CN100455141C - 实现大容量同步光网络及同步数字系列交叉单元的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及实现大容量同步光网络及同步数字系列交叉单元的方法，该方法包括下列步骤：首先将从网管上接收到的配置进行分类，即分为单播(1∶1)业务配置请求和双播(1∶2)配置请求两类；接着用双播(1∶2)业务的配置路径获得法完成双播(1∶2)业务配置请求；然后用单播(1∶1)业务的配置路径获得法完成余下单播(1∶1)业务配置请求；最后将配置完成状态上报网管。
Description
技术领域
本发明涉及实现大容量同步光网络及同步数字系列交叉单元的方法。确切地说，本发明涉及一种基于时分空分时分(T-S-T)结构的大容量同步光网络/同步数字系列(SONET/SDH)交叉单元的实现方法和应用。
背景技术
由于同步光网络/同步数字系列(SONET/SDH)网络强大的误码监测、保护以及管理功能，成为当今世界通信领域在广域网传输技术方面的一种重要设备。现在大部分长途业务都是通过SONET/SDH在2.5Gbit/s和10Gbit/s的速率上传输。而SONET/SDH40Gbit/s的系统也将在不久的将来得到应用。而随着数据量的增长，现在城域网中的业务也提出了同样速率的要求。现在也已有设备能实现GE和SONET/SDH的融合以及互连互通。这就要求分插复用(ADM)设备有能够处理从DS3(45Mb/s)到10Gb/s业务的能力。所以交叉的最小颗粒也要求为STS-1(SONET)或STM-1(SDH)。而城域网的带宽要求也是从16个2.5Gb/s(总带宽40Gb/s)到64个2.5Gb/s(总带宽160Gb/s)甚至更多。
基于广域网以及城域网的特点和要求，对于SONET/SDH设备，一种大容量小交叉颗粒的交叉单元是必不可少的。
发明内容
本发明目的是提供实现大容量同步光网络及同步数字系列交叉单元的方法，该方法涉及到高速串行I/O，交叉结构以及设计考虑。它可以支持严格无阻塞的单播业务，也可以支持在空分矩阵中实现并发的无阻塞的双播业务。实现双播功能是SONET/SDH的单向通道保护环(UPSR)/双向复用段保护环(BLSR)的最基本要求，它可以支持多方向OC48或OC192光支路并能实现复用段以及通道保护。
本发明提供的实现大容量同步光网络及同步数字系列交叉单元的方法，其特征在于该方法包括下列步骤：
首先将从网管上接收到的业务配置请求进行分类，即分为单播1∶1业务配置请求和双播1∶2业务配置请求两类；具体包括：标记所有的业务配置请求为0；然后取一条业务配置请求，该请求包括入口端口、入口时隙、出口端口、出口时隙，若在其他剩余业务配置请求中能找到另一条业务配置请求，该请求包括入口端口、入口时隙、出口端口、出口时隙，其中，入口端口和入口时隙与前一条业务配置请求相同，即两业务配置请求是入口相同的两条业务配置请求，则将其放入双播队列，成为一组双播业务配置请求，同时将这两条业务配置请求标记为1；否则将其放入单播队列，同时将这条业务配置请求标记为1；如此重复到完成所有的业务配置请求；
接着用双播1∶2业务的配置路径获得法完成双播1∶2业务配置请求；具体包括：当接收到一条双播业务配置请求，该业务配置请求包括入口端口、入口时隙、出口端口、出口时隙，同时取其相应的并发业务配置请求；从第一个空分片开始检查，若此片内的入口端口和出口端口1、出口端口2均为未用时，这一空分片可以用作此双播业务配置请求的交叉配置；于是将此空分片内的入口端口和出口端口1、出口端口2均标记为已用，并将入口端口与出口端口1连通以及将入口端口与出口端口2连通，但这一空分片所对应的时隙可能与入口时分矩阵的入口时隙不一致，故需在入口时分矩阵中做时隙交换，同理在出口时分矩阵中做时隙交换；如果此空分片内的入口端口或出口端口1或出口端口2被标记为已用时，就放弃此空分片，取另一空分片来检查相应端口，直至找到可用空分片；若所有空分片均不满足要求，即发生阻塞，应转向错误处理，错误处理用于向网管报告业务配置请求实现错误；
然后用单播1∶1业务的配置路径获得法完成余下单播1∶1业务配置请求；具体包括：在空分矩阵中，对应时分矩阵中有多少时隙就有多少相应的空分片，每个空分片内入口端口和出口端口首先全部标记为未用，当接收到一条单播业务配置请求，该单播业务配置请求包括入口端口、入口时隙、出口端口、出口时隙，从第一个空分片开始检查，若此片内的入口端口和出口端口均为未用时，这一空分片可以用作此单播业务配置请求的交叉配置；于是将此空分片内的入口端口和出口端口均标记为已用，并将入口端口和出口端口连通，但这一空分片所对应的时隙可能与入口时分矩阵的入口时隙不一致，故需在入口时分矩阵中做时隙交换，同理在出口时分矩阵中做时隙交换；若此空分片内的入口端口或出口端口被标记为已用时，就放弃此片，取另一空分片来检查相应端口，直至找到可用空分片；若所有空分片均不满足要求，即发生阻塞，应转向错误处理，错误处理用于向网管报告业务配置请求实现错误；
最后将业务配置完成状态上报网管；具体包括：从双播业务的配置步骤和单播业务的配置步骤的错误处理产生的信息均用于向网管上报配置实现时发生了错误，提醒操作者重新检查配置数据以消除错误，产生正确的配置数据。
本发明提供了一种灵活以及调度能力强大的交叉单元的实现以及应用。尤其是高速串行IO的出现更为其业务的扩展能力提供了极大的空间。本发明涉及高速串行信号线(2.5Gb/s甚至更高)的信号完整性的问题；高速和大容量的交叉单元单播无阻塞和双播问题；到交叉单元的多个输入口数据偏移的消除；交叉配置更改时保证业务无缝切换；50ms的保护倒换时间。另外，要实现一个灵活可靠的交叉单元，交叉结构也需要仔细考虑。两个常用的交叉结构分别为空分交叉和克洛斯(CLOS)交叉，CLOS交叉对于实现较大的交叉矩阵比较有利，这里涉及到的是一个基于T-S-T三级结构的CLOS交叉矩阵。
附图说明
图1是同步光网络/同步数字系列线卡和交叉单元的连接方式示意图；
图2是时分空分时分交叉单元的示意图；
图3是2.5Gb/s数据流；
图4是时分空分时分交叉单元内部结构；
图5是多播的三种实现方法的示意图；
图6是区分单播(1∶1)、双播(1∶2)业务的流程图；
图7是双播业务的配置路径方法的流程图；
图8是单播业务的配置路径方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的技术原理。
交叉单元硬件实现
本设计利用2.5Gb/s高速串行I/O连接SDH线卡和交叉单元，对大容量同步光网络/同步数字系列(SDH/SONET)系统(10G/40G及以上系统)的开发提供了一种可行方案(如图1)。图1为同步光网络/同步数字系列(SDH/SONET)线卡和交叉单元的一种连接方案。
图2是一个能够处理最小业务颗粒为STS-1的T-S-T(时分-空分-时分)结构的交叉单元示意图。
输入端口1..72的输入以及输出端口1..72分别为2.5Gb/s速率的SONET OC-48或SDH STM-16加扰码等效串行数据流，其接口采用差分LVDS(低电压差分信号)技术或CML(电流模式逻辑)技术，能有效保持信号的完整性。
输入处理和输出处理实现物理媒介匹配(PMA)以及物理编码子层(PCS)的功能。
由于2.5Gb/s的信号也不得不传输40英寸甚至更长的距离，所以高速线也需要一个细致的设计方法。高速信号通过用FR4或相似的板材实现的PCB连线时，将会发生明显的损耗。它严重限制了高速信号接收和发送的分离。它的直接后果就是导致码间干扰(ISI)，使信号在接收端恢复时钟和重定时数据就会出现问题。所以我们在高频可以对它提供补偿。
采用两种补偿的方法，一种是在接收端进行补偿，叫接收均衡。另一种补偿是在发送端进行预补偿，也即是预加重。
另外，为了最好的控制信号完整性，良好的PCB布局布线技术以及差分信号终端技术也要被应用。
以下是交叉单元单播(1∶1)及双播(1∶2)方法及实现。
为了更好的解释T-S-T交叉结构，先来解释几个名词。颗粒是交叉的最小单位，在这里为STS-1。一帧信号有多个颗粒组成，这里2.5Gb/s的信号由48个颗粒(STS-1)组成。而进入输入端口的2.5Gb/s数据流则由连续的信号帧组成，如图3所示。
图4是时分空分时分交叉单元的内部结构。
输入处理之后的入口时分交叉矩阵接收从输入处理模块送来的定帧后的交叉颗粒，可在同一端口的时隙1到时隙m做任意交换，然后把信号送往空分交叉矩阵。这里的入口时分交叉单元的入端时隙∶出端时隙是1∶2的冗余配置，以保证单播业务的严格无阻塞。
空分交叉单元接收从n个时分交叉单元送过来的对齐后的交叉颗粒，可在同一空分片的端口1到端口n做任意交换，然后把交叉后的颗粒送往出口时分矩阵。
出口时分矩阵完成的功能和入口时分交叉矩阵是相同的，只不过它交叉后的信号送往输出处理电路。这里的出口时分交叉单元的入端时隙∶出端时隙是1∶2的冗余配置，以保证单播业务的严格无阻塞。
实现双播功能是同步光网络/同步数字系列(SONET/SDH)的UPSR(单向通道保护环)/BLSR(双向复用段保护环)的最基本要求。双播的实现方法有三种，分别为空分双播(spatial muticast)、时分双播(temporal multicast)和双模式双播(dual-modemulticast)，如图5所示。我们采用空分双播的方法来实现双播。
配置分四步实现，将双播业务与单播业务分开配置。第一步：接收业务配置并从中区分单播(1∶1)、双播(1∶2)的业务配置，并将其存于相应的数组内；第二步：用双播(1∶2)业务的配置路径获得法配置双播队列中的双播(1∶2)业务配置请求；第三步：按照单播(1∶1)业务的配置路径获得法配置单播队列中的单播(1∶1)业务配置请求；第四步：向网管上报配置实现情况。
为了方便方法描述，在描述前做以下变量的定义：
portINx——入口端口；
slotINx——入口时隙；
portOUTx——出口端口；
slotOUTx——出口时隙；
X_CONNECT(portIN，slotIN，portOUT，slotOUT)——一条业务配置请求；
X_CONNECT(portIN，slotIN，portOUT1，slotOUT1)和X_CONNECT(portIN，slotIN，portOUT2，slotOUT2)是(portIN，slotIN)到(portOUT1，slotOUT1)和(portOUT2，slotOUT2)的双播业务配置请求；
第一步具体实现方法：见图6区分单播(1∶1)、双播(1∶2)业务的流程
标记所有的业务配置请求为0；先取一条业务配置请求X_CONNECT(portINx，slotINx，portOUTx，slotOUTx)，若在其他剩余业务配置请求中能找到一条X_CONNECT(portINy，slotINy，portOUTy，slotOUTy)，其中portINx＝portINy、slotINx＝＝slotINy，即入口相同的两条业务配置请求，则将其放入如双播队列，成为一组双播配置请求X_CONNECT(portIN，slotIN，portOUTx，slotOUTx)和X_CONNECT(portIN，slotIN，portOUTy，slotOUTy)，同时将这两条配置请求标记为1；否则将其放入单播队列，同时将这条配置请求标记为1；如此重复到完成所有的配置请求。
第二步具体实现方法：见图7双播业务的配置路径获得法流程
当接收到一条配置请求X_CONNECT(portIN，slotIN，portOUT1，slotOUT1)时，同时取其相应的并发配置请求X_CONNECT(portIN，slotIN，portOUT2，slotOUT2)；从第一个空分片开始检查，若此片内的入口端口portIN和出口端口portOUT1、portOUT2均为未用时，这一空分片可以用作此条交叉配置；于是将此空分片内的入口端口portIN和出口端口portOUT1、portOUT2均标记为已用，并将入口端口portIN和出口端口portOUT1连通、入口端口portIN和出口端口portOUT2连通，但这一空分片所对应的时隙可能与入口时分的slotIN不一致，故需在入口时分矩阵中做时隙交换，同理在出口时分矩阵中做时隙交换。若此片内的入口端口portIN或出口端口portOUT1或portOUT2被标记为已用时，就放弃此片，取另一空分片来检查相应端口，直至找到可用空分片；若所有空分片均不满足要求，即发生阻塞，应转向错误处理，错误处理用于向网管报告配置请求实现错误。
第三步具体实现方法：见图8单播业务的配置路径获得法流程
当接收到一条配置请求X_CONNECT(portIN，slotIN，portOUT，slotOUT)时，从第一个空分片开始检查，若此片内的入口端口portIN和出口端口portOUT均为未用时，这一空分片可以用作此条交叉配置；于是将此空分片内的入口端口portIN和出口端口portOUT均标记为已用，并将入口端口portIN和出口端口portOUT连通，但这一空分片所对应的时隙可能与入口时分的slotIN不一致，故需在入口时分矩阵中做时隙交换，同理在出口时分矩阵中做时隙交换。若此片内的入口端口portIN或出口端口portOUT被标记为已用时，就放弃此片，取另一空分片来检查相应端口，直至找到可用空分片；若所有空分片均不满足要求，即发生阻塞，应转向错误处理，错误处理用于向网管报告配置请求实现错误。
第四步具体实现方法：从第二步和第三步的错误处理产生的信息均用于向网管上报配置实现时发生了错误，提醒操作者从新检查配置数据以消除错误，产生正确的配置数据。
Claims (2)
1、一种实现大容量同步光网络及同步数字系列交叉单元的方法，其特征在于该方法包括下列步骤：
首先将从网管上接收到的业务配置请求进行分类，即分为单播业务配置请求和双播业务配置请求两类；具体包括：标记所有的业务配置请求为0；然后取一条业务配置请求，该请求包括入口端口、入口时隙、出口端口、出口时隙，若在其他剩余业务配置请求中能找到另一条业务配置请求，该请求包括入口端口、入口时隙、出口端口、出口时隙，其中，入口端口和入口时隙与前一条业务配置请求相同，即两业务配置请求是入口相同的两条业务配置请求，则将其放入双播队列，成为一组双播业务配置请求，同时将这两条业务配置请求标记为1；否则将其放入单播队列，同时将这条业务配置请求标记为1；如此重复到完成所有的业务配置请求；
接着用双播业务的配置路径获得法完成双播业务配置请求；具体包括：当接收到一组双播业务配置请求，该业务配置请求包括入口端口、入口时隙、出口端口、出口时隙，同时取其相应的并发业务配置请求；从第一个空分片开始检查，若此片内的入口端口和出口端口1、出口端口2均为未用时，这一空分片可以用作此双播业务配置请求的交叉配置；于是将此空分片内的入口端口和出口端口1、出口端口2均标记为已用，并将入口端口与出口端口1连通以及将入口端口与出口端口2连通，但这一空分片所对应的时隙可能与入口时分矩阵的入口时隙不一致，故需在入口时分矩阵中做时隙交换，同理在出口时分矩阵中做时隙交换；如果此空分片内的入口端口或出口端口1或出口端口2被标记为已用时，就放弃此空分片，取另一空分片来检查相应端口，直至找到可用空分片；若所有空分片均不满足要求，即发生阻塞，应转向错误处理，错误处理用于向网管报告业务配置请求实现错误；
然后用单播业务的配置路径获得法完成余下单播业务配置请求；具体包括：在空分矩阵中，对应时分矩阵中有多少时隙就有多少相应的空分片，每个空分片内入口端口和出口端口首先全部标记为未用，当接收到一条单播业务配置请求，该单播业务配置请求包括入口端口、入口时隙、出口端口、出口时隙，从第一个空分片开始检查，若此片内的入口端口和出口端口均为未用时，这一空分片可以用作此单播业务配置请求的交叉配置；于是将此空分片内的入口端口和出口端口均标记为已用，并将入口端口和出口端口连通，但这一空分片所对应的时隙可能与入口时分矩阵的入口时隙不一致，故需在入口时分矩阵中做时隙交换，同理在出口时分矩阵中做时隙交换；若此空分片内的入口端口或出口端口被标记为已用时，就放弃此片，取另一空分片来检查相应端口，直至找到可用空分片；若所有空分片均不满足要求，即发生阻塞，应转向错误处理，错误处理用于向网管报告业务配置请求实现错误；
最后将业务配置完成状态上报网管；具体包括：从双播业务的配置步骤和单播业务的配置步骤的错误处理产生的信息均用于向网管上报配置实现时发生了错误，提醒操作者重新检查配置数据以消除错误，产生正确的配置数据。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于当接收到配置请求之后应将单播业务配置请求与双播业务配置请求分开处理，即将它们分为两类。
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