基于CompactPCI的通信公共平臺

前言

最近，隨著IP數(shù)據(jù)服務爆炸性的增長，IP網(wǎng)絡極有可能成為本世紀的事實上網(wǎng)絡標準。因而萌生了將原有裝置接入新型網(wǎng)絡的強烈愿望。對IP相當?shù)?strong>通信網(wǎng)絡，實際上存在三個巨大的市場。

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

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

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

由于不同的市場具有不同的特性。很多為將它們視為三個分立的市場，因此為了滿足各自的要求，必須設計三種解決方案。然而，只要仔細分析所在這些裝置的基本架構，就會發(fā)現(xiàn)它們具有共同的要求和功能。在這競爭劇烈的市場中，必須設計一種靈活又可擴充的體系結構來達到上市時間的目的。本文將論述一種一石擊三鳥的新設計方法。

設計原理

在分析了這些不同領域裝置的架構要求后，很容易發(fā)現(xiàn)它們是具有共性的。對不同的通信量，當前的發(fā)展趨勢是集中在單一網(wǎng)絡中進行，而不是一個網(wǎng)絡只完成一種類型通信量。由于IP網(wǎng)絡成為事實上網(wǎng)絡的熱頭上減，因此對這類裝置的第一個共同要求是提供IP網(wǎng)絡的連接。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)絡接口送出的數(shù)據(jù)在性質上是突發(fā)的，異步的。

其次，在通信量進入IP網(wǎng)絡前，要進行一定程度的處理。處理會改變數(shù)據(jù)的特性，如時序關系、數(shù)據(jù)速率或誤差校正。由于這類的處理包含大量的計算，最好用信號處理算法來實現(xiàn)。硅工藝技術的改進已經(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已越來越具有競爭力。DSP算法還有另一個優(yōu)點，即它是用軟件實現(xiàn)的，只要修改相應的軟件就能用同一個硬件實現(xiàn)不同的應用。

輸入模塊提供與模擬部件/傳統(tǒng)網(wǎng)絡裝置的連接。通常要求這個模塊能提供大量的各種類型的連接。目前市場上有一種新設計的通信處理器，通過改寫控制軟件和更改物理線路驅動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動器和重新使用背板總線接口來構建的。

基于這些共性，一種基于模塊化設計方法的平臺解決方案可用來實現(xiàn)適合三種不同市場要求的公共架構。本文建議的通信公共平臺架構的關鍵是模塊化設計方法，在結構上是靈活的，硬件是可擴充的、反復使用的。基本平臺架構由三部分組成：輸入模塊，處理模塊和輸出模塊。各個模塊用平臺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。模塊化設計的優(yōu)點是允許獨立地設計各種模擬，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是建議的平臺架構。如圖所示，類似的功能模塊集中在一塊電路板上。各種功能板與相應的應用軟件相結合，同一架構就能執(zhí)行不同的功能。

平臺基本方案的主要部分是背板設計、電氣接口以及物理形狀因數(shù)。架構設計選擇CompactPCI作為平臺的基本。Compact PCI是一種開放式標準，已作為一種工業(yè)化事實上標準而被廣泛采用。定義在cPCI總線上的H.110TDM是TDM總線的自然選擇。采用cPCI機箱的又一個附加好處是，該標準定義了五種機箱中的三種機箱，這表明生產(chǎn)廠商仍然可在基于cPCI平臺上實現(xiàn)自己的專用標準，用于標準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外設支持芯片比其它標準更具價格優(yōu)勢。

VoiP網(wǎng)關要求

VoIP網(wǎng)關位于老式電路交換語音網(wǎng)絡與新式IP網(wǎng)絡之間。它為電路交換網(wǎng)絡提供必需的服務，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

·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)絡接口

圖2是實現(xiàn)VoIP功能的通信公共平臺架構。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)絡或本地路由器/服務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軟件實現(xiàn)。只要簡單地增加更多的DSP板即可擴充網(wǎng)關的功能。

ISP調制解調器陣列要求

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

·調制解調器數(shù)據(jù)泵與ECDC處理

·連接至路由器/IP網(wǎng)絡

事實上，只要簡單地在DSP上實現(xiàn)調制解調器功能并更改控制應用軟件，VoIP網(wǎng)關中使用的完全相同架構就可用來實現(xiàn)調制解調器陣列功能。DSP方法另有一個好處，即少量DSP達到高調制解調器密度，例如工作在80MIPS的Motorola56303 DSP很容易執(zhí)行2V.90調制解調器協(xié)議。提高DSP性能還能進一步增加調制解調器密度。

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)絡接口。隨著VoIP服務的進化，總的趨勢是將語音服務集成到IP網(wǎng)絡。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，又能連接至IP網(wǎng)絡。電路交換網(wǎng)絡連接用來提供本地呼叫服務，其特點是呼叫密度高、而服務負荷低；IP網(wǎng)絡連接是提供遠程呼叫服務，其特點是通信量密度低而服務負荷高，從而獲取巨額的成本利益。

這表明新型PBX應具備下列功能：·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)絡接口

圖3是實現(xiàn)新型PBX設計的通信公共平臺架構。

多協(xié)議接入網(wǎng)絡路由器要求

多協(xié)議接入網(wǎng)絡路由器使用相同協(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)絡接口

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

結語

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