基于CompactPCI的通信公共平臺(tái)

前言

最近，隨著IP數(shù)據(jù)服務(wù)爆炸性的增長(zhǎng)，IP網(wǎng)絡(luò)極有可能成為本世紀(jì)的事實(shí)上網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。因而萌生了將原有裝置接入新型網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)烈愿望。對(duì)IP相當(dāng)?shù)?strong>通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)際上存在三個(gè)巨大的市場(chǎng)。

1.新型企業(yè)網(wǎng)絡(luò)裝置，將語音、視頻和數(shù)據(jù)通信集成到IP網(wǎng)絡(luò)，如VoIP網(wǎng)關(guān)。

2.新型接入網(wǎng)絡(luò)裝置，將傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)裝置接入新型IP網(wǎng)絡(luò)。這類裝置應(yīng)配置多協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，如多協(xié)議路由器。

3.提高進(jìn)入基于IP網(wǎng)絡(luò)的電路交換裝置性能，降低采用電路交換網(wǎng)絡(luò)訪問Internet的成本。如內(nèi)建ISP調(diào)制解調(diào)器陣列的CO。

由于不同的市場(chǎng)具有不同的特性。很多為將它們視為三個(gè)分立的市場(chǎng)，因此為了滿足各自的要求，必須設(shè)計(jì)三種解決方案。然而，只要仔細(xì)分析所在這些裝置的基本架構(gòu)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)它們具有共同的要求和功能。在這競(jìng)爭(zhēng)劇烈的市場(chǎng)中，必須設(shè)計(jì)一種靈活又可擴(kuò)充的體系結(jié)構(gòu)來達(dá)到上市時(shí)間的目的。本文將論述一種一石擊三鳥的新設(shè)計(jì)方法。

設(shè)計(jì)原理

在分析了這些不同領(lǐng)域裝置的架構(gòu)要求后，很容易發(fā)現(xiàn)它們是具有共性的。對(duì)不同的通信量，當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)是集中在單一網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行，而不是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)只完成一種類型通信量。由于IP網(wǎng)絡(luò)成為事實(shí)上網(wǎng)絡(luò)的熱頭上減，因此對(duì)這類裝置的第一個(gè)共同要求是提供IP網(wǎng)絡(luò)的連接。連接有多種途徑，可通過以太網(wǎng)接口接入本地路由器，也可以連接至IP網(wǎng)的POP。這些裝置通常處于邊沿網(wǎng)上，數(shù)據(jù)速率不高，一般在T1～T3之間；而且IP網(wǎng)絡(luò)接口送出的數(shù)據(jù)在性質(zhì)上是突發(fā)的，異步的。

其次，在通信量進(jìn)入IP網(wǎng)絡(luò)前，要進(jìn)行一定程度的處理。處理會(huì)改變數(shù)據(jù)的特性，如時(shí)序關(guān)系、數(shù)據(jù)速率或誤差校正。由于這類的處理包含大量的計(jì)算，最好用信號(hào)處理算法來實(shí)現(xiàn)。硅工藝技術(shù)的改進(jìn)已經(jīng)極大的降低了DSP的成本，因此在成本方面，與專用硬件相比DSP已越來越具有競(jìng)爭(zhēng)力。DSP算法還有另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即它是用軟件實(shí)現(xiàn)的，只要修改相應(yīng)的軟件就能用同一個(gè)硬件實(shí)現(xiàn)不同的應(yīng)用。

輸入模塊提供與模擬部件/傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)裝置的連接。通常要求這個(gè)模塊能提供大量的各種類型的連接。目前市場(chǎng)上有一種新設(shè)計(jì)的通信處理器，通過改寫控制軟件和更改物理線路驅(qū)動(dòng)器就能提供各種接口。這表明，各類輸入模塊是可以用不同的線路驅(qū)動(dòng)器和重新使用背板總線接口來構(gòu)建的。

基于這些共性，一種基于模塊化設(shè)計(jì)方法的平臺(tái)解決方案可用來實(shí)現(xiàn)適合三種不同市場(chǎng)要求的公共架構(gòu)。本文建議的通信公共平臺(tái)架構(gòu)的關(guān)鍵是模塊化設(shè)計(jì)方法，在結(jié)構(gòu)上是靈活的，硬件是可擴(kuò)充的、反復(fù)使用的?；酒脚_(tái)架構(gòu)由三部分組成：輸入模塊，處理模塊和輸出模塊。各個(gè)模塊用平臺(tái)背板的通信總線交換通信量信息和控制信息，總線可以是同步的也可以是異步的。模塊化設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是允許獨(dú)立地設(shè)計(jì)各種模擬，由模塊的不同組合提供所需的功能。

模塊之間通信選用二種總線：TDM總線用于輸入模塊與處理模塊之間通信；而異步總線更適合處理模塊與輸出模塊之間連接。

圖1是建議的平臺(tái)架構(gòu)。如圖所示，類似的功能模塊集中在一塊電路板上。各種功能板與相應(yīng)的應(yīng)用軟件相結(jié)合，同一架構(gòu)就能執(zhí)行不同的功能。

平臺(tái)基本方案的主要部分是背板設(shè)計(jì)、電氣接口以及物理形狀因數(shù)。架構(gòu)設(shè)計(jì)選擇CompactPCI作為平臺(tái)的基本。Compact PCI是一種開放式標(biāo)準(zhǔn)，已作為一種工業(yè)化事實(shí)上標(biāo)準(zhǔn)而被廣泛采用。定義在cPCI總線上的H.110TDM是TDM總線的自然選擇。采用cPCI機(jī)箱的又一個(gè)附加好處是，該標(biāo)準(zhǔn)定義了五種機(jī)箱中的三種機(jī)箱，這表明生產(chǎn)廠商仍然可在基于cPCI平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)自己的專用標(biāo)準(zhǔn)，用于標(biāo)準(zhǔn)I/O，或用于某些專用高速背板總線。就成本而言，毫無穎問PCI外設(shè)支持芯片比其它標(biāo)準(zhǔn)更具價(jià)格優(yōu)勢(shì)。

VoiP網(wǎng)關(guān)要求

VoIP網(wǎng)關(guān)位于老式電路交換語音網(wǎng)絡(luò)與新式IP網(wǎng)絡(luò)之間。它為電路交換網(wǎng)絡(luò)提供必需的服務(wù)，即將64kbps/通道的語音通信量降低至較低的位率，然后在與IP數(shù)據(jù)包交換前將它分組成ICP/UDP數(shù)據(jù)包。VoIP網(wǎng)關(guān)的功能為：·直接連續(xù)至模擬部件，或通過T1中繼連接至CO網(wǎng)絡(luò)

·語音編碼解碼功能，完成語音的壓縮/解壓

·CPU完成協(xié)議棧處理、呼叫控制以及路由功能

·IP網(wǎng)絡(luò)接口

圖2是實(shí)現(xiàn)VoIP功能的通信公共平臺(tái)架構(gòu)。模擬線路卡連接至模擬電話，T1/E1中繼卡連接至CO。與IP網(wǎng)絡(luò)或本地路由器/服務(wù)器接口由處理器卡上的以太網(wǎng)接口或T1/E1中繼卡的接口完成。語音編碼解碼功能由DSP陣列板上的DSP軟件實(shí)現(xiàn)。只要簡(jiǎn)單地增加更多的DSP板即可擴(kuò)充網(wǎng)關(guān)的功能。

ISP調(diào)制解調(diào)器陣列要求

ISP調(diào)制解調(diào)器陣列將遠(yuǎn)程模擬部件連接至IP網(wǎng)絡(luò)，其要求是提供信號(hào)交接、誤差校正以及路由器/服務(wù)器或IP網(wǎng)絡(luò)的接口。主要功能包括：·與遠(yuǎn)程部件的模擬調(diào)制解調(diào)器的信號(hào)功能/協(xié)商

·調(diào)制解調(diào)器數(shù)據(jù)泵與ECDC處理

·連接至路由器/IP網(wǎng)絡(luò)

事實(shí)上，只要簡(jiǎn)單地在DSP上實(shí)現(xiàn)調(diào)制解調(diào)器功能并更改控制應(yīng)用軟件，VoIP網(wǎng)關(guān)中使用的完全相同架構(gòu)就可用來實(shí)現(xiàn)調(diào)制解調(diào)器陣列功能。DSP方法另有一個(gè)好處，即少量DSP達(dá)到高調(diào)制解調(diào)器密度，例如工作在80MIPS的Motorola56303 DSP很容易執(zhí)行2V.90調(diào)制解調(diào)器協(xié)議。提高DSP性能還能進(jìn)一步增加調(diào)制解調(diào)器密度。

PBX要求

傳統(tǒng)的PBX提供語言交換功能、至POTS電話的線路接口以及至電路交換網(wǎng)絡(luò)接口。隨著VoIP服務(wù)的進(jìn)化，總的趨勢(shì)是將語音服務(wù)集成到IP網(wǎng)絡(luò)。作為一條適移路徑，目前的PBX通常既能連接至電路交換網(wǎng)絡(luò)，又能連接至IP網(wǎng)絡(luò)。電路交換網(wǎng)絡(luò)連接用來提供本地呼叫服務(wù)，其特點(diǎn)是呼叫密度高、而服務(wù)負(fù)荷低；IP網(wǎng)絡(luò)連接是提供遠(yuǎn)程呼叫服務(wù)，其特點(diǎn)是通信量密度低而服務(wù)負(fù)荷高，從而獲取巨額的成本利益。

這表明新型PBX應(yīng)具備下列功能：·連接至模擬電話/數(shù)字電話

·交換引擎，提供語音的電路交換

·語音編碼解碼功能，完成語音的壓縮/解壓

·CO/IP網(wǎng)絡(luò)接口

圖3是實(shí)現(xiàn)新型PBX設(shè)計(jì)的通信公共平臺(tái)架構(gòu)。

多協(xié)議接入網(wǎng)絡(luò)路由器要求

多協(xié)議接入網(wǎng)絡(luò)路由器使用相同協(xié)議或不同協(xié)議提供各類物理層接口和分組路由功能。重點(diǎn)是提供多種物理接口連接并能處理各類協(xié)議，主要包括：

·ATM

·T1/E1，T3/E3

·ISDN

·LAN

·SDN

·CO/IP網(wǎng)絡(luò)接口

圖4是實(shí)現(xiàn)多協(xié)議路由器的通信公共平臺(tái)架構(gòu)。值得注意的是，該架構(gòu)是十分靈活的，增加新的特理接口可直接連接在TDM總線和CPCI總線上

結(jié)語

眾多服務(wù)提供商想把分組過程和遠(yuǎn)程接入服務(wù)盡可能多地轉(zhuǎn)移到邊沿網(wǎng)，從而降低支持Internet的總網(wǎng)絡(luò)裝置的成本，更好地控制帶寬利用率。VoIP網(wǎng)關(guān)、調(diào)制解調(diào)器陣列和多協(xié)議路由器將簡(jiǎn)化為功能模塊，可以集成在CO端、企業(yè)路由器/網(wǎng)關(guān)，甚至在遠(yuǎn)端SOHO路由設(shè)備中的新型PBX和CO交換裝置中。為了縮短上市時(shí)間、便于更新?lián)Q代，顯然要采用開放式系統(tǒng)。在通信公共平臺(tái)中采用基于CompactPCI系統(tǒng)能最大限度地重復(fù)使用，加快開發(fā)周期時(shí)間，以便在改變應(yīng)用時(shí)，讓大部分精力集成在更換軟件模塊上，而不是改變硬件設(shè)計(jì)。