迷你型SDH系統(tǒng)的設(shè)計(jì).doc

迷你型 SDH 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)馬惠明 1施益 2( 1. 浙江大學(xué)信息與電子工程學(xué)系杭州 310027 ; 2. 東方通信股份有限公司技術(shù)中心杭州 310013)摘 要 本文分析了迷你型 SDH 系統(tǒng)產(chǎn)生的背景 , 論述了系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)與原則 , 討論了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及主要功能 , 重點(diǎn)討論了靈活復(fù)用部分 。關(guān)鍵詞DXC1/ 0靈活復(fù)用SDHSDH 設(shè)備使用統(tǒng)一網(wǎng)管 。為了避免像標(biāo)準(zhǔn)型 SDH 設(shè)備那樣功能大而全 , 在設(shè)計(jì)中針對(duì) SDH 低端設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用需求情況在功 能上做了一些取舍 , 并增加了靈活復(fù)用功能 。設(shè)計(jì)中始終貫穿 著“緊湊”“、實(shí)用”“、靈活”的精神 ,在高性能的前提下 ,盡量降低 成本 。研制迷你型 SDH 系統(tǒng) ,我們考慮的設(shè)計(jì)原則如下 。( 1) 遵循標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范符合 ITU 的相關(guān)建議 、國標(biāo)與部頒標(biāo)準(zhǔn)1 4 。( 2) 技術(shù)先進(jìn)采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)與仿真手段 , 選用新型與高集成元器件和 超大規(guī)?？删幊唐骷?,按照模塊化設(shè)計(jì)思想 ,可靈活配置成多種 類型的 SDH 設(shè)備 ,達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平 。( 3) 穩(wěn)定性高 通過高集成度與設(shè)計(jì)的合理性來提高設(shè)備的穩(wěn)定性與可靠性 ,降低故障率 。( 4) 成本低設(shè)計(jì)為單板結(jié)構(gòu) , 只有一種類型的 PCB 板 , 可以通過部分 電裝的方式來組成各種類型的設(shè)備 ,極大地降低成本 。( 5) 管理操作維護(hù)方便提供全中文的基于 PC 機(jī)與中文 Wi ndows 9x/ NT 的 SDH 網(wǎng) 絡(luò)管理系統(tǒng) , 功能強(qiáng)大且要符合國內(nèi)實(shí)情與用戶的操作習(xí)慣 。1 引言SDH 傳輸設(shè)備大量應(yīng)用于通信主干網(wǎng)及各種通信專網(wǎng) , 提 供優(yōu)越的傳輸平臺(tái) 。標(biāo)準(zhǔn)型 SDH 設(shè)備一般采用標(biāo)準(zhǔn)的 ETSI 機(jī) 架 , 采用模塊化設(shè)計(jì) , 它的模塊化是以單板為單位的 , 根據(jù)客戶 需要選擇不同種類的單板構(gòu)成一個(gè) SDH 設(shè)備 。由于設(shè)計(jì)時(shí)要考 慮產(chǎn)品系列化的問題 , 各種速率等級(jí)的 SDH 設(shè)備盡量共用相同 種類單板 , 信號(hào)背板設(shè)計(jì)時(shí)也要兼顧不同速率等級(jí)等另外要考 慮提供主控 CPU 及系統(tǒng)時(shí)鐘等關(guān)鍵模塊的熱備份 、單板備用 等 ,導(dǎo)致單板種類較多 ,信號(hào)背板設(shè)計(jì)復(fù)雜 ,機(jī)架體積大 ,設(shè)備功 耗較大 ,需要考慮散熱問題等等 ,導(dǎo)致設(shè)備成本較高 。對(duì)于大量 低端 STM - 1 的應(yīng)用來說 , 采用標(biāo)準(zhǔn)型 SDH 設(shè)備可以說是高端 的設(shè)計(jì)在低端應(yīng)用 , 價(jià)格較高 , 很不經(jīng)濟(jì) 。從某種意義上說 , 傳 統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)型 SDH 設(shè)備不利于 SDH 技術(shù)更廣泛深入地應(yīng)用 。通過調(diào)查分析得知 , 存在大量 SDH 的低端應(yīng)用需求 。例如 針對(duì)一般的移動(dòng)傳輸網(wǎng)來說 , 基站與基站間的通信業(yè)務(wù)量通常 只需 1 個(gè) E1 鏈路即可 , 多個(gè)基站之間利用一個(gè) STM - 1 容量已 經(jīng)足夠了 。在類似這樣的應(yīng)用系統(tǒng)中 , 高速與大容量不是追求 的重點(diǎn) ,在這種情況下 ,設(shè)備的性能價(jià)格比就成了考慮的主要因 素 。市場的需求為我們提供了開發(fā)生產(chǎn)迷你型 SDH 系統(tǒng)的機(jī) 遇 , 針對(duì)移動(dòng)通信傳輸 、電力專網(wǎng) 、局域網(wǎng)等應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化設(shè) 計(jì) , 除擁有標(biāo)準(zhǔn)型 SDH 設(shè)備的功能外 , 還具有體積小巧 、功耗 低 、復(fù)用靈活的特點(diǎn) 。價(jià)格低是其突出的優(yōu)點(diǎn) ,甚至不到同類標(biāo) 準(zhǔn)型 SDH 設(shè)備的三分之一 。3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3. 1系統(tǒng)概述我們?cè)O(shè)計(jì)的迷你型 SDH 設(shè)備是單板結(jié)構(gòu)的小型 STM - 1 傳 輸設(shè)備 ,所有功能模塊集中于一塊單板上 ,在標(biāo)準(zhǔn)的 STM - 1SDH 設(shè) 備 的 基 礎(chǔ) 上 , 增 加 了 2 Mbit/ s 重 定 時(shí) 、2 Mbit/ s 成 幀 和 64 kbit/ s 時(shí)隙交叉 等 功 能 , 并 具 備 V. 24 異 步 數(shù) 據(jù) 接 口 與2設(shè)計(jì)原則迷你型 SDH 設(shè)備的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn) SDH 設(shè)備兼容 ,可與標(biāo)準(zhǔn)型電信科學(xué) 2001 年第 6 期V. 35 同 步 數(shù) 據(jù) 接 口 。整 個(gè) 設(shè) 備 從 邏 輯 上 可 認(rèn) 為 是 SDH ADM( 155 Mbit/ s) 設(shè)備與靈活復(fù)用器 ( FM) 的結(jié)合 , 或是 SDH ADM ( 155 Mbit/ s) 設(shè)備與 DXC1/ 0 設(shè)備的結(jié)合 。3. 2 系統(tǒng)構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)由前臺(tái)的硬件系統(tǒng)與后臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)構(gòu)成 , 硬件系統(tǒng)由 SDH 模塊 、FM 模塊 、MCU 模塊和 CL K模塊四大部 分組成 。用戶可以根據(jù)需要 ,選擇其中的全部或某些模塊 ,來構(gòu) 成 ADM、TM、REG或 DXC1/ 0 等設(shè)備 ,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖 1 所示 。( 1) 主控單元模塊 ( MCU)是整個(gè)系統(tǒng)的控制中樞 ,負(fù)責(zé)對(duì)各模塊的控制和管理 ,即實(shí) 現(xiàn) SEMF 和 MCF 的功能 。它為控制軟件和網(wǎng)管代理提供良好的 運(yùn)行平臺(tái) , 對(duì)外提供 10BASE - T 以太網(wǎng)接口及標(biāo)準(zhǔn) RS - 232 接 口 , 方便與網(wǎng)管系統(tǒng)連接 。MCU 模塊主要由處理器 、存儲(chǔ)器 、控 制接口電路 、控制 I/ O 端口 、實(shí)時(shí)時(shí)鐘等部分組成 。在設(shè)計(jì)上采 用 Motorola 公司的 MC68360 為核心處理器 , 主存采用 32 位數(shù)據(jù) 總線 。8 位 I/ O 總線構(gòu)成內(nèi)部控制通道 。( 2) SDH 模塊 ( SDH)完成光信號(hào)收發(fā) 、時(shí)鐘提取與合成 、SDH 開銷字節(jié)處理 、2 Mbit/ s 信號(hào)的復(fù)用 / 解 復(fù) 用 、SDH STM - 1 終 端 傳 送 功 能( TTF) 、E1 適配和 VC - 12 通道終端功能 (LPA + LPT) 、VC - 4 組 裝功能以及交叉連接功能 , 解復(fù)用后的 2 Mbit/ s ( E1) 信號(hào)送給 FM 模塊 ,同時(shí)把 FM 送過來的 2 Mbit/ s 信號(hào)復(fù)用至 SDH 幀中 。 它的功能相當(dāng)于一個(gè) STM - 1 ADM 或者 TM。( 3) 靈活復(fù)用模塊 ( FM)包括 E1 成幀器 、64 kbit/ s 交叉矩陣 、E1 線路接口 (L IU) 等功能 , 它對(duì) SDH 部分送過來的 E1 信號(hào)解同步 、重定時(shí) , 送 入交叉矩陣進(jìn)行時(shí)隙交叉 ; 對(duì)交叉矩陣出來的 E1 信號(hào)進(jìn)行組 幀 , 成幀的 E1 信號(hào)送給 SDH 模塊 。同時(shí) , 提供線路側(cè)的 E1 透明傳輸路徑 , 從 LIU 直接到 SDH 模塊 , 不經(jīng)過交叉矩陣 、 E1 成幀器 。由于 FM 的 2 Mbit/ s 信號(hào)全部掛在一個(gè) 64 kbit/ s 交 叉矩陣上 , 能夠非常靈活地指配任一 2 Mbit/ s 的任一時(shí)隙的交 叉 , 所以它給系統(tǒng)的應(yīng)用提供了巨大的靈活性 , 功能上相當(dāng)于 DXC1/ 0 。( 4) 時(shí)鐘處理模塊 ( CL K)為系統(tǒng)提供統(tǒng)一的參考時(shí)鐘和時(shí)序 。該模塊由時(shí)鐘選擇和 分頻 、數(shù)字鎖相環(huán) 、時(shí)序生成和接口驅(qū)動(dòng)等部分組成 。主要采用 FPGA 實(shí)現(xiàn)外標(biāo)選擇 、分頻 、鑒相和系統(tǒng)時(shí)序生成等功能 。數(shù)字濾波算法也采用 FPGA 實(shí)現(xiàn) 。時(shí)鐘部分除實(shí)現(xiàn) SDH 設(shè)備的 SETS功能外 ,還提供 2 Mbit/ s PCM 同步信號(hào) 。( 5) PC 機(jī)網(wǎng)管PC 機(jī) SDH 網(wǎng)管具備標(biāo)準(zhǔn)的工作站版本 SDH 網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng) 的所有功能 ,更可以支持 64 kbit/ s 端到端路由配置 ;通過引入網(wǎng) 元組實(shí)現(xiàn)層次化網(wǎng)絡(luò)管理 。系統(tǒng)操作及維護(hù)人員通過它監(jiān)視 、 控制迷你型 SDH 設(shè)備的工作 。操作人員可以進(jìn)行端口設(shè)置 、控 制和監(jiān)視 ,控制交叉連接及拆除 ,從而完成系統(tǒng)的設(shè)置 、控制 、查 詢及對(duì)本系統(tǒng)故障進(jìn)行監(jiān)視等任務(wù) 。圖 1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖14 電信科學(xué) 2001 年第 6 期PC 機(jī)網(wǎng)管選用 Intel PentiumII 以上檔次的微機(jī) ,軟件基于中文 Wi ndows 9x/ NT環(huán)境開發(fā) , 操作人員通過鼠標(biāo)和鍵盤進(jìn)行點(diǎn) 取和輸入 ,操作簡便 、使用靈活 。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖可以看出 ,該系統(tǒng)具有明顯的模塊化結(jié)構(gòu) ,可 以作為 SDH ADM( 155 Mbit/ s) 或 TM 設(shè)備使用 ; 也可以省掉 SDH模塊 ,由另三個(gè)模塊構(gòu)成 DXC1/ 0 設(shè)備 。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了完整的 SDH模塊功能 ,支持通道保護(hù)和復(fù)用段保護(hù) 。4 迷你型 SDH 系統(tǒng)的主要功能( 1) 終端復(fù)用功能 通過省去一路光口及靈活復(fù)用模塊的交叉連接部分 , 可以作為 TM 設(shè)備使用 ,將低速支路電信號(hào)納入 STM - 1 光信號(hào)或反之 。( 2) 插分復(fù)用功能省 去 靈 活 復(fù) 用 模 塊 的 交 叉 連 接 部 分 , 可 以 作 為 標(biāo) 準(zhǔn) 的 STM - 1 ADM 設(shè)備使用 ,插/ 分 2 Mbit/ s 時(shí)隙 ;如果不省去交叉連 接模塊 ,則除具有標(biāo)準(zhǔn) ADM 設(shè)備的功能外 ,更是具有了群/ 支路64 kbit/ s 時(shí)隙任意交叉連接的強(qiáng)大功能 , 為系統(tǒng)提供了巨大的 靈活性 。( 3) 中繼器功能省略靈活復(fù)用模塊 , 就成了光 SDH 中繼器 , 可完成 SDH 光 信號(hào)的再生 、放大等功能 。( 4) 交叉連接功能省去 SDH 模塊此時(shí)作為 DXC1/ 0 使用 , 行使 DXC1/ 0 的交 叉連接功能 ,理論上最多可支持 1024 個(gè) 64 kbit/ s 時(shí)隙的交叉連 接 。( 5) 管理維護(hù)功能功能強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng) , 提供路由配置 、告警管理 、性能 管理 、配置管理業(yè)務(wù)保護(hù)部分支持復(fù)用段保護(hù) 、支持 2 Mbit/ s 通 道保護(hù)及 64 kbit/ s 通道保護(hù) 。圖 2 靈活復(fù)用模塊多 8 路 G. 703 E1 信號(hào) 、連接 V. 35 的一條 2 Mbit/ s PCM 鏈路 、外置公務(wù)模塊的一條 2 Mbit/ s PCM 鏈路共 19 路 2 Mbit/ s PCM的 64 kbit/ s 任意交叉連接 ,如圖 2 所示 。 交叉矩陣和支路接口部分是靈活復(fù)用器的核心部分 , 其中成幀器具有 2 幀緩沖 ,能完成輸入時(shí)鐘到系統(tǒng)時(shí)鐘的轉(zhuǎn)換 ,這同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了輸出 2 Mbit/ s 信號(hào)的重定時(shí) 。這部分通過旁路成幀 器和交叉矩陣 ,支持非結(jié)構(gòu)化 E1 信號(hào)接入 。6結(jié)束語迷你型 SDH 設(shè)備與標(biāo)準(zhǔn)型 SDH 設(shè)備是互為補(bǔ)充的 。實(shí)際 組網(wǎng)中 , 可組成相交環(huán) 、相切環(huán) 、鏈形 、網(wǎng)孔 、樹形等多種 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) , 采用通道保護(hù)或復(fù)用段保護(hù) , 結(jié)合 DXC 設(shè)備組成 自愈網(wǎng) , 提高網(wǎng)絡(luò)生存性 。迷你型 SDH 設(shè)備由于設(shè)計(jì)上主要 考慮靈活性與成本問題 , 也有它的不足 , 如不提供 CPU 及時(shí) 鐘熱備份功能 , 用戶自己無法通過熱插拔單板的方式來更換 故障板或更改設(shè)備類型等 。設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí) , 只能進(jìn)行設(shè)備 更換 , 此時(shí)會(huì)引起業(yè)務(wù)本節(jié)點(diǎn)的中斷 , 可以采用高生存性的 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)結(jié)合保護(hù)手段來盡量避免或減少影響發(fā)生 , 或 在關(guān)鍵業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)采用標(biāo)準(zhǔn)型 SDH 設(shè)備 。實(shí)際上 , 由于迷你型 SDH 設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊 、集成度高 、功耗小 , 反而比標(biāo)準(zhǔn)型 SDH 設(shè)備可靠 。迷你型 SDH 設(shè)備是針對(duì) 市 場 需 求 而 成 功 設(shè) 計(jì) 的 一 款 產(chǎn) 品 。廣泛使用迷你型 SDH 靈活復(fù)用設(shè)備可以產(chǎn)生良好的社會(huì)與 經(jīng)濟(jì)效益 , 通過為各行業(yè)量身定做 SDH 設(shè)備和提供 OEM 服務(wù) , 為 SDH 傳輸設(shè)備的應(yīng)用與推廣又走出一條新路 。5迷你型 SDH 的靈活復(fù)用迷你型 SDH 傳輸設(shè)備與標(biāo)準(zhǔn)型 SDH 設(shè)備的最大不同就是 它引進(jìn)了靈活復(fù)用的思想 ,通過靈活復(fù)用模塊的設(shè)計(jì) ,將 DXC1/0 的功能引入到傳統(tǒng)的 TM 與 ADM 設(shè)備中 ,可直接完成 64 kbit/s 顆粒的交叉連接和上下電路功能 , 極大提高系統(tǒng)的靈活性 , 同 時(shí)又可作為獨(dú)立的 DXC1/ 0 設(shè)備使用 。時(shí)隙交叉矩陣部分采用 TTSI1 K 16 T時(shí)隙交叉芯片 , 該芯片 支持最大容量為 1024 個(gè) 64 kbit/ s 時(shí)隙的無阻塞連接 。針對(duì)實(shí)際的市場需求及迷你型 SDH 設(shè)備的定位 ,迷你型 SDH 的靈活復(fù)用 部分支持 SDH 部分過來的 8 個(gè) 2 Mbit/ s NRZ 信號(hào) 、SDH 開銷公務(wù)字節(jié)與 V. 24 合成的 2 Mbit/ s PCM 鏈路以及線路上送來的最參考文獻(xiàn)1 ITU - T G. 707 , G. 781 , G. 957 , G. 958 , G. 825 , G. 826 , G. 813 , G. 703 , G. 823 等系列建議15 電信科學(xué) 2001 年第 6 期No . 7 信令監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用劉經(jīng)平孔令萍(中國電信集團(tuán)公司 北京 100053)摘 要 簡要介紹 No. 7 信令監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)現(xiàn)狀 、發(fā)展前景及應(yīng)用情況 , 闡述了 No. 7 信令監(jiān)測系統(tǒng)在公眾電話網(wǎng) (國際國內(nèi)電話網(wǎng)/ 智能網(wǎng)等) 的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)管理工作中可以發(fā)揮的強(qiáng)大功能和多種應(yīng)用 。關(guān)鍵詞No. 7 信令 網(wǎng)絡(luò)維護(hù)管理 發(fā)展 應(yīng)用電接口終端連接方式 ,在 No. 7 信令鏈路上直接采集原始的信令數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理 ,提供對(duì) No. 7 信令網(wǎng)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測 。No. 7 信令網(wǎng)上的各種信息資源極為豐富 , 利用監(jiān)測系統(tǒng)采 集的各種原始數(shù)據(jù) ,不僅可以對(duì) No. 7 信令網(wǎng)的傳輸鏈路和信令 設(shè)備進(jìn)行集中維護(hù) , 如協(xié)議分析 、負(fù)荷分擔(dān) 、接通率 、呼損分析 等 , 而且可以將消息轉(zhuǎn)化為呼叫詳細(xì)記錄 ( CDR) , 然后對(duì) CDR 進(jìn)行分析處理 , 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)分析 , 對(duì) No. 7 信令網(wǎng)的運(yùn)行狀 況進(jìn)行評(píng)估和監(jiān)視 、統(tǒng)計(jì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的詳細(xì)指標(biāo) 、對(duì)故障進(jìn)行定位 分析 、實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)的實(shí)時(shí)呼叫跟蹤 、監(jiān)測運(yùn)營商服務(wù)質(zhì)量( QoS) 、網(wǎng) 間服務(wù)質(zhì)量協(xié)議 ( SQA) 監(jiān)測等 。1 前言No. 7 信令網(wǎng)是通信網(wǎng)的重要組成部分 ,是通信網(wǎng)向綜合化 、 數(shù)字化 、智能化 、寬帶化 、個(gè)人化發(fā)展的不可缺少的基礎(chǔ)支撐網(wǎng) 之一 。如果將通信網(wǎng)中的各種話路 、SDH、ATM 等比做機(jī)體中的 血管 ,那么 No. 7 信令網(wǎng)就是機(jī)體中的神經(jīng)系統(tǒng) ,如果神經(jīng)系統(tǒng) 不能正常工作的話 ,機(jī)體根本無法正常工作 ,因此 No. 7 信令網(wǎng) 不能正常工作的話 ,整個(gè)通信網(wǎng)也不能完成正常的業(yè)務(wù)交換 。目前我國已經(jīng)建成了由高級(jí)信令轉(zhuǎn)接點(diǎn) ( HSTP) 、低級(jí)信令 轉(zhuǎn)接點(diǎn) (LSTP) 和大量信令點(diǎn) ( SP) 組成的三級(jí) No. 7 信令網(wǎng) ,越來 越多的電信業(yè)務(wù)需要通過這個(gè)支撐網(wǎng)來進(jìn)行接續(xù)和控制 。因此 ,No. 7 信令網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量直接影響到電信網(wǎng)及其各種業(yè)務(wù)網(wǎng)的運(yùn) 行穩(wěn)定性和實(shí)際效益 。No. 7 信令網(wǎng)作為一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) ,具有其特 殊的一面 ,即便在一個(gè)偏僻地方的一個(gè)小的信令問題也潛伏著 引起網(wǎng)絡(luò)大范圍癱瘓的危險(xiǎn) 。在這種情況下 ,No. 7 信令監(jiān)測系統(tǒng) 作 為 對(duì) No. 7 信 令 網(wǎng) 進(jìn) 行 集 中 監(jiān) 測 和 管 理 的 工 具 應(yīng) 運(yùn) 而 生 , No. 7信令監(jiān)測系統(tǒng)獨(dú)立于電信網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備( STP 交換機(jī)和信令鏈 路) 之外 ,它是通過高阻跨接的方式或由交換機(jī)內(nèi)部分切導(dǎo)出的2No . 7 信令網(wǎng)維護(hù)管理手段的發(fā)展現(xiàn)狀我國 No. 7 信令方式的研究應(yīng)用和 No. 7 信令網(wǎng)的建設(shè)經(jīng)歷 一個(gè)較長的時(shí)間 , 相應(yīng)的各種技術(shù)規(guī)范日趨完善和成熟 。隨著 三級(jí)信令網(wǎng)的建成 , 信令方式已經(jīng)從隨路信令演變到 No. 7 信 令 , No. 7 信令正逐步從直聯(lián)