Материал: Программное обеспечение узла телефонной связи

Во время комплексной отладки осуществляется проверка совместного функционирования автономно отлаженных программных модулей. Особое внимание при этом уделяется вопросам правильности взаимодействия модулей, проверки интерфейсов между отдельными программами и комплексами программ. Комплексная отладка проводится в два этапа. На первом этапе производится комплексная отладка программного обеспечения без учета реального времени, которая обычно начинается с проверки совместного функционирования нескольких основных программ. Таким образом обеспечивается правильность функционирования программного обеспечения АТС без учета работы в реальном времени.

На втором этапе системной отладки, осуществляется проверка правильности функционирования программного обеспечения в процессе управления работой коммутационного оборудования в реальном времени. При этом основное внимание уделяется поиску так называемых временных ошибок, которые появляются в результате несоответствия временных параметров работы отдельных программ и систем программ, с одной стороны, и приборов и устройств коммутационного оборудования или внешних устройств - с другой. На этапе системной отладки производится также проверка функционирования программного обеспечения в экстремальных ситуациях. Это позволяет оценить и уточнить возможности программного обеспечения по управлению станцией. Системная отладка является завершающим и наиболее трудоемким этапом отладки программного обеспечения АТС.

6.2 Состав и функции системы испытательно-наладочных программ

Система испытательно-наладочных программ (СИНП) представляет собой совокупность программ и данных для ЭУМ. Предназначенных для облегчения и ускорения процесса испытания оборудования и программ при установке и расширении АТС. Функции и объем программ и данных СИНП могут быть различными для различных образцов АТС.

Прежде всего необходимо разработать обширный комплект испытательно-наладочных программ для проверки разработанного оборудования и программ для опытного образца АТС. Кроме того, составленные программы внутреннего ПО, содержат еще много ошибок, обнаружение которых при отладке с помощью моделирующих программ невозможно. Поэтому для того чтобы не задерживать введение в строй и серийное производство АТС, стадия испытаний опытного образца станций должна быть начата достаточно рано, чтобы обеспечить время для внесения необходимых изменений.

Комплекс программ СИНП для проведения испытаний опытного образца АТС является наиболее обширным, поскольку он должен обеспечивать не только проверку правильности функционирования оборудования и программ, но и позволять оценивать эффективность и эксплуатационные возможности разработанного оборудования и программ. Для серийных образцов АТС объем программ СИНП значительно уменьшается, так как отпадает необходимость испытания программ внутреннего ПО и оценки качественных характеристик оборудования и программ.

После установки АТС надобность в программах СИНП отпадает. Однако в процессе эксплуатации установленной АТС может возникнуть необходимость в расширении ее емкости, в введении новых комплектов и приборов для замены ранее установленных, а также новых функций. В этом случае используются соответствующие программы СИНП, обеспечивающие проверку работоспособности нового или дополнительного оборудования и правильности его подключения.

Основным принципом, который должен быть положен в основу разработки программ СИНП, является принцип "расширяющегося ядра", который заключается в том, чтобы начать проверку с простых испытаний основных схем, затем постепенно переходить к другим схемам.

Программы СИНП аналогичны контрольно-диагностическим программам СПТО, так как и те, и другие проверяют работоспособность одного и того же оборудования. Однако при проведении испытаний существует ряд факторов, приводящих к различиям в принципах построения программ СПТО и СИНП и их характеристиках.

Контрольно-диагностические программы СПТО имеют строго ограниченное время выполнения, так как они делят машинное время ЭУМ с коммутационными программами, обслуживающими вызовы в реальном времени. Программы СИНП, применяемые до включения АТС в эксплуатацию, могут использовать время ЭВМ целиком. Кроме того, программам СИНП не нужно делить память ЭУМ с программами внутреннего ПО. Эти обстоятельства упрощают задачу разработчика программ СИНП.

При разработке контрольно-диагностических программ СПТО предполагается, что в схеме может произойти в данный момент только одна неисправность. Это предположение позволяет составить диагностический словарь, который устанавливает соответствие между полученными результатами диагностической проверки и местом неисправности в проверяемой схеме. Однако в самом начале испытаний оборудование системы обладает множеством неисправностей, и техника словаря становится неприменимой. Поэтому программы СИНП должны быть более сложными для того, чтобы облегчить поиск сложных, неодиночных неисправностей.

В период испытания системы возможно применение вспомогательных наладочных и контрольных приборов и устройств, что в значительной степени облегчает задачу программ СИНП.

После фазы испытания оборудования АТС наступает фаза испытания программ внутреннего ПО.

Процесс испытания программ во многом аналогичен процессу испытания оборудования: в определенные для испытываемой программы ячейки памяти засылаются исходные данные и управление передается испытываемой программе, которая после выполнения запишет в определенных ячейках памяти полученные результаты и передаст управление программе СИНП. Последняя сравнивает полученные результаты с эталонными и выполняет в случае их отличия заданные оператором действия. После окончания проверки программ внутреннего ПО может начинаться эксплуатация АТС.

В связи с большим объемом работ по составлению программ СИНП (объем которых может составлять около 50000 команд) их разработка должна проводиться параллельно с разработкой оборудования АТС.

7. Практическая часть

Под узлом коммутации УК понимается совокупность технических средств, предназначенных для приёма и распределения информации по направлениям связи. Это определение справедливо для УК всех типов связи: телефонных и телеграфных, передачи данных и цифровых сетей интегрального обслуживания. Узел коммутации может использовать один из трёх режимов работы: коммутации каналов, коммутации сообщений, коммутации пакетов. Узлы коммутации в ЦСИО, как правило, используют комбинированный режим коммутации каналов и пакетов.

Рис.11 Общая структурная схема узла коммутации с программным управлением.

В общем виде УК (рис.10) можно представить состоящим из исполнительной ИС и управляющей УС систем. Исполнительная система состоит из комплектов К, коммутационного поля КП и промежуточного оборудования (периферийных устройств), обеспечивающего их совместную работу с УС, а УС - из управляющих устройств УУ. Комплекты принимают и передают сигналы, необходимые для установления и разъединения соединений: линейные сигналы (вызов, ответ, отбой и др..), акустические сигналы ("Ответ станции", "Занято", "Посылка вызова" и др.) и сигналов управления (сигналов набора номера, служебных сигналов для УУ другого УК). Через комплекты осуществляется также питание приборов абонентских аппаратов.

Комплекты включаются в коммутационное поле, с помощью которого осуществляется физическое соединение комплектов, а следовательно, подключенных к ним линий (каналов) между собой. Коммутационное поле может быть построено на основе пространственного или временного деления каналов, образующих соединительные пути между его входами и выходами. В качестве коммутационных элементов в КП с пространственным разделением каналов могут использоваться герконовые реле, ферриды, мини-МКС и др. Коммутационное поле с временным разделением каналов строится, как правило, на основе применения импульсно-кодовой модуляции ИКМ и использует в качестве элементов полупроводниковые ЗУ и логические интегральные микросхемы.

В современных УК все логические функции, связанные с установлением и разъединением соединений, возлагаются на управляющую систему, состоящую из программных УУ. Это означает, что в УС все действия УУ заранее определены и регламентированы алгоритмом их функционирования. Узлы коммутации с программными УУ называют узлами коммутации с программным управлением.

В зависимости от способа задания и хранения программы различают УУ с замонтированной программой и УУ с записанной программой.

В управляющем устройстве с замонтированной программой алгоритм функционирования, т.е. последовательность работы функциональных блоков УУ, задаётся схемной логикой, заложенной в специальном программном блоке, и изменить программу можно только путём перемонтажа этого блока.

В управляющем устройстве с записанной программой алгоритм функционирования в закодированном виде записывается и хранится в запоминающем устройстве УУ и изменяется программа путём перезаписи в нём соответствующей информации.

Специализированные ЭВМ в автоматической коммутации называют электронными управляющими машинами ЭУМ, а построенные на их основе УС - электронными управляющими системами ЭУС.

Из двух рассмотренных типов УУ наибольшее распространение в настоящее время получили УУ с записанной программой.

В процессе обслуживания вызовов ЭУС обнаруживает и принимает входные сигналы, поступающие от участников соединений по линиям (каналам) связи через комплекты ИС, анализирует их, отыскивает комплекты нужных типов и соединительные пути в КП, вырабатывает и выдаёт в ИС команды для установления - разъединения соединительных путей в КП, и выдачи требуемых ответных сигналов ("Ответ станции", "Занято", "Посылка вызова" и др.).

Процесс обслуживания вызова - многоэтапный, причём каждый этап инициируется входным сигналом, поступающим в УК от соответствующего участника соединения, и заключается в переводе ИС с помощью ЭУС из одного устойчивого состояния в другое.

Кроме основных функций обслуживания вызовов, ЭУС выполняет дополнительные функции по предоставлению абонентам дополнительных видов обслуживания, а также вспомогательные функции, обеспечивающие автоматизацию процессов эксплуатации и технического обслуживания УК (контроль за состоянием оборудования, определение места повреждений в неисправном оборудовании, учёт нагрузки и др.).

Электронная управляющая система узла коммутации представляет собой комплекс технических и программных средств, обеспечивающий выполнение возложенных на неё основных, дополнительных и вспомогательных функций и удовлетворяющий заданным техническим, эксплуатационным и экономическим требованиям.

Для построения ЭУС могут использоваться различные технические решения. На рис.12 приведена классификационная схема ЭУС, использующая три классификационных признака, отражающих возможные варианты построения и организации функционирования трёх основных компонентов ЭУС - периферийного интерфейса, управляющих устройств и системного интерфейса.

Рис.12 Классификация ЭУС узлов коммутации.

Периферийный интерфейс в ЭУС механических и квазиэлектронных УК содержит средства сопряжения, представляющие собой, как правило, несколько общих для всех периферийных устройств ПУ и УУ шин для передачи управляющих сообщений в ПУ и ответных информационных сообщений из ПУ в УУ, и адресующие устройства для выбора соответствующего ПУ.

В зависимости от используемого способа управления различают три основных типа ЭУС - централизованные, децентрализованные и иерархические.

Централизованная ЭУС состоит из одного центрального УУ (ЦУУ), осуществляющего управление установлением всех соединений в пределах всего УК (рис.13).

Рис.13 Централизованная ЭУС

Примерами централизованной ЭУС могут служить ЭУС отечественных квазиэлектронных УК типов "КВАРЦ", "КВАНТ" и "ИСТОК". Централизованные ЭУС являются наиболее простыми по принципам построения и позволяют наиболее экономично удовлетворять требованиям к производительности УК заданной фиксированной ёмкости. Однако для централизованных ЭУС возникают проблемы обеспечения требуемых живучести и гибкости. Так, выход из строя ЦУУ приводит к полной потере работоспособности УК в целом. Ограничена также возможность расширения ёмкости УК. При этом необходимо сразу устанавливать ЦУУ с производительностью, достаточной для управления УК максимальной проектируемой ёмкости, что снижает эффективность использования вычислительных ресурсов ЦУУ и его технико-экономические показатели в период с момента установки УК до момента достижения им максимальной проектируемой ёмкости.

Децентрализованная ЭУС состоит из нескольких УУ, каждое из которых выполняет только определённую часть функций по управлению установлением всех или определённой части соединений в пределах определённой части УК и равноправно с остальными УУ (рис.14). Примерами децентрализованной ЭУС служат УК DX-200 (Финляндия) и System-12 (США).

Рис.14 Децентрализованная ЭУС

К недостаткам децентрализованных ЭУС следует отнести сложность организации и координации совместной работы многих УУ. В частности возникают трудности с рациональным распределением функций между УУ, обеспечивающим их равномерную загрузку. В результате в ЭУС возникают "узкие" места по производительности, связанные с перегрузкой отдельных УУ, ограничивающие производительность УК в целом. Для координации совместной работы УУ в составе децентрализованной ЭУС требуется разработка специальных достаточно сложных программных средств и соответственно дополнительные затраты в каждом УУ памяти на их хранение и производительности на их функционирование. Кроме того, обеспечение требуемой достаточно высокой производительности ЭУС для УК большой ёмкости достигается использованием большого числа УУ, причём большая часть УУ функционально идентична. Это приводит к избыточности по общему объёму оборудования децентрализованных ЭУС, для УК большой ёмкости по сравнению с аналогичными централизованными ЭУС и соответственно к ухудшению их экономических показателей.

Компромиссным вариантом построения ЭУС является частичная децентрализация функций управления, осуществляемая в иерархической ЭУС, которая состоит из ЦУУ и нескольких групп периферийных УУ (ПУУ), находящихся между собой в отношении иерархического подчинения. Группа ПУУ, непосредственно подключённая к периферийному интерфейсу, образует самый низкий, а ЦУУ - самый высокий иерархический уровень управления. Управляющие устройства одного иерархического уровня не связаны между собой и работают независимо друг от друга, тогда как УУ соседних иерархических уровней имеют между собой информационные и функциональные связи через соответствующий системный интерфейс.

Иерархические ЭУС сочетают в себе простоту и экономичность централизованных ЭУС с возможностью наращивания производительности и достаточно высокой живучестью децентрализованных ЭУС. В то же время иерархическим ЭУС присущи, конечно, в значительно меньшей мере недостатки как централизованных, так децентрализованных ЭУС.

Примерами иерархической ЭУС являются ЭУС электронных цифровых УК ESS № 4 и № 5 (США), МТ-20\25 (Франция), АХЕ-10 (Швеция).

В последние годы в связи большими достижениями микроэлектроники в области построения и производства больших интегральных схем БИС и дешёвых, надёжных и компактных микропроцессоров, приспособленных для работы в системах управления, децентрализованные и иерархические ЭУС стали основными типами ЭУС узлов коммутации.