（计算机应用技术专业论文）在接入网设备中isdn的实现.pdf

e q u i p m 朋t a n 0 3 s 一4 1 i i n c l n d e s4c h a p t e r s 主oe l a b o r a t ea sf o j l o w ： c h 印t e r li n t r o d u c e st h ed e f i n i t i o no f1 s d na n dt h ep r e s e ms i t u a t i o no fa n ，a l s oi n c l u d e st h e m a i nc o n t e n to ft h i ss u b j e c t c h a p t e r 2i n t r o d u c e st h et h e o r ya n dc o r r e l a t i v es t a n d a r do fi s d na i l da n c h a p t e r 3i n t r o d u c e sr o u d l yt h eh a r d w a r ea n ds o f t w a r ed e s i g i is c h e m eo ft h ea n 0 3 - 4 l ， j n t e 伊a t e df i b e ra c c e s sn e t w o r ke q u i p m e n t c h a p t e r 4i n t r o d u c e sh o w t oi m p l e m e n ti s d na c c e s sf u n c t i o ni n t oa n 0 3 s 一4 1e q u i p m e n t k e yw o r d s ：a n ( a c c e s sn e t w o r k ) ，1 s d n ，v 5i n t e r f a c e ，a d s l i i i 华中科技大学硕士学位论文 l 绪论 i s d n ( i n t e g r a t e ds e r v i c e sd 蟛t a ln e t 、】l ，o r k ) 的发展是与社会经济和文化的发展分不 开的。社会经济和文化的发展往往对通信服务提出新的需求，而这种需求又反过来促 进生产的发展。许多国家的电信部门和电子工业部门为了适应社会经济发展的需要， 也为了其自身的发展，不断开拓新技术和新服务【”。 在这个充满竞争的通信市场上，各个系统制造设备供应商纷纷推出了自己的接入 网设备，烽火公司于2 0 0 2 年年初开始立项开发a n 0 3 s 一4 1 接入网设备。在此研究背景 下本论文将介绍接入网和i s d n 相关的基本知识，描述a n 0 3 s ，4 1 接入网设备的总体设 计思想，重点探讨如何在a n 0 3 s 4 1 接入网设备中实现i s d n 的接入，并通过实际的研 发工作加以实现。 1 1i s d n 技术 1 s d n 起源于1 9 7 2 年，但是直到1 9 8 0 年才明确定义。r r u t 对i s d n 是这样定义 的：“1 s d n 是以综合数字电话网( i n t e 掣a t e dd i g i t a ln e t w o f k ，i d n ) 为基础发展演变而 成的通信网，能够提供端到端的数字连接，用来支持包括话音和非话音在内的多种电 信业务，用户能够通过有限的一组标准化的多用途用户一网络接口接入刚内。” 根据上述定义，可以把i s d n 归纳为以下几点： ( 1 ) i s d n 是以综合数字电话网( i d n ) 为基础发展而成的通信网； ( 2 ) i s d n 的基本特性是各用户终端之间实现以6 4 k b i t s 速率为基础的端到端的 透明传输，即i s d n 是以6 4 k b i t s 速率的p c m 时隙交换和传输为基础的： ( 3 ) i s d n 能提供端到端的数字连接，用来承载包括话音及非话音在内的多种业 务；可以向用户提供标准的用户一网络接口，便于各种用户终端接入； ( 4 ) i s d n 的d 信道( 1 6 k b i l s 或6 4 k b j 如) 主要用于电路交换的信令，同时也可 以用于低速的遥测信息和分组交换的数据信息。 ( 5 ) i s d n 在功能上是一个开放式网络结构，采用o s i ( 开放系统互连) 的分层 华中科技大学硕士学位论文 =_。_。_。oo。o。o。o。一1 原则，以便逐步扩充和发展其网络功能。可以适应未来用户增长和新型业务的发展。 ( 6 ) i s d n 不仅能提供电路交换，而且还能提供分组交换和非交换的专线业务， 用户可根据需要灵活选用。 i s d n 是人们依据多年的经验，经过精心设计的一种通信网络。它用一个网络为用 户提供诸如话音、数据、图像等各种通信业务，或称综合业务。这些业务包括用户现 在正在使用的业务和未来将要使用的业务。在过去，这些业务通常是用一系列网络分 别提供的，而i s d n 能够使用一个网络来实现综合业务【2 】o 1 2 在接入网中发展i s d n 的必要性 世界上，到目前为止在网运行的接入网设备一半以上是窄带接入系统，在我国特 别是农村窄带接入系统的s n i 接口没有标准化，另一方面它提供的用户网络接口也不 够丰富，通常只有模拟电话、数字或模拟租用线接口【”。这也是我公司重启含有i s d n 服务产品研发工作的目的，巨大的市场商机不容忽视。 在今后的1 0 年里，p s t n 仍将作为主要的服务网络并加以建设，为了最大限度利用 p s t n 资源，适度开发i s d n 市场和业务是必要的。从目前发展的情况看，i s d n a d s l 主 导网络接入市场应该还有3 年时间。i s d n 能够提供6 4 k b i t s 2 m b i t s 的经济带宽， 它具有很强的实用性和易用性。 i s d n 可向用户提供各种各样的业务。目前i t u t 将i s d n 的业务分为三类：承载业 务，用户终端业务和补充业务。 承载业务是i s d n 网络提供的信息传送业务，它提供用户之间的信息传送而不改变 信息的内容。常用的承载业务有：话音业务、3 1 k h z 音频业务和不受限6 4 k 数字业务。 打电话时一般采用话音业务，该种承载业务向网络表明目前用户是在打电话，网络可 以对其做语音压缩、回波消除、数字话音插空等处理。3 1 k h z 音频承载业务主要用于 用调制解调器进行数据传输或用模拟传真机发传真的情况，这类业务可在网络中对信 号进行数模变换，但是其他形式的话音处理技术必须禁止。若要使用i s d n 拨号上网， 则需要用不受限6 4 k 数字业务，此时网络对于传送的数据不做任何处理。有时用户若 2 华中科技大学硕士学位论文 碰到申请的i s d n 线路能打电话却无法拨号上网的情况，即可能是由于线路上为开放不 受限6 4 k 数据承载业务所致。 用户终端业务是指所有面向用户的应用业务，它即包含了网络的功能，又包含了 终端设备的功能。用户可以使用电话、4 类传真、数据传输、会议电视等用户终端业务， 但均需要终端设备的支持。 补充业务是i s d n 网络在承载业务和用户终端业务的基础上提供的其他附加业务， 目的是为了给用户提供更方便的服务。目前电信局向用户提供的补充业务有：多用户 号码、子地址、主叫号码显示、呼叫等待、呼叫保持等。其中除多用户号码由于号码 资源紧张需每个月交纳一定费用外，其他补充业务均为免费开放，当然首先您需要到 电信局去申请这些业务。这些业务确实可给用户带来很大的方便。例如，呼q 等待业 务可以使您在两个电话同时使用时，外面电话还能打进来。呼叫保持则使您在打电话 时，将现有的电话暂时挂起，去打新的电话或接听其他电话，结束后再将原来的电话 恢复【“。 近几年i t u t 对接入网作出了更明确的定义，在接入网设备中实现i s d n 接入的 技术基础日渐完备。同时j t u t 还完成了v 5 ( 其中包括v 5 1 及v 5 2 两种版本) 接口的 标准化工作【5 卅，使不同的厂商的交换设备和接入设备之间轻而易举地实现互连互能， 全球的各个交换机厂家开始陆续推出具各v 5 接口的接入网设备，在国内，华为公司、 中兴通信等比较有实力的通信设备公司都开始了支持v 5 接口的接入网设备的开发工 作。 在宽带接入的技术方面，l t u t 也已推出了宽带的业务结点接口v b 5 标准【7 1 。无 论是电话网的核心网部分，还是c a r v ( c a b l et e l e v i s i o n 、网的骨干网部分都正向高速、 s d h 兼容的网络方向发展，业务的种类将会越来越多，所需的带宽也越来越宽f 如 h d t v ) ，交互性越来越强。显然，作为整个通信网络的瓶颈部分，接入网也将向着更 高带宽、s d h 兼容和增加双向通信能力的方向发展。 b - i s d n ( b r o a d b a i l di s d n ) 是公认的最理想的宽带网体制，而a t m ( 舳y n c l l r o n o u s t r a l l s f c rm o d e ) 是标准的信息传递模式。从中近期看，s d h 和a t m 只适用于主干电缆、 交换机接口和局端接口。以后随着业务的发展，s d h 接口将进一步扩展至路边，再经 华中科技大学硕士学位论文 双绞线或同轴电缆引入线将分接后的各种业务信号引入家庭用户。从长远来看，s d h 和a t m 也会最终进入家庭，实现真正意义上的宽带光纤接入【8 叫。 1 3 本课题研究的主要内容 本课题所研究的主要任务是探讨如何在接入网设备中实现i s d n 的接入。在i s d n 的内部定义了基于o s i 七层网络参考模型中最低三层协议，即物理层、数据链路层和 网络层，而在接入网设备中，须实现其第一层协议，并对d 通道的信令信息进行统计 复用并按照v 5 接口协议中所规定的格式加以封装，然后通过v 5 接口送给交换机，由 1 s d n 交换机执行i s d n 的数据链路层及网络层功能，最终实现i s d n 的接入，所以本 课题除了介绍a n 0 3 s 一4 1 的总体设计方案外，还着重探讨如何在a n 0 3 s 4 1 接入网设备 中实现i s d n 的物理层协议，以及对如何实现d 通道信息的统计复用及封装与拆封， 并通过v 5 接口与i s d n 交换机相连，实现i s 聊q 的接入。本文具体内容概括如下： 第一章介绍i s d n 的定义及其发展的现实意义。 第二章主要介绍实现i s d n 的关键技术与接入网的理论知识及各种相关的标准； 第三章较为详尽地介绍综合光纤接入网设备 岫3 s 4 1 的硬件及软件的总体方案； 第四章比较详细地阐述如何在a n 0 3 s 4 1 接入网设备中实现i s d n 的接入功能。 1 4 本章小结 本章简要地介绍了课题的来源和本课题将重点研究的内容及其现实意义，指出目 前国内外接入网设备的现状，以及为什么要在接入网中发展i s d n 。同时对目前的接入 网设备从业务结点接口及用户网络接口两个方面所存在的缺点进行了分析，进而探讨 未来的窄带及宽带业务接入的发展趋势。 华中科技大学硕士学位论文 2 i s d n 与接入网的理论及相关的标准 2 1 实现l s d n 的关键技术 所谓综合业务数字网( i s d n ) 是一种通用的数字网，它可以使用有限的几种标准接 口和网络连接类型来向用户提供很宽范围的通信业务，简而语之，i s d n 就是以一个综 合的数字网络来提供所有的业务【1 0 】。 1 s d n 与其它网络的最大不同之处在于它能够向最终用户提供端到端的数字链接。 所谓的端到端的数字链接的含义是指从一个用户终端到另一个用户终端之间的传输全 部是数字化的，用户线部分也不例外。在传统的电话中，在用户终端到交换机之间的 传输是模拟的，若要通过它进行数据通信，就必须引入调制解调器，这样就会带来更 多的传输误码的问题，因而降低通信质量。而i s d n 就能彻底地解决这个问题，使全 网的数字化成为现实【l l 】。 i s d n 支持的业务非常广泛，不仅可以提供话音业务，而且可以提供数据、图像和 传真等各种非话音业务。不仅可以在用户通信时提供即时的快速连接，而且也可以提 供永久的专线业务。 i s d n 能够提供标准的用户一网络接口，它的这一特点是i s d n 技术成功的关键所 在。它可以通过标准接口将各类不同的终端接入到i s d n 网络中，使一对普通的用户 线最多可以连接8 个终端，从而为多个终端提供多种不同的业务。 i s d n 的目标是通过o s l 的七层模式向最终用户提供全方位的业务，而在i s d n 的 内部只定义了七层模式中的第一、第二及第三层功能。因而在实际的操作中，i s d n 的 业务类型分为两种：( a ) 承载业务，它负责提供对七层规范中的第一、第二及第三层的 支持。( b ) 电信业务，( 例如：电话、智能用户电报、可视图文信息处理等) 它负责通过 利用承载业务中的底层的承载能力提供o s i 的七层模式中的全部功能【1 2 l 。 华中科技大学硕士学位论文 d 通道1 6 k b i 舔和2 个6 4k b p s 的b 通道。其中帧开销包括1 2 k b j 体的同步信号和4 k b i t ，s 的通道维护信息： |s y n c1 2 + ( b 1 + b 2 + d ) m a i n t e n a n o o 1 8b i l s2 1 6 b i t s6b i t s 图2 1u 接口上的帧格式 同步区域包括9 个四极集比特： + 3 + 3 3 3 - 3 + 3 - 3 + 3 3 每帧数据中包含1 2 * ( b 1 + b 2 + d ) 比特的用户信息，其中( b l + b 2 + d ) 中，b 1 通道包含 8 比特，b 2 通道包含8 比特，d 通道包含2 比特， 维护通道的信息包括：c r c 校验信息、块误码检查标志。 直接传递的是复帧，每个复帧包括8 个数据帧，即8 2 4 0 = 1 9 2 0 比特数据。每个 复帧中的第一数据帧的帧同步信息为：3 3 + 3 + 3 + 3 3 + 3 - 3 + 3 2 1 2i s d n 的数据链路层 i s d n 用户一网络接口链路层协议称为d 通路链路接入协议f l a p d ：l i n ka c e s s p r o c e d u r co nt h edc h a l l n e l ) 。通常把i s d n 的链路层和网络层协议统称为d 通路协议， u t 则称之为1 号数字用户信令( d s s l ) 。数据链路层的功能是通过d 通路在网络和 终端之间可靠地传送第三层以上的信息【1 5 。翻。 一个数据链路连接由每帧的地址字段中的数据链路连接标识符l c i ) 来识别。 l 廿d 能够同时支持多个连接，此功能主要由d l c i 来完成。 d l c i 由两部分组成：业务接入点标识符( s a p i ) 和终端端点标识符( t e i ) 。s a p i 用 来识别用户一网络接口的网络侧或用户侧的服务接入点。而t e i 用来识别在一个服务 接入点内的一个特定的连接端点。 s a p i 的功能是识别数据链路层实体的第三层或管理实体，提供数据链路层服务的 接入点。s a p i 规定允许有6 4 个接入点。其中o 值代表呼叫控错协议，其它的值在q 9 2 l 建议书有更详细的描述。 对于点到点的数据连接，f e i 值仅与终端设备有关。一个终端设备可以包含一个或 7 华中科技大学硕士学位论文 多个传送点到点数据的t e i 值。广播式数据连接的t e i 值是1 2 7 。点到点数据链路连 接的1 e i 值从0 到6 3 是非自动分配t e i 的用户设备。非自动t e i 值由用户选定，这些 值的分配也由用户来完成。 一个s a p i 值与一个t e i 值一起构成一个第二层数据链路的地址。也就是说，对于 一个给定的t e i 值，必须有一个s a p i 与之相对应，二者共同来标识一条逻辑连接。 t e i 的管理规程 总线上的所有终端都有一个各不相同的终端端点标识符t e i 。为确保终端的可移动 性，各终端的t e i 不是事先在网中分配好的，而是在需要时提出申请，由第二层管理 机构自动分配，并保证分配的t e i 值与其它终端的t e i 不相冲突。因此。t e i 管理规 程包括t e l 分配规程和t e i 检验规程此规程在i t u t 的q 9 2 1 建议书中有非常详细的 描述。 l u i d 帧结构 l 奸d 的帧结构是以h d l c 的帧格式为基础构成的。由标志序列、地址字段、控 制字段或信息字段和帧校验序列构成，其帧结构如图2 2 所示。 f l a g 12345678 s a p i ( 6b i t s ： c 瓜队0 t e i ( 7b j t s ) e a l c o n t m l c o n t r o l i n f o m a t i o n ( 2 5 6 b y t em a 均 c r c c r c r l a g 图2 2l a p d 的帧结构 f l a g ( 标志序列) 的作用是帧定界，其值为常数“0 l l l l l l 0 ”。s a p i 是服务接入点标 识符。c 0 n i m l ( 控制字段) 通常是1 或2 字节，指示帧的类型( 信息帧、监视帧、无编号 帧) 。i n f o 册a t i o n ( 信息字段) 用于传送第三层信息，最大长度是2 6 0 个八比特。 华中科技大学硕士学位论文 链路层的建链过程 l a p d 中第二层的建立过程如下： 1 t e c r e 彻i n a le n d p o i n t ) 和网络初始化交换准备接收( r r ) 帧，等待初始化连结。 2 t e 送出一个无编号帧，其中s a p i 值为6 3 ，t e i 值为1 2 7 。 3 网络端给所请求的终端分配一个可用的t e i ( 6 4 1 2 6 ) 。 4 终端送出一个s a b m e ( 置扩展异步平衡方式) 帧，其中s a p i 值为0 ，t e i 为已分配 值。 5 网络侧应答一个无编号的确认帧( u a l ，s a p i 的值为0 ，t e i 为已分配值。到这时， 就可以建立第三层的连结了。 2 1 3i s d n 的网络层 i s d n 的用户一网络接口的网络层的功能主要是利用第2 层提供的信息传递功能， 在用户和网络之间交换控制信息，并控制用户通信通路的建立、保持及释放等。由于 一个通信请求，从建立通信通路开始到通信完毕和通路释放的全过程称之为呼叫，因 而网络层又称为呼叫控制协议。i s d n 的网络层协议既适用于基本接口，也适用于一次 群接口的公共协议【。 呼叫建立过程例子： l 、主叫终端发送一个呼口q 建立f s e t u n 消息给交换机。 2 、交换机收到此消息后，先进行必要的兼容性检查，若兼容性检查正确，则交换 机发送一个呼叫进程消息f o 址lp r o c e e d i n g ) 给主叫用户，同时也给被叫用户发送 一个呼叫建立消息( s e t u p ) 。 3 、被叫用户收到呼叫建立消息( s e t u p ) ，被叫终端对收到的消息进行兼容性检查， 若兼容性检查正确，则开始振铃，并向网络侧发送提醒消息( a l e r l r i n g l 。 4 、交换机把收到的提醒消息( 舡点r n n g l 发送给主叫用户。 5 、若被用户摘机，则给网络侧发送一个连接消息( c o n n e c d 。 6 、交换机把收到的连接消息( c o n n e c n 发送给主叫用户。 7 、主叫用户收到连接消息f c o m 咂c n 后，给交换机发送一个连接确认消息 9 华中科技大学硕士学位论文 ( c o n n e c t a c k ) 给交换机。到此为此，便在主叫、被叫和交换机之间建立起一个通信 通道。 呼叫拆除过程例子： 呼叫建立后，主叫用户和被叫用户都有可能首先结束呼叫。i s d n 与普通电话网络 不同的是呼叫释放采用互不控制的方式。即呼叫的双方只要有一方挂机，则开始清除 呼叫的连接，在正常的呼叫清除过程中，需要三个消息来完成呼叫清除的功能，即拆 除消息( d i s c o n n e c 哪、释放消息( r e l e a s e ) 和释放完成消息( i 也u 狐s e c o m p l e t e 、。 2 2 接入网中与i s d n 的接入相关的功雒结构 在上一节中已经对i s d n 的关键技术与用户网络接口做了较为详尽的介绍。由于 在a n 0 3 s - 4 1 接入网设备的开发过程中，网管系统及光传输系统都分别作为独立的项 目进行发开，另外又由于本课的主要方向是研究如何在接入网设备中实现l s d n 的接 入，因而在以下的篇幅中，着重讨论与i s d n 的接入相关的业务结点接口及用户网络 接口。 图2 _ 3 所示为现代接入网设备的结构框图，它主要由业务节点接口佑n i ，s e i c e n o d ei n t e r f a c e ) 和相关的用户网络接口( u n i ，u s e rn e 艄o f kh t e r f a c e ) 之间的一系列传输 实体( 例如：线路设旌和传输设备) 组成，它为传送电信业务提供所需的传送承载能力， x 华中科技大学硕士学位论文 3光纤接入设备a n 0 3 s 4 1 的结构与功能 3 1a n 0 3 s 4 1 设备的总体描述 a n 0 3 s 一4 1 设备是一种新型的接入网平台：不仅能提供v 5 接口，同时还能提供多种 不同的租用线业务；不仅适用于本地的分配网络，亦能适用于广域网和公共电信网。 可应用于电信、电力、交通和广播电视、军网等诸行业、部门。 a n 0 3 s 一4 1 设备是v 5 接入设备包括中央控制及协议处理单元和远端用户接入模块 两部分。 1 、中央处理部分 中央控制及协议处理单元即中央处理模块，是v 5 接入处理的核心；提供与交换机 的数据、协议接口。其主要功能是： 1 ) 完成各种信令的处理和转发： 2 ) 对整个接入系统的控制和管理。 2 、用户接入部分 用户接入部分一般采用v 5 2 协议处理技术和内部协议处理技术，提供窄带的用户 接口。主要完成对各种业务接口盘的控制和管理。 v 5 整机是多个设备和模块的组合体；而机架则由多个单元子框组合而成。其中： 1 ) v 5 p 一0 2 单元为中央处理部分，5 u 子框； 2 ) v 5 p 一0 3 单元为中央处理部分，6 u 子框； 3 ) v 5 p 0 4 单元为中央处理部分，5 u 子框； 4 ) s a u 一0 2 用户接入单元能提供1 6 个业务接口槽位，1 2 8 个窄带业务接口，5 u 子框； 5 ) s a u 0 3 用户接入单元能提供1 6 个业务接口槽位，1 2 8 个窄带业务接口，6 u 子框： 6 ) s a u o l 用户接入单元能提供1 6 个业务接口槽位，2 5 6 个窄带业务接口，7 u 子框； s a u 0 2 、s a u 一0 3 、s a u 0 1 用户接入单元，可与v 5 协议处理部分通信，具有集线、 交叉功能； 1 4 华中科技大学硕士学位论文 ( 1 ) v 5 系统模块 v 5 系统单元由5 种机盘构成：网元管理盘( e m u ) 、e 1 交叉盘( e 1 x ) 、e 1 接口 盘( e 1 f ) 、v 5 协议处理盘( v 5 p ) 、电源铃流盘( p w r r ) 。 1 ) 网元管理盘( e m u ) 完成设备( 架内) 所有告警量的收集和处理，并向高层网管报告； 通过机内地址总线和监控数据总线( s b l j s ) 与框内单盘上的b c r m c u 通信； 通过f 地接口与上层管理系统通信，接受并存贮系统配置参数； 可监视机房温度和机房供电电压，同时也发出温度过高、电压欠压告警。对于装 有强制通风装置的设备( 或机架、机柜) 而言，机内温度达到某一设定值( 此温度可 通过后台p c 机设置) 时，可发出启动机内风扇的指令。 2 ) e 1 交叉盘( e l x ) 每盘连接8 条v 5 接口的2 m b i t s 链路。即每盘提供8 个对交换机( 或其他设备) 的2 m 接口【2 8 】。 提供v 5 接口物理层的连接： 提供6 4 k 全交叉网络； 提供数据链路层q 9 2 1 功能： 进行c 通路信息的收发； 执行链路控制协议物理层f s m 功能； 根据v 5 协议处理盘的命令，对、，5 接口的2 0 4 8 k b i 佻链路进行测试。 3 ) e l 接口盘( e 1 f ) 每盘提供8 条2 m b i t s 链路。 提供与用户接入机或光传输平台的2 m b i l 括链路接口； 与用户接入机通信，发送与接受内部协议信息： 4 ) v 5 协议处理盘( v 5 p ) 完成整机控制和管理功能： 进行v 5 协议处理； 进行内部专线业务信令处理； 华中科技大学硕士学位论文 与o 的e m u 进行通信，报告用户状态： 根据e m u 发来的测试命令，对用户线路进行测试。 窄带用户单元主要由a c 2 盘、i s d n b r a 盘、s i _ c 盘、v u e 盘及p w r r 盘组成： 1 ) 综合用户处理机盘( a c 2 盘) 如图3 4 所示，a c 2 盘的功能包括： 处理器芯片采用m c 6 8 3 6 0 ，它提供整个机盘的控制以及h d l c 通信控制器【3 0 1 ： 提供r s 2 3 2 串行接口及e t h e m e t 接口，供后台调试与监控； 用户的摘挂机状态进行扫描、发送振铃、反极、测试等控制信号； 对所有的i s d n 用户的l a p d 通道进行统计复用，通过交换网络( 8 9 8 0 ( 1 ) ) 交换到 ) m b 通道的o 一2 9 时隙。而t d m a 的o 、1 时隙用于与e m u 之间的机间通信； 产生f s o 、f s 8 、f s l 6 、f s 2 4 以及m c k 等信号供给用户盘； 通过s m c 2 与b r a p r a e s 盘进行串行通信； 提供用户电路与交换网络之间的收发话音信道( b 信道) ，并对话音的收发通道分别 实现8 ：1 1 ：1 的可变集线比与系统传输单元的连接实现s t - b u s 和e l 接口兼容，可通 过跳点实现。 图3 4a c 2 机盘功能框图 华中科技大学硕士学位论文 2 ) 基本速率接口盘( i s d n b r a 盘) 提供n i s d n 的2 b + d 业务，线路接口符合u 接口标准，线路码型为2 8 1 q 。 3 ) 电话用户环路盘( s l c ) 提供1 6 路普通电话，提供过压保护，完成编码、译码及滤波，向用户话机馈电、 振铃，提供反极信号。 4 ) v i ，t e 盘 对用户电路及对用户线路进行外部测试。 5 ) n v r r 铃流盘 向p s t n 用户盘提供振铃铃流。 3 3 a n 0 3 s 4 l 设备的软件部分及其功能 a n 0 3 s - 4 1 设备具有强大的管理功能和方便的人机操作界面；具有独立的网管能 力，可通过专用通道对远端设备进行管理；具有强大的网管能力：具有q 3 、f 、f 接口， 内嵌o s l 7 层协议和信息模型；可对各种不同的网元进行集中维护管理；具有对用户线 的远端维护和测试功能；可与1 1 2 台对接1 3 l 】。 3 3 1a n 0 3 s - 4 l 设备的软件结构 a n 0 3 s 一4 1 设备的软件系统由系统软件、应用软件和后台软件组成。此软件系统采 用成熟的嵌入式操 作系统内核，采用模块化的层次结构设计，用汇编语言及标准c 语言实施，并充 分采用数据库技术f 3 2 】。 e m u 与a c 2 及v 5 p 之间采用基于h d l c 的通信协议的6 4 k s 的通信信道来交换 消息。e m u 与后台机之间采用基于g 8 0 2 3 的t c p i p 协议进行通信。在a n 0 3 s 4 1 中所有的模块之间的信息交换都是采用基于h d l c 的类7 号信令的第二层协议，省去 其复杂的处理机故障控制，利用信号单元出错率监视和闭塞过程，修改其中定时器的 值，使得通信既可靠又高效。 华中科技大学硕士学位论文 e m u 、v 5 p 及a c 2 等机盘的软件放在f 乙峪眦p r o m 中，可通过后台加载、修改 或升级。各处理机盘的软件功能结构如图3 5 所示。 a c 2 e m u v 5 p p 印烈用户状态扫描l j 维护管理。提供0 3 口 l j完成l a p v 5 协议 i s d n 第二层协议 r 叫 维护操作管理 完成驱动、测试功能 完成集线控制功能 发送呼叫控制信息 l后台机 i 显示a n 0 3 a 4 1 自动信息 显示和处理人机命令 图3 5a n 0 3 s 4 l 软件结构功能框图 e m u 机盘软件 e m u 中的软件负责管理并协调整个接入网设备的各个模块之间的工作。与后台通 信，完成维护管理功能。与a c 2 通信，不处理a c 2 与呼叫相关的消息，只处理与维护 管理相关的信息包。与v 5 p 通信，作为系统管理的一部分。控制e 1 x 机盘实现交叉链 接功能。完成告警管理的功能。实现数据配置和数据备份，代码升级修改等功能。 v 5 p 机盘软件 v 5 p 机盘的主要功能负责v 5 协议，其中包括对d 通道信息的封装与拆封。完成 p s t n ，b c c 控制，链路控制，保护协议及l 世v 5 e f 、l 廿v 5 d l 协议。完成对中继 线的扫描功能。与e m u 及a c 2 通信过程中，接收来自e m u 及a c 2 的维护管理消息， 完成相应的功能。发送与呼叫相关的消息经e m u 到a c 2 ，系统管理和网络驱动消息 给e m u 处理。 在多个v 5 p 的情况下，定义其中个v 5 p 为主用，其余的各个机盘为次用，主用 与次用之问有通信通道，次用只完成扫描和l u v 5 的第二层协议，高层的处理由主用 来完成。 a c 2 机盘软件 华中科技大学硕士学位论文 完成用户线路的状态扫描，完成窄带i s d n 的第二层协议，并把第三层信息及p s t n 用户线状态的变化信息送给e m u 处理或不处理直接送给v 5 p 。接收e m u 或v 5 p 经 e m u 送来的信息，完成驱动功能，如测试、闭塞等。具体的功能包括： ( 1 ) 对p s l n 用户：用户摘、挂机扫描，脉冲号码扫描，驱动振铃、驱动反极和驱动 测试( 测试p s t n 用户板，内部电路、外线状况和话机状况) 。 ( 2 ) 对b r a 用户：监视并处理i s d n 用户使用状况，扫描摘、挂机。 ( 3 ) a c 2 用户处理模块中有交换网络，可实现用户级的集线功能。 后台机软件 后台机上的软件的主要功能是实现比较友好的人机界面。其中包括显示a n 0 3 s 4 1 的自动信息和状态；显示和处理人机命令：描述a n 0 3 s _ 4 1 的框架结构数据；处理 a n 0 3 s 4 1 的统计信息，如计费话单等；提供操作员管理功能；提供权限控制功能；提 供多个舢岫3 s 一4 1 的集中维护管理功能。 3 4 本章小结 本章介绍了a n 0 3 s 4 l 接入网设备的软硬件总体设计思想，并描述了总体设计方案， 其中包括硬件结构、软件结构及全局组网方案。并详细地介绍了每块机盘的软件组成 及其所实现的功能。 本章第一节对a n d 3 s _ 4 1 接入网设备进行了总体描述，给出了设备的总体框图。 第二节对于”帕3 s 4 1 设备硬件部分从局端设备和用户端设备两方面分别介绍了其构 成，侧重点落脚在各个单盘上。而第三节则是从软件结构的角度对于a n 0 3 s 一4 1 设备 的重点机盘进行了介绍，包括e m u 、v 5 p 、a c 2 以及后台程序。 华中科技大学硕士学位论文 4 1 概述 4 在a n 0 3 s 一4 1 设备中实现i s d n 的接入功能 在a n 0 3 s 一4 1 项目的第一阶段已经完成的基础上，增加i s d n 的接入功能，其主要 工作是实现i s d n 的第一层协议，同时对第二层以上协议的信息进行统计复用并加以 封装后送给交换机。其中须增加一块基本速率接口盘( i s d n b r a ) ，实现j s d n 的物理 层功能，它把i s d n 的2 b + d 用户的b 信道及d 信道信息经过时分复用后，直接送给 用户端设备上的a c 2 机盘，a c 2 机盘把d 通道信息进行统计复用后经e m u 盘传送给 v 5 p 机盘，并由e m u 及v 5 p 共同完成v 5 2 接口上d 通道信息的封装，然后将封装好 的d 通道的信令信息通过v 5 2 接口送给i s d n 交换机，由i s d n 交换机执行i s d n 的 第二层及第三层即网络层协议，最终实现i s d n 的接入。所以在a n 0 3 s _ 4 1 设备的基础 上，只须增加一块基本速率接口盘( i s d n b r a ) ，再通过修改原来v 5 p 机盘上的应用 软件，就可实现i s d n 的接入的功能。图4 1 所示为d 通道的信息流图 3 3 】。 图4 1a n 0 3 s 4 l 的d 通道的信息流图 华中科技大学硕士学位论文 ( 2 ) 系统结构 系统采用模块化的设计，分为三个子系统：系统子系统f 包括执行控制模块、系统 控制模块) 、p s o s 系统子系统( 包括p s o s 系统库模块、p s o s 配置模块、p s o sb s p 模 块、引导程序模块) 、应用子系统( 包括人机界面控制模块、操作维护模块、呼叫处理模 块1 ，其系统模块结构图如图4 2 所示。 图4 2系统模块结构图 系统子系统负责与p s o s + 内核的接口。提供简化的任务管理，队列管理和内存管 理。任务管理负责任务的属性和优先级的管理，与应用子系统的接口为任务号；还提 供定时器管理，负责有关定时器的使用的归口管理。利用p s o s + 提供的定时器功能实 现时钟和周期调度；利用p s o s + 提供的致命错函数配置成自己的处理过程。通信模块 完成模块间的信息交换。基本i ，o 管理完成对6 8 3 6 0 q m c 、8 9 8 0 等硬件接口的操作。 系统控制模块完成再启动管理功能。 系统子系统的总体模块结构图如图4 3 所示： 图4 3 系统子系统模块结构图 华中科技大学硕士学位论文 4 2 2 协议信息处理 在v 5 p 机盘中，协议的处理用s d l 语言来描述，用s d l 描述的i s d n 数据链路 层协议通过程序来实现的主要方法为：按状态划分，按照不同的状态划分不同的任务。 状态或子状态用变量来表示，状态变化即是修改变量的值。协议的实体可以有很多， 但处理程序只用一套，可用数组结构表示不同的实体。协议基本上是激励型的。因此 可设计一个队列对应个任务，用于存放激励消息，由消息队列启动任务。任务处理 完相应的消息后自动挂起，任务处理消息时应尽量简单，如遇复杂的处理则应用定时 器功能把复杂的处理分时处理。 在协议处理的应用中，最常见的术语就是状态，而状态迁移是协议处理程序中最 常见的方法之一，因而定时器的应用十分广泛。 归根结底，协议处理就是以状态为基础，以各种定时器的中断来响应消息队列， 不同的定时器调度消息队列中不同的消息，或相同的定时器顺序调度消息队列中不同 的消息。然后再以消息来作为激励状态变更的源动力，最后以事件的处理完成相应的 协议处理过程，返回主程序【3 5 】。 在v 5 p 机盘中，v 5 接口协议在项目的第一阶段的工作中已经完成，咀下将对i s d n 第二层严格按照删t 的o 9 2 l 见议书中的附录b 所提供点对点规程的s d l 编程实现， 其中，点对点数据链路层实体的状态包括以下的八种【1 4 ： 状态1 佃i 未分配 状态2 分配等待t e i 状态3 建立等待t e i 状态4 t e i 已分配 状念5 等待建立 状态6 等待恢复 状态7 建立多帧 状态8 定时器恢复 华中科技大学硕士学位论文 4 2 3d 通道信息统计复用的实麓 蓁；龚薯越珂j 羹耋鎏i 噤；g 委；萋滔嗡雾跫霉! 闭糯薹薹耋彰薷赫；割乏彰五鬣w 萎； 尊i f ：= 蘩蓠猿糌趋察塑2 蠹赢薹= 唯臻；兰墓檀鐾议瑟磐萋警藿嬲鍪誉；佣：澎耋专薹澄；蘸篓n 囊 ； i = 情域羹垂葬霉囊| i 蠢霉训诸建挞溪 ：z；箨娃囊谨海砺兹巨蟊狻羹；瑟曼挽基；荽彗辜耋ij囊籀鬟一攀噼i。掣譬瓮缎踅墼萎丁u 通信标准组，建议g 7 0 6 与g 7 0 4 ：建议规定的基本帧结构有关的帧定位和循 环冗余校验( cr c ) 程序i t u t 北京：1 9 9 1 2 7 2 8 【2 2 】y d no2 0 一1 9 9 6 本地数字交换机和接入网之间的v 5 1 接口技术规范北京： 北京邮电部传输所，1 9 9 6 7 。8 【2 3 y d no2 1 1 9 9 6 本地数字交换机和接入网之间的v 5 2 接口技术规范北京：北京 邮电部传输所，1 9 9 6 9 1 0 【2 4 】0 p t i c a la c c e s sn e t w d r k st os u p p o ns e r v i c e su pt ot l l ei s d n p r m a r yr a t eo re q u i v a l e n t b j tr a t e si t u tr e c 9 8 2 1 9 9 6 7 8 【2 5 】a c c 。s sd i g i t a ls e c t i o nf o ri s d np r i m a r yr a t ea t2 0 4 8 k b i t s i t u - tr e c g 9 6 1 ，1 9 9 3 1 2 1 3 【26 】宋克秀，唐红俊a n 0 3 s 一4 1 接入网设备整机总体方案( 内部资料) 武汉：烽火通信 科技股份有限公司，2 0 0 3 4 2 【27 】侯景元，刘承志a n 0 3 s 一4 1 接入网设备局端设备方案( 内部资料) 武汉：烽火通信 科技股份有限公司，2 0 0 3 。4 。4 0 【28 】m t 8 9 8 0d i 舀t a ls w i t c hm a i l n a l m 1 t e li n c ，1 9 9 5 4 6 4 7 【29 】侯景元，刘承志- 心旧3 s _ 4 1 接入网设备用户端设备方案( 内部资料) 武汉：烽火通 信科技股份有限公司2 0 0 3 4 - 3 4 【30 】郭明桥m c 6 8 3 6 0 集成通信控制器用户手册北京：北京人民邮电出版社1 9 9 8 9 1 1 华中科技大学硕士学位论文 b u f 【m a xm s g 】 信息缓冲，m a x m s g = 6 4 2 ) e m u 与v 5 p 之间的l p d 信息格式 t y p e d e fs t r u c t b y l e c n o ： b y t e k n g t h ； w o r dl 3 a d d r ： l l 奸d l a p d i f ； ) c d u 蟑d ； c n oc 通路号 k n g t h 长度 d a d d r l 3 地址 i _ 丑p d l n fu 婶d 信息 3 ) e m u 第二层和第三层之间的l a p d 信息格式 t y p e d e fs t n l c t w o r db n o ： b y t ec n o ： b y t e k n 舀h ； b 廿d f r a m e l a p d f ； 1 2 3 l 镭d ； b n ov 5 p 板号 c n oc 通路号 k n 垂h 信息的长度 i 砷d fl 廿d 封装帧 华中科技大学硕士学位论文( 4 ) 信息处理流程具体实现1 ) a c 2 对信息的处理 a c 2 在层管理组件的a c o m l l 2 c 中收到t e 过来的l 廿d 信息( 如图4 5 ) 后，在 r e c v f r 锄e ( ) 中增加婀f d e f i s d n ，表示是a c 2 板的接收程序，根据c n o 信道号查ts 一f o u t e 【】 表得到其属性，如果是isdn乙廿d，即 x 华中科技大学硕士学位论文 2 ) e m u 对a c 2 过来的【a p d 信息处理 在层管理组件的c c o m l 2 3 c 的r e c v d a t a 中增加对信息类型的判断。 c a s e a n l p d _ i n f 0 ： ( w o r d ) l c = t s r o u t e 【t s 】d e s t n o ； 加上u c 号和长度，形成与d s p 0 0 0 1 4 c 的接口q u e s c n d 到d s p 0 0 0 1 4 c 中的接收任 务。 在d s p 0 0 0 1 4 c 要实现以下功能： i f 用户号( l c “拉d e n ) e n ( 用户号) t h e n 丢弃信息； e l s e 在图4 6 的帧头加上c 通路号，即i s d n 端口号，如图4 7 ： s e n d d a t a (