2023年基于IP交叉连接功能的业务汇聚系统.docx

基于IP交叉连接功能的业务会聚系统 张文博　陈家宁　曹雅素　沈浩裕 ：本文提出的一种基于IP交叉连接技术的业务会聚系统，可以实现多业务在IP传输网络的会聚，并实现会聚端的协议转换功能。 [关键词]IP交叉连接技术业务会聚系统协议转换 1背景技术 现有通信技术中，数字交叉连接功能基于TDM时分复用技术。TDM时分复用技术：该技术的典型设备如PCM设备、SDH设备，该技术将不同的信号相互交织在不同的时间段内，沿着同一个信道传输;在接收端再用某种方法，将各个时间段内的信号提取出来复原成原始信号。该技术实现交叉连接是将不同的业务时隙做了不同的时间标识，改变时隙位置的方式实现业务时隙的数字交叉连接。 2现有技术的缺乏 基于TDM的交叉连接技术在目前的多业务会聚的通信系统中运用广泛，且稳定可靠。但该技术占用资源较多、配置复杂，灵活性差。由于现有通信系统对多业务接入会聚大多基于接入层设备，如PCM、SDH设备，但在通信网络不断IP化的今天，TDM技术已不适合现有通信系统的运用。 〔1〕无论是TDM时分复用技术还是WDM光波分复用技术，都采用了独占带宽的方式实现业务时隙通信，以TDM时分复用技术为例：一路在交叉连接系统中占用一个64kbit时隙带宽，但无论这路是否在使用，系统时刻都为这路准备了通道时隙，在不使用时，也不会释放通道带宽给其他业务使用，TDM时分复用业务的时隙有多种，每种业务占用的带宽大小差异很大。 〔2〕采用传统的TDM时分复用技术和 WDM光波分复用技术实现业务会聚，配置复杂且灵活性差，特别是多个站点的不同带宽、不同业务在多级传输网络会聚时，需要考虑的因素很多，如业务的时隙带宽、每个业务的时隙位置、设备的时钟业务等等都需要精确无误的进行配置，否那么会导致业务不能通信，检查错误的复杂度也很大。 〔3〕采用传统的TDM时分复用技术和WDM光波分复用技术实现业务会聚，由于配置复杂性，给用户的管理维护增加难度，加大了管理维护的工作量。 在通信运用普遍IP化的今天，无论是业务接入端还是业务传输系统都在实现IP化的改造，传统的基于TDM的技术已不适合或者阻碍通信网络的进一步开展，传统的TDM业务在逐渐被替换，直至最后被完全淘汰。 3系统架构 传统的TDM时分复用技术和WDM光波分复用技术都是时隙独占的一种技术，在以往的以TDM设备和WDM设备为主的技术体系中，发挥了很大的作用，技术优势也得到很好的表达，但在如今通信网络不断IP化的趋势下，业务以IP分组包的方式进行传输，与原来的TDM时分复用的技术体制完全不同，两者并不兼容。本文旨在实现一种基于IP交叉连接技术的业务会聚系统，实现多业务在IP传输网络的会聚，并实现会聚端的协议转换功能。 4技术方案 一种基于IP交叉连接技术的业务会聚系统，其目的在于实现多业务在IP传输网络的会聚，并实现会聚端的协议转换功能，与图1所示的传统会聚设备相比，本系统还实现了基于IP分组数据实现数字交叉连接功能，该功能颠覆了传统交叉连接技术和多业务会聚方式，简化了交叉连接配置方式，使得多业务会聚系统智能化、扁平化，管理更方便、兼容性更强。 基于IP交叉连接技术的业务会聚系统，根据方案的技术特点，通过以下两个系统结构对技术方案加以详细说明： 4.1单模块系统 单模块的系统图如图1所示。 单模块系统由图1中②IP封装与端口标识模块、③IP交叉连接模块、④数据定向转发模块、⑤⑥业务端口，以及外部的①业务接口、⑦会聚接口组成和⑧管理系统，各个模块的功能如下： ①业务接口：各种需要进行接入和传输的业务接口，音频接口如：FXO、FXS、2/4WE&M、磁石、载波等接口。数据接口如：RS232、RS485、RS422、V35、E1等，以及以太网和SDH接口; ②IP封装与端口标识模块：对①业务接口进行IP封装，该局部为现有技术，例如各种网关设备实现的功能。本系统对IP封装后的每一个接口加上端口号，用于识别接口IP封装后占用的位置，然后将封装后的接口数据和端口⑤信息连接至③IP交叉连接模块; ③IP交叉連接模块：采集单系统中所有的接口模块的信息，即接口数据和端口号，该模块可以根据运用需要配置除⑤以外的端口⑥，端口⑤⑥可以通过⑧管理系统进行配置; ④数据定向转发模块：该模块接收经交叉连接处理后的端口⑥信息，通过⑦会聚接口发送至网络侧，与相连IP网络上的其他节点设备通信，该模块具有IP包分组复用功能，具有IP路由器功能，为整个模块分配独立IP地址; ⑤⑥业务端口：⑤中包含业务接口经IP封装后的端口数据和端口号，⑥为IP交叉连接单元配置的端口，⑥端口的数量可根据需要配置，⑤⑥所有的端口都可以赋予唯一的端口号，每两个端口号之间都可以配对通信; ⑦会聚接口：网络侧组网接口，数据格式为标准IP包协议。会聚接口可以是1个，也可以是多个实现不同方向组网; ⑧管理系统：该系统的硬件为标准的PC，配套软件为本系统的专用管理系统软件，连接至本系统的单模块系统对其进行端口交叉配置，监控系统的工作状态。管理系统软件可安装在windows和linux系统，可对同一个互联的IP网中的所有单模块设备进行管理配置。其中，单模块系统的工作步骤如下： 步骤一，将各种①业务接口经过编码处理后变成固定格式的数字信号传送给②IP封装与端口标识模块，②将数字信号封装成IP数据包，在IP数据包中添加端口标识，端口标识信息包含①业务接口类型、速率信息; 步骤二，根据业务接口的数量和种类，再通过⑧管理系统对③IP交叉连接模块进行⑤⑥业务端口配置，⑤⑥配置的内容包含端口号和端口类型，端口号的数量根据需要配置，端口类型根据需要传送的业务接口类型而定，如E1接口的接口类型信息：速率为2048kbit，占用IP带宽为2.3Mbit; 步骤三，通过⑧管理系统配置，将需要配对通信的两个端口进行连接，比方图2：有两个端口号为8001和8011需要配对连接，只要将8001和8011放在同一端口組中即可，但要求8001和8011的端口类型一样。 步骤四，将所有⑥端口数据连接至④数据定向转发模块，然后对⑥端口数据进行IP包分组复用处理，发送至网络侧。 单模块系统在配置交叉连接时，是通过端口号配对连接的，只要将两个端口号归到同一组即可实现两个端口之间进行通信。 本文中的单模块系统中，③④模块采用FPGA嵌入式系统实现，所述FPGA处理芯片采用型号为EP4CGX150DF2717的芯片。 4.2多模块系统 多模块系统的工作原理是在单模块的根底上的进一步扩展，多模块系统成立的条件是各个单模块系统在同一个IP传输内，每个单模块系统有一个独立的IP地址，运用图如图3。 图3中，每一个单模块系统的业务端口配置端口号，由于本系统是通过端口号实现端口.之间连接的，而各个单模块又在一个局域网中进行组网连接，故不同单模块系统的端口可视为在同一个IP交叉连接单元的集合，集合中的每个端口之间可以直接实现IP地址+端口号的方式配对连接，多模块系统简化后如图4。 图4中，由n个接入站和会聚站的单模块系统端口组成IP交叉连接单元矩阵，在配置端口的交叉连接时，只需指明单模块的IP地址和端口，将两个IP地址+端口放在一个端口组内即可实现不同单模块系统之间的两个端口连接，与传统的基于TDM时分复用方式的交叉连接网络相比，大大简化配置步骤。 5小结 本文提出了一种基于IP交叉连接技术的业务会聚系统，其目的在于实现多业务在IP传输网络的会聚，并实现会聚端的协议转换功能，与传统会聚设备相比，本系统还实现了基于IP分组数据实现数字交叉连接功能，该功能颠覆了传统基于TDM时分复用技术的交叉连接网络和多业务会聚方式，通过实施，大大简化了交叉连接配置方式，使得多业务会聚系统智能化、扁平化，管理更方便、兼容性更强。 参考文献 [1]刘轶旻.CMW500IP业务分析及IP连接平安测试方案介绍[J].信息通信技术与政策，2023〔12〕：72-75. [2]温泽辉.一种动态切换TCP连接IP地址的实现方法[J].科技信息，2023〔12〕：633-634.