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PowerAccess体系结构
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在宽带语音网关中提高端口密度和降低端口成本

     一.高密度板

     二.基于标准的机箱

     三.PowerAccess体系结构
       3.1 PowerAccess总线
       3.2 应用专用硅芯片



  在向一个集中网络基础设施的过渡中,通过宽带接入的语音网关是一个关键组件,但他们经常要面对市场的要求,降低每端口售价。创建高密度的方案是降低端口成本的一种方法。一个更高的端口密度通过一个大的端口数量,摊薄了机箱、冗余电源供给、以及冗余CPU的固定成本。一个高密度的设计也降低了设备功耗,并缩小了产品体积,这一点很重要,因为中心局机房的空间成本很高。使用基于标准的机箱也可以达到降低成本的目的,另外还可以缩短开发和部署所需的时间。通过使用应用专用的硅芯片来实现指定的功能,删除任何不必要的特性,还可以进一步降低每端口的售价。

一.高密度板  
                         

  由于每个机箱只有一定数量的插槽,所以实现一个高密度系统的第一步是开发高密度的板卡。能够采取的步骤包括:
  ● 通过支持多个E1或T1,或提供更高容量的接口,比如DS3、ST1、STS3、STM1或
    OC3,增加每块板支持的I/O接口数量。
  ● 加大提供压缩、回声抑制、会议、音频检测、以及处理通道所需其它功能的资源
    板密度。
  通过结合媒体流处理资源和I/O接口,系统的密度还可以进一步加大。
  举例,在创建一个连接到PSTN的VoDSL网关,但又不使用五类交换机时,需要许多组件:
  ● 一个高速ATM连接(OC3)
  ● 用于音频检测的DSP资源
  ● 用于回声抑制的DSP资源
  ● 高密度PSTN接口
  ● SS7接口
  为了实现一个低成本高效益的方案,这些资源必须在占用最少数量板卡的情况下,支持要求的通道数。

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二.基于标准的机箱

  除了使用高密度板之外,使用标准机箱是另一个降低端口成本的措施。PICMG(PCI工业化计算机制造商团体)工业团体和标准团体积极推动CompactPCI机箱结构在中心局环境的应用,已经定义了一个标准化机箱的布局、PCI总线、TDM总线、前面板接口、背板接口、电源需求、信号电平等──所有都满足由运营商的中心局部署提出的NEBS第三级的要求。PCIMG已经定义了热插拔和其它CompactPCI系统高可用的规范,这也是部署到中心局的一个基本要求。

  利用这个工业标准,许多供应商已经设计出CompactPCI机箱和组件,还有I/O和其它资源板,为集成商和设备OEM厂商提供几种技术资源。另外,开发的CompactPCI系统让开发商快速把产品投向市场。通过利用供应商提供的板卡和软件,新系统可以很快地开发出来,所需时间只是全部组件都由内部开发所需时间的一小部分。这对象PSTN或ATM接口那样的系统组件特别有意义,因为这些组件中的技术遵守行业协议和信令标准,并需要通过国家的认证才能部署。软件利用有文件详细说明的API来开发,部署马上就可以开始,因为电信接口都是通过了认证的。

  CompactPCI的目标是要达到运营级的电信系统。例如,为了在提供一个电缆接口的同时达到一个大的MTBF(平均故障间隔时间),板卡厂商已经利用CompactPCI建议设计出具有被动组件的背面输入/输出板卡。这使得不用拔下电缆,从前面就可以更换板上的有效组件。要求板卡具有前面输入/输出连接线也是可能的,这在欧洲就很重要,因为那里的中心局设备都是背靠墙壁的。但是,在这种情况下,板卡被拔出系统之前必须先拔下电缆。

  对于电信应用,CompactPCI提供了一个明确定义的TDM(时分多路复用)总线、H.110总线、用于承载64kbps的语音通道。H.110总线有4096个TDM时隙,这些时隙在系统的板卡间提供连接通道,足够建立2048个全双工的语音通道。H.110总线非常灵活,并给用户在一个CompactPCI系统内的任何板卡之间移动语音通道的能力。但是,只有2048个语音通道是建立非常高密度网关的一个限制。

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三.PowerAccess体系结构

  为了解决CompactPCI的这一限制,NMS开发出了PowerAccess体系结构,它借助现有的CompactPCI标准,同时把它的通道容量扩展到2048之上。这种体系结构以PowerAccess总线为特色,PowerAccess总线是一个辅助的4096个TDM时隙,支持现存的CompactPCI H.110总线。由于提供语音通道的增多,从而可以提高系统的密度。

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  3.1 PowerAccess总线

  PowerAccess总线(PAB)有和H.110总线一样的布局。它支持安排在流和时隙中的64kbps的语音通道,使用源自于H.110的同一个时钟,这就意味着不需要使用复杂的时钟方案。编程也容易,因为PAB通过使用连续的H.110总线流和时隙计数系统来接入。H.110总线有32个流(从0到31),每个流支持128个时隙。PAB增加了32个流(从32到63)。例如,一个在CompactPCI系统中的交换应用同时具有PAB总线和H.110总线,提供8192个时隙或4096个同时进行的会话。

  PowerAccess总线的实现是利用CompactPCI J3连接插头上的针脚,来承载PowerAccess总线信号到达后面的输入/输出转接板。请注意,在CompactPCI标准中J3连接插头被指定为"用户自定义"。PAB信号后来被连接到在后面输入/输出转接板上的一个PAB连接插头上。多块支持PowerAccess连接插头的转换板之间用一条电缆连接起来,这个配置在任何标准的CompactPCI机箱都是支持的。请看图1和图2。

  

图1 PowerAccess总线的背板I/O模块示意图

图2 背板I/O模块间的PowerAccess总线连接

  为了支持实现不使用后面的输入/输出转接板,或去除后面额外连接电缆,解决办法是通过母板来把J3信号传送到系统中的另一块板,就象H.110总线一样。CompactPCI机箱制造商必须增加这些连接线,但系统后面的连接电缆就不再需要了。NMS将为希望在母板上实现的客户提供完整的PAB文件。

  为了提供更大的总线数量,PowerAccess总线可以分段,这允许在组成一组的板卡间进行时隙交换。例如,一块提供2016通道的ATM板可以和每块板提供672通道的三块STS1板相连接。对于一个有16插槽的机箱,这种方法在一个接入网关中能提供高达6048个通道的容量。在这个例子中,需要3条PAB电缆,每条电缆有四个PAB连接插头。请看图3。

图3 用PAB辅助总线连接多条DS3接入

  PAB的另一个好处是便于系统输入/输出和资源板的N+1冗余备份。在图3所示有6048个端口的网关中,由接入板和资源板组成的群组通过PAB分段连接群组内各板。H.110总线用于连接那些每种板一块的备份板,于是一块板出故障利用H.110总线可以由备份板代替继续工作。

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  3.2 应用专用硅芯片

  高容量和低端口成本也需要由对接入网关优化过的芯片技术的支持。PowerAccess体系结构建立在用于和第二代ASIC设备结合的、艺术级的商用DSP芯片基础之上。这种技术允许制造夹层的板卡,这种夹层板能够插入到接口板上,支持媒体流化功能,比如回声抑制和压缩,节省了机箱插槽,同时增加了系统密度。

表1:每种接入网关功能影响板卡可变成本的探讨

打包(ATM和IP引擎)
大量使用独特的ASIC设备
TDM接入(16T1/E1、DS3/STS1、STM1/OC3) 由重复使用以及世界范围的认证推动量的增加,带动用户效应
压缩(ADPCM引擎) 大量使用独特的ASIC设备
回声抑制引擎 大量使用DSP/ASIC设备
语音编码和信令 高密度DSP设备和NMS认证的语音编码器、DTMF、传真等算法


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