交換技術(shù)程控交換機(jī)的軟件組成

3.2.3 程控交換機(jī)的軟件組成

程控交換系統(tǒng)的軟件是完成各項(xiàng)功能而運(yùn)行于交換系統(tǒng)各處理機(jī)中的程序和數(shù)據(jù)的集合。如果按照計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的概念來(lái)分，程控交換系統(tǒng)的運(yùn)行軟件分為兩大類(lèi)：系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。這里的系統(tǒng)軟件相當(dāng)于一個(gè)通用計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)，是交換機(jī)硬件同應(yīng)用軟件之間的接口。按照上述概念，程控交換系統(tǒng)的軟件組成如圖3-14所示。

如果按照交換的概念來(lái)分，則程控交換系統(tǒng)的軟件組成如下：

1.在線(xiàn)程序

在線(xiàn)程序又稱(chēng)聯(lián)機(jī)程序。它是指運(yùn)行在交換系統(tǒng)各處理機(jī)中，對(duì)交換系統(tǒng)的各種業(yè)務(wù)進(jìn)行處理的軟件總和。其中大部分業(yè)務(wù)具有比較強(qiáng)的實(shí)時(shí)性。根據(jù)功能的不同，在線(xiàn)程序通常由呼叫處理程序、執(zhí)行管理程序、故障處理程序、故障診斷程序和運(yùn)行管理程序五大子系統(tǒng)組成。

（1）呼叫處理程序

呼叫處理程序負(fù)責(zé)整個(gè)交換機(jī)所有呼叫的建立與釋放以及交換機(jī)各種新服務(wù)性能的建立與釋放。呼叫處理程序主要負(fù)責(zé)以下功能。

①交換狀態(tài)管理：負(fù)責(zé)呼叫處理過(guò)程中不同狀態(tài)（如空閑、收號(hào)等）的轉(zhuǎn)移和管理。

②交換資源管理：對(duì)呼叫處理過(guò)程中的電話(huà)外設(shè)（如用戶(hù)設(shè)備、中繼器、收發(fā)碼器、交換網(wǎng)絡(luò)等）進(jìn)行調(diào)試和調(diào)用。

③交換業(yè)務(wù)管理：對(duì)程控交換機(jī)的許多新的交換業(yè)務(wù)（如三方通話(huà)、熱線(xiàn)服務(wù)等）的管理。

④交換負(fù)荷控制：監(jiān)視交換業(yè)務(wù)的負(fù)荷情況，臨時(shí)性控制發(fā)話(huà)或入局呼叫的限制。

呼叫處理程序比較復(fù)雜。這是由于對(duì)每一次呼叫，呼叫處理程序幾乎要涉及所有的公共資源，使用大量數(shù)據(jù)，而且處理過(guò)程中，各種狀態(tài)之間的關(guān)系也非常復(fù)雜。本章3.4節(jié)將詳細(xì)介紹呼叫處理程序的有關(guān)內(nèi)容。

（2）執(zhí)行管理程序（或叫操作系統(tǒng)）

執(zhí)行管理程序負(fù)責(zé)對(duì)交換系統(tǒng)（尤指處理機(jī)）的硬件和軟件資源進(jìn)行管理和調(diào)度。執(zhí)行管理程序主要負(fù)責(zé)以下功能。

①任務(wù)調(diào)度：負(fù)責(zé)按交換程序的實(shí)時(shí)要求和緊急情況的優(yōu)先等級(jí)，對(duì)其進(jìn)行調(diào)度。

②I/O設(shè)備的管理和控制：負(fù)責(zé)對(duì)顯示器、磁帶（磁盤(pán)）機(jī)、監(jiān)控臺(tái)等I/O設(shè)備進(jìn)行管理控制。

③處理機(jī)間的通信的控制和管理：負(fù)責(zé)交換系統(tǒng)中各處理機(jī)間信息交換的控制和管理。

④系統(tǒng)管理：負(fù)責(zé)對(duì)軟件系統(tǒng)的統(tǒng)一管理和調(diào)度

（3）運(yùn)行管理程序

運(yùn)行管理程序用于維護(hù)人員存取和修改有關(guān)用戶(hù)和交換局的各種數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)話(huà)務(wù)量和打印計(jì)費(fèi)清單等各項(xiàng)任務(wù)。它主要負(fù)責(zé)以下功能。①話(huà)務(wù)量的觀(guān)察、統(tǒng)計(jì)和分析。

②對(duì)用戶(hù)線(xiàn)和中繼線(xiàn)定期進(jìn)行例行維護(hù)測(cè)試。

③業(yè)務(wù)質(zhì)量的監(jiān)視。它監(jiān)視用戶(hù)的通話(huà)業(yè)務(wù)的情況和質(zhì)量，如監(jiān)視呼叫信號(hào)，通話(huà)接續(xù)是否完成或異常情況。

它還包括收費(fèi)檢查，即在用戶(hù)要求下，對(duì)用戶(hù)收費(fèi)數(shù)據(jù)的詳細(xì)記錄進(jìn)行核對(duì)。數(shù)據(jù)包括從用戶(hù)摘機(jī)起到話(huà)終掛機(jī)止的各種數(shù)據(jù)，如呼叫時(shí)間，所撥號(hào)碼、費(fèi)率、應(yīng)答時(shí)間，應(yīng)答前計(jì)費(fèi)表數(shù)字和應(yīng)答后計(jì)費(fèi)表數(shù)字、掛機(jī)時(shí)間等，并可打印輸出。

④業(yè)務(wù)變更處理。它包括用戶(hù)的交換處理：新用戶(hù)登記、用戶(hù)撤銷(xiāo)、用戶(hù)改號(hào)、話(huà)機(jī)類(lèi)別的更改等，以及用戶(hù)業(yè)務(wù)登記、更改和撤銷(xiāo)。

⑤計(jì)費(fèi)及打印用戶(hù)計(jì)費(fèi)賬單。

⑥負(fù)荷控制，對(duì)話(huà)務(wù)過(guò)載進(jìn)行處理。

⑦進(jìn)行人一機(jī)通信，對(duì)操作員鍵入的控制命令進(jìn)行編輯和執(zhí)行。

（4）故障處理程序

故障處理程序亦稱(chēng)系統(tǒng)恢復(fù)程序，負(fù)責(zé)對(duì)交換系統(tǒng)作經(jīng)常性的檢測(cè)，并使系統(tǒng)恢復(fù)工作能力。其主要完成以下功能。

①硬件故障檢測(cè)：通過(guò)硬件電路設(shè)計(jì)或周期性調(diào)用檢測(cè)軟件的方法來(lái)對(duì)交換機(jī)的設(shè)備故障進(jìn)行檢測(cè)。

②硬件設(shè)備的切換：根據(jù)故障出現(xiàn)的額度來(lái)判斷是瞬時(shí)故障還是一直性故障。撤下故障部件而接入備用部件，使交換機(jī)恢復(fù)工作，隨后調(diào)用故障診斷程序?qū)Τ废虏考M(jìn)行診斷，以確定故障位置。

③軟件故障檢測(cè)：用于監(jiān)視程序執(zhí)行是否超時(shí)，地址、數(shù)據(jù)是否合理，主/備用部件內(nèi)數(shù)據(jù)表格是否一致，各種表格內(nèi)容與實(shí)際硬件是否匹配等。

④軟件故障的恢復(fù)：通過(guò)程序重復(fù)執(zhí)行的方法，或重新加載的方法來(lái)恢復(fù)軟件系統(tǒng)。

⑤設(shè)備狀態(tài)的管理：對(duì)采用主/備為工作方式的硬件部件的“工作”、“備用”及“故障”等狀態(tài)進(jìn)行管理。

（5）故障診斷程序

故障診斷程序是用于確定硬件故障位置的程序。多數(shù)程控交換機(jī)的故障診斷可達(dá)到某塊印刷電路板（PCB）。

故障診斷程序通常采用以下工作方式。

①開(kāi)機(jī)診斷：交換機(jī)加電后，首先自動(dòng)對(duì)所有硬件部件進(jìn)行診斷，將結(jié)果報(bào)告故障處理程序。

②人一機(jī)命令診斷：由操作人員通過(guò)人一機(jī)命令指定對(duì)交換機(jī)某一部件執(zhí)行診斷。

③自動(dòng)診斷：當(dāng)故障處理程序發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中的交換機(jī)有故障部件時(shí)，用備用部件代替故障部件，并調(diào)用故障診斷程序?qū)ζ溥M(jìn)行診斷。

故障診斷程序利用交換機(jī)控制臺(tái)的顯示屏幕和打印機(jī)顯示或打印診斷結(jié)果。

2.支援程序

支援程序又稱(chēng)脫機(jī)程序，實(shí)際上是一個(gè)計(jì)算機(jī)輔助開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)以及維護(hù)軟件的系統(tǒng)，多用于開(kāi)發(fā)和生成交換局的軟件和數(shù)據(jù)以及開(kāi)通時(shí)的測(cè)試等。

支援程序按其功能可劃分為設(shè)計(jì)、測(cè)試、生產(chǎn)及級(jí)護(hù)等子系統(tǒng)。

（1）設(shè)計(jì)子系統(tǒng)

設(shè)計(jì)子系統(tǒng)用在設(shè)計(jì)階段，作為功能規(guī)范和描述語(yǔ)言（SDL）與髙級(jí)語(yǔ)言間的連接器，各種高級(jí)語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言的編譯器，鏈接定位程序及文檔生成工作。設(shè)計(jì)完成所得的程序模塊以及經(jīng)過(guò)編譯得到的目的代碼應(yīng)存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)中。

（2）測(cè)試子系統(tǒng)

測(cè)試子系統(tǒng)檢測(cè)所設(shè)計(jì)軟件是否符合其規(guī)范。它的主要功能分測(cè)試與仿真執(zhí)行兩種。

測(cè)試功能是根據(jù)設(shè)計(jì)的規(guī)范生成各種測(cè)試數(shù)據(jù)，并在己設(shè)計(jì)的程序中運(yùn)行這些測(cè)試數(shù)據(jù)，以檢驗(yàn)程序工作結(jié)果是否符合原設(shè)計(jì)要求。

仿真執(zhí)行則是將軟件的設(shè)計(jì)規(guī)范轉(zhuǎn)換為語(yǔ)義等價(jià)的可執(zhí)行語(yǔ)言，在設(shè)計(jì)完成前可根據(jù)仿真執(zhí)行的結(jié)果檢驗(yàn)設(shè)計(jì)規(guī)范是否符合實(shí)際要求。

測(cè)試數(shù)據(jù)、運(yùn)行結(jié)果及仿真執(zhí)行結(jié)果均應(yīng)存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)中。

（3）生產(chǎn)子系統(tǒng)

生產(chǎn)子系統(tǒng)生成交換局運(yùn)行所需的軟件。其包括局?jǐn)?shù)據(jù)文件、用戶(hù)數(shù)據(jù)文件、局程序文件的生成。

①局?jǐn)?shù)據(jù)生成：在軟件中心的搡作系統(tǒng)控制下，由局?jǐn)?shù)據(jù)生成程序?qū)⒃季謹(jǐn)?shù)據(jù)文件自動(dòng)生成為規(guī)定的局?jǐn)?shù)據(jù)的文件結(jié)構(gòu)形式。這樣，避免了某局逐字地設(shè)置局?jǐn)?shù)據(jù)，既節(jié)省工時(shí)又避免了人為差錯(cuò)。

②用戶(hù)數(shù)據(jù)生成：用戶(hù)的各種數(shù)據(jù)是處理用戶(hù)呼叫所必須的文件，新添或更改個(gè)別用戶(hù)數(shù)據(jù)，可直接在運(yùn)行局用鍵盤(pán)命令來(lái)實(shí)現(xiàn)。

③程序文件：將程序及相應(yīng)數(shù)據(jù)有機(jī)地組合，稱(chēng)為程序文件。交換程序文件包括系統(tǒng)文件、局?jǐn)?shù)據(jù)文件和用戶(hù)數(shù)據(jù)文件。系統(tǒng)文件和局?jǐn)?shù)據(jù)文件又合稱(chēng)局文件。

④系統(tǒng)文件：包括系統(tǒng)程序、系統(tǒng)數(shù)據(jù)和一級(jí)局?jǐn)?shù)據(jù)。系統(tǒng)程序即交換用各種處理程序，屬于功能性程序，也是通用性程序，不同局均能使用/系統(tǒng)數(shù)據(jù)是與局條件無(wú)關(guān)的參數(shù)，而局?jǐn)?shù)據(jù)則是隨局條件而異的參數(shù)，一級(jí)局?jǐn)?shù)據(jù)是局?jǐn)?shù)據(jù)中固定不變的部分，因此可納入系統(tǒng)文件之中，二級(jí)、三級(jí)局?jǐn)?shù)據(jù)是可變的數(shù)據(jù)。

⑤系統(tǒng)生成：根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)從母文件中選擇適當(dāng)?shù)某绦騿卧a(chǎn)生系統(tǒng)文件的過(guò)程稱(chēng)作系統(tǒng)生成。系統(tǒng)生成程序就是根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)而選擇相應(yīng)的功能塊和功能單元而產(chǎn)生系統(tǒng)文件的應(yīng)用程序。系統(tǒng)參數(shù)則是用于說(shuō)明和確定系統(tǒng)組成特征的數(shù)據(jù)，如表示市話(huà)局、長(zhǎng)話(huà)局、長(zhǎng)市合一等局級(jí)參數(shù)，表示是否采用公共信道方式的參數(shù)，表示是否含有可視電話(huà)、遙控功能的系統(tǒng)參數(shù)等。

（4）維護(hù)子系統(tǒng)

維護(hù)子系統(tǒng)對(duì)交換局程序的現(xiàn)場(chǎng)修改或稱(chēng)補(bǔ)丁的管理與存檔。如果補(bǔ)丁所修改的錯(cuò)誤具冇杵遍意義，則子系統(tǒng)應(yīng)將其拷貝成多份并加載至其他交換局中《由于同一程序模塊在各個(gè)交換機(jī)中的地址一般都不相同，ffi根據(jù)交換局的具體情況加至其局程序文件內(nèi)，以加載至各交換機(jī)中運(yùn)行。

支援程序的任務(wù)牽涉面很廣。它不僅牽涉到從交換局的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)到安裝等交換局的運(yùn)行前各項(xiàng)任務(wù)，還牽涉到交換局開(kāi)始運(yùn)行到以后整個(gè)壽命期間的軟件管理、數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)、修改、分析以及資料編輯等各項(xiàng)工作。

3.數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)部分包括交換局的局?jǐn)?shù)據(jù)、用戶(hù)數(shù)據(jù)及交換系統(tǒng)數(shù)據(jù)。

　?。?）局?jǐn)?shù)據(jù)

各交換局的局?jǐn)?shù)據(jù)，反映交換局在交換網(wǎng)中的地位（或級(jí)別），本交換局與其他交換局的中繼關(guān)系。它包括對(duì)其他交換網(wǎng)的中繼路由組織、數(shù)量、接收或發(fā)送號(hào)碼、位長(zhǎng)、計(jì)費(fèi)費(fèi)率、傳送信號(hào)方式等。

局?jǐn)?shù)據(jù)的設(shè)計(jì)牽涉到在電話(huà)網(wǎng)內(nèi)與本局直接連接各局的中繼關(guān)系，應(yīng)做到與各相關(guān)局在相關(guān)數(shù)據(jù)上完全一致，以避免各交換局間中繼關(guān)系發(fā)生矛盾（例如兩個(gè)交換局間同一中繼路由的信號(hào)方式或設(shè)備數(shù)量不一致等）。另外，在局?jǐn)?shù)據(jù)中還包括該局使用的各種編號(hào)，長(zhǎng)途區(qū)號(hào)、市話(huà)局局號(hào)等的號(hào)碼長(zhǎng)度。

（2）用戶(hù)數(shù)據(jù)

用戶(hù)數(shù)據(jù)描述全部用戶(hù)信息，它為每一個(gè)用戶(hù)所特有。

市話(huà)局用戶(hù)數(shù)據(jù)包括用戶(hù)性質(zhì)（號(hào)盤(pán)或雙音頻按鍵電話(huà)、同線(xiàn)電話(huà)、投幣電話(huà)、用戶(hù)交換機(jī)（PBX）中繼線(xiàn)等）。用戶(hù)類(lèi)別（電話(huà)用戶(hù)、數(shù)據(jù)用戶(hù)等）、計(jì)費(fèi)種類(lèi)（定期或立即計(jì)費(fèi)、家用計(jì)次表、計(jì)費(fèi)打印機(jī)等）、用戶(hù)地理位置（本局營(yíng)業(yè)區(qū)或其他局營(yíng)業(yè)區(qū)）、優(yōu)先級(jí)別、話(huà)務(wù)負(fù)荷等。注意，長(zhǎng)話(huà)局或國(guó)際局無(wú)用戶(hù)數(shù)據(jù)。

（3）交換系統(tǒng)數(shù)據(jù)

交換系統(tǒng)數(shù)據(jù)由設(shè)備制造廠(chǎng)家根據(jù)交換局的設(shè)備數(shù)量、交換網(wǎng)絡(luò)的組成、存儲(chǔ)器的地址分配、交換局的各種信號(hào)、編號(hào)等有關(guān)數(shù)據(jù)在出廠(chǎng)前編寫(xiě)。

在程控交換機(jī)中，所有有關(guān)交換機(jī)的信息都可以通過(guò)數(shù)據(jù)來(lái)描述，如交換機(jī)的硬件配置、運(yùn)用環(huán)境、編號(hào)方案、用戶(hù)當(dāng)前狀態(tài)、資源（如中繼、路由等）的當(dāng)前狀態(tài)、接續(xù)路由地址等。

在交換機(jī)的軟件程序中，數(shù)據(jù)并不是彼此獨(dú)立的，它們之間有一定的內(nèi)在聯(lián)系。為了快速有效地使用這些數(shù)據(jù)，一般按一定規(guī)則將它們以表格或文件的形式組織起來(lái)。

關(guān)于程控交換機(jī)呼叫處理過(guò)程中所用到的有關(guān)數(shù)據(jù)和表格，在本章3.4.3小節(jié)中還要詳細(xì)介紹。

4.程控交換系統(tǒng)軟件的特點(diǎn)

程控交換系統(tǒng)的軟件用來(lái)實(shí)現(xiàn)識(shí)別主叫、號(hào)碼分析、路由選擇、故障診斷等交換系統(tǒng)的全部智能性操作，而程控交換系統(tǒng)是一種實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，服務(wù)的對(duì)象是大量用戶(hù)的隨機(jī)呼叫，因此，程控交換系統(tǒng)軟件最突出的特點(diǎn)是大規(guī)模、強(qiáng)實(shí)時(shí)性、多重性處理、高可靠性和維護(hù)要求高。

（1）實(shí)時(shí)性強(qiáng)

程控交換系統(tǒng)是一個(gè)實(shí)時(shí)系統(tǒng)。它要求能及時(shí)收集各個(gè)用戶(hù)的當(dāng)前狀態(tài)數(shù)據(jù)，并對(duì)這些數(shù)據(jù)及時(shí)加以分析處理，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)作出響應(yīng)，否則，將丟失有關(guān)信息而導(dǎo)致呼叫建立的失敗。因此，程控交換系統(tǒng)的軟件必須具有實(shí)時(shí)特性，它對(duì)某些任務(wù)的完成必須在一定的時(shí)限內(nèi)完成。例如，在接收用戶(hù)撥號(hào)脈沖時(shí)，必須在一個(gè)脈沖到來(lái)之時(shí)進(jìn)行識(shí)別和計(jì)數(shù)，否則將造成錯(cuò)號(hào)。

根據(jù)實(shí)時(shí)性要求的不同，交換程序可分為不同的等級(jí)。相對(duì)而言，對(duì)時(shí)間要求不大嚴(yán)格的是運(yùn)行管理程功能，系統(tǒng)對(duì)這些功能的響應(yīng)時(shí)間可以在若干秒甚至更長(zhǎng)。但對(duì)故障處理要越快越好。在交換系統(tǒng)中，處理故障的程序一般具有較高優(yōu)先級(jí)，一旦發(fā)現(xiàn)故障，系統(tǒng)就將中斷正在執(zhí)行的程序，及時(shí)轉(zhuǎn)入故障處理。

（2）并發(fā)性和多道程序運(yùn)行

在一個(gè)大容量的程控交換系統(tǒng)中，用戶(hù)數(shù)量眾多，會(huì)有多個(gè)用戶(hù)同時(shí)發(fā)出呼叫請(qǐng)求，還會(huì)出現(xiàn)同時(shí)有多個(gè)用戶(hù)正在進(jìn)行通話(huà)、掛機(jī)等多種情況，而且每個(gè)用戶(hù)會(huì)有各種不同的任務(wù)要求處理；此外，還可能有幾個(gè)管理和維護(hù)任務(wù)正在執(zhí)行，這些任務(wù)可能是操作人員啟動(dòng)的。如測(cè)試一個(gè)用戶(hù)或修改一張路由表，也可能是系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)的，如周期的例行測(cè)試和話(huà)務(wù)量測(cè)量，這就要求交換系統(tǒng)能夠在“同一時(shí)刻”執(zhí)行多種任務(wù)，也就是要求軟件程序要有并發(fā)性，或者說(shuō)，要有在一個(gè)很短的時(shí)間間隔內(nèi)處理很多任務(wù)的能力。

（3）可靠性要求高

對(duì)一個(gè)交換系統(tǒng)來(lái)講，可靠性指標(biāo)通常是99.98%的正確呼叫處理以及40年內(nèi)系統(tǒng)中斷運(yùn)行時(shí)間不超過(guò)兩小時(shí)。即使在硬件或軟件系統(tǒng)本身故障的情況下，系統(tǒng)應(yīng)仍能保持可靠運(yùn)行，并能在不中斷系統(tǒng)運(yùn)行的前提下，從硬件或軟件故障中恢復(fù)到正常運(yùn)行，這就要求要有許多保證軟件可靠性的措施。

（4）維護(hù)要求高

程控交換軟件系統(tǒng)具有相當(dāng)?shù)木S護(hù)工作量，這不僅是由于原來(lái)設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)的不完善需要加以改進(jìn)，更重要的是隨著技術(shù)的發(fā)展，需要不斷引入新的性能或?qū)υ行阅苓M(jìn)行改進(jìn)和完善，還由于交換局的業(yè)務(wù)發(fā)展引起用戶(hù)組成、話(huà)務(wù)量的變化。此外，整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展可能對(duì)本交換局提出新的要求等。由于上述因素，程控交換軟件系統(tǒng)的維護(hù)工作是相當(dāng)之大。一般而言，在整個(gè)軟件生存周期內(nèi)。軟件總成本的50%?60%是用在維護(hù)上。因此，提高程控軟件系統(tǒng)的可維護(hù)性，對(duì)于提高程控系統(tǒng)的質(zhì)量，降低成本，具有十分關(guān)鍵的作用。

關(guān)于程控交換系統(tǒng)的實(shí)時(shí)處理和多重處理的有關(guān)情況，在本章3.5.2小節(jié)中將詳細(xì)介紹。