迷你型SDH系统的设计.doc

迷你型 SDH 系统的设计马惠明 1施益 2( 1. 浙江大学信息与电子工程学系杭州 310027 ; 2. 东方通信股份有限公司技术中心杭州 310013)摘 要 本文分析了迷你型 SDH 系统产生的背景 , 论述了系统设计目标与原则 , 讨论了系统结构及主要功能 , 重点讨论了灵活复用部分 。关键词DXC1/ 0灵活复用SDHSDH 设备使用统一网管 。为了避免像标准型 SDH 设备那样功能大而全 , 在设计中针对 SDH 低端设备的实际应用需求情况在功 能上做了一些取舍 , 并增加了灵活复用功能 。设计中始终贯穿 着“紧凑”“、实用”“、灵活”的精神 ,在高性能的前提下 ,尽量降低 成本 。研制迷你型 SDH 系统 ,我们考虑的设计原则如下 。( 1) 遵循标准与规范符合 ITU 的相关建议 、国标与部颁标准1 4 。( 2) 技术先进采用先进的设计与仿真手段 , 选用新型与高集成元器件和 超大规模可编程器件 ,按照模块化设计思想 ,可灵活配置成多种 类型的 SDH 设备 ,达到国内领先水平 。( 3) 稳定性高 通过高集成度与设计的合理性来提高设备的稳定性与可靠性 ,降低故障率 。( 4) 成本低设计为单板结构 , 只有一种类型的 PCB 板 , 可以通过部分 电装的方式来组成各种类型的设备 ,极大地降低成本 。( 5) 管理操作维护方便提供全中文的基于 PC 机与中文 Wi ndows 9x/ NT 的 SDH 网 络管理系统 , 功能强大且要符合国内实情与用户的操作习惯 。1 引言SDH 传输设备大量应用于通信主干网及各种通信专网 , 提 供优越的传输平台 。标准型 SDH 设备一般采用标准的 ETSI 机 架 , 采用模块化设计 , 它的模块化是以单板为单位的 , 根据客户 需要选择不同种类的单板构成一个 SDH 设备 。由于设计时要考 虑产品系列化的问题 , 各种速率等级的 SDH 设备尽量共用相同 种类单板 , 信号背板设计时也要兼顾不同速率等级等另外要考 虑提供主控 CPU 及系统时钟等关键模块的热备份 、单板备用 等 ,导致单板种类较多 ,信号背板设计复杂 ,机架体积大 ,设备功 耗较大 ,需要考虑散热问题等等 ,导致设备成本较高 。对于大量 低端 STM - 1 的应用来说 , 采用标准型 SDH 设备可以说是高端 的设计在低端应用 , 价格较高 , 很不经济 。从某种意义上说 , 传 统的标准型 SDH 设备不利于 SDH 技术更广泛深入地应用 。通过调查分析得知 , 存在大量 SDH 的低端应用需求 。例如 针对一般的移动传输网来说 , 基站与基站间的通信业务量通常 只需 1 个 E1 链路即可 , 多个基站之间利用一个 STM - 1 容量已 经足够了 。在类似这样的应用系统中 , 高速与大容量不是追求 的重点 ,在这种情况下 ,设备的性能价格比就成了考虑的主要因 素 。市场的需求为我们提供了开发生产迷你型 SDH 系统的机 遇 , 针对移动通信传输 、电力专网 、局域网等应用进行了优化设 计 , 除拥有标准型 SDH 设备的功能外 , 还具有体积小巧 、功耗 低 、复用灵活的特点 。价格低是其突出的优点 ,甚至不到同类标 准型 SDH 设备的三分之一 。3系统结构3. 1系统概述我们设计的迷你型 SDH 设备是单板结构的小型 STM - 1 传 输设备 ,所有功能模块集中于一块单板上 ,在标准的 STM - 1SDH 设 备 的 基 础 上 , 增 加 了 2 Mbit/ s 重 定 时 、2 Mbit/ s 成 帧 和 64 kbit/ s 时隙交叉 等 功 能 , 并 具 备 V. 24 异 步 数 据 接 口 与2设计原则迷你型 SDH 设备的设计与标准 SDH 设备兼容 ,可与标准型电信科学 2001 年第 6 期V. 35 同 步 数 据 接 口 。整 个 设 备 从 逻 辑 上 可 认 为 是 SDH ADM( 155 Mbit/ s) 设备与灵活复用器 ( FM) 的结合 , 或是 SDH ADM ( 155 Mbit/ s) 设备与 DXC1/ 0 设备的结合 。3. 2 系统构成整个系统由前台的硬件系统与后台的网络管理系统构成 , 硬件系统由 SDH 模块 、FM 模块 、MCU 模块和 CL K模块四大部 分组成 。用户可以根据需要 ,选择其中的全部或某些模块 ,来构 成 ADM、TM、REG或 DXC1/ 0 等设备 ,系统结构见图 1 所示 。( 1) 主控单元模块 ( MCU)是整个系统的控制中枢 ,负责对各模块的控制和管理 ,即实 现 SEMF 和 MCF 的功能 。它为控制软件和网管代理提供良好的 运行平台 , 对外提供 10BASE - T 以太网接口及标准 RS - 232 接 口 , 方便与网管系统连接 。MCU 模块主要由处理器 、存储器 、控 制接口电路 、控制 I/ O 端口 、实时时钟等部分组成 。在设计上采 用 Motorola 公司的 MC68360 为核心处理器 , 主存采用 32 位数据 总线 。8 位 I/ O 总线构成内部控制通道 。( 2) SDH 模块 ( SDH)完成光信号收发 、时钟提取与合成 、SDH 开销字节处理 、2 Mbit/ s 信号的复用 / 解 复 用 、SDH STM - 1 终 端 传 送 功 能( TTF) 、E1 适配和 VC - 12 通道终端功能 (LPA + LPT) 、VC - 4 组 装功能以及交叉连接功能 , 解复用后的 2 Mbit/ s ( E1) 信号送给 FM 模块 ,同时把 FM 送过来的 2 Mbit/ s 信号复用至 SDH 帧中 。 它的功能相当于一个 STM - 1 ADM 或者 TM。( 3) 灵活复用模块 ( FM)包括 E1 成帧器 、64 kbit/ s 交叉矩阵 、E1 线路接口 (L IU) 等功能 , 它对 SDH 部分送过来的 E1 信号解同步 、重定时 , 送 入交叉矩阵进行时隙交叉 ; 对交叉矩阵出来的 E1 信号进行组 帧 , 成帧的 E1 信号送给 SDH 模块 。同时 , 提供线路侧的 E1 透明传输路径 , 从 LIU 直接到 SDH 模块 , 不经过交叉矩阵 、 E1 成帧器 。由于 FM 的 2 Mbit/ s 信号全部挂在一个 64 kbit/ s 交 叉矩阵上 , 能够非常灵活地指配任一 2 Mbit/ s 的任一时隙的交 叉 , 所以它给系统的应用提供了巨大的灵活性 , 功能上相当于 DXC1/ 0 。( 4) 时钟处理模块 ( CL K)为系统提供统一的参考时钟和时序 。该模块由时钟选择和 分频 、数字锁相环 、时序生成和接口驱动等部分组成 。主要采用 FPGA 实现外标选择 、分频 、鉴相和系统时序生成等功能 。数字滤波算法也采用 FPGA 实现 。时钟部分除实现 SDH 设备的 SETS功能外 ,还提供 2 Mbit/ s PCM 同步信号 。( 5) PC 机网管PC 机 SDH 网管具备标准的工作站版本 SDH 网络管理系统 的所有功能 ,更可以支持 64 kbit/ s 端到端路由配置 ;通过引入网 元组实现层次化网络管理 。系统操作及维护人员通过它监视 、 控制迷你型 SDH 设备的工作 。操作人员可以进行端口设置 、控 制和监视 ,控制交叉连接及拆除 ,从而完成系统的设置 、控制 、查 询及对本系统故障进行监视等任务 。图 1 系统结构框图14 电信科学 2001 年第 6 期PC 机网管选用 Intel PentiumII 以上档次的微机 ,软件基于中文 Wi ndows 9x/ NT环境开发 , 操作人员通过鼠标和键盘进行点 取和输入 ,操作简便 、使用灵活 。从系统结构图可以看出 ,该系统具有明显的模块化结构 ,可 以作为 SDH ADM( 155 Mbit/ s) 或 TM 设备使用 ; 也可以省掉 SDH模块 ,由另三个模块构成 DXC1/ 0 设备 。系统实现了完整的 SDH模块功能 ,支持通道保护和复用段保护 。4 迷你型 SDH 系统的主要功能( 1) 终端复用功能 通过省去一路光口及灵活复用模块的交叉连接部分 , 可以作为 TM 设备使用 ,将低速支路电信号纳入 STM - 1 光信号或反之 。( 2) 插分复用功能省 去 灵 活 复 用 模 块 的 交 叉 连 接 部 分 , 可 以 作 为 标 准 的 STM - 1 ADM 设备使用 ,插/ 分 2 Mbit/ s 时隙 ;如果不省去交叉连 接模块 ,则除具有标准 ADM 设备的功能外 ,更是具有了群/ 支路64 kbit/ s 时隙任意交叉连接的强大功能 , 为系统提供了巨大的 灵活性 。( 3) 中继器功能省略灵活复用模块 , 就成了光 SDH 中继器 , 可完成 SDH 光 信号的再生 、放大等功能 。( 4) 交叉连接功能省去 SDH 模块此时作为 DXC1/ 0 使用 , 行使 DXC1/ 0 的交 叉连接功能 ,理论上最多可支持 1024 个 64 kbit/ s 时隙的交叉连 接 。( 5) 管理维护功能功能强大的网络管理系统 , 提供路由配置 、告警管理 、性能 管理 、配置管理业务保护部分支持复用段保护 、支持 2 Mbit/ s 通 道保护及 64 kbit/ s 通道保护 。图 2 灵活复用模块多 8 路 G. 703 E1 信号 、连接 V. 35 的一条 2 Mbit/ s PCM 链路 、外置公务模块的一条 2 Mbit/ s PCM 链路共 19 路 2 Mbit/ s PCM的 64 kbit/ s 任意交叉连接 ,如图 2 所示 。 交叉矩阵和支路接口部分是灵活复用器的核心部分 , 其中成帧器具有 2 帧缓冲 ,能完成输入时钟到系统时钟的转换 ,这同时也实现了输出 2 Mbit/ s 信号的重定时 。这部分通过旁路成帧 器和交叉矩阵 ,支持非结构化 E1 信号接入 。6结束语迷你型 SDH 设备与标准型 SDH 设备是互为补充的 。实际 组网中 , 可组成相交环 、相切环 、链形 、网孔 、树形等多种 拓扑结构 , 采用通道保护或复用段保护 , 结合 DXC 设备组成 自愈网 , 提高网络生存性 。迷你型 SDH 设备由于设计上主要 考虑灵活性与成本问题 , 也有它的不足 , 如不提供 CPU 及时 钟热备份功能 , 用户自己无法通过热插拔单板的方式来更换 故障板或更改设备类型等 。设备出现故障时 , 只能进行设备 更换 , 此时会引起业务本节点的中断 , 可以采用高生存性的 网络拓扑结构结合保护手段来尽量避免或减少影响发生 , 或 在关键业务节点采用标准型 SDH 设备 。实际上 , 由于迷你型 SDH 设备结构紧凑 、集成度高 、功耗小 , 反而比标准型 SDH 设备可靠 。迷你型 SDH 设备是针对 市 场 需 求 而 成 功 设 计 的 一 款 产 品 。广泛使用迷你型 SDH 灵活复用设备可以产生良好的社会与 经济效益 , 通过为各行业量身定做 SDH 设备和提供 OEM 服务 , 为 SDH 传输设备的应用与推广又走出一条新路 。5迷你型 SDH 的灵活复用迷你型 SDH 传输设备与标准型 SDH 设备的最大不同就是 它引进了灵活复用的思想 ,通过灵活复用模块的设计 ,将 DXC1/0 的功能引入到传统的 TM 与 ADM 设备中 ,可直接完成 64 kbit/s 颗粒的交叉连接和上下电路功能 , 极大提高系统的灵活性 , 同 时又可作为独立的 DXC1/ 0 设备使用 。时隙交叉矩阵部分采用 TTSI1 K 16 T时隙交叉芯片 , 该芯片 支持最大容量为 1024 个 64 kbit/ s 时隙的无阻塞连接 。针对实际的市场需求及迷你型 SDH 设备的定位 ,迷你型 SDH 的灵活复用 部分支持 SDH 部分过来的 8 个 2 Mbit/ s NRZ 信号 、SDH 开销公务字节与 V. 24 合成的 2 Mbit/ s PCM 链路以及线路上送来的最参考文献1 ITU - T G. 707 , G. 781 , G. 957 , G. 958 , G. 825 , G. 826 , G. 813 , G. 703 , G. 823 等系列建议15 电信科学 2001 年第 6 期No . 7 信令监测系统的发展与应用刘经平孔令萍(中国电信集团公司 北京 100053)摘 要 简要介绍 No. 7 信令监测系统的技术现状 、发展前景及应用情况 , 阐述了 No. 7 信令监测系统在公众电话网 (国际国内电话网/ 智能网等) 的网络维护管理工作中可以发挥的强大功能和多种应用 。关键词No. 7 信令 网络维护管理 发展 应用电接口终端连接方式 ,在 No. 7 信令链路上直接采集原始的信令数据进行分析处理 ,提供对 No. 7 信令网的实时动态监测 。No. 7 信令网上的各种信息资源极为丰富 , 利用监测系统采 集的各种原始数据 ,不仅可以对 No. 7 信令网的传输链路和信令 设备进行集中维护 , 如协议分析 、负荷分担 、接通率 、呼损分析 等 , 而且可以将消息转化为呼叫详细记录 ( CDR) , 然后对 CDR 进行分析处理 , 实现网络的业务分析 , 对 No. 7 信令网的运行状 况进行评估和监视 、统计网络运行的详细指标 、对故障进行定位 分析 、实现全网的实时呼叫跟踪 、监测运营商服务质量( QoS) 、网 间服务质量协议 ( SQA) 监测等 。1 前言No. 7 信令网是通信网的重要组成部分 ,是通信网向综合化 、 数字化 、智能化 、宽带化 、个人化发展的不可缺少的基础支撑网 之一 。如果将通信网中的各种话路 、SDH、ATM 等比做机体中的 血管 ,那么 No. 7 信令网就是机体中的神经系统 ,如果神经系统 不能正常工作的话 ,机体根本无法正常工作 ,因此 No. 7 信令网 不能正常工作的话 ,整个通信网也不能完成正常的业务交换 。目前我国已经建成了由高级信令转接点 ( HSTP) 、低级信令 转接点 (LSTP) 和大量信令点 ( SP) 组成的三级 No. 7 信令网 ,越来 越多的电信业务需要通过这个支撑网来进行接续和控制 。因此 ,No. 7 信令网的运行质量直接影响到电信网及其各种业务网的运 行稳定性和实际效益 。No. 7 信令网作为一个神经网络 ,具有其特 殊的一面 ,即便在一个偏僻地方的一个小的信令问题也潜伏着 引起网络大范围瘫痪的危险 。在这种情况下 ,No. 7 信令监测系统 作 为 对 No. 7 信 令 网 进 行 集 中 监 测 和 管 理 的 工 具 应 运 而 生 , No. 7信令监测系统独立于电信网络和设备( STP 交换机和信令链 路) 之外 ,它是通过高阻跨接的方式或由交换机内部分切导出的2No . 7 信令网维护管理手段的发展现状我国 No. 7 信令方式的研究应用和 No. 7 信令网的建设经历 一个较长的时间 , 相应的各种技术规范日趋完善和成熟 。随着 三级信令网的建成 , 信令方式已经从随路信令演变到 No. 7 信 令 , No. 7 信令正逐步从直联