惠州學(xué)院現(xiàn)代交換技術(shù)彭玲第三章2016

第三章數(shù)字程控交換授課:彭玲電子系電科教研室第三章數(shù)字程控交換3.1數(shù)字程控交換機(jī)的基本功能和基本結(jié)構(gòu)3.2數(shù)字程控交換機(jī)的控制方式3.3數(shù)字程控交換機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)3.4數(shù)字程控交換機(jī)的軟件系統(tǒng)3.1數(shù)字程控交換機(jī)的基本功能和基本結(jié)構(gòu)一次呼叫的接續(xù)過程，交換機(jī)的任務(wù)：1、主叫用戶摘機(jī)：及時發(fā)現(xiàn)摘機(jī)事件，檢測出用戶的呼叫請求2、送撥號音：向用戶送撥號音，并準(zhǔn)備相應(yīng)的收號器及收號通道3、收號：主叫用戶聽到撥號音后開始撥號，交換機(jī)收號，并限時計時，如超時，拆除收號器，向用戶送忙音。3.1數(shù)字程控交換機(jī)的基本功能和基本結(jié)構(gòu)一次呼叫的接續(xù)過程，交換機(jī)的任務(wù)：1、主叫用戶摘機(jī)：及時發(fā)現(xiàn)摘機(jī)事件，檢測出用戶的呼叫請求2、送撥號音：向用戶送撥號音，并準(zhǔn)備相應(yīng)的收號器及收號通道3、收號：主叫用戶聽到撥號音后開始撥號，交換機(jī)收號，并限時計時，如超時，拆除收號器，向用戶送忙音。3.1數(shù)字程控交換機(jī)的基本功能和基本結(jié)構(gòu)一次呼叫的接續(xù)過程，交換機(jī)的任務(wù)：4、號碼分析：收到第一位撥號就停送撥號音，進(jìn)行號碼分析：主叫用戶的話務(wù)等級、局向分析。5、接至被叫用戶：逐位接收并存儲被叫號碼，本局呼叫：找出一條通向被叫的空閑通路；出局呼叫：找到響應(yīng)的中繼線，轉(zhuǎn)移呼叫6、振鈴：查詢被叫用戶狀態(tài)，空閑：向被叫振鈴，向主叫送回鈴音；忙：向主叫送忙音3.1數(shù)字程控交換機(jī)的基本功能和基本結(jié)構(gòu)一次呼叫的接續(xù)過程，交換機(jī)的任務(wù)：7、被叫應(yīng)答、通話：檢測到被叫用戶摘機(jī)，停送振鈴和?；剽徱?，接通話路，監(jiān)視通話狀態(tài)8、話終，主叫先掛機(jī)：路由恢復(fù)，向被叫送忙音9、被叫先掛機(jī)：路由恢復(fù)，向主叫送忙音

處理一次呼叫的流程圖：3.1數(shù)字程控交換機(jī)的基本功能和基本結(jié)構(gòu)數(shù)字程控交換機(jī)的基本功能：信令與終端接口功能交換接續(xù)功能控制功能檢測、收集終端信息，向終端傳送相關(guān)信息交換機(jī)終端：用戶話機(jī)、計算機(jī)、話務(wù)臺、模擬/數(shù)字中繼線1、信令與終端接口功能狀態(tài)信息：呼叫請求、釋放、地址、忙閑等；2、交換接續(xù)功能為兩個通話用戶建立一條話音通道由交換網(wǎng)絡(luò)完成空間交換、時隙交換3、控制功能在控制功能的指令下：完成上述兩種功能控制設(shè)備時電子計算機(jī)，軟件控制低層次的控制功能：掃描：發(fā)現(xiàn)外部事件的發(fā)生及信令的到來驅(qū)動：控制硬件設(shè)備動作、通路接續(xù)、信令發(fā)送等高層次的控制功能：呼叫分析與路由選擇交換機(jī)的基本組成交換機(jī)的基本組成用戶電路：交換機(jī)與用戶話機(jī)的接口中繼器：交換機(jī)與交換機(jī)之間的接口交換網(wǎng)絡(luò)：用來完成任意入線和出線之間的連接信令設(shè)備：接收和發(fā)送信令信息控制系統(tǒng)：交換機(jī)的指揮中心，完成對話路系統(tǒng)的控制。3.2數(shù)字程控交換機(jī)的控制方式對控制部件的要求：1、呼叫處理能力含義：在保證規(guī)定的服務(wù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的前提下，處理機(jī)能處理呼叫要求的數(shù)量。表示方式：常用最大忙時試呼次數(shù)來表示。BHCA(MaximumNumberofBusyHourCallAttempts)標(biāo)識系統(tǒng)性能指標(biāo)之一。2、可靠性要求長時間連續(xù)工作無故障，或故障后快速恢復(fù)3、靈活性和適用性4、經(jīng)濟(jì)性

3.2數(shù)字程控交換機(jī)的控制方式控制系統(tǒng)指一臺由若干處理機(jī)控制的程控交換機(jī)及其控制部分?？刂品椒锌刂品稚⒖刂芚J2011-2012-1171、集中控制概念每臺處理機(jī)都能到達(dá)系統(tǒng)的所有資源，也能執(zhí)行所有功能優(yōu)點一臺處理機(jī)故障，不會影響系統(tǒng)工作改變功能只需改變軟件，容易升級缺點程序太大，管理復(fù)雜改動一點，涉及全局，不利于模塊化集中控制適合于一些小容量(幾百門以下)的交換機(jī)。XJ2011-2012-118處理機(jī)1處理機(jī)2處理機(jī)n資源1資源2資源n功能1功能2功能n

每臺處理機(jī)都對所有資源進(jìn)行操作能獨立完成所有功能1、集中控制XJ2011-2012-119概念每臺處理機(jī)只能操作部分資源，控制某一部分，每臺處理機(jī)只完成自己的功能。需要處理機(jī)之間通信，協(xié)同工作。各處理機(jī)功能的分配：分級控制方式全分散控制方式基于容量分擔(dān)的分散控制方式2、分散控制

每臺處理機(jī)只能對部分資源進(jìn)行操作

不能獨立完成所有功能2、分散控制

分級控制方式是將控制功能分級，不同層次的控制功能由不同的處理機(jī)完成。

分級控制方式的基本特征在于處理機(jī)的分級，即將處理機(jī)按照功能劃分為若干級別，每個級別的處理機(jī)完成一定的功能，低級別的處理機(jī)是在高級別的處理機(jī)指揮下工作的，各級處理機(jī)之間存在比較密切的聯(lián)系。

采用分級控制的交換機(jī)：

由用戶模塊、遠(yuǎn)端用戶模塊、數(shù)字中繼器、模擬中繼器、數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)、信令設(shè)備等組成，如圖4-4所示。（1）分級控制方式圖4-4采用分級控制方式的交換機(jī)的硬件基本結(jié)構(gòu)（2）全分散控制方式全分散控制方式是將系統(tǒng)劃分為若干個功能單一的小模塊，每個小模塊都配備有處理機(jī)，用來對本模塊進(jìn)行控制，并且每個小模塊都具有通路選擇和建立功能。各模塊處理機(jī)是處于同一個級別的處理機(jī)，各模塊處理機(jī)之間通過交換消息進(jìn)行通信，相互配合，以便完成呼叫處理和維護(hù)管理任務(wù)。

優(yōu)點：可以用近似于線性擴(kuò)充的方式經(jīng)濟(jì)地適應(yīng)各種容量的需要，呼叫處理能力強(qiáng)，整個系統(tǒng)全阻斷的可能性很小，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的開放性和適應(yīng)性強(qiáng)；缺點：是處理機(jī)之間通信量大而復(fù)雜，需要周密地協(xié)調(diào)各處理機(jī)的控制功能和數(shù)據(jù)管理。全分散控制方式的交換機(jī)的典型代表是S1240交換機(jī)，如圖4-5所示。圖4-5全分散控制方式的S1240交換機(jī)終端控制單元：處理機(jī)終端電路輔助控制單元（2）全分散控制方式S1240交換機(jī)由數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)(DSN)和連接到DSN上的各模塊組成。交換機(jī)的全部控制功能都由分布在各個控制單元中的處理機(jī)來完成。模塊分終端控制單元和輔助控制單元兩種類型。

(1)終端控制單元:由兩部分組成，一部分是處理機(jī)部分,也稱控制單元(ControlElement,CE)，一部分是終端電路(TerminalCircuit,TC)。

不同的模塊控制單元部分的硬件實現(xiàn)相同，但終端電路部分不同。終端控制單元包括模擬用戶模塊(ASM)、數(shù)字中繼模塊(DTM)、ISDN用戶模塊(ISM)、ISDN中繼模塊(ITM)、服務(wù)電路模塊(SCM)、ISDN遠(yuǎn)端用戶單元接口模塊(IRIM)、高性能公共信道信令模塊(HCCM)、外設(shè)與裝載模塊(P&L)和時鐘與信號音模塊(CTM)。2.2全分散控制方式S1240交換機(jī)由數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)(DSN)和連接到DSN上的各模塊組成。交換機(jī)的全部控制功能都由分布在各個控制單元中的處理機(jī)來完成。模塊分終端控制單元和輔助控制單元兩種類型。

(2)輔助控制單元(ACE)：不含終端電路，只有控制單元，主要完成軟件控制功能。根據(jù)所裝軟件的不同，ACE有多種類型，如呼叫服務(wù)ACE,防護(hù)、操作及七號信令管理ACE,數(shù)據(jù)收集和中繼資源管理ACE,PBX(小交換機(jī))和計費ACE,智能網(wǎng)和開放系統(tǒng)互連堆棧ACE,備用ACE(這類ACE沒有特定的功能，如果別的ACE出現(xiàn)故障，在裝載相應(yīng)的軟件和數(shù)據(jù)后，原來為備用的ACE可接替它們的工作)。（3）基于容量分擔(dān)的全分散控制方式基于容量分擔(dān)的分散控制方式介于分級控制方式和全分散控制方式之間。交換機(jī)分為若干個獨立的模塊，這些模塊具有較完整的功能和部件，相當(dāng)于一個容量較小的交換機(jī)，每個模塊內(nèi)部采用分級控制結(jié)構(gòu)，有一對模塊處理機(jī)MP為主處理機(jī)，下轄若干對外圍處理機(jī)，控制完成本模塊用戶之間的呼叫處理任務(wù)。

基于容量分擔(dān)的分散控制方式是一種綜合性能較好的控制方式，近年來得到了廣泛應(yīng)用。美國的5ESS交換機(jī)和我國生產(chǎn)的幾種大型局用交換機(jī)(如C&C08、ZXJ10等)都采用了這種結(jié)構(gòu)。圖4-6基于容量分擔(dān)的分散控制方式的交換機(jī)交換模塊(SM)：通信模塊(CM)管理模塊(AM)（3）基于容量分擔(dān)的全分散控制方式基于容量分擔(dān)的分散控制方式介于分級控制方式和全分散控制方式之間。交換機(jī)分為若干個獨立的模塊，這些模塊具有較完整的功能和部件，相當(dāng)于一個容量較小的交換機(jī)，每個模塊內(nèi)部采用分級控制結(jié)構(gòu)，有一對模塊處理機(jī)MP為主處理機(jī)，下轄若干對外圍處理機(jī)，控制完成本模塊用戶之間的呼叫處理任務(wù)。

基于容量分擔(dān)的分散控制方式是一種綜合性能較好的控制方式，近年來得到了廣泛應(yīng)用。美國的5ESS交換機(jī)和我國生產(chǎn)的幾種大型局用交換機(jī)(如C&C08、ZXJ10等)都采用了這種結(jié)構(gòu)。（3）基于容量分擔(dān)的全分散控制方式交換系統(tǒng)中可有一個或多個交換模塊(SM)：主要完成交換和控制功能，提供用戶線和局間中繼線的接口電路。根據(jù)SM所處的位置不同：本地(局端)交換模塊遠(yuǎn)端交換模塊整個交換機(jī)可以由若干個模塊構(gòu)成，各模塊通過通信模塊(CM)互連。交換系統(tǒng)中還設(shè)置了一個維護(hù)管理模塊(AM)對整個交換機(jī)進(jìn)行管理并提供到維護(hù)管理人員的接口。

（3）基于容量分擔(dān)的全分散控制方式交換模塊(SM)是交換機(jī)中最主要、最基本的組成部分。交換機(jī)中大部分的呼叫處理功能和電路維護(hù)功能由交換模塊完成。通信模塊(CM)的主要功能是完成管理模塊(AM)與交換模塊(SM)之間及交換模塊之間的連接與通信。

通信模塊完成管理模塊(AM)與交換模塊(SM)之間的呼叫處理和管理信息的傳送，以及完成各交換模塊之間的話音時隙交換功能。

AM主要負(fù)責(zé)模塊間呼叫接續(xù)管理，并提供交換機(jī)主機(jī)系統(tǒng)與維護(hù)管理系統(tǒng)的開放式管理結(jié)構(gòu)。AM由主機(jī)系統(tǒng)和終端系統(tǒng)構(gòu)成。XJ2011-2012-132概念交換機(jī)控制系統(tǒng)對可靠性要求非常高，指標(biāo)是累計間斷時間小于等于3分鐘/年，為了提高控制系統(tǒng)的可靠性，一般采用冗余配置。1+1冗余配置有三種工作方式：同步雙工工作方式雙機(jī)互助(話務(wù)分擔(dān))方式主/備用方式3、處理機(jī)的冗余配置

兩臺處理機(jī)同步工作，同時接收話路設(shè)備的輸入信息，執(zhí)行相同的指令，執(zhí)行結(jié)果進(jìn)行比較，比較結(jié)果相同，表明處理機(jī)工作正常，程序繼續(xù)執(zhí)行，這時，兩臺處理機(jī)中只有一臺處理機(jī)輸出信息控制話路設(shè)備工作；如果比較結(jié)果不一致，至少有一個處理機(jī)發(fā)生故障，則中斷正常業(yè)務(wù)，各自啟動檢測程序，檢測有故障的處理機(jī)退出服務(wù)，且應(yīng)盡快修復(fù)，返回到工作系統(tǒng)中。

同步雙工工作方式具有如下特點：

(1)對硬件故障反應(yīng)快，對軟件故障沒有容錯能力。

(2)需不停進(jìn)行同步復(fù)核，降低了處理機(jī)的效率。

同步雙工工作方式的結(jié)構(gòu)如圖4-7所示。3.1同步雙工工作方式圖4-7同步雙工工作方式的結(jié)構(gòu)

工作原理主/備用機(jī)同時接收信息，執(zhí)行相同的命令，并進(jìn)行比較比較結(jié)果相同，則執(zhí)行下一條指令，否則說明故障產(chǎn)生，退出服務(wù)，進(jìn)行故障處理正常時，只有主用機(jī)向外設(shè)發(fā)布命令或輸出數(shù)據(jù)，主用機(jī)故障時，自動轉(zhuǎn)向備用機(jī)控制

該方式各自獨立工作，又稱為負(fù)荷分擔(dān)或話務(wù)分擔(dān)方式。話務(wù)工作由兩臺能獨立承擔(dān)該話務(wù)工作的處理機(jī)分擔(dān)，一旦有一臺處理機(jī)出現(xiàn)故障，就由另一臺處理機(jī)承擔(dān)全部的話務(wù)工作。

雙機(jī)互助方式的優(yōu)點：負(fù)荷能力強(qiáng)；對軟件故障有容錯能力；調(diào)試新軟件，擴(kuò)充新設(shè)備時，可使一臺服務(wù)，一臺調(diào)試。

雙機(jī)互助方式的缺點：為避免雙機(jī)同搶資源，雙機(jī)通信信息較頻繁，使軟件較復(fù)雜，對硬件故障不如同步雙工工作方式反應(yīng)快。3.2雙機(jī)互助（話務(wù)分擔(dān)）方式圖4-8雙機(jī)互助方式的結(jié)構(gòu)

工作原理多臺處理機(jī)各自分擔(dān)一部分話務(wù)量各自具有自己的存儲器，獨立工作彼此可交換信息（以便發(fā)現(xiàn)故障）每臺處理機(jī)故障時，其負(fù)荷由別的處理機(jī)分擔(dān)處理機(jī)A和處理機(jī)B共享話路和存儲器設(shè)備。一臺處理機(jī)聯(lián)機(jī)工作，一臺處理機(jī)備用，一旦主用機(jī)出現(xiàn)故障，進(jìn)行主/備用設(shè)備切換。

主/備用方式具有實現(xiàn)簡單、主/備用切換時會產(chǎn)生延誤或已有的連接中斷等特點。

主/備用方式分為冷備用與熱備用兩種。

冷備用時，備用機(jī)中沒有保存呼叫數(shù)據(jù)，切換時可能丟失大量呼叫。

熱備用時，備用機(jī)保存主用機(jī)送來的相關(guān)數(shù)據(jù)，可以隨時接替工作。3.3主/備方式圖4-9主/備用方式的結(jié)構(gòu)

工作原理平時只有主用機(jī)工作，備用機(jī)加電但不處理數(shù)據(jù)兩機(jī)可共用存儲器，也可各自有存儲器如果各自采用存儲器，則主用機(jī)必須同時向兩個存儲器寫數(shù)據(jù)主用機(jī)故障時，切換程序動作，自動啟動備用機(jī)。3.3數(shù)字程控交換機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)數(shù)字程控交換機(jī)的硬件系統(tǒng)由控制部分和話路部分組成。話路部分包括：用戶電路、中繼器、交換網(wǎng)絡(luò)、信令設(shè)備。用戶電路：模擬用戶線接口電路數(shù)字用戶線接口電路中繼器：模擬中繼器數(shù)字中繼器3.3.1模擬用戶線接口電路模擬用戶線接口電路(AnalogLineCircuit,ALC)是交換機(jī)與模擬用戶線的接口。模擬用戶線接口電路目前都是專用的集成電路,如圖4-16所示，主要有七大功能：饋電(Battery)、過壓保護(hù)(OvervoltageProtection)、振鈴(Ringing)、監(jiān)視(Supervision)、編譯碼和濾波(CODEC&filters)、混合(Hybrid)、測試(Test)，簡稱BORSCHT功能。圖4-16模擬用戶線接口電路的總體框圖2、中繼器

中繼器是數(shù)字程控交換機(jī)與其他交換機(jī)的接口,主要有模擬中繼器和數(shù)字中繼器兩大類。

1.模擬中繼器(AnalogTrunkUnit，ATU)

模擬中繼器的功能框圖如圖4-24所示。和用戶電路結(jié)構(gòu)類似，模擬中繼器主要增加了中繼線路的監(jiān)視和控制功能。

2.數(shù)字中繼器(DigitalTrunkUnit，DTU)

數(shù)字中繼器是數(shù)字中繼線和交換機(jī)的接口，主要實現(xiàn)碼型變換、同步和信令三個方面的功能，數(shù)字中繼器的具體功能主要有碼型變換、時鐘提取、幀/復(fù)幀同步、幀和復(fù)幀定位信號插入等。圖4-24模擬中繼器的功能框圖圖4-25數(shù)字中繼器的結(jié)構(gòu)框圖

1)碼型變換

中繼線上適于遠(yuǎn)距離傳輸?shù)碾p極性的HDB3(或AMI)碼與交換機(jī)內(nèi)部單極性的NRZ碼之間的相互轉(zhuǎn)換。

2)時鐘提取

時鐘是數(shù)字交換系統(tǒng)或數(shù)字傳輸系統(tǒng)的時間基準(zhǔn)。它們都以自己系統(tǒng)的內(nèi)部時鐘來接收和發(fā)送數(shù)據(jù)流。因此，為了在兩個交換機(jī)系統(tǒng)之間或交換機(jī)與傳輸系統(tǒng)之間能正確傳輸數(shù)據(jù)流，數(shù)字交換系統(tǒng)必須從輸入的PCM碼流中提取對端局的時鐘頻率作為輸入基準(zhǔn)時鐘，并以此時鐘信號來讀取輸入數(shù)據(jù)，同時，該時鐘信號還作為本端系統(tǒng)時鐘的外部參考時鐘源。時鐘提取電路包括鎖相環(huán)、諧振回路和晶體濾波。

3)幀/復(fù)幀同步

幀同步就是從接收的數(shù)據(jù)流中搜索并識別幀同步碼，以確定一幀的開始，使接收端的幀結(jié)構(gòu)排列和發(fā)送端的排列完全一致，從而保證數(shù)字信息的正確接收。幀同步碼0011011在PCM偶數(shù)幀的TS0中。

在給定的幀同步碼位上檢測出同步碼，稱為幀同步狀態(tài)。當(dāng)連續(xù)三次或四次檢測的碼字與幀同步碼不相符時，判定為幀失步狀態(tài)，這時系統(tǒng)會在奇數(shù)幀的TS0發(fā)出失步警告通知對端。系統(tǒng)在幀失步狀態(tài)下，只有連續(xù)兩個偶數(shù)幀都檢測到同步碼時，才判定為恢復(fù)幀同步狀態(tài)。

如果數(shù)字中繼線采用隨路信令(No.1信令)，除幀同步外，還要有復(fù)幀同步。復(fù)幀同步就是使收、發(fā)兩端的復(fù)幀中的幀與幀對齊，結(jié)構(gòu)排列完全一致，以便正確接收各路標(biāo)志信號,位置在F0的TS16的高4bit中，碼字為0000。

4)幀定位(幀調(diào)整)

幀定位就是利用彈性緩存的方式，用提取的時鐘控制輸入碼流寫入彈性存儲器，用本局的時鐘控制從彈性存儲器中讀取數(shù)據(jù)到輸出的碼流，實現(xiàn)數(shù)據(jù)時鐘調(diào)整到本地系統(tǒng)時鐘上，實現(xiàn)系統(tǒng)時鐘的同步，使信號的收發(fā)頻率一致。

幀定位(幀調(diào)整)過程如圖4-26所示，它實現(xiàn)輸入的PCM碼流同步到本局時鐘上來(頻率相位一致)，以便進(jìn)入本局交換機(jī)流通。

5)幀和復(fù)幀同步信號插入

在輸出信號中插入幀和復(fù)幀的同步信號。對于幀同步信號，偶數(shù)幀的TS0同步碼為“0011011”；對于復(fù)幀的同步信號，F(xiàn)0幀的TS16的前4位碼為“0000”。

6)信令提取和插入

當(dāng)需要使用隨路信令方式時，采用TS16時隙信令的提取(收時)和插入(發(fā)時)。

此外，數(shù)字中繼器還包括檢測和告警處理功能，檢測內(nèi)容有幀/復(fù)幀同步檢測、誤碼檢測、對端告警檢測等，告警處理完成告警比特插入。3、信令設(shè)備

交換過程中需要信令的配合，交換機(jī)需要產(chǎn)生信令發(fā)送出去，又要接收信令。

在電路交換系統(tǒng)中，常采用帶內(nèi)音頻信令(電話聲音頻率帶寬的范圍之內(nèi)，簡稱帶內(nèi))作信令(便于用戶接收)，如圖4-27所示。這里只介紹數(shù)字音頻信令的產(chǎn)生、發(fā)送和接收。

1.數(shù)字音頻信令的產(chǎn)生

音頻信令有三種：單音、雙音(多頻編碼、雙音多頻號碼)、語音通知音。

信令設(shè)備是接在交換網(wǎng)絡(luò)上的，因此產(chǎn)生的信令應(yīng)是數(shù)字信令。

其中雙音頻按鍵話機(jī)，一個按鍵數(shù)字由兩種頻率的組合表示，頻率均在音頻300～3400?Hz內(nèi)。雙音頻按鍵話機(jī)信號也稱雙音多頻(DTMF，DualToneMulti-Frequency)信號。

信號音：為由交換機(jī)向用戶終端發(fā)出的進(jìn)程提示音。不同含義的信號音所對應(yīng)的頻率及信號結(jié)構(gòu)如下表所示。用戶線信令波形舉例

2.數(shù)字音頻信令的發(fā)送

數(shù)字音頻信令通過數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)送出，和話音信號一樣處理，也可占用某個固定時隙(如TS10、TS16)利用T接線器交換到多個用戶，即向多個用戶發(fā)送音頻信令。

3.數(shù)字音頻信令的接收

發(fā)給用戶的數(shù)字音頻信令經(jīng)用戶電路變成模擬信號由用戶話機(jī)自動接收。

發(fā)給交換機(jī)的多頻信令由交換機(jī)內(nèi)部的收號器接收。收號器的接收原理框圖如圖4-28所示，其中數(shù)字邏輯判斷是根據(jù)頻率的組合判斷信令含義(代表什么數(shù)字)。圖4-28收號器的接收原理框圖四、交換網(wǎng)絡(luò)

交換網(wǎng)絡(luò)可以按照如圖4-29所示分類。3.4數(shù)字程控交換機(jī)的軟件系統(tǒng)交換機(jī)本質(zhì)上是一個計算機(jī)控制的實時信息交換系統(tǒng)，由硬件和軟件兩部分組成，其實現(xiàn)功能由硬件和軟件共同分擔(dān)。隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，交換機(jī)的硬件設(shè)計逐步通用化，成本下降，功能的擴(kuò)展主要由相應(yīng)的軟件實現(xiàn)，交換機(jī)系統(tǒng)功能和性能在很大程度上取決于軟件系統(tǒng)。數(shù)字程控交換機(jī)的運行軟件是指存放在交換機(jī)處理機(jī)系統(tǒng)中，對交換機(jī)的各種業(yè)務(wù)進(jìn)行處理的程序和數(shù)據(jù)的集合。圖4-45數(shù)字程控交換機(jī)軟件系統(tǒng)的組成（一）數(shù)字程控交換機(jī)軟件的特點

1.軟件的基本特點

(1)實時性強(qiáng)。能及時收集外部發(fā)生的各種事件，并對這些事件及時進(jìn)行分析處理，可在規(guī)定的時間內(nèi)做出響應(yīng)。

(2)并發(fā)性和多道程序運行。多道程序交替地在處理機(jī)上運行，并未結(jié)束。

(3)可靠性要求高。要求交換機(jī)軟件能長期穩(wěn)定地運行。通常情況下，要求其可靠性指標(biāo)是99.98%的正確呼叫處理及40年內(nèi)系統(tǒng)中斷運行時間不超過兩個小時，即使在其硬件或軟件系統(tǒng)本身發(fā)生故障的情況下，系統(tǒng)仍應(yīng)能保持可靠運行，并能在不停止系統(tǒng)運行的前提下從硬件或軟件故障中恢復(fù)正常。

(4)能方便地適應(yīng)交換機(jī)的各種條件。適應(yīng)不同交換局在交換機(jī)功能、容量、編碼方案等方面的具體要求。(5)軟件的可維護(hù)性要求高。當(dāng)硬件更新或增加新功能時，能很容易地對軟件進(jìn)行修改。

2.數(shù)據(jù)驅(qū)動的程序結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)驅(qū)動程序就是根據(jù)一些參數(shù)查表來決定需要啟動的程序。這種程序結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)點是，在規(guī)范發(fā)生變化時，控制程序的結(jié)構(gòu)不變，只需修改表格中的數(shù)據(jù)就可以適應(yīng)規(guī)范的變化。(a)初始規(guī)范；(b)變化后的規(guī)范

采用數(shù)據(jù)驅(qū)動的程序設(shè)計，只需要修改表格中的數(shù)據(jù)，當(dāng)規(guī)范發(fā)生改變時，程序結(jié)構(gòu)不變。

為此，先引入一個標(biāo)志位，對變量進(jìn)行標(biāo)記，當(dāng)變量的標(biāo)志位為0，后面的數(shù)據(jù)項值指向待執(zhí)行的程序代碼，當(dāng)變量的標(biāo)志位為1，數(shù)據(jù)項值指向下一個表格的地址指針，下一個變量按照同樣的方式操作，這樣變量數(shù)量和表格數(shù)量一致。

按照上述方法，表4-1的規(guī)范變化變?yōu)閿?shù)據(jù)表格，如圖4-47(a)、(b)所示，分別表示依據(jù)規(guī)范變化前后的數(shù)據(jù)表，可依據(jù)數(shù)據(jù)表格來執(zhí)行相應(yīng)的程序。數(shù)據(jù)驅(qū)動程序的一般結(jié)構(gòu)如圖4-48所示。圖4-48數(shù)據(jù)驅(qū)動程序的一般結(jié)構(gòu)3.有限狀態(tài)機(jī)(FSM)和有限消息機(jī)(FMM)

有限狀態(tài)機(jī)(FSM)：系統(tǒng)具備的有限個穩(wěn)定狀態(tài)3.有限狀態(tài)機(jī)(FSM)和有限消息機(jī)(FMM)

有限消息機(jī)(FMM)：一組程序，軟件功能模塊，是進(jìn)程的功能描述。（二）交換機(jī)軟件中的程序設(shè)計語言種類

在交換機(jī)軟件中常使用的設(shè)計語言有三類：

·規(guī)范描述語言(SpecificationandDescriptionLanguage,SDL)：用于系統(tǒng)設(shè)計階段，用來說明對程控交換機(jī)的各種功能要求和技術(shù)規(guī)范，并描述功能和狀態(tài)的變化情況。

·匯編語言(AssembleLanguage,AL)和高級語言(HighLevelLanguage,HLL)：用來編寫軟件程序。

·人機(jī)對話語言(Man-MachineLanguage,MML)：主要用于人機(jī)對話，在軟件測試和運行維護(hù)階段使用。三種語言在不同階段中的應(yīng)用

1.規(guī)范描述語言(SDL)

SDL是CCITT(現(xiàn)為ITU)建議的一種高級語言。

SDL將系統(tǒng)的運行狀態(tài)定義為一系列的有限狀態(tài)，描述出每個狀態(tài)在外部激勵后的響應(yīng)和狀態(tài)轉(zhuǎn)移情況，可以通過不同層次上的描述表示其詳細(xì)程度。

SDL的優(yōu)點是可以清晰顯示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，易于掌握控制流程。

SDL可用來在詳細(xì)程度不同的層次上表示一個系統(tǒng)的功能，其描述系統(tǒng)不同細(xì)節(jié)的三個表示層次是系統(tǒng)、模塊和進(jìn)程。

（1）SDL:系統(tǒng)（2）、SDL：模塊（3）、SDL：進(jìn)程2.匯編語言(AL)和高級語言(HLL)1)匯編語言

匯編語言是面向處理機(jī)動作過程的語言。利用匯編語言編寫的程序，運行效率高，占用存儲空間少，能夠較好地滿足交換機(jī)軟件實時性的要求；缺點是可讀性差，編寫效率低，可移植性差，同時匯編時的檢錯能力不夠強(qiáng)，用匯編語言編寫的工作軟件可靠性較差。

因此，在現(xiàn)在的大多數(shù)程控交換機(jī)中，除了少部分實時性要求嚴(yán)格的程序，如撥號脈沖的接收、中斷服務(wù)程序等采用匯編語言編程外，大部分程序都采用高級語言編寫程序。2.匯編語言(AL)和高級語言(HLL)2)高級語言用于編寫交換機(jī)軟件的高級語言有多種，如CHILL語言和C語言等。有些交換機(jī)廠家還設(shè)計了程控交換機(jī)專用的高級語言,如瑞典愛立信公司的PLEX語言(用于AXE系統(tǒng))、日本富士通公司的FSL語言(用于FETEX-150)、日本NEC公司的PIC語言(用于NEAX61)、加拿大北方電信公司的FROTEL語言(用于DMS-100)。3.人機(jī)對話語言(MML)MML是一種交互式人機(jī)操作和維護(hù)命令語言，用于程控交換機(jī)的操作、維護(hù)、安裝和測試。MML包括輸入語言與輸出語言。

維護(hù)管理人員通過輸入語言對程控交換機(jī)進(jìn)行維護(hù)管理，控制交換機(jī)的運行。

交換機(jī)通過輸出語言將交換機(jī)的運行狀態(tài)及相關(guān)信息(話務(wù)數(shù)據(jù)、計費信息、故障信息等)報告給操作維護(hù)人員。

3.人機(jī)對話語言(MML)

1)輸入語言——人機(jī)命令

人機(jī)命令由命令碼和參數(shù)塊兩部分組成，格式如下：

命令名：參數(shù)名=參數(shù)值，參數(shù)名=參數(shù)值,…；例如：?F-150程控數(shù)字交換機(jī)中的一條MML命令為

CHASUB：DNCH，DN?=?3583，NDN?=?3585各符號的含義：CHA表示修改；SUB表示用戶；DNCH表示電話號碼修改；DN表示原號碼；NDN表示新號碼。3.人機(jī)對話語言(MML)2)輸出語言

輸出語言可分為非對話(自動)輸出和對話(應(yīng)答)輸出。

非對話輸出為特定事件(例如告警)出現(xiàn)或在執(zhí)行一段較長時間的任務(wù)(例如話務(wù)統(tǒng)計)結(jié)束后的自動輸出。

對話輸出是對命令的回答。當(dāng)操作人員輸入的命令已被交換機(jī)正確執(zhí)行后，即顯示“命令已成功執(zhí)行”的信息及命令執(zhí)行后的相關(guān)結(jié)果；若命令有錯或由于某種原因無法執(zhí)行時，則輸出拒絕執(zhí)行的原因。

舉例：ISDX程控數(shù)字交換機(jī)中的一條MML命令為：UNPUBLISHEDCOPYRIGHTPLESSEYCO.PLC.（表示生產(chǎn)廠名及版權(quán)說明ISDXXJUNET00201004.01%ISDX表示交換機(jī)型號；XJUNET00201004.01表示安裝單位的名稱、編號及標(biāo)志代碼；）3.4.1010000000UK12/03/2006AC005（3.4.101表示軟件版本號；UK表示信號音標(biāo)準(zhǔn)為英國；12/03/2006表示2006年3月12日出廠；A表示當(dāng)前處理機(jī)A處于工作狀態(tài)；C表示人機(jī)命令由用戶終端口輸入(ISDX提供了三個OAM命令I(lǐng)/O口：用戶終端口、維護(hù)終端口和話務(wù)臺)；005表示交換機(jī)已運005表示交換機(jī)已運行過5次軟件備份操作）10/05/200609:20:10（

表示終端聯(lián)機(jī)時的日期和時間）LC：F（表示系統(tǒng)裝入工具為軟盤驅(qū)動器；）OSLPLEASE（表示請開機(jī)并輸入通行字；?）?（表示輸入命令提示符。）（三）局?jǐn)?shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)用來描述交換機(jī)的軟、硬件配置和運行環(huán)境等信息。從實用的角度來看，數(shù)據(jù)又分為局?jǐn)?shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)。

程控交換機(jī)系統(tǒng)程序的組成制作：邵黎80

系統(tǒng)運行軟件的一般結(jié)構(gòu)系統(tǒng)程序，采用實時操作系統(tǒng)，是應(yīng)用程序與硬件間的接口，功能是任務(wù)調(diào)度、定時管理、進(jìn)程間通信、處理機(jī)間通信、系統(tǒng)保障和恢復(fù)功能。系統(tǒng)資源參數(shù)、端口性能參數(shù)、運行狀態(tài)數(shù)據(jù)以及其他表格數(shù)據(jù)等。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)提供存取數(shù)據(jù)的操作機(jī)制。呼叫處理程序負(fù)責(zé)所有呼叫請求的接續(xù)電路建立、監(jiān)視與釋放處理，支持常規(guī)業(yè)務(wù)和各種新業(yè)務(wù)。維護(hù)和管理系統(tǒng)運行中資源分配和釋放、參數(shù)存取、統(tǒng)計話務(wù)量、計費、發(fā)現(xiàn)和排除故障等。1、局?jǐn)?shù)據(jù)

局?jǐn)?shù)據(jù)是用來描述交換機(jī)的配置及運行環(huán)境的，有以下主要內(nèi)容。（1）配置數(shù)據(jù)描述交換機(jī)的硬件、軟件的配置情況。①硬件配置數(shù)據(jù)：說明交換機(jī)中各種硬件單板的配置數(shù)量、安裝位置、相互連接關(guān)系等。②說明交換機(jī)軟件表格的數(shù)量、起始地址等內(nèi)容。

配置數(shù)據(jù)一般只在系統(tǒng)容量變化時才修改。

（2）號碼翻譯規(guī)則如呼叫源數(shù)據(jù)、前綴分析表、地址翻譯表。（3）路由中繼數(shù)據(jù)：

用于規(guī)定一個交換機(jī)設(shè)置的局向數(shù)、對應(yīng)每個局向的路由數(shù)、每個路由包含的中繼群數(shù)，中繼群采用的信令方式。

局向：如果某交換與本局之間有直達(dá)電路群，則該局稱為本局的一個局向。本局C局D局A局B局（4）No.7信令數(shù)據(jù)描述No.7的MTP、TUP、SCCP、ISUP等數(shù)據(jù)。（5）計費數(shù)據(jù)用來確定有關(guān)的計費方式，如不同局向不同費率、不同時段不同費率等。（6）新業(yè)務(wù)提供情況能提供的新業(yè)務(wù)種類、每種業(yè)務(wù)能提供的最大服務(wù)的用戶數(shù)。2、用戶數(shù)據(jù)用來說明用戶的情況，每個用戶都有自己特有的用戶數(shù)據(jù)。主要包括以下內(nèi)容。（1）用戶電話號碼、用戶設(shè)備碼（2）用戶線類別：普通用戶線，公共電話用戶線，小交用戶線（3）用戶服務(wù)等級：呼出控制，本地網(wǎng)、國內(nèi)、國際長途有權(quán)（4）用戶對新業(yè)務(wù)的使用權(quán)以及用戶已經(jīng)登記的新業(yè)務(wù)

（5）用戶計費數(shù)據(jù)對于大型程控交換機(jī)，局?jǐn)?shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中，由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)統(tǒng)一管理。呼叫處理程序在呼叫處理過程中要通過數(shù)據(jù)庫對有關(guān)局?jǐn)?shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，根據(jù)查詢結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)處理。

注意：呼叫處理程序只能對數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，而不能修改。維護(hù)管理人員通過人機(jī)命令對數(shù)據(jù)進(jìn)行修改。3、維護(hù)和管理程序維護(hù)和管理程序的主要功能是管理和維護(hù)交換機(jī)運行所需的局?jǐn)?shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)，統(tǒng)計話務(wù)量和話費，及時發(fā)現(xiàn)和排除交換機(jī)出現(xiàn)的軟、硬件故障，使交換機(jī)正常運行。

維護(hù)和管理程序包括數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)、話務(wù)統(tǒng)計子系統(tǒng)、維護(hù)子系統(tǒng)、測試子系統(tǒng)和計費處理子系統(tǒng)幾部分。

（1）數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)的功能是管理一個交換機(jī)的配置數(shù)據(jù)、字冠數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)。

（2）話務(wù)統(tǒng)計子系統(tǒng)用來統(tǒng)計交換機(jī)的話務(wù)量和交換設(shè)備的運行情況。其統(tǒng)計內(nèi)容包括各個局向、路由、目的碼、中繼群、用戶模塊等的呼叫次數(shù)、平均占用時長、呼叫失敗情況、處理機(jī)的占用率等。（3）維護(hù)子系統(tǒng)用來設(shè)置系統(tǒng)的再啟動參數(shù)、過載和擁塞的域值，對相關(guān)電路的狀態(tài)進(jìn)行控制(查詢、閉塞、打開、復(fù)位)，跟蹤監(jiān)視有關(guān)呼叫的接續(xù)情況，查看各級告警信息等。（4)測試子系統(tǒng)用來對指定用戶電話、中繼電路、數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)、信令設(shè)備進(jìn)行診斷測試。(5)計費處理子系統(tǒng)用來完成對有關(guān)計費數(shù)據(jù)的收集、轉(zhuǎn)儲、分揀、結(jié)算和匯總，直至輸出各類計費報表。（四）操作系統(tǒng)程控交換機(jī)的運行軟件由操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和應(yīng)用程序組成。其中：操作系統(tǒng)又稱為執(zhí)行控制程序，是處理機(jī)硬件與應(yīng)用程序之間的接口操作系統(tǒng)統(tǒng)一管理系統(tǒng)中的軟、硬件資源，合理組織各個作業(yè)的流程，協(xié)調(diào)處理機(jī)的動作和實現(xiàn)處理機(jī)之間的通信。

程控交換機(jī)中操作系統(tǒng)的主要功能包括任務(wù)調(diào)度、存儲器管理、進(jìn)程之間的通信、處理機(jī)之間的通信、定時管理、系統(tǒng)監(jiān)督和恢復(fù)、I/O設(shè)備管理、文件管理等。

各種交換機(jī)使用的操作系統(tǒng)也是不一樣的，一般來說，有3個來源：（1）對開放源碼的操作系統(tǒng)（如Linux)加以剪裁（如不需圖形介面）、修改（如I/O設(shè)備的實時性）。（2）購買專用的操作系統(tǒng)（如WinCE，VxWorks）。（3）制造商獨立開發(fā)的操作系統(tǒng)。1、任務(wù)調(diào)度任務(wù)調(diào)度的基本功能是按照一定的優(yōu)先級調(diào)度已具備運行條件的程序在處理機(jī)上運行，從而實現(xiàn)對多個呼叫的并發(fā)處理。

1)程序的優(yōu)先級

按照對實時性要求的不同，程序的優(yōu)先級大致可分為中斷級、時鐘級和基本級程序。

值得注意的是：中斷級程序有兩個重要特點:一個是實時性要求高，在事件發(fā)生時必須立即處理；另一個是事件發(fā)生的隨機(jī)性，即事先無法確定事件何時發(fā)生。中斷級程序主要用于故障處理和輸入/輸出處理。中斷級程序由硬件中斷啟動，一般不通過操作系統(tǒng)調(diào)度。時鐘級程序用于處理實時性要求較高的工作(按照一定周期執(zhí)行)。按照對實時性要求的不同，時鐘級程序有不同的執(zhí)行周期。時鐘級程序主要用來發(fā)現(xiàn)外部出現(xiàn)的事件，對于發(fā)現(xiàn)的事件并不進(jìn)行處理，而是將其送入不同的優(yōu)先級隊列等待基本級程序處理?；炯壋绦虻墓δ苁菍ν獠堪l(fā)現(xiàn)的各種事件進(jìn)行處理。2）時鐘級程序調(diào)度程序時鐘級程序由時鐘級調(diào)度程序調(diào)度執(zhí)行，而時鐘級調(diào)度程序則由時鐘中斷啟動。每次時鐘中斷后，應(yīng)該調(diào)度哪些時鐘級程序運行，滿足各種時鐘級程序的不同周期性要求，通常以一種時鐘中斷為基準(zhǔn)，采用時間表作為調(diào)度的依據(jù)。

常用的時間表有比特型時間表和時區(qū)型時間表兩類。下面主要介紹比特型時間表調(diào)度時鐘級程序的基本原理。(1)比特型時間表調(diào)度時鐘級程序的基本原理。

比特型時間表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括時間計數(shù)器、時間表、屏蔽表和轉(zhuǎn)移表四個表格。圖4-53比特型時間表制作：邵黎95(1)時間計數(shù)器按每8ms時鐘中斷將其內(nèi)容加1，其內(nèi)容為時間表的單元號。(2)時間表表中每一列對應(yīng)一個周期級程序，表中為“1”表示要調(diào)用該程序；“0”表示不進(jìn)行任何工作。時間表實際上是一個執(zhí)行任務(wù)的調(diào)度表。

每隔8ms換一行。由時間表控制啟動的程序，其掃描周期并不都是8ms。制作：邵黎96(3)屏蔽表（有效位）規(guī)定時間表中為“1”的相應(yīng)程序是否執(zhí)行。(4)標(biāo)志位（程序是否執(zhí)行）時間表中相應(yīng)行和有效位相與的結(jié)果。(5)轉(zhuǎn)移表（功能程序入口地址表）每一行中的內(nèi)容為一個周期級程序的入口地址。轉(zhuǎn)移表是存放周期級程序和任務(wù)的起始地址，它標(biāo)明了要執(zhí)行的程序邏輯的存放地址。制作：邵黎97時間計數(shù)器（8ms）1101101FE654321屏蔽表001111010011010011101001011000011100111010000111DFDED5D4D3D2D1T0T1T2T3TATB第一個時鐘周期（8ms）第二個時鐘周期（8ms）第十二個時鐘周期（8ms）功能程序入口地址表撥號脈沖識別測試用撥號脈沖識別按鈕號識別位間隔識別用戶群1掃描用戶群2掃描時間表轉(zhuǎn)移表每次時鐘中斷時，時間計數(shù)器加1，值用作時間表的行指針，計數(shù)器以時間表的行數(shù)為模進(jìn)行循環(huán)計數(shù)。為了靈活，利用屏蔽表可將不必執(zhí)行的任務(wù)屏蔽掉。用來調(diào)度需執(zhí)行的程序，每列對應(yīng)一個程序，每行對應(yīng)一個時鐘中斷周期。1表示該時鐘周期要執(zhí)行的列號對應(yīng)的處理程序，0表示不執(zhí)行。在時間表中，某列兩次為1的行間距數(shù)表示該時鐘級程序的執(zhí)行周期。制作：邵黎98對執(zhí)行程序的周期要求（時鐘中斷為8ms）：a.周期時間必須是8ms的倍數(shù)b.周期時間必須被96ms整除，才能組成整循環(huán)。

時間表中T0～TB一個循環(huán)為96ms，即要執(zhí)行的程序最長執(zhí)行周期為96ms。

任務(wù)調(diào)度工作程序的流程見圖：

制作：邵黎99一張時間表所能調(diào)度的最大程序數(shù)等于其列數(shù)，它由字寬決定，行數(shù)則由計數(shù)器的最大值確定。時間表調(diào)度，所有周期程序具有嚴(yán)格的周期性要求，所有程序須完全等時調(diào)度。時間表調(diào)度程序的激活間隔是所有時鐘級程序周期的最大公約數(shù)，時間表行數(shù)等于所有程序的周期除以時鐘周期的商數(shù)的最小公倍數(shù)。(2)時鐘級程序調(diào)度程序流程。

在實際調(diào)度過程中，利用屏蔽表來確定實現(xiàn)動態(tài)調(diào)度過程，即通過時間表和屏蔽表的內(nèi)容按位做邏輯“與”運算，其調(diào)度流程如圖所示。

比特型時間表的時鐘級調(diào)度流程圖時間計數(shù)器（初值為0）撥號脈沖掃描8msDTMF掃描16ms線路信令掃描24ms位間隔識別96ms用戶線掃描96ms中繼器掃描96ms計數(shù)器復(fù)位96ms定時器每8ms產(chǎn)生一次中斷，計數(shù)器加1。1111111屏蔽表123456789101112時間表時間表，12行，7列。表中各項值為1比特，其值為0或1。程序轉(zhuǎn)移表程序轉(zhuǎn)移表，7行，與時間表每列對應(yīng)；表項為該程序的入口地址（給出了該程序的執(zhí)行周期）。時間計數(shù)器（初值為0）撥號脈沖掃描8msDTMF掃描16ms線路信令掃描24ms位間隔識別96ms用戶線掃描96ms中繼器掃描96ms計數(shù)器復(fù)位96ms1111111屏蔽表123456789101112時間表程序轉(zhuǎn)移表當(dāng)8ms中斷到來時，時間計數(shù)器值加1，假設(shè)結(jié)果為1，將時間表第1行的值取出，各列值與屏蔽表各列值相與，然后進(jìn)行尋1操作，如果某列為1，則執(zhí)行與該列對應(yīng)的程序轉(zhuǎn)移表中的程序，直至將所有列為1的程序執(zhí)行完。當(dāng)下一個8ms中斷到來時，進(jìn)行同樣的操作。周而復(fù)始。0101010時間計數(shù)器（初值為0）撥號脈沖掃描8msDTMF掃描16ms線路信令掃描24ms位間隔識別96ms用戶線掃描96ms中繼器掃描96ms計數(shù)器復(fù)位96ms1111111屏蔽表123456789101112時間表程序轉(zhuǎn)移表111111111111101010101010100100100100100000000000100000000000100000000000000000000001實際應(yīng)用中，要考慮負(fù)載的均衡性時間表為12行，主要是因為12可以被2、3、4、6、12多個數(shù)整除，這樣，可以調(diào)度多種不同周期的程序。屏蔽表各列值可根據(jù)本階段該程序是否應(yīng)該執(zhí)行設(shè)置為1或0【例1】某時間表的調(diào)度表共12個單元，字長8位，計數(shù)器的基本周期為4?ms。問：①可實現(xiàn)多少個程序的調(diào)度？②可實現(xiàn)多少種調(diào)度周期，各為多少？③撥號脈沖的識別程序周期為8?ms，在此表內(nèi)如何安排?解：①可實現(xiàn)8個程序的調(diào)度；②可實現(xiàn)6種調(diào)度周期，分別為4?ms、8?ms、12?ms、16?ms、24?ms和48?ms；（1*12=3*4=2*6）③8?ms調(diào)度周期在調(diào)度表中的安排為隔一個單元設(shè)置一個1。

【例2】設(shè)程序A、B、C的實時性要求分別為10?ms、20?ms和30?ms，求：①調(diào)度表的最大執(zhí)行周期；②調(diào)度表的最小單元數(shù)；③畫該調(diào)度表。解：①因調(diào)度表執(zhí)行周期應(yīng)短于所有任務(wù)中的最小執(zhí)行間隔要求，故調(diào)度表的執(zhí)行周期是10?ms(10、20、30的最大公約數(shù))。（時間表調(diào)度程序的激活間隔是所有時鐘級程序周期的最大公約數(shù)，時間表行數(shù)等于所有程序的周期除以時鐘周期的商數(shù)的最小公倍數(shù)。）②調(diào)度表行數(shù)為1?×?2?×?3=6。③該調(diào)度表如下圖所示。調(diào)度表

3）基本級程序的調(diào)度按照其完成的任務(wù)分為不同的優(yōu)先級?；炯壋绦蛴扇蝿?wù)調(diào)度程序調(diào)度執(zhí)行。進(jìn)程是操作系統(tǒng)的一個重要的基本概念，是為實現(xiàn)程序的并發(fā)性而引入的多道程序的執(zhí)行過程。一個進(jìn)程由程序、數(shù)據(jù)、進(jìn)程控制塊三部分構(gòu)成。程序和數(shù)據(jù)是進(jìn)程的實體，用來說明進(jìn)程的行為模式；進(jìn)程控制塊是用來描述進(jìn)程執(zhí)行情況的一個數(shù)據(jù)塊，它是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)識，隨進(jìn)程的創(chuàng)建而建立，隨進(jìn)程的消滅而撤銷，操作系統(tǒng)通過進(jìn)程控制塊實現(xiàn)對進(jìn)程的管理和控制。呼叫處理程序P用戶甲摘機(jī)P處理這個事件，檢查用戶甲的用戶數(shù)據(jù)，分配一個收號器，同時給出撥號音，P進(jìn)入等待收號狀態(tài)。處理機(jī)空閑。用戶乙摘機(jī)P處于處理這個事件狀態(tài)。處理機(jī)從空閑開始工作。如何用呼叫處理程序P來描述2個用戶的呼叫狀態(tài)和處理機(jī)的占用情況呢？

為此，我們把P與服務(wù)對象聯(lián)系起來，P為甲服務(wù)就構(gòu)成進(jìn)程P甲，為乙服務(wù)就構(gòu)成進(jìn)程P乙，這兩個起程共享呼叫處理程序P。它們“同時”執(zhí)行并且按照自己的速度執(zhí)行。可以說，P甲在等待收號，P乙正在從空閑狀態(tài)開始執(zhí)行。

進(jìn)程是由數(shù)據(jù)和有關(guān)的程序序列組成的，是程序在某個數(shù)據(jù)集合上的一次運行活動。

進(jìn)程的狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換：（1）狀態(tài)①等待狀態(tài)：等待某個事件發(fā)生。（系統(tǒng)不會為處于等待狀態(tài)的進(jìn)程分配處理機(jī)）②就緒狀態(tài)：等待系統(tǒng)分配處理機(jī)運行。③運行狀態(tài)：占用處理機(jī)運行。

每個進(jìn)程只能處于上述3種狀態(tài)之一。

（2）狀態(tài)轉(zhuǎn)換運行狀態(tài)就緒狀態(tài)等待狀態(tài)一個處于運行狀態(tài)的進(jìn)程，執(zhí)行了一定的操作后，而下一步的處理要等待某個外部事件發(fā)生，通過系統(tǒng)調(diào)用（Wait），變成等待狀態(tài)，并將等待原因通知OS。運行狀態(tài)等待事件發(fā)生一個處于等待狀態(tài)的進(jìn)程，正在等待的事件已發(fā)生，OS就將置成就緒狀態(tài)。事件已發(fā)生等待狀態(tài)就緒狀態(tài)一個處于就緒狀態(tài)的進(jìn)程，OS分配處理機(jī)后，就開始運行。選中

（2）狀態(tài)轉(zhuǎn)換運行狀態(tài)就緒狀態(tài)等待狀態(tài)一個處于運行狀態(tài)的進(jìn)程，還沒有執(zhí)行完規(guī)定的操作，OS又將處理機(jī)分配給另外一個進(jìn)程，該進(jìn)程就從運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換為就緒狀態(tài)，等待再次分配處理機(jī)運行完。等待事件發(fā)生事件已發(fā)生選中運行狀態(tài)落選進(jìn)程控制塊（PCB）：為了能夠區(qū)別各個不同的進(jìn)程、記錄進(jìn)程的執(zhí)行情況以及讓出處理機(jī)后進(jìn)程新處的狀態(tài)，OS為每個進(jìn)程都設(shè)置一個進(jìn)程控制塊（PCB），主要包含以下信息。（1）標(biāo)識信息：用于標(biāo)識一個進(jìn)程。如進(jìn)程名，進(jìn)程號碼及與進(jìn)程對應(yīng)的程序名。（2）說明信息：用于說明進(jìn)程情況。如說明進(jìn)程狀態(tài)、等待原因、進(jìn)程程序存放位置、進(jìn)程數(shù)據(jù)存放位置等信息。

（3）現(xiàn)場信息：用于保留進(jìn)程在運行時存放在處理機(jī)中的內(nèi)容。如通用寄存器、控制寄存器、程序狀態(tài)字等內(nèi)容。（4）資源信息：用于說明有關(guān)進(jìn)程所占用的存儲器、外設(shè)資源的記錄、連接信息等。

PCB是OS對進(jìn)程進(jìn)行調(diào)度和管理的依據(jù)。有了PCB，就可以物理地表征一個進(jìn)程。數(shù)據(jù)集合D程序PPCBPCB由OS統(tǒng)一管理，應(yīng)用程序本身無法訪問PCB

PCB可以動態(tài)地描述進(jìn)程的執(zhí)行情況。另外，程序是一個客觀存在，而進(jìn)程是有生命期的。從創(chuàng)建到消亡?？梢赃@樣理解進(jìn)程從創(chuàng)建到消亡的過程。主叫進(jìn)程

a、對主叫而言，摘機(jī)這個事件發(fā)生，OS就為它創(chuàng)建一個進(jìn)程，其初始狀態(tài)為就緒態(tài)，等待分配處理機(jī)處理這個事件。

一個新創(chuàng)建的進(jìn)程，不是通過等待狀態(tài)，等待事件發(fā)生而進(jìn)入就緒狀態(tài)的。因為此前根本就不存在這個進(jìn)程，也就無所謂進(jìn)程狀態(tài)。主叫進(jìn)程

b、對被叫而言，OS一旦發(fā)現(xiàn)主叫進(jìn)程發(fā)出的呼叫消息，就為被叫創(chuàng)建一個進(jìn)程，其初始狀態(tài)為就緒態(tài)，等待分配處理機(jī)處理這個事件。

此后，整個呼叫過程依賴于這兩個進(jìn)程之間的通信。被叫進(jìn)程

c、操作系統(tǒng)一旦發(fā)現(xiàn)一個進(jìn)程發(fā)出的話終掛機(jī)的消息，處理完后，就用撤消原語撤消息這一進(jìn)程。另一進(jìn)程的撤消同理。

d、以上我們討論的是用戶呼叫進(jìn)程的創(chuàng)建和撤消，對中繼呼叫進(jìn)程、維護(hù)管理進(jìn)程的創(chuàng)建和撤消也是類似的。進(jìn)程調(diào)度

OS負(fù)責(zé)對進(jìn)程的管理。進(jìn)程調(diào)度就是從就緒隊列中挑選一個進(jìn)程到處理機(jī)上執(zhí)行。挑選的過程就是算法運算過程。（1）先來先服務(wù)方法其基本原則是按照就緒隊列中進(jìn)程的先后順序，選擇進(jìn)程占用處理機(jī)。也就是說，就緒隊列是一個先入先出隊列。對于小型交換機(jī)，這種方法比較合適。

（2）時間片輪轉(zhuǎn)法這種方法也服從于先來先服務(wù)的原則，但對每個進(jìn)程都規(guī)定一個時間片。當(dāng)一個進(jìn)程時間片用完，未執(zhí)行完畢的進(jìn)程也要讓出處理機(jī)給下一個進(jìn)程去執(zhí)行。而自己保護(hù)好現(xiàn)場后進(jìn)入就緒隊列，等待分配時間片。

（3）分級調(diào)度將就緒進(jìn)程分為多個優(yōu)先級，送入不同的優(yōu)先級隊列，OS調(diào)度時，從優(yōu)先級高的隊列中選取進(jìn)程，高優(yōu)先級隊列空時，才從低優(yōu)先級隊列中選取。在各隊列中選取進(jìn)程方法也可不同。目前最常用的方法是優(yōu)先級與先來先服務(wù)相結(jié)合的方法?；炯壋绦虻牡湫完犃薪Y(jié)構(gòu)在控制系統(tǒng)中，對應(yīng)每一個用戶接口都有一個數(shù)據(jù)塊，每個數(shù)據(jù)塊又分為三個數(shù)據(jù)區(qū)：一個用來存儲接口的靜態(tài)數(shù)據(jù)；一個用來存儲呼叫進(jìn)程中的動態(tài)數(shù)據(jù)；還有一個用來存儲維護(hù)管理過程的揮發(fā)性數(shù)據(jù)。一個區(qū)就相當(dāng)于一個任務(wù)單元。所有數(shù)據(jù)塊按線性隊列排隊，數(shù)據(jù)塊的操作通過指針對相應(yīng)的數(shù)據(jù)區(qū)進(jìn)行。當(dāng)進(jìn)程更迭時，只需裝入相應(yīng)進(jìn)程的數(shù)據(jù)區(qū)指針和程序指針即可，如圖所示?；炯壋绦虻牡湫完犃薪Y(jié)構(gòu)

執(zhí)行號碼分析的基本級程序

隊列調(diào)度基本級(B)任務(wù)流程各級程序的轉(zhuǎn)移*中斷點中斷后再返回啟動的任務(wù)故障級周期級基本級

2.處理機(jī)占用率的計算

正常情況下，只有時鐘級程序與基本級程序交替執(zhí)行，每次時鐘中斷到來時，先執(zhí)行時鐘級程序，然后執(zhí)行基本級程序，如圖所示：

正常情況下，在一個時鐘中斷周期內(nèi)，處理機(jī)有一定的空閑時間，如果話務(wù)量發(fā)生變化，處理機(jī)的空閑時間也會發(fā)生變化，通常用處理機(jī)的占用率來描述處理機(jī)的負(fù)荷。處理機(jī)占用率的計算公式為：

3.定時管理:操作系統(tǒng)統(tǒng)一管理時間資源，為各種應(yīng)用進(jìn)程提供時間基準(zhǔn)。定時管理的功能是為應(yīng)用程序的各進(jìn)程提供定時服務(wù)。4.作業(yè)管理

作業(yè)是指處理機(jī)從接收到一個信號到對這個信號進(jìn)行處理，得到相應(yīng)結(jié)果的一系列工作步驟的集合。

作業(yè)管理的主要任務(wù)就是解決作業(yè)的進(jìn)出問題，即管理作業(yè)的建立、執(zhí)行與完成，包括為作業(yè)分配資源、為作業(yè)建立若干進(jìn)程等。例如，對用戶的摘機(jī)、掛機(jī)、送信號音的處理都可以看做一個獨立的作業(yè)。5.存儲器管理

存儲器作為公用資源，需要進(jìn)行統(tǒng)一分配、保護(hù)、共享、地址重定位，這是存儲器管理的基本任務(wù)。

6.設(shè)備管理

設(shè)備管理又稱為輸入/輸出管理(I/O管理)。在交換機(jī)的操作系統(tǒng)中，設(shè)備管理主要管理CPU和外圍環(huán)境之間的消息通信。外圍環(huán)境包括外圍設(shè)備、交換網(wǎng)絡(luò)、I/O設(shè)備等。（五）呼叫處理程序呼叫處理程序負(fù)責(zé)整個交換機(jī)中所有呼叫的建立、監(jiān)視與釋放，并完成對各種電話新業(yè)務(wù)的處理。它具有實時性、并發(fā)性的基本特點。

呼叫處理程序由硬件接口、信令處理、電話資源管理、呼叫控制、呼叫服務(wù)、計費處理等程序組成。結(jié)合我們撥打電話的過程，程控交換機(jī)處理一次電話呼叫的簡要流程如圖所示:處理一次呼叫的流程主叫用戶摘機(jī)收號號碼分析接至被叫用戶振鈴被叫應(yīng)答，通話話終掛機(jī)制作：邵黎129由上述分析可以看出，一次呼叫過程可分成幾個階段，每個階段中交換設(shè)備的狀態(tài)基本不變，此時將其稱作”穩(wěn)定狀態(tài)“。狀態(tài)遷移：狀態(tài)由一種穩(wěn)定狀態(tài)遷移到另一種穩(wěn)定狀態(tài)。只有在狀態(tài)遷移時，才需要處理機(jī)進(jìn)行處理。狀態(tài)遷移是由輸入信息引起的。沒有輸入信息的激發(fā)，狀態(tài)是不會改變的。由一種穩(wěn)定狀態(tài)向另一種穩(wěn)定狀態(tài)遷移時，必須經(jīng)過三個步驟：輸入處理：對輸入的信息進(jìn)行識別和處理，一般由輸入程序完成。內(nèi)部分析：是根據(jù)輸入的信息、當(dāng)前的狀態(tài)以及內(nèi)部情況，確定應(yīng)執(zhí)行的任務(wù)及向哪一種穩(wěn)定狀態(tài)去轉(zhuǎn)移。這些都是由不同的分析程序完成（如去話分析、來話分析等）。輸出處理：是根據(jù)內(nèi)部分析程序的決定，啟動硬件執(zhí)行任務(wù)并將一穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)移到另一個穩(wěn)定狀態(tài)。從上面的敘述中可以看出：從一種穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)移到另一種穩(wěn)定狀態(tài)并不是只有一種遷移方向，而是要根據(jù)輸入信息、所處狀態(tài)及環(huán)境情況的不同而有不同的遷移方向。

1)輸入處理

主要檢測用戶和中繼線的狀態(tài)變化，其基本的狀態(tài)只有空閑和占用兩種，只需要一位來描述。

例如，可以用“0”和“1”來表示空閑和占用，通過本次掃描結(jié)果與上次的保存的掃描結(jié)果進(jìn)行位“異或”運算就可以檢測到狀態(tài)的變化。

如果狀態(tài)發(fā)生變化，“異或”運算的結(jié)果為“1”，否則，表明狀態(tài)沒有改變。然后判斷狀態(tài)是如何變的，這需要從當(dāng)前掃描的位值來做判斷，如當(dāng)前值為“1”，表明用戶從空閑變?yōu)檎加谩?/p>

主叫用戶摘機(jī)識別原理圖ts=200ms用戶掛機(jī)識別與用戶摘機(jī)識別原理類似邏輯運算：（摘機(jī)：）為了節(jié)省時間，一般采取摘、掛機(jī)一起識別。對某組用戶群處理的結(jié)果如下：

2)內(nèi)部處理

當(dāng)檢測到用戶狀態(tài)的變化后，首先將向用戶送撥號音并準(zhǔn)備接收用戶的號碼，在此之前，還需要調(diào)用該用戶的數(shù)據(jù)，判斷是否滿足呼叫權(quán)限的合法用戶，如果屬于合法用戶，交換機(jī)向用戶提供撥號音，等待用戶撥號并接收號碼，然后分析處理。

判斷用戶是脈沖撥號還是雙音多頻信號(DTMF)的撥號，同時為該用戶建立一個呼叫記錄，對這個呼叫過程中與其有關(guān)的一些暫態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，把該呼叫處理的來龍去脈保存在相應(yīng)的數(shù)據(jù)表格中，這些數(shù)據(jù)表格主要有呼叫控制表和設(shè)備表。

雙音多頻收號器的接口電路如圖4-60所示。由于電話用戶的雙音多頻撥號信號通過話路傳輸，在數(shù)字交換機(jī)的用戶電路上轉(zhuǎn)換為PCM信號，經(jīng)交換網(wǎng)絡(luò)傳送到收號器，因此，解碼前將信號轉(zhuǎn)換為模擬的雙音頻信號。該信號經(jīng)高、低通兩組濾波器分離為兩組，再通過帶通濾波器得到單頻信號，經(jīng)檢波、解碼后得到4位的BCD碼，同時,狀態(tài)輸出端SP有效?，F(xiàn)有多種DTMF的收發(fā)集成電路芯片,如MIT