基于可变无线信道的交换设备研究

段喜凤，马献武

(中国电子科技集体公司第五十四研究所，河北石家庄050081)

0 引言

通信链路数据的实时通信传输大多是在带宽速率不变的情况下进行的，带宽速率决定了业务的最大需求量，网络交换设备不需考虑带宽的变化，只要呼叫条件满足就可以进行业务接续。但是在无线传输环境恶劣的条件下，当通信链路速率动态变化时，如果并发用户业务带宽超过线路的受限带宽，就会造成业务冲突，使得通信根本无法继续。本文致力于研究网络交换设备对无线传输的自适应性，在传输链路带宽为1.2～16 384 kbps，对接入网络交换设备的专线指挥话音/数据、拨号话音、可变异步数据、PCM话音、IP综合业务进行实时的策略控制，优先保证高优先级业务的可靠传输，提高通信线路的利用率，避免业务损失。

1 信令设计

1．1 本地信令

交换设备内的呼叫采用本地交换信令，信令交互需沟通业务接口类型、速率是否一致等信息。接口类型相同、速率一致的用户可以互拨电话，本地业务通过交换矩阵实现［1］。

本地信令包括摘机检测、挂机检测和收号处理，建立接续及拆除接续。本地信令对检测到的摘挂机信息和收号信息等进行原语转换，通过消息队列发送给呼叫控制进行处理，本地信令需要通过状态机实现，并根据呼叫过程对用户产生拨号音、忙音、回铃音和振铃音等［2］。

1．2 中继群信令

中继群信令是交换设备在中继接口上的信令交互，当交换设备判断被叫用户号码不在本地时，交换设备进行出局呼叫处理，中继群信令功能有选路和中继，网络连接控制，传递用户到网络和网络到用户信息等功能［3］。中继群信令通过状态机实现并分析各种异常情况下的消息处理、超时无应答处理，保证呼叫标识的正常分配。中继群信令按照一定格式转换成原语发送给呼叫控制处理程序［4］。

1．3 呼叫控制

呼叫控制程序负责呼叫的建立、监督、释放及呼叫处理过程中一些其他处理［5］。呼叫控制与本地信令、中继群信令之间采用原语方式实现。

在用户呼出阶段，交换设备按照一定的周期检查每一条用户线的状态，当发现用户摘机时，交换设备就根据用户在交换设备上的物理位置找到该用户对应的数据信息，并对其进行分析，如果该用户有权发起呼叫，交换设备就向该用户发送拨号音，进入收号状态。

数字接收及号码分析阶段是交换设备呼叫处理最重要的一个阶段［6］。在此阶段，交换设备对收到的号码进行数字分析，从而确定呼叫的类型和路由等。

当数字分析结果是本局呼叫时，交换设备分析判断被叫用户是否空闲、业务类型是否一致等信息，如果条件满足给被叫用户送振铃音，向主叫用户送回铃音。当被叫用户摘机应答后，交换设备停止向被叫用户送振铃音，停止向主叫用户送回铃音，接通主被叫链路，呼叫进入通话阶段。

当数字分析结果是出局呼叫时［7］，如果控制策略满足，交换设备就根据目前的设备拓扑结构向相邻设备发送中继群信令，相邻设备对收到的号码做号码分析，如果不是本局号码继续向相邻设备发送中继群信令，直到是本局号码，判断被叫用户是否空闲，业务类型是否一致，如果条件满足就通过中继群信令向主叫发送回铃音，向被叫发送振铃音，被叫摘机后双方进入通话状态。

1．4 专线信令

异步数据之间的通信是通过建立专线实现的，专线业务建立成功后，可以在连接交换设备的计算机上通过超级终端进行通信或发送文件［8］。

用户首先通过维护界面向交换设备发送建立专线请求消息，专线请求包括本端话路号、被叫号码及传输速率，专线请求发送到对端交换设备后，交换设备通过对携带信息进行检查，如果条件满足就可以建立专线，同时向维护界面报告专线建立成功消息。如果条件不满足则向维护界面报告专线建立失败消息。需要拆除专线时，用户通过界面发送专线拆除请求，即可拆除已建立的专线［9］。

2 策略控制

面向链路速率动态变化，根据业务的重要性、时延敏感性和误码质量等要求分配相应的优先级，执行相应的控制策略，带宽不同，交换设备支持处理的业务量也不同。

在无线传输［10］环境恶劣的条件下，信道传输速率总在不断变化中，当交换设备收到速率变化通知后，与上次历史记录中带宽信息进行对比，如果信道链路带宽增大，则现有的呼叫业务保持不变，在发起新的呼叫业务时做策略控制分析，首先检测目前正在进行的业务带宽占用情况，是否允许用户发起新的呼叫，如果条件满足则发起呼叫，如果条件不满足则给主叫发忙音，提醒主叫用户挂机。如果是用户建立专线，则上报维护界面专线建立失败。

如果信道链路带宽减小时，首先对目前正在进行的业务带宽占用情况进行统计，如果业务带宽没有超过当前链路占用带宽，则当前的业务状态保持不变。如果正在进行的业务带宽超过链路带宽，就要对现有的话音和数据业务进行有选择的释放，以保障高优先级话音和数据业务的可靠传输，同时对IP业务［11］进行中止或者降速处理。当有新呼叫发起时，执行相应的控制策略［12］，判断目前正在进行的业务带宽占用情况，如果条件允许则发起新呼叫，如果条件不允许，则提示忙音或报告维护界面专线建立失败。策略控制处理流程如图1所示。

图1 策略控制处理流程

3 业务数据传输

交换设备中面向用户业务的一侧称为接入侧，面向传输链路的一侧称为传输侧。接入侧数据业务采用异步数据接口完成指挥数据及可变数据的接入，接入侧话音业务采用模拟用户接口完成拨号话音和PCM话音的接入，接入侧IP综合业务采用以太网接口完成基于IP的综合业务接入。交换设备中传输侧与无线传输设备之间通过以太网接口，完成各种接入业务统一格式的封装处理，以太网帧格式符合IEEE802.3规范，帧格式［13］如图2所示。

图2 以太网帧格式

图2中LLC/SNAP为逻辑链路控制的首部信息，FCS为帧检验序列。

4 功能及性能测试

实验环境示意图如图3所示。

图3 实验环境示意

交换设备通过LAN接口与无线设备相连，通过模拟接口与话音业务终端连接，通过异步数据接口与异步数据终端连接，通过以太网接口与IP业务终端连接。测试中1路专线话音只能与对端1路专线话音进行通信，4路拨号话音可以实现本地互通，也可以实现与对端4路拨号话音互通，1路64 kbps PCM只能与对端1路64 kbps PCM互通，5路异步数据只能与对端5路异步数据建立专线，且只能在两端速率配置一致的情况下建立成功。无线设备实时监测速率的变化并将结果发送给交换设备，当交换设备收到速率变化的请求后，对正在通信的业务处理能力进行验证，依据策略控制保证交换设备高优先级业务的可靠传输。设备研制过程中进行了大量的功能测试和性能实验，功能测试主要包括各种不同速率下的业务通信是否满足总体要求。性能测试包括业务的各项技术指标能否达到总体设计要求。试验结果表明，交换设备功能齐全、性能可靠稳定，均能达到或超过总体设计的功能及性能要求。

5 结束语

面向动态链路速率变化下的交换网络自适应控制技术，是一种新型的包括业务适配接入、接纳控制、带宽分配以及传输控制的技术。它突破传统固定链路带宽的适配与传输控制方法，通过与信道链路信息交互，按照一定的策略控制，决策是否接纳新业务的发起，对正在通信的业务进行动态处理，保证高优先级业务的可靠传输，最大限度地发挥无线传输设备所提供的能力。

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