交換原理課設

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1、課程設計說明書 NO.11 程控交換機的軟件系統一一局內呼叫處理程序設計 一、課程設計的目的 1 .通過設計，掌握程控交換系統的軟件層次及各模塊組成與作用。呼叫處理程序用 于控制呼叫的建立和釋放。呼叫處理程序包括用戶掃描、信令掃描、數字分析、路由選 擇、通路選擇、輸出驅動等功能塊。 2 .熟悉系統運行軟件和系統管理軟件在交換過程中的主要作用。 3 .通過設計流程及實例驗證，進一步加強對程控交換機組成的理解。 二、功能需求分析 1 .基本原理 實際程控交換機中的用戶級入網結構方式框圖，如圖 1所示，由此可見， 它是由兩大部分組成，即話路部分和控制都分，話路部分包括交換網絡，

2、用戶 電路出中繼電路，入中斷電路，收號器，音信號發(fā)生器以及話務臺或信號設備 等；控制部分則是一臺電子計算機，它包括中央處理器，存儲器和輸入、輸出 設備。 從計算機觀點來看，我們把中央處理器叫做“主機” （包括存儲器），而其 它各部分設備都叫做“外圍設備”（簡稱外設），送樣對于程控交換機來說，它 有二類外設備： 電話外設：這指的是交換機所特有的外設，就是圖 1所示的話路部分。一般電 子計算機不包含這些部分。圖中的用戶電路則可看作是終端設備。對于程控交 換機來說，這些電話外設數量很多，品種也不少，應該算作是主要的外圍設備。 話務臺 CPU中央處曳羊元 圖1.電信局程控交換機用戶

3、級入網結構方式方框圖 數據處理型外設：它是一般電計算機所具有的外圍設備。包括外存儲器和 各種輸入、輸出設備，如磁帶，磁盤，監(jiān)視器，打印機和鍵盤等。 在本實驗系統中，交換網絡的方框圖見圖 2所示。 由圖2可知，該實驗系統也是由話單元和控制單元兩大都分組成，其中話路單 元由用戶電路，自動交換網絡，人工交換設備（話務臺），音信號產生電路，供 電系統電路等組成，因為它是實驗系統，所以它與實際交換機相比少了中繼電 路和收號器電路，在本實驗系統中，由于話務量較小，因而把收號器做在 CPU 中央器單元上了，不再單獨列出。 圖2.交換網絡結構方框圖 呼叫處理程序負責呼叫的建立、監(jiān)督、撤

4、銷及呼叫處理過程中的一些其他處理。呼 叫處理程序是最能體現交換機特色的軟件，在呼叫處理過程中，交換軟件的兩個基本特 點（實時性和并發(fā)性）都有所體現。呼叫處理程序在整個交換機運行軟件中所占的比例并 不多，但其運行十分頻繁，占用處理機的時間最多。 一次普通電話呼叫的處理過程并不復雜，它包括摘機檢測、收號、接續(xù)并啟動計 費、掛機監(jiān)測、拆除接續(xù)鏈路和輸出計費數據等操作，即使考慮呼叫過程中的各種異常 情況，呼叫處理過程也不十分復雜。但是，一臺交換機連接著許多用戶線和中繼線，在 同一時刻會有許多用戶同時進行呼叫，而對于每一個呼叫，從摘機呼出到通話結束，要 做許多不同工作，有些工作還有一定的實時性要求，如

5、不及時處理，便會造成接續(xù)錯誤 或降低服務質量，即使對于多處理機并采用分散控制的程控交換機來說，每個處理機按 照分工也擔負著大量的處理任務，也會同時面對多個呼叫處理請求。而每一個處理機在 同一時刻只能干一件事，這樣就產生了矛盾。 2 .處理過程 在數字程控交換系統中，呼叫接續(xù)過程都是在呼叫處理程序控制下完成的。一個完 整的局內呼叫處理過程描述如下： 1）主叫用戶摘機 ①在開始時，用戶處于空閑狀態(tài)，電路交換系統對用戶進行周期性掃描，監(jiān)視用戶 線狀態(tài)。用戶摘機后電路交換系統檢測到用戶摘機狀態(tài)。 ②電路交換系統根據摘機用戶端口號查詢用戶類別、話機類別和服務類別，確定用 戶有權呼入。

6、 2）送撥號音 ①在用戶有權呼入的前提下，電路交換系統為用戶尋找一個空閑的收號器，尋找信 號音到主叫用戶的空閑路由。 ②向主叫用戶送撥號音，監(jiān)視收號器的輸入信號，準備收號。 3）收號 ①主叫用戶撥第一位號碼，收號器收到第一位號后，停撥號音。 ②主叫用戶繼續(xù)撥號，收號器將收到號碼按位儲存。 ③呼叫處理程序對“已收位”進行計數。 ④將號首送到分析程序進行預譯處理。 4）號碼分析（數字分析） ①號碼分析對號首進行預譯處理，確定呼叫類別，并根據分析結果是本局、出局、 長途或特服等來決定還要接收幾位號碼。 ②根據號碼預譯結果以及用戶訂購業(yè)務特性決定這一呼叫是否允許接通 （如是否限

7、 制了長途呼叫或特殊業(yè)務等）。 ③當號碼收完或后續(xù)撥號超時退出后，根據所收號碼進行號碼分析； ④根據號碼分析結果，假設是局內有效呼叫，則檢查被叫用戶是否空閑，若空閑， 則標志被叫用戶為呼入忙狀態(tài)。 5）測試并預占主、被叫通話路由 6）向被叫用戶振鈴 ①向被叫用戶B振鈴； ②向主叫用戶A送回鈴音； ③監(jiān)視主、被叫用戶狀態(tài)。 7）被叫應答通話 ① 被叫摘機應答，電路交換系統檢測到后，停振鈴和?；剽徱?； ② 建立A、B用戶問通話路由，開始通話； ③啟動計費設備，開始計費； ④監(jiān)視主、被叫用戶狀態(tài)。 8）話終、主叫先掛機 ① 假設主叫用戶先掛機，電路交換系統檢測到以后，

8、進行通話路由復原； ②停止計費； ③向被叫用戶送忙音。 ④被叫用戶掛機復原 9）被叫先掛機 ①另一種可能是被叫用戶先掛機。因為是局內市話呼叫，電路交換系統檢測到以 后，直接進行通話路由復原； ②停止計費； ③向主叫用戶送忙音。 ④主叫用戶掛機復原。 3.處理軟件 呼叫處理軟件主要負責呼叫連接的建立與釋放以及 業(yè)務流程的控制，它是負責整 個呼叫過程控制的軟件。 具體完成的主要功能如下： ①用戶線和中繼線上各種輸入信號的檢測和識別； ②呼叫相關資源的管理； ③對用戶數據、呼叫狀態(tài)以及號碼等進行分析； ④路由選擇； ⑤控制呼叫狀態(tài)遷移； ⑥控制計時、送音和交換網

9、 被叫先掛 .轅定狀態(tài) 被收先掛處理 圖3 一次正常呼叫狀態(tài)分析圖 在現代電話通信設備與程控交換機中，由于交換網絡不能通過鈴流、饋電等電流， 因而將過去在公用設備（如純路）實現的一些用戶功能放到“用戶電路”來完成。 用戶電路也可稱為用戶線接口電路（Subscriber Line Interface Circuits SLIC）。任何 交換機都具有用戶線接口電路。 根據用戶電話機的不同類型，用戶線接口電路（SLIC）或用戶環(huán)路接口電路可分為 模擬用戶接口電路和數字用戶接口電路兩種。 由于實驗系統使用的電話單機為模擬電話單機，應而選用模擬用戶線接口電路，而 對數字用戶線接口電

10、路不作介紹。 模擬用戶線接口電路在實現上的最大壓力是應能承受饋電、 鈴流和外界干擾等高壓 大電流的沖擊，過去都是采用晶體管、變壓器〈或混合線圈〉、繼電器等分立元件構成， 隨著微電子技術的發(fā)展，近十年來在周際上陸續(xù)開發(fā)多種模擬 SLIC,它們或是采用半 導體集成工藝或是采用薄膜、厚膜混合工藝，并已實用化。在實際中，基于實現和應用 上的考慮，通常將BORSHCT功能中過壓保護由外接元器件完成， 編解碼器部分另集成 一體，集成為編解碼器（CODEC）,其余功能由所謂集成模擬 SLIC完成。 在布控交換機中，向用戶饋電，向用戶振鈴等功能都是在純路中實現的，饋電電壓 一般是-60v,用戶的饋

11、電電流一般是 20mA?30mA,鈴流是2SHz, 90v左右，而在程 控交換機中，由于交換網絡處理的是數字信息，無法向用戶饋電、振鈴等，所以向用戶 饋電、振鈴等任務就由用戶線接口電路來承擔完成，再加上其它一些要求，程控交換機 中的用戶線接口電路一般要具有 B (饋電)，R (振鈴)、S (監(jiān)視)、C (編譯碼)、H (混 合)、T (測試)、O (過壓保護)七項功能。 模擬用戶線接口電路的功能可以歸納為 BORSCHT七種功能，具體含義是： (1)饋電(B-Battery feeling)向用戶話機送直流電流。通常要求饋電電壓為 -48伏 或-24伏，環(huán)路電流不小于18m A (

12、2)過壓保護(O-Over voltage protection)防止過壓過流沖擊和損壞電路、設備。 (3)振鈴控制(R-Ringing Control)向用戶話機饋送鈴流，通常為 25Hz80Vrms正 弦波。 (4)監(jiān)視(S-Supervision)監(jiān)視用戶線的狀態(tài)，檢測話機摘機、掛機與撥號脈沖等 信號以送往控制網絡和交換網絡。 (5)編解碼與濾波(C-CODEC/Filter)在數字交換中，它完成模擬話音與數字碼 間的轉換。通常采用PCM編碼器(Coder)與解碼器decode。來完成，統稱為CODEC。 相應的防混疊與平滑低通濾波器占有話路(300Hz-3400Hz)帶寬，編碼速

13、率為64kb/s。 (6)混合(H-Hyhird)完成二線與四線的轉換功能，即實現模擬二線雙向信號與 PCM發(fā)送，接收數字四線單向信號之間的連接。過去送種功能由混合線圈實現，現在 改為集成電路，因此稱為“混合電路”。 (7)測試(T-Test)對用戶電路進行測試。 模擬用戶線接口功能見圖4 報檢控用戶域 總線 勵信號狀態(tài)信號 圖4模擬用戶線接口功能 4.處理中用到的數據 在呼叫處理過程中要用到大量的數據， 這些數據可分為暫時性數據和半固定數據兩 1）暫時性數據 暫時性數據又稱為動態(tài)數據，這些數據是在呼叫處理過程中產生的，它們描述了呼 叫的進展情況、相應設備的狀態(tài)

14、及各設備之間的動態(tài)鏈接關系。隨著呼叫的進展，這些 數據被呼叫處理程序不斷修改。從功能的觀點來看，有 3種暫時性數據：記錄一個呼叫 工作情況的數據，說明各種設備工作狀態(tài)的數據和說明系統中電話資源狀態(tài)的數據。 線路狀態(tài)表記錄了用戶線和中繼線的狀態(tài)。 呼叫處理程序通過把某空閑線路在此表 中的相應位置忙來占用該線路，釋放時則置閑。 服務電路狀態(tài)表記錄了系統中各公用服務電路 （如收號器、發(fā)號器等）的狀態(tài)，當要 占用某公用電路時就在此表中找出一個處于空閑狀態(tài)的電路，并把它置忙，在歸還時置 閑。交換網絡鏈接狀態(tài)表記錄了各鏈路的忙/閑狀態(tài)。為在交換網絡中尋找一條空閑通 路，呼叫處理程序必須知道交換網絡中各

15、動態(tài)鏈路的狀態(tài)，該表是按便于尋找通路的方 式編排的，在需要完成某個接續(xù)時，呼叫處理程序根據主、被叫所在位置，通過查找此 表在交換網絡中尋找一條能連接主、被叫的空閑通路，并把其中的各動態(tài)鏈路置忙來占 用該通路。 2）半周足數據 半固定數據用以描述交換機的硬件配置和運行環(huán)境。半固定數據又分為用戶數據和 局數據。在呼叫處理的各個不同階段，呼叫處理程序都要查詢相應的用戶數據和局數據， 根據已定義的用戶數據和局數據對接收到的信號進行分析，從而進行不同的處理。一般 來說，呼叫處理程序對用戶數據和局數據只能查詢，維護管理人員可通過人機命令對用 戶數據和局數據進行修改。 ①用戶數據 用戶數據描述了用戶

16、的全部信息，每一個用戶都有自己的用戶數據。用戶數據主要 包括以下內容： ? 用戶電話號碼及設備碼； ? 用戶使用狀況； ? 用戶線類別（如普通、投幣、用戶交換機等）； ? 用戶發(fā)話等級； ? 用戶話機類型； ? 新業(yè)務使用情況； ? 計費類別。 ②局數據 局數據主要有數字分析表、路由和中繼數據、計費數據等。 ? 數字分析表 前綴分析表：該表用電話號碼的前幾位為索引，分析結果包括呼叫類型 （本地、局 問、國內長途、國際長途等），尚需接收的電話號碼位數，某字冠對應的路由索引、計 費索引等。 地址翻譯表：此表以前綴分析表中得到的等效千位號或等效萬位號及電話號碼的后 幾位為索

17、引查表，由此表可得到被叫用戶的設備碼。 ? 路由、中繼數據 路由、中繼數據主要用來說明各個出局局向的路由數，每個路由的中繼群數，中繼 群內的中繼線數及中繼線的類型、信號方式、物理地址等。 ? 計費數據 計費數據用來確定到不同目的地的費率、計費方式、節(jié)假日的費率以及一天中不同 時間段的費率等數據。 5 .處理過程的特點 ①整個呼叫處理過程可分為若干個階段，每個階段可以用一個穩(wěn)定的狀態(tài)來表示； ②整個呼叫處理的過程就是在一個穩(wěn)定狀態(tài)下，處理機監(jiān)視、識別輸入信號，進行 分析處理，執(zhí)行任務和輸出命令，然后躍遷到下一個穩(wěn)定狀態(tài)的循環(huán)過程； ③兩個穩(wěn)定的狀態(tài)之間要執(zhí)行各種處理； ④在一

18、個穩(wěn)定狀態(tài)下，若沒有輸入信號，狀態(tài)不會遷移； ⑤相同的輸入信號在不同的狀態(tài)下會有不同的處理，并遷移到不同的狀態(tài)； ⑥在同一狀態(tài)下，對不同輸入信號的處理是不同的； ⑦在同一狀態(tài)下，輸入同樣信號，也可能因不同情況得出不同結果絡的連接； 6 .呼叫處理程序的調度策略 按程控交換系統各進程對實時性要求的不同， 程控交換系統程序的優(yōu)先級大致分為 以下三個級別段落： ①故障級（中斷級）任務： 發(fā)生故障時即響應故障中斷，調用故障級處理程序進 行故障處理。 ②時鐘級（周期級）任務： 按一定的時間問隔定時啟動運行，一到時間無條件執(zhí) 行，可被故障級任務中斷。 ③基本級任務：沒有固定的執(zhí)行周期，有任

19、務就執(zhí)行，可以被前面兩種任務中斷。 在用戶話機與電信局的交換機之間的線路上，要沿兩個方向傳遞語言信息。但是， 為了接通一個電話，除了上述情況外，還必須沿兩個方向傳送所有的控制信號。比如， 當用戶想要通話時，必須首先向程控機提供一個信號，能讓交換機識別并使之準備好有 關設備，止匕外，還要把指明呼叫的目的地的信號（被叫）發(fā)往變換機。當用戶想要結束 通話時，也必須向電信局交換機提供一個信號，以釋放通話期間所使用的設備。除了用 戶要向交換機傳送信號之外，還需要傳送相反方向的信號，如交換機要向用戶傳送關于 交換機設備狀況，以及被叫用戶狀態(tài)的信號。由此可見，一個完整的電話通信系統，除 了交換系統和傳輸系

20、統外，還應有信號系統。 用戶向電信局交換機發(fā)送的信號有用戶狀態(tài)信號 （一般為直流信號）和號碼信號（地 址信號），它們的詳細說明分別見實驗二和實驗五。交換機向用戶發(fā)送的信號有各種可 沈陽大學 聞信號與振鈴信號（鈴流）兩種方式。 主叫用戶 被叫用戶 夫3 呼叫信號 播機? 巴一 撥號音信號 號碼僖號 回性音信號 振鈴信號 應答依號 ?摘機 語音信號 , 忙存信號 . ~掛機（先掛方） 掛機? 掛機倍號 （用戶線信號） 圖5 一次正常呼叫傳送信號的流程圖 三、處理程序流程設計 呼叫處理的過程實際上就是在事件（輸入信號）

21、的作用下，從一個穩(wěn)定狀態(tài)躍遷到 另一個穩(wěn)定狀態(tài)的過程，它具有有限個狀態(tài)和有限個輸入事件，具有一個初始狀態(tài)，且 輸入事件引起狀態(tài)的遷移，因此，對于程控交換系統處理呼叫的行為，我們可以用擴展 的有限狀態(tài)機來描述。 SDL不僅對系統的行為能用擴展的有限狀態(tài)機來描述，而且能夠清楚表達功能部件 之間的通信關系和定時器功能。因而采用 SDL語言可以方便、直觀、準確的表達呼叫處 理過程。 $口1圖描述的是一個激勵一響應過程。在呼叫處理過程中， SDL圖描述某一狀態(tài)下, 給予一輸入信號，然后會帶來一系列分析處理動作，輸出響應命令（任務執(zhí)行或輸出控 制命令），引起狀態(tài)轉移。 課程設計說明書 No.li

22、 沈陽大學 0.困） [ I 〉卜慶凱 ] 一 [1 ＜2 JX斕音 一「 ill 注 TO 1 JI?特印京或印 1] ＜可校?號＞ _ 1 . ＜* 口 收 9 ＞ 【 售10 笆＞ 1 叫刎 心 《驚T號司《眼莉 0 0侍餐 0鐘一出 1 R旗TJ 金_1 _1 0成弓音1 ＜產強號＞ ＜Jfro_l Q晾融號」 「片而指 《送[自 司 R；TI 1 _ + 、（空?） 一收號） 器 | | _ | _ 》的 〉，注視 ）：| 夠力 ＜尊‘收號&| ＜2復,4 $ 二匕號廠] |，1T ] ＜.*」

23、 g 擊 ）區(qū)上瓦 ＞喜~ ＞ T1 0寮祥） ＞日推機 》用11 H I 電化電 (jFF?) ? ＜用振竹 [ ＜jr I ＞； ：\! ＜p"| ＜7；彳二閭 ＞4社機 ] [廠 ＜停：1,若 11 ＜上口 I"管齊 (^) 圖6局內呼叫SDL圖 課程設計說明書 NO.16 四、實例設計

24、下面以F-150程控交換系統中的用戶數據為例進行說明。 在F— 150系統中，用戶數據分為去話數據（ORIG）和來話數據（TERM）。圖5示出 了在F—150系統中用戶去話數據的結構。ORIG共占10個字，每字32bit。ORIG是由 用戶設備碼來索引的。其中，ST為用戶使用狀態(tài)，ST的取值為0?7,分別代表用戶狀 態(tài)為未使用、正常使用、發(fā)話限制、來話限制和臨時拆機等。 CATEG為用戶類別，包 括三方面數據：用戶等級（CLS）、發(fā)話等級（OG）和話機類別（TEC）o CLS用來說明用戶線 性質（如普通用戶線、投幣電話線、用戶小交換機中繼線、數據傳真線等 ），OG說明了 用戶的發(fā)話等級（如市

25、話，人工長途、自動長途等），TEC說明用戶話機類別（如撥號盤話 機、雙音頻話機等）。 ST CATEG SVCLS SPCLS 號簿號碼（DN） ] J H G F NOC CHCLS SVST ■^__WN^ ADSLST 1 PLE 輔助塊地址（AUXB ） r _ ■ 1 PTLNK AUXWN ADGLST 呼叫轉移號碼（TRSDN） 熱線號碼（HOTDN ） 國內直撥通行字（PWETD） 國際直撥通行字（PWIDD） 圖7用戶去話數據結構 SVCIS為用戶業(yè)務等級，說明了允許該用戶使用的新業(yè)務類型，該

26、項有若干位，每 位代表一種新業(yè)務，當某位為1時表示允許使用該項新業(yè)務。 SVST為新業(yè)務使用狀態(tài)，該項同樣占若干位，每位代表一種新業(yè)務，當用戶登記使 用某項新業(yè)務時，就將相應位置l o WNfe縮位表長度，說明了該用戶在縮位表中所占用的單元數， ADSLST為縮位表指 針，說明了該用戶在縮位表中占用的第一個單元的偏移地址。 來話數據（TERM沖用戶電話號碼索引，在來話數據中存有該用戶的設備號、用戶狀 態(tài)、呼叫轉移登記指示和惡意呼叫追查指示等內容。 在呼叫處理過程中，呼叫處理程序可利用主叫用戶設備碼查到主叫用戶的去話數 據，利用被叫電話號碼查到被叫用戶的來話數據，進而查到其去話數據。查

27、到的用戶數 據（主叫與被叫）都要送到對應于該呼叫的呼叫控制塊中， 以便根據這些數據對呼叫進行 相應處理。 五、心得體會 通過此次課程設計，使我更加扎實的掌握了有關交換原理方面的知識，在設計過程 中雖然遇到了一些問題，但經過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因 所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經驗不足。實踐出真知，通過親自動手 操作，使我們掌握的知識不再是紙上談兵。 從理論到實踐，在這段日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的東 西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的 知識。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合，只

28、有理論知識是遠遠不夠的， 只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務， 從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得 是困難重重，但可喜的是最終都得到了解決。 六、參考文獻 ［1］陳錫生，糜正琨.現代電信交換［M .北京：北京郵電大學出版社，1999 ［2］朱世華.程控數字交換原理與應用［M.西安：西安交通大學出版社，1999 ［3］金淮豐，韓春光.程控數字交換技術［M.北京：電子工業(yè)出版社，2002 ［4］杜治龍.分組交換工程［M.北京：人民郵電出版社，1998 ［5］強磊.基于軟交換的下一代網絡組網技術［M.北京：人民郵電出版社，2005 沈陽大學