交换技术程控交换机的软件组成

3.2.3 程控交换机的软件组成

程控交换系统的软件是完成各项功能而运行于交换系统各处理机中的程序和数据的集合。如果按照计算机操作系统的概念来分，程控交换系统的运行软件分为两大类：系统软件和应用软件。这里的系统软件相当于一个通用计算机的操作系统，是交换机硬件同应用软件之间的接口。按照上述概念，程控交换系统的软件组成如图3-14所示。

如果按照交换的概念来分，则程控交换系统的软件组成如下：

1.在线程序

在线程序又称联机程序。它是指运行在交换系统各处理机中，对交换系统的各种业务进行处理的软件总和。其中大部分业务具有比较强的实时性。根据功能的不同，在线程序通常由呼叫处理程序、执行管理程序、故障处理程序、故障诊断程序和运行管理程序五大子系统组成。

（1）呼叫处理程序

呼叫处理程序负责整个交换机所有呼叫的建立与释放以及交换机各种新服务性能的建立与释放。呼叫处理程序主要负责以下功能。

①交换状态管理：负责呼叫处理过程中不同状态（如空闲、收号等）的转移和管理。

②交换资源管理：对呼叫处理过程中的电话外设（如用户设备、中继器、收发码器、交换网络等）进行调试和调用。

③交换业务管理：对程控交换机的许多新的交换业务（如三方通话、热线服务等）的管理。

④交换负荷控制：监视交换业务的负荷情况，临时性控制发话或入局呼叫的限制。

呼叫处理程序比较复杂。这是由于对每一次呼叫，呼叫处理程序几乎要涉及所有的公共资源，使用大量数据，而且处理过程中，各种状态之间的关系也非常复杂。本章3.4节将详细介绍呼叫处理程序的有关内容。

（2）执行管理程序（或叫操作系统）

执行管理程序负责对交换系统（尤指处理机）的硬件和软件资源进行管理和调度。执行管理程序主要负责以下功能。

①任务调度：负责按交换程序的实时要求和紧急情况的优先等级，对其进行调度。

②I/O设备的管理和控制：负责对显示器、磁带（磁盘）机、监控台等I/O设备进行管理控制。

③处理机间的通信的控制和管理：负责交换系统中各处理机间信息交换的控制和管理。

④系统管理：负责对软件系统的统一管理和调度

（3）运行管理程序

运行管理程序用于维护人员存取和修改有关用户和交换局的各种数据，统计话务量和打印计费清单等各项任务。它主要负责以下功能。①话务量的观察、统计和分析。

②对用户线和中继线定期进行例行维护测试。

③业务质量的监视。它监视用户的通话业务的情况和质量，如监视呼叫信号，通话接续是否完成或异常情况。

它还包括收费检查，即在用户要求下，对用户收费数据的详细记录进行核对。数据包括从用户摘机起到话终挂机止的各种数据，如呼叫时间，所拨号码、费率、应答时间，应答前计费表数字和应答后计费表数字、挂机时间等，并可打印输出。

④业务变更处理。它包括用户的交换处理：新用户登记、用户撤销、用户改号、话机类别的更改等，以及用户业务登记、更改和撤销。

⑤计费及打印用户计费账单。

⑥负荷控制，对话务过载进行处理。

⑦进行人一机通信，对操作员键入的控制命令进行编辑和执行。

（4）故障处理程序

故障处理程序亦称系统恢复程序，负责对交换系统作经常性的检测，并使系统恢复工作能力。其主要完成以下功能。

①硬件故障检测：通过硬件电路设计或周期性调用检测软件的方法来对交换机的设备故障进行检测。

②硬件设备的切换：根据故障出现的额度来判断是瞬时故障还是一直性故障。撤下故障部件而接入备用部件，使交换机恢复工作，随后调用故障诊断程序对撤下部件进行诊断，以确定故障位置。

③软件故障检测：用于监视程序执行是否超时，地址、数据是否合理，主/备用部件内数据表格是否一致，各种表格内容与实际硬件是否匹配等。

④软件故障的恢复：通过程序重复执行的方法，或重新加载的方法来恢复软件系统。

⑤设备状态的管理：对采用主/备为工作方式的硬件部件的“工作”、“备用”及“故障”等状态进行管理。

（5）故障诊断程序

故障诊断程序是用于确定硬件故障位置的程序。多数程控交换机的故障诊断可达到某块印刷电路板（PCB）。

故障诊断程序通常采用以下工作方式。

①开机诊断：交换机加电后，首先自动对所有硬件部件进行诊断，将结果报告故障处理程序。

②人一机命令诊断：由操作人员通过人一机命令指定对交换机某一部件执行诊断。

③自动诊断：当故障处理程序发现运行中的交换机有故障部件时，用备用部件代替故障部件，并调用故障诊断程序对其进行诊断。

故障诊断程序利用交换机控制台的显示屏幕和打印机显示或打印诊断结果。

2.支援程序

支援程序又称脱机程序，实际上是一个计算机辅助开发、生产以及维护软件的系统，多用于开发和生成交换局的软件和数据以及开通时的测试等。

支援程序按其功能可划分为设计、测试、生产及级护等子系统。

（1）设计子系统

设计子系统用在设计阶段，作为功能规范和描述语言（SDL）与髙级语言间的连接器，各种高级语言与汇编语言的编译器，链接定位程序及文档生成工作。设计完成所得的程序模块以及经过编译得到的目的代码应存储于数据库中。

（2）测试子系统

测试子系统检测所设计软件是否符合其规范。它的主要功能分测试与仿真执行两种。

测试功能是根据设计的规范生成各种测试数据，并在己设计的程序中运行这些测试数据，以检验程序工作结果是否符合原设计要求。

仿真执行则是将软件的设计规范转换为语义等价的可执行语言，在设计完成前可根据仿真执行的结果检验设计规范是否符合实际要求。

测试数据、运行结果及仿真执行结果均应存储于数据库中。

（3）生产子系统

生产子系统生成交换局运行所需的软件。其包括局数据文件、用户数据文件、局程序文件的生成。

①局数据生成：在软件中心的搡作系统控制下，由局数据生成程序将原始局数据文件自动生成为规定的局数据的文件结构形式。这样，避免了某局逐字地设置局数据，既节省工时又避免了人为差错。

②用户数据生成：用户的各种数据是处理用户呼叫所必须的文件，新添或更改个别用户数据，可直接在运行局用键盘命令来实现。

③程序文件：将程序及相应数据有机地组合，称为程序文件。交换程序文件包括系统文件、局数据文件和用户数据文件。系统文件和局数据文件又合称局文件。

④系统文件：包括系统程序、系统数据和一级局数据。系统程序即交换用各种处理程序，属于功能性程序，也是通用性程序，不同局均能使用/系统数据是与局条件无关的参数，而局数据则是随局条件而异的参数，一级局数据是局数据中固定不变的部分，因此可纳入系统文件之中，二级、三级局数据是可变的数据。

⑤系统生成：根据系统参数从母文件中选择适当的程序单元而产生系统文件的过程称作系统生成。系统生成程序就是根据系统参数而选择相应的功能块和功能单元而产生系统文件的应用程序。系统参数则是用于说明和确定系统组成特征的数据，如表示市话局、长话局、长市合一等局级参数，表示是否采用公共信道方式的参数，表示是否含有可视电话、遥控功能的系统参数等。

（4）维护子系统

维护子系统对交换局程序的现场修改或称补丁的管理与存档。如果补丁所修改的错误具冇杵遍意义，则子系统应将其拷贝成多份并加载至其他交换局中《由于同一程序模块在各个交换机中的地址一般都不相同，ffi根据交换局的具体情况加至其局程序文件内，以加载至各交换机中运行。

支援程序的任务牵涉面很广。它不仅牵涉到从交换局的设计、生产到安装等交换局的运行前各项任务，还牵涉到交换局开始运行到以后整个寿命期间的软件管理、数据设计、修改、分析以及资料编辑等各项工作。

3.数据

数据部分包括交换局的局数据、用户数据及交换系统数据。

　　（1）局数据

各交换局的局数据，反映交换局在交换网中的地位（或级别），本交换局与其他交换局的中继关系。它包括对其他交换网的中继路由组织、数量、接收或发送号码、位长、计费费率、传送信号方式等。

局数据的设计牵涉到在电话网内与本局直接连接各局的中继关系，应做到与各相关局在相关数据上完全一致，以避免各交换局间中继关系发生矛盾（例如两个交换局间同一中继路由的信号方式或设备数量不一致等）。另外，在局数据中还包括该局使用的各种编号，长途区号、市话局局号等的号码长度。

（2）用户数据

用户数据描述全部用户信息，它为每一个用户所特有。

市话局用户数据包括用户性质（号盘或双音频按键电话、同线电话、投币电话、用户交换机（PBX）中继线等）。用户类别（电话用户、数据用户等）、计费种类（定期或立即计费、家用计次表、计费打印机等）、用户地理位置（本局营业区或其他局营业区）、优先级别、话务负荷等。注意，长话局或国际局无用户数据。

（3）交换系统数据

交换系统数据由设备制造厂家根据交换局的设备数量、交换网络的组成、存储器的地址分配、交换局的各种信号、编号等有关数据在出厂前编写。

在程控交换机中，所有有关交换机的信息都可以通过数据来描述，如交换机的硬件配置、运用环境、编号方案、用户当前状态、资源（如中继、路由等）的当前状态、接续路由地址等。

在交换机的软件程序中，数据并不是彼此独立的，它们之间有一定的内在联系。为了快速有效地使用这些数据，一般按一定规则将它们以表格或文件的形式组织起来。

关于程控交换机呼叫处理过程中所用到的有关数据和表格，在本章3.4.3小节中还要详细介绍。

4.程控交换系统软件的特点

程控交换系统的软件用来实现识别主叫、号码分析、路由选择、故障诊断等交换系统的全部智能性操作，而程控交换系统是一种实时控制系统，服务的对象是大量用户的随机呼叫，因此，程控交换系统软件最突出的特点是大规模、强实时性、多重性处理、高可靠性和维护要求高。

（1）实时性强

程控交换系统是一个实时系统。它要求能及时收集各个用户的当前状态数据，并对这些数据及时加以分析处理，在规定的时间内作出响应，否则，将丢失有关信息而导致呼叫建立的失败。因此，程控交换系统的软件必须具有实时特性，它对某些任务的完成必须在一定的时限内完成。例如，在接收用户拨号脉冲时，必须在一个脉冲到来之时进行识别和计数，否则将造成错号。

根据实时性要求的不同，交换程序可分为不同的等级。相对而言，对时间要求不大严格的是运行管理程功能，系统对这些功能的响应时间可以在若干秒甚至更长。但对故障处理要越快越好。在交换系统中，处理故障的程序一般具有较高优先级，一旦发现故障，系统就将中断正在执行的程序，及时转入故障处理。

（2）并发性和多道程序运行

在一个大容量的程控交换系统中，用户数量众多，会有多个用户同时发出呼叫请求，还会出现同时有多个用户正在进行通话、挂机等多种情况，而且每个用户会有各种不同的任务要求处理；此外，还可能有几个管理和维护任务正在执行，这些任务可能是操作人员启动的。如测试一个用户或修改一张路由表，也可能是系统自动启动的，如周期的例行测试和话务量测量，这就要求交换系统能够在“同一时刻”执行多种任务，也就是要求软件程序要有并发性，或者说，要有在一个很短的时间间隔内处理很多任务的能力。

（3）可靠性要求高

对一个交换系统来讲，可靠性指标通常是99.98%的正确呼叫处理以及40年内系统中断运行时间不超过两小时。即使在硬件或软件系统本身故障的情况下，系统应仍能保持可靠运行，并能在不中断系统运行的前提下，从硬件或软件故障中恢复到正常运行，这就要求要有许多保证软件可靠性的措施。

（4）维护要求高

程控交换软件系统具有相当的维护工作量，这不仅是由于原来设计软件系统的不完善需要加以改进，更重要的是随着技术的发展，需要不断引入新的性能或对原有性能进行改进和完善，还由于交换局的业务发展引起用户组成、话务量的变化。此外，整个通信网络的发展可能对本交换局提出新的要求等。由于上述因素，程控交换软件系统的维护工作是相当之大。一般而言，在整个软件生存周期内。软件总成本的50%?60%是用在维护上。因此，提高程控软件系统的可维护性，对于提高程控系统的质量，降低成本，具有十分关键的作用。

关于程控交换系统的实时处理和多重处理的有关情况，在本章3.5.2小节中将详细介绍。