软交换信令网关中2M高速链路的实现

2019-11-05 01:34:26

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供稿：网友

　　1 引言
　　1.1 背景
　　
　　目前，电信业务发展迅速，新业务不断出现，随着Internet 网络的发展，数据业务快速增长，不仅要在传统的窄带电路交换网络（SCN）中提供电话业务、智能网业务，而且也需要在ip 网中提供这些业务。由于业务的发展需求，要求电路交换网和支持电话业务的Internet 进行互通。为了实现SCN 与IP 网的互通，用于支持SCN的七号信令也需要与IP 进行互通。因此基于分组交换的数据网与电路交换网最终将走向融合，形成统一的IP核心网，即下一代网络。
　　
　　下一代网络是集话音、数据、传真和视频业务于一体的全新网络。软交换思想正是在下一代网络建设的需求下孕育而生。
　　
　　1.2 软交换
　　
　　在电路交换网中，呼叫控制、业务提供以及交换矩阵均集中在一个交换系统中，而软交换的主要设计思想是业务/控制与传送/接入分离，各实体之间通过标准的协议进行连接和通信，以便在网上更加灵活地提供各种业务。软交换是一个基于软件的分布式交换/控制平台，它将呼叫控制功能从网关中分离出来，开放业务、控制、接入和交换间的协议，引入“网络就是交换”的概念，真正实现多厂家的网络运营环境，并可以方便地在网上引入多种业务。
　　
　　为了实现七号信令和IP网的互通，需要使用信令网关设备。
　　
　　1.3 信令网关
　　
　　信令网关是连接七号信令网与IP网的设备，主要完成PSTN/ISDN 侧的七号信令与IP 侧信令的转换功能。
　　
　　信令网关是七号信令网与IP 网的边缘接收和发送信令消息的信令代理。信令网关用在七号信令网与IP 网的关口，对信令消息进行中继、翻译或终结处理。
　　
　　M3UA协议用来规范信令网关（SG）与媒体网关控制（MGC）或数据库之间信令的传送。M3UA支持任何七号的MTP用户信令（如ISUP和SCCP消息），通过基于IP的流传输控制协议（SCTP）来实现七号信令和IP网的互通。
　　
　　根据标准规定，软交换系统在IP网侧应支持10Mbps/100Mbps自适应以太网接口，在电路交换网侧应支持64kbps和2Mbps两种信令链路。信令网关仅使用64kbps工作时，与IP网的传输速率相比具有很大的不对称性，因此有必要引入2M高速链路。
　　
　　1.4 2M高速链路
　　
　　2M高速链路属于七号信令的MTP2部分，是链路层协议。它与MTP1一起，为两点间进行信号消息的传递提供了信令链路，并定义了在一条信令链路上传递信号消息和与传递有关的功能和程序。
　　
　　MTP2一方面要根据MTP3的编路功能，把要发送的信号消息发到信令数据链路MTP1上去，把正确接收的信号消息传送到MTP3；另一方面，还要在两个信令点终端内或之间传送信令链路状态信息及处理机工作情况的信息，并采取相关的控制活动。
　　
　　2M高速链路与64kbps链路协议相比，最直接的不同就是消息信号单元的格式有了明显的变化，前者支持的序号范围为0～4095，而后者为0～127，另外在信号单元差错率监视和对接收到错误消息的处理等方面也有所不同。2M高速链路的实现程序与64kbps链路协议基本上是一致的。
　　
　　2 实现过程
　　2.1 硬件平台
　　
　　2M高速链路基于MPC860QMC来实现消息的收发。
　　
　　MPC860 Power QUICC是MOTOROLA嵌入式处理器系列中的一员，它采用高性能嵌入式PowerPC核，集成了功能强大的通信处理模块CPM，处理实际通信中的底层通信功能，能够同时支持以太网、HDLC/SDLC、ATM、AppleTalk、UART、透明传输等多种通信协议。MPC860提供两个TDM（Time Division Multiplexed）接口（TDMa和TDMb），用户可以对TSA（时隙分配器）进行配置并通过TDM来实现数据路由。
　　
　　QMC（QUICC Multichannel Controller）是QUICC多通道控制器的简称。MPC860QMC支持64条独立的通信通道（channel），并且答应将64条channel任意映射到TDM中的64个时隙。在应用于E1/T1时，QMC可以将任意64条通道分组复用到同一个TDM接口，QMC同时使用TSA的两个TDM（TDMa和TDMb）,每条通道可以独立的配置为HDLC或者透明传输（transparent）模式。 <
　　
　　2.2 软件实现
　　
　　根据2Mbps高速链路的技术规范，将其分成八个相对独立的功能模块，各模块功能如下：
　　
　　（1）链路状态控制（LSC） LSC进行链路状态的控制和治理，当接收到有关链路状态的信号单元时，要将对端的相关链路状况通知有关功能模块或第三级，LSC作为总控模块，控制其它相关模块的运行。
　　
　　（2）起始定位控制（IAC）当信号链路首次启动或链路发生故障后进行恢复时启动IAC，根据MTP3的命令，进行紧急定位或正常定位。
　　
　　（3）处理机故障控制（POC）记录本端处理机和远端处理机是否出现故障，并根据故障的恢复情况（无远端和本端故障），通知LSC“无处理机故障”。
　　
　　（4）基本发送控制（TXC）用于信号单元的发送，控制信号单元的发送顺序、对对方的证实及出现差错时信号单元的重发。
　　
　　（5）基本接收控制（RC）用于信号单元的接收，检查所收到的信号单元是否按顺序到达，以及对方送来证实的有效性，当出现丢包时，通知TXC发送否定证实。
　　
　　（6）定位误差率监视（AERM）在信令链路处于起始定位过程的验证状态中使用，对信号单元的差错率进行统计并决定是否终止验证。
　　
　　（7）差错时间段监视（EIM）通过对发送方建立的队列模型在规定的时间段内的差错情况进行监视，从而判别链路是否处于故障条件。
　　
　　（8）拥塞控制（CC）控制信号消息的流量，为了与故障区分，在拥塞发生时定期发送SIB。
　　
　　各模块之间的关系如图4所示。
　　
　　我们采用C语言编程实现其各项功能，其中差错检测定界定位接收和发送由硬件完成，程序运行的操作系统平台是VxWorks。MTP2内部各模块之间采用状态字进行通信，并用状态字表示各个模块自身的状态。MTP2最基本的功能就是收发消息，必须为TXC和RC各提供一个接口用于完成该功能，由MPC860QMC来实现消息的收发。
　　
　　2.3 二三级接口
　　
　　原则上二三级的接口不需要改动，由于2M高速链路的业务负荷较大，所以针对故障链路开放的缓冲区的容量应该比64kbps的缓冲区数值大，应该根据具体应用来确定缓冲区的大小。
　　
　　3 测试结果
　　由于在实际使用过程中一般不会达到最高速率，为了准确把握QMC对数据速率的支持，根据上述配置方式，对QMC收发消息的速率进行了测试。
　　
　　在闭环条件下，测试QMC的数据传送速率，结果如下：
　　
　　E1链路的0时隙是用来传送同步信号的，每条channel只使用了31个时隙，所以理想速率应为64kbps×31=1,984kbps。通过测试结果可知，实际速率达到理想速率的99%，考虑到一些必要的延时，可以认为满足2M高速链路技术规范对速率要求。
　　
　　4 小结
　　本文介绍了信令网关中2M高速链路的实现以及MPC860QMC的配置，MPC860快速的处理速度和强大的通信处理能力为系统提供了很好的实时性，而且还具有升级能力，可以升级到MPC8260，支持更多的2M链路。
　　
　　按照技术规范要求，七号信令网两个信令点之间最多只能配置16条信令链路，使用64kbps信令数据链路工作时，两个信令点之间的信令传输带宽最多为64kbps×16 = 1024kbps。目前已经不能完全适应七号信令网中业务量的需求。因此2M高速链路还可以用在七号信令网的关口局之间，以提高传输带宽，满足业务需求。

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