CN100496147C - 通过背板传输数据的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种通过背板传输数据的方法，当接口卡向交换卡传输数据时，首先对报文进行GFP封装，形成了一个GFP封装格式的连续的数据流；将该数据流映射到SDH的虚容器中，形成SDH帧，进入背板传输至交换卡；在交换卡接收时，首先对SDH帧进行比特对齐，从SDH帧中提取出时钟和数据，然后再由SDH解映射模块进行字节对齐和SDH帧对齐，去除SDH的开销，输出连续的GFP封装格式的数据流；对上述GFP封装格式的数据流进行解封装，还原报文。充分、巧妙应用了成熟的GFP技术和SDH技术，在本发明传输方式下，传输效率为95.5%，远远高于8B/10B的传输效率。可广泛应用于数据网络通信领域。

Description

通过背板传输数据的方法
所属技术领域：
本发明属于数据网络通信领域，尤其涉及一种通过背板传输数据的方法。
背景技术：
网络设计中可靠性和带宽是最重要的，如果交换卡和接口卡能处理10Gbps数据流的话，背板也必须做到，否则它会成为瓶颈，随着微处理器总线宽度的增加，系统时钟的提高，并行总线结构开始影响系统设计的性能，宽并行总线带来的诸如信号偏差、时钟同步、电磁干扰和噪声、PCB板总线布线难度等问题，都使得它不太适用于网络应用。
串行背板技术可以避开并行传输问题，它利用了窄但是高速的点对点串行连接进行数据传输。如“采用背板高速串行线传输多路电路数据的方法”(CN1384692A)和“一种基于背板传输多路电路数据的方法”(CN1406099A)均公开了背板传输数据的方法。
如图1所示，一个通过背板传输数据的网络设备通常由以下几部分构成：背板、电源卡、主控卡、若干接口卡和交换卡等，交换卡和接口卡之间存在大量的数据交换。
现有的背板传输技术一般采用8B/10B编解码技术。8B/10B编码是一种将8位数据字节编为10位传输字符的方法，这种编码方案由IBM公司开发并拥有专利权。使用8B/10B编码的串行技术改进了总体传输，绕过了并行传输问题，如图2所示。但是它需要额外增加25％的开销，即传输的效率仅为80％，那么当一个10Gbps带宽的流需要背板传输时，背板必须具备12.5Gbps的总带宽，效率太低。
GFP是一种通用封装技术，GFP的技术内容公开于由作为美国T1委员会的技术委员会之一的T1X1.5所发布的文献“T1X1.5/2000-209GP(GFP)标准”中。同时SDH技术也非常成熟。
发明内容：
本发明的目的在于提供了一种利用GFP(通用帧封装过程，Generic FramingProcedure)和SDH技术来实现背板传输数据的方法，提高串行背板传输中的传输效率。
本发明的通过背板传输数据的方法，其步骤包括：
当接口卡向交换卡传输数据时，
1)首先对报文进行GFP封装，形成了一个GFP封装格式的连续的数据流；
2)将该数据流映射到SDH的虚容器中，形成SDH帧，进入背板传输至交换卡；
3)在交换卡接收时，首先对SDH帧(由接收器的CDR，Clock/Data Recovery，模块)进行比特对齐，从SDH帧中提取出时钟和数据，然后再由SDH解映射模块进行字节对齐和SDH帧对齐，去除SDH的开销，输出连续的GFP封装格式的数据流；
4)对上述GFP封装格式的数据流进行解封装，还原报文；
当交换卡向接口卡传输数据时，按照上述方式在交换卡进行GFP封装，在接口卡进行GFP解封装。
所述GFP封装为：
添加GFP帧头，GFP帧头包括PLI域，表示报文的长度，HEC域，表示对PLI所做的CRC校验；然后分别对帧头和净负荷进行扰码；
当信道空闲时，插入GFP空帧；
所述GRP解封装为：
首先处于搜索状态，不停地对连续的4个字节做HEC校验，一旦发现一个正确的HEC，即进入预同步状态；
在预同步状态，对每一帧的帧头做HEC校验，利用帧头的长度信息找到帧尾，当连续出现预先设定数目的HEC校验正确的帧后，进入同步状态；只要出现一个HEC校验错误的帧即进入搜索状态；
在同步状态，继续对每一帧进行校验，若校验正确，则保持在同步状态，此时，去掉GFP帧头，再进行解扰码，还原出数据帧；当出现一个HEC校验错误的帧即进入搜索状态，重新开始搜索。
GFP空帧在GFP解封装过程中被丢弃。
所述HEC域是对PLI所做的CRC-16校验，GFP帧头部分开销占用4个字节。
本发明充分、巧妙应用了成熟的GFP技术和SDH技术，在本发明传输方式下，GFP封装的开销固定为4个字节，SDH的传输效率约为96.3％，整个传输效率为
Figure C200410029444D00061
其中n为报文的长度。当传输以太网报文时，若报文的长度为64字节，则根据以上公式计算出传输效率为90.6％，若报文的长度为1518字节，则传输效率为96.0％，而实际应用中，报文的典型长度在500字节左右，则传输效率为95.5％，远远高于8B/10B的传输效率。
附图说明：
图1表示的是一个网络设备的框图
图2表示的是采用8B/10B编解码技术实现背板传输的框图
图3表示的是GFP封装后进行SDH映射来实现背板传输的框图
图4表示的是简化的GFP封装的格式
图5表示的GFP空帧的内容
图6表示的是GFP解封装的过程
具体实施方式：
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
当接口卡向交换卡传输数据时，首先对报文进行GFP封装，封装过程如下：添加GFP帧头，帧头的格式如图4所示，PLI表示报文的长度，HEC是对PLI所做的CRC-16校验，该部分开销共占用4个字节；分别对帧头和净负荷进行扰码；当信道空闲时，插入GFP空帧，扰码前的GFP空帧格式如图5所示。这样就形成了一个GFP封装格式的连续的数据流，将该数据流映射到SDH的虚容器中，形成SDH帧，进入背板传输至交换卡。
在交换卡接收时，首先由接收器的CDR(Clock/Data Recovery)模块对SDH帧进行比特对齐，从SDH帧中提取出时钟和数据，然后再由SDH解映射模块进行字节对齐和SDH帧对齐，去除SDH的开销，输出连续的GFP封装格式的数据流。
再进行GFP解封装，如图6所示：
首先处于搜索状态，不停地对连续的4个字节做HEC校验，一旦发现一个正确的HEC，即进入预同步状态；
在预同步状态，对每一帧的帧头做HEC校验，利用帧头的长度信息找到帧尾，当连续出现delta(delta参数可设，delta的值决定了解封装时再同步的健壮性，当delta值取得较大时，那么重新同步需要较长的时间，但出现伪同步的儿率较小，当delta值取得较小时，则重新同步较快，但出现伪同步的几率增大。推荐的delta值为1，见“T1X1.5/2000-209GP(GFP)标准”。)个HEC校验正确的帧后，进入同步状态，只要出现一个HEC校验错误的帧即进入搜索状态；
在同步状态，继续对每一帧进行校验，若校验正确，则保持在同步状态，此时，去掉GFP帧头，再进行解扰码，还原出数据帧。当出现一个HEC校验错误的帧即进入搜索状态，重新开始搜索。
空帧在解封装过程中被丢弃。
这样，就实现了接口卡向交换卡的数据传输，同样，当交换卡向接口卡传输数据时，只要在交换卡进行封装，在接口卡上进行解封装即可。
在这种传输方式下，GFP封装的开销固定为4个字节，SDH的传输效率约为96.3％，整个传输效率为
Figure C200410029444D0007085201QIETU
，其中n为报文的长度。当传输以太网报文时，若报文的长度为64字节，则根据以上公式计算出传输效率为90.6％，若报文的长度为1518字节，则传输效率为96.0％，而实际应用中，报文的典型长度在500字节左右，则传输效率为95.5％，远远高于8B/10B的传输效率。

Claims (7)

1、一种通过背板传输数据的方法，其步骤包括：
当接口卡向交换卡传输数据时，
1)首先对报文进行GFP封装，形成了一个GFP封装格式的连续的数据流；
2)将该数据流映射到SDH的虚容器中，形成SDH帧，进入背板传输至交换卡；
3)在交换卡接收时，首先对SDH帧进行比特对齐，从SDH帧中提取出时钟和数据，然后再由SDH解映射模块进行字节对齐和SDH帧对齐，去除SDH的开销，输出连续的GFP封装格式的数据流；
4)对上述GFP封装格式的数据流进行解封装，还原报文；
当交换卡向接口卡传输数据时，按照上述方式在交换卡进行GFP封装，在接口卡进行GFP解封装。
2、如权利要求1所述的通过背板传输数据的方法，其特征在于
所述GFP封装为：
添加GFP帧头，GFP帧头包括PLI域，表示报文的长度，HEC域，表示对PLI所做的CRC校验；然后分别对帧头和净负荷进行扰码；
当信道空闲时，插入GFP空帧。
3、如权利要求1或2所述的通过背板传输数据的方法，其特征在于所述GFP解封装为：
首先处于搜索状态，不停地对连续的4个字节做HEC校验，一旦发现一个正确的HEC，即进入预同步状态；
在预同步状态，对每一帧的帧头做HEC校验，利用帧头的长度信息找到帧尾，
当连续出现预先设定数目的HEC校验正确的帧后，进入同步状态；只要出现一个HEC校验错误的帧即进入搜索状态；
在同步状态，继续对每一帧进行校验，若校验正确，则保持在同步状态，此时，去掉GFP帧头，再进行解扰码，还原出数据帧；当出现一个HEC校验错误的帧即进入搜索状态，重新开始搜索。
4、如权利要求3所述的通过背板传输数据的方法，其特征在于GFP空帧在GFP解封装过程中被丢弃。
5、如权利要求3所述的通过背板传输数据的方法，其特征在于所述预先设定数目为1。
6、如权利要求2所述的通过背板传输数据的方法，其特征在于所述HEC域是对PLI所做的CRC-16校验，GFP帧头部分开销占用4个字节。
7、如权利要求1所述的通过背板传输数据的方法，其特征在于由接收器的CDR模块对SDH帧进行比特对齐。
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