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GSM 操作维护手册第一部 MSC／ VLR 第二章 MSC / VLR 系统硬件结构作者：李伟 2.1 概述 2.2 MSC ／ VLR 系统硬件结构说明 2.3 DSN 网络结构和功能 2.4 计算机外设装载模块（APM） 2.5 时钟和音信号模块（CTM） 2.6 高性能公共信道信令模块（HCCM） 2.7 服务电路模块（SCM） 2.8 数字中继模块（DTM） 2.8.1 数字中继模块的主要功能 2.8.2 处理多频信令的模块（DTM－L） 2.8.3 处理公共信道信令的模块（DTM－H） 2.8.4 综合分组交换中继模块（IPTM） 2.8.5 数字回音消除器模块（DECM） 2.9 动态综合录音通知模块（DIAM） 2.10 数据链路模块（DLM） 2.11 移动互通模块（MIM）附录1 印刷板（PBA）上灯的显示状态附录2 MSC / VLR 交换机的硬件板子类型附录3 常用的告警附录4 本章缩写 2.1 概述移动业务交换中心（MSC）／访问用户位置寄存器（VLR）是 GSM 系统中网络子系统（NSS）的一部分，它是在 ISDN 基础上设计的交换机。本章将着重介绍 ALCATEL 900 系统中的 MSC ／ VLR 的硬件结构和功能特性。 2.2 MSC ／ VLR 系统硬件结构说明 2.2.1 MSC ／ VLR 交换机说明 A 900 系统中的移动业务交换中心（MSC）是以 ALCATEL 1000 S12 ISDN 交换机为基础，在一个机器中把 MSC 和 VLR 的功能结合起来。结合后的 ALCATEL S12 MSC／VLR 使用全部标准功能。 MSC/VLR 交换机具有两个重要特性：数字技术和分散控制。首先，MSC/VLR 被称为使用数字技术是由于它的控制与其功能是由微机上运行的程序所形成的。而且内部信息的处理（交换与传输）是完全靠数字技术来运行的。这些特性使得系统能够处理任何信息，无论其性质如何（语言、数据、文本等），只要是被数字化的。这样无须机械运动而使用数字传输可以确保一个可靠的质量。其次，分散控制意味着由系统实现的功能，是从全球的观点出发，划分成一系列的任务，按同类进行集中，按特点进行分配及指定控制单元。这样的方式可以获得一个非常稳定可靠的系统，由控制单元产生的故障不会对系统造成重大的影响。而且，这种不同的功能组合的方式允许新的控制单元加入而无须重新设计系统。因此很容易适应市场的新的需要及服务。设计一个内部数字交换网以实现具有上述特点的系统。这样的网络将不同的系统模块连接在一起，通过同样的路径象传送用户数据那样传送内部控制信息。通过增加新模块可以很容易地扩展这个交换网。而且网络的交换控制是“ 蜘蛛型”，这可简化其使用。另一因素对系统的可靠性起着重要作用，就是这一网络允许两模块通过多路连接以保证最低的阻塞率。另一明显的优点是使用大规模集成电路。它使得各印刷电路板形成的功能数目达到最优化，使结构紧凑和减少设备成为可能。 2.2.2 MSC ／ VLR 硬件结构 MSC / VLR功能结构较简单。根据交换机所提供的业务和特性，将各种各样的终端模块连接到内部交换网络上，因此，它主要是由终端控制模块和数字交换网络构成。其独到之处是采用了全分散控制，高度的模块化和数字交换网络（DSN）,使各种不同功能的模块，能方便地经数字交换网络（DSN）完成信息的交换，因而在结构上具有最大的灵活性。因此 MSC / VLR 的功能图是一个蜘蛛形（“ 蜘蛛图”）。其核心是内部交换网络而终端是模块。这些模块通过 PCM 链路与网络相连，还可以根据系统内部所要求的功能而改变。内部交换网（DSN-- 数字交换网络）是由一套基本交换单元素组成，这些单元以一种折叠的拓扑结构而排列。使得 DSN 的级数与平面的数目，可以很容易增加它。有两种潜在的扩展方式：入口的数目（终端连接）；选择路径的可能（话务量）。另一方面，所有模块通过 PCM 链路与网络相连以传送输入输出信号。所有的模块包括一个共同的部分称为控制单元 CE，由一个微处理机与其存储器及一个通向交换网的标准接口电路所组成。这些控制单元被划分为两组：终端控制单元简称 TCE 与辅助控制单元简称 ACE。那些与构成具体功能的集群或电路相连接的控制单元是 TCE。例如用户电路、中继电路等等。与集群电路的连接也是标准的。另外有一些控制单元专门负责对 TCE 的支持功能。他们执行专门的任务如故障处理、字冠分析、本地用户识别等等，但不包括任何控制单元以外的集群电路。这些控制单元称为辅助控制单元 ACE。 MSC / VLR 的主要控制单元模块（TCE），和辅助模块（ACE）。如图 2－1 所示： DSN HCSA EBSTCE PLCE CTLE MONI PBNSC ECASTCE ENTUPTCE PBDBCE MICE ISVCE IPTMOX25 IPTMU ACE ITTMTCE DIAM DLMCE 图 2－1 MSC / VLR硬件模块结构图 ACE： Auxiliary Control Element 辅助控制单元 CTLE： Clock and tone CE 时钟和信号音控制单元 DIAM： Dynamic integrated annooncement modul TCE 数字综合录音通知模块终端控制单元 DLMCE： Data link module CE 数据链路模块控制单元 DSN： Digital Switch Network 数字交换网络 EBSTCE： Evolutionary base station TCE 改进型基站终端控制单元 ECASTCE： Evolutionary CAS trunk TCE 改进型的随路信道信令中继模块 ENTUPTCE： Evolutionary N7-TUP trunk CE 改进型 7 号信令中继模块 HCCSM386： High Performance CCSN7 module CE 高性能公共信道信令 CCSN7 模块 IPTMOX25： Intergrated packet trunk CE for OSI-Applin x.25 对 OSI 应用层 X.25 接口的综合分组中继控制单元 IPTMU： Integrated packet trunk module user side 综合分组交换中继模块 ITTMTCE： Improved trunk test TCE 改进型中继测试模块 ISVCE： Improved service circuit control element 改进型服务电路控制单元 MICE: Mobile interworking CE 移动互通控制单元 MONI: Monitor control element permanent test facility 永久测试性能监视器控制单元 PBDBCE： Peripheral backup petailed billing CE 外设备份及详细计费控制单元 PBNSC: Peripheral backup NSC CE 网管中心外设备份控制单元 PLCE： Peripheral and loading CE 外设及装载控制单元 TCE: Terminal Control Element 终端控制单元 ACE 即由一块模块控制单元 MCUB 或 MCUA 构成。 ACE 辅助控制单元如下： ENSCACE: Evolutionary NSC ACE 改进型网管中心 ACE EOSPACE: Exchange O&M Subuser Part System ACE 交换机操作维护用户部分系统 ACE HSCA： High Performance common channel signalling system ACE 高性能公共信道信令系统控制单元 LRACE： Location Register System ACE 位置寄存器系统 ACE MRSACE: Mobile Radio System ACE 移动无线系统 ACE PSACE: Prefix System ACE 字冠分析系统 ACE SACEADM：System ACE Administration 系统管理 ACE SACECHRG: System ACE Charging 计费系统 ACE SLDCTRA： System ACE Local Data Collector and Trunk Resource Allocation 本局数据收集和中继源分配系统 ACE SPARE 386：SPARE ACE（80386）备用模块 2.3 DSN 网络结构和功能 MSC／VLR 交换机结构的核心是智能化的数字交换网络（DSN）。这一特性提供了终端间的所有连接，数字交换网络能控制通话、数据、内部信令，分散控制单元间的通信，数字编码信号以及测试模式。数字交换网络（DSN）由专用的大规模集成电路芯片组成，每个芯片都有它自己的逻辑功能和存储器，能独立地完成通路的选择话音和数据的交换，处理机之间的通信，这种通信是采用和话音或数据相同的传输方式在同一个数字交换网络内进行的。 2.3.1 DSN 功能数字交换网络 DSN 由若干个数字交换单元（DSE）组成。每个 DSE 具有 16 对收／发端口，在任一模块控制单元发出的命令控制下。任何一个端口均具有路径的搜索建立、保持和释放功能。通过其内部的路径映像图，使得它既可作为下个交换矩阵，也可作为一个全反射矩阵使用（如图 2－2 所示）。 DSE 的反射特性体现在它能把某个终端模块来的呼叫路由切换到与被叫终端模块相连的另一个交换单元的相关路由上，以建立呼叫通道。除上述的基本接续功能外，DSE 本身还能反映各个通路的运动状态，以保证其正常的工作。每一印制板有16 块大规模集成电路芯片图 2－2 数字交换单元路径映像图 TDM R T R T R T 13 12 11 17 18 19 0 8 7 15 一个数字交换单元（DSE）既是一块交换单元印制板（SWCH），每一块 SWCH 板有 8 块专用的双工交换端口（DUSP）大规模集成电路芯片组成。每一双工交换端口有二个端口，若一个端口编号为 n，则另一个编号为 n＋8，每个双端口分为接收部分（RX）和发送部分（TX）。这两部分相结合可连接一条双向的 PCM 传输线路。所以，每块 DSE 板提供了 16 个交换端口，经过它们之间的时分复用总线，可进行时分交换。图 2－3 DSE 结构图奇偶检验控制时钟选择锁相环时钟和帧信号产生电路 8.192 MHz 帧 4.096 MHz DUSP 0 DUSP 1 DUSP 2 DUSP 3 DUSP 4 DUSP 5 DUSP 6 DUSP 7 交换端口 8 交换端口 0 交换端口 9 交换端口 1 交换端口 10 交换端口 2 交换端口 11 交换端口 3 交换端口 13 交换端口 12 交换端口 5 交换端口 4 交换端口 14 交换端口 6 交换端口 15 交换端口 7 数据、地址、时钟控制线旁路线路发送和接收线路发送和接收 DSE 的基本功能： ----DSE 共有 16 个交换端口，每个端口拥有一条双向的 PCM 链路，每个 DSE 总共接有 16 条异步工作的串行 32 信道双向 PCM 传输链路。 ----DSE 工作时钟为 8.192MHz，来自交换机系统的时钟分配网。每个端口均能识别同步标识码，以保证 PCM 链路的同步运行。 ----DSE 能寄存各条链路上每一信道的当前状态。 ----DSE 能根据信道内的规约码得出每条信道中的数据性质及其处理方法。 ----DSE 能执行信道中带来的一些有关路由的命令，建立、保持或清除交换单元的输入信道之间的单向连接。 ----DSE 总是既可被选用的第一条空闲信道来完成时隙交换，这可使传输时延减小到最小值。该值约等于一个 8μs 的常数与一个随话务量变化而定的可变时延之和。 ----DSE 还具有自我故障诊断和清除错误的功能。 2.3.2 DSN 网络的结构 MSC／VLR 的数字交换网络是一种多级模块化结构（一种四个交换级的折叠式装置），每个平面是由一个选面级（Access Switch, AS）和三个选组级 ST1、ST2、ST3（Group Switch，GS），两部分组成，共有四个平面。它们均由完全相同的含有 16 个交换端口（Switch port）的数字交换单元（SWCH）所构成，而不同之处只在于它们的规模和职能。 Plane 0 1 2 Stage 3 Group 7 Stage Stage 1 2 Group F F 7 0 7 F 7 0 8 7 F 7 0 8 7 F 3 E 6 0 D 2 SWCH * C 5 B 1 A 4 9 0 8 Group 0 F 0 0 Group 0 8 9 A B 7 F 7 0 8 7 F 7 0 8 7 F 7 0 8 7 F 7 0 8 F 7 0 F 7 0 MCUB Control Elements 0 5 0 7 0 0 8 1 2 3 4 9 5 6 7 C A D E F B 0 6 0 4 0 3 0 2 0 1 Access Switches Control Elements Access Swich 1023 7 F 0 SWCH* 0 8 3 *SWCH：Switching Element PBA 图 2－4 数字交换网络结构图 2.3.3 选面级在 MSC／VLR 系统中，选面级（AS）是一个单级的交换单元。如图 2－5 所示，每一对选面级 (AS) 有二块 SWCH 板构成。这一对选面级称为一个终端子单元 (TSU) 。4 个终端子单元 (TSU) 构成一个终端单元 (TU)，如图 2－6 所示。任一模块均连有一个 TSU（即一对 AS SWCH 板），这种通路的双备份，保证了模块与数字交换网络的畅通。选面级交换器的基本功能是把进入数字交换网络的话务分配到选组级的几个平面上。一个完整的数字交换网络的选面级交换器最多可有 1024 个（512 对）数字交换单元，即: 8（选面级交换器）×8（交换单元／组）×16（组）= 1024 个数字交换单元一个选面级交换器是一个有 16 个端口的 DSE（SWCH），其中 4 个端口（端口 8 ~ 端口B）分别用于连接选组级的 4 个平面，剩下的 12 个端口与模块相连。 PORT 0~7：与数字中继模块 ( DTM )、服务电路模块 ( SCM )、公共信道信令模块 PROT 8 ：连到选组级的平面 0 PROT 9 ：连到选组级的平面 1 PROT 10 ：连到选组级的平面 2 PROT 11 ：连到选组级的平面 3 PROT 12~15 : 连接辅助控制单元（ACE）、时钟和音信号模块（SCM）、外设与装载模块（P&L）以及防卫模块（DEFENCE）图 2－5 TSU 结构 MODULE 0 MODULE 1 MODULE 7 · · · · · · · TO GROUP SWITCHES 0 1 · · · · · 7 8 9 A B C D E F ACCESS SWITCH 平面 0 TO GROUP SWITCHES 平面 3 0 1 2 3 4 5 6 7 ACCESS SWITCH 8 9 A B C D E F 图 2－6 TU 结构 0 1 2 3 4 5 6 7 8 8 8 8 8 8 8 8 0 1 2 3 4 5 6 7 T1 T1 T1 T1 GS ONLY ONE MULTIPORT IN FIRST STAGE 4 TSU 2.3.4 选组级选组级是一个模块化的多平面交换网络，其结构大小取决于平面（plane）数和每个平面的级数（stage），它可由 2~4 个平面组成。每个平面最多可有 3 级，第 1、2 级最多可有 16 组（group），而每组最多由 8 个数字交换单元构成（SWCH）。第 3 级最多可有 8 组，每组最多由 8 个数字交换单元构成（SWCH）。至于选组级的平面数则根据交换机的话务量的多少来决定。而每个平面的级数以及每级所配备的数字交换单元的数量都是由终端模块的数量来决定的。选面板（Access Switch）成对出现 0~3 共 4 个平面（plane）平面数由话务量决定 DSN 1~3 共 3 级（stage），它是由模块数决定选组级（group switch）第 1、2 级，共有 16 组（group）第 3 级，共有 8 组（group）每一组有 8 块 SWCH 板构成选组级的作用是可使交换机中任一模块通过 DSN 到达任一其它模块。为了达到这个目的，应有一条从某模块进入 DSN 和从 DSN 到达另一个模块的通路。通路的反转处称为反射点。反射点可在选面级，也可在第 1、第 2 或第 3 选组级，这取决于要进入哪个模块。 2.3.5 网络连接规则在数字交换网络中，各级 DSE 之间按一定的规则进行连接，如图 2－7 （数字交换网络连接规则）所示。第一选组级的出端口数 PORT 减 8，即为第二、第三选组级的 DSE 数，第二选组级的入端口数即为第一选组级的 DSE，第二选组级的出端口数减 8 即为第三选组级的组数，第三级的入端口数即为第一、第二选组级的组数（SEC），根据这个规则可画出一张完整的数字交换网络连接图。选入级第一选组级第二选组级第三选组级 W X Y Z PORT W PORT X PORT Y

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