CN100546325C - 不对称数字用户线和甚高速数字用户线混合接入的方法 - Google Patents

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Abstract

一种ADSL和VDSL混合接入的方法，在接入设备的物理层芯片与协议处理芯片间的接口采用ATM方式传输ATM信元或伪信元，ATM信元承载ADSL的报文，伪信元承载VDSL的报文；在协议处理模块中进行重组时，先对接收到的信元进行判断，如果该信元的接收端口是VDSL接入，则提取伪信元中承载的数据进行保存和处理；如果接收端口是ADSL接入，则提取ATM标准信元中承载的净荷数据进行保存和处理。在分段时，根据要发送的端口号进行判断，对ADSL端口或VDSL端口，分别按照ATM标准信元格式或伪信元格式对帧数据进行分段处理。本发明可以使接入设备采用VDSL2技术时，在用户驻地设备方面能够兼容原有设备。

Description

不对称数字用户线和甚高速数字用户线混合接入的方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种不对称数字用户线(ADSL)和甚高速数字用户线(VDSL)混合接入的方法。
背景技术
2005年6月国际电信联盟(ITU-T)批准的新传输标准VDSL2即甚高比特率数字用户线2(G.993.2，完全基于离散多音频调制DMT技术)，它不仅具备ADSL2+(不对称微字用户线2+)技术的长距离传输能力，而且将VDSL的数据传输速率从70M bps(下行)/30M bps(上行)提高到100M bps(下行)/100M bps(上行)。VDSL2将更高的接入速率、更强的QoS(服务质量)控制和类似ADSL的长距离传输性能结合起来，很快成为新一代接入技术的热点。
运营商渴望新技术，但是也不希望以前的投资还没有收回就又到了设备更新的时候(用户驻地设备CPE如ADSL2+的modem一般是由运营商投资的)，所以运营商希望在接入设备采用新的VDSL2技术时，在CPE(用户驻地设备)方面能够兼容原有设备，如ADSL2+的modem等，这对接入设备提出了更高的要求。
目前的VDSL2标准和DSLAM(数字用户线接入复用器)用户板上的DSL物理层芯片方面都已经做了相关的考虑，同时可以支持ADSL2+和VDSL2的接入，但在DSLAM设备中的协议处理部分也要做相应的设计才能做到ADSL2+和VDSL2的兼容。
如图1所示，现有DSLAM设备用户板中的协议处理一般采用如下几种技术方案：
第一种方案是采用ATM方式，协议处理芯片与DSL物理层芯片之间的接口采用UTOPIA接口(即采用异步传输模式的通用测试及操作物理层接口)，进行AAL5帧(ATM适配层类型5)传送，承载的是标准ATM信元，ATM信元中承载的是AAL5帧，目前应用最广泛的ADSL、ADSL2、ADSL2+技术中使用的都是这种方式。但ATM方式只能用于承载标准的ATM信元，不适合VDSL2技术。
第二种方案是使用PTM(分组传送模式)方式，协议处理芯片与DSL物理层芯片之间的接口一般采用SMII接口、MII接口或者POS接口，承载的HDLC帧(高级数据链路控制)或者EFM帧(Ethernet in thefirst mile，即以太网最后一公里)，也可以是DSL物理层芯片剥离了HDLC或者EFM封装后的二层或者三层报文。PTM方式只能处理HDLC或者EFM帧，不能兼容UTOPIA接口方式，只适合VDSL2，不适合于ADSL/ADSL2+。
如果要同时兼容ADSL/ADSL2+和VDSL2的接入，DSLAM用户板上的协议处理芯片必须能够同时处理ATM标准信元和VDSL2的报文，现有技术无法同时处理ATM标准信元和VDSL2的报文，因此不能同时支持ADSL/ADSL2+和VDSL2接入。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术无法同时支持ADSL/ADSL2+和VDSL2接入的不足，提供一种支持ADSL和VDSL混合接入的方法，使接入设备采用VDSL2技术时，在用户驻地设备方面能够兼容原有设备。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：
这种不对称数字用户线和甚高速数字用户线混合接入的方法，包括以下步骤：
在接入设备的物理层芯片与协议处理芯片间的接口采用异步传输模式方式传输异步传输模式标准信元或伪信元，所述的异步传输模式标准信元用于承载不对称数字用户线的报文，所述的伪信元为采用信元格式承载甚高速数字用户线的报文；
在协议处理模块中进行重组时，先对接收到的信元进行判断，如果该信元的接收端口是甚高速数字用户线接入，则提取伪信元中承载的数据进行保存和处理；如果该信元的接收端口是不对称数字用户线接入，则提取异步传输模式标准信元中承载的净荷数据进行保存和处理。
所述的异步传输模式标准信元承载异步传输模式适配层类型5帧；所述的伪信元承载高级数据链路控制帧或以太网最后一公里帧，或由所述的物理层芯片剥离了高级数据链路控制帧封装的二层或三层报文，或承载由所述的物理芯片剥离了以太网最后一公里帧封装的二层或三层报文。
所述接入设备的物理层芯片与协议处理芯片间的接口采用异步传输模式的通用测试及操作物理层接口或同步光纤网络上的信息包接口。
所述伪信元头部包括帧开始、帧结束或长度域，在进行重组时，对于伪信元，如果是一个帧的最后一个信元，从伪信元的头部中提取报文的长度，并对报文进行CRC校验，提取伪信元最后四个字节和计算得到的CRC结果比较来进行校验，如果不相同，则认为报文错误，进行丢弃；如果相同，则报文正确，把报文向后续模块转发。
在进行重组时，对于异步传输模式标准信元，如果是一个帧的最后一个信元，则对报文进行CRC校验，利用异步传输模式适配层类型5帧的CRC域，与重新计算后得到的CRC域进行比较，如果不相同，则报文错误，进行丢弃；如果相同，则报文正确，把报文向后续模块转发。
在进行重组时，对于异步传输模式标准信元是基于接口对应的逻辑端口号与VPI、VCI映射内部连接号，根据该内部连接号把信元中承载的异步传输模式适配层类型5帧提取出来进行处理；对于伪信元是基于接口对应的逻辑端口号映射内部连接号，根据该内部连接号把伪信元中承载的以太网帧提取出来进行处理。
判断信元的接收端口是甚高速数字用户线接入还是不对称数字用户线接入，根据用户事先的配置进行。
所述的不对称数字用户线为不对称数字用户线2+，所述的甚高速数字用户线为甚高比特率数字用户线2。
相应的一种不对称数字用户线和甚高速数字用户线混合接入的方法，包括以下步骤：
在接入设备的物理层芯片与协议处理芯片间的接口采用异步传输模式方式传输异步传输模式标准信元或伪信元，所述的异步传输模式标准信元用于承载不对称数字用户线的报文，所述的伪信元为采用信元格式承载甚高速数字用户线的报文；
在协议处理模块中进行分段时，根据要发送的端口号进行判断，如果是不对称数字用户线端口，则按照异步传输模式标准信元格式对帧数据进行分段处理，并把分段后的信元传送给后续模块处理；如果是甚高速数字用户线端口，则按照伪信元格式对帧数据进行分段处理，并把分段后的信元传送给后续模块处理。
在进行分段时，根据内部连接号查找要发送的端口号，然后根据不同的端口分别进行分段处理。
本发明的有益效果为：本发明实现了在一个设备内通过UTOPIA接口或POS接口同时支持VDSL2的ATM方式和PTM方式，同时支持承载AAL5帧的标准ATM信元和承载HDLC/EFM帧的伪信元的分段和重组，可以使设备同时支持ADSL2+和VDSL2的接入，保护了用户原来的投资，并利用HDLC/EFM帧带的CRC域实现了对接收的HDLC/EFM帧进行校验。
附图说明
图1为现有DSLAM设备用户板内部结构示意图；
图2为标准的ATM信元格式示意图；
图3为本发明伪信元格式示意图；
图4为本发明伪信元CIB域结构示意图；
图5为本发明伪信元Control Byte域结构示意图；
图6为标准的AAL5帧格式示意图；
图7为标准的HDLC帧格式示意图；
图8为本发明DSLAM设备用户板内部结构示意图；
图9为本发明重组处理流程示意图；
图10为本发明分段处理流程示意图。
具体实施方式
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明：
本发明提供一种在DSLAM设备中同时支持ADSL2+和VDSL2的方法，可以同时支持目前VDSL2套片使用的PTM和ATM传送方式，解决目前DSLAM设备中只能支持ATM或者PTM传送方式的缺陷，从而使运营商在使用VDSL2新技术时还可以使用以前投资的CPE设备。
在DSLAM接入设备中通过UTOPIA接口(或POS接口，即同步光纤网络上的信息包接口，这里以UTOPIA接口为例进行说明)同时支持标准的ATM信元和VDSL2标准中定义的ATM伪信元处理，将HDLC或者EFM帧承载在伪信元中，ADSL/ADSL2+接入也是把AAL5帧承载在ATM标准信元中，这样可以在使用VDSL2接入时可以同时兼容ADSL2+接入。
如图2所示为标准的ATM信元格式示意图，H1～H6为信元头，共6个bytes，从高到低分别对应的含义为GFC(4bit)、VPI(8bit)、VCI(16bit)、PTI(3bit)、CLP(1bit)、HEC(8bit)，Data0～Data47为信元承载的有效数据。
如图3所示为在VDSL2中用于承载PTM的伪信元格式示意图，在用于承载VDLS2帧的伪信元(以下简称伪信元)的信元头部分，只用到了H2中的D6位和H1字节，其它信元头域(H3～H6)都没有用到。图4为本发明伪信元CIB域结构示意图；图5为本发明伪信元ControlByte域结构示意图。
H2中的D6位的Er表示信元是否错误，这是DSL芯片告知协议处理芯片信元是否有错；H1字节中有SOF、EOF和Size域，这些域是伪信元的基本域，将来也许还会增加一些其它域。因为UTOPIA接口限制了必须使用信元这样一种格式才能与旧的ATM对接和兼容，所以如果要使用UTOPIA接口作为传输接口就必须使用信元格式，这是DSL芯片的设计规则；但是这里的信元和ATM标准信元不一样，所以称为伪信元，定义伪信元只是为了用于UTOPIA接口传输，并把HDLC/EFM帧、或由DSL物理层芯片剥离了HDLC/EFM封装的二层或三层报文承载在里面。
上述伪信元的格式只是一个具体的例子，可以由不同的厂家自己定义，比如SOF可以在H1的D7位，也可以在H3的D7位等，或者在伪信元头中还可能加一些其它的控制域，这里只是举例说明。
如图8所示，本发明协议处理芯片内部各模块的功能说明如下：
用户侧接收模块：通过UTOPIA接口接收标准的ATM信元和承载PTM的伪信元；
重组模块：对用户侧接收模块接收的信元进行重组处理，如果是标准的ATM信元，重组为AAL5帧，如果是伪信元，重组为HDLC帧/EFM帧或者DSL物理层芯片处理后的MAC帧。
网络侧帧发送报文：对用户侧报文进行协议分析处理，如MAC地址学习、提取OAM信元、IGMP等报文交给CPU处理等，并发送给网络侧的设备；
网络侧帧接收模块：接收网络侧的报文，对网络侧报文进行协议分析处理，如MAC地址查找，提取IGMP、DHCP控制报文交给中央处理器处理等；
分段模块：对网络侧接收的帧进行分段处理，能够根据前面模块的处理结果正确分段为伪信元和标准的ATM信元。
用户侧发送模块：将标准的ATM信元或承载PTM的伪信元发送到GE上行接口芯片。
在以上模块框图中，除了重组模块和分段模块外，其它模块的处理都和原来的在ADSL2+技术处理没有任何差别，本发明主要是对重组模块和分段模块进行改进处理，原来的ATM标准只定义了标准的ATM信元的重组和分段处理，本发明使其既可以处理标准的ATM信元，又可以处理伪信元。
如图6所示为标准的AAL5帧格式示意图，如图7所示为标准的HDLC帧格式示意图，如图9所示为本发明重组处理流程示意图，下面具体进行说明：
1、读取接收到的信元；
2、该信元的接收端口是否为VDSL2接入，如果是则提取伪信元中承载的数据进行保存，如果是一个帧的最后一个信元，从伪信元的H2中提取报文的长度，并对报文进行CRC校验，如果报文错误则丢弃，如果报文正确则把报文向后续模块转发。
3、如果该信元的接收端口不是VDSL2接入，则提取ATM标准信元中承载的净荷数据进行保存，如果是一个帧的最后一个信元，则从AAL5帧中提取报文的长度，并对报文进行CRC校验，如果报文错误则丢弃，如果报文正确则把报文向后续模块转发。
判断标准的ATM信元和伪信元是看信元是从哪种端口接收的，如果从VDLS2端口接收的就是伪信元，从ADSL2+端口接收的就是标准信元，端口是否VDSL2接入是由用户事先配置的。因为DSLAM到汇聚网络的接口是以太网接口，所以要把信元重组成帧。AAL5帧封装在ATM标准信元中，而HDLC帧封装在伪信元中，这两种信元格式是不一样的，所以重组会不一样，EFM帧的重组和HDLC帧的重组是一样的。
AAL5帧的重组是基于UTOPIA接口对应的逻辑端口号+VPI+VCI进行管理，获取内部连接号，按照该内部连接号把信元中承载的AAL5帧提取出来进一步处理。UTOPIA接口是多PHY模式，端口号就是PHYID，VPI/VCI或端口号到内部连接号的映射也是用户事先配置的。因为逻辑端口号+VPI+VCI的bit多达29bit，如果带到内部处理太多，不容易处理，事实上一个重组模块需要处理的连接数量不是很多(一般512)，使用内部连接号可以简化处理。AAL5帧重组时将AAL5帧里承载的净荷提取出来进行保存或处理，最后转发到网络侧。
HDLC帧的重组，是基于UTOPIA接口对应的逻辑端口号进行管理，获取内部连接号，端口号到内部连接号的映射也是用户事先配置的，使用内部连接号可以简化处理，按照该内部连接号把伪信元中的HDLC/EFM帧提取出来进一步处理，这里HDLC帧可以是图7中描述的从地址数据到CRC的内容，也可以是从信息数据到CRC的内容。
HDLC帧的重组与AAL5帧重组方式相同，不同之处如下：
1、重组时内部连接号的映射，AAL5帧的重组通过UTOPIA接口对应的逻辑端口号+VPI+VCI来查找，HDLC/EFM帧的重组，可以通过UTOPIA接口对应的逻辑端口号来映射；也就是说为该UTOPIA的PHY端口(也就是逻辑端口)配置一个内部连接号。
2、帧长度的提取，AAL5帧的长度从AAL5帧的length域提取，而HDLC/EFM帧从最后一个信元的信元头中提取，如果发现EOF为1表示是最后一个信元，从H1中提取size就可以了。
3、帧校验部分，校验就是重组模块对接收的数据进行CRC计算，接收的帧里本来也有一个CRC校验域(32bit)，两者比较，如果相同就认为校验通过，否则校验不通过，校验的目的是检验报文的正确性和提供错误定位手段，如果出现大量的CRC错误，说明链路有问题。现有ATM方案都是基于CPCS CRC校验，而VDSL2标准中并没有规定使用何种校验。
AAL5帧的校验用AAL5帧的CRC域和重组模块重新计算后得到的CRC域比较，如果不相同认为帧错误；HDLC/EFM帧由重组模块提取信息数据的最后四个字节(MAC帧的CRC)和计算得到的CRC结果比较来进行帧校验。针对AAL5帧的校验是利用CPCS CRC进行校验，针对HDLC/EFM帧的校验是利用以太网帧的CRC进行校验。
分段处理是重组处理的逆过程，根据协议处理模块的处理结果，得到该连接是AAL5帧的处理还是PTM/EFM帧的处理，把帧分段为ATM标准信元或者伪信元，通过UTOPIA接口发送给DSL物理层芯片。
如图10所示为分段处理流程图，具体步骤如下：
1、通过帧的内部连接号查找要发送的UTOPIA端口号；
2、如果该端口是VDSL2端口，则按照伪信元格式对帧数据进行分段处理，并把分段后的信元传送给发送模块处理；
3、如果该端口不是VDSL2端口，则按照ATM标准信元格式对帧数据进行分段处理，并把分段后的信元传送给发送模块处理。
重组的本质都是把信元中承载的帧数据提取出来组成帧发送到网络侧，都需要用到SOF(帧的首信元标志)、EOF(帧的最后一个信元标准)、length(帧的长度)、Er(帧是否错误)等域，只是伪信元和ATM标准信元格式不一样，也就是说上述这些域的位置不一样。
SOF域的提取：ATM信元没有首信元标志，认为接收到的第一个信元是首信元，后续的判断是帧的最后一个信元后的信元是首信元；伪信元的SOF可以直接从信元头中提取；
EOF域的提取：ATM信元的EOF域在PTI的最后一bit；伪信元可以直接从信元头提取；
Length：ATM信元的帧长从最后一个信元的倒数5～6字节提取，也就是AAL5帧的倒数5～6字节；伪信元的帧长直接从最后一个信元的信元头提取；
Er：ATM信元没有独立的Er标志，依赖于校验判断是否错误，ATM信元的校验通过HEC域校验信元是否错误，帧错误通过CPCS CRC域校验；伪信元目前没有定义校验标准，这里采用HDLC/EFM帧的CRC域进行校验。
伪信元的分段和重组(Segmentation And Reassembly，即SAR)和ATM标准信元的SAR主要区别是：
1、重组时根据信元接收的逻辑端口判断是ATM信元还是伪信元；
2、重组时各域(SOF、EOF、Er、Length、帧数据)提取的位置不一样；
3、分段时根据内部连接号判断该帧要分段为ATM信元还是伪信元；
4、分段时各域(SOF、EOF、Er、Length、帧数据)填充的位置不一样。
本发明实现了在一个设备内通过UTOPIA接口或POS接口同时支持VDSL2的ATM方式和PTM方式，同时支持承载AAL5帧的标准ATM信元和承载HDLC/EFM帧的伪信元的分段和重组，可以使设备同时支持ADSL2+和VDSL2的接入，保护了用户原来的投资，并利用HDLC/EFM帧带的CRC域实现了对接收的HDLC/EFM帧进行校验。
本领域技术人员不脱离本发明的实质和精神，可以有多种变形方案实现本发明，以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。

Claims (10)

1、一种不对称数字用户线和甚高速数字用户线混合接入的方法，其特征在于，包括以下步骤：
在接入设备的物理层芯片与协议处理芯片间的接口采用异步传输模式方式传输异步传输模式标准信元或伪信元，所述的异步传输模式标准信元用于承载不对称数字用户线的报文，所述的伪信元为采用信元格式承载甚高速数字用户线的报文；
在协议处理模块中进行重组时，先对接收到的信元的接收端口进行判断，如果该信元的接收端口是甚高速数字用户线接入，则提取伪信元中承载的数据进行保存和处理；如果该信元的接收端口是不对称数字用户线接入，则提取异步传输模式标准信元中承载的净荷数据进行保存和处理。
2、根据权利要求1所述的不对称数字用户线和甚高速数字用户线混合接入的方法，其特征在于：所述的异步传输模式标准信元承载异步传输模式适配层类型5帧；所述的伪信元承载高级数据链路控制帧或以太网最后一公里帧，或承载由所述的物理层芯片剥离了高级数据链路控制帧封装的二层或三层报文，或承载由所述的物理芯片剥离了以太网最后一公里帧封装的二层或三层报文。
3、根据权利要求1或2所述的不对称数字用户线和甚高速数字用户线混合接入的方法，其特征在于：所述接入设备的物理层芯片与协议处理芯片间的接口采用异步传输模式的通用测试及操作物理层接口或同步光纤网络上的信息包接口。
4、根据权利要求3所述的不对称数字用户线和甚高速数字用户线混合接入的方法，其特征在于：所述伪信元头部包括帧开始、帧结束或长度域，在进行重组时，对于伪信元，如果是一个帧的最后一个信元，从伪信元的头部中提取报文的长度，并对报文进行循环冗余校验，提取伪信元最后四个字节和计算得到的循环冗余校验结果比较来进行校验，如果不相同，则认为报文错误，进行丢弃；如果相同，则报文正确，把报文向后续模块转发。
5、根据权利要求3所述的不对称数字用户线和甚高速数字用户线混合接入的方法，其特征在于：在进行重组时，对于异步传输模式标准信元，如果是一个帧的最后一个信元，则对报文进行循环冗余校验，利用异步传输模式适配层类型5帧的循环冗余校验域，与重新计算后得到的循环冗余校验域进行比较，如果不相同，则报文错误，进行丢弃；如果相同，则报文正确，把报文向后续模块转发。
6、根据权利要求3所述的不对称数字用户线和甚高速数字用户线混合接入的方法，其特征在于：在进行重组时，对于异步传输模式标准信元是基于接口对应的逻辑端口号与虚拟路径标识符、虚拟信道标识符映射内部连接号，根据该内部连接号把信元中承载的异步传输模式适配层类型5帧提取出来进行处理；对于伪信元是基于接口对应的逻辑端口号映射内部连接号，根据该内部连接号把伪信元中承载的以太网帧提取出来进行处理。
7、根据权利要求3所述的不对称数字用户线和甚高速数字用户线混合接入的方法，其特征在于：判断信元的接收端口是甚高速数字用户线接入还是不对称数字用户线接入，根据用户事先的配置进行。
8、根据权利要求3所述的不对称数字用户线和甚高速数字用户线混合接入的方法，其特征在于：所述的不对称数字用户线为不对称数字用户线2+，所述的甚高速数字用户线为甚高比特率数字用户线2。
9、一种不对称数字用户线和甚高速数字用户线混合接入的方法，其特征在于，包括以下步骤：
在接入设备的物理层芯片与协议处理芯片间的接口采用异步传输模式方式传输异步传输模式标准信元或伪信元，所述的异步传输模式标准信元用于承载不对称数字用户线的报文，所述的伪信元为采用信元格式承载甚高速数字用户线的报文；
在协议处理模块中进行分段时，根据要发送的端口号进行判断，如果是不对称数字用户线端口，则按照异步传输模式标准信元格式对帧数据进行分段处理，并把分段后的信元传送给后续模块处理；如果是甚高速数字用户线端口，则按照伪信元格式对帧数据进行分段处理，并把分段后的信元传送给后续模块处理。
10、根据权利要求9所述的不对称数字用户线和甚高速数字用户线混合接入的方法，其特征在于：在进行分段时，根据内部连接号查找要发送的端口号，然后根据不同的端口分别进行分段处理。
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