程控交换仿真训练系统NO.7信令仿真研究与实现

• 关键词：NO.7信令,,体系结构,,OOP模型,,E-R模型
• 作者：王祖良，郑林华，金国平
• 摘要：本文在对ZXJ10程控交换NO.7信令体系结构分析的基础上，提出了对其功能仿真的设计思想，并通过研发中的例子说明仿真算法模型的抽象及底层数据库E-R模型的建立。NO.7信令功能非常丰富，具有庞大复杂的体系结构，仿真中利用了自顶向下的层次结构，将交换机硬件实体抽象为数据模型，采用面向对象技术对实际体系结构进行抽象简化，既降低了开发难度又能真实地模拟各种消息的传递机制。

摘要：本文在对ZXJ10程控交换NO.7信令体系结构分析的基础上，提出了对其功能仿真的设计思想，并通过研发中的例子说明仿真算法模型的抽象及底层数据库E-R模型的建立。NO.7信令功能非常丰富，具有庞大复杂的体系结构，仿真中利用了自顶向下的层次结构，将交换机硬件实体抽象为数据模型，采用面向对象技术对实际体系结构进行抽象简化，既降低了开发难度又能真实地模拟各种消息的传递机制。

引言
程控交换机割接开通后就处于不间断运行状态，不能脱网维护和操作训练，Zxj10程控交换仿真训练系统利用计算机软件仿真技术，模拟交换机的各项功能，为操作维护人员提供真实的训练环境。本仿真系统由功能和逻辑上相对独立又有关联的六个子系统组成，它们是：用户数据子系统，局数据子系统，硬件配置子系统，告警排障子系统，呼叫仿真子系统，NO.7信令子系统。本文介绍NO.7信令子系统，NO.7信令作为网络中的一个节点，不仅承担整个网络的呼叫接续任务，还有网络管理和维护等功能。对NO.7信令的配置、修改须相邻节点的协调配合，生成数据后还要对相邻节点进行数据同步等。所以信令开通运行以后操作维护人员很少有机会对这部分进行操作训练，本仿真系统按照NO.7信令协议规范，对各项功能进行仿真。与一般的计算机仿真不同，本仿真系统不仅要对交换机硬件的动态和静态特性进行仿真，还要求模拟NO.7信令体系结构的所有子程序。
1 ZXJ10程控交换NO.7信令体系结构
NO.7信令属于共路信令，是指在电话网中程控交换局的处理机之间用一条专门的数据通路来传送通话所需的信令信息的一种信令方式。NO.7信令网不仅可以提供为支持话音业务所需的功能和程序，而且还可以提供为支持非话音业务和许多补充业务所需的信令功能和程序。NO.7信令网由信令点（SP）,信令转接点（STP）和连接它们的信令链路组成，其体系结构为分层结构，即分为信令消息传递层（MTP）和信令用户层(UP)两大部分，其中信令消息传递层包含信令数据链路层（MTP1）,链路控制层（MTP2）及公用传递控制层（MTP3），结构如图一所示。

1.1信令消息传递层的结构和功能
MTP1是NO.7信令系统最低层，在这一层里规定了信令数据链路的物理、电气和功能特性，并确定数据链路的接入方式，为信令链路提供了一个信息载体。ZXJ10交换机使用标准PCM一次群（速率为2.048Mbps）第16时隙（速率为64Kbps）作为数据链路通道。
MTP2规定了在一条信令数据链路上，信令消息的传递和与传递有关的功能和过程。这些功能和过程包括：1）信号单元定界和定位，每个信号单元由标记符F(01111110)标记其开头和结尾。2）差错检测，由信号单元尾部16bit校验码（CK）完成，在发端将信息比特按某一算法进行运算，产生校验码，在收端作相应的逆运算，发现有误则该信号单元予以舍弃。3）差错校正，差错校正字段包括16比特，由前向序号（FSN）和后项序号（BSN）以及前向表示语比特（FIB）和后向表示语比特（BIB）组成。差错校正有基本差错校正方法和预防性循环重发方法，当传输时延小于15ms时用基本差错校正法，大于或等于15ms时用预防性循环重发法。4）起始定位，起始定位过程用于首次启动（如接通后）和链路发生故障后进行恢复时定位。5）信号链路误差检测，包括：信号单元出错率监视过程和定位出错率监视过程。6）流量控制（stream control），当在信令信号的接收端检测出拥塞条件时，启动流量控制过程。
MTP3负责呼叫和消息在电话交换局的网络中的选路，包括多种分组类型，用来报告系统的状态和拥塞情况、干线的利用率及节点的通信量等。这些功能可分为两大类：1）信令消息处理功能，这类功能的作用是在一条消息实际传递时，引导它到达适当的信令链路或用户部分，包括：消息编路、消息分配和消息鉴别。2）信令网管理功能，信令网管理功能的作用是以信令网中的已知数据和目前状况为基础，控制目前消息的编路和信令网设备的组合，在状况发生改变的情况下，还要控制重新组合和其它活动，以维持或恢复正常的消息传递能力，包括信令业务管理、信令链路管理令路由管理。

1.2 信令用户层UP的功能和结构
UP部分包括电话用户部分（TUP）、ISDN用户部分（ISUP）、事务处理部分（TCAP）以及信令连接控制部分（SCCP），下面主要介绍TUP。
TUP通过消息信令单元（MSU）传递与电话呼叫控制有关的消息，MSU完整格式如图二所示，图中各字段下面数字


表示比特数。F-标志码；BSN-后向序号； BIB-后向表示语比特；FSN-前向序号；FIB-前向表示语比特； LI-长度表示语；SIO-业务信息8位位组；SIF-信令信息字段；CK-校验位；H1H0－标题码；CIC-电路识别码；OPC-源信令点编码；DPC-目的信令点编码。
电话用户部分产生的信令信息在SIF字段中传输，其长度是可变的，最大长度为272字节。为了标明消息的发源地和目的地，每个SIF前面都有64bit的消息编路标记，它包括三个字段：24bit的目的信令点编码DPC,24bit的源信令点编码和连接DPC和OPC的12bit电路识别码CIC。ZXJ10采用标准30/32路PCM编码，所以CIC最低位中的5bit为话路时隙编码，其余7bit表示DPC和OPC信令点之间的PCM系统的编码。
鉴于NO.7信令方式所提供的电话信号的容量比随路信令要大得多，所以为了更好的区分每个电话信号，采用了标题码的方法。标题码有两种，H0和H1,H0用来识别所规定的消息组，H1用来识别消息组中所包括的消息或信号；或者在更复杂的情况下用来识别这些消息的格式。跟在H1后面的信令信息即为TUP的电话信息，电话信息一共有60多种，每种信息都有自己的功能和格式。

2 仿真系统结构

2．1 系统的纵向结构
对ZXJ10程控交换NO.7信令网的配置修改流程是：操作人员通过NO.7信令模块后台终端，输入各种操作指令，模块前台处理机根据用户指令作出响应。因此仿真纵向结构图如图三所示。
人机界面是操作员与系统进行交互的人机接口，用以录入数据以及执行结果和系统状态的显示，这部分与实际系统的界面相一致。仿真算法层对指令数据进行分析、提取参数，根据每条命令的不同算法和数据横向之间的约束，动态地作用于底层数据库。还负责监视本子系统及其它有关联的子系统（比如：局数据子系统、硬件配置子系统、告警排障子系统，呼叫仿真子系统）的状态和属性的变化。在编程时对状态量的监视是通过定时查询状态参量实现，对属性值的监视是由事件驱动来完成。底层数据库对NO.7信令模块的硬件属性进行抽象模拟，虚拟出一个CSM模块的硬件环境。这一层靠关系型数据库表之间的关联，来模拟硬件属性之间的关系，还接受和记录仿真算法层处理的各种中间数据，并反作用于（通过仿真算法层对本层的监视查询）仿真算法层，从而使得仿真算法层能够动态地利用不同的处理方法来处理同一对象。下面通过实际设计中的两个例子对仿真算法层和底层数据库层加以横向的说明。

2.2 信令跟踪命令仿真模型
信令跟踪命令包括：START_SIGNAL_TRACE激活信令跟踪，CANCEL_SIGNAL_TRACE取消信令跟踪，SHOW_SIGNAL_TRACE显示信令跟踪。可用于跟踪双向中继群的NO.7信令消息，参数为：INTG-入中继群号，INTGSQ-入中继群内序号，OUTTG-出中继群号，OUTTGSQ-出中继群内序号，CALLINGSDN-主叫号码。跟踪内容包括：TIME（时间，精确到毫秒级）、DPC、OPC、CIC、H1、H0、DATA(信令信息)、CALLEDSDN(被叫号吗)。利用面相对象技术(OOP)，将每一条消息视作一个研究对象，将这些不同消息公共特性部分抽象为一个基类BaseMessage，根据不同消息的不同特征从BaseMessage继承为不同的子类，因此我们建立了如图4所
示的对象模型。这一模块涉及到的子系统有：局数据子系统、呼叫仿真子系统、告警排障子系统。涉及到的数据库表有：号码分析表，NO.7信令路由表，呼叫仿真动态表，号码范围段表等。对于同抢释放策略的仿真，由于呼叫仿真子系统利用鼠标点击拨号，所以不会出现机器指令周期级上的同抢，在仿真中我们对同抢时间作了放大处理。所谓同抢是指对接的两个局同时占用一条中继的情况，NO.7信令规定信令点编码大的局主控CIC编码为偶数的中继电路，信令点编码小的局主控CIC编码为寄数的中继电路。当发生同抢时主控局可以完成呼叫，而非主控局放弃占用这条中继电路。我们仿真了两种同抢方式，方式1：信令点编码大的局采用CIC从大到小的顺序选择中继电路，信令点编码小的局采用CIC从小到达的顺序选择中继电路。方式2：各局优先选择其主控的中继电路。本模块的参数来自局数据子系统，所以基类里还需包含访问局数据类的友元函数。

2.3 数据库E-R模型
对于本局NO.7信令数据，抽象出以下实体集：1)信令点SPC，属性有：信令点序号SPCIndex,14位信令点编码SPC14,24位信令点编码SPC24,信令点类型TYPE(取SP或STP)，字业务字段SSF,路由组号RS；2）路由组RS，属性有：路由组序号RSIndex，信令点序号SPC_ID，路由组级别CLASS；3）链路组（路由）SLS，属性有：链路组序号SLSIndex，路由号RS；4）信令链路SLK，属性有：链路序号SLKIndex，路由组号SLS，链路号SLC，数字中继物理位置DT，信令链路逻辑号STB，对应S网平面的HW号SHW，信令激活状态Active；5）信令模块CSM，属性有：信令点序号SPCIndex,模块号MNODE。关系集有：1）创建NO.7信令模块命令CREATE_N7_CSM，相对于某一局向的一条链路组（路由）只能通过某一模块的某一相邻信令点到达，因此从实体集SLS到实体集CSM的关系集CREATE_N7_CSM为多对一关系。2）创建NO.7信令点命令C

发布时间：2005年3月14日 14:49  人气：  

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