1、5 程控交换机的控制系统与软件系统程控交换机的控制系统与软件系统(1)(1)从程控交换机应具有的功能入手，分析对控制从程控交换机应具有的功能入手，分析对控制 系统提出了什么要求；系统提出了什么要求；(2)(2)从实现功能和满足要求的角度分析控制系统从实现功能和满足要求的角度分析控制系统 应具有的结构和特点；应具有的结构和特点；(3)(3)实现具体功能常用的方法和典型技术。实现具体功能常用的方法和典型技术。2 对对SPC原理的讨论从以下三方面进行：原理的讨论从以下三方面进行：基本功能要求基本功能要求 程控交换机面临的用户有两类：通信终端的使用者和交换机的营运、操作者。相应地，交换机的功能也分为用
2、户业务功能和OAM业务功能两类。程控交换机能够提供的用户业务功能可达数十种甚至上百种，这些业务不仅方便了用户，而且为营运商带来增值业务。归纳起来大致可分为以下几类：第一，增强用户的呼叫能力;第二，提高用户的应答能力;第三，提高通话能力;第四，用户管理己方话机能力;第五，交换机向用户提供信息服务。3 1.用户业务功能用户业务功能 程控交换机能够为营运商提供运行、管理和维护（OAM）功能。归纳起来分为下列两类：第一，运行、管理功能。第二，维护、诊断功能。42.OAM功能功能 用户交换机(PABX)常用于大型企业、事业单位的内部，它除具有市话交换机的一般功能外，还具有一些特殊的功能。PABX特有的典
3、型功能包括：直拨入专线、夜服、停电外线旁路、空号截听、宾馆服务等。3.PABX功能功能 控制系统的工作过程常具有下述标准模式：控制系统的工作过程常具有下述标准模式：（1）接收外界信息。）接收外界信息。（2）分析并处理信息。）分析并处理信息。（3）输出处理结果。）输出处理结果。55.1 交换系统对控制部件的要求交换系统对控制部件的要求 呼叫处理能力：最大忙时试呼次数呼叫处理能力：最大忙时试呼次数 （Maximum Number of Busy Hour Call AttemptsMaximum Number of Busy Hour Call Attempts）可靠性可靠性 灵活性和适应性灵活性
4、和适应性 经济性经济性 程控交换机的核心工作就是处理各种呼叫，因此通常用呼叫处理能力来衡量程控交换机控制系统的能力。呼叫处理能力是指在满足服务质量的情况下，处理机处理呼叫的能力。通常用最大忙时试呼次数（BHCA）来表示。即单位时间内控制系统能够处理的呼叫次数。BHCA可采用下列公式粗略计算：tabN t：交换机控制系统的系统开销。：交换机控制系统的系统开销。a：交换机控制系统的固有开销：交换机控制系统的固有开销b：交换机控制系统处理系统一次呼叫的非固有开销（平均值）：交换机控制系统处理系统一次呼叫的非固有开销（平均值）N：单位时间内所处理的呼叫总次数。：单位时间内所处理的呼叫总次数。举例：某处
5、理机忙时用于呼叫处理的时间开销平均为举例：某处理机忙时用于呼叫处理的时间开销平均为0.8,其中其中固有开销固有开销a0.3，处理一次呼叫平均所占用的时间为，处理一次呼叫平均所占用的时间为36ms，求其求其BHCA？N（ta）/b=(0.8-0.3)*3600/36*10-3=50000次次/H控制系统的结构控制系统的结构 交换机控制系统的结构方式：交换机控制系统的结构方式：集中控制、分散控制（静态分配、动态分配）集中控制、分散控制（静态分配、动态分配）多处理机结构：多处理机结构：按功能分担、按话务分担、备用工作（冷备用、热按功能分担、按话务分担、备用工作（冷备用、热备用）备用）备用方式：同步方
6、式、互助方式、主备用方式：同步方式、互助方式、主/备方式备方式 处理机间的通信方式：处理机间的通信方式：通过通过PCMPCM信道进行通信、采用计算机网常用的通信方式信道进行通信、采用计算机网常用的通信方式负荷分担（容量分担）负荷分担（容量分担）各处理机性能相同，作用平等，每个处理机只承担一各处理机性能相同，作用平等，每个处理机只承担一部分容量的呼叫处理任务（即负荷均匀分担）处理机数可部分容量的呼叫处理任务（即负荷均匀分担）处理机数可随容量的增大而扩充。共享存储器、随容量的增大而扩充。共享存储器、I/OI/O口，控制单元。该口，控制单元。该方式中，每台处理机都要能执行全部交换处理功能，所以方式中
7、，每台处理机都要能执行全部交换处理功能，所以属于集中控制方式。属于集中控制方式。职能分担（功能分担）职能分担（功能分担）不同的处理机完成不同的处理功能，即每台处理机只不同的处理机完成不同的处理功能，即每台处理机只完成一定的功能，只要装入一部分程序，分工明确。例如：完成一定的功能，只要装入一部分程序，分工明确。例如：呼叫处理、呼叫处理、OAMOAM各使用独立的各使用独立的UPUP。该方式属于分散控制方式。该方式属于分散控制方式。并行处理与并行处理与多机控制多机控制控制系统的工作一般要经历下面三个过程：控制系统的工作一般要经历下面三个过程：输入：接收外界信息，如外设状态、请求命令等；输入：接收外界
8、信息，如外设状态、请求命令等；处理：分析及处理信息；处理：分析及处理信息；输出：输出处理结果，如控制信号输出：输出处理结果，如控制信号 由上图可见：由上图可见：一次电话呼叫的处理过程并不复杂。一次电话呼叫的处理过程并不复杂。但交换机控制系统必须同时处理数百、千至数万个呼叫、此但交换机控制系统必须同时处理数百、千至数万个呼叫、此外还要处理其它数据（如维护）。外还要处理其它数据（如维护）。一次通话可以持续几分一次通话可以持续几分钟十几分钟，但其间所需的钟十几分钟，但其间所需的CPUCPU处理时间仅在处理时间仅在msms数量级。数量级。所以一台所以一台CPUCPU可以分时处理上百上千个呼叫可以分时处
9、理上百上千个呼叫 。可见：一般情况下，系统中会同时存在大量进程。且任一时刻处于不同的状态。系统每隔Ts（如5ms）依次执行个进程一次，其结果或使进程留在原状态不变或进入下一状态。每一进程在执行过程中会不时被中断或恢复运行。一个交换控制系统可以仅有一个呼叫处理程序，所有电话呼叫处理过程是相同的，不同用户接口启动的呼叫处理进程可使用同一程序，各进程的差别仅在于处理的数据（如主、被叫接口地址、性质等）不同。与呼叫处理不同，OAM处理是随功能要求不同而处理过程不同，所以几乎每一种OAM操作均需编写一段程序。5.2 用户交换机用户交换机的组网功能的组网功能 用户交换机主要用于社会集团内部通信，即内部用户
10、用户交换机主要用于社会集团内部通信，即内部用户间的呼叫占主要比重。所以用户交换机内分机之间的接续间的呼叫占主要比重。所以用户交换机内分机之间的接续由用户交换机本身完成，不经过公用交换机。由用户交换机本身完成，不经过公用交换机。用户交换机进入本地公用网主要有以下几种方式：用户交换机进入本地公用网主要有以下几种方式：混合方式）全自动直拨方式（）半自动直拨方式（DIDDODBIDDOD12 5.3 交换机软件系统交换机软件系统 交换软件的特点交换软件的特点程控交换机的运行软件程控交换机的运行软件=操作系统操作系统+应用软件应用软件运行软件的基本任务就是控制交换机的运行，也就运行软件的基本任务就是控制
11、交换机的运行，也就是完成呼叫处理。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。即理大量的呼叫，而且必须保证通信业务的不间断性。即运行软件的特点为：运行软件的特点为：实时性、多道程序运行、业务的不间断性实时性、多道程序运行、业务的不间断性交换软件的组成交换软件的组成交换软件运行软件支援软件操作系统数据库系统应用软件呼叫处理OAM软件开发支援系统软件加工系统应用工程支援系统交换局管理支援系统程控交换
12、机的操作系统程控交换机的操作系统操作系统的类型：批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统、分布式操作系统程控交换系统是一个实时控制系统，因此它的操作系统具有实时操作系统的特点。此外，由于在程控交换系统中常常采用多处理机系统，它的结构有计算机局域网的特点，因此其操作系统还具有网络操作系统的功能。对于全分散控制的交换系统来说，其操作系统也具有分布式操作系统的特点。程控交换机操作系统的特点：程控交换机操作系统的特点：实时性：实时性：对一组对一组“激励激励”（输入）在满足一定的时间要求的条（输入）在满足一定的时间要求的条件下系统应产生相应的件下系统应产生相应的“响应响应”（输出），这就
13、是实时（输出），这就是实时操作。操作。多任务与并发性：多任务与并发性：多任务的并发性引起任务间的同步、互斥、通信以及多任务的并发性引起任务间的同步、互斥、通信以及资源共享。资源共享。程控交换机操作系统的特点程控交换机操作系统的特点 环境行为的随机性：环境行为的随机性：要求系统各部分的处理能力必须按忙时负荷来计算。要求系统各部分的处理能力必须按忙时负荷来计算。网络资源共享和网络通信：网络资源共享和网络通信：分布性：分布性：使得系统在资源管理、进程通信和系统结构上具有其使得系统在资源管理、进程通信和系统结构上具有其自身特点。自身特点。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
14、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5.4 呼叫处理的基本原理呼叫处理的基本原理输入处理程序输入处理程序的主要任务是对用户线、中继线等进行的主要任务是对用户线、中继线等进行监视、检测和识别，及时报告事件的产生。监视、检测和识别，及时报告事件的产生。输入处理主要可分为：输入处理主要可分为：用户线扫描监视用户线扫描监视中继线线路信号扫描中继线线路信号扫描接收接
15、收Pulse、DTMF和和MFC信号信号接收公共信道信号接收公共信道信号用户线扫描监视程序用户线扫描监视程序主要负责检测用户线的状态和识别用户线状态主要负责检测用户线的状态和识别用户线状态的变化。的变化。用户线的各种不同变化：用户线的各种不同变化：用户话机的摘用户话机的摘/挂机状态挂机状态号盘话机的拨号脉冲号盘话机的拨号脉冲用户通话时的环路状态用户通话时的环路状态投币话机的输入信号投币话机的输入信号用户线上各种不同的状态具有的共同的特点：用户线上各种不同的状态具有的共同的特点：q 形成直流回路（续）、断开直流回路（断）形成直流回路（续）、断开直流回路（断）摘机一摘机一“续续”，挂机一，挂机一“
16、断断”送脉冲一送脉冲一“断断”，脉冲间隔一，脉冲间隔一“续续”q 周期性监视周期性监视 用户摘挂机扫描周期用户摘挂机扫描周期100200ms 拨号脉冲识别周期拨号脉冲识别周期810ms用户线扫描监视程序用户线扫描监视程序用户摘挂机识别原理用户摘挂机识别原理设：用户在挂机状态时扫描输出为设：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摘挂机扫描程序的执行周期为200ms。摘机识别摘机识别：就是找到从：就是找到从“1”到到“0”的变化点。的变化点。挂机识别挂机识别：就是找到从：就是找到从“0”到到“1”的变化点。的变化点。
17、用户线状态用户线状态200ms扫描扫描这次扫描结果这次扫描结果 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1前次扫描结果前次扫描结果 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1这这前前 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0挂机挂机 1摘机摘机1 挂机挂机00这这前前 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0摘机识别摘机识别挂机识别挂机识别用户摘挂机识别原理用户摘挂机识别原理号盘话机拨号号码的接收原理号盘话机拨号号码的接收原理包含两个步骤：包含两个步骤：1）脉冲识别）脉冲识别 2）位间隔识别）位间隔识别脉冲识别：脉冲识别：1）脉冲识别程序扫描周期的确定）脉冲识别程序扫描周期的确定 号盘每秒发出的最快脉冲个
18、数：号盘每秒发出的最快脉冲个数：16 续时间最短的断续比：续时间最短的断续比：3:1，即，即1/4*T 最短变化周期：最短变化周期：1/4*（1000/16）=15.625(ms)即：脉冲识别扫描程序的周期即：脉冲识别扫描程序的周期15.625ms位间隔识别原理位间隔识别原理位间隔识别的扫描周期：位间隔识别的扫描周期：拨号盘的位间隔拨号盘的位间隔 250ms 最长的脉冲或间隔：最长的脉冲或间隔：3/4*(1000/8)=93.75(ms)故扫描周期应为：故扫描周期应为：93.75ms T扫扫 250/2ms位间隔识别原理：位间隔识别原理：1）第一个扫描周期内有变化）第一个扫描周期内有变化 2）第二个扫描周期内无变化）第二个扫描周期内无变化 满足上述满足上述2个条件，即为位间隔。个条件，即为位间隔。5.5 数据分析处理数据分析处理
