（通信与信息系统专业论文）实用化综合接入系统的v5接口硬件技术研究.pdf

摘要 摘要 实用化综合接入系统( u a s ) 是“8 6 3 计划”通信技术主题下重大课题之一。 按照8 6 3 科研项目的需要，本文讨论了v 5 接口以及e 1 电路仿真，并且根据 实用化综合接入系统( u a s ) 对v 5 接口的要求，利用a t m 的a a l l 功能，实现 了1 6 路e 1 电路仿真。本文首先简要概述了接入网的历史及发展现状，对实用化 综合接入系统的要求及v 5 接口作了一般性的描述。然后详细地介绍了e l 电路仿 真的原理及硬件电路的具体实现。最后对其进行了性能测试和结果分析，并且重 点讨论了综合接入系统的业务时延性能。 关键词：接入网v 5 接口e l 电路仿真a t ma a l l i。一一 t tll a b s t r a c t u n i v e r s a la c c e s ss y s t e m r u a s ) i so n eo ft h em a i o rs u b j e c to f ”8 6 3p r o j e c t ”o i l c o m m u n i c a t i o n t e c h n o l o g y a c c o r d i n g t ot h ed e m a n do f8 6 3s c i e n t i f i cr e s e a r c hp r o j e c t ，t h ep a 口e rd i s c t l s s e st h e v 5i n t e r f a a n dt h ee lc i r c u l te m u l a t i o n a l s o b a s e do nt h er e q u e s to fu a so nv 5 i n m f a c e , t h e1 6 - l i n ee lc i r c u i te m u l a t i o ni sr e a l i z e db yu s i n gt h ea a l lf u n c t i o no f a n 订1 1 他p a p e rf i r s t l y s u m m a r i z e st h e h i s t o r y a n dd e v e l o p i n gs t a t u so fa c c e s s n e t w o r k ，a n ds i m p l yd e s c r i b e st h ed e m a n do fu a sa n dv 5i n t e r f a c e t h e l l t h e 也e o r y o fe lc i r c u i te m i l l a t i o na n dt h er e a l i z a t i o no fh a r d w a r ec i r c u i t 眦i n t r o d u c e di n d 锄f i n a l l y , t h ep e r f o r m a n c ei st e s t e da n dt h er e s u l t sa r ea n a l y z c dw i t he m p h a s i so n t h es e i c ed e l a y1 ) e r f o r m a n c eo f u a s k e y w o r d s ：a n v 5i n t e r f a c ee 1c i r c u i te m u l a t i o na t ma a l l 创新性声明 i 0 5 3 5 9 洚6 9 9 6 本人声明所呈交的论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及所取得的 研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文 中不包含其它人已发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学 或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志所做的任何 贡献均己在沦文中做了明确的说明并表示了谢意。 本人签名： 9 三a 事) 匕 关于论文使用授权的说明 本人完令了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：学校 有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅沦文；学校i 叮以公布论文的全部或 部分内容，可以允许采用影印、缩印、或其它复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后遵守此规定) 本人签名： 导师签名：到必 日期：卫p 侈厂，一莎 日期：d 2 州f _ d 2 一0 6 第一章绪论 第一章绪论 1 1 接入网的发展历史及现状 1 9 9 3 年美国政府提出了建设国家信息基础设施( n 1 1 ) 的构想，并形象地称 之为信息高速公路，在全球引起了激烈的反响。2 l 世纪全球将会是个信息化的社 会，为此世界各国也相继提出了建设自己信息高速公路的计划。在这条信息高速 公路中，其最后一公里用户接入网【1 】 1 町( 以下简称接入网) 直接面对用户， 是建设的关键，也是近年来电信领域研究和发展的热点。 从1 8 7 6 年电话机发明以来，电话用户就业已存在。一年后，双绞线对开发 成功并标准化。1 9 世纪9 0 年代初又发明了局用主配线架及集中供电电源，这些 均标志着接入网( 实际仅为用户线而已) 的基本形成。然而由于接入网业务量密 度低、缺乏规模经济、成本高等特点，这种基本配置形式保持了几乎近一个世纪 而没有什么重大变化，主要的改进工作仅集中在改善双绞线对的质量和使用户环 路的投资成本最佳化方面。 随着本世纪6 0 年代数字传输技术的出现及实用化，接入网的面貌出现了根 本改观的契机。p c m 技术的实用化及其在馈线段和配线段的应用，大大减少了该 段对双绞线对数数量的需求，缩减了网路投资。促进了电信网络的迅速增长。 1 9 7 5 年英国电讯在苏格兰的g a l a s c o 举行的一次研讨会上首次提出了接入网 的概念，并进行了组网的可行性试验。1 9 7 8 年英国电讯在c c i t t 相关会议上正式 提出了接入网组网概念。但当时接入网与交换机之间接口主要是各交换机的专用 接口，各运营者的网络之间难于互连互通。 随着网络的扩大，互连互通问题变得更加严重。为形成一个统一的接口标准。 c c i t t 的相关工作组在2 0 世纪8 0 年代初先后提出了v 1 、v 2 、v 3 、v4 1 1 共四种数 字接口的一般性建议。但由于v 1 、v 3 、v 4 都专用于i s d n 而且v 1 、4 接口的标 准化程度不高、通用性差及由于运营者、传统设备供应商、新的竞争者之间错综 复杂的经济利益关系，使得上述4 种数字接口建议最终未能取得广泛的认同。 8 0 年代中期世界范围内反垄断呼声高涨，导致了电信界对接入网接口规范 化和标准化要求的提出。8 0 年代后期，在各方面的推动下，r r u t 开始着手制定 标准化程度较高的数字接口规范v 5 。并于9 0 年代中期最终制定了g 9 6 4 ( v 5 1 ) ，g 9 6 5 ( v 5 2 ) 建议。新的综合接入v 5 接口的制定，使长期以来封闭 的交换机用户接口成为标准化的开放型接口，交换机和接入网的技术和业务演进 完全独立开来，从而使接入网的发展可以不受交换机的限制，使接入网市场完全 开放，形成竞争，从而降低成本。另一方面随着光纤制造技术的成熟和光传输 技术的迅速进步，使宽带业务和数据业务得以迅速发展，而f t l l x ( f t l 、f t t b 、 2 实用化综合接入系统的v 5 接口硬件技术研究 f t m 、f 1 t z 、f f t o 等的统称) 也似乎成为不容置疑的发展方向。基于铜缆的x d s l ( 皿s l 、a d s l 、v d s l 等的统称) 技术为充分利用现有铜缆资源提供了技术基 础。无线接入技术作为一个重要的补充手段也颇具有吸引力。 另一方面，随着光纤制造技术的成熟和光传输技术的迅速进步，使宽带业务 和数据业务得以迅速发展，而f 兀x ( f t t c 、f t r b 、f 1 r r h 、f t t z 、f t t o 等的 统称) 也似乎成为不容置疑的发展方向。基于铜缆的x d s l ( h d s l 、a d s l 、v d s l 等的统称) 技术为充分利用现有铜缆资源提供了技术基础。无线接入技术作为一 个重要的补充手段也颇具有吸引力。接入网领域出现了令人振奋而又使人困惑的 多种技术的角逐。 在我国，电信网近年来获得了飞速发展，网络规模己步入世界前列，实现了 交换程控化和传输数字化。网路结构正从长途四级向二级网演变。网路优化简化、 集中高效，是现代电信网发展的趋势。接入网的引入，给交换网、局问中继网的 建设带来观念上的重大变革。大容量的交换局将代替众多的中小局所，大芯数的 光缆将逐步取代大对数的电缆，从而达到网路优化的目的。同时，用户电话业务 的持续增长，非话增值业务的迅速崛起，以及多种数据业务、静止( 图文) 、半 静止( 包括i n t e r n e t ，i n t r a n e t 图像) 、活动视像( 包括c a t v ) 业务的发展，都 促进了接入网的迅速发展。目前，带标准v 5 数字接口、按开放性原则设计、能 接入综合业务的新一代接入网系统成了发展的热点。 1 2 接入网的定义、定界及其物理参考模型 根据i t ug 9 0 2 的定义，接入网是由诸如线路设施、传输设施等实体构成的 一种实现，它在s n i ( 业务节点接口) 与每个相关u n i ( 用户网络接口) 间对指 配的业务提供所需的传送承载能力；并可由q 3 接口进行配置和管理。原则上， 对实现接入网的u n i 和s n i 的类型和数目没有限制，接入网对( 用户) 信令透明 传输，可以看作是一个与业务和应用无关的传送网。 通俗地看则接入网可以认为是网络侧v ( 或z ) 参考点与用户侧t ( 或z ) 参 考点之间的机线设施的总和，其主要功能是复用、交叉连接和传输，一般不含交 换功能( 也有人认为允许含有限交换功能) ，而且应独立于交换机。 接入网可由q 3 、u n i 、s n i 等3 个接口来定界，如图1 2 1 ：网络侧经由s n i 与业务节点( s n ) 相连，用户侧经由u n i 与用户相连，管理方面则经q 3 接口与 电信管理网相连。 ；tl 第一章绪论 图1 2 - 1 接入网的定界 圈中，a n 允许与多个s n 相连这样a n 既可以接入分别支持特定业务的单个 s n 又可以接入支持相同业务的多个s n 。u n i 与s n 的联系是静态的，即联系的 确立是通过与相关s n 的协调指配功能来完成的，给s n 分配接入承载能力也是通 过指配功能来完成的。 由于接入网的各个部分常常使用不同的技术，建立一个通用的接入网物理参 考模型在分析接入网的技术发展时是有用的。最早的接入网就是简单的用户线设 施，亦称用户环路或用户网。其结构呈星型，即从处于中心点的端局本地交换机 与每一个用户之间用一对双绞线直接相连。物理参考模型也可以用简单的星型结 构来表示。 随着数字程控交换技术和数字传输技术的发展，传统用户环路中出现了两个 重要的数字设备：远端用户单元( r s u ) 和数字环路载波设备( d l c ) 。其中r s u 嚣常含交换功能( 主要是本地交换功能) ，作用相当于把交换机的用户级延伸了 靠近用户的地方，从而能够和用数字复用传输技术用一对双绞线或光纤来代替 太对数的音频电缆，节约了投资，延长了传输距离。然而，从交换机到r s u 之间 的数字传输链路是不透明的专用链路，相当于交换机内部传输链路的外部化，严 格说不属于接入网的范畴。 数字环路载波设备则可以看作是用户集线器的发展但其两侧的逻辑通路数 是相等的，主要功能是复用分用，即提高传输效率。d l c 提供的是一条非专用的 透明链路，因而不受限于交换机，也不受限于普通电话业务。 考虑了远端用户单元( r s u ) 和数字环路载波设备( d l c ) 后，一个完整的 接入网通用物理参考模型可以用图1 2 - 2 来表示。当然实际物理配置可以有各种 不同程度的简化。如离端局不远的用户可以直接与端局相连。按照i t u t 的最新 规定，接入网是指端局本地交换机或具有交换功能的r s u 至用户之间的部分。图 中远端( r t ) 可介于s w 与f p 间的任意点，或就设置在f p 点。按照这个通用物 理参考模型，一个典型的市内铜缆用户环路如下图所示。首先，端局本地交换机 的主配线架经大线径大对数的馈线电缆连至交接箱在这里完成馈线电缆中双绞 线与配线电缆中双绞线的交叉连接。由交接箱连出的较小线径较小对数的配线电 缆连至分线盒，在此完成配线电缆与引入线的连接。最后，由分线盒连出的若干 单对或双对双绞线直接与用户终端处的网路接口相连，为用户提供业务服务。 s f ：交换机 r s u ：远端用户单元 s u b ：用户 接入网 图1 2 2 接入网通l i j 物理参考摸裂 r t ：远端( d l c 远端复用器或集中器 f p ：灵活点( 对应传统交接箱) i ) p ：配线点( 对应传统分线盒) 图1 2 - 3 媳犁铜缆用p 环路 1 3 接入网的接口标准 用户 ： j j ： 用户 在接入网的接口方面，长期以来都未能形成一个统一的接口标准，直到2 0 世纪8 0 年代初c c i t t 的相关工作组才先后提出了v l 、v 2 、v 3 、v 4 四种数字接口 的一般性建议。但由于种种原因，这些建议并未获得广泛应用。随后的i t u - t 组 织根据通信网发展的需要，制定了一个统一的、支持多种业务接入的数字用户接 口v 5 ，以取代交换机原有的模拟接口、各种专线及 s d n 用户接口。 表卜l 是c c i t t 及其后继组织i t u - 一t 制定的各种接口标准。 v 5 是一个适应范围很广，标准化程度很高的新型数字接口( 具体内容在下一 章介绍) ，它的制定与开发将对今后本地交换机和数字用户传输系统的标准化起 着重要的作用。其意义可归纳如下： 、一一- - - 。一 誊；：，；i： 第一章绪论 5 表卜1 接入网的接口标准 接口标 准 接入类型接入业务备注 z 模拟音频接入p o t s 和模拟租用线 i s d n 基本速率接入提供2 b + d 速率的连对应于u n i 的2 b + d 接 v l ( b r a ：2 b + d )接入 2 8 m b i t s 数字段接提供远端或本端数字 对应于u n i 的2 m b i t s v 2接入，符合g 7 0 4 标 入网络设备的连接 准 i s d n 基群速率接入提供用户p a b x 或t a n对应于u n i 的3 0 b + d v 3 ( p r a ：3 0 b + d )设备的连接接入 i s d n 基本速率的复可提供远端复用设备各个基本速率之间为 v 4 用的连接静态复用 l 条2 m b i t s 的p c m 支持p o t s 、i s d n 、 固定时隙分配，无集 v 5 1租用线等多种业务的 接入线功能 接入 1 1 6 条2 m b i t s 的动态时隙分配，有通 v 5 2同上 p c m 接入道保护和链路控制 1 5 5 m b i t s 和 6 2 2 m b it s 的b - i s d n 接入主要是为b - i s d n 业务 2 i t s 的基于p d h支持各种窄带和宽带而设计的，同时也支 v b 5 1 1 1 的b - i s d n 接入业务的接入持各种非b - i s d n 的业 5 1 i b i t s 或务 2 5 m b i t s 的b - i s d n 接入 增加了能在a n 中动态 v b 5 2 m同上同上分配资源的b - b c c 协 议 使s n i 开放。使本地交换机与接入网经开放接口任意互连，独立发展和演进， 不受限于某一厂家，也不受限于特定的传输媒质和网络结构，具有极大的灵 活性。 6 实用化综合接入系统的v 5 接口硬件技术研究 可支持不同的接入方式，使本地交换机可以接纳各种接入设备，从而使网络 向有线、无线相结合的方向发展。 可综合提供语音、数据、租用线等多种业务。 降低网络的成本。 可增加网络的安全性和可靠性，从而进步提高服务质量。 鉴于v 5 接口的重要意义及其在接入网方面的广泛应用，国内外的一些知名 厂家都进行了或正在进行v 5 接口的研究开发工作，如：国外的西门子、朗讯、 北方电讯、爱立信、富士通、i q e c 、阿尔卡特等；国内的华为、中兴、大唐、上 海贝尔等。 国内在v 5 接口的研究和开发上基本上与国外同步。我国自1 9 9 4 年就开始跟 踪研究v 5 接口技术规范，于1 9 9 6 年1 2 月颁布了v 5 1 和v 5 2 接口技术规范。我 国v 5 规范的特点主要体现在p s t n 协议以及v 5 接口国内p s t n 协议映射技术。 v 5 接口的研究对于接入网向宽带化和综合化方向发展具有深远的意义。 1 4 本文所做的工作 第一章介绍了接入网的历史背景及现状。 第二章介绍了实用化综合接入系统的基本要求和实现方案。 第三章介绍了接入网v 5 接口和e 1 电路仿真的基本理论。 第四章详细介绍了e 1 电路仿真的硬件具体实现。 第五章介绍了性能及功能测试，并对结果进行了分析。 i 一 第二章实用化综合接八系统 第二章实用化综合接入系统 2 1实用化综合接入系统( u a s ) 组成 7 综合接入系统的基本组成结构如图2 1 所示。综合接入系统主要包括远端设 备r t ，局端设备c o t ，远端设备和局端设备之间的互连传输网络和系统网管四 大部分。远端设备r t 是接近用户的用户接口设备，它主要提供用户侧的各种接 口，并将用户接口上的各种信息转换成系统的内部分组，按内部动态带宽分配原 则发往传输网络，同时负责完成用户接口下挂主机i p 地址的获取以及用户接口的 管理。局端设备c o t 是整个系统的网络接口设备，它主要给系统提供网络出口。 c o t 可以通过星型传输网络或环型传输网络下接多个r t 设备。当综合接入系统 作为网关使用时，主要完成h 3 2 3 和i t g 功能系统可以在c o t 的基础上通过 增加适当的功能部件可以执行大容量嗣关功能。大容量网关与p s t n i s t n 网络 之间的接口为n o 7 n o 1 连接，可以具备本地网守g k 功能，也可以外接o k 。 另外，互连传输系统可以采用s d h 或a t m 等。c o t 与p s n 怕s d n 网络通 过e 1 接口连接，由v 5 2 协议和v 5 补充协议支持。c o t 与碑网络通过千兆比 以太网接口或$ d h1 5 5 m 接口连接，由t c p i p 协议支持。由于设备本身需要完 成普通p s t n i s d n 网络用户拨号上口网络的业务分流问题系统需要内置接入 服务器功能。拨号接入用户的i p 地址可以采用a s 分配方式，或m k d k i s 分配 方式，或用户预分配方式。 系统网管能够提供同一的网管和维护平台，并具有远端维护和集中维护功 能。 一s d n 口 翠举 im 网 睦e l 一 接口，二； 孑夕 一网 、 d d n 网 图2 i综合接入系统的基本组成结构 2 2 实用化综合接入系统的业务及功能要求 2 2 1 支持的业务 综合接入系统可以支持以下业务类型： 1 ) p s t n 业务：支持单个用户和用户交换机的按入，用户线信令可以是 d t m f 或是线路状态信令，并且对用户的附加业务没有任何影响，p s t n 业务在综合接入系统内可以通过a t m 电路仿真方式( a a l l ) 来传送， 也可以通过其他分组方式来传送。 2 ) i s d n 业务：支持2 b + d 基本速率和3 0 b + d 一次群速率的接入，对b 通路的承载业务和补充业务、d 通路的分组业务均无限制。i s d n 业务 在综合接入系统内可以通过a t m 电路仿真方式来传送，也可以通过其 他分组方式来传送。 3 ) f r 传送业务：支持p v c 方式的f r 业务，在综合接入系统内可以通过 f r a t ma a l 5 的封装去封装来实现，也可以通过其他的分组方式来实 现。 4 ) a t m 传送业务( 任选) ：支持信元到桌面的应用，例如基于a t m i p 的 视频终端。综合接入系统承担复用和传输功能，对用户的信令、用户信 息实现透明传输。 5 ) d d n 传送业务：可通过永久或半永久连接将用户接入d d n ，可以增 加d d n 节点机的服务半径。d d n 业务在综合接入系统内可以通过a t m 电路仿真方式来实现传送。 6 ) l a n 接入( 1 0 b a s c t 1 0 0 b a s e t ) ：通过以太网接口实现i p 接入，i p 业 务在综合接入系统的用户端口部分可以通过a a l 5 适配成信元，也可以 通过其他方式来传送。 7 ) 租用线服务：支持2 m b s 的传输用户线，支持n x 6 4 k 及子速率的数据 传输租用线。租用线业务在综合接入系统内可以通过a t m 电路仿真方 式来实现传送。 8 ) i p 电话：提供电话到电话、p c ( h 3 2 3 终端) 到电话、电话到p c ( h 3 2 3 终端) 等三种基本业务。 9 ) i pv p d n 业务：综合接入系统可以内置实现接入服务器功能，支持由拨 号用户通过特定用户名或特定号码发起的建立虚拟专网的v p d n 业务， v p d n 功能包括两个方面的内容：一是对请求建立虚拟数据专网的拨号 用户进行用户资格认证；二是为通过资格认证的用户建立虚拟数据专网 的隧道、数据包传送和拆除隧道等。采用的通信协议应支持l 2 t p 。 第二章实用化综台接 系统9 2 2 2 功能要求 综合接入系统应支持以下功能： 1 ) 各种用户接入功能：可提供普通电话业务、i s d n 业务、d d n 业务、半永 久或永久的数据租用线业务、a t m 业务、i p 接入等功能。 2 ) 支持v 5 2 接口与l e 的互连。 3 ) 支持至各类数据网的业务分流功能。对于非p s t n i s d n 用户的i p 业务将 通过各自的业务节点进入到各种业务网，而将i p 业务直接旁路 p s t n i s d n 网。对于p s t n i s d n 网用户球业务分流采用v 5b b c 扩 展协议利用综合接入系统的内部连接功能，在l e 控制下，直接从综合 接入系统处选路至n a s ( 当n a s 外置时) 。 4 ) 支持与f r 网的互连。 5 ) 支持与a t m 网的互连，采用如i t u - t 或a t m 论坛定义的u n i 。条件成 熟时应采用开放的带宽业务接口。 支持与口网的互连与互通。 7 ) 支持i pv p d n 功能，应支持拨号用户建立虚拟专网。能够对请求建立虚 拟专网的拨号用户进行资格认证，建立虚拟数据专网的隧道、数据包的传 送和隧道的拆除。应支持用户通过特定用户名和特定用户号码接入v p d n 。 8 ) 支持基于h 3 2 3 的i p 电话，传真功能。 9 ) 支持n a s 功能，为p s t n 和i s d n 用户提供拨号接入功能、拨号虚拟专网 ( v p d n ) 应用等业务，为宽带用户( 基于a d s l t i r e 接入和以太网接入) 提供宽带的或高速的i n t e r a c t 的数据接入以及i pv p d n 应用等。同时应提 供接入认证与授权功能，向不同权限的用户提供不同层次的i p 包过滤功 能，提供中继合群功能和来电指示功能，提供计费原始数据。 1 0 ) 支持馈线段与分配段间传输资源的全带宽动态分配，解决当大量口数据 通过综合接入系统时由于d 业务的面向无连接、业务突发性强以及持续时 间长等特性造成的对综合接入系统内部的拥塞和过分负载问题，实现全带 宽的动态分配。 11 ) 支持统一的网络管理，支持t m n 定义的配置管理、故障管理、性能管 理和安全管理功能，实现对设备和网络的管理，以及对各种业务接口的管 理。采用集中的维护管理方式，管理接入设备、传输设备、用户线、环境、 电源等，能够将系统纳入到整个接入网的统一网管中。 1 2 ) 支持灵活的组网方式。可实现点对点、星形、链形、环形、混合形等各 种拓扑结构的网络。在环形结构时，应考虑实现自愈环技术，对物理层的 故障进行恢复。 】o 实用化综合接八系统的v 5 接口硬件技术研究 2 3 实用化综合接入系统的实现方案 随着通信技术、网络技术、半导体技术和多媒体技术的发展，社会已进入了 信息时代，用户不再满足于单纯的话音业务和低速数据业务，而对高速多媒体业 务的接入提出更高的要求，因此，为用户提供实用化的综合业务接入平台就应运 而生。通过一个统一的综合业务接入系统( u a s ) ，为用户提供话音、数据和视频 等多种业务，既能满足用户的需求，又能降低网络的建设、维护、营运和用户的 使用成本，不失为一种理想的、一举多得的好方法。 a r m 技术作为一种新的复接分接、传输和交换技术，综合了同步电信网和分组数 据网的优点，为各种业务的综合接入和信息的高速传输提供了技术保障。而a t m 协议的标准化和各种专用芯片的批量生产，标志着a t m 技术和器件已走向成熟， 所以采用a t m 技术设计的综合业务接入系统是能够实现的。 本文设计的u a s 结合国家8 6 3 重大课题“实用化综合接入系统”的技术要求 及上海贝尔公司的已有产品，重点放在新技术的研究和开发上，如恒定比特率业 务的适配、数据业务的适配，a t m 复接分接技术，a t m 交换技术和a t m 传输技 术。对于已成熟的技术和设备，如b r a 、p r a 、v 3 5 接口。则以采用成熟设备为 原则。这样既可以集中精力攻关，又可以节约人力缩短开发时间。 图2 3 1u a s 组网架构( 环型配置) u a s 主要完成p o t s 、b r a 、p r a 、f r a n g e r e l a y 、d d n 、a d s l 和1 0 1 0 0 m b a s e t 等用户业务的接入。典型的u a s 组网参见图2 3 1 和国2 3 2 ，u a s 系统分为两部 分，即业务接入点( r 1 ) 和业务分i 配点( c o t ) 。r t 主要完成对各种业务的接入功能 和多业务的复接分接功能，不包括业务间的交换以及信令的处理功能。c o t 主要 1 0 第二章实用化综合接入系统 完成不同接入网之间业务的复接和分接功能，同时它负责用户的连接管理和网络 的资源管理。 图2 3 2u a s 组网架构( 星型配置) 典型的u a s 组网架构有两种：环型网和星型网。根据项目要求，设计的u a s 具 有支持8 个环的能力，每个环最多可挂接8 个r t ；传输环采用s l w ，即6 2 2 m 的s d h 环，并提供双环冗余备份功能：为提高接入网传输资源利用率，环上的 各种业务采用分组传送方式，整个环路的传输带宽采用动态分配方式，由环路上 的多个r t 共享。 ，i i 实用化综合接 系统的v 5 接口硬件技术研究 第三章v 5 接口与e 1 电路仿真 3 1v 5 接口 在我国，目前用户需求的业务主要仍以窄带话音、数据为主，邮电通信的主 要任务是提高全国电话普及率，大力发展i s d n 和多媒体通信。根据邮电部2 0 0 0 年规划和2 0 l o 年远景规划，到2 0 0 0 年，全国电话用户将突破1 亿户。另外，数 据通信用户也将有大幅度增长，公众多媒体通信网业务的发展也将呈现兴旺的局 面，它们的发展既要依靠p s t n 提供的9 6 ，1 4 4 ，2 8 8 ，3 3 6 和5 6 k b i t s 的速率 接入，又要依靠n i s d n 提供的6 4 和1 2 8 k b i t s 的速率接入，更宽的带宽或更高 的速率接入要依靠以光纤为主的接入网。 毫无疑问，接入网的建设必须要满足这些要求，我国在建设接入网方面的任 务是艰巨的。采用带标准v 5 数字接口、按开放性原则设计、能接入综合业务的 新代接入网系统对完成上述任务，优化建设本地网必将起到积极的作用。本章 简要介绍v 5 接口。 3 1 1v 5 1 接口与v 5 2 接口 v 5 接口是建立在e l 接口基础上的接入网( a n ) 与本地交换机( l e ) 之间 的接口，是a n 与l e 之间的开放接口，它分成两部分：v 5 1 和v 5 2 。 v 5 1 接口只含单个的2 0 4 8 k b i t s 链路，对应的a n 不含集中器功能，可支持 p s t n 和i s d n 基本接入，建立永久、半永久和数字租用线连接。 v 5 2 接口可含l 1 6 个2 0 4 8 k b i t s 并行链路，增加了接入网集中器功能和支持 多链路运用的链路控制协议和保护协议，它能支持p s t n 、帧中继、i s d n ( 2 b + d 与3 0 b + d ) 和数字租用线业务，其中通路类型包括b ( 6 4 k b s ) 、h o ( 3 8 4 k b s ) 和h 1 2 ( 1 9 2 0 k b s ) 通路等。 v 5 1 接口是v 5 2 接口的一个子集，可通过指配而升级为v 5 2 接口，即使用 v 5 1 或v 5 2 标准中规定的有关控制协议的指配而升级为v 5 2 接口。 指配是v 5 接口重要的功能之一( 指配：当q 接口具有核实和改变参数的能 力时，就认为该参数将被指配) 。v 5 接口以统一接口标准的交换机来适应不同的 业务，可以获得数字接入与数字交换综合的效益。 3 1 2v 5 接口规程要求 接口规程要求符合g 7 0 4 和g 7 0 6 建议的2 0 4 8 k b s 要求，即应实现循环冗余 检验( c r c ) 功能，包括在c r c 复帧中使用e 比特来作c r c 差错报告。 由于v 5 2 接口可含有1 1 6 个2 0 4 8 k b s 链路，因而需要用于一特定链路的链 第三章v 5 接口与剧电路仿真1 3 路身份标识检验和链路阻塞功能。 链路身份标识检验 链路身份标识检验是指当接口第层有限状态机( l 1 f s m ) 进入正常状态时， 从v 5 2 接口链路两端都能应用的一个对称程序。这个程序允许请求的一侧检查 该链路两侧之间是否匹配。如果程序失败，f s m 将返回非操作状态。另外，链路 身份标识检验程序也可以由系统管理定期执行；重新指配之后也可以应用这个链 路身份标识检验程序：系统启动时，可以由系统管理或操作系统来决定是否运用 链路身份标识检验程序。 链路阻塞 对于链路维护，需要附加功能用于阻塞v 5 2 接口的一个2 0 4 8 k b s 链路。链路 阻塞也是一个对称的程序。a n 可以请求一个链路的阻塞，但由l e 授权。l e 释 放所请求链路上的任何可交换连接，并在相同接口的其他链路上重新建立半永久 连接和预连接的连接。l e 将使用保护协议尽可能地转移受影响的逻辑c 通路。 ( 打+ 号者为v 5 2 接口所特有，以下同) 3 1 3v 5 接口所支持的业务及功能描述 3 1 3 1v 5 接口所支持的业务 从业务观点出发，v 5 接口的结构见图3 1 3 1 所示。通过v 5 接口连接的用户 端口能支持四种类型的常用业务，在这四种业务中可在同一时间提供三种业务， 即用于p s t n 或i s d n 的即时业务和两种租用线业务。所支持的业务具体如下所 示： p s t n 接入：支持一个单用户的接入，也支持用户小交换机( p ：a b x ) 豹接入， 其中用户线路信令可以是双音多频( d t m f ) 信号或是线路状态信号，具有 或不具有补充业务。 i s d n 接入：v 5 1 接口可以支持i s d n 基本接入( i s d n - b a ) ，v 5 2 接口可以 同时支持i s d n 基本接入和i s d n 一次群速率接入( i s d n p r a ) 。 对于i s d n 接入，第一类网络终端可以综合在a n 内，或作为一个独立设 备存在：b 通路上的承载业务、用户终端业务以及补充业务应不受限制，同 时也支持d 通路中的分组式业务和b 通路中的分组数据业务。 永久线路( p l ) 能力：指在两个i s d n 用户网络接口之间，通过传输网络、 旁通交换接点而建立的永久连接，p l 降低了用户网络处用于可交换业务的接 入能力。永久线路能力使用i s d n 基本接入的一个或两个b 通路，p l 中的b 通路旁通l e 。 半永久租用线业务：指在两个用户网络接口之间通过交换网而建立的永久 1 4 实用化综合接入系统的v 5 接口硬件技术研究 连接。半永久租用线业务有四种。 a ) 使用i s d n b a 中的一个或二个b 通路 b ) 使用i s d n p r a 中的一个或多个b 通路 c ) 用于无带外信令的模拟租用线 d ) 用于无带外信令的数字租用线 永久租用线业务：a n 提供的永久租用线业务旁通l e ，对v 5 接口没有影响， 接口可以是数字的或模拟的。 由以上可见，v 5 1 接口是v 5 2 接口的子集，v 5 2 接口是以v 5 1 接口为基础 的，v 5 1 接口能升级为v 5 2 接口。 本地变换机 p s t n 接 ( l b ) v 5 2 厂订f i l c i 盯l i 2 3 il 田v 5 2 南；回 一l te t 2 l 厂i j in t i l l t l e tl 1 2 i 厂f l 牟廿l t e tl i 2 h i s i l n p l i 厂彳一 1 耵l l l t l e tl l 2 卜 模拟租用线 厂订i l l c i 盯l l 卜 数字租用线 厂订。 l lr 盯l l li 永久租用筑 罱业丹鞯 图3 i 3 iv 5 2 接口支持的业务 t e ：终靖设备 n t i ：第一类网络终端e t ：交换终端 l c ：线c a 路l 丁：线路终端l i ：第一层功能 3 1 3 2v 5 接口的功能描述 v 5 接口的功能描述如图3 1 3 2 所示，它表示了通过v 5 接口需要传递的信息 以及所实现的功能，主要包括以下几个功能要求： 第三章w 接口与e l 电路仿真 承载通路：为配置于i s d n b a 和i s d n p r a 用户端口分配的b 通路或为p s t n 用户端口的p c m 6 4 k b i t s 通路提供双向的传输能力。 i s d nd 通路信息：为i s d n - b a 和i s d n - p r a 用户端口的d 通路信息( 包括 信令、分组型和帧中继型数据) 提供双向的传输能力。 p s t n 信令信息：为p s t n 用户端口的信令信息提供双向传输能力。 用户端口控制：提供每一用户端口状态和控制信息的双向传输能力。 2 0 4 8 k b i f f s 链路的控制：对2 0 4 8 k b i f f s 链路的帧定位、复帧定位、告警指示和 c r c 信息进行管理控制。 第二层链路的控制：为控制协议和p s t n 协议等第三层协议信息提供双向传 输能力。 用于支持公共功能的控制：提供指配数据的同步应用和重新启动能力。 定时：提供比特传输、字节识别和帧同步必要的定时信息。这种定时信息也 可以用来同步处于工作状态的l e 和a n 之间的同步操作。 b c c 协议：用来在l e 控制下分配承载通路。 1 0 ) 业务所需的多时隙连接：它应在v 5 2 接口内的个2 0 4 8 k b i t s 链路上提供。 在这种情况下，总是提供g k h z 和时隙序列的完整性。 1 1 1 链路控制协议：它定义作为支持v 5 2 接i ：1 上2 0 4 8 k b i f f s 链路的管理功能。 1 2 ) 保护协议：它定义作为支持在适合的物理c 通路之间交换逻辑c 通路。 。承蛾通路 ： i s d nd 通路信息 ： p s t n 信夸信息 控制信息 朋倒 ：链路控制信息： l e 倒 。保护信息 b o c 信息 定时信息 + 仅用于v 5 2 接口 图3 1 3 , 2v 5 接口功能描述 3 1 4v 5 接口的通路 认识v 5 接口的通路须辨清以下概念： 承载通路：承载通路用来为分配给i s d n 基本接入用户端口或一次群速率接 入用户端口的b 通路或p s t n 用户端口的p c m 编码的6 4 k b i t s 通路提供双向 ” 动 筇 d d 动 1 6 实用化综台接入系统的v 5 接口硬件技术研究 传输能力。也可以用于n x 6 4 k b i t s 通路以实旌某些i s d n 业务。 通信通路( c 通路) ：指配用来运载通信路径( c 路径) 的6 4 k b i t s 时隙。通 信路径是指下列信息类型的任意一种： 运载控制协议的第二层数据链路 运载链路控制协议的第二层数据链路 运载p s t n 信令的第二层数据链路 运载保护协议的第二层数据链路 运载b c c 协议的第二层数据链路 来自一个或多个用户端口的所有i s d n d 通路信令数据( d s 类型) 来自一个或多个用户端口的所有i s d n 分组数据( p 类型) 来自一个或多个用户端口的所有i s d n 帧中继数据( f 类型) 除了以上两个主要的概念，另外还要区分： 预连接承载通路：通过b c c 协议建立的任何承载通路或多个承载通路以提供 a n 内可交换的业务，而且在v 5 2 接口上已预留预定的带宽。 逻辑通信通路( 逻辑c 通路) ：一个或多个具有不同类型c 路径的组合( 不 包括用于保护协议的c 路径) 。 物理通信通路( 物理c 通路) ：已用于运载逻辑c 通路的6 4 k b i t s 时隙。 活动c 通路：当前运载一逻辑c 通路的一个物理c 通路当活动c 通路不 运载一逻辑c 通路时，它成为一个备用c 通路。 备用c 通路：当前不运载一逻辑c 通路的一个物理c 通路，但用于逻辑c 通路的保护。 主链路：多链路v 5 2 接口中的一个2 0 4 8 k b i t s 链路，其时隙1 6 上的物理c 通路运载用于保护协议的c 路径，在v 5 2 接口初始化时，时隙1 6 也运载用 于控制协议、链路控制协议和b c c 协议的c 路径。其它c 路径也可以运载 在时隙1 6 上。 次链路：多链路v 5 2 接口中的一个2 0 4 8 k b i t s 链路，其时隙1 6 上的物理c 通路运载用于保护协议的c 路径，在v 5 2 接口初始化时，作为控制协议、链 路控制协议和b c c 协议的备用c 通路和运载在主链路时隙1 6 上的任何其它 c 路径的备用c 路径。 3 1 5v 5 接口的协议结构 v 5 接口的协议结构如图3 1 5 所示。其中链路控制协议、傈护协议、b c c 协 议只在v 5 2 接口中才有。 同络 层 教据 链路 层 物理 层 一 h 觳滔蓑隧器l 蔫l 器 p s t n i 保护i 链路l 控ib c c q9 3 1 i 协议l 协议1 控棚l 制i 协议 l a p v 5 i d ll p v 5 d l q 9 2 1 n 9 3 1 -_ 如真， l 2 n9 2 1 1 p s n j 一 d 1 6 l t e i 叫掣一掣童掣 6 4 l - l 图3 1 5v 5 接口协议结构 3 1 5 1物理层 物理层是v 5 接口的最底层，它为高层信息的传输提供基本的物理通道。 每个2 0 4 8 k b i t s 链路的电气和物理特性均应符合i n j - t 建议g 7 0 3 ，即采用 h d b 3 码，可以采用同轴7 5 d 或平衡1 2 0 q 接口方式。 v 5 接口的第一层帧结构应符合i t u t 建议g 7 0 4 1 g 7 0 6 ，每帧由3 2 个时隙 ( t s ) 组成。这3 2 个时隙分三种：帧定位和c r c 程序( t s o ) 。c 通路( t s l 6 、 t s l 5 、t s 3 1 ) ，承载通路。 在v 5 接口的每一个2 0 4 8 k b i t s 接口中，最多有3 个6 4 k b s 通信通路用来传送 v 5 接口中的各类数据信息。这3 个通信通路的分配原则是：如果仅分配一个通 信通路，为t s l 6 ：如果分配两个通信通路，为t s l 6 ( c 通路1 ) ，t s l 5 ( c 通路 2 ) ：如果分配3 个通信通路，则为t s l 6 ( c 通路1 ) ，t s l 5 ( c 通路2 ) ，t s 3 1 ( c 通路3 ) 。 除t s 0 和c 通路所占用的时隙外，其它时隙均可作为承载通路，即用于透明 传送i s d n 的b 通路或p s t n 中按p c m 编码的6 4 k b i t s 时隙的信息。 在v 5 2 接口中，每个2 0 4 8 k b i t s 链路物理层应具有设置t s 0 中s a