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1 引言 七號(hào)信令網(wǎng)是電信網(wǎng)的三大支撐網(wǎng)之一,是電信網(wǎng)的重要組成部分。目前，我國(guó)已經(jīng)建 立了由高級(jí)信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)（HSTP）、低級(jí)信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)（LSTP）和大量的信令點(diǎn)（SP）組成的 三級(jí)七號(hào)信令網(wǎng)，使得七號(hào)信令網(wǎng)真正成為電信網(wǎng)的神經(jīng)網(wǎng)和支撐網(wǎng)。因此，七號(hào)信令網(wǎng)的 運(yùn)行質(zhì)量直接影響到電信網(wǎng)及其各種業(yè)務(wù)網(wǎng)的運(yùn)行穩(wěn)定性和實(shí)際效益。為了保證七號(hào)信令網(wǎng) 的正常高效運(yùn)行，七號(hào)信令集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作為對(duì)七號(hào)信令網(wǎng)進(jìn)行集中監(jiān)測(cè)和管理的工具就顯 得格外重要。它根據(jù)采集到的七號(hào)MTP 二層鏈路消息和三層網(wǎng)絡(luò)管理消息判別信令鏈路當(dāng) 前狀態(tài)（正常、擁塞、故障）并綜合得出信令網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)拓樸圖,而本文主要介紹的是使用 FPGA 片上系統(tǒng)設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)現(xiàn)采集信令消息的采集終端。 2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 七號(hào)信令網(wǎng)監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)由信令監(jiān)測(cè)和維護(hù)管理兩大部分組成，兩部分邏輯功能獨(dú)立， 但物理上一般采取統(tǒng)一平臺(tái)方式。信令監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)提供七號(hào)信令網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視和信令數(shù)據(jù) 的采集、測(cè)試、分析處理功能。 圖1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) 2.1 終端的基本需求 采集終端負(fù)責(zé)七號(hào)信令數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，它通過(guò)高阻隔離頭將工作的七號(hào)鏈路信號(hào)采集 后，通過(guò)E1 輸入輸出板放大，由七號(hào)信令處理板上的PMC4354 接收，送入MPC680 處理 機(jī)進(jìn)行分析處理，然后由采集終端通過(guò)100M 以太網(wǎng)接入七號(hào)監(jiān)測(cè)管理服務(wù)器。 圖2 信令鏈路高阻跨接采集方式 采集終端由 MPC860、E1 接口電路、數(shù)據(jù)采集電路、以太網(wǎng)接口設(shè)備等硬件部分和七號(hào)信令MTP 二、三層協(xié)議軟件組成。 圖 3 采集終端功能框圖 采集終端的具體設(shè)計(jì)由E1 輸入輸出板、七號(hào)信令處理板、電源板等組成， 采集終端采用19 英寸的CPCI 結(jié)構(gòu)，七號(hào)信令處理板前插入機(jī)框，E1 輸入輸出板后插 入機(jī)框，采集終端所需的同軸電纜插座，100M 以太網(wǎng)RJ45 插座，RS232 串口插座，防雷保 護(hù)、終端自測(cè)電路全部在E1 輸入輸出板。 七號(hào)信令處理板分為以下幾個(gè)部分：主處理器MPC860（FPGA 內(nèi)嵌），HDLC 控制器，E1 接口模塊PMC4354，系統(tǒng)邏輯交換控制單元FPGA 和電源模塊，四片PMC4354 實(shí)現(xiàn)16 個(gè) E1 的接收及發(fā)送，1 個(gè)512K 的BOOTFLASK，1 個(gè)4M 的程序FLASH，2 片HY57V281620 組成32 位16M 字節(jié)的SDRAM，2 個(gè)100M 的以太網(wǎng)接口。 3 FPGA 處理模塊 3.1 FPGA 硬件部分 圖4 FPGA 內(nèi)部設(shè)計(jì)邏輯流程圖 3.1.1 總體流程 信令網(wǎng)的七號(hào)鏈路通過(guò)高阻隔離頭接收后，送入輸入輸出板，經(jīng)增益放大調(diào)整、阻抗轉(zhuǎn) 換后，送入七號(hào)信令處理板的PMC4354 接收，由FPGA 內(nèi)部的DSN 模塊完成8M 到2M 的 速率轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)16 個(gè)E1 到2 個(gè)E1 的交叉連接及時(shí)隙交換。具體而言，若16 個(gè)E1 全部為 接收，則實(shí)現(xiàn)4 個(gè)8M（512 時(shí)隙，輸入）到2 個(gè)HDLC（SCC2、SCC3 共64 個(gè)時(shí)隙的交換， 輸出），具體操作由CPU 的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)，然后送入FPGA 內(nèi)嵌MPC860 的HDLC SCC2、 SCC3 進(jìn)行信令處理，處理完畢后，由MPC860 的100M 以太網(wǎng)SCC1 送到系統(tǒng)服務(wù)器。 3.1.2 邏輯部分 FPGA 中還需要實(shí)現(xiàn)以下的兩個(gè)外圍模塊： 復(fù)位模塊：系統(tǒng)硬復(fù)位、各個(gè)器件（4 片PM4354、1 片MT9042、1 片LXT971 的軟復(fù)位）； 復(fù)位部分的設(shè)計(jì)，可以對(duì)所有的芯片完成硬復(fù)位，也可以根據(jù)要求，對(duì)某一個(gè)器件來(lái)完成軟 復(fù)位； 地址譯碼模塊：完成4 片PM4354 地址譯碼以及片選部分的譯碼電路設(shè)計(jì) 3.2 FPGA 片上CPU860 軟件設(shè)計(jì) 3.2.1 運(yùn)行過(guò)程 采集終端軟件固化在Flash 上，終端上電后，首先運(yùn)行初始引導(dǎo)程序，完成板級(jí)的初始 化工作，然后將操作系統(tǒng)裝入內(nèi)存并執(zhí)行，操作系統(tǒng)最后將應(yīng)用程序裝入內(nèi)存并啟動(dòng)。應(yīng)用 程序即是上面介紹的四大模塊，首先運(yùn)行的是硬件初始化和軟件初始化程序，然后進(jìn)入主控 循環(huán)。循環(huán)主要是兩部分：鏈路掃描完成端口狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和鏈路數(shù)據(jù)的采集和發(fā)送，通信掃 描完成配置和管理命令的接收、分析和受理。鏈路掃描和通信接口掃描周而復(fù)始地執(zhí)行，直 到系統(tǒng)復(fù)位重啟，又從引導(dǎo)開始運(yùn)行。 3.2.2 系統(tǒng)邏輯流程 4 結(jié)束語(yǔ) 本文論述了基于大容量 FPGA 片上系統(tǒng)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)NO.7 信令采集終端的設(shè)計(jì)。這樣 得到的具有大功能的芯片只需要少量改動(dòng)就可以應(yīng)用到不同的場(chǎng)合中，比如在基于其他信令 的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中。具有廣闊的應(yīng)用前景。 |
