通信設備分組交換論文

　　通信設備分組交換論文【1】

　　【摘 要】文章作者結合自身多年實踐經驗，重點對通信設備分組交換技術進行了深入的探究與分析，指出通信建設接入層設備接口需求、原理、QOS技術以及實現方案，并且又以光纖通信為例，更詳細的闡述了設備分組交換技術，希望可以對讀者產生一些積極影響，加快我國通信事業的發展。

　　【關鍵詞】通信設備 接入層 分組交換技術

　　一、前言

　　近年來，由于科學技術的迅猛發展，從而使網絡朝著全IP化方向快速發展。

　　但是，由于上層網絡承載量的增大，進而給網絡傳輸帶來很大壓力。

　　近來，很多通訊運營商引入了一種新技術，即PTN技術。

　　此技術是數據技術和傳輸技術的一個融合，使基礎運營商網絡設施獲得各方面技術優勢，從而提升今后部署新應用有較強的靈活性，大大降低運營成本，充分利用現有網絡，可見，此技術擁有很多技術優勢。

　　并且，未來傳輸網也將是以分組交換技術為核心的網絡。

　　而這不僅是技術發展需求，又是產業發展的內在需求。

　　因而，在網絡傳輸中，邊緣接入層將是一個極其重要的環節。

　　文章作者將通信設備應用的分組交換技術予以深入分析。

　　二、接入層設備接口需求

　　通常情況下，由傳統SDH設備所提供的支路接口常見的包含以下三種，如：ATM與TDM接口和以太網接口。

　　所以，在現有網絡環境下，涉及到大量3G數據業務與大客戶接入業務，因而在網絡的接入層中，以太網接口是一種不可缺少的接口，并且話音業務也極其重要，這樣一來，應用ATM接口數量會逐漸變少。

　　因為，在接入層PTN設備中，主要采用的是TDM接口與以太網接口，主要為大客戶、寫字樓等提供相應的接入服務。

　　有時也可和3G基站相互對接，以便滿足各種新業務需求，如：IPTV、三重播放等。

　　三、接入層設備基本原理

　　現階段，備受業界高度關注的分組交換技術主要有兩種，即PBT與MPLS-TP。

　　而文章作者重點對MPLS-TP分組交換技術接入層設備與以論述。

　　在接入層設備引入以太網業務后，可根據業務流進行分類，從而為用戶提供等級不同的傳送服務。

　　由客戶側和以太網數據業務相接，再傳送到網絡側之后，便可添加一個MPLS標簽。

　　這種標簽主要包含兩類，即PW標簽與隧道標簽。

　　其中，在MPLS中，應用隧道標簽的主要目的是為把接收到的數據楨傳送到到各個分組交換設備當中，而應用PW標簽的主要目的是將接收到的數據楨再傳送到客戶側。

　　在完成分類操作之后，便會將數據傳送到入口流量監管模塊，其主要目的是為控制網絡流量的運行速率。

　　一般來說，大多數情況下都是應用接入速率控制技術對網絡流量速率實施監督和管理，確保其不大于既定的流量速率。

　　事實上，這種接入速率控制技術使用的是令牌桶算法，這樣用戶相結合自身需求自行設定令牌桶容量。

　　如果報文完全符合事先所設定的匹配規則，那么便可繼續進入到令牌桶內予以深入處理;如果和匹配規則不相符合，那么不需要再進入到令牌桶內予以處理，而是直接進發送。

　　然而，對于由令牌桶所處理過的報文來說，在令牌容量足夠的情況下，可繼續發送報文;反之，則直接將報文予以丟棄。

　　四、接入層設備應用的QOS技術

　　在通信正式建設階段，由于分組業務流具有明顯的突發性特征，因而，PTN設備可利用統計復用法來傳送數據。

　　在確保各優先級業務CIR基礎上，將空閑寬帶嚴格遵循優先級與EIR原則予以分配，這樣一來，不僅可滿足各種搞優先級業務性能需求，而且有可實現共享空閑寬帶的目的，從根本解決傳統TDM技術寬帶不能共享、不支持突發業務等的問題。

　　五、實現接入層設備的方案設計

　　(一)整體方案設計

　　對于地理位置偏遠且十分分散的客戶、寫字樓等，利用分組交換設備可提供TDM業務與數據業務接入服務。

　　交換芯片要使用低交叉容量;借助FPGA可實現OAM功能;將交換芯片端口連接到數據轉發平面;另外，利用FPGA將數據平面和管理平面相連接，這樣一來，可將數據業務和管理信息進行處理和傳送。

　　其整體設計方案主要是4FE+2GE接口方案。

　　其中，客戶側的接口采用4FE口，而網絡側接口則采用2GE口。

　　其中，業務接口由客戶側接口接入，再嚴格按照分類規則吧業務劃分到各個流蕩著，而在出口處，也就是網絡側再添加一個MPLS標簽，在MPLS網絡當中傳輸業務。

　　此外，在交換路徑當中，業務在經過隧道標簽處理后才允許轉發。

　　而在分組交換設備中，PW標簽主要是為將數據楨發送到既定客戶側。

　　2GE接口既可構建環網拓撲結構，又可構建鏈式拓撲結構。

　　(二)降低功耗的對策

　　現階段，全球能源急劇短缺和環境壓力增大的情形下，我國移動通信公司積極倡導和落實了節能減排的號召，主要目的是盡可能降低通信產業對環境發展所產生的副作，最終實現資源的優化配置和使用。

　　所以，設備損耗是各個通信運營商高度關注的一個焦點問題。

　　但是，因接入層設備站所有采購設備比例非常大，我們完全有必要應用降耗策略。

　　而降低能耗常采用的控制策略主要對設備軟件和硬件予以控制。

　　主要包含四種方法：第一，關閉未使用的光模塊激光器，也或是直接將光模塊予以拔出;第二，在FE物理端口處支持軟件下電的情況下，在不用時刻將其設置在下電狀態，以便達到節約功耗的目的;第三，若線路接口未使用，則可在網管中設定“不使能”，以便功耗的降低;第四，通常在系統內部，會設置幾個直流風扇，若磨損十分嚴重，那么會進一步增大系統的總能耗，因此，針對磨損十分嚴重的風扇，必須及時進行更換，這樣可進一步減少能耗。

　　六、光纖通信設備分組交換技術的探究

　　(一)光纖通信發展現狀

　　光纖通信歷史最好可追溯到古時“烽火臺”以及“旗語”等信號傳遞。

　　不過，真正意義上的光通信史卻非常短。

　　在19世紀80年代初，貝爾便發明了“光電話”。

　　它是使用光波來傳遞語音信息。

　　由此說明，光波具備傳遞信息的可能性，因而人們便開始進入道了光通信時代。

　　直到20世紀90年代，光纖通信又取得了一次質的飛躍。

　　當時，EDFA技術以及WDM技術發展相對要成熟一些，出現了第四代光纖通信系統。

　　這樣，系統傳輸速率由最初的單波長2.5Gb/s與10Gb/s發展到波長為Tb/s數量級。

　　現階段，經過幾十年的不斷發展，使得光纖通信的帶寬和通信量都增大了，又降低了損耗等，這些優勢可支持通信業務量的增多，是現今網絡發展不可缺少的一項技術。

　　同時，也為今后網絡的發展提供可靠的基礎支持。

　　(二)關于光互聯網絡的整體概述

　　1.光分組交換技術

　　光分組交換技術指的是將光分組當作最小交換顆粒。

　　此技術所具有的優勢有很多，如：容量大、速率快以及格式透明等，而這對今后不同數據類業務發展有是極其重要的。

　　這主要是由于光分組交換技術能夠提供無限傳輸或者是端到端的傳輸。

　　通過大量實踐證明，這種技術優勢在于其帶寬利用效率非常高，更好的滿足用戶的各種需求。

　　2.光突發交換技術

　　然而，當前光分組交換技術在光儲存以及緩存等方面存在著問題。

　　而針對此情況，有人又提出一種新技術，即光突發交換技術。

　　從理論上分析，此技術不需要設置專門的光儲存以及緩存單元。

　　經過證實，這種技術是網絡顆粒在光分組交換技術和光路交換之間的一種新型交換技術，主要特征是將數據分組以及控制分組予以傳送，不過它在時間與信道方面都為分離狀態，并且應用單向資源預留機制，將光突發當作最小的交換但愿。

　　可以說，光突發交換技術從根本上解決光分組交換技術存在的缺陷問題，并且光開關與緩存的要求非常低，最重要的是還可支持突發性分組業務的運行。

　　光突發交換技術的設計思想要求控制分組必須先于突發數據的傳送，有效彌補交換節點處信號處理引發出時延問題，這樣一來，可確保分組在傳送到節點位置時，便完成了控制交換矩陣，同時還建立多個鏈路。

　　但是，對突發數據來說，交換節點位置處，業務傳輸采用全光交換透明制度，盡可能把對光緩存器要求降到最低，這樣一來，便規避了當前光緩存器技術發展不夠成熟的缺陷。

　　3.光標簽交換技術

　　從某種程度來說，盡管光突發交換技術能夠克服光儲存于緩存問題，不過，由于光邏輯技術發展不成熟，因而，在光網絡發展中，依然存在著高速報頭等問題。

　　但是，從理論上分析，光分組技術以及光突發技術都是在路由轉發基礎上而實現的，所以，在計算報頭過程中，相對要復雜。

　　并且，在光突發交換技術協議當中，不能保證科學、合理的設置偏置時間。

　　針對上述問題，常見的設計思路是要將光網絡報頭處理復雜性予以簡化。

　　所以，現階段，在光交換發展領域，人們重點是把MPLS概念逐漸向光網絡發展方向予以擴展，這樣便出現了光標簽交換。

　　此種交換技術的主要思想為在光網絡當中，借助光標簽構建其傳輸路徑，以免出現由路由來處理復雜路徑的問題，同時更能大大提升數據交換速度。

　　(三)光分組交換網絡關鍵技術探究

　　1.時鐘提取技術

　　在光分組交換技術中，最為關鍵的就是光分組時鐘提取技術。

　　例如：光分組、儲存以及光信號所采用的傳輸方式等都是和光分組時鐘提取緊密相關的。

　　此外，也可將光分組時鐘提取技術應用在高速報頭處理以及光邏輯應用方案設計當中。

　　一般來說，若按照提取機制進行劃分，時鐘提取方案主要劃分成三類，即電時鐘提取、光與電的混合提取以及全光時鐘提取。

　　2.標簽復用與分離技術

　　在光分組技術的網絡節點輸入接口位置，分離報頭是一重要功能。

　　那么怎樣將報頭和數據分組相互分離，這又和報頭復用技術緊密聯系在一起。

　　通常來說，最初在分組時可加帶bit的報頭信號。

　　不過，為不斷優化報頭處理技術，常會使用光標簽交換技術，隨之標簽和數據信號復用技術也逐漸迅猛發展起來。

　　3.報頭處理技術

　　現如今，在光分組交換網絡當中，其處理報頭形式包含兩種，即電域與光域。

　　其中，電域的處理通常是在FPGA基礎上而實現的，這主要是由于實踐應用中FPGA的最高處理速度為1.5GHz，甚至還出現了在實驗室FPGA產品可達到20GHz的產品。

　　在利用此方式處理報頭時，優勢是由于電域信號處理技術發展逐漸趨于成熟，能夠準確、快速的處置較復雜的邏輯運算。

　　但從整體來說，電域報頭處理速率依然低于光纖信號傳輸速率。

　　所以，通常會選用低速報頭，這樣才能保證報頭信號速率與FPGA處理速率相互匹配。

　　光域報頭處理通常會應用到光邏輯器件，所以，我們也可細分成兩種，即光組合邏輯以及光時序邏輯。

　　但是，當前無論在哪一種光邏輯方案當中，都存在著一些問題。

　　如：在光組合邏輯層面，使用的器件體積偏大，而且繼承性也較差。

　　另外，SOA噪聲系數過大，在經過多級SOA級聯之后，其信號噪聲會更加惡化，直接對級聯性產生極大的影響。

　　然而，在光時序邏輯層面，由于現階段光觸發器速率量級在ns級，因此，完全體現不出處理光域信號速率方面的優勢。

　　現階段，因光邏輯始終都處在半加器與單個光觸發器水平，因此，不能快速處理相對復雜的報頭。

　　4.可集成光開關矩陣

　　在光網絡當中，光開關是一非常重要的器件。

　　盡管到目前為止，研究者對光開關和開關矩陣研究時間超過二三十年，但是，因其器件材料、器件原理、工藝等的發展，從而使得光開關和開關矩陣類型朝著多元化角度發展。

　　一般的，由于不同光開關其工作原理以及采用的技術都有很大差異，因而常將其應用在不同場合當中。

　　例如：機械光開關的消光比高、串擾低，而光空開關的開關速度非常快。

　　不過，在光網絡中，構建光交換矩陣，要求光開關的集成性應用非常可靠。

　　七、結束語

　　總體來說，近幾年，由于人們對網絡寬帶需求的逐年增大，現階段，盡管其光纖傳輸量可達到幾十Tb/s，但是，分組交換技術是英雄網絡速度發展的主要問題。

　　所以，當前在通信領域，光纖通信是研究的重點內容，而在光網絡當中，光分組交換技術以及光突發交換技術等都是研究的熱點話題。

　　文章作者結合自身多年實踐經驗，重點對通信設備分組交換技術進行了深入的探究與分析，指出通信建設接入層設備接口需求、原理、QOS技術以及實現方案，并且以光纖通信為例，對設備分組交換技術予以詳細闡述，以期對今后通信分組技術的應用提供更多有價值的參考與借鑒。

　　與此同時，保證我國通信事業持續、穩定的發展，為用戶提供高質量的服務，滿足用戶的各種需求。

　　參考文獻：

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　　[4]李潔，黃婷熙.高可靠性通信設備主備倒換軟件實現方法[J].電視技術，2013，11(11)：36-37.

　　通信系統程控交換設備的維護技術【2】

　　1 通信系統程控交換技術的特點

　　程控數字交換機是當前程控交換機的技術動向與特點。

　　這是結合現代計算機技術、數字通信技術與大規模集成電路的重要產物，將不斷更新的軟件與先進的硬件融合為一體，賦予了通信系統程控交換機更多的特點與功能。

　　首先，由于此系統是由計算機技術、通信技術、電路技術等有機結合形成的產物，所以對工作人員的素質具有較高的要求。

　　要成為一個合格的維護人員，首先必須具備以上三種技術相關的基礎知識。

　　同時受過專業的維修培訓，熟練掌握程控交換設備系統的各個結構，同時還能應用熟練的英語溝通和掌握各種形式的操作說明及含義。

　　此外，要想成為一個優秀的維修人員，只具備一定的專業知識是不夠的，還需要不斷擴展知識面，有相當豐富的經驗積累和溝通水平。

　　在設備的日常維護時，首先應對產生故障的原因進行認真分析，排除干擾，找出問題所在，逐步解決問題。

　　問題解決以后，應認真總結經驗并及時做好相關的故障記錄。

　　其次，工作量小，系統可靠性高是程控交換技術的另一個特點。

　　由于在程控交換設備的電路設備中，大多采用集成電路，具有體積小，耗電較低、可靠性高、分立元件相對較少，較高的集成度等特點。

　　采用先進的器件技術，裝備工藝也十分嚴格，并進行篩選、抽測了元器件裝扮，及時做好了器件的老化處理，進一步提高系統的可靠性。

　　分散控制方式是程控交換機的系統結構設備中常采用的方式，在關鍵部位使用冗余技術，如果設備容量較大，可采取具備雙工熱備控制的方式，使得系統的可靠性大大改善和提高。

　　最后，具有自診斷功能。

　　在程控交換設備軟件系統中，診斷程序與檢測程序占有較大的比例，其中，隨機診斷與定期診斷測試是診斷測試的兩種類型，當交換設備處于清閑的話務負荷時，定期診斷能夠通過人機命令，對系統進行較為全面的測試。

　　隨機診斷則與交換設備同時進行運行，不僅可以對故障的類型、級別、等及時產生不同的反映方式或警告，還能在存儲器中儲存相關的數據參數或者直接啟動冗余設備。

　　此外，還能夠將整個交換系統故障、操作、運行等程序進行實時打印，便于操作人員及時掌握系統狀況。

　　維護人員在進行診斷分析判斷時，應以打印出的相關資料為依據。

　　為了得到更準確的判斷，及時排除故障，必要時還可以利用人機命令對系統再進行追蹤性的重點測試、主動測試。

　　2 基本原則與任務

　　2.1 基本原則

　　主要是依靠科學技術的進步，促進社會生產的健康發展，堅持計劃檢修與維護、改造、修理與更新、群眾管理與專業管理、經濟管理與技術管理、激勵機制與約束機制等相結合的原則。

　　2.2 基本任務

　　認真貫徹落實國家對通信系統程控交換設備相關的管理方針及政策，不斷健全和完善通信系統交換設備管理的責任制度與規章制度，采用行政、技術、經濟以及科學的先進管理方法，對通信系統進行全過程管理，提供先進性技術裝備，讓通信系統程控交換設備能夠隨時處于最佳狀態，對技術裝備素質不斷改善和提高。

　　通過合理配置、擇優選購、精心維護、正確使用以及科學檢修對系統設備實時改造，讓系統運行更安全可靠，技術狀況優化、具有較長的使用壽命，同時能源消耗低，生產效率高。

　　3 程控交換設備的維護

　　3.1 機房維護

　　1)電磁環境。

　　就目前來看，我國的通信系統的電磁環境污染十分嚴重，造成了生態平衡與自然環境的嚴重破換，也制約著企業的可持續發展。

　　因此，在程控交換設備機房內部或周圍，應禁止功率較大的無線電臺的安裝，避免電磁輻射影響交換機的正常運行。

　　為了避免造成阻容耦合或電磁耦合干擾，電纜不宜進行長距離并排鋪設。

　　此外，還應盡量避免各種電纜相互交叉通過。

　　2)機房環境與溫度。

　　通機房的環境及溫度在訊系統程控交換設備中具有較高的要求。

　　隨著通信用戶的不斷增多，能源消耗逐漸增大，設備產生的熱量也相對較高，而機房需要保持在干凈、溫度恒定的環境中運行。

　　在系統設備運行中，當機房溫度過于高，會導致機器零件散熱效率低，機器元器件的參數遭到改變，電路的穩定性進一步降低，嚴重者甚至會造成設備的大面積損害。

　　因此，機房的溫度應保持大約在二十攝氏度范圍。

　　此外，在保持機房溫度適宜的同時要注意機房的濕度。

　　如果機房太干燥，容易產生靜電，對程控交換機的穩定安全造成直接威脅。

　　如果機房太過潮濕，容易導致機器零部件生銹腐蝕，造成系統設備的毀壞，甚至可能會導致線路絕緣降低、出現電路短路等情況。

　　根據相關規定，機房的適度一般應保持在百分之四十至百分之六十的范圍內。

　　采用溫度計監視溫度與濕度，除此之外，還可以安裝抽濕機、加濕機以及空調等設備調節器溫度和濕度。

　　3)防靜電要求。

　　在通信系統程控交換設備內部電路中，CMOS、MOS等器件是普遍常用的半導體器件。

　　此類器件要求靜電保持在25V至1000V的范圍內，而靜電產生的電壓參數卻往往高達千伏以上，強大的電壓嚴重影響了各種類型的半導體器件的性能，由靜電導致的故障，能對交換機的各個部位造成影響，甚至會造成交換機整個系統的全面崩潰。

　　為了減少和避免此類事件的發展，交換機用戶應在機房鋪設具有抗靜電性能的底板，同時保持底板支架接地的可靠性。

　　對墻壁的靜電處理也應到位，不要在機房內鋪設或使用化纖類地毯等。

　　此外，在一般情況下要關閉交換機柜門，為了避免物體摩擦產生靜電，工作人員在機房內拿取備件或搬動設備時動作要輕，在機房內的

　　走動次數應盡量降低。

　　3.2 程控交換設備的維護

　　糾正性維護與預防性維護是程控交換機維護的兩種。

　　當設備發生故障后，可通過糾正性維護采取的相關措施。

　　預防性維護是通過測量、抽查、監視等手段，對各種需要的數據及時收集整理，并根據提供的數據信息進行分析處理，提出解決措施。

　　對于交換設備的維護應以預防為主，要求維護人員在進行日常維護工作中，充分發揮職責，找出交換設備潛在故障并將可能引發故障的相關因素及時找出來，防患未然。

　　當系統設備出現故障后，工作人員應及時找出故障源，進行故障處理。

　　因此，要求維護人員具有較高的職業素養和專業水平，能及時發現故障、處理故障，做好告警記錄。

　　全面收集相關數據，分析整合，認真做好后期總結工作。

　　用戶部分故障是日常維護工作中最為常見的部分，其故障多由交換機與外線故障引起。

　　話機故障、接地、短路、斷線等故障是常見的外線故障。

　　當普通用戶板的個別用戶出現用戶故障時，其解決方法較多，如更換用戶板、更改用戶電路號碼等消除故障。

　　程控交換機在運行過程中，當設備某個器件發生故障，系統會產生相關的告警信號，維護人員收到信號后，采取處理方案，保證系統設備運行的正常穩定性。

　　由于設備受故障影響程度、緊迫性、等的不同，告警級別也不相同。

　　4 結語

　　隨著信息時代的到來，通信公司使用的設備類型也呈現出多種多樣的形式。

　　設備維護的工作人員必須具備專業的技能水平、強烈的責任感，良好的工作作風，才能有效的管理和維護好程控交換設備。

　　參考文獻：

　　[1]孫莉萍，試析程控交換機機房和設備的管理維護措施[J].企業導報，2009(3).

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