軟交換信令網關中2M高速鏈路的實現

2019-11-05 01:34:26

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供稿：網友

　　1 引言
　　1.1 背景
　　
　　目前，電信業務發展迅速，新業務不斷出現，隨著Internet 網絡的發展，數據業務快速增長，不僅要在傳統的窄帶電路交換網絡（SCN）中提供電話業務、智能網業務，而且也需要在ip 網中提供這些業務。由于業務的發展需求，要求電路交換網和支持電話業務的Internet 進行互通。為了實現SCN 與IP 網的互通，用于支持SCN的七號信令也需要與IP 進行互通。因此基于分組交換的數據網與電路交換網最終將走向融合，形成統一的IP核心網，即下一代網絡。
　　
　　下一代網絡是集話音、數據、傳真和視頻業務于一體的全新網絡。軟交換思想正是在下一代網絡建設的需求下孕育而生。
　　
　　1.2 軟交換
　　
　　在電路交換網中，呼叫控制、業務提供以及交換矩陣均集中在一個交換系統中，而軟交換的主要設計思想是業務/控制與傳送/接入分離，各實體之間通過標準的協議進行連接和通信，以便在網上更加靈活地提供各種業務。軟交換是一個基于軟件的分布式交換/控制平臺，它將呼叫控制功能從網關中分離出來，開放業務、控制、接入和交換間的協議，引入“網絡就是交換”的概念，真正實現多廠家的網絡運營環境，并可以方便地在網上引入多種業務。
　　
　　為了實現七號信令和IP網的互通，需要使用信令網關設備。
　　
　　1.3 信令網關
　　
　　信令網關是連接七號信令網與IP網的設備，主要完成PSTN/ISDN 側的七號信令與IP 側信令的轉換功能。
　　
　　信令網關是七號信令網與IP 網的邊緣接收和發送信令消息的信令代理。信令網關用在七號信令網與IP 網的關口，對信令消息進行中繼、翻譯或終結處理。
　　
　　M3UA協議用來規范信令網關（SG）與媒體網關控制（MGC）或數據庫之間信令的傳送。M3UA支持任何七號的MTP用戶信令（如ISUP和SCCP消息），通過基于IP的流傳輸控制協議（SCTP）來實現七號信令和IP網的互通。
　　
　　根據標準規定，軟交換系統在IP網側應支持10Mbps/100Mbps自適應以太網接口，在電路交換網側應支持64kbps和2Mbps兩種信令鏈路。信令網關僅使用64kbps工作時，與IP網的傳輸速率相比具有很大的不對稱性，因此有必要引入2M高速鏈路。
　　
　　1.4 2M高速鏈路
　　
　　2M高速鏈路屬于七號信令的MTP2部分，是鏈路層協議。它與MTP1一起，為兩點間進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的功能和程序。
　　
　　MTP2一方面要根據MTP3的編路功能，把要發送的信號消息發到信令數據鏈路MTP1上去，把正確接收的信號消息傳送到MTP3；另一方面，還要在兩個信令點終端內或之間傳送信令鏈路狀態信息及處理機工作情況的信息，并采取相關的控制活動。
　　
　　2M高速鏈路與64kbps鏈路協議相比，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高速鏈路的實現程序與64kbps鏈路協議基本上是一致的。
　　
　　2 實現過程
　　2.1 硬件平臺
　　
　　2M高速鏈路基于MPC860QMC來實現消息的收發。
　　
　　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，處理實際通信中的底層通信功能，能夠同時支持以太網、HDLC/SDLC、ATM、AppleTalk、UART、透明傳輸等多種通信協議。MPC860提供兩個TDM（Time Division Multiplexed）接口（TDMa和TDMb），用戶可以對TSA（時隙分配器）進行配置并通過TDM來實現數據路由。
　　
　　QMC（QUICC Multichannel Controller）是QUICC多通道控制器的簡稱。MPC860QMC支持64條獨立的通信通道（channel），并且答應將64條channel任意映射到TDM中的64個時隙。在應用于E1/T1時，QMC可以將任意64條通道分組復用到同一個TDM接口，QMC同時使用TSA的兩個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 軟件實現
　　
　　根據2Mbps高速鏈路的技術規范，將其分成八個相對獨立的功能模塊，各模塊功能如下：
　　
　?。?）鏈路狀態控制（LSC） LSC進行鏈路狀態的控制和治理，當接收到有關鏈路狀態的信號單元時，要將對端的相關鏈路狀況通知有關功能模塊或第三級，LSC作為總控模塊，控制其它相關模塊的運行。
　　
　　（2）起始定位控制（IAC）當信號鏈路首次啟動或鏈路發生故障后進行恢復時啟動IAC，根據MTP3的命令，進行緊急定位或正常定位。
　　
　?。?）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（無遠端和本端故障），通知LSC“無處理機故障”。
　　
　　（4）基本發送控制（TXC）用于信號單元的發送，控制信號單元的發送順序、對對方的證實及出現差錯時信號單元的重發。
　　
　　（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，以及對方送來證實的有效性，當出現丟包時，通知TXC發送否定證實。
　　
　?。?）定位誤差率監視（AERM）在信令鏈路處于起始定位過程的驗證狀態中使用，對信號單元的差錯率進行統計并決定是否終止驗證。
　　
　?。?）差錯時間段監視（EIM）通過對發送方建立的隊列模型在規定的時間段內的差錯情況進行監視，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，在擁塞發生時定期發送SIB。
　　
　　各模塊之間的關系如圖4所示。
　　
　　我們采用C語言編程實現其各項功能，其中差錯檢測定界定位接收和發送由硬件完成，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字進行通信，并用狀態字表示各個模塊自身的狀態。MTP2最基本的功能就是收發消息，必須為TXC和RC各提供一個接口用于完成該功能，由MPC860QMC來實現消息的收發。
　　
　　2.3 二三級接口
　　
　　原則上二三級的接口不需要改動，由于2M高速鏈路的業務負荷較大，所以針對故障鏈路開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確定緩沖區的大小。
　　
　　3 測試結果
　　由于在實際使用過程中一般不會達到最高速率，為了準確把握QMC對數據速率的支持，根據上述配置方式，對QMC收發消息的速率進行了測試。
　　
　　在閉環條件下，測試QMC的數據傳送速率，結果如下：
　　
　　E1鏈路的0時隙是用來傳送同步信號的，每條channel只使用了31個時隙，所以理想速率應為64kbps×31=1,984kbps。通過測試結果可知，實際速率達到理想速率的99%，考慮到一些必要的延時，可以認為滿足2M高速鏈路技術規范對速率要求。
　　
　　4 小結
　　本文介紹了信令網關中2M高速鏈路的實現以及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時性，而且還具有升級能力，可以升級到MPC8260，支持更多的2M鏈路。
　　
　　按照技術規范要求，七號信令網兩個信令點之間最多只能配置16條信令鏈路，使用64kbps信令數據鏈路工作時，兩個信令點之間的信令傳輸帶寬最多為64kbps×16 = 1024kbps。目前已經不能完全適應七號信令網中業務量的需求。因此2M高速鏈路還可以用在七號信令網的關口局之間，以提高傳輸帶寬，滿足業務需求。

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