軟交換信令網(wǎng)關(guān)中2M高速鏈路的實(shí)現(xiàn)
2008/11/04
1 引言
1.1 背景
目前，電信業(yè)務(wù)發(fā)展迅速，新業(yè)務(wù)不斷出現(xiàn)，隨著Internet 網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)快速增長，不僅要在傳統(tǒng)的窄帶電路交換網(wǎng)絡(luò)（SCN） 中提供電話業(yè)務(wù)、智能網(wǎng)業(yè)務(wù)，而且也需要在IP 網(wǎng)中提供這些業(yè)務(wù)。由于業(yè)務(wù)的發(fā)展需求，要求電路交換網(wǎng)和支持電話業(yè)務(wù)的Internet 進(jìn)行互通。為了實(shí)現(xiàn)SCN 與IP 網(wǎng)的互通，用于支持SCN的七號(hào)信令也需要與IP 進(jìn)行互通。因此基于分組交換的數(shù)據(jù)網(wǎng)與電路交換網(wǎng)最終將走向融合，形成統(tǒng)一的IP核心網(wǎng)，即下一代網(wǎng)絡(luò)�！ �
下一代網(wǎng)絡(luò)是集話音、數(shù)據(jù)、傳真和視頻業(yè)務(wù)于一體的全新網(wǎng)絡(luò)。軟交換思想正是在下一代網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的需求下孕育而生�！ �
1.2 軟交換
在電路交換網(wǎng)中，呼叫控制、業(yè)務(wù)提供以及交換矩陣均集中在一個(gè)交換系統(tǒng)中，而軟交換的主要設(shè)計(jì)思想是業(yè)務(wù)/控制與傳送/接入分離，各實(shí)體之間通過標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議進(jìn)行連接和通信，以便在網(wǎng)上更加靈活地提供各種業(yè)務(wù)。軟交換是一個(gè)基于軟件的分布式交換/控制平臺(tái)，它將呼叫控制功能從網(wǎng)關(guān)中分離出來，開放業(yè)務(wù)、控制、接入和交換間的協(xié)議，引入“網(wǎng)絡(luò)就是交換”的概念，真正實(shí)現(xiàn)多廠家的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營環(huán)境，并可以方便地在網(wǎng)上引入多種業(yè)務(wù)�！ �
為了實(shí)現(xiàn)七號(hào)信令和IP網(wǎng)的互通，需要使用信令網(wǎng)關(guān)設(shè)備�！ �
1.3 信令網(wǎng)關(guān)
信令網(wǎng)關(guān)是連接七號(hào)信令網(wǎng)與IP網(wǎng)的設(shè)備，主要完成PSTN/ISDN 側(cè)的七號(hào)信令與IP 側(cè)信令的轉(zhuǎn)換功能�！ �
信令網(wǎng)關(guān)是七號(hào)信令網(wǎng)與IP 網(wǎng)的邊緣接收和發(fā)送信令消息的信令代理。信令網(wǎng)關(guān)用在七號(hào)信令網(wǎng)與IP 網(wǎng)的關(guān)口，對(duì)信令消息進(jìn)行中繼、翻譯或終結(jié)處理�！ �
M3UA協(xié)議用來規(guī)范信令網(wǎng)關(guān)（SG）與媒體網(wǎng)關(guān)控制（MGC）或數(shù)據(jù)庫之間信令的傳送。M3UA支持任何七號(hào)的MTP用戶信令（如ISUP和SCCP消息），通過基于IP的流傳輸控制協(xié)議（SCTP）來實(shí)現(xiàn)七號(hào)信令和IP網(wǎng)的互通�！ �
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，軟交換系統(tǒng)在IP網(wǎng)側(cè)應(yīng)支持10Mbps/100Mbps自適應(yīng)以太網(wǎng)接口，在電路交換網(wǎng)側(cè)應(yīng)支持64kbps和2Mbps兩種信令鏈路。信令網(wǎng)關(guān)僅使用64kbps工作時(shí)，與IP網(wǎng)的傳輸速率相比具有很大的不對(duì)稱性，因此有必要引入2M高速鏈路�！ �
1.4 2M高速鏈路
2M高速鏈路屬于七號(hào)信令的MTP2部分，是鏈路層協(xié)議。它與MTP1一起，為兩點(diǎn)間進(jìn)行信號(hào)消息的傳遞提供了信令鏈路，并定義了在一條信令鏈路上傳遞信號(hào)消息和與傳遞有關(guān)的功能和程序�！ �
MTP2一方面要根據(jù)MTP3的編路功能，把要發(fā)送的信號(hào)消息發(fā)到信令數(shù)據(jù)鏈路MTP1上去，把正確接收的信號(hào)消息傳送到MTP3；另一方面，還要在兩個(gè)信令點(diǎn)終端內(nèi)或之間傳送信令鏈路狀態(tài)信息及處理機(jī)工作情況的信息，并采取相關(guān)的控制活動(dòng)�！ �
2M高速鏈路與64kbps鏈路協(xié)議相比，最直接的不同就是消息信號(hào)單元的格式有了明顯的變化，前者支持的序號(hào)范圍為0～4095，而后者為0～127，另外在信號(hào)單元差錯(cuò)率監(jiān)視和對(duì)接收到錯(cuò)誤消息的處理等方面也有所不同。2M高速鏈路的實(shí)現(xiàn)程序與64kbps鏈路協(xié)議基本上是一致的。
2 實(shí)現(xiàn)過程
2.1 硬件平臺(tái)
2M高速鏈路基于MPC860QMC來實(shí)現(xiàn)消息的收發(fā)。
MPC860 Power QUICC是MOTOROLA嵌入式處理器系列中的一員，它采用高性能嵌入式PowerPC核，集成了功能強(qiáng)大的通信處理模塊CPM，處理實(shí)際通信中的底層通信功能，能夠同時(shí)支持以太網(wǎng)、HDLC/SDLC、ATM、AppleTalk、UART、透明傳輸?shù)榷喾N通信協(xié)議。MPC860提供兩個(gè)TDM（Time Division Multiplexed）接口（TDMa和TDMb），用戶可以對(duì)TSA（時(shí)隙分配器）進(jìn)行配置并通過TDM來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)路由�！ �
QMC（QUICC Multichannel Controller）是QUICC多通道控制器的簡稱。MPC860QMC支持64條獨(dú)立的通信通道（channel），并且允許將64條channel任意映射到TDM中的64個(gè)時(shí)隙。在應(yīng)用于E1/T1時(shí)，QMC可以將任意64條通道分組復(fù)用到同一個(gè)TDM接口，QMC同時(shí)使用TSA的兩個(gè)TDM（TDMa和TDMb）,每條通道可以獨(dú)立的配置為HDLC或者透明傳輸（transparent）模式。
2.2 軟件實(shí)現(xiàn)
根據(jù)2Mbps高速鏈路的技術(shù)規(guī)范，將其分成八個(gè)相對(duì)獨(dú)立的功能模塊，各模塊功能如下：
�。�1） 鏈路狀態(tài)控制（LSC） LSC進(jìn)行鏈路狀態(tài)的控制和管理，當(dāng)接收到有關(guān)鏈路狀態(tài)的信號(hào)單元時(shí)，要將對(duì)端的相關(guān)鏈路狀況通知有關(guān)功能模塊或第三級(jí)，LSC作為總控模塊，控制其它相關(guān)模塊的運(yùn)行�！ �
�。�2） 起始定位控制（IAC） 當(dāng)信號(hào)鏈路首次啟動(dòng)或鏈路發(fā)生故障后進(jìn)行恢復(fù)時(shí)啟動(dòng)IAC，根據(jù)MTP3的命令，進(jìn)行緊急定位或正常定位�！ �
�。�3）處理機(jī)故障控制（POC） 記錄本端處理機(jī)和遠(yuǎn)端處理機(jī)是否出現(xiàn)故障，并根據(jù)故障的恢復(fù)情況（無遠(yuǎn)端和本端故障），通知LSC“無處理機(jī)故障”�！ �
�。�4） 基本發(fā)送控制（TXC） 用于信號(hào)單元的發(fā)送，控制信號(hào)單元的發(fā)送順序、對(duì)對(duì)方的證實(shí)及出現(xiàn)差錯(cuò)時(shí)信號(hào)單元的重發(fā)�！ �
（5） 基本接收控制（RC） 用于信號(hào)單元的接收，檢查所收到的信號(hào)單元是否按順序到達(dá)，以及對(duì)方送來證實(shí)的有效性，當(dāng)出現(xiàn)丟包時(shí)，通知TXC發(fā)送否定證實(shí)。
�。�6） 定位誤差率監(jiān)視（AERM） 在信令鏈路處于起始定位過程的驗(yàn)證狀態(tài)中使用，對(duì)信號(hào)單元的差錯(cuò)率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并決定是否終止驗(yàn)證�！ �
�。�7） 差錯(cuò)時(shí)間段監(jiān)視（EIM） 通過對(duì)發(fā)送方建立的隊(duì)列模型在規(guī)定的時(shí)間段內(nèi)的差錯(cuò)情況進(jìn)行監(jiān)視，從而判別鏈路是否處于故障條件。
�。�8） 擁塞控制（CC） 控制信號(hào)消息的流量，為了與故障區(qū)分，在擁塞發(fā)生時(shí)定期發(fā)送SIB。
我們采用C語言編程實(shí)現(xiàn)其各項(xiàng)功能，其中差錯(cuò)檢測定界定位接收和發(fā)送由硬件完成，程序運(yùn)行的操作系統(tǒng)平臺(tái)是VxWorks。MTP2內(nèi)部各模塊之間采用狀態(tài)字進(jìn)行通信，并用狀態(tài)字表示各個(gè)模塊自身的狀態(tài)。MTP2最基本的功能就是收發(fā)消息，必須為TXC和RC各提供一個(gè)接口用于完成該功能，由MPC860QMC來實(shí)現(xiàn)消息的收發(fā)�！ �
2.3 二三級(jí)接口
原則上二三級(jí)的接口不需要改動(dòng)，由于2M高速鏈路的業(yè)務(wù)負(fù)荷較大，所以針對(duì)故障鏈路開放的緩沖區(qū)的容量應(yīng)該比64kbps的緩沖區(qū)數(shù)值大，應(yīng)該根據(jù)具體應(yīng)用來確定緩沖區(qū)的大小�！ �
3 測試結(jié)果
由于在實(shí)際使用過程中一般不會(huì)達(dá)到最高速率，為了準(zhǔn)確掌握QMC對(duì)數(shù)據(jù)速率的支持，根據(jù)上述配置方式，對(duì)QMC收發(fā)消息的速率進(jìn)行了測試�！ �
在閉環(huán)條件下，測試QMC的數(shù)據(jù)傳送速率，結(jié)果如下：
E1鏈路的0時(shí)隙是用來傳送同步信號(hào)的，每條channel只使用了31個(gè)時(shí)隙，所以理想速率應(yīng)為64kbps×31=1,984kbps。通過測試結(jié)果可知，實(shí)際速率達(dá)到理想速率的99%，考慮到一些必要的延時(shí)，可以認(rèn)為滿足2M高速鏈路技術(shù)規(guī)范對(duì)速率要求�！ �
4 小結(jié)
本文介紹了信令網(wǎng)關(guān)中2M高速鏈路的實(shí)現(xiàn)以及MPC860QMC的配置，MPC860快速的處理速度和強(qiáng)大的通信處理能力為系統(tǒng)提供了很好的實(shí)時(shí)性，而且還具有升級(jí)能力，可以升級(jí)到MPC8260，支持更多的2M鏈路�！ �
按照技術(shù)規(guī)范要求，七號(hào)信令網(wǎng)兩個(gè)信令點(diǎn)之間最多只能配置16條信令鏈路，使用64kbps信令數(shù)據(jù)鏈路工作時(shí)，兩個(gè)信令點(diǎn)之間的信令傳輸帶寬最多為64kbps×16 = 1024kbps。目前已經(jīng)不能完全適應(yīng)七號(hào)信令網(wǎng)中業(yè)務(wù)量的需求。因此2M高速鏈路還可以用在七號(hào)信令網(wǎng)的關(guān)口局之間，以提高傳輸帶寬，滿足業(yè)務(wù)需求。
全球IP通信聯(lián)盟
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