（通信与信息系统专业论文）adsl接入系统控制模块及sdh子系统的设计与实现.pdf

圭塑奎墨苎兰塑主兰堡垒查一 一一一一 a d s l 接入系统控制模块及s d h 子系统的设计与实现 摘要 隅前以因特网技术为代衰的新技术革命正在引发全球范圈的信息革命，传统电话网将 不可避免地过渡到以数据业务特别是i p 业务为中心，融合其他业务的下一代电信核心网， 其基本特征是宽带化和i p 化同时，用户侧终端出现突飞猛进的增长，肘接入带宽的要求 也越来越大，设计一个连接核心侧和用户侧的宽带接入系统显得尤为重要 a d s l 即非对称数字用户线环路其固有的非对称性很好地适应了因特网业务，无须改 动现有锕缆网络设施就能提供宽带业务也符合中宙嗣情，用户端a 眦经a d s l 接入系统 可进入离速a t m 交换机以最终实现提供广泛的数据音频和话音的综合接入因此作者结 合上海贝尔公司的研究项目对a d s l 接入系统进行了仔细的研究，并协助承担了其中系统 控制模块的设计和s d h 子系统的实现两大任务j 本文一共分三个部分进行阐述： 。 第一部分是本论文的绪论部分，包括第一章，先简单介绍宽带接入系统近几年的发展 及各类实现方式，对s d h 的功能、架构及发展进行一定的分析与介绍，最后引入a d s l 接 入系统，为第二部分的具体展开作铺垫： 第二部分是本论文的主体部分，包括第二、第三、第四章，分别对a d s l 接入系统的系统结 构和系统设计、系统控制模块硬件设计、s d h 予系统的设计与实现进行针对性的介绍和研 究： 第三部分是本论文的结论部分，包括第五章，主要在第二部分研究的基础上进行总结， 给出在一定测试环境和条件下，本设计的测试结果 关键词：非对称数字用户线系统b 删，同步数字体系心b i 玻，接口，管每x 圭查奎墨查茎墨生茎垡丝圭 一 t h ed e s i g na n dn 佃l e m e n t a t i o no f c o n t r o lm o d u l e & s d hs u b s y s t e m i na d s la c c e s ss y s t e m a b s t r a c t t h ei n t e r a e tt e c h n o l o g yi sb e c o m i n gm o r ea n dm o r ei m p o r t a n ti nt o d a y si n f o r m a t i o n r e v o l u t i o nw o r l d w i d e t h et r a d i t i o n a lp s l vw i l l i n e v i t a b l ym i g r a t e t ot h ec o r e t e l e c o m m u n i c a t i o nn e t w o r ko f n e x t g e n e r a t i o nc h a r a c t e r i z e db y b r o a d b a n da n di p t h i sn e t w o r k i sc e n t e r e di nd a t as e r v i c e sa n di n t e g r a t e dw i t ho t h e rs e r v i c e s m e a n w h i l e ，t h ed e m a n df o r a c c e s sb a n d w i d t hb yo s e rt e r m i n a l si sg r o w i n ge x p l o s i v e l y t h u si ti s e s p e c i a l l yi m p o r t a n tt o d e s i g na n e wb r o a d b a n da c c e s ss y s t e m c o n n e c t i n g t h et w os i d e s ，i e n e t w o r ka n do s e r s a d s l ( a s y m m e t r i cd i g i t a ls u b s c r i b e rl i n e ) t e c h n o l o g yf i t st h ei n t e r n e tw e l lb e c a u s eo f i t si n h e r e n ta s y m m e t r y i tc a r lo f f e rb r o a d b a n ds e r v i c e sw i t h o u tc h a n g i n gt h ee x i s t i n gc o p p e r l i n en e t w o r ki n f r a s t r u c t u r e s ，w h i c hi sb e s ts u i t e dt ot h ec u r r e n ts i t u a t i o ni nc h i n & a t m p a c k e t f r o mu s e rs i d ec a r la c c e s st oh i g h - s p e e da t m e x c h a n g e sv i aa d s ls y s t e ms oa st oi m p l e m e n t t h ei n t e g r a t e da c c e s so f d a t aa n dv o i c e t h i sp a p e ra n a l y z e st h ea d s la c c e s ss y s t e m ( t h er e s e a r c hp r o j e c to fs h a n g h a ib e l l c o m p a n y ) i nd e t a i l ，a n dd e s c r i b e st h ed e s i g no f s y s t e mc o n t r o lm o d 山ea n dt h ei m p l e m e n t a t i o n o f s d h s u b s y s t e m i t i sd i v i d e di n t ot h r e e p a r t s ： t h ef i r s t p a r t ( c h a p t e r ni st h ei n t r o d u c t i o n t h e d c v e l o p m e n ta n da c h i e v e m e n to f b r o a d b a n da c c e a ss y s t e mi nr e c e n tw a r si sm e n t i o n e di nt h i sp a r t a r e rs o m ea n a l y s e sa n d d e s c r i p t i o n so ft 1 1 ef u n c t i o n ，f r a m e w o r ka n dd e v e l o p m e n to fs d h a d s la c c e s ss y s t e mi s i n t r o d u c e d t h es e c o n dp a r ti s e s s e n t i a l s y s t e m s t r u c t u r ea n d d e s i g n o fa d s la c c e s sn e t w o r k ， h a r d w a r ed e s i g no fs y s t e mc o n t r o lm o d u l ea n dt h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fs d h s u b s y s t e m a r ee x p a t i a t e ds e p a r a t e l yi nc h a p t e r 2 ，3 ，4 1 1 1 ct h i r dp a r t ( c h a p t e r5 ) i st h ec o n c l u s i o n i ti st h es u m m a r yb u s e do nt h er e s e a r c b e so f t h es e c o n d p a r t ，o f f e r i n gt h e t e s tr e s u l t su n d e r g i v e ne n v i r o n m e n ta n dc o n d i t i o n k e y w o r d s ：a d s l ，s d h ，i n t e r f a c e ，m a n a g e m e n t 2 圭查茎墨苎茎璺主兰堡垒查一一 第一章a d s l 宽带接入系统概述 本章主要介绍宽带接入技术的发晨及市场前景分析通过对备类竟带接入技术的介绍，引入a d s l 接入技 术的基本概念及其特点与功能同时就a d s l 接入系统中s d h 子系统的基本概念及其挂心技术作衡要的介绍 为全文后续章节的开晨作必蔓的准备 1 1 宽带接入技术介绍与分析 1 1 1 宽带接入技术分析 与传统接入方式相比，宽带接入技术最大的优势在于网络带宽目前宽带接入的速率一般 在上百k b p s 到几十m o p s 之间，是m o d e m 的数十甚至数百倍宽带接入技术带来的不单是网络 接入速度的改变，更是一场网络技术及应用的革命，将对通信、商务、娱乐等众多领域带来深 远影响，不仅使诸如v o d 视频点播、远程办公及教育等两络服务成为现实，甚至将从根本上改 变音像等软件制品的发行方式及渠道，也为近来崛起迅猛、却备受带宽桎梏的a s p 市场的发展 提供了突破口，可以使a s p 服务从依赖代价高昂的t l 或t 3 线，转向费用相对低廉的各种新型宽 带接入技术。 许多宽带接入方式具备无需拨入的始终联线性能，如d s l 、c a b l em o d e m 等，可以节省用 户拨入费用及等待时间，而且宽带接入方式般都无需占用用户的电话线路，避免了因使用模 拟m o d e m 而要独占电话线路造成的不便。如d s l ，可以在普通的电话线路上实现高速接入而不 影响原有电话线路的使用，用户可以在上网的同时拨打、接听电话及收发传真、甚至使用原有 的拨号m o d e m 等 从技术角度而言，宽带接入可以提供更为平滑的视频图像、更为清晰逼真的声音处理及更 为迅速的网站搜索等服务，并能够在商务及家用领域中，提供单纯i n t e m e t 访问以外的更多内容 及服务从商业角度而言，宽带接入能够提供的安全悄服务可以大幅削减远程办公开销，使 家庭办公的梦想真正成为现实，甚至还可以将公司电诱系统扩展至家庭，并提供实时语言翻译 等系统所需的带宽宽带接入技术提供的充足的带宽，将为应用系统的管理提供便利，实现安 全、便捷的应用系统和数据远程在线备份及恢复等功能 1 1 2 几种宽带揍入技术的介绍 实现交互武宽带接入有各种解决方案，如基于铜线豹x d s l 、基于周轴电缆的h f c 、基于 光纤的f 1 t x 、无线接入以及各种混合接入方案等 f 1 ) 基于双绞线的数字用户线系统( x d s l ) x d s l 是各种数字用户环路技术的统称d s l 是指采用不同调制方式将信息在现有的p s t n 引入线上高速传输的技术，包括a d s l ( 非对称d s l ) 、a d s l l i f e ( 简易a d s l ) 、h d s l ( 高速d s l ) 、 i d s l ( i s d nd s l ) 、r a d s l ( 速率自适应d s l ) 、s d s l ( r c i i d s l ) 和v d s l ( 甚i i 哒d s l ) 等，速率 从1 2 8 k b s 5 l m b s 。在i n t e r a c t 高速接入方面以a d s l 和简易a d s l 最具吸引力 非对称数字用户线系统a d s l ，是一种采用离散多频音d m t 线路码的数字用户线d s l 系 统。它的上下行数据速率不一致，下行数据速率可达1 5 s m b s ，上行数据速率达6 4 0 k b s 1 m b s ，实际速率取决于线径和传输距离其最大特点是：无须改动现有铜缆网络设施就能提 供宽带业务。5 年来，由于技术的逐渐成熟和产量的大幅提高，a d s l 的市场价格下降t 8 0 * , 圭鲞壅墨叁兰! 主芏壁垒蠢一 以上，再加上电缆调制解调器飞速发展的压力，a d s l 在欧美发达国家开始进入大发展阶段， 我固也有部分地区开始推出a d s l 业务 尽管a d s l 技术固有的非对称性已能很好地适应因特网业务，然而其成本偏高，用户侧设 备c p e 的安装仍需派人去安装，致使传统的a d s l 技术和产品应用比预计的要迟缓，其市场也 一直很难形成大规模发展a d s ll i t e 是a d s l 的低速率版本它的传输距离比a d s l 要远，而 且不需要普通电话分离器，更容易安装和销售虽然g l 沁的速率不高，但是对于大多数用户 来说，这个速率已经足够 ( 2 ) 光纤同轴混合同( h f c ) c a b l em o d e m 方案悬以h f c 为基础的高速接入技术h f c 网是一种以模拟频分复用技术为 基础，综合应用模拟和数字传输技术、光纤和同轴电缆技术、射频技术以及高度分布式智能技 术的宽带接入嘲络，是c a t v 网和电话网结含的产物，也是将光纤运渐推向用户的一种新的经 济演进策略，为人们提供了一条通向宽带通信的新道路 与传统的有线月相比i - i f c 网络的主要革新在于建立了服务区( s a ) 概念整个网络可 以按照光节点划分成一个个服务区，服务区越小，每个用户可用的双向通信带宽越大，通信质 量也就越好但与此同时，光纤离用户越近，网络建设成本也越尚传统的有线网只能传输单 向业务，要升级为双向的h f c 网络，以频分复用方式实现语音、数据和视像的一体化传输，需 对光纤干线系统和同轴分配网络进行大范围改造目前，h f c 网存在的主要问题有： h f c 采用的是模拟频分多路复用技术，而主干网络和交换机都是采用数字技术，中问需 要进行数模转换，增加同步、网管和信令的技术难度； h f c 的周轴电缆部分采用树状结构，安全保密性不好，容易产生噪声积累，形成“漏斗 效应”，使上行信道干扰加大： h f c 系统可用于双向数据通信的带宽相当有限，由服务区内所有用户共事，不利于发展 交互式宽带业务，而且，随着用户传输容量增加，系统指标会逐渐下降； 改为双向网络后，上下行频率干扰问题不容忽视，使滤波技术难度加大； 由于h f c 网络上传输的数据来自各种数据源，给系统同步造成一定困难 ( 3 ) 光纤用户环路( f i n f i b e ri nt h el o o p ) 光纤在接入网中也占有传输媒介的主导位置，特别是当带宽成为业务瓶颈的时候但接入 网由于距离短，光电终端及安装施工成为接入网系统成本的决定性因素，由于光电器件成本尚 高，而带宽需求也没到非f t l h ( 光纤到户) 不可时，嗍虽理想，但各运营公司都还未定出 布署f 1 _ r h 的具体时间表代之应用的则是f 1 1 e x c h ( 光纤到局) 、f 1 _ r c a b c ( 光纤到配线盒 路边) 和f t t b o ( 光纤到大楼协公室) ，这几种方式在光纤之后都需要使用金属对纹线( 如 a d s l 、v d s l ) 或同轴缆( h f c ) 、无线接入( w l l ) 等手段连到终端用户 此外，一个a t m 化的无源光纤网络a p o n ，可以通过利用a t m 的集中和统计复用，再结合 无源分路器对光纤和光线路终端的共事作用。使成本比传统的、以电路交换为基础的p d h s d h 接入系统低2 0 4 0 因此，从长远的观点看，面对日益丰富多彩的多媒体业务和星爆炸式 增氏的i p 业务，a p o n 可能是一种结合a 俐多业务、多比特率支持能力与无源光纤网络透明宽 带传送能力的比较理想的长远解决方案，代袭了2 1 世纪的宽带接入技术的最新发展方向之一 但目前技术尚不能完全商用 ( 4 ) 固定宽带无线接入 主要的宽带无线接入技术有三类，即已经投入使用的多路多点分配业务( m m d s ) 、直播 卫星系统( d b s ) 和正在做现场试验的本地多点分配业务( u 仍s ) 前两者已为人熟知，而 2 l m d s 则是剐刚兴起。近来才成为新兴寅带无线接入技术 典型l m d s 由类似蜂窝配置的多个枢纽发送机组成，每个发送机经点到多点无线链路与服 务区的固定用户通信单个蜂窝的疆盖区为二至五公里，覆盖区相互1 叠每一蜂窝的覆盖区 又可划分为多个扇区，根据用户需要在该扇区提供特定业务这种模块式结构使网络扩容灵活 方便原理上，l m d s 可以提供所有业务，但量有利的是提供交互式电视和高速数据l m d s 不仅可以提供因特网接入，且可用来互连局域同，可在企事业用户市场上分流部分利润只用 于单向模拟分配电视业务时，其成本可望小于m m d s 的一半如果仅用于话音t 则可以支持6 万个电话用户 总的看，宽带固定无线接入技术代表了宽带接入技术的一种新的不可忽视的发展趋势，敷 设开通快，维护简单，用户较密时成本低，适于新的电信竞争者与传统电信公司或有线电视公 司展开竞争，也可以作为电信公司有线接入的重要补充而得到应有的发晨 1 2a d s l 接入技术 通过上节对各种宽带接入技术的比较，结合中田国内通信发展的实际情况，开发一种基于 a d s l 接入技术的系统在当前具有特别重要的现实意义，本节着重就a d s l 接入技术作进一步的 探讨。 1 2 1a d s l 的发展概述 自1 9 8 7 年b e j l c o r e 首先提出a d s l 的概念以来，有关数字用户环路的新技术不断涌现，为 i n t e m e t 接入、居室办公、远端l a n 接入、交互电视、远程学习提供了方便a d s l 即不对称数 字用户线环路所谓不对称是指上、下行数据速率不一致，下行数据速率可达8 m b p s ，上行数 据速率可达t m b p s a d s l 允许在同一双绞线上，在不影响现有的普通电话业务的情况下，进 行非对称高速传输，打破了高速通信由光纤独揽的局面仅仅是速率的提高并不能说明a d s l 的全部优点a d s l 与a t m 吻合得很好用户端的a t m 包流l e a d s l 的调制解调器在中心局的 复用器处聚合，然后进入尚遮的a 刑交换机，通x 过a d s l 进行| a 啡输的最终目标是广泛提供 数据音频和话音的综合服务 a d s l 中的关键技术是调制，有c a p 和d m t 两种方式，c a p 是基于正交幅度调制( q a m ) 的调制方式，上、下行信号调制在不同的袭波上，占用3 0 k h z i m h z 的频带，频率越高，其 波形周期越小，故可提高数据传输的速率美眷l g o l d s p a n 公司是美国采用c a p 方式生产a d s l 芯片的公司之一d m 访式是多载波调制，在可用带宽内，整个信道被分成大量彼此独立的离 散信道，如将1 m i - i z 频谱划分为2 5 6 个带宽为4 3 1 2 5 l ( 盹的子信道，按实际铡得的信道质量来确 定每个信道的承载比特数，以避开那些噪声太大或损耗太大的子信道中分配的数据量d m t 在结构上又分为频分复用( f d m ) 和回波抵消方式f d m 按上、下行信道划分频带，回波抵 消方式上、下行频带重叠，其效率较f d m 高，但设备复杂c a p 方式与d m 啪比各有优缺点： c a p 方式较d m t 方式简单，时延小而d m 肪式调制的特点使其具有良好的抗噪声性能和线 路状态调控功能，相同环境下t t c a p 方式传输速率高1 9 9 3 年3 月美国e c s i t _ 作组推荐d m t 调 制方式作为a d s l 的优选线路编码信号。并于1 9 9 5 年通过了d m t 、a d s lm o d e m 标准目前 a d 公司的a d 2 0 m s p 9 1 0 低成本芯片组、t i 公司t n e t 2 0 0 0 芯片组、m o t o r o l a 公司的c o p p e r g o l d 芯片组均是采用d m t j y 式的a d s l 芯片 1 2 2 应用现状 a d s l 量早是为推动视频点播( v o d ) 业务而开发的。后因v o d 业务受控而被搁重了很长 一段时同，近年来随着i n 妇n e t 和i l l t n i n e 迥速发展，对固定连接的高速用户缝需求日益高涨 新加坡电信有限公司是对a d s l 技术应用量钟情的公司，并在大规模a d s l 商业应用方面 进行了投入，它已在2 7 个电话交换机上安装t a d s l 接a 设鲁，使新加坡总人口中的6 0 的人 可以使用这一设备。箕设计且标是通过该网络提供广瑟的多媒体业务，1 9 9 9 年度束已实现全盈 覆盖香港电信公司的计划比新加坡电信公司的更宏大，其目标是通过a d s 和v d s l 绞路提供 a t m 业务，目前已有9 0 0 0 多个大楼中已安装了线路琦典的t e l i 硷司已经声明将采用大规模的 a d s l 接入方式。2 0 0 4 年实现9 8 的璃典家废拥有i 聪i 鹏m e e 接入芙田i d s 、i n m r a c c e m 、b e l l 、 i o n e t ，加拿大的c a dv i s i o n 提供低资费的高速a d s l 服务，月租金与i s d n 接入没有什么区别 使用户付同样的费用获得了1 5 倍的带宽，目前正有一批用户进行试用b e l ls o u t h 、p a c i f i c b e l l 和s b cc o m m u n i c a t i o n 声明到2 0 0 1 年a d s l 用户将达1 0 0 万在计算机业，康柏，英特尔和微软 这三家计算机技术及软件开发商瞥建议制定一个通用的标准集合，使不同制造商的调制解调嚣 和传输技术可以围绕简化的a d s l 协同工作，以尽快地将宽带i n t e r n e t 接人服务推入百姓家庭。 1 3a d s l 接入系统中的s d h 子系统 同步数字体系( s d h ) 是一个将复接、线路传输及交换功能融为一体的，由统一网管系统 进行自动化管理的综合信息网，是一种全新的传输网体制s d h 已作为宽带综合业务数字网 ( b i s d n ) 和宽带综合接入的关键技术之一且前s d h 产经被公认为是未来信息高速公路的 主要物理传递平台在a d s l 接入系统中，同样需考虑s d h 接口，因此s d h 子系统的实现在系 统设计中具有相当重要的地位 i 3 1 基本概念 周步数字体系( s d h ) 是由一些s d h 网元组成，在光纤和其它传输媒质上进行同步信息传 输、复用、分插和交叉连接的网络它具有如下特点： ( 1 ) 高度标准化的技术体制从而简化信号的互通及信号的传输、复用、交叉连接和交换过 程： ( 2 ) 具有一套标准化的信息结构等级称为同步传输模块s t m - n ，并容易从s t m - n * 分离 出支路信号，分，插复用灵活，可以动态改变网络配置和带宽，及时适应用户对新业务的需求； ( 3 ) 具有种块状帧结构允许安捧丰童的维护管理比特，并有可扩展的维护管理能力适应 未来网管的需要同时a 呲务信号可作为s d h 的净荷纳入其帧结构因而具有广泛的适应性； ( 4 ) 它大量采用软件进行网络的配置和控制使新功能、新特性和新业务的加入十分方便， 适于将来的不断发展。 1 1 3 2 速率规定 s d h 的标准速率规定如下：s t m 1 速率为1 5 5 5 2 m b i f f s ，s t m - 4 为6 2 2 0 8 m b i t s ，s t m 1 6 为 2 4 8 8 3 2 m b i f f s ，s t m - 6 4 为9 9 5 3 2 8 m h i f f s 其中s t m - 1 是最基本的模块信号，高阶模块信号s t m - n 是将基本模块信号按同步复用，经字节间插后的结果 圭塞壅墨苎苎曼主兰竺箜圭一 1 3 3 帧结构 s d h 属于同步时分复用方式，因而需要组成一定的t 复出现的帧结构目前标准化的帧结 构安捧如田l - l 所示 一个s t m - n 帧1 刍2 7 0 n 列和9 列8 b i t 字节组成对于s t m - i 而言，相当帧长度为2 7 0 9 = r 2 4 3 0 个字节，等于1 9 4 4 0 b i t ，用时闻来表示为1 2 5 u s 字节的传输是从左到右按行进行的，至9 2 7 0 个字节都完成后再转入下一帧，如此一帧帧地传送，每秒共 搴s o o o 帧 5 9 图1 - 1s t m - n 帧结构 f i g u r e l - lf r a m e s t k n 玳o f s t m - n 整个帧结构大体化分为三个主要区域： ( 1 ) 段开销( s o h ) 区域 所谓段开铺是指s n i 帧结构中为了保证信患净负荷正常灵活传送所必须的附加字节，主要 是供网络运行管理和维护用的字节，例如顶帧字节、段误码监视字节、公务字节、数据通信字 节、自动保护铆换字节、同步状态字节以及远端误块字节等对于s t m - 1 而言，圈1 - 1 中纵向第 1 至第3 行第5 至第9 行以及横向第l 蔓第9 列的7 2 个字节皆属于s o i i ，由于每秒传8 0 0 0 帧，因而相 当有4 6 0 8 m b i t s 可用于o a m 目的，可见管理能力强。这是s d h 的重要特点之一 ( 2 ) 信息挣负荷( p a y l o a d ) 区域 所谓信息净负荷就是帧结构中存放各种业务信息的地方对于s t w - 1 而言，图卜l 中纵向第 l 至第9 行。横向第l o 至第2 7 0 列的个字节都属于净负荷区域当然，其中并非全是业务信息， 第1 0 行的9 个字节属于通道开销( f o h ) ，用于通道的警理，例如通道踪迹字节、通道误码监视 字节、信号标记字节、通道状态字节、位置指示字节等通常，p 0 l 作为净负荷的一部分并与 其一齐在网络中传送 ( 3 ) 管理单元指针( a uf t r ) 区域 所谓指针是一种指示符，主要用来指示信息净负荷的第1 个字节在s n i - n 帧内的准确位置， 以便在接收端正确地分解指针有两种，一种指示管理单元( a u ) 的位置，一种指示支路单元 ( t u ) 的位置对于s t m - 1 而言，图1 - 1 中纵向第4 行、横向第l 至第9 列的9 个字节是保留给a up t r 用的。采用指针方式来实现信息同步是s d h 的重要创新，可以使之在准同步环境中完成复用同 步和s t m n 信号的帧定位，其好处是不必采用常规准同步系统所必须的滑动缓存器，从而减少 了延时。 1 3 4 用管功能 s d l t 帧结构中安排了丰富的开销比特( 大约占信号的5 ) ，使s d e 的0 i i i i 能力大大加强，诸 如故障检测、网络配置、区段定位、端到端性能监视、单端维护等能力都能实现此外，s d 8 ， 篓蒌至三暴暮霉麓嚣嚣裔主燃鬻嚣篙篇篙嚣麓磊燃蠢裂 喜羹：喜詈襄蠢喜鐾孺鬟黧煞箍禳蒜黑蒸黑嚣蕊 量誓冀星髫蓦嚣麓：黧呈霎妻嚣嚣毓磊，置嚣黧z 委蕃筹霖：饕罕嚣 据库这样做的好处是：软件系统设计是结构化的，且可i 夏便用，职仟开反双翠丙且珥丁如 6 第二章a d s l 接入系统结构与设计 本章主要介绍 d s l 综合接入系统的系统结构及系统设计1 i t 先对系统阿络缝构和系统硬件 设计作一衙单描述。然后就 d s l 接入系统的通信机制及软、硬件结构进行详细介绍 2 1 系统网络结构与系统硬件设计 本系统是一个 d s l 综合按入系统，主要是在向用户提供a d s l 高速效据接入的i 珂对提供 p o t s 和i s d n 接入服务系统网络结构如图2 1 所示 圈2 - 1系统网络结构 f i g u m 2 - ls y s t e ma r c h i t c c t u n 本系统以能完成a t m 交换的c e l l b u s 总线为核心，各个相关的硬件模块通过c e l l b u s 总线进行数据交换连接除交换总线c e l l b u s ，b 在系统中还提供通信总线供系统中的功能 模块之问进行通信由于整个系统的设计是基于总线结构的设计方式，从硬件设计的观点来看 增加硬件功能模块只需在系统总线上插接与总线相连的硬件模块，系统的扩展即是系统总线的 扩展总线是分享式带宽，连接在总线上的模块可在总线范圈内以任何带宽进行接入，提高了 接入灵活性和可扩展性 系统在a t u - r 侧可以对用户接入符合r r ut i 4 1 3 标准的a d s lm o d e m 和符台g l i 他标准 的a d s lm o d e m 在网络侧接口提供与a t m 网络相连的接口及与伊网络连接的接口，支持a t m 网和数据网( 如帧中继网或以太网) 从硬件物理通路上来看，a d s l 用户数据连接至m 网络 或a t m 网络，可通过a 1 m 交换总线从a d s 曜块接入，接入数据交换至i p 或a t m 接口模块。从 而完成与i p 或a t m 网络的互联软件支持的接口包括：p c i 接口、u s b 接口、a t m f 2 5 接口， 1 0 b a s e t 接口。 2 2 系统结构 2 2 1 系统硬件结构 a d s l 接入系统的硬件结构s s d h 网络终端板、a d s l 线路终端板及内部总线系统组成 硬件系统结构如图2 2 所示d s l a m 系统的基本模块由以下几部分构成：背板横块、a d s l - 与 7 i s d n 肿t s 分离模块s p l h 婀c a f d 、系统接入及控制模块c o r 。q l f d 、a d s l 用户电路板l h 捃c j i r d 、 电源模块、告警模块基本模块配置图如图2 3 所示 圈2 - 2 系统硬件蛄构 f i g u r e 2 2s y s t e mh a r d w a r ea r c h i t e c t u r e s u b s c r i b e r 1 i n e d s l a m 盈 c0e 拿军导 pp 暑帚忌君帚君 o 西 。 ： 手 i ； 毋 o 。 窜军霉 三三 。 器c n。 p p岔岔p 9 窑 军 莹室 军 芑&芑岂&星 三三三 若 = 三_口，q n b a s e * o d u l e 图2 3 基本模块配王图 f i g u r e2 - 3t h ec o n f i g u r a t i o no f b a s i cm o d u l e d s l a m 硬件系统功能如图2 - 4 所示，由予a d s l 在线路上传输的特点，用户端上送的信号 除包含 a d s l 的数据信息外，还包含模拟用户的模j 耋l 语音信息和i s d n 用户的数字信号为使 a d s l 数据与用户的电话信息分离，在信号接入a d s l 用户电路板之前。先姜经过赢低通滤波器 s p l i t t e r 的处理，外来的信号经过s p l i t t e r 后分为两部分：电话用户部分和a d s l 数据信号部分 电话信号部分可通过双绞线与交换机相连，也可通过集线罂等设备与交换祝相连a s d l 信号 部分被送往a d s l 用户电路扳根据接入用户的类型s p l i t t e r 扳又可分为接入模拟p o t s 用户的 s p l i t t e r 板和接a i s d n 用户的s p l i t t e r 在s p l i t t e r 电路模块上还提供用户线的各种肪护功能，如抗 番击。商压等对a d s l 而吉，分离器s p l i t t e r 的使用减少了邮操作中由于撅铃、截铃、拨号 脉冲及摘挂机引起的阻抗和高频影响；对于p o t s ，则消除了由a d s l 信号引起的非线性影响， 降低了其他的远端或局端设备引入的带外噪声 a d s l 用户电路模块主要完成a d s l 用户的接入处理在用户数据到线路蝤口完成下行数 据从数据信号的复用同步、循环冗余校验、编码、离散傅立叶变换，直至模拟信号输出的功能 在内部系统内提供u t o p i a 接，t 8 2 0 6 通过u t o p i a 接口与a d s l 器件连接在每个a d s l 用户电路 模块l i n ec a r d 上可以提供4 个符合t 1 4 2 3 标准的a d s l 基本接入，井通过a 1 mi n t e r c o n n e c t 与 c e l lb u s 相连l i n ec a r d 的m o d e m 芯片采用4 组m t c 2 0 1 4 0c h i p s e t ，每组m t c 2 0 1 4 0 芯片提供l 路 a d s l 收发功能m t c 2 0 1 4 0 包括m t k 2 0 1 4 4 和m t k 2 0 1 4 6 两个芯片，m t k 2 0 1 4 6 包含有 0 m t c 2 0 1 4 0 套片中的d m 瑚制懈调处理、a t m o t 处理和控制部分当- 于m a x 2 0 1 4 4 朋薯器件一 起使用时，可以支持t 1 4 1 3 标准的a d s l 黼，弼时也可以通过软件的升级来支持a d s lo l 妇 系统控制模块c o r ec a r d 是整个系统的控制棱心，完成对系统中各个硬件模块的控制，包括 c e l lb u s 的总线仲裁；摄供系统主时钟；完成物理屡的适配功能；完成 1 m 信元的藏量控制、 信元统计、倌元缓冲、优先擐分类；遗过控翻单元可完成 1 m 信元的提取和插入l 进杼a t m 信元的交换：完成a d s l 接入系统与a 撇换机之闯的光信号到电信号的转换系统控制模块 悬本文研究的重点，在后续章节中作详细介绍 告警模块与网警系统相连，完成对系统的配置，软件下载、系统设鲁的维护、告警等功艴 2 2 2 系统软件结构 田2 4 蓉幸模块系统功能田 f i g u r e2 - 4t h ef u n c t i o no f l m s i cm o d u l e a d s l 接入系统的软件分为三个系统：平台系统、 他软件系统运行的环境核心系统是在用户 层面和管理层面提供a d s l 接入系统的基本功 能。服务系统主要包括a d s l 各类服务的驱动 及管理，与i p 相关的各类瞥理，基于a t m 信 元交换的i p 寻址等三大系统的相互关系如 图2 一s 所示 平台系统主要负责建立基本操作环境， 它包括操作系统、文件系统、跟踪调试机制、 面向支持板卡的软件包、s n m p 代理、通信机 制 梭心系统、服务系统平台系统提供其 图2 - 5 软件系统关系圈 f i g u r e2 - 5s o f t w a r e 掣3 t e mr e l a t i o n 其中，a d s l 接入系统的通信分为内部通信和外部通信外部通信主要用于连接爵络管理 系统( n m s ) 或跟踪调试它包括以太舟接口和一个r s 2 3 2 接口所使用的协议为用户数据报 9 协议( u d p ) 互联网协议( j p ) 内女e 通信是通过高屡数据链路总线在s d l n 叮与a d s l l t 之 间传送控制与管瑗信息，同时通过信元总线传送数据流暖2 6 描述了涉及实现系统透信的各 相关协议 援心系统由s d h 予系统、 1 m 子系统、设鲁管理予系统、接口管理、t r a p f 理予系统、告 警管理子系统和系统初始化组成其中s d h 予系统的实现作为本文的又一t 点研究课曩将在后 续章节中作详细阐述 服务系统主要是针对a d s l 的各类服务a d s lm o d e m 的驱动和瞥理都基于应用程序接口 ( a p i ) 实现 。s n m p8 聊 1 1 种 u d p u d p i pi p l l c h d l ca 刑 t m h d l c m a c p h yp h y s d hc e l l b u s c e l lb u sa d s lp h y i n f f i n f f i i f 。o fi n m ss 1 m ls u b t i b e ri i n e 图2 - 6a d s l 接入系统通信机制 f i g u r e 2 - 6t h ec o m m u n i c a t i o nm e c h a n s mo f a d s la c c e s ss y s t e m i o 圭壅苎墨苎茎翌主茎堡垒主一 第三章系统控制模块的设计 本章主一定义了d s l m 设鲁中接入控制模块的功能，需求规范，详细带述了谊模块备单元的设计至求、 输入囊出接口说明及实现方式 根据2 2 1 对d s l a m 系统硬件结构的分析，可l ；l l j j c o = c a r d 是整个基本模块系统的控制 图3 - i 系统控制模块c o r ec a r d 结构框图 f i g u r e 3 - 1s 仃l 】c t u 俺o f s y s t e mc o n t r o | m o d u l e ( c o r e c a r d ) c o r ec a r d 主要包括如下几个单元： ( 1 ) c e l l b u s 接口及总线仲裁单元 对传输接口单元提供u t o p i a 2 接口完成a 1 m 倍元的流量控制、信元统计、信元缓冲、优 先级分类等工作对系统 1 m 总线摄供c t i i b u s 接口，通过控制单元可完成 1 m 僖元的摄取和 i i 插入利用a c b 中的地址完成a 件昭元的交换c e l l b u s 的总线竞争单元提供整个系统a t m 总线的总线竞争保证机制，以保证整个a t m 总线的正常工作 ( 2 ) 网同步和主时钟单元 同同步革元接收线路接口单元提供的时钟，消除时钟的抖动，使本地晶擐的时钟工作频率 与接收时钟相一致，并提供系统传输工作时钟主时钟单元提供a 1 m 总线的工作时钟，使整个 系统的a t m 总线工作在同一个时钟源下 ( 3 ) 主控c p u 单元 完成对系统各个簟元的控制和初始化避过系统通信总线收集系统各个部分工作状态信 息对硬件模块进行控制，并进行a t m 的协议处理 ( 4 ) 线路接口j i 元a t m p h y 完成物理层的适配功能，如时钟的提取和同步、发送时钟和接收时钟的选择、扰码方秦的 选择、信元定界以及检错和纠错、接口种类的选择 ( 5 ) 光电转换单元 完成a d s l 接入系统与a t m 交换机之间的光信号到电信号的转换线路接口单元 ( 6 ) 随板测试b i t 单元 b u i l t i n t e s t 电路( b i t 单元) 主要提供c o r e c a r d 电路板的白酒，并对外提供测试接口 3 1c e i ib u s 接口及总线仲裁单元 c e l lb u s 接口单元通过c e l lb u s 完成a 1 m 信元的提取和插入对a t i v ip h y 接口单元提供 u t o p i a2 接口并完成a t m 信元的流量控制、信元统计、信元缓冲、优先级分类等工作通过控 制单元可完成a t m 信元的提取和插入利用a c b 中的地址完成a 1 m 信元的交换c e l lb u s 的总线仲裁单元提供整个系统a t m 总线的总线竞争保证机制以保证整+ a t m 总线的正常工 作。 在本系统中，选用l u c e n t 公司的t 8 2 0 6 作为系统的a t m 信元转换单元图3 - 2 是t 8 2 0 6 的内 部结构，从功能上讲，t 8 2 0 6 可以划分为以下几个单元：u t o p i a 接口单元、c e l lb u s 接口单 元、徽处理器接口、t r a n s l a t i o n s r a m 接口和扩展的s d r a m 接口 3 1 1u t o p ia 接口单元 t 8 2 0 6 支持a t m 论坛制定的u t o p i al e v e li i 和l e v e li 标准，在工作于u t o p i al e v e li i 时 t 8 2 0 6 支持最多1 6 个物理端u c m p h y ) 除提供标准的u t o p i a 接口信号之外。i 8 2 0 6 还提供了 额外的针对u t o p i a 接口的发送和接收使能信号( u 戗醐b 【3 ：1 】a n dur x e n b 【3 ：1 】) 如果连接到 t 8 2 0 6 的p h y 层器件仅支持u t o p i a l e v e l