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第六章接入网接口及其协议6.1V5接口的构成6.2V5接口的体系结构6.3V5接口的设计6.4V5接口协议6.5VB5接口及其协议6.1V5接口的构成6.1.1V5接口的产生和作用1．标准接口促进接入网的发展由于V5接口是统一和开放的，不同厂家的交换设备和接入设备可以任意互联，有利于在平等的基础上公平竟争，使网络运营者能够选择最优的系统设备组织接入网。2．使接入网配置灵活、业务提供快捷便利采用V5接口，可依照网络需要选择接入网中的传输介质，灵活配置和组织接入网。3．降低成本接入网设备的大量生产和应用，降低了产品的成本。4．增强网管能力，提高服务质量V5接口系统提供的全面的监控和管理功能，使接入网的维护、管理和控制变得有效和简便，从而也有利于提高服务质量。6.1.2V5接口的接入模型V5接口是一种标准化的、完全开放的接口，是专为接入网发展而提出的本地交换机（LE）和接入网（AN）之间的接口，目前主要用来支持窄带电信业务。V5.1接口由一条单独的2.048Mbit/s链路构成，交换机（LE）与接入网（AN）之间可以配置多个V5.1接口。V5.2接口可以由1～16条并行2.048Mbit/s链路构成。对于V5接入模型的讨论，不考虑在接入模型中采用哪种接入技术，而只限于与V5接口有关的内容，它的基本结构如图6.1所示。图6.1V5接入模型6.1.3V5接口的选用原则V5.2接口支持的业务如图6.2所示。V5接口支持如下接入类型。图6.2V5.2接口支持的业务6.1.4V5链路及时隙结构一个V5.l接口只具有一个2.048Mbit/s链路，而在一个V5.2接口上则有l～16个2.048Mbit/s链路。V5接口有许多不同的通信协议，包括内务处理通信协议（控制、链路控制、承载通路控制及保护）和呼叫控制通信协议（用于PSTN和ISDN）。一、V5.1接口对V5.1而言，只有一个S-ISDN通信通路（信令通路），对应唯一的V5时隙；而这个V5时隙可以与其他通信协议或不同类型的ISDN通信通路共享，也可以不与它们共享。二、V5.2接口V5.2接口只有一条链路时，C通路的分配方式与V5．1接口时完全一样，以便与V5.1接口完全兼容。6.2V5接口的体系结构6.2.1V5接口的分层模型V5接口包含OSI七层协议的下三层：物理层（第一层）、数据链路层（第二层）和网络层（第三层）。物理层中每个2.048Mkbit/s接口链路的电气和物理特性应符合G.703，功能和规程要求符合G.704和G.706。网络层功能是协议处理功能。V5接口可以支持下面几种协议：PSTN信令协议、控制协议（公共控制和用户端口控制）、承载通路控制（BearingChannelControl，BCC）协议、保护协议和链路控制协议。后三种协议仅适用V5.2接口。6.2.2V5接口的物理层V5接口的物理层主要实现接入网（AN）与本地交换机（LE）的物理连接，采用了广泛应用的2.048Mbi/s数字接口，中间加入了透明数字传输链路。6.2.3V5接口的数据链路层V5接口的第二层是仅对逻辑C通路而言的。LAPV5-EF为ISDN接入的Ｄ通路信息和LAPV5-DL信息提供封装和帧传送功能，其帧结构和协议与高级数据链路控制（High-levelDataLinkControl，HDLC）相似，包括标志符、封装功能地址、信息和FCS（FrameCheckSequence）校验等功能。LAPV5-DL包含在LAPV5-EF帧结构的信息字段中，提供多帧操作的建立与释放规程、多帧操作中信息传送的规程以及数据链路层监视功能，完成接入网设备和本地交换机之间相应的第三层协议实体的信息传送。LAPV5-DL包括以下功能。①在C通路上提供一个或多个数据链路连接，数据链路连接之间是利用包含在各帧中的数据链路地址来加以区别的。②帧的分界、定位和透明性，允许在C通路上以帧形式发送一串比特。③顺序控制，以保持通过数据链路连接的各帧的次序。④检测一个数据链路连接上的传输差错、格式差错和操作差错。⑤根据检测到的传输差错、格式差错和操作差错进行恢复。⑥把不能恢复的差错通知管理实体。⑦流量控制。6.2.4V5接口的网络层（1）协议鉴别语信息单元：长度为1个字节，其统一编码为“01001000”，用来标识V5接口第三层协议，以便与将来可能在同一V5接口数据链路连接上出现的其他第三层协议相区别，允许今后开发新的第三层协议。（2）第三层地址信息单元：是每个第三层协议消息的第二部分，由2个字节构成，用于在V5接口上发送或接收消息时识别第三层协议实体，在不同的第三层协议中，其编码根据各协议具体规定来确定。（3）消息类型：是每个第三层协议消息的第三部分，长度为1个字节，用来标识消息所属的协议和所送消息的功能。（4）其他信息单元：根据各协议的具体规定，由不同的信息单元组成。6.3V5接口的设计6.3.1V5接口的硬件设计V5接口的接入网的硬件结构框图如图6.6所示。图6.6V5接口的硬件结构框图一、本地交换机（LE）接口AN和LE之间的物理层接口，由一个或最多16个2.048Mbit/sE1链路组成。二、交换矩阵交换矩阵是接入网的核心，负责选路、集中和传播各种类型的数据，包括承载通路、C通路或其他消息通路。三、数据链路层控制在V5接口中，2.048Mbit/s链路上的64kbit/s时隙可用于B通路和C通路。四、用户接口V5接入网能提供各种业务，如：电话、PABX、ISDN基本速率和基群速率到不同类型的租用线。1．电话接口（POT）这是二线模拟接口，可以是单个话机或PABX。2．ISDN-BRI随着数字业务需求的增加，ISDN基本速率接口（ISDN-BRI）的应用越来越广泛。3．ISDN-PRI（只适用于V5.2）ISDN基本速率接口（ISDN-BRI）所支持的数据速率为144kbit/s，其带宽显然不适合于图像或多媒体用户。4．租用线路V5支持模拟和数字租用线路。6.3.2V5接口软件设计一、软件总体结构1．程序模块的实现V5接口中程序模块实现的基本原则是以有限状态机为一个承担操作任务的独立体，整个系统的操作是依靠各状态机内的操作和状态机之间的相互控制来完成的。2．有限消息机及其特点有限消息机是V5-ADP软件中的最基本的软件模块，是完成基本软件功能的实体。3．进程与进程状态进程是程序在数据集上操作运行的过程，它由程序（进程定义）和数据集（进程数据）两部分组成。进程创建后，具有运行、等待、中断和封锁四种状态。（1）运行状态（2）等待状态（3）中断状态（4）封锁状态二、V5接口部分第三层协议的设计下面以承载通路控制协议和保护协议为例，来说明第三层协议设计的基本思路。1．承载通路控制（BCC）协议的实现由于AN和V5.2接口对ISDN和PSTN呼叫控制协议的透明性，与BCC协议相关的程序由LE侧的资源管理实体来启动，并作为ISDN/PSTN呼叫控制程序分析的结果。2．保护协议的实现由于保护协议功能的重要性，使得正确传递保护协议的消息具有重要价值。三、V5接口AN侧的软件设计1．设计思想为了减少软件设计的工作量，同时使软件维护方便，AN侧的软件设计可采用面向对象的方法。2．多任务调度策略V5.2接入网系统有10个功能实体（FE）。每一个功能实体可看作是一个有限状态机，对于每个呼叫，BCC功能实体和PSTN功能实体各自为其创建一个自身的自动机实例，在多呼叫的情况下，为了实现多呼叫的并发处理，必须对多个有限状态机实例进行并发调度。（1）队列（2）双向链表类3．模块及类的划分模块分层示意图如图6.12所示。如图6.13所示，连接控制平面分为六个类，即信令类、协议类、监控类、服务功能类、管理类和消息类。图6.12模块分层示意图图6.13连接控制平面示意图4．协议处理模块V5.2的协议处理模块包括五个部分，即BCC协议、PSTN信令协议、控制协议、链路控制协议和保护协议。它们由任务调度程序激活。5．中断按不同任务性质，系统采用了四种中断方式，即定时器中断（每8ms扫描用户摘挂机）、V5信令通路中断、SV-BUS中断和串口中断。6.4V5接口协议6.4.1V5协议结构V5.1包含两个协议：PSTN信令协议和控制协议。V5.2接口涵盖了V5.1接口的两个协议，还有另外三个协议：承载通路控制（BCC）协议、保护协议和链路控制协议。1．控制协议控制协议由用户端口控制协议和V5接口公共控制协议两部分组成。2．PSTN信令协议PSTN信令协议的主要功能是建立用户端口状态与LE中的国内标准信令协议有限状态机之间的联系，并由LE来完成用户线的呼叫控制。3．承载通路控制（BCC）协议V5.2接口的BCC协议主要是用来将一特定链路上的承载通路分配给用户端口，从而实现V5.2接口的承载通路和用户端口的动态连接，并实现V5接口的集线功能。V5.2接口应具有支持以下三种类型承载通路连接的能力。（1）LE内和V5.2接口上基于呼叫的交换连接，以支持PSTN和ISDN的可交换业务，并在AN内具有话务集线能力。（2）在LE内基于呼叫的交换连接，但在V5.2接口上和AN侧为预连接，在AN内不集线，以支持PSTN和ISDN的可交换业务。这类连接用于高话务量线路，例如，PABX线路、不允许呼叫阻塞的紧急业务线路。（3）在LE和AN内建立的半永久连接，以支持半永久租用线路业务。4．保护协议保护协议的功能就是提供对所有活动C通路（正在运载逻辑C通路的物理C通路）的保护，在出现故障（主要是2.048Mbit/s链路故障）时，把逻辑通信通路（逻辑C通路）切换到其他物理通信通路（物理C通路）上，从而维持各种协议的C路径，极大地提高了V5.2接口的可靠性。5．链路控制协议链路控制协议的主要功能包括：物理层的事件及故障报告、链路身份标识和2.048Mbit/s链路的闭塞与协调的解除闭塞。6.4.2控制协议控制协议是V5接口最重要的一个协议，并且是必须一直提供的唯一的内务通信处理协议，用于控制用户端口和其他通用功能。一、控制消息的格式在控制协议中，V5接口上的消息是通过其帧层地址来标识的，它从“一般V5地址空间”中获取控制协议地址的值。一般消息头后的第一个消息专用信息单元总是命令式的，因为它标识了起始消息或确认消息的特殊功能，这个信息单元是“端口控制”和“端口控制确认”消息中的“控制功能单元”以及“公共控制”和“公共控制确认”中的“控制功能标识符”。二、端口控制消息“端口控制”消息支持所有端口（如，PSTN，ISDN和租用线端口）的阻塞和解除阻塞功能；“端口控制”消息也支持一些ISDN端口专门的功能，如激活和去激活、故障和性能指示及信令的流控制。1．端口“阻塞”和“解除阻塞”消息接入网上的端口不可能支持由于故障或维护而中断的业务。2．ISDN“流控制”消息在一个V5接口上，为防止ISDN用户过量使用D通路信令，交换机需要在D通路信息被统计复用到通信通路之前，能够请求接入网阻塞D通路信息，否则，通信通路可能会被不希望的或恶意的信令阻塞。3．ISDN“激活和去激活”消息ISDN基本速率端口需支持激活或去激活信令。如果激活是由用户启动的，向交换机发送“用户启动激活”消息，交换机以“激活接入”消息作为响应，它启动从网络到用户的信令传输。4．ISDN瑞口故障和性能消息数字段性能的变化需通知交换机，因为这种变化会影响交换机所支持的业务。接入网发送“性能分级”消息，将这些变化通知给交换机。三、端口状态控制1．ISDN基本接入端口状态控制2．ISDN基群速率接入端口状态控制3．PSTN端口状态控制4．用户端口控制协议实体用户端口控制协议实体用来控制PSTN端口和ISDN-PRA端口的阻塞。对于ISDN-BA端口，除阻塞控制外，还要进