CN1859434A - 基于一次群的多业务设备及其信号处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及E1/T1的应用技术，公开了一种基于E1/T1的多业务设备及其信号处理方法，使得在同一设备上可支持多种基于E1/T1接口的业务类型。本发明中，将业务的数据链路层和应用层处理统一在业务处理模块实现，其中包含了现有技术中单业务处理芯片的所有功能，还增加了接口适配逻辑用于将多种业务对E1/T1成帧芯片的物理层接口统一适配成业务处理模块的物理层接口。业务处理模块的相关处理功能可以由ASIC芯片以硬件方式实现，也可以由CPU、NP、DSP等处理器以软件方式实现。接口适配逻辑还可以在物理层加入时隙交叉、时隙合并、插入随机误码、以及替换指定内容等处理。

Description

基于一次群的多业务设备及其信号处理方法

技术领域

本发明涉及E1/T1的应用技术，特别涉及基于E1/T1的多业务设备及其信号处理方法。

背景技术

移动通信网络能够满足人们随时随地进行通信的要求，因此得到了迅速的发展。随着移动通信技术的发展，单纯的通话已不能满足用户的要求，移动通信网络将从第二代移动通信(The Second Generation，简称“2G”)升级到第三代移动通信(The Third Generation，简称“3G”)。

通信网络从功能上来说，可以粗略的分为核心网(Core Network，简称“CN”)和无线接入网(Radio Access Network，简称“RAN”)。CN主要处理网络内所有的话音呼叫和数据连接并实现与外部网络的交换和路由功能；RAN主要处理所有与无线接入有关的功能。其中在2G中，RAN中的设备主要包含基站收发信机(Base Transceiver Station，简称“BTS”或“基站”)和基站控制器(Base Station Controller，简称“BSC”)。

不少移动运营商已经拥有耗费巨资打造的2G网络，在升级到3G网络的过程中，这些运营商希望能够保护原先的投资，充分利用现有的2G网络资源。一种典型的做法是将无线网络控制器(Radio Network Controller，简称“RNC”)与2G网络的BSC通过链路部分时隙(Time Slot)的异步传输模式(Asynchronous Transfer Mode，简称“ATM”)技术(又称“Fractional ATM技术”)连接，将基站节点(Node Base Station，简称“NodeB”)与2G网络的BTS也通过Fractional ATM技术连接，而BSC和BTS则通过E1/T1方式分别与骨干传输网络连接。这样RNC和Node B之间就可以利用BSC、BTS与骨干传输网络连接。

Fractional ATM技术是应用在3G网络的Iub接口，Iub接口是NodeB和RNC之间的接口，该接口也常采用E1/T1方式连接。

其中，E1/T1是欧洲的脉冲编码调制(Pulsed Code Modulation，简称“PCM”)多路复用系统数字体系一次群(或称鉴群)的带宽速率标准，它包含32个64Kbit/s的信道，一次群的带宽速率为2048Kbit/s，我国也采用这种标准。在E1/T1信道中，8bit组成一个时隙，由32个时隙组成了一个帧，也即一个E1/T1的帧长为256bit。每秒有8K个帧通过E1/T1接口传输，即E1/T1的带宽速率为8Kbit/s×256bit＝2048Kbit/s。由于每个时隙在E1/T1帧中占8bit，得到每个时隙每秒有8bit×8K/s＝64Kbit/s，也即一条E1/T1中含有32个64Kbit/s的时隙。

E1/T1有成帧、成复帧和不成帧三种方式。其中，在成帧的E1/T1中第0时隙用于传输帧同步数据，其余31个时隙可以用于传输有效数据；在成复帧的E1/T1中，由16个帧组成一个复帧，在每帧中除了第0时隙，还有第16时隙是用于传输信令的，只有第1到第15、第17到第31共30个时隙可以用于传输有效数据；而在不成帧的E1/T1中，所有32个时隙都可以用于传输有效数据。

T1与E1/T1类似，也是一种PCM多路复用系统数字体系一次群的带宽速率标准，只不过它是北美、日本的标准，包含24个电话信道(每个信道为64Kbit/s)，带宽速率为1.544Mbit/s。

可以理解，E1/T1是一种标准接口，其电气接口符合G.703协议，帧结构符合G.704协议。并由于语音业务在长时间内作为通信业的核心业务，应用于语音传输的E1/T1接口在通信网络中的应用十分广泛、地位也相当重要。因此，在不断发展的通信网络中为了兼容已有的网络设备，语音业务、数据业务仍有部分是通过E1/T1接口来传输的。

为了适应新业务的特点，出现了各种基于E1/T1接口的上层控制协议，例如，异步传输模式反向复用(Inverse Multiplexing for ATM，简称“IMA”)协议、电路仿真业务(Circuit Emulation Service，简称“CES”)协议等。

根据应用层协议，无论是语音业务还是数据业务都是由ATM信元承载，并且通过数据链路层的IMA/用户网络接口(User Network Interface，简称“UNI”)协议将业务传递到物理层的E1/T1成帧芯片进行传输。在实际运用中，使用Fractional ATM技术将ATM层的信元在E1/T1线路的部分时隙中进行传输，使得一条E1/T1线路可以变成多条较窄的ATM通道，可以同时传输多个ATM信元流，有效地利用了线路中空闲的时隙来进行新业务的传输。

一般采用E1/T1接口成帧芯片与专有业务处理芯片组合的硬件设计架构，如图1所示。

一般的E1/T1专有业务处理芯片只能支持一项业务功能，因此对于每一项业务功能必须有对应的专有业务处理芯片来实现。换言之，每一种基于E1/T1接口的业务功能需要有一块对应的业务处理单板。

由于各种与E1/T1成帧芯片接口的专有业务处理芯片对于物理层的连接要求也不完全一致，使得E1/T1成帧芯片系统侧的设计千差万别。因此，在实际应用中部分接入网设备和测试仪器为了支持多种基于E1/T1的业务功能，在E1/T1成帧芯片的系统侧采用支持各种业务的专有芯片，使得可以同时并接多个专有业务处理芯片，如图2所示，实现了在同一个接入网设备上支持多种基于E1/T1的业务功能，并且共享E1/T1接口成帧芯片。

在实际应用中，上述方案存在以下问题：硬件设计复杂、成本高、在同一设备上可支持的基于E1/T1接口的业务类型有限、业务可扩展性差、设备利用率低。

造成这种情况的主要原因在于，不同类型的业务需要通过使用与各业务相对应的业务处理单板实现，所以硬件架构复杂、其设计成本和硬件成本高。

因为业务的扩展需要增加业务单板，这涉及到设备的硬件扩展、设备空间的扩展、线路板的扩展等方面，所以在设备容量有限的情况下，可支持的业务类型有限、业务扩展性差。

对于测试设备，往往同时只会使用一种基于E1/T1的业务，所以未使用的业务处理芯片闲置，使得设备的利用率低下。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于一次群的多业务设备及其信号处理方法，使得在同一设备上可支持多种基于E1/T1接口的业务类型。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于一次群的多业务设备，包含一次群成帧芯片，还包含：

业务处理模块，用于实现业务的数据链路层和应用层处理；

接口适配逻辑，用于将多种业务对所述成帧芯片的物理层接口统一适配成所述业务处理模块的物理层接口。

其中，所述一次群为E1或T1。

此外，所述接口适配逻辑由以下器件之一实现：

现场可编程门阵列或复杂可编程器件。

此外，所述业务处理模块由以下器件之一实现：

中央处理器、网络处理器、或数字信号处理器。

此外，所述业务处理模块通过其中的软件实现业务的数据链路层和应用层处理。

此外，所述业务处理模块只同时运行一种业务，通过更新软件或调用不同的软件模块来实现业务的变更。

此外，所述接口适配逻辑还用于在物理层实现以下功能之一或其任意组合：

时隙交叉、时隙合并、插入随机误码、以及替换指定内容。

此外，所述设备是通信网络测试设备。

本发明还提供了一种基于一次群的多业务设备信号处理方法，应用于上文所述的设备，收取时包含以下步骤：

成帧芯片将从线路中收到的模拟电信号转换成符合一次群相关标准的数字电信号，接口适配逻辑将该数字电信号适配成符合业务处理模块接口标准的信号，由业务处理模块完成业务的数据链路层和应用层处理；

发送时包含以下步骤：

业务处理模块对需要通过一次群线路发送的业务数据进行应用层处理和数据链路层处理，再将处理后的信号发送到接口适配逻辑适配成符合一次群相关标准的数字电信号，由成帧芯片将该数字电信号转换成模拟电信号通过一次群线路发送出去。

其中，在收取时，所述接口适配逻辑在收到所述数字电信号之后及适配成符合业务处理模块接口标准的信号之前，还进行以下操作之一或其任意组合：

时隙合并、插入随机误码、以及替换指定内容；

在发送时，所述接口适配逻辑在将所收到的信号适配成所述数字电信号之后及将该数字电信号发到所述成帧芯片之前，还进行以下操作之一或其任意组合：

时隙交叉、插入随机误码、以及替换指定内容。

通过比较可以发现，本发明的技术方案与现有技术的主要区别在于，将业务的数据链路层和应用层处理统一在业务处理模块实现，其中包含了现有技术中单业务处理芯片的所有功能，还增加了接口适配逻辑用于将多种业务对E1/T1成帧芯片的物理层接口统一适配成业务处理模块的物理层接口。

业务处理模块的相关处理功能可以由ASIC芯片以硬件方式实现，也可以由CPU、NP、DSP等处理器以软件方式实现。以软件实现业务的数据链路层和应用层处理时，可以每次只同时运行一种业务，通过更新软件或调用不同的软件模块来实现业务的变更。

接口适配逻辑还可以在物理层加入时隙交叉、时隙合并、插入随机误码、以及替换指定内容等处理。

这种技术方案上的区别，带来了较为明显的有益效果，即因为由接口适配逻辑实现了统一的物理层接口，所以业务处理模块处理不同业务时，都可以通过同样的接口适配逻辑驱动E1/T1成帧芯片实现，只需在业务处理模块中通过软件实现不同的数据链路层和应用层操作即可，理论上可以在同一物理设备上支持所有基于E1/T1接口的业务功能。这一特点对于小型化的通信网络接入设备和通信测试设备而言是至关重要的，这些设备需要适配各种业务接口，如果按照现有技术来设计，就必须设计、生产和维护多种接入单板；本发明可简化接入设备、测试设备的硬件设计，降低设计、生产和维护的费用，并在接入网中可灵活应用。

利用软件在业务处理模块中实现数据链路层和应用层的操作，可利用软件的升级完成业务平滑升级，延长产品的寿命。由于E1/T1传输接口在通信网的重要地位，各种基于E1/T1传输的业务协议层出不穷，处于接入网的通信设备和测试设备如果具有业务平滑升级的能力，可以以最快的速度、最低的费用实现对新协议的支持。

通过接口适配逻辑实现物理层次的时隙交叉、时隙合并、插入随机误码、以及替换指定内容等功能，可完成容错、容限等可靠性测试和设备级连。这些功能对于通信网络测试设备而言是非常重要的。

附图说明

图1是现有技术中E1/T1成帧芯片与专有业务处理芯片组合的结构示意图；

图2是现有技术中E1/T1成帧芯片与多个专有业务处理芯片组合的结构示意图；

图3是根据本发明第一实施方式的基于E1/T1的多业务设备结构示意图；

图4是根据本发明第一实施方式的基于E1/T1的多业务设备中业务处理模块的软件结构示意图；

图5是根据本发明第二实施方式的基于E1/T1的多业务设备信号处理方法流程图；

图6是根据本发明第三实施方式的基于E1/T1的多业务设备信号处理方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

本发明通过使用业务处理模块调用不同的业务处理软件来实现不同的业务处理功能，沿用了现有技术的E1/T1成帧芯片部分，E1/T1成帧芯片与业务处理模块之间通过接口适配逻辑使得E1/T1成帧芯片各种类型接口的信号均能被匹配成符合业务处理模块接口标准的信号。

本发明第一实施方式是一种基于E1/T1的多业务设备如图3所示，包含E1/T1成帧芯片、接口适配逻辑和业务处理模块，来实现通信网络测试的功能。

其中，E1/T1成帧芯片完成线路侧模拟电信号到系统侧数字信号的转变。

接口适配逻辑，用于将多种业务对E1/T1成帧芯片的物理层接口统一适配成业务处理模块的物理层接口，还用于在物理层实现时隙交叉、时隙合并、插入随机误码或替换指定内容等功能，或者是这些功能的任意组合。因为由接口适配逻辑实现了统一的物理层接口，所以业务处理模块处理不同业务时，都可以通过同样的接口适配逻辑驱动E1/T1成帧芯片实现。

业务处理模块，通过其中的软件来实现业务的数据链路层和应用层处理，并且只同时运行一种业务，通过更新软件或调用不同的软件模块来实现业务的变更。理论上可以在同一物理设备上支持所有基于E1/T1接口的业务功能。这一特点对于小型化的通信网络接入设备和通信测试设备而言是至关重要的，这些设备需要适配各种业务接口，如果按照现有技术来设计，就必须设计、生产和维护多种接入单板；本发明可简化接入设备、测试设备的硬件设计，降低设计、生产和维护的费用，并在接入网中可灵活应用。

业务处理模块的软件结构如图4所示，通过在链路层协议扩展，实现业务扩展。利用软件在业务处理模块中实现数据链路层和应用层的操作，可利用软件的升级完成业务平滑升级，延长产品的寿命。由于E1/T1传输接口在通信网的重要地位，各种基于E1/T1传输的业务协议层出不穷，处于接入网的通信设备和测试设备如果具有业务平滑升级的能力，可以以最快的速度、最低的费用实现对新协议的支持。

在接收方向，由业务处理模块控制接口适配逻辑来选择与E1/T1成帧芯片适配的接口，数据流从E1/T1线路通过E1/T1成帧芯片和接口适配逻辑传输到业务处理模块，由相应的软件进行业务处理，然后将数据流沿接口适配逻辑和E1/T1成帧芯片返回到E1/T1线路中。

上述的业务处理模块的业务处理功能可以由中央处理器(CentralProcessing Unit，简称“CPU”)、网络处理器(Network Processor，简称“NP”)或数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称“DSP”)等处理器通过相应的软件来实现，也可以由专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，简称“ASIC”)芯片以硬件的方式来实现。而接口适配逻辑可以是现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称“FPGA”)或复杂可编程器件(Complex Programmable Logic Device，简称“CPLD”)等。

本发明第二实施方式是基于E1/T1的多业务设备信号处理的方法如图5所示。例如将本发明第一实施方式的基于E1/T1的多业务设备应用在各个NodeB(或BTS)的E1/T1线路上，使得这些NodeB(或BTS)可以以时分复用方式级连在同一个RNC(或BSC)上，同样可以完成业务的信号处理，节省了各个NodeB(或BTS)与RNC(或BSC)单独相连的物理连接成本。

在步骤501中，E1/T1成帧芯片将从E1/T1线路中收到的模拟信号转变成数字信号，并送给接口适配逻辑。

在步骤502中，由接口适配逻辑将收到的数字信号进行时隙合并，并将合并后的信号适配成符合业务处理模块接口标准的信号送给业务处理模块。

在步骤503中，由业务处理模块完成业务的数据链路层和应用层处理，并将处理后的标准信号返还给接口适配逻辑。

在步骤504中，接口适配逻辑将收到的信号进行时隙交叉，并适配成符合E1/T1接口标准的信号，送给E1/T1成帧芯片，再由E1/T1成帧芯片将其转变成模拟信号，通过E1/T1线路发送出去。

本发明第三实施方式是基于E1/T1的多业务设备信号处理的方法如图6所示，将基于E1/T1的多业务设备连接在NodeB的E1/T1线路上，通过该设备来测试NodeB的可靠性。

步骤601同步骤501。

在步骤602中，接口适配逻辑将收到的数字信号适配成符合业务处理模块接口标准的信号送给业务处理模块。

步骤603与步骤503相同。

在步骤604中，接口适配逻辑向来自业务处理模块的标准信号中插入随机误码，然后将插有误码的信号适配成符合E1/T1接口标准的数字信号，并发送给E1/T1成帧芯片，由E1/T1成帧芯片将其转变成模拟信号并发送到E1/T1线路中，并送到了被检测的NodeB中，根据NodeB对该插入随机误码的信号的处理，来检测NodeB的可靠性。

通过上述第二、第三实施方式的方法，普通技术人员可以理解，使用本发明的基于E1/T1的多业务设备不仅可以通过接口适配逻辑实现物理层次的时隙合并及时隙交叉、插入随机误码，还可以实现替换指定内容等功能，可完成容错、容限等可靠性测试和设备级连。而这些功能对于通信网络测试设备而言是非常重要的。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于一次群的多业务设备，包含一次群成帧芯片，其特征在于，还包含：

业务处理模块，用于实现业务的数据链路层和应用层处理；

接口适配逻辑，用于将多种业务对所述成帧芯片的物理层接口统一适配成所述业务处理模块的物理层接口。

2.根据权利要求1所述的基于一次群的多业务设备，其特征在于，所述一次群为E1或T1。

3.根据权利要求1所述的基于一次群的多业务设备，其特征在于，所述接口适配逻辑由以下器件之一实现：

现场可编程门阵列或复杂可编程器件。

4.根据权利要求1所述的基于一次群的多业务设备，其特征在于，所述业务处理模块由以下器件之一实现：

中央处理器、网络处理器、或数字信号处理器。

5.根据权利要求4所述的基于一次群的多业务设备，其特征在于，所述业务处理模块通过其中的软件实现业务的数据链路层和应用层处理。

6.根据权利要求5所述的基于一次群的多业务设备，其特征在于，所述业务处理模块只同时运行一种业务，通过更新软件或调用不同的软件模块来实现业务的变更。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的基于一次群的多业务设备，其特征在于，所述接口适配逻辑还用于在物理层实现以下功能之一或其任意组合：

时隙交叉、时隙合并、插入随机误码、以及替换指定内容。

8.根据权利要求7所述的基于一次群的多业务设备，其特征在于，所述设备是通信网络测试设备。

9.一种基于一次群的多业务设备信号处理方法，应用于权利要求1所述的设备，其特征在于，收取时包含以下步骤：

成帧芯片将从线路中收到的模拟电信号转换成符合一次群相关标准的数字电信号，接口适配逻辑将该数字电信号适配成符合业务处理模块接口标准的信号，由业务处理模块完成业务的数据链路层和应用层处理；

发送时包含以下步骤：

业务处理模块对需要通过一次群线路发送的业务数据进行应用层处理和数据链路层处理，再将处理后的信号发送到接口适配逻辑适配成符合一次群相关标准的数字电信号，由成帧芯片将该数字电信号转换成模拟电信号通过一次群线路发送出去。

10.根据权利要求9所述的基于一次群的多业务设备信号处理方法，其特征在于，在收取时，所述接口适配逻辑在收到所述数字电信号之后及适配成符合业务处理模块接口标准的信号之前，还进行以下操作之一或其任意组合：

时隙合并、插入随机误码、以及替换指定内容；

在发送时，所述接口适配逻辑在将所收到的信号适配成所述数字电信号之后及将该数字电信号发到所述成帧芯片之前，还进行以下操作之一或其任意组合：

时隙交叉、插入随机误码、以及替换指定内容。

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