程控交换软件系统概述

4.3.1　程控交换软件系统概述

1）程控交换软件的特点

程控交换机运行的特点是业务量大，实时性和可靠性要求高，因此程控交换软件要具有较高的实时效率，能处理大量的呼叫，而且能够保证通信业务不间断。程控交换软件有3个特点。

（1）实时性

话音业务最大的特点是具有实时性，所以交换机的软件系统在进行呼叫处理过程中必须满足实时性的要求，这在软件编程效率、CPU的处理能力等方面对软件系统提出了要求。

（2）多任务并发执行

程控交换机应能处理并发的多个呼叫，因此交换机的软件系统在操作系统、数据管理、多任务程序设计、资源管理等方面应满足这种多任务并发执行的特点。

（3）高可靠性

程控交换机必须具有高可靠性，因此交换机的软件系统应采取各种措施来保证其业务的不间断，如设置自检程序、测试程序、故障诊断和处理程序、备份CPU倒换程序等。

2）程控交换机软件系统的组成

程控交换机的软件系统主要是由系统软件和应用软件组成，系统软件主要指操作系统；应用软件又包括呼叫处理软件、OAM（操作维护管理）软件和数据库系统，其软件组成如图4.32所示。

图4.32　程控交换机软件系统的组成

（1）操作系统

程控交换机的操作系统是交换机硬件与应用软件之间的接口。程控交换系统是一个实时控制系统，要对随机发生的外部事件及时地做出响应，并进行处理；此外，程控交换系统应能处理同时发生的大量呼叫，因此要求程控交换机的操作系统是一个实时多任务的操作系统。

实时多任务操作系统能对随机发生的外部事件及时地响应，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。实时多任务操作系统支持多任务（task）并发处理，多任务的并发性必然会带来任务的同步、互斥、通信以及资源共享等问题。这就是实时多任务操作系统最重要的两个特性：实时性和多任务性。

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，即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。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。

在程控交换系统中，可按照紧急性和实时性的要求将任务分为三种。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，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。周期级任务的优先级较故障级任务低、比基本级任务高。

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。

不同级别的任务调度与处理如图4.33所示。

图4.33中，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，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。

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。

（2）程控交换机的应用软件

程控交换机的应用软件包括呼叫处理软件、OAM软件和数据库系统。

图4.33　不同级别的任务调度与处理

①呼叫处理软件

呼叫处理软件主要完成呼叫连接的建立与释放以及业务流程的控制，它是整个呼叫过程的控制软件，具有以下功能：

ⓐ用户线和中继线上各种输入信号（呼叫信号、地址信号）的检测和识别，如对用户摘机、挂机信号以及被叫号码的检测和识别。

ⓑ呼叫相关资源的管理，如控制对时隙、中继电路、DTMF收号器、MFC接收器和发送器等的分配和释放。

ⓒ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。

ⓖ信令协议的处理等。

②OAM软件

OAM软件是程控交换机用于操作、维护和管理的软件，以保证系统高效、灵活、可靠地运行，具有以下功能：

ⓐ用户数据和局数据的操作和管理。

ⓑ测试。

ⓒ告警。

ⓓ故随诊断与处理。

ⓔ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，会使用并生成大量的数据，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。不同的电话局采用同一类型的交换系统，它们的系统数据是相同的，不同的是用户数据和局数据，用户数据和局数据随着交换机的应用环境和开局条件的不同而不同。

ⓐ用户数据是每个用户所特有的，它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种。

ⓑ用户类别。住宅用户、公用电话用户、PABX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。

ⓖ计费类别。定期、立即、免费等。

ⓗ优先级。普通用户、优先用户。

ⓘ使用新业务权限。表示用户是否有权使用呼叫转移、会议电话、三方通话、呼叫等待、热线电话、闹钟服务等新业务。

ⓙ新业务登记的数据。闹钟时间、转移号码、热线号码等。

ⓚ用户号码。用户电话簿号码、用户设备号等。

ⓛ呼叫过程中的动态数据。呼叫状态、时限、收号器号、所收号码、各种计数值等。

局数据是反映交换局设置和配置情况的数据，主要包括以下几种：

ⓐ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、信今点编码等。

ⓒ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。

ⓕ交换机类别。C1～C5，C5又分为市话端局、外市合一等。

ⓖ复原方式。主叫控制、被叫控制、互不控制。

为了有效地管理这些庞杂的数据，交换机采用数据库技术，使用数据库管理系统实现对数据高效、灵活、方便地操作。由于目前交换机多采用分散控制方式，所以交换机的数据库系统多采用分布式数据库。