半固定數據.相對于動態數據而言，半固定數據是基本上固定的數據，但在需要時也可以改變。半固定數據分為用戶

26、數據和局數據，也可統稱為局數據。 (1)用戶數據 用戶線類型、話機、服務類別和用戶設備碼。 (2)局數據是與整機有關的數據 出局路由數、各路由的中繼線數、迂回路由方案、編號方法、與控制接續有關的參數。2、數據表格結構 以動態數據的表格結構為例：各種動態數據要按照其性質組織成緊湊的表格結構。 各種交換系統的表格結構，因容量、性能、內存容量、存取方法等因素而異。.1）小容量交換機的表格類型 (1)忙閑表； (2)事件登記表； (3)呼叫記錄或設備信息表； (4)各種分析、譯碼表； (5)各種監視表； (6)輸出登記表。 .2）新服務性能登記表 新服務性能登記表用來存放登記新服務性能的有關信息（包括縮位撥號表，熱線登記表，呼叫轉移登記表，叫醒服務登記表）。.3）數據庫簡介（1）引言 面向應用的數據組織方式的不足： 數據不能共享。 數據不具有完