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U-SYS UMG8900通用媒体网关系统原理与硬件 ISSUE1.0


U-SYS UMG8900 通用媒体网关系统原理与硬件
ISSUE 1.0

固网产品课程开发室

1

引入

?

UMG8900是支持语音的固定、移动融合的大容量媒体 网关产品 ,NGN应用中支持TG、AG、内置SG等功能。

?
<

br />UMG:universal media gateway

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学习目标

学习完本课程,您应该能够:
掌握UMG8900的系统原理
掌握UMG8900的硬件和软件结构 掌握UMG8900的组网应用

?

?

?

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课程内容

第一章 系统概述 第二章 软件体系结构

第三章 硬件体系结构
第四章 系统原理及技术特点

4
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UMG8900在网络中的位置
业务管理 固定
iOSS Policy Server App Server IN MRS6000

移动

网络控制

SoftX3000

SoftX3000

核心交换
Broadband Access

分组核心

Video GW

UMG8900

3G Access

边缘接入

IAD系列 AMG5000

PSTN

SG7000

UMG8900

UMG8900

PLMN

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UMG8900的产品定位

U-SYS UMG8900通用媒体网关,是华为公司自主开发的电信 级、大容量的通用媒体网关。
?NGN架构的下一代交换机 ?NGN网络TG ?NGN网络AG ?2G/3G网络MGW ?融合应用

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硬件系统结构
H.248/O&M/SIGTRAN UMG8900 TDM/IP/ATM Trunk SSM TDM 内部总线 Connection TDM/IP/ATM Trunk

UAM

UAM

......

UAM

ASL/DSL/PRA/DDN/FE
? ?

SSM(Service Switching Module,业务交换模块),业务交换和中继接入功能 UAM(User Access Module,用户接入模块),提供用户直接接入功能
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业务交换模块机柜

?采用N68-22机柜 ?每机柜安装3框 ?最大容量9框

注:若为全E1出线框,每机柜只装2框
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业务交换模块机框

UMG8900设备采用标准的19英寸 插框,为前后对插结构,深度为 500mm,插框高度为12U。 其业务交换模块可以细分为主控 框、扩展控制框、中心交换框、 业务框。 在较小容量情况下,各种功能可 以集中在主控框完成。

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用户接入模块

?

用户接入模块提供宽带和窄带用户综合接入功能, 支持

TDM交换机的各种类型的接入框。
?

宽窄带一体化插框:提供宽带和窄带综合接入业务,每个插 框如果要同时提供宽带和窄带接入业务,需要同时配置对应 的主控板和业务板。

?

窄带接入用户框:提供纯窄带用户接入功能,根据主控板不 同,可以分为RSP和PV8两种。

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用户接入模块插框类型
机框类型
UAM UAS UAFM

用户板 适用机柜
9 13 10 19英寸机柜 19英寸机柜 19英寸,F01D200/500机柜

备注
主框 从框 前维护型,主框

UAFS
PV8-6 PV8-10 PV8-12 PV8-19 RSP-6 RSP-10

13
5 11 12 18 5 11

19英寸,F01D200/500机柜
UAM-160B 19英寸机柜 19英寸机柜 19英寸机柜 ONU-160B 19英寸机柜

前维护型,从框
主框 主框 主框 主框

从框

RSP-12
RSP-14 RSP-19

12
14 19

19英寸机柜
19英寸机柜 19英寸机柜
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从框
从框,电源板只能单配 从框 11

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UMG8900组网应用
在NGN网络中,UMG8900通用媒体网关设备作为大容量的TG 可以应用于关口局和长途局。
?

?

通过和软交换设备(采用华为公司的SoftX3000)联合组网提 供下一代TDM交换机应用,可以作为PSTN的汇接局/长途局/关 口局、C5端局组网应用,无缝演变到NGN网络中。

?

UMG8900设备的用户接入模块提供宽窄带一体化接入,具有大 容量AG功能。

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C4局应用及TG特性

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C5局应用及AG特性

PRA/NO.1 RSA/PV8

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AG/TG混合组网应用

PRA/NO.1

RSA/PV8

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UMG8900产品规格及参数介绍
?主要参数
? TG容量(VOIP) 全E1/T1出线: 单框 6K通道,最大56K通道 全SDH STM-1出线: 单框10K通道,最大70K通道 CAPS: 单框150,最大1250 ? 传统交换机容量(TDM) 全E1出线: 单框 8K中继,最大220K中继 全SDH STM-1出线: 单框32K中继,最大360K中继 BHCA:端局8M,中继局16M

? 协议:
?M2UA, V5UA, IUA, ?SS7, R2, DSS1 ?H.248

? 编解码
?语音: G.711, G.723, G.729, G.726, AMR,EVRC,QCELP(移动) 传真: T.38、Fax over G.711

?接口
?FE, GE, ?STM-1 POS,STM-4 POS ?STM-1 IPoATM ?E1/T1, STM-1 SDH ?POTS ?ISDN PRI/BRI
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UMG8900产品介绍
? 高集成度:
? 采用19”标准机框,一柜三框,支持多框级连,插框中 置背板,前后插板,每框32槽,机框后走线;

? 高可靠性:
? 核心部件均提供1+1备份,分布式处理,保证了产品 电信级可靠性;业务处理部件提供N+1备份或资源池 处理 ? 、GE、FE、POS接口支持1+1、 SDH N+1备份

? 超大容量: ? 支持256K TDM无阻塞全交换能力和128G分组 交换能力 ? 高精度时钟系统:
? 支持 2级、3级时钟 ;支持多种时钟源: BITS, 8K, GPS

? 功能丰富,组网灵活:
? 支持内置SG功能 ? 支持无线2G,3G网关功能
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UMG8900双业务交换平面
E1/T1 STM-1 SDH
业务板 0 业务板 1
TDM 交换网

STM-1 ATM STM-1/4 POS FE/GE

分组交换网

业务板 9 业务板 10
TDM总线

业务板 11

分组总线

?所有的业务槽位都有双业务交换平面 ?支持256K TDM无阻塞全交换能力和128G分组交换能力
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UMG8900大容量多框级连
UMG 包括主控框、中心交换框、业务框和扩展控制框
机架 0 业务框 主控框
中心交换框

机架1

机架2
扩展控制框 业务框 业务框

大容量、高集成度的媒体网关: ?中心交换框最大可支持7个业务框和1个扩展控制框, (主控框可看作业务框); ?集成度高、耗电量小;
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TDM 总线/分组 控制总线

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支持内置信令网关功能
SoftX3000 SS7/MTP 内置SG TG H.248/UDP

SS7/M2UA/SCTP IP承载

UMG8900

? SG内嵌在UMG8900内,为用户有效的节省硬件投资; ? 内置SG功能,方便的支持直联和准直联方式,组网更加灵活; ? 内置SG支持基于M2UA,IUA协议,支持SS7的IP承载; ?内置SG支持中继链路负荷分担功能 ; ?SCTP/TCP/UDP
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课程内容

第一章 系统概述 第二章 软件体系结构 第三章 硬件体系结构 第四章 系统原理及技术特点

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UMG8900 软件系统

UMG8900设备的软件系统可以分为主机软件和LMT操作维护终端软

件两大部分。
?

主机软件:完成与承载业务相关的业务处理、底层支撑和硬件的 管理功能;

?

LMT终端软件:与主机软件的BAM模块基于Client/Server架构,
完成对设备主机的日常维护和管理功能。

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UMG8900 软件体系结构
LMT 操作台 iManager 网管系统

维护管理子系统

业务 处理 子系 统

TDM 承载处理子系统

SG处理子系统

媒体 资源 处理 子系 统

IP 承载处理子系统

底层支撑子系统

? 内置信令网关
? 支持动态补丁
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? 丰富的业务扩展能力
? 基于VRP和DOPRA统一平台
文档密级:内部公开

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主机软件结构

系统的主机软件除提供TDM承载和分组承载业务处理和交换的软件功能 外,还包括信令适配处理与转发、网关控制功能、操作维护功能、底层

支持软件和中间件软件。
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LMT与主机和外围设备连接
N2000

OMU

OMU

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课程内容

第一章 系统概述 第二章 软件体系结构 第三章 硬件体系结构 第四章系统原理及技术特点

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硬件系统——硬件平台介绍

UMG8900硬件平台性能:
? ? ? 硬件平台采用中置背板技术,内部信号高可靠,无失 真,外部接口统一后出线 256K TDM交换网,数据面16G分组交换网,控制面 双平面FE交换网,2M MBUS总线用于维护管理 MBUS的使用是产品的一大新特性

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UMG8900插框和槽位
0 后插 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

c o m m o n

c o m m o n c o m m o n
1

c o m m o n c o m m o n
2

c o m m o n c o m m o n
3

c o m m o n c o m m o n
4

c c c c c o T N N T o o o o m N E E N m m m m m m m m m o U T T U o o o o n n n n n c o m m o n
5

c o m m o n c o m m o n

c o m m o n c o m m o n

母板

c o m 前插 m o n
0

c c c c o O O o o o m M M m m m m m m m o U U o o o n n n n
6 7 8

c o m m o n

c o m m o n

9 10 11 12 13 14 15

?所有插框结构相同:前插单板9U,后插单板8U ?插框采用前后插板,共32个槽位,后出线 ?前面14个槽位通用,后面12个槽位通用
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UMG8900硬件系统结构

FE MBUS

O M U

N E T

C L K

C M U

P P B

S P F

T N U

E 3 2

S 2 L

P 4 L

A 4 L

H R B

E 8 T

E 1 G

V P U

S R U

F L U

B L U

GE TDM

1.系统维护管理单板: OMU:主控单元 NET: 数据交换网 CLK: 时钟单元 CMU:连接管理单元 PPB: 协议处理单元

2.TDM接入处理单板: SPF: 信令处理单元 S2L: 2×155SDH TNU: TDM交换单元 E32: 32×E1 A4L: 4×155ATM P4L : 4×155POS

3.IP接入处理单板: HRB:路由转发板 E8T: 8×FE接口板 E1G:1×GE接口板

4.语音处理及资源单板: VPU:语音处理单元

5.级联单板: FLU: 前级联板 BLU: 后级联板

注意:阴影线部分为后插单板 29
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UMG8900-硬件架构介绍
H.248接口

OMC

维护管理 OMU/MPU

H248接口 PPU

呼叫处理 CMU

媒体资源 VPU

双业务交 换平面

数据平面交 换NET

TDM 交换 TNU
TDM 接口 E32/T32/S2L

IP 接口 HRB/E1G/E8T/ P4L/P1G

IP

TDM

TDM处理子系统: E32/T32 S2L IP处理子系统: P4L P1H E8T E1G

32*E1/T1接口板 2*155SDH接口板 4*155POS接口板 1*622POS接口板 8*FE接口板 1*GE接口板

VPU HRB

媒体资源单元 RTP包处理单元

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AG/TG/TDM交换机应用逻辑结构

RSP/PV8

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UMG8900七大类单板
?
? ? ?

管理控制板(FOMU、FMPU、 FPPB、FCMF、FCMB)
业务和协议处理板( FHRU、FSPF) 交换级联板(FNET 、FTNU、TCLU、 FFLU、FBLU) 接口板及备份接口板(FP1H、FG1O、FS2L、FS2E、FP4L、 FE8T 、FE32、 FS4L)

? ? ?

媒体资源处理板(FVPB、 FSRU、FECU) 时钟和时钟驱动板(FCLK) 用户接入模块(PV8、RSP、TSS、ASL、ESC、PWX、HWC)
? 注:蓝色字体为常用单板

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逻辑单板与物理单板
?

UMG8900设备单板种类较多,部分单板功能类似,但硬件结构上有所区
别,应用于不同的场合。为便于描述单板特性和维护管理设备,将几块具 有相同和相似功能特性的单板统称为一种逻辑单板;

?

其中某块完成具体功能的单板实体则称为物理单板。同一种逻辑单板中的 各物理单板在接口、处理性能、软硬件配置等方面存在不同。 单板名称

逻辑单板 OMU

物理单板 FOMU CMU

名称含义 操作维护单元

备注 OMU为UMG8900设备的主控单板, 管理整个设备 完成与SOFTX3000之间的H.248协 议处理。

PPU FPPB

后插协议处理单 元

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硬件系统——设备管理类单板

逻辑单板

物理单板

单板功能
主控框操作维护单板

备注
与NET板前后对插,主备工作,固定 插于主控框前插7/8槽位,系统自动 配置 与NET板前后对插,主备工作,固定 插于从框前插7/8槽位,系统自动配置 主备工作,固定插于主控框后插0/1槽 位,系统自动配置

OMU
MPU CLK

FOMU
FMPU FCLK

从框操作维护单板

网络时钟单元

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硬件系统——交换和级联类单板
逻辑单板 NET 物理单板 FNET 单板功能
分组业务(包)交换单 板

备注
与OMU/MPU板前后对插,系统自动 配置,主备工作,固定插于主控框后 插7/8槽位

TNU

FTNU

中心交换框TDM业务交 主备工作,固定插于中心交换框框后 插6/9槽位 换单板
从框TDM业务交换单板 级 联 前 插 板 , 与 BLU 配 合完成 级联后插板,出级联接 口 主备工作,固定插于从框后插6/9槽位

TCLU FLU
BLU

TCLU FFLU
FBLU

主备工作,插于前插通用槽位

主备工作,插于后插通用槽位

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硬件系统——业务和协议处理类单板

逻辑单板

物理单板

单板功能
后插协议处理单元,出FE接口
前插连接管理单元 后插连接管理单板

备注
处理H.248协议
两者功能一样,1+1主备 工作方式,链接控制单板, 控制IP、TDM端点的连接 建立,为H248命令的执行 者

PPU

FPPB
FCMF

CMU

FCMB

HRB

FHRU

IP业务处理板 ,前插,1+1主备工 HRB同时提供IP和IPoA两 种方式 作,与IP接口板前后对插 信令处理单元 ,前插,负荷分担工 提供TDM共路信令IP转发 功功能 作

SPF

FSPF

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硬件系统——业务接口板
逻辑单板 物理单板 单板功能、备注
32E1TDM接口板
32T1TDM接口板 8路10/100M以太网接口板 *GE光接口单板;FG1O单板采用SFP可插拔光模块,提供四种不 同传输距离 4路STM-1 POS光接口板;FP4L采用SFP可插拔光接口模块,提 供四种不同传输距离 1路STM-4 POS光接口板 2*155M SDH/SONET 光接口板;FS2L单板采用SFP可插拔光模

E32
T32

FE32
FT32

E8T
E1G P4L P1H

FE8T
FG1O FP4L FP1H FS2L

S2L
FS2E
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块,提供四种不同传输距离
2×155M SDH/SONET电接口板
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文档密级:内部公开

硬件系统——媒体资源处理类单板
逻辑单板 物理单板 单板功能 备注
资源池工作方式,1024路的话音编解码

VPU

FVPB

语音处理单元B

(G.711/G.723/G.729/G.726)和回波抵 消 资 源 池 方 式 工 作 , 实 现 TDM 放 音 以 及

SRU

FSRU

共享资源单元

DTMF收号功能,支持1024路放音通道

和1024路DTMF收号通道
资源池工作方式,实现话音信号的回波

ECU

FECU

回波抵消单元

抵消功能 ,支持2048路64mS或1024路 128mS回波抵消通道

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硬件系统——前后对插关系
前插板 后插板 NET F8T/P1H/E1G BLU

OMU/MPU
HRB FLU

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单板备份

?

对于1+1主备备份单板:主用单板配置在偶数槽位,其左边 的奇数槽位(即槽位号大1)为备用单板;

?

资源池方式单板槽位可以任意配置

分组接口板备份板 FBAP FBGE FBFE FG1O FE8T

分组接口板

FA4L/FP4L/FP1H

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硬件系统——前后对插关系
前插板 后插板 NET E8T/P1H/E1O/A4L/P4L BLU

OMU/MPU
HRB FLU

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硬件系统——多框级联
主控框
T N N T C E E C L T T L
T D M

FE+GE

T D M

中心交换框

B B B B B B T N N T B B B B B B L L L L L L N E E N L L L L L L U U U U U U U T T U U U U U U U
F E F E

FE+GE+TDM 业务框3-8 框 3 框 4 框 5

框 6 框 7 框 8

框9 纯控制框

P C P M B B

N N E E T T
文档密级:内部公开

只用FE

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硬件系统——两框直联
主控框框
MPU MPU

TNU ○ ○ ○

NET □ □ □ □ ○ ○

NET □ □ □ □ ○ ○

TNU ○ ○ ○

FE GE

业务框
○ ○ ○ □ □ □ □ ○ ○ TCLU NET □ □ □ □ ○ ○ NET TCLU ○ ○ ○

TDM 前插框 后插框

OMU

OMU

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硬件系统——多框级联
中心交换框
FLU FLU FLU FLU FLU FLU MPU MPU FLU FLU FLU FLU FLU FLU

BLU

BLU

BLU

BLU

BLU

BLU

TNU ○ ○ ○

NET □ □ □ □ ○ ○

NET □ □ □ □ ○ ○

TNU ○ ○ ○

BLU □ ○ ○ ○ ○ ○

BLU □ ○ ○ ○ ○ ○

BLU

BLU

BLU

BLU

FE GE

业务框
○ ○ ○ □ □ □ □ ○ ○ TCLU NET □ □ □ □ ○ ○ NET TCLU ○ ○ ○

TDM 前插框 后插框

MPU

MPU

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课程内容

第一章 系统概述 第二章 软件体系结构 第三章 硬件体系结构 第四章 系统原理及技术特点

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控制流处理和信令适配协议栈

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控制流处理流程、H.248处理

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单板的逻辑结构-控制面(全分布式)

全分布式的架构可以减少不同模块之间的影响,提供系统的稳定性。同时

由于功能处理模块相对独立,配置灵活,可以满足多种组网环境的需要。
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单板的逻辑结构-控制面(HRB集中转发)

所有的基于IP分组方式承载的消息由HRB集中进行处理,统一由HRB的后

插接口单板提供接口。
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业务流处理
?

UMG8900设备基于TDM方式进行语音业

务流的承载时,基于传统64kbit/s的PCM
码流来实现语音业务流的承载,无协议栈 结构。
?

上层的语音业务流支持G.711、G.729、 G.723.1和G.726等多种语音编解码方式。

?

采用UDP作为传输层协议,应用层基于

RTP和RTCP实现业务流的实时传输和实
时传输控制功能。

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单板的逻辑结构-业务流
MGC(SoftX3000) GPS/BITS PPU A4L/ E32/ S2L/ T32 CLK 8 kHz ? ·±? ? ? ? ? NET VPU CMU

HRB

HRB E8T/E1G/ P4L/P1H

TNU E32/T32/ S2L

A4L

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UMG8900时钟分发

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加载路径

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告警路径

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NGN网络典型信令网结构

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UMG8900 内置信令网关协议栈
LE SS7 PRI IP SG(UMG) SOFTX

S7AP MTP3 M2UA-NIF MTP2 E1/T1 MTP1 M2UA SCTP IP IP

S7AP MTP3 M2UA SCTP IP

M2UA Stack

MTP2 MTP1

Q931

IUA-NIF Q921 E1/T1 IUA SCTP IP IP

Q931 IUA SCTP IP

IUA Stack

Q921 L1

L1

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共路信令处理

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随路信令处理与适配

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软件系统——信令转发板间流程
E1
ME32

信令处理模块

TDM
MTNU

UA/SCTP/IP/MAC
FE

SPF

MNET

T1
MT32
TDM交换 LANSWITCH

FE
MNET

155M
S2LM

SPF

?

信令转发,包括SS7、V5和PRI信令,主要通过SPF板实现。 在TDM侧,信令链路时隙通过TNU交换到SPF,SPF终结链 路层协议并转换成UA协议消息后通过FE口向MGC发出。FE 通过Lanswitch汇聚后从NET板上出物理接口。

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网管方式
1、UMG8900产品可以采用Telnet命令行、本地维护终端与综合网管 配合方式进行操作维护; 2、在单个局点配备独立的本地维护终端软件,负责本地局点的操作维护 3、为了后出线,OMU上的OMC维护网口由NET板OMC口转出
CAN LAN(FE) Mbus PPU FAM Mbus CMU FAM Mbus FAM Mbus FAM Mbus FAM Mbus FAM VPU

NMS

MAINTAIN

BAM Mbus OMU Master FAM

Ethernet

BAM Mbus OMU Slave FAM CAN LAN(FE) ? ÷? ¤ ? ×? ? ? §? ? ? ?
华为机密,未经许可不得扩散

HRB

WARN

TRACE/DEBUG

TNU

è ? ÷ú ? ±? ?
文档密级:内部公开

CLK

60

UMG主要技术特点(I)
? UMG8900既可以支持传统的TDM交换,又可以支持TG及SG功能

? 高语音质量:PESQ参数达到3.40(PSTN一般是3.45) ? 在H.248控制下实现放音,DTMF收号功能,可实现多国语言适配 ? 接口丰富:PSTN支持E1、T1、STM-1等;数据接口支持STM-1 ATM、 STM-1/4 POS、FE、GE等;用户接口支持POTS、ISDN BRI/PRI等 ? 支持TDM,IP中继或两者混合 ? 标准完备的协议支持,支持G.711、G.729、G.723、G.726等多种编解 码,支持包括静音检测、舒适噪音插入、EC回波抵消自动调整等特性 ? 先进的NP+DSP架构,整体时延达到了业界最佳

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华为机密,未经许可不得扩散 文档密级:内部公开

UMG主要技术特点(II)

? 电信级设备、可靠性高:主要单板1+1备份,业务板端口全交换,DSP资 源全局共享。所有单板支持热插拔、电源支持1+1备份 ? 内置信令网关:支持M2UA、IUA、V5UA、SCTP等标准协议栈 ? 支持随路信令:R2, 海外随路信令 ? 大容量,多框级连平滑扩容,是真正的电信级的媒体网关 ? 支持向综合媒体网关的演进,具备移动固定融合媒体网关的能力

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