ZXJ10V10交换机技术手册 第三.docx
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ZXJ10V10交换机技术手册第三
第一章ZXJ10软件结构体系说明
一.1概述
ZXJ10（V10.0）控制及维护系统是一个综合的分布式处理网络，网络中的节点可以达到成百上千个。
节点的类型包括有前台交换系统的主处理机、单元处理机、通信处理机、信令链路处理机、资源接口控制处理机、监控处理机、环境检测处理机等处理机和操作管理维护模块的服务器及操作维护终端等。
每个节点由于所处网络位置和功能性能要求不同，其CPU、操作系统、支撑系统以及调试系统有着千差万别。
ZXJ10（V10.0）软件系统的大部分功能都需要网络中的多个节点协调完成，从功能角度看，ZXJ10（V10.0）软件系统可分为以下几个系统：
（1）运行支撑系统；
（2）承载系统；
（3）信令系统；
（4）业务控制子系统；
（5）数据库系统；
（6）操作管理维护系统。
各个子系统相对独立，系统间采用消息机制进行通信。
系统的层次结构如图3.1-1所示。
图3.1-1软件系统结构
每个子系统可以细分为多个功能模块，下面简述各子系统功能模块。
一.1.1运行支撑子系统
运行支撑系统分为以下功能模块：
（1）MP进程调度，定时及运行监测模块；
（2）SP进程调度，定时及运行监测模块；
（3）模块内通信模块，包括MP、通信板及SP三部分；
（4）模块间通信模块，包括MP、通信板两部分；
（5）前后台通信模块，包括MP、后台TCP/IP接口两部分；
（6）主备MP通信模块；
（7）监控板通信模块，包括MP、母局环境检测板及远端用户单元环境控制板三部分；
（8）文件管理模块，包括MP、后台服务器及后台操作维护台三部分；
（9）系统控制模块；
（10）系统告警模块，包括MP、后台服务器、后台操作维护台以及告警盘四部分；
（11）诊断测试模块，包括MP、后台服务器、后台操作维护台以及被测单板部分；
（12）版本升级控制模块，包括MP、SP以及后台操作维护台三部分。
一.1.2承载子系统
（1）用户单元处理器模块；
（2）中继单元处理器模块；
（3）模拟中继单元处理器模块；
（4）模拟信令单元处理器模块。
一.1.3信令子系统
信令子系统分为以下功能模块：
（1）随路信令MFC信令承载模块；
（2）随路信令控制模块；
（3）七号信令第二级（MTP2）模块；
（4）七号信令第三级（MTP3）及SCCP模块；
（5）七号信令TUP处理模块；
（6）七号信令ISUP处理模块；
（7）七号信令TACP处理模块；
（8）七号信令OMAP处理模块；
（9）七号信令INAP处理模块；
（10）七号信令MAP处理模块；
（11）V5.2信令第二级（链路级）模块；
（12）V5.2信令第三级模块；
（13）ISDNLAPD第二级（链路级）模块；
（14）ISDNDSS1信令处理模块。
一.1.4业务控制系统
（1）本局呼叫处理模块；
（2）随路呼叫处理模块；
（3）TUP呼叫处理模块；
（4）ISUP呼叫处理模块；
（5）ISDN呼叫处理模块；
（6）V5呼叫处理模块；
（7）模拟用户机承载模块；
（8）ISDN用户机承载模块；
（9）各种业务模块；
（10）话务台；
（11）Centrex；
（12）112。
一.1.5数据库子系统
（1）基本数据管理；
（2）NO7数据管理；
（3）V5数据管理；
（4）启动数据管理；
（5）动态数据观察；
（6）数据维护管理。
一.1.6操作管理维护子系统
（1）话务统计；
（2）计费；
（3）系统操作；
（4）维护管理；
（5）诊断测试；
（6）告警；
（7）网管；
（8）信令跟踪。
一.2系统运行支撑系统功能
一.2.1功能概述
ZXJ10（V10.0）机运行支撑系统为上层业务开发提供平台和统一的操作接口，使上层应用不必关心下层硬件平台的具体构造和结构。
主要包括：
进程调度模块、定时模块系统控制与告警模块、文件操作模块、版本升级控制、诊断测试、通信系统。
其中通信系统又包括模块内通信、模块间通信、监控板监控、主备机通信、前后台通信网络。
进程调度功能提供一个面向进程基于消息驱动的虚拟开发环境。
系统控制是控制系统启动，主备倒换，外围单元级监控，交换机各种资源的开放与故障闭塞。
告警功能对系统设备故障、软件运行异常、数据异常等产生告警。
文件操作提供基于FIFO的互斥文件读写支持，提供在交换机前台多模块网络及后台维护网络之间的文件列表、拷贝、删除、换名等操作。
版本升级提供MP版本升级控制，B型模块单元级处理器版本升级控制。
并同时对多个MP、多个单元级处理器升级，并支持远程长级控制。
诊断测试提供各种接口设备，通信、话路系统的测试和故障定位能力，故障定位到单板。
模块内通信负责MP与外围处理单元之间的无差错消息通道，保证传输时延。
模块间通信负责任意多个MP之间的无差错消息传输，支持多种组网方式和消息路由选择。
主备机通信提供主备MP间的消息通道。
前后台通信提供B型机前台和后台TCP/IP网络间的TCP链接，与后台网络融为一体化的TCP/IP网络。
一.2.2ZXJ10（V10.0）系统控制网络及维护网络
1.ZXJ10（V10.0）系统前台控制网络
图3.2-1ZXJ10（V10.0）系统前台控制网络
2.ZXJ10（V10.0）系统后台维护网络
图3.2-2ZXJ10（V10.0）系统后台维护网络
一.2.3各功能简介
一.2.3.1进程调度定时系统
进程调度定时系统应用ZXJ10于A型模块及B型模块两种硬件环境，驻留在ZXJ10交换系统主处理MP器上。
进程调度在实时多任务环境下提供面向进程、基于消息驱动的开发平台，提供内存管理和内存查错功能，进程间可发送同步和异步消息。
和通信系统结合在一起具有ZXJ10控制和维护全网内的消息发送和寻址能力。
定时系统为进程提供2万个软件定时，包括软件相对定时和软件绝对定时。
作为适用于ZXJ10交换业务开发环境中的专门系统，即使在其频率的设置清除情况下，亦占少的CPU处理。
进程调度定时系统具有系统运行监测功能和系统恢复能力。
能监测CPU和系统重要资源的使用率、进程的过频繁及死循环运行、能监测和恢复进程运行过程中的中断12和中断13、系统中其它任务的运行异常、中断12和中断13的监测。
进程调度定时系统能提供面向进程的调试。
一.2.3.2系统控制和告警系统
系统控制对ZXJ10交换系统的启动过程进行控制和协调。
系统启动的步骤为自动ZXJ10识别硬件环境、加载交换机数据、启动文件系统、启动数据系统、启动告警系统，最后是启动业务处理、信令处理、人机接口等部分。
系统控制控制MP的人机命令倒换、MP的故障倒换、MP的手工面板倒换、通知并协调多应用进程的倒换处理过程。
系统控制对外围处理单元进行监控，处理外围处理机的脉冲信号，及时发现外围处理机与MP之间的数据不一致、外围处理机异常等情况。
当外围处理机故障时，通知数据库闭塞相关资源，通知业务处理进程进行故障处理，释放相关资源等。
当外围处理机故障恢复时，解开数据库资源。
系统控制控制外围处理机的主备用状态和主备用倒换。
告警系统负责交换机各种告警的收集、处理与定位，包括交换机各种外围处理机、资源单板设备、各种接口设备、控制设备、交换机数据、七号信令系统、时钟设备、电源等。
告警系统将具体的告警和设备运行状态改变等情况发送到后台网络，由告警系统入库存贮，界面显示及打印，并控制告警盘声光告警的产生和消除。
一.2.3.3文件操作
文件操作作为进程提供读写支持。
文件系统位于系统较低优先级的任务中，它可以被其它高优先级的任务抢占，避免低速的I/O操作对系统实时响应的影响。
文件系统对多个进程的并发文件访问请求按先来先服务的原则进行排队，实现文件操作的互斥。
文件系统实现在交换机前台网络MP间、主备MP间以及与后台维护网络各终端间的文件列表、文件拷贝、文件换名、文件删除等典型的文件管理功能。
一.2.3.4版本升级
版本升级对交换机MP和B型模块各外围处理机的版本进行管理和升级控制。
可以控制对1～63个模块的主备MP同时升级，一旦升级失败自动恢复到前一版本。
升级时将对选定升级的MP并行处理，大大提高了升级的速度。
采用超时重传、块CRC检验、版本文件CheckSum检验等有效措施，确保升级成功。
支持远程升级，因为版本文件是从后台网络先拷贝到交换机的中心模块（多模块），然后由中心模块同时对以下模块升级，所以即使在远程传输较慢情况下，多模块的版本升级亦不会很长时间，使远程升级真正可行。
一.2.3.5诊断测试
诊断测试系统对交换机通信控制系统、话路系统、交换网络，接口单元、资源设备单板等进行测试，并根据测试结果将故障定位到单板级或板间连接，诊断测试不对用户线和中继外线进行测试。
诊断测试在对要测试的对象进行测试时，通过正常的接口向数据库申请测试资源，占用后再进行，测试完后再归还，这样保证了测试对交换机的正常业务无影响。
诊断测试对选定的测试对象尽量并行处理，极大缩短了测试时间，提高了测试效率。
对于一个测试对象，测试内容一般包括通信连接是否正常、与交换网连接情况、单板板内的功能。
诊断测试分为例行测试和立即测试两种，两者均可以通过友好的界面挑选被测对象，对于例行测试可设定启动周期及启动时间。
诊断测试的结果可送到后台网络进行存贮、显示、查询及打印。
一.2.3.6通信系统
1.模块间通信
模块间通信负责任意两个交换机模块间的无差错消息传输，模块间通信物理层为nx64Kb/s的HDLC链路。
数据链路层实现在有物理链路连接的两个模块之间，采用12比特、后退N帧的滑动窗口协议，进行差错和流量控制，减少消息传输延时，提高信道利用率和消息吞吐量。
网络层进行消息的分解、重组、转发以及链路的选择、链路倒换等功能。
模块间通信支持ZXJ10各种组网结构，两种典型的结构如图3.2-3和图3.2-4所示。
图3.2-3组网结构1图3.2-4组网结构2
2.模块内通信
模块内通信提供MP与外围处理机之间的无差错消息通道。
其底层为nx64Kb/s的HDLC链路，数据链路层采用停等协议，链路控制方式采用通信板为主的主从式三次握手。
网络链路层负责消息的打包、拆包、链路选择、链路倒换功能。
模块内通信在网络层和数据链路层设有足够的缓冲队列，以满足通信的不均匀及短时消息高峰。
3.主备机通信
ZXJ10（V10.0）型模块机主备机通信共享内存板上提供两个MP均可读写的双端口RAM，出错
的可能性极小，因而主备通信的控制没有采用标准链路层协议，但对流量和单板的出错做了适当的处理。
4.前后台通信网络
前后台网络是ZXJ10交换系统前台控制MP与后台维护网络的数据传输，消息交换的平台。
后台网络采用WindowsNT网络方案，运行TCP/IP协议。
交换机与后台网络有物理连接的前台MP上实现了TCP/IP协议，使前后台网络成为一体化的TCP/IP网络环境，具有较好的开放性、灵活性。
前后台网络支持远程TCP/IP组网方案，网络中有消息交互要求的两节点间均有点到点的TCP连接。
为了系统的安全，对于进入网络的消息，特别是进入前台交换系统的消息进行了加密。
一.3数据维护
一.3.1数据与数据库
ZXJ10（V10.0）型交换机内，有大量的各种各样的数据。
ZXJ10（V10.0）交换机软件系统通过调用各种不同的数据才能运行并完成相应的功能。
ZXJ10（V10.0）交换机的各项业务功能是由程序完成的，而这些功能的描述、引入、删除及应用范围和环境等的控制功能，是由专门的数据实现的，程序和数据是分离的，程序是依据数据的设定来响应各类事件，完成交换机的各项业务功能。
数据除了为程序运行提供必要的环境外，还为操作人员提供管理维护信息。
通常，把各种数据集中存放，这些数据的集合称为数据库，由专门的数据库管理系统（DBMS）管理，用户需要某项数据，只要向DBMS发出请求，由DBMS给出用户需要的数据。
根结点第一级
第二级
第三级
叶结点叶结点
由上可知，在交换机系统中，数据库系统是一个非常重要的环节。
数据库系统设计的优劣直接影响整个交换系统的性能。
目前数据库的设计方法很多，主要有以下三种普遍采用的数据模式。
（1）层次模式
图3.3-1数据层次模式
所谓层次模式是指用树形结构表示实体之间联系的模式，如图3.3-1所示。
可见层次模式对具有一对多的层次关系的部门描述得非常自然、直观，容易理解。
但是层次数据库的根结点记录和叶结点记录之间只能反映一对多的联系，而不能表示现实世界中记录之间普遍存在的多对多的联系。
（2）网状模式
图3.3-2数据网状模式
网状模式中允许结点记录无双亲，或有一个以上的双亲。
从而构成了比层次结构更复杂的网络结构。
但是，网状模式由于关系复杂，维护和使用不便，在数据库系统中很少使用。
（3）关系模式
关系模式是用二维表格来描述实体集属性间的关系及实体集之间联系的模式。
它将数据的逻辑结构归纳为满足一定条件的二维表格，该表称为"关系"（RELATION）。
由于关系模式的数据具有结构单一，数据操作语言简单具有说明性，用户使用方便直观，操作功能强。
在交换机的数据库系统设计中，利用关系模式进行数据关系设计可以大大简化数据设计的复杂性，而且使数据库具有良好的可维护性。
所以ZXJ10（V10.0）型交换机利用关系模式进行数据库系统的设计。
在关系型数据库系统中，对系统内各种数据的描述是采用关系型数据模式－数据二维表实现的。
因此，数据库就是由众多的各种各样的数据二维表所组成的数据关系的集合。
如表3.3-1所示。
表3.3-1数据二维表
姓名
年龄
性别
籍贯
王二
22
男
南京
张三
30
男
上海
李四
27
女
深圳
理论上这类数据二维表称作关系，其中的一维称为元组（Tuple）或记录（Record），另一维称为域（Domain）或字段（Field）。
元组相当于逻辑记录，每个域则对应于某个特定的属性，相当于逻辑记录中的一个字段数据项。
在关系中不是通过指针，而是通过关键域来查询数据的。
关键域是唯一标识一个二元关系元组的域，通常关键域可以由一个或几个域组成。
查询的方法有顺序查找法和索引查找法等。
顺序查找法随着数据二维表元组量增多而查询效率线性下降。
所以一般采用索引查找法。
索引查找法是利用关系内元组的关键域建立索引，且索引内存放相应元组的关键域及元组在关系表中的顺序号。
查询时则可利用关键域查找索引数据，得到相应元组在关系表中的顺序号，根据顺序号获得元组数据。
索引一般有树型索引，Hash索引等。
另外，ZXJ10（V10.0）型交换机采用了面向对象的关系数据模式组织管理数据。
根据交换机的特点，交换机的数据分为数据表、数据表索引、数据表队列三大类。
每一类数据都可以定义为系统的数据对象类，系统对于同一对象类的数据统一定义，统一管理。
一个具体的数据对象称为某一数据对象类的数据实例。
系统为每一个数据对象类的数据实例分配唯一一个16位整数加以标识，称为数据实例句柄。
对数据实例的存取都是通过数据实例句柄进行的。
采用面向对象数据库这种方式的一个优点是数据管理的稳定性不随着数据实例的增加而变化，有利于系统的稳定。
另一个优点是便于数据对象类的扩充，由于不同数据对象类别分别管理，数据对象类之间的独立性确保在扩充数据对象类后，不破坏原有数据的安全性。
一.3.2ZXJ10（V10.0）数据库管理系统DBMS
一.3.2.1ZXJ10（V10.0）数据库管理系统特点
1.采用面向对象的关系数据模式组织管理数据，每个数据对象单独成段提高数据的安全性。
2.数据维护管理系统采用客户机/服务器结构方式，用户终端采用交互式图形接口，操作直观简便。
一.3.2.2ZXJ10（V10.0）数据库管理系统功能
1.数据库前台功能
前台子系统运行在各交换模块上，即交换机MP部分，服务于交换机实际运行。
前台的静态数据来源于后台。
根据程控交换机的特点，前台数据库首先是一个实时数据库。
一般实时数据库的数据表都是常驻内存的，所以又称为内存驻留数据库－Memoryresidentdatabase。
所有对数据关系的检索全部在内存完成，为实时性提供最大保障。
前台数据库是交换机的数据中心。
它为业务层、信令层、系统再启动、系统测试以及话务统计等提供数据上的支持与协助，完成相应的功能,同时做一些数据库自身维护工作,以保证数据库前后台、主备机的完整性和一致性。
前台数据库系统包括数据库和数据库软件；
（1）数据库是一个结构化的相关数据的集合，包括数据本身和数据间的联系。
它独立于应用程序而存在，是数据库系统的核心和管理对象。
（2）数据库软件是负责对数据库管理和维护的软件，具有对数据定义、描述、操作、维护等功能，接受并完成用户程序及数据库的不同请求，并负责保护数据免受各种干扰和破坏。
数据库软件的核心是数据库管理系统（DatabaseManagementSystem）。
ZXJ10（V10.0）的数据模型采用关系型。
数据的管理采用面向对象的管理方式。
概括地讲，ZXJ10（V10.0）的数据库数据管理如图3.3-3所示。
图3.3-3数据库前台功能示意图
从图3.3-3可以看出，数据管理分为三个层次：
（1）对象基类
对象基类是数据管理的基础，各种对象实例都是建立在相应的对象基类基础之上的。
ZXJ10（V10.0）的对象基类分为三种：
表对象、索引对象和队列对象。
关系数据库是由一系列的有着相互依赖关系的二维表组成的。
表对象是用来定义和描述二维表的特征和方法的数据对象。
为了加速对二维表元组的检索，需要对二维表建立特定关键字的索引，索引对象是用来描述不同类型和算法的索引的一种数据对象。
在交换机数据库中，资源的管理采用队列的形式来完成。
队列对象就是描述交换机数据库中涉及的各种形式的队列的一种数据对象。
由上可知，ZXJ10（V10.0）定义了三种基本对象类，它们是二维表对象（Tableobject）、表索引对象（Indexobject）和队列对象（Queueobject）。
对于每一种基本对象类，都有相应的对象特征描述来规定对象的共有特性以及对象的基本方法。
每一种基本对象的某个实例在系统中用唯一的一个16位整数标识，这个整数称为对象的句柄（Handle）。
在ZXJ10（V10.0）中，句柄的高字节的高2位标识对象的类型，其余14位标识对象的某个具体实例。
1）二维表对象-TableObject
一个二维表是一个具体的二元关系。
二维表的每一行称为表的元组（Tuple）或记录（Record），每一列称为表的域（Domain）或字段（Field）。
二维表中能确定唯一一条记录的记录字段集构成二维表的关键字（Key），一个二维表的关键字可能有多个，其中的一个称为二维表的主关键字（Primarykey）。
2）索引对象-IndexObject
索引对象是为加速二维表的检索速度而设置的一种特殊的对象。
在ZXJ10（V10.0）数据库系统中，索引定义了四类：
（a）顺序索引；（b）一维HASH索引；（c）二维HASH索引;（d）散列HASH索引。
3）队列对象-QueueObject
在交换机的资源管理中，需要运用队列来组织数据资源为系统服务。
队列对象是建立在二维表的基础之上的一种数据对象。
一个队列对象总是为某个二维表对象服务的。
如交换机的DTMF资源管理，DTMF的使用情况随着运行时间而变化，为了确保检索可用DTMF资源的实时性，需要用队列来管理DTMF的使用状况。
DTMF的使用状态分为三大类：
空闲、占用、闭塞。
系统就使用三个队列分别管理DTMF资源的这三个状态。
（2）对象实例
每一种数据对象都定义了它的数据和操纵数据的方法，该类数据对象的实例可以直接引用这些方法和数据，同时每个数据对象实例有它特有的数据和操纵数据的方法，这些数据和方法是该种数据实例所私有的数据和方法。
（3）应用管理
ZXJ10（V10.0）数据库前台子系统的最终目的是为交换机软件的各个应用提供数据库存取接口，系统专门提供了各种各样的专用存取接口。
这些接口的管理程序就是应用管理层。
2.数据库后台功能
后台是数据库操作维护部分，面向维护人员，提供方便、安全的操作界面。
从维护的角度来看，后台数据是前台静态数据的影象或称之为一个拷贝。
后台基于WindowsNT下SQLSERVER的客户机/服务器结构方式如图3.3-4所示。
图3.3-4数据库后台功能示意图
维护人员通过终端图形界面维护数据，没有实时性要求，但后台数据库维护系统需要保证数据的合法性、完整性与一致性以及安全性。
数据在后台操作完成后，启动传送程序将数据传送到前台。
前、后台通过局域网相连，通讯采用TCP/IP协议。
一.3.3数据库数据修改流程
ZXJ10（V10.0）的数据维护管理结构如图3.3-4所示。
维护管理分为两个部分，以服务器为中心的Client/Server结构的后台子系统和以MP个核心的前台子系统。
大量数据的维护修改最初发生后台子系统内，最终要将相关数据修改到前台子系统。
数据库数据修改流程如下所述。
首先，后台系统根据用户需求修改相关数据表，SERVER根据修改的动作为每一个被改动数据表产生一个数据表变动标记（以下简称变动表），这些变动表组成用户的一次或多次完整修改操作。
后台数据修改完成后，用户启动后台数据传送程序将变动表传送到前台MP上。
为了保证数据修改的安全性，先将某个模块变动表全部传输到模块上缓存，等到所有该模块的变动表都接收完毕（这时可以认为要修改的数据已经完整），再将表改入内存（内存表修改与模块间通信无关）。
假如因通信原因无法将所有变动表传送到模块，那么模块不会将所接收的缓存数据改入内存。
一次修改将作为一个完整的事务处理。
将所有属于某个模块的变动表全部传送到模块内缓存对于一些小批量数据改动是比较可行的，但是对于大批量数据的修改可能要消耗大量内存储器。
所以比较合理的办法是将变动表缓存到模块的硬盘，处理完后删除这些缓存文件。
数据库数据修改流程如图3.3-5所示。
图3.3-5数据库数据修改流程
一.3.4数据维护的内容
ZXJ10（V10.0）交换机的数据管理包括基本数据管理、七号数据管理、V5数据管理、信令转接点管理、动态数据管理、多终端维护管理、数据备份、数据传送、维护日志管理和其它数据管理等几部分。
其中基本数据管理又包括：
局容量数据配置、局配置、物理配置、号码管理、号码分析、用户属性、群管理、中继管理、探针。
一.3.4.1基本数据管理
1.局容量数据配置
描述交换局整体规划，各个交换模块的容量。
例如T网平面最大数、模块用户最大数、群用户最大数等等。
此局容量一经设定，一般不需再改变。
若用户以后根据实际情况进行扩容或其他操作修改此表后，整个交换机系统必须重新启动，改动才能生效。
2.局配置
描述本交换局的电信网络配置情况。
包括交换局的名称、本交换局类别、交换局编号、交换局所在网络类别、本信令点类型、出本网的拨号字冠、向不同网络接口时的交换点编码，交换局的类别、交换局的信令点编码、邻接交换局的配置情况等。
3.物理配置
ZXJ10（V10.0）交换机作为一个交换局还要描述交换机本身的配置关系。
这些关系描述了交换机设备如何相
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