軟交換信令網(wǎng)關(guān)中2M高速鏈路的實(shí)現
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，隨著(zhù)Internet 網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展，數據業(yè)務(wù)快速增長(cháng)，不僅要在傳統的窄帶電路交換網(wǎng)絡(luò )（SCN） 中提供電話(huà)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(huà)業(yè)務(wù)的Internet 進(jìn)行互通。為了實(shí)現SCN 與IP 網(wǎng)的互通，用于支持SCN的七號信令也需要與IP 進(jìn)行互通。因此基于分組交換的數據網(wǎng)與電路交換網(wǎng)最終將走向融合，形成統一的IP核心網(wǎng)，即下一代網(wǎng)絡(luò )。
下一代網(wǎng)絡(luò )是集話(huà)音、數據、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)交換系統中，而軟交換的主要設計思想是業(yè)務(wù)/控制與傳送/接入分離，各實(shí)體之間通過(guò)標準的協(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，它將呼叫控制功能從網(wǎng)關(guān)中分離出來(lái)，開(kāi)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)現多廠(chǎng)家的網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)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)現七號信令和IP網(wǎng)的互通，需要使用信令網(wǎng)關(guān)設備。
1.3 信令網(wǎng)關(guān)
信令網(wǎng)關(guān)是連接七號信令網(wǎng)與IP網(wǎng)的設備，主要完成PSTN/ISDN 側的七號信令與IP 側信令的轉換功能。
信令網(wǎng)關(guān)是七號信令網(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)用在七號信令網(wǎng)與IP 網(wǎng)的關(guān)口，對信令消息進(jìn)行中繼、翻譯或終結處理。
M3UA協(xié)議用來(lái)規范信令網(wǎng)關(guān)（SG）與媒體網(wǎng)關(guān)控制（MGC）或數據庫之間信令的傳送。M3UA支持任何七號的MTP用戶(hù)信令（如ISUP和SCCP消息），通過(guò)基于IP的流傳輸控制協(xié)議（SCTP）來(lái)實(shí)現七號信令和IP網(wǎng)的互通。
根據標準規定，軟交換系統在IP網(wǎng)側應支持10Mbps/100Mbps自適應以太網(wǎng)接口，在電路交換網(wǎng)側應支持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稱(chēng)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消息和與傳遞有關(guān)的功能和程序。
MTP2一方面要根據MTP3的編路功能，把要發(fā)送的信號消息發(fā)到信令數據鏈路MTP1上去，把正確接收的信號消息傳送到MTP3；另一方面，還要在兩個(gè)信令點(diǎn)終端內或之間傳送信令鏈路狀態(tài)信息及處理機工作情況的信息，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單元的格式有了明顯的變化，前者支持的序號范圍為0～4095，而后者為0～127，另外在信號單元差錯率監視和對接收到錯誤消息的處理等方面也有所不同。2M高速鏈路的實(shí)現程序與64kbps鏈路協(xié)議基本上是一致的。
2 實(shí)現過(guò)程
2.1 硬件平臺
2M高速鏈路基于MPC860QMC來(lái)實(shí)現消息的收發(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、透明傳輸等多種通信協(xié)議。MPC860提供兩個(gè)TDM（Time Division Multiplexed）接口（TDMa和TDMb），用戶(hù)可以對TSA（時(shí)隙分配器）進(jìn)行配置并通過(guò)TDM來(lái)實(shí)現數據路由。
QMC（QUICC Multichannel Controller）是QUICC多通道控制器的簡(jiǎn)稱(chēng)。MPC860QMC支持64條獨立的通信通道（channel），并且允許將64條channel任意映射到TDM中的64個(gè)時(shí)隙。在應用于E1/T1時(shí)，QMC可以將任意64條通道分組復用到同一個(gè)TDM接口，QMC同時(shí)使用TSA的兩個(gè)TDM（TDMa和TDMb）,每條通道可以獨立的配置為HDLC或者透明傳輸（transparent）模式。
2.2 軟件實(shí)現
根據2Mbps高速鏈路的技術(shù)規范，將其分成八個(gè)相對獨立的功能模塊，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，當接收到有關(guān)鏈路狀態(tài)的信號單元時(shí)，要將對端的相關(guān)鏈路狀況通知有關(guān)功能模塊或第三級，LSC作為總控模塊，控制其它相關(guān)模塊的運行。
（2） 起始定位控制（IAC） 當信號鏈路首次啟動(dòng)或鏈路發(fā)生故障后進(jìn)行恢復時(shí)啟動(dòng)IAC，根據MTP3的命令，進(jìn)行緊急定位或正常定位。
（3）處理機故障控制（POC） 記錄本端處理機和遠端處理機是否出現故障，并根據故障的恢復情況（無(wú)遠端和本端故障），通知LSC“無(wú)處理機故障”。
（4） 基本發(fā)送控制（TXC） 用于信號單元的發(fā)送，控制信號單元的發(fā)送順序、對對方的證實(shí)及出現差錯時(shí)信號單元的重發(fā)。
（5） 基本接收控制（RC） 用于信號單元的接收，檢查所收到的信號單元是否按順序到達，以及對方送來(lái)證實(shí)的有效性，當出現丟包時(shí)，通知TXC發(fā)送否定證實(shí)。
（6） 定位誤差率監視（AERM） 在信令鏈路處于起始定位過(guò)程的驗證狀態(tài)中使用，對信號單元的差錯率進(jìn)行統計并決定是否終止驗證。
（7） 差錯時(shí)間段監視（EIM） 通過(guò)對發(fā)送方建立的隊列模型在規定的時(shí)間段內的差錯情況進(jìn)行監視，從而判別鏈路是否處于故障條件。
（8） 擁塞控制（CC） 控制信號消息的流量，為了與故障區分，在擁塞發(fā)生時(shí)定期發(fā)送SIB。
我們采用C語(yǔ)言編程實(shí)現其各項功能，其中差錯檢測定界定位接收和發(fā)送由硬件完成，程序運行的操作系統平臺是VxWorks。MTP2內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T(mén)XC和RC各提供一個(gè)接口用于完成該功能，由MPC860QMC來(lái)實(shí)現消息的收發(fā)。
2.3 二三級接口
原則上二三級的接口不需要改動(dòng)，由于2M高速鏈路的業(yè)務(wù)負荷較大，所以針對故障鏈路開(kāi)放的緩沖區的容量應該比64kbps的緩沖區數值大，應該根據具體應用來(lái)確定緩沖區的大小。
3 測試結果
由于在實(shí)際使用過(guò)程中一般不會(huì )達到最高速率，為了準確掌握QMC對數據速率的支持，根據上述配置方式，對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的數據傳送速率，結果如下：
E1鏈路的0時(shí)隙是用來(lái)傳送同步信號的，每條channel只使用了31個(gè)時(shí)隙，所以理想速率應為64kbps×31=1,984kbps。通過(guò)測試結果可知，實(shí)際速率達到理想速率的99%，考慮到一些必要的延時(shí)，可以認為滿(mǎn)足2M高速鏈路技術(shù)規范對速率要求。
4 小結
本文介紹了信令網(wǎng)關(guān)中2M高速鏈路的實(shí)現以及MPC860QMC的配置，MPC860快速的處理速度和強大的通信處理能力為系統提供了很好的實(shí)時(shí)性，而且還具有升級能力，可以升級到MPC8260，支持更多的2M鏈路。
按照技術(shù)規范要求，七號信令網(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信令數據鏈路工作時(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)不能完全適應七號信令網(wǎng)中業(yè)務(wù)量的需求。因此2M高速鏈路還可以用在七號信令網(wǎng)的關(guān)口局之間，以提高傳輸帶寬，滿(mǎn)足業(yè)務(wù)需求。
全球IP通信聯(lián)盟
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