CN100372252C

CN100372252C - 对异步信号进行主备选收无损切换的方法和系统

Info

Publication number: CN100372252C
Application number: CNB2005100017840A
Authority: CN
Inventors: 肖新
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2005-01-21
Filing date: 2005-01-21
Publication date: 2008-02-27
Anticipated expiration: 2025-01-21
Also published as: CN1808925A

Abstract

本发明涉及一种对异步信号进行主备选收无损切换的方法和系统，其核心包括：首先源端对异步信号进行成帧处理；接着将成帧处理后的异步信号进行主备双发并交叉调度处理；然后宿端将接收到的源端发来的经过交叉调度处理后的主备异步信号进行定帧对齐；最后按照主备异步信号定帧对齐后的帧相位，以主备异步信号组为单位进行主备选收无损切换。该方法能够支持人工倒换的主备选收切换；通过该方法对异步信号进行主备选收无损切换时，不需要对异步信号进行异步映射及异步解映射的过程，从而能够解决异步信号的时钟性能受到影响的问题，而且能够降低设备运行成本。

Description

对异步信号进行主备选收无损切换的方法和系统

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种对异步信号进行主备选收无损切换的方法和系统。

背景技术

业务信息以异步信号形式存在时，因为异步信号之间的时钟不同步，所以当异步交叉系统对所述异步信号进行主、备选收切换时，常常会损伤所述业务信息。

为了保证在主、备选收切换过程中不损伤业务信息，需要对异步信号作一定的处理：大颗粒的并行异步信号进行背板异步映射及背板成帧处理之后，经交叉矩阵空分方式调度，然后定帧对齐，供宿端进行主交叉设备和备交叉设备选收。

由于背板传送路径和交叉矩阵的影响，并行异步信号的相位在信号接收端产生一定的差异，这样就会影响宿端正确接收所述并行异步信号。为了保证宿端能够正确接收所述并行异步信号，就必须通过定帧对齐单元对齐所述并行异步信号的相位，也就是说，使并行异步信号对齐到一个统一的相位上。上述统一的相位就是为业务信息添加的帧头位置，当并行异步信号在宿端选收时，在此帧头位置(即统一的相位位置)进行切换，不会损伤到异步信号中的业务信息，从而保证业务信息的完整性。

现有技术如图1所示，首先对异步信号进行异步映射，形成具有系统同步的背板同步信号；然后进行成帧处理，使具有系统同步的背板同步信号形成统一成帧结构的背板同步信号；接着经主、备设备双发分别发送到主备交叉矩阵进行调度处理，随后在宿端经过定帧对齐单元进行主备信号帧相位对齐(去歪斜处理)，将所有背板信号的帧相位对齐到统一的系统帧信号的相位位置；紧接着依据系统帧信号产生的选择信号进行统一的主、备信号选收切换；最后对所选收的信号(来自主设备或备设备)进行异步解映射，恢复出原有的业务信息。

由上述可以看出现有技术中，在宿端必须依据系统帧信号产生的选择信号进行统一的主、备信号选收切换，因此，它不能够支持人工倒换的主备切换。再者，由于异步信号在宿端经过帧相位对齐之后再进行统一的主、备信号选收切换，所以能够保证异步信号的主、备选收切换过程在对齐后的帧区域进行，从而保证在进行主备切换时不会损伤到业务信息，进而保证接收到的业务信息的完整性。然而要进行异步信号的帧相位对齐就必须在源端首先将异步信号异步映射为系统同步信号，然后进行成帧处理，使所述异步信号具有统一的系统帧格式。因为源端将异步信号异步映射为系统同步信号，宿端接收设备就需要将所述异步信号异步解映射。就在对异步信号进行异步映射和解映射的正负调整过程中，异步信号的时钟性能，如抖动性能，受到较大影响。而且，采用这种办法对异步信号进行主备选收无损切换，设备运行成本较高。

发明内容

鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种在交叉系统中对异步信号进行主备选收切换的方法，该方法能够保证人工倒换的主备无损切换。

本发明的另一目的是提供一种在交叉系统中对异步信号进行主备选收切换的方法，该方法不仅能够解决异步信号的时钟性能(如抖动性能)受到影响的问题，而且能够降低设备运行成本。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供的一种对异步信号进行主备选收无损切换的方法，该方法包括：

A、源端对异步信号进行成帧处理；

B、将成帧处理后的异步信号进行主备双发并交叉调度处理；

C、宿端将接收到的源端发来的经过交叉调度处理后的主备异步信号进行定帧对齐；

D、由切换信号触发宿端按照主备异步信号定帧对齐后的帧相位，以主备异步信号组为单位进行主备选收无损切换。

该方法还包括步骤E，将选收后的信号恢复出原异步信号的过程。

其中，在所述步骤A之前还包括：

源端判断异步信号的传输速率是否大于系统支持的速率，若大于，则将异步信号拆分为若干通道并行异步信号，继续执行步骤A；否则，直接执行步骤A。

其中，所述将异步信号拆分为若干通道并行异步信号的过程进一步包括：

A01、源端将异步信号进行扰码；

A02、将扰码后的异步信号轮流写入若干缓存队列；

A03、从缓存队列中依次读出所述扰码后的异步信号。

其中，所述步骤E具体包括：

将选收后的信号进行去帧处理，恢复出原异步信号。

其中，所述步骤E具体包括：

E1、将选收后的信号进行并行信号通道对齐；

E2、对各通道的并行信号分别进行去帧处理；

E3、合并各通道并行信号，恢复出原异步信号。

其中，所述步骤C进一步包括：

C1、宿端对交叉调度处理后的主备异步信号进行时钟数据恢复；

C2、对进行时钟数据恢复后的信号分别进行搜帧，找到各信号的帧头相位；

C3、将主备异步信号依据帧头相位的起始位置顺序依次写入先入先出队列；

C4、对齐主备异步信号的帧头相位，得到帧相位对齐的对齐帧信号；

C5、从FIFO中统一读取主备异步信号。

其中，所述步骤D进一步包括：

D1、主备切换信号延迟到所述对齐帧信号的帧头位置，产生切换动作信号；

D2、切换动作信号触发宿端进行主备选收切换。

其中，在所述步骤D1前包括：

人工下达主备切换命令触发宿端，产生主备切换信号；或

启动拨板开关动作触发宿端，产生主备切换信号。

其中，所述步骤E3具体包括：

将对齐且去帧后的信号分别写入缓存；

从缓存中顺序读出所述信号，得到合并后的扰码信号；

对扰码信号解扰码，恢复原有的异步信号。

本发明提供的一种对异步信号进行主备选收无损切换的系统，包括主备双发单元、交叉调度单元、成帧单元、定帧对齐单元和主备选收切换单元；源异步信号由成帧单元成帧处理后，经主备双发单元双发至交叉调度单元进行调度处理，处理后的异步信号由定帧对齐单元进行定帧对齐，然后由切换信号触发主备选收切换单元按照主备异步信号定帧对齐后的帧相位，以主备异步信号组为单位进行主备选收无损切换。

该系统还包括：拆分单元、并行信号通道对齐单元、去帧单元和并行信号通道合并单元；所述拆分单元将异步信号拆分为若干通道并行信号，然后送至成帧单元分别成帧处理；成帧单元处理后的异步信号，经主备双发单元、交叉调度单元、定帧对齐单元、主备选收切换单元处理，然后由并行信号通道对齐单元进行并行信号通道对齐，送至去帧单元进行去帧处理，经去帧处理后的信号由并行信号通道合并单元进行通道合并，以恢复出原异步信号。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的方法对异步信号下发主备选收切换命令时，能够触发宿端按照主备异步信号定帧对齐后的帧相位，以主备异步信号组为单位进行主备选收无损切换，所以本发明能够支持人工倒换的主备无损切换。

另外，本发明不需要对异步信号进行异步映射及异步解映射的过程，从而能够解决异步信号的时钟性能(如抖动性能)受到影响的问题，而且能够降低设备运行成本。

附图说明

图1为现有技术中交叉系统对异步信号处理的示意图；

图2为本发明的流程图；

图3为本发明实施例中ODUk的帧结构示意图；

图4为本发明实施例中ODU2信号的拆分与成帧示意图；

图5为本发明实施例中ODU3信号的拆分与成帧示意图；

图6为本发明主备对齐及主备选收的示意图；

图7为本发明主备信号对齐位置及主备选收切换位置示意图；

图8为本发明实施例中对ODU2并行信号的主备通道分别进行CDR过程的示意图；

图9为本发明实施例中对ODU2信号分别进行主备对齐过程的示意图；

图10为本发明实施例中对ODU2信号分别进行并行通道对齐过程的示意图；

图11为本发明实施例中对ODU2信号分别进行去帧合并通道过程的示意图；

图12为本发明异步交叉系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明的具体实施方式参考图2，首先执行步骤S201，源端判断异步信号的传输速率是否大于系统支持的速率。

如果异步信号的传输速率大于系统支持的速率，则执行步骤S202，将异步信号拆分为若干通道异步信号，具体拆分过程为：首先，源端将若干通道异步信号进行扰码；接着，将扰码后的异步信号轮流写入缓存队列；随后，从缓存队列中依次读出所述扰码后的若干通道异步信号；最后，对所述扰码后的若干通道异步信号进行解扰码并得到若干拆分后的异步信号；然后继续执行步骤S203。

如果异步信号的传输速率不大于系统支持的速率，则直接执行步骤S203。

步骤S203，源端对异步信号进行成帧处理。具体操作为：首先，源端对拆分后或不需拆分的异步信号添加帧头；然后，为添加帧头后的异步信号建立统一的帧结构。

下面以采用异步调度的OTN系统为例说明信号拆分与成帧的过程，例如：假如OTN系统中参与调度的信号为ODUk(k＝1，2，3)，异步交叉矩阵采用异步空分交叉的形式，背板信号颗粒速率为2.5Gbps级别。

ODUk的帧结构如图3所示，包括帧头区域(OTUk overhead area；OTUk OH)和帧区域(OPUk area)。

ODUk信号的速率如下：

ODU1：239/238＊2.48832 Gbps＝2.498775126 Gbps；

ODU2：239/237＊9.95328 Gbps＝10.037273924 Gbps；

ODU3：239/236＊39.81312 Gbps＝40.319218983 Gbps。

对比背板信号颗粒速率与ODUk颗粒的传输速率，可以看出，ODU1颗粒的速率小于2.5Gbps，ODU1为2.53bps速率级别，可以直接进行高速接口背板传送，无需拆分，ODU1的扩展帧头也可同时用于背板信号的deskew和主备信号切换；大颗粒的ODU2、ODU3的速率大于2.5Gbps，需要拆分，考虑拆分后的各信号通道都增加帧头(进行同步头编码)，用于宿端的去歪斜(deskew)对齐，ODUk信号都需要扩展帧头(扩展OTUk帧头区域，OTUkOH区域全‘0’)，用于宿端定位ODUk帧起始。

通道拆分数目尽量为2的整数次幂，例如4、16等，其计算规则一般是将信号传输速率除以系统支持的最高速率级别。

如图4所示，对于ODU2信号采用128B/130B编解码，拆分成4个通道(Lane)；

ODU2信号编码的拆分通道及成帧的方法如下：首先，将ODU2信号数据流进行扰码操作(扰码形成足够的‘0’、‘1’，保证收端的时钟数据恢复正常)；其次，将扰码后的数据轮流写入4个先入先出缓存队列(FIFO)；然后使用1/4的速率读出信号数据流；最后为读出的信号数据流增加同步帧头(0xf628同步头)送出，完成信号拆分和成帧。

上述使用1/4的速率读出信号数据流，通过增加数据流的位宽(4bit)的方法达到了降速率的目的，之后读出的信号数据流增加同步帧头输出。

如图5所示，对于ODU3信号采用128B/130B编解码，拆分成16个通道(Lane)；

ODU3信号编码的拆分通道及成帧的方法如下：首先，将ODU3信号数据流进行扰码操作(扰码形成足够的‘0’、‘1’，保证收端的时钟数据恢复正常)；其次，将扰码后的数据轮流写入16个先入先出缓存队列(FIFO)；然后使用1/16的速率读出信号数据流；最后为读出的信号数据流增加同步帧头(0xf628同步头)送出，完成信号拆分和成帧。

同样，上述使用1/16的速率读出信号数据流，通过增加数据流的位宽(16bit)，之后读出的信号数据流增加同步帧头输出。

步骤S204，源端将成帧处理后的异步信号主备双发并交叉调度处理。这一步骤与现有技术雷同，这里不再作详细说明。

紧接着执行步骤S205，宿端将交叉调度处理后的主备异步信号定帧对齐。具体定帧对齐操作结合图6、图7进行说明。首先，宿端对处理后的主备异步信号进行时钟数据恢复，如图6所示，接着对主备异步信号分别搜帧，找到各自信号的帧头相位(图7中主通道帧信号和备通道帧信号)；然后主备帧信号分别通过写地址产生模块产生写地址，分别控制FIFO的写入，保证主备FIFO中存储的数据是对齐的；由于两个信号的帧相位因背板传送延迟差异而不同，所以接着宿端通过帧相位对齐模块将主备帧信号对齐，在合适的相位位置产生对齐帧信号的帧头；最后对齐帧信号通过读地址产生模块产生读地址，控制FIFO的读出，主备FIFO的读地址相同，这样得到主备异步信号对齐后的帧相位为相位滞后的帧相位加上一定延迟，假设该延迟为T_delay，FIFO读周期为T_fifo，主备帧头相位差为T_differ，则需要满足下列要求：

T_fifo≥T_delay+T_differ，

左侧T_fifo为定值，由FIFO大小和读速率决定。T_differ值是确定的，在设计时尽量避免主备信号帧相位的差异，当T_differ≥T_fifo时系统不可用。T_delay可以在一定范围内变化，保证读地址落后于写地址。

步骤S206，宿端按照对齐后的主备异步信号帧相位进行主备选收切换。具体操作为：首先，人工下达主备切换命令触发宿端产生主备切换信号或利用拨板开关动作触发宿端产生主备切换信号；这些产生的主备切换信号因为由外部触发条件触发产生，所以称为外部主备切换信号；然后，外部主备切换信号与所述最后的帧头相位作用，产生切换动作信号；最后，这些切换动作信号触发宿端进行主备选收切换动作，切换的位置如图7所示，即在主备异步信号帧相位对齐的位置，即滞后的帧相位加上一定延迟。

因为每组主备通道信号由源端双发而来，为同源信号，本发明的主备帧相位对齐和主备切换是每一组主备信号各自进行，所对齐的帧相位由该主备信号组对齐产生，而且选择动作每组是独立的，称之为分布式的主备选收方式。

步骤S207，宿端将选收后的信号恢复为原异步信号。

对于无需拆分的小颗粒异步信号的恢复，宿端只需要将主备选收后的信号进行去帧处理即可，不再详细叙述。

对于大颗粒异步信号的恢复具体操作为：首先，宿端将主备选收后的信号进行并行信号通道对齐；接着，对各并行信号通道的信号进行去帧处理；最后，合并各通道信号。

下面仍以ODU2信号为例，说明宿端对大颗粒异步信号的具体处理过程。首先如图8所示，执行步骤一，对并行信号的通道(Lane0～3，主备共有8个通道)分别进行时钟数据恢复(CDR)。然后如图9所示，执行步骤二，将Lane0～3(主备共8个通道)分别进入主备对齐模块，产生主备对齐后的Lane0～3数据、Lane0～3时钟以及Lane0～3帧信号。接着如图10所示，执行步骤三，对Lane0～3数据分别进行并行通道对齐，产生通道对齐后的Lane0～3的数据。最后如图11所示，执行步骤四，即去帧合并过程。将对齐后的Lane0～3的数据进行去帧处理后，进行通道合并，以恢复出原大颗粒异步信号，具体通道合并操作为：将对齐后并去帧后的并行信号分别写入FIFO；然后由4倍的速率轮流依次读出，得到合并后的扰码ODU2信号；再经过解扰码操作恢复出原有的ODU2数据流。

本发明提供的异步交叉系统，仍以ODUk异步交叉系统为例，如图10所示，包括：拆分单元311、成帧单元312、主备双发单元313、交叉调度单元(交叉矩阵)314、定帧对齐单元315、主备选收切换单元316、并行信号通道对齐单元317和并行信号通道合并单元318。

所述拆分单元311用于源端将大颗粒异步信号拆分为交叉调度单元314能够支持的速率颗粒。即将大颗粒信号通道分拆成多个并行信号通道。

所述成帧单元312，用于将上述每个信号通道独立成帧，成帧的目的是为了在宿端对异步信号并行信号通道或主备通道进行去歪斜(deskew)处理。

所述主备双发单元313用于将每个信号通道主备双发到交叉调度单元314进行处理。

所述定帧对齐单元315，用于在宿端，将交叉调度单元处理后的主备异步信号进行定帧对齐操作。宿端对每一组主备信号分别进行主备信号定帧对齐，对齐到一致的帧相位上。具体为：定帧对齐单元，首先是对主备信号分别搜帧，找到各自信号的帧头相位(波形图中主通道帧信号和备通道帧信号，两个信号的帧相位由于背板传送延迟差异而不同。)，之后帧相位通过FIFO写地址产生模块分别产生FIFO写地址，控制FIFO的数据顺序写入(写地址起始由各自信号帧相位起始决定)，另外主备帧相位经过帧相位对齐模块产生对齐的帧相位，由滞后的主或备帧相位的一定延迟得到，读出的时机由该对齐的帧相位决定，通过读地址产生模块产生FIFO读地址，控制FIFO的读出，保证读出的数据帧相位是对齐的。

所述主备选收切换单元316，用于对每组信号通道进行主备选收。选择的切换动作位置由主备对齐后的帧信号决定，即把主备切换动作按每组主备通道进行切换，切换动作在帧区域位置进行，不损伤业务。具体操作为：由人工下达切换命令或拔板开关产生外部主备切换信号，当需要进行主备倒换时，主备切换信号与对齐的帧相位作用，产生选择器的实际切换动作信号，触发选择器进行主备信号选择，从而保证主备选收切换动作在对齐的主备信号的帧头位置进行。

由于上述定帧对齐单元315输出主备信号对齐后的帧相位，在需要进行主备切换时，由人工下发的主备切换命令或启动拨板开关动作产生的主备切换信号，通过一定延迟进行主备信号切换动作。每组主备信号的主备对齐单元和选收单元独立工作，独立进行切换，最终能够保证系统的主备信号切换在帧头区域内完成，从而实现系统主备信号切换的无损业务。

并行信号通道对齐单元317和并行信号通道合并单元318用于将选收后的信号恢复为源主备异步信号。具体操作为：首先，宿端将选收后的并行信号进行信号通道对齐；接着，对各通道的并行信号进行去帧处理；最后，合并各通道信号。

上述实施例仅仅以OTN异步交叉系统为例说明本发明的技术实施方案，但本发明的异步交叉系统不仅仅限于OTN异步交叉系统，而且大颗粒的通道拆分成帧与对齐合并的方法也不唯一。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims

1.一种对异步信号进行主备选收无损切换的方法，其特征在手，包括：

A、源端对异步信号进行成帧处理；

B、将成帧处理后的异步信号进行主备双发并交叉调度处理；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

E、将选收后的信号恢复出原异步信号。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述步骤A之前还包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将异步信号拆分为若干通道并行异步信号的过程进一步包括：

A01、源端将异步信号进行扰码；

A02、将扰码后的异步信号轮流写入若干缓存队列；

A03、从缓存队列中依次读出所述扰码后的异步信号。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤E具体包括：

将选收后的信号进行去帧处理，恢复出原异步信号。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤E具体包括：

E1、将选收后的信号进行并行信号通道对齐；

E2、对各通道的并行信号分别进行去帧处理；

E3、合并各通道并行信号，恢复出原异步信号。

7.按照权利要求1至6任意一项所述的方法，其特征在于，所述步骤C进一步包括：

C5、从FIFO中统一读取主备异步信号。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤D进一步包括：

D2、切换动作信号触发宿端按照主备异步信号定帧对齐后的帧相位，以主备异步信号组为单位进行主备选收无损切换。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述步骤D1前包括：

人工下达主备切换命令触发宿端，产生主备切换信号；或

启动拨板开关动作触发宿端，产生主备切换信号。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤E3具体包括：

E31、将进行通道对齐且去帧后的信号分别写入缓存；

E32、从缓存中顺序读出所述信号，得到合并后的扰码信号；

E33、对扰码信号解扰码，恢复原有的异步信号。

11.一种对异步信号进行主备选收无损切换的系统，包括主备双发单元和交叉调度单元，其特征在于，还包括：成帧单元、定帧对齐单元和主备选收切换单元；

源异步信号由成帧单元成帧处理后，经主备双发单元双发至交叉调度单元进行调度处理，处理后的异步信号由定帧对齐单元进行定帧对齐，然后由切换信号触发主备选收切换单元按照主备异步信号定帧对齐后的帧相位，以主备异步信号组为单位进行主备选收无损切换。

12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，还包括：拆分单元、并行信号通道对齐单元、去帧单元和并行信号通道合并单元；

所述拆分单元将异步信号拆分为若干通道并行信号，然后送至成帧单元分别进行成帧处理；

成帧单元处理后的异步信号，经主备双发单元、交叉调度单元、定帧对齐单元、主备选收切换单元处理，然后由并行信号通道对齐单元进行并行信号通道对齐，送至去帧单元进行去帧处理，经去帧处理后的信号由并行信号通道合并单元进行通道合并，以恢复出原异步信号。