CN100414899C - 大传输延时的虚级联虚容器帧的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种对大传输延时的虚级联虚容器帧进行处理的方法，它能够在保持现场可编程门阵列(FPGA)实现方式简单、灵活和方便的优点的同时，又能以较低成本对接收到的大传输延时的虚容器帧进行快速而有效的延时恢复处理。在本发明的方法中，当前接收到的虚容器帧被根据各自的复帧号写入独立于现场可编程门阵列的外部存储器内，其中，所述外部存储器包含多个存储区域组，具有相等复帧号的虚容器帧被写入同一个存储区域组的不同区域，并且以存储区域组为单位从外部存储器读取虚容器帧用于将复帧号相同的虚容器帧组合为与发送端相同的虚级联虚容器帧。

Description

大传输延时的虚级联虚容器帧的处理方法

技术领域

本发明涉及基于同步数字体系(SDH)的信号传输方法，特别涉及对大传输延时的虚级联虚容器帧进行延时恢复处理的方法。

背景技术

同步数字体系(SDH)是一套可进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的标准化数字信号的结构层次。SDH的帧结构为块状帧结构，其中有丰富的控制信息，用于网络管理，包括段开销(SOH)和通道开销(POH)，同时具备灵活的复用与映射结构，允许将不同级别的信号经处理后放入不同的虚容器(VCn)中。

“虚容器”VCn(n＝11、12、2、3、4)是用来支持SDH通道层连接的信息结构，它是SDH通道的信息终端，由安排在块状帧结构中的信息净负荷和通道开销(POH)组成。VC11、VC12、VC2和VC3因为码速较低，称为低阶虚容器，而VC4因为码速较高，称为高阶虚容器。多个同类虚容器可按照虚级联协议级联在一起从而构成级联虚容器VCn-xV，此处的VCn表示虚级联虚容器中虚容器的类型，x表示虚容器个数，最后一个V表示虚级联方式，例如8个VC3通过虚级联方式可构成一个虚级联虚容器VC3-8V。

在虚级联协议下，每个VCn作为虚级联的最小“颗粒”，其传输可以独立进行。例如在图1所示8个VC3虚级联形成的虚级联虚容器VC3-8V的传输过程中，源或发送端通过通路(PATH)#0～#7同时传送虚级联虚容器VC3-8V中的8个虚容器VC3帧，这些帧都可以独立地在SDH网络中传输，并且具有相同的复帧号但是序列号各不相同，假设它们的序列号分别与通路号#0～#7一一对应。经过SDH网络不同的交叉连接(即各种路由调度)，接收端接收到的VCn帧的顺序可能与发送端的不同，这称为乱序。例如在图1中，宿或接收端接收到的VC3帧的序列号与通路号#0～#7不再保持在接收端处的对应关系。顺序发生变化的VCn帧必须通过重新排序，恢复到发送端的顺序才能进行后续处理，这称为空间整形。另外，由于SDH网络内不同路径的时延不同，因此在发送端同时发送的VCn帧不一定在接收端被同时接收到，这称为延时。例如在图1中，经过SDH网络的交叉连接后，这8个VC3帧可能先后到达接收端，即以不同的时延到达接收端。

乱序和延时是采用虚级联进行传输时不可避免的两个问题。在现有技术中，虚级联虚容器帧在接收端的重新排序和延时恢复处理由包含现场可编程门阵列(FPGA)的控制装置完成，为了进行重新排序和延时恢复处理，一般是将接收到的虚容器帧数据依照接收先后顺序写入现场可编程门阵列(FPGA)内部的块动态访问存储器(BlockRAM)中，然后FPGA不断从BlockRAM读取虚容器帧数据，将复帧号相同的帧按照序列号顺序重新组合为虚级联虚容器。FPGA提供了现场可编程能力，它可以通过编写硬件编程语言规定其内部各与非门的连接状态，从而使FPGA实现各种所需的功能，因此现有技术的方法具有简单、灵活和方便的优点。但是这种方法也存在一定的缺点，具体而言，当传输延时较大时，所要存储的虚容器帧数增多，相应地，对存储容量的需求也较高，而FPGA内部的BlockRAM存储容量有限，并且FPGA一般都价格昂贵，因此通过增加FPGA的数量来解决存储容量不足将大幅增加成本。

发明内容

因此本发明的目的是提供一种对大传输延时的虚级联虚容器帧进行处理的方法，它能够在保持FPGA实现方式简单、灵活和方便的优点的同时，又能以较低成本对接收到的大传输延时的虚容器帧进行快速而有效的延时恢复处理。

在按照本发明的对大传输延时的虚级联虚容器帧进行处理的方法中，在发送端，若干数量的虚容器帧按照一定的顺序以虚级联方式形成虚级联虚容器帧，在接收端，由包含现场可编程门阵列(FPGA)的控制装置对接收到的虚容器帧进行延时恢复和重新排序处理，其特征在于，当接收端接收到同时到达的若干数量的虚容器帧时，所述控制装置执行以下步骤：

(1)确定当前接收到的若干数量的虚容器帧的复帧号；

(2)将所述当前接收到的若干数量的虚容器帧的复帧号进行相互比较以确定所述当前接收到的若干数量的虚容器帧相互之间是否超出预先设定的延时范围，并且如果确定超出预先设定的延时范围，则指示所述当前接收到的若干数量的虚容器帧超出延时范围；

(3)根据各自的复帧号将所述当前接收到的若干数量的虚容器帧写入独立于所述现场可编程门阵列的外部存储器内，其中，所述外部存储器包含多个存储区域组，每个复帧号唯一对应一个存储区域组，复帧号相等的虚容器帧被写入所对应的同一存储区域组的不同小块存储区域；以及

(4)以所述存储区域组为单位从所述外部存储器读取虚容器帧，用于将复帧号相同的虚容器帧组合为与发送端相同的虚级联虚容器帧。

由上可见，在本发明的大传输延时虚级联虚容器帧的处理方法中，虚容器帧的数据按照确定的复帧号与存储位置之间的关系写入独立于现场可编程门阵列的外部存储器中，因此通过采用便宜的外部存储器就可以在保持FPGA方式简单、灵活和方便的前提下，以合理的代价，快速、有效地实现大传输延时的虚级联虚容器帧的延时恢复处理。

附图说明

通过以下结合附图对本发明较佳实施例的详细描述，可以进一步理解本发明的目的、优点和特点，其中：

图1示出了8个VC3虚级联形成的虚级联虚容器VC3-8V的传输过程；

图2为按照本发明较佳实施例的确定当前接收的虚容器帧是否超过延时范围的示意图；以及

图3为按照本发明的大传输延时虚级联虚容器帧的重新排序和延时恢复处理方法流程图。

具体实施方式

如上所述，在现有技术中，虚级联虚容器帧在接收端的重新排序和延时恢复处理由包含现场可编程门阵列(FPGA)的控制装置完成，当接收端接收到经SDH网络路由到达的虚容器帧时，控制装置将它们依照接收先后顺序写入FPGA内部的BlockRAM中，但是在本发明的方法中，虚容器帧数据被写入独立于FPGA的外部存储器中，因此此时的FPGA相当于是外部存储器的接口控制器，该外部存储器数据线、地址线和控制线上的信号都由FPGA产生。外部存储器比较好的是采用存储容量大、存取速度较快和控制逻辑简单但价格较FPGA低得多的同步静态存储器(SSRAM)，但是在本发明的方法中，还可以采用其它外部存储器，只要这些存储器能够满足延时恢复处理对存储容量和存取速度等的要求即可。

以下以图1所示8个VC3虚级联形成的虚级联虚容器VC3-8V的传输过程为例，借助图3所示的流程图描述本发明大传输延时虚级联虚容器帧的重新排序和延时恢复处理过程。在该实例中，假设源或发送端按照一定顺序在通路上同时发送的8个虚容器帧经过SDH网络路由，以不同的时延和顺序出现在宿或接收端的通路上。

如图3所示，当接收端接收到经SDH网络路由同时到达的8个虚容器VC3帧时，控制装置首先确定这8个虚容器帧的复帧号。

对于虚容器VC3和VC4，其POH中的开销字节H4包含了复帧号和序列号的内容。具体而言，表1示出了一组16帧虚容器复帧的H4字节的定义，其中，每个H4字节的8个比特一分为二，左边4个比特可表示复帧指示(即大复帧号)或序列指示(即序列号)，右边4个比特表示小复帧号(即帧编号)，它们共同构成表示每个虚容器帧的复帧号，换句话说，每个虚容器帧对应一个12比特的复帧号。在小复帧号为0和1的复帧的H4开销字节中，左边4个比特分别表示复帧指示的高4位比特(MSB)和低4位比特(LSB)，在小复帧号为14和15的复帧的H4开销字节中，左边4个比特分别表示序列指示的高4位比特(MSB)和低4位比特(LSB)，并且该组内所有复帧号都具有同一大复帧号和序列号。复帧号用来表示虚容器帧VC3或VC4是否同时发出，即，复帧号相同的虚容器帧是同时发出的，因此在解映射时应该视为属于同一虚级联虚容器帧。序列号表示虚容器帧VC3或VC4在虚级联虚容器帧VC3-xV或VC4-xV中的序号，因此决定了这些虚容器帧的间插复用顺序。

表1

对于低阶虚容器VCn(n＝11和12)，其POH中的开销字节K4包含了复帧号的内容。根据K4字节确定复帧号的方式与根据H4字节确定复帧号的方式在原理上是相同的，因此此处不再赘述。

如图3所示，随后，控制装置将这8个复帧号进行相互比较以确定同时接收到的8个虚容器帧相互之间是否超出预先设定的延时范围。在这里，延时范围可以帧长为单位，例如假定可处理的延时范围或延时帧数为100帧，则8个复帧号中的任意两个帧号之差都在±100以内时，被同时接收到的8个虚容器帧将被视为属于延时范围以内，而只要有任意两个帧号之差在±100以外，被同时接收到的8个虚容器帧就将被视为超出延时范围。当有超出预先设定的延时范围的情形，控制装置将指示被同时接收到的8个虚容器帧超出延时范围以供后续处理使用。

在上述是否超出延时范围的判断过程中，一般可采用复帧号两两相减得到帧号差的方法，即，首先将8个虚容器帧的8个复帧号两两相减得到共计28个帧号差，然后判断每个帧号差是否在±100以内。然而，当虚级联的虚容器帧数较多时，计算帧号差的计算工作量将非线性地增加。而且虚容器帧的复帧号是循环使用的或者说是一个循环数，具体而言，例如对于虚容器VC3和VC4，其复帧号为12比特，取值范围介于0～4095，当复帧号的取值达到4095后，就将再次从0开始取值，因此对于循环数首尾边界处复帧号的比较需要作特殊的处理。

针对上述两种情况，在本发明的较佳实施例中提出一种称为“半圆法”的算法来进行复帧号的比较，以下借助图2作详细描述。

如图2所示，为了处理循环数的比较，以虚容器VC3和VC4为例，可将复帧号0～4095均匀地排布在一个圆上并且首尾相连，圆弧可以划分为若干弧段，每个弧段代表一个连续的复帧号范围。在图中，圆弧被划分为A、B和C三段圆弧，分别对应2048～4095、0～1023和1024～2047三个复帧号范围。当比较两个复帧号时，首先确定其各自所属的弧段，并且设定跨段的复帧号，A段的始终比C段大，C段比B段大，B段又比A段大，换句话说，如果复帧号分属弧段A和B，则将弧段B内的复帧号加上4095后再与弧段A内的复帧号相减以得到帧号差，如果分属弧段B和C，则直接将弧段C内的复帧号减去弧段B内的复帧号即可得到帧号差，如果分属弧段C和A，则直接将弧段A内的复帧号减去弧段C内的复帧号即可得到帧号差，如果同属一个弧段，则直接将两个复帧号相减即可得到帧号差。以2500，4000，10和1300四个复帧号为例，其中两个在A段，一个在B段，一个在C段。对于同属A段的复帧号4000和2500，直接比较即可，对于属于B和C段的复帧号10和1300，直接比较即可，对于复帧号4000和10，复帧号10应该加上4095再与复帧号4000进行比较。在上述循环比较方法中，关键是当对首尾相邻边界处的循环数进行比较时，应该将较小的复帧号视为下一轮循环数，因此应该加上一个最大复帧号。

由于在判断两个虚容器帧的帧号差是否超出延时范围时，实际上并不需要精确地知道超出延时范围的两帧到底相差多少帧，因此可对上述方式作进一步的改进。具体而言，可将整个圆弧以延时范围帧数为单位分为多个弧段，如果两个被比较的复帧号同属一个弧段，则直接将两个复帧号相减可得到帧号差以进行超出延时范围判断，如果分属相邻并且位于首尾边界两侧的两个弧段，则将较小复帧号加上最大复帧号取值(如果是虚容器VC3或VC4，则为4095)后再与另一弧段内的复帧号相减可得到帧号差以进行超出延时范围判断，如果分属相邻并且不在首尾边界两侧的两个弧段，则直接两个复帧号相减可得到帧号差以进行超出延时范围判断，如果分属相隔一个或以上弧段的两个弧段，则直接判断超出延时范围而无需计算帧号差。

如图3所示，在将这8个复帧号进行相互比较以确定同时接收到的8个虚容器帧相互之间是否超出预先设定的延时范围后，控制装置将这些虚容器帧写入独立于FPGA的外部存储器。在本发明的方法中，外部存储器包含一定数量的特定存储区域，这些同时接收到的虚容器帧被写入相应的特定存储区域内，并且特定存储区域与虚容器帧的复帧号存在确定的对应关系。以图1的虚级联虚容器VC3-8V为例，外部存储器可被分为8个大块以对应8个虚容器的虚级联，假设延时范围为100帧，则每个大块须至少再分为100个小块，因此总计800个小块的特定存储区域。由于是8个虚容器的虚级联，因此同时发送的8个虚容器帧的复帧号是相同的，为此可将每8块特定存储区域归并为一个存储区域组，每个复帧号都与一个存储区域组唯一地对应，同时接收到的虚容器帧中复帧号相同的虚容器帧将被存储在对应的同一存储区域组的不同小块内。值得指出的是，虚容器帧的复帧号有可能大于延时帧数，对此，可按照一定的规则使这些大于延时帧数的复帧号唯一地映射至某一存储区域组，并且使得对应同一存储区域组的复帧号之间不是相等就是超过延时帧数。比较好的是，对于复帧号大于延时帧数的虚容器帧，可对其复帧号进行取模运算，除数为延时帧数，其对应的存储区域组就是取值等于模数的复帧号所对应的存储区域组。值得指出的是，上述示例的映射规则仅具有示意性质，实际上还可采用其它各种能够满足上述要求的映射规则，因此上述示例不应视为对本发明精神和范围的限定。

如图3所示，控制装置随后以存储区域组为单位从外部存储器读取虚容器帧从而将复帧号相同的虚容器帧组合为与发送端相同的虚级联虚容器帧。对于属于同一相关复帧号但是复帧号不相等的虚容器帧，它们已超过延时范围，因此可利用前述步骤中超出延时范围的指示加以区分。

此外，在本发明的方法中，比较好的是使同一存储区域组内的不同小块存储区域是相邻的，因而能顺序读取复帧号相同的虚容器帧以加快读取速度。

Claims (6)

1. 一种对大传输延时的虚级联虚容器帧进行处理的方法，在发送端，若干数量的虚容器帧按照一定的顺序以虚级联方式形成虚级联虚容器帧，在接收端，由包含现场可编程门阵列的控制装置对接收到的虚容器帧进行延时恢复和重新排序处理，其特征在于，当接收端接收到同时到达的若干数量的虚容器帧时，所述控制装置执行以下步骤：

(1)确定当前接收到的若干数量的虚容器帧的复帧号；

(2)将所述当前接收到的若干数量的虚容器帧的复帧号进行相互比较以确定所述当前接收到的若干数量的虚容器帧相互之间是否超出预先设定的延时范围，并且如果确定超出预先设定的延时范围，则指示所述当前接收到的若干数量的虚容器帧超出延时范围；

(3)根据各自的复帧号将所述当前接收到的若干数量的虚容器帧写入独立于所述现场可编程门阵列的外部存储器内，其中，所述外部存储器包含多个存储区域组，每个复帧号唯一对应一个存储区域组，复帧号相等的虚容器帧被写入所对应的同一存储区域组的不同小块存储区域；以及

(4)以所述存储区域组为单位从所述外部存储器读取虚容器帧，用于将复帧号相同的虚容器帧组合为与发送端相同的虚级联虚容器帧。

2. 如权利要求1所述的对大传输延时的虚级联虚容器帧进行处理的方法，其特征在于，虚容器帧的复帧号为在一定范围内取值的循环数，所属取值范围以延时范围为单位被分为多段，在步骤(2)中，如果两个被比较的复帧号同属一段，则直接将两个复帧号相减得到帧号差以判断是否超出延时范围，如果分属相邻并且位于循环数首尾边界两侧的两段，则将较小复帧号加上最大复帧号取值后再与属于另一段的复帧号相减得到帧号差以判断是否超出延时范围，如果分属相邻并且不位于首尾边界两侧的两段，则将两个复帧号相减得到帧号差以判断是否超出延时范围，如果分属相隔一个或以上段的两段，则直接判断超出延时范围。

3. 如权利要求1或2所述的对大传输延时的虚级联虚容器帧进行处理的方法，其特征在于，同一存储区域组内的不同小块存储区域是相邻的以能够被顺序读取。

4. 如权利要求1或2所述的对大传输延时的虚级联虚容器帧进行处理的方法，其特征在于，所述外部存储器为同步静态存储器。

5. 如权利要求1或2所述的对大传输延时的虚级联虚容器帧进行处理的方法，其特征在于，所述虚容器为VC3或VC4虚容器，在所述步骤(1)中根据每个虚容器帧通道开销段内的H4字节确定该虚容器帧的复帧号。

6. 如权利要求1或2所述的对大传输延时的虚级联虚容器帧进行处理的方法，其特征在于，所述虚容器为VC11、VC12和VC2虚容器，在所述步骤(1)中根据每个虚容器帧通道开销段内的K4字节确定该虚容器帧的复帧号。

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