现代交换技术教材.docx
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现代交换技术教材
课程设计任务书
学院
信息工程学院
班级
11通信2班
姓名
王威威
设计起止日期
2013.12.16—2013.12.22
设计题目：
一次局内正常通话的呼叫处理程序设计
设计任务（主要技术参数）：
（1）分析并总结程控交换机的各部分功能需求。
（2）分析程控交换机软件系统的程序的执行过程。
（3）分析程控交换软件系统的基本原理，系统程序负责在呼叫的建立等处理过程中相应操作步骤。
（4）交换软件程序的层次结构及其实现模块，不同层次的软件模块组成，每个模块完成的功能，高层软件由低层提供支持。
（5）设计分析各种处理程序流程图。
指导教师评语：
成绩：
签字：
年月日
一次局内正常通话的呼叫处理程序设计
1、课程设计的目的
通信网由终端、交换机和传输系统组成，终端只是信息产生的源点或接收信息的目的点；传输系统负责传送信息；网络中的复杂控制只能由交换机来完成。
呼叫处理程序主要用来完成交换机的呼叫处理功能，普通的呼叫处理过程从一方用户摘机开始，然后接收用户拨号数字，经过对数字进行分析后接通通话对方，一直到对方用户全部挂机为止。
（1）通过设计，掌握程控交换系统的软件层次及各模块组成与作用。
呼叫处理程序用于控制呼叫的建立和释放。
呼叫处理程序包括用户扫描、信令扫描、数字分析、路由选择、通路选择、输出驱动等功能块。
（2）熟悉系统运行软件和系统管理软件在交换过程中的主要作用。
（3）通过设计流程及实例验证，进一步加强对程控交换机组成的理解。
2、课程设计的内容
2.1分析模拟用户线信令处理程序的执行过程
2.1.1呼叫处理的基本原理
呼叫处理程序负责呼叫的建立、监督、撤销及呼叫处理过程中的一些其他处理。
呼叫处理程序是最能体现交换机特色的软件，在呼叫处理过程中，交换软件的两个基本特点（实时性和并发性）都有所体现。
呼叫处理程序在整个交换机运行软件中所占的比例并不多，但其运行十分频繁，占用处理机的时间最多。
呼叫处理程序用于控制呼叫的建立和释放。
呼叫处理程序包括用户扫描、信令扫描、数字分析、路由选择、通路选择、输出驱动等功能块。
交换系统单位时间里的通信处理次数，是表征交换机的通信处理能力的专业衡量参。
呼叫处理程序的主要功能是完成对各种类型呼叫的处理。
呼叫处理的基本工作过程是以状态和状态间的迁移为基础的，处理机对一个呼叫的处理总是由对应于该呼叫的外部事件触发，然后根据该呼叫当时的状态和接收到的事件类型及该呼叫有关的局数据和用户数据的内容执行相应的作业。
作业中有对处理机内部数据的处理，对硬件的驱动，向其他处理机发出信号和形成新的事件以触发新的状态转移，每次状态的迁移都终止一种新的稳定状态，在程控交换机一次完整的接续，是由众多状态之间的迁移构成的。
处理机对某个接续的服务，仅集中在对事件的检测以及状态迁移过程中的作业执行。
每个作业之间都可能被等待一个新的外部事件所需的时间分隔开，每当呼叫处理在等待一个外部事件时，其相应的处理就暂时停顿下来，处理机转去为其他接续服务。
这种机制保证了一个处理机可同时为大量的呼叫接续服务。
一次普通的通话电话呼叫的处理过程并不是很复杂，它包括摘机检测收号接续并启动计费，挂机检测，拆除连接链路和输出计费数据等操作，即使考虑呼叫过程中的各种异常情况，呼叫处理过程也不是很复杂，但是在一个交换机连接着许多用户线和中
呼叫处理程序可以分为输入处理、内部分析处理和输出处理三大部分。
输入处理程序的主要任务是对用户线、中继线等进行监视、检测和识别，然后进入队列或相应存储区，以便其他程序取用。
输入处理可分为：
（1）用户线监视扫描监视用户线状态的变化；
（2）中继线线路信号扫描监视中继器的线路信号；
（3）接收数字信号（包括拨号脉冲、双音频拨号信号和多频互控信号等）；
（4）接收公共信道信号方式的电话号码；
（5）接收操作台的各种信号。
分析处理就是对各种输入信息进行分析，以决定下一步干什么。
分析处理由分析程序负责执行。
按照要分析的信息，分析处理可分为去话分析、号码分析、来话分析、状态分析。
图1分析程序2的基本性能
图2来话分析
在进行分析处理后，分析程序给出结果，按照这个结果执行任务，就是输出处理
输出处理包括：
（1）通话话路的驱动、复原（发送路由控制信息）；
（2）发送分配信号（例如，振铃控制、测试控制等信号等）；
（3）转发拨号脉冲，主要是对模拟局发送；
（4）发线路信号和记发器信号；
（5）发公共信道信号；
（6）发计费脉冲；
（7）发处理机间通信信息；
（8）发送测试码；
（9）其他
2.1.2呼叫处理程序
（1）呼叫处理程序组成
负责呼叫的建立、监督、撤销及呼叫处理的过程中的一些其他处理在呼叫处理的程序的过程中，交还软件的两大基本特点，即实时性和并发性都有所体现。
呼叫处理的程序在整个交换机运行软件中所占的比例并不多，但其运行很是复杂，占用处理机的时间最多，主要包括用户扫描、信令扫描、数字分析、路由选择、通路选择、输出驱动等功能块。
1）用户扫描
用户扫描用来检测用户回路的状态变化：
从断开到闭合或从闭合到断开。
从状态的变化和用户原有的呼叫状态可判断事件的性质。
例如，回路接通可能是主叫呼出，也可能是被叫应答。
用户扫描程序应按一定的扫描周期执行。
2）信令扫描
信令扫描泛指对用户线进行的收号扫描和对中继线或信令设备进行的扫描。
前者包括脉冲收号或DTMF收号的扫描；后者主要是指在随路信令方式时，对各种类型的中继线和多频接收器所做的线路信令和记发器信令的扫描。
3）数字分析
数字分析的主要任务是根据所收到的地址信令或其前几位判定接续的性质，例如判别本局呼叫、出局呼叫、汇接呼叫、长途呼叫、特种业务呼叫等。
对于非本局呼叫，从数字分析和翻译功能通常可以获得用于选路的有关数据。
4）路由选择
路由选择的任务是确定对应于呼叫去向的中继线群，从中选择一条空闲的出中继线，如果线群全忙，还可以依次确定各个迂回路由并选择空闲中继线。
5）通路选择
通路选择在数字分析和路由选择后执行，其任务是在交换网络指定的入端与出端之间选择一条空闲的通路。
软件进行通路选择的依据是存储器中链路忙闲状态的映象表。
6）输出驱动
输出驱动程序是软件与话路子系统中各种硬件的接口，用来驱动硬件电路的动作，例如驱动数字交换网络的通路连接或释放，驱动用户电路中振铃继电器的动作等。
（2）呼叫处理程序结构
为呼叫建立而执行的处理任务可分为3中类型：
输入处理、内部处理和输出处理。
呼叫处理过程可以看成是输入处理、内部处理和输出处理的不断循环。
例如，从用户摘机到听到拨号音，输入处理是用户扫描状态，内部处理是查找主机用户的服务类别，选择空闲的双音频接收器和相应的连接设备，输出处理是驱动通路接通并送出拨号音。
硬件执行了输出处理的驱动命令后，改变了硬件的状态，使得硬件设备从原有的状态转移到另一个稳定状态，硬件设备在软件中的映射状态也随之改变，以始终保持一致。
因此，呼叫处理过程反映的是用户状态不断转移的过程。
按照系统的处理过程，刻画出不同的状态和状态转移条件，是设计呼叫处理过程的重要依据和有效方法。
1）输入处理
收集话路设备的状态和有关的信令信息称为输入处理。
各种扫描程序都属于输入处理。
输入处理通常是在时钟中断控制下按一定周期执行，主要任务是发现事件而不是处理事件。
输入处理是靠近硬件的低层软件，实时性要求高。
2）内部处理
内部处理是呼叫处理的高层软件，与硬件无直接关系。
例如数字分析、路由选择通路选择等。
内部处理程序的一个共同特征是要通过查表进行一系列的分析、译码和判断，内部处理程序的结果可以是启动另一个内部处理程序或者启动输出处理。
3）输出处理
输出驱动属于输出处理，也是与硬件直接相关的低层软件。
输出处理与输入处理都要针对一定的硬设备，可以合称设备处理。
扫描是处理机输入信息，驱动是处理机输出信息，它们是处理机在呼叫处理过程中与硬件联系的两种基本方式。
整个呼叫处理过程无非是三个步骤的循环执行，即
输入处理 -------------------------------- 输入处理
分析处理 -------------------------------- 内部处理
任务执行和输出处理 ----------------- 输出处理
①输入处理：
数据采集
识别接收外部输入的处理请求和其他相关信号。
②分析处理：
内部数据处理部分
据输入信号和现状态，进行分析、判别，给出分析结果。
③ 任务执行和输出处理 ：
输出命令部分
据分析结果发布一系列控制命令，执行内部某任务或控制相关硬件。
图3呼叫处理程序功能图
（3）呼叫处理过程
初始时，主叫用户和被叫用户都处于空闲状态，交换机进行扫描，监视用户线状态。
一个完整的局内呼叫处理过程描述如下：
1）主叫用户摘机
①在开始时，用户处于空闲状态，电路交换系统对用户进行周期性扫描，监视用户线状态。
用户摘机后电路交换系统检测到用户摘机状态。
②电路交换系统根据摘机用户端口号查询用户类别、服务类别，确定用户有权呼入。
以区分是同线电话、一般电话还是小交换机用户等。
③调查话机类别，弄清是按键话机还是号盘话机，以便接相应收号器。
2）送拨号音，准备收号
①在用户有权呼入的前提下，电路交换系统为用户寻找一个空闲的收号器，寻找信号音到主叫用户的空闲路由。
②寻找主叫用户和信号发生器间的一个空闲路由，向主叫用户送拨号音。
③监视收号器的输入信号，准备收号。
3）收号
①由收号器接受用户所拨号码。
②收号器收到第一位号后，停拨号音。
③主叫用户继续拨号，收号器将收到号码按位储存。
④呼叫处理程序对“应收位”“已收位”进行计数。
⑤将号首送到分析程序进行预译处理。
4）号码分析
①号码分析对号首进行预译处理，确定呼叫类别，并根据分析结果是本局、出局、长途或特服等来决定还要接收几位号码。
②根据号码预译结果以及用户订购业务特性决定这一呼叫是否允许接通（如是否限制了长途呼叫或特殊业务等）。
③当号码收完或后续拨号超时退出后，根据所收号码进行号码分析；
④根据号码分析结果，假设是局内有效呼叫，则检查被叫用户是否空闲，若空闲，则标志被叫用户为呼入忙状态。
5）接至被叫用户
测试并预占空闲路由，包括：
①向主叫用户送回铃音路由（这一条可能已经占用，尚未复原）。
②控制向被叫用户振铃。
③预占主、被叫用户通话路由。
6）向被叫用户振铃
①向被叫用户B振铃；
②向主叫用户A送回铃音；
③监视主、被叫用户状态。
7）被叫应答通话
①被叫摘机应答，电路交换系统检测到后，停振铃和停回铃音；
②建立A、B用户间通话路由，开始通话；
③启动计费设备，开始计费；
④监视主、被叫用户状态。
8）话终（主叫先挂机）
①假设主叫用户先挂机，电路交换系统检测到以后，进行通话路由复原；
②停止计费；
③向被叫用户送忙音。
④被叫用户挂机复原
9）话终（被叫先挂机）
①另一种可能是被叫用户先挂机。
因为是局内市话呼叫，电路交换系统检测到以后，直接进行通话路由复原；
②停止计费；
③向主叫用户送忙音。
④主叫用户挂机复原。
为了保证系统能够为所有用户提供有效的服务，从主叫用户摘机到主叫拨第一个号码期间有一个定式限制，如果在该时间内主叫未拨号，则系统将向主叫方送忙音。
所以主叫用户摘机后系统要启动一个永久不拨号定时器来计时。
在该定时未满期间，用户拨第一个号码，该定时器则立刻停止；否则，当该定时到来而主叫用户仍然未能及时拨入号码，则系统会启有关清除处理，不再为等待用户提供服务而无谓的浪费系统时间和系统资源；同时，在主叫用户所拨号码之间的时间间隔也有定时限制。
当主叫用户在正确时间范围内拨入号码后，系统要停止久不拨号计时器，还要再启动位间隔定时器来保证下一个号码在规定时间内拨出，否则系统将向主叫用户送忙音，同时启动呼叫清理处理。
所有号码拨完之后，再向被叫馈送铃流之前，系统将启动一个久叫不应定时器。
如果被叫用户在规定的时间内摘机，则这个定时器将被停止；否则系统将向主叫用户送忙音，防止主叫用户和系统无谓的等待被叫用户应答而浪费主叫用户的时间以及系统的时间和资源。
图4呼叫处理程序图
2.1.3交换网络的技术指标
（1）交换网络的呼损概率
由于交换系统的话源数远远大于话路数M，发生“k个用户同时呼叫”这一事件又是纯随机事件，因此可能出现用户呼叫时，交换系统的M条话路已全部被占用k>M,在网络中找不到一条空闲出线，致使接续不能建立，从而使这次呼叫损失掉的情况出现，这是不能避免的事件。
这时，系统的流入话务量要大于系统的完成话务量。
我们将流入话务量与完成话务量之差称为损失话务量。
损失话务量与流入话务量之比就是呼叫损失率，简称呼损。
呼损应称为呼损概率，它是一种偶然事件。
呼损数值的大小与出线占用的概率分布有关。
在相同的出线数和相同的话务量时占用的概率不同，呼损值也就不同。
在一定概率分布下，呼损值与出线数和话务量有关，出线数相同时话务量越大，呼损越大；话务量相同时出线数越多，呼损越小。
（2）交换网络的阻塞概率
假如以学校为例忙时话务调查发现，学生的最忙时为晚上21:
00到23:
00，而其他办公人员为早上9:
00到10:
00,学生的最忙时话务量交换很大部分发生在局外，而办公人员很大部分发生在局内，因为忙时话务量的抽样调查时按人为单位的，所以忙时话务量BHCA分学生和办公人员分别计算，考虑到网络的阻塞问题，因学生和办公人员的忙时不同，而且学生数远大于办公人员数，所以最忙时应为晚上21:
00到23:
00，如果在这个时段不发生阻塞，那么交换网络就为无阻塞网络。
（3）呼叫处理能力
描述一台程控数字交换机的话务能力通常有二个基本参数：
第一是话务负荷能力，即话务量；第二是呼叫处理能力，即单位时间内控制设备能够处理的呼叫次数，用最大忙时试呼次数BHCA来表示。
对于数字交换机来说，网络的内部阻塞率很低，能通过的话务量较大，因此交换机的话务能力往往受到呼叫处理能力的限制。
所以BHCA是评价一个交换系统的设计水平和服务能力的一个重要指标。
交换机所处理的话务量就是用户线上所发出的话务量加上入中继线上流入的话务量。
影响呼叫处理能力的因素很多，从系统容量、系统结构、处理机能力、软件结构到软件编程和编程语言等各方面都对其产生影响。
从影响交换机呼叫处理能力的因素来看，我们不可能通过降低系统容量的方法来增加呼叫处理能力，因此只有尽可能的改善其它几方面的影响，使呼叫处理能力得到提高。
1）提高系统结构的合理性，使各处理机的分工合理，负荷分配均匀，选用效率高的处理机间通信方式。
2）提高处理机本身的处理能力，这就要求对处理机要预计一个占用率，在设计上合理安排各类开销，使时间资源得以充分的利用。
3）提高软件的设计水平，软件设计水平是影响系统处理能力的一个重要因素。
要合理安排软件功能模块，以便尽量减少不必要的任务调度和通信的开销。
4）精心设计数据结构，设计一个合理的数据结构，尤其要注意时间上的效率。
必要时可以以空间来换取时间以减少系统开销。
5）过负荷控制，过负荷控制是使程控数字交换机保持正常工作的一个重要措施。
若没有过负荷控制，当呼叫次数超处理机允许的最大完成能力时，处理机实际完成的处理能力将急剧下降，服务质量变坏，甚至引起不良后果，而采取了过负荷控制措施后系统在过负荷状态下的呼叫处理能力得到了很大改善。
2.2分析呼叫控制进程在局内正常呼叫时的SDL图。
呼叫控制程序又叫做呼叫状态管理程序。
它是呼叫处理的中枢，负责控制呼叫接续的整个过程，协调指挥与硬件有关的外围模块，如用户线管理模块、记发器信号发送和接收模块以及中继线路控制模块，并请求呼叫资源管理程序为呼叫分配各种公用资源，请求呼叫服务程序检索局数据和用户数据，控制完成不同类型的呼叫。
SDL图描述的是一个激励—响应过程。
在呼叫处理过程中，SDL图描述某一状态下，给予一输入信号，然后会带来一系列分析处理动作，输出响应命令（任务执行或输出控制命令），引起状态迁移。
把一次接续划分为很多较长时间内稳定不变的稳定状态，如空闲、收号、振铃、通话等。
交换机由一个稳定状态变化到另一个稳定状态（实际就是交换动作）叫做状态迁移。
所以引入这样的概念是因为当监视处理要求时，正好是交换机处于稳定状态，而执行所要求的处理时（称执行任务），正好是使交换机从某一稳定状态变化到其他稳定状态，即状态迁移。
我们把引起状态迁移的原因叫做“事件”，处理状态迁移的工作叫做“任务”，识别启动原因的处理叫做监视处理，也叫做输入处理。
输入处理的程序叫做输入程序；分析事件以确定执行何种任务的程序叫做任务分析程序；控制状态迁移的程序叫做任务执行程序。
在任务执行中把与硬件动作有关的程序，从任务执行中分离出来，作为独立的输出程序。
SDL不仅对系统的行为能用扩展的有限状态机来描述，而且能够清楚表达功能部件之间的通信关系和定时器功能。
因而采用SDL语言可以方便、直观、准确的表达呼叫处理过程。
在呼叫处理过程中，SDL图描述某一状态下，给予一输入信号，然后会带来一系列分析处理动作，输出响应命令（任务执行或输出控制命令），引起状态转移。
呼叫控制程序又叫做呼叫状态管理程序。
它是呼叫处理的中枢，负责控制呼叫接续的整个过程，协调指挥与硬件有关的外围模块，如用户线管理模块、记发器信号发送和接收模块以及中继线路控制模块，并请求呼叫资源管理程序为呼叫分配各种公用资源，请求呼叫服务程序检索局数据和用户数据，控制完成不同类型的呼叫。
图5局内呼叫SDL图
3、处理程序流程设计
呼叫处理的过程实际上就是在事件（输入信号）的作用下，从一个稳定状态跃迁到另一个稳定状态的过程，它具有有限个状态和有限个输入事件，具有一个初始状态，且输入事件引起状态的迁移，因此，对于程控交换系统处理呼叫的行为，我们可以用扩展的有限状态机来描述。
信令处理程序用于控制信令的发送和接收，与不同的信令方式相对应，设置有相应的信令处理程序，用来完成对不同信令系统的各种规程处理。
信令处理程序可分为模拟用户线信令处理程序，中继线路信令处理程序，计发器信令接收程序和计发器信令发送程序。
模拟用户线信令处理程序由两大部分组成，一部分是时钟级的扫描程序，主要有用户摘、挂机扫描程序以及拨号脉冲数字接收程序和DTMF收号程序。
图6交换系统结构图
4、设计体会
通过本次课程设计，我更加懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正融会贯通。
课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现、提出、分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。
在这短短的几天里，可以学到很多的的东西，不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识，并能够加以扩展，从而应用于实践当中。
本次设计使我拓宽了知识面，锻炼了实际操作能力，综合素质也得到了提高，进一步加深了我们对专业的认识和激发了我们对专业的兴趣。
同时也锻炼了我们独立思考问题、分析问题、解决问题的能力。
5、参考文献
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人民邮电出版社，2003
[2]唐修连.程控交换原理实验教程.南京：
南京通信工程学院，2001
[3]朱世华.程控数字交换原理与应用.西安：
西安交通大学出版社，2000
[4]金淮丰，韩春光．程控数字交换技术[M].北京：
电子工业出版社，2002
[5]孙青卉.移动通信技术[M].北京：
机械工业出版社，2001
[6]金淮丰.韩春光.程控数字交换技术[M].北京：
电子工业出版社，2002
[7]金惠文.陈建亚.纪红.现代交换原理[M].北京：
电子工业出版社，2002
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