ATM交换机中心控制单元的设计与实现

摘要　中心控制单元是整个交换机设备的控制指挥中心，是管理和维护的硬件平台。给出了一种ATM交换机中心控制单元的设计方案，介绍了中心控制单元的功能及工作原理，并对内部各模块的功能及工作过程进行了较为详细的阐述。 　　1　概述
　　ATM交换机的功能其中中心控制单元是整个交换机的控制指挥中心，网管代理和维护终端通过本单元对ATM交换机进行管理和维护，各个业务板通过本单元进行汇总、上报，另外ATM交换软件的核心部分----信令软件包括用户到网络信令和网络到网络信令（即UNI/NNI信令）都将放在中心控制单元的硬件上运行。主要探讨中心控制单元的硬件设计与实现。 　　中心控制单元为网管代理提供符合IEEE802.3的协议的10BASE-T以太网接口，为维护终端提供符合RS232C标准的串行接口，与各个业务单元之间采用HDLC接口，与交换单元采用交换矩阵接口。由于信令软件、操作系统等都要加载到中心控制单元的硬件上，并且信令信息要进行AAL5适配，所以要求硬件提供足够大的程序存储空间与数据存储空间，并且CPU的处理能力足够高。为此，我们选择了美国Motorola公司生产的MPC860SAR芯片。
　　2　中心控制单元完成的功能
　　*接收网管代理的信息，发送至业务单元，并且将业务单元的数据上报网管代理； 　　*接收维护终端的信息，发送至各个业务单元，并且将各业务单元的状态等信息汇总、上报给维护终端；
　　3　中心控制单元的设计与实现
　　3.1工作原理及模块间功能描述 　　中心控制单元由CPU模块、通信处理模块和路由及业务管理模块组成。正常工作状态下，CPU模块只是控制是否允许某项通信协议的接收、发送，并不直接参与具体通信协议的处理。具体通信协议的处理、协议数据的接收、发送都是由通信处理模块独立完成的。
　　通信处理模块中的ATM业务模块即SAR模块的信息通过路由及业务管理模块后到达交换矩阵进行交换。通信处理模块提供ATM侧的收发复用的8bit 宽的Utopia接口，而路由及业务管理模块提供ATM侧的16bit宽的Utopia接口，两者不能直接相连，两个模块之间需要进行Utopia接口转换，转换电路采用CPLD实现。
　　（1）CPU模块
　　（2）通信处理模块
　　通信处理模块中各功能模块的工作原理大致相同，只是SAR模块稍有不同。工作原理通过CPU模块对一些寄存器进行设置，初始化为某种特定的通信协议，然后在双端口RAM中的参数RAM设置成针对该通信协议的参数。当然，不同通信协议的接口控制信号是不同的。
　　（3）路由及业务管理模块
　　ATM路由及业务管理模块作为一种先进的通信器件，它能够支持非常强大、高性能的ATM交换系统。RTM丰富的性能可为系统设计提供灵活的网络业务。与ATM交换矩阵单元（SE）组成的交换矩阵组合应用，能够构建622Mbps到160Gbps的交换容量，该模块能提供622Mbps UTOPIA访问。该模块单独也能构建一个622Mbps交换。
　　*信元流概述
　　（2）当一个可用信元时间发生时间发生时，由接收侧排序器选择四个单元，并从接收信元缓冲DRAM读信元并且发送到交换矩阵。
　　（4）信元由发送侧排序器选择发送时，从信元缓冲DRAM中移走，并且由相应的头翻译与分配的多点或头匹配器进行处理，然后，信元被发送到UTOPIA接口，并且在发送侧离开该模块。
　　应用RTM的业务管理性进行监控与RTM资源的控制。该模块根据分配的情况与队列深度的需要，利用CAC完成呼叫允许与拒绝。
　　（2）负责分配业务类队列连接：对每个连接，根据不同业务的QoS，在接收与发送方向分别设置该连接相应的队列深度；
　　（4）更新连接与业务类队列的深度：根据业务需要灵活地在线更改参数设置。
　　（1）满足QoS的要求；
　　（3）MCR的保证：时槽表的应用确保所有的业务类（SCS）均等地获得最小的信元速率；
　　（5）输出独立：到不同虚输出的通道信元被保存在独立的数据结构中，这样一个虚输出的阻塞不至于引起另一个虚输出的阻塞，从而起到很好的隔离作用。
4　结语
　　中心控制单元是ATM交换机正常运行的核心所在。该中心控制单元使网管代理通过该单元完成对ATM网络的参数配置及网络管理，使维护终端通过该单元对ATM交换机进行维护，使各个业务板通过该单元进行状态上报和数据汇总，从而较好地完成了对ATM交换机的指挥控制功能。