CN100571109C - 高密度信道复用解复用装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通信领域中的高密度信道复用解复用装置，低速接口到串行接口的复用模块将多个低速接口复用到串行接口并传送；述串行接口到高速接口的转换模块将与其相连的串行接口上传送来的低速接口数据转换成高速接口支持的数据格式；高速接口到串行接口的转换模块将高速接口下来的数据转换成对应串行接口数据并传送；串行接口到低速接口的解复用模块将串行接口上的数据分配到对应的低速接口及设备，完成与高速接口到串行接口的转换模块的通讯。本发明克服了现有技术存在的布线复杂、系统不稳定以及连线增加受到背板插针数量限制的缺点，能够将大量低速接口汇聚到一个高速接口、布线简单、系统稳定以及连线增加方便。

Description

高密度信道复用解复用装置及方法

技术领域

本发明涉及数据传输领域，尤其涉及一种将大量低速接口汇聚到一个高速接口的复用解复用装置。

背景技术

在单机架或多机架的DSLAM(数字用户线路接入复用器，DigitalSubscriber Line Access Multiplexer)、ATM(异步传递方式，AsynchronousTransfer Mode)、帧中继、IP交换、多种服务的通信多路复用、UMTS(通用移动通信系统，Universal Mobile Telecommunications System)无线基站、UMTS无线基站控制器等应用中，往往需要将大量的低速端口汇聚到一个高速端口。一个系统中的低速接口和高速接口一般都遵循某种标准或协议。低速接口可以连接一定数量的低速设备，高速接口支持的设备数量一般都很大，会大大超过实际的应用系统。如何将大量的低速接口连接到高速接口，目前尚无统一的标准和协议。一些公司的芯片支持这种技术，如PM7350、PM7351，一般先将一个低速接口复用成一个串行接口，再将多个串行接口汇接到一起，然后通过专用模块对数据格式进行转换。这种技术的缺点在于每个低速接口需要一个串行接口，而每个串行接口需要一定的硬件连线。当系统设计人员对整体容量进行扩充时，由于增加低速接口的数量会带来串行接口连线的增加，连线的增加会增加布线的复杂性，降低系统的稳定。而且当串行接口需要通过背板连接时，连线的增加会受到背板插针数量的限制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术存在的每个串行接口只能支持一个低速接口以及由此带来的布线复杂、系统不稳定以及连线增加受到背板插针数量限制的缺点，以期提出一种能够将大量低速接口汇聚到一个高速接口、布线简单、系统稳定以及连线增加方便的高密度信道复用解复用装置和方法。

本发明所述的高密度信道复用解复用装置，包括以下部分：低速接口到串行接口的复用模块；串行接口到高速接口的转换模块；高速接口到串行接口的转换模块；串行接口到低速接口的解复用模块；

所述低速接口到串行接口的复用模块，将多个低速接口复用到串行接口并传送；

所述串行接口到高速接口的转换模块，将与其相连的串行接口上传送来的低速接口数据转换成高速接口支持的数据格式；转换前，先对每个输入的串行接口数据进行CRC校验定位，之后从串行接口中分离出低速接口编号和低速设备编号及数据，并根据串行接口在模块中的编号产生高速接口地址，将地址和数据按高速接口的要求放置；还从串行接口中取出用户附加字，并写入相应的寄存器，完成与所述低速接口到串行接口的复用模块的通讯；

所述高速接口到串行接口的转换模块，将高速接口下来的数据转换成对应串行接口数据并传送；

所述串行接口到低速接口的解复用模块，将串行接口上的数据分配到对应的低速接口及设备，完成高速接口到低速接口的解复用；所述解复用具体为：先对每个输入的串行接口数据进行CRC校验定位，之后从串行接口中分离出低速接口编号和低速设备编号及数据，根据低速接口编号和低速设备编号将数据写入相应的低速接口及设备；还从串行接口中取出用户附加字，并写入相应的寄存器，从而完成与高速接口到串行接口的转换模块的通讯。

本发明还提出了一种高密度信道复用解复用方法，所述低速接口到串行接口的复用模块的工作过程为：

(1)依次扫描每个低速接口连接的每个设备是否有数据需要传送；

当某个设备有数据时，产生一个串行接口数据；首先将低速接口编号和低速设备编号分别填入低速接口标志域和低速设备标志域，根据寄存器配置来填充用户附加字段域；然后计算CRC(循环冗余校验，Cyclic RedundancyCheck)校验值并填入CRC校验域；最后将设备的数据放入净荷数据域；

(2)当所有设备都没有数据要传送时，产生填充格式的数据进行传送；

所述串行接口到高速接口的转换模块的工作过程为：

(a)对每个输入的串行接口数据进行CRC校验定位；

(b)从串行接口中分离出低速接口编号和低速设备编号及数据，并根据串行接口在本模块中的编号产生高速接口地址，将地址和数据按照高速接口的要求放置，从而完成从低速接口到高速接口的复用转换；

(c)从串行接口中取出用户附加字，并写入相应的寄存器，从而完成与所述低速接口到串行接口的复用模块的通讯；

所述高速接口到串行接口的转换模块的工作过程为：

(A)将高速接口下来的数据转换成对应串行接口数据并传送；

(B)将低速接口编号以及低速设备编号分别填入低速接口标志域和低速设备标志域，并根据寄存器配置来填充用户附加字段域；

(C)计算CRC校验值并填入CRC校验域；

(D)将高速接口接收的数据放入净荷数据域；

(E)将其在具有串行接口号相同编号的串行接口进行传输；

所述串行接口到低速接口的解复用模块的工作过程为：

(1’)对每个输入的串行接口数据进行CRC校验定位；

(2’)从串行接口中分离出低速接口编号和低速设备编号及数据，根据低速接口编号和低速设备编号将数据写入相应的低速接口及设备；

(3’)从串行接口中取出用户附加字，并写入相应的寄存器，从而完成与高速接口到串行接口的转换模块的通讯。

采用本发明所述装置和方法，与现有技术相比，可以减少线卡与控制之间的连线数量，从而大大减少硬件连接的复杂性，增强系统的稳定性。同时由于复用密度的增加机降低系统的整体成本。此外，本装置使两端接口保持不变，从而减少了系统升级的复杂度和时间。本发明所述装置能够使每个高速串行接口可以支持2ⁿ个低速接口，在串行接口数量不变的情况下，使系统的总容量提高2ⁿ倍，即使复用密度提高2ⁿ倍。

附图说明

图1是串行接口数据格式示意图。

图2是本发明所述装置结构图。

图3是本发明所述装置中低速接口到串行接口的复用模块结构图。

图4是本发明所述装置中串行接口到高速接口的转换模块结构图。

图5是本发明所述装置中高速接口到串行接口的转换模块结构图。

图6是本发明所述装置中串行接口到低速接口的解复用模块结构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明所述装置和方法作进一步说明。

图1所示的是本发明所述串行接口数据的格式。包括：

低速接口标志域：该域表示当前串行接口传送数据的低速接口编号。串行接口支持的最大低速接口数由该域的宽度决定，假设该域的宽度为n比特，则串行接口支持的最大低速接口数为2ⁿ。

低速设备标志域：该域表示当前串行接口传送的数据的低速设备编号。该域的宽度m与每个低速接口支持的设备数有关，一般比低速接口支持的最大设备数多一位，全1表示填充数据，0-(2^m-1-1)表示低速设备编号。

用户附加字段域：可用来存放用户附加的一些信息，具体意义和格式可以由用户定义。该域可以由用户选择是否使用。

CRC校验域：用来存放前面几个字段的CRC校验字。

净荷数据域：用来存放低速接口采集的数据或发送到低速接口的数据。

图2是模块连接图。本图中虚线框内为实现本装置模块。在上行方向(低速接口到高速接口方向)，一个低速接口到串行接口的复用模块可以将于其相连的2ⁿ个低速接口复用成单个串行接口，多个串行接口通过串行接口到高速接口的转换模块复用到高速接口。在下行方向(高速接口到低速接口方向)，由高速接口到串行接口的转换模块和串行接口到低速接口的解复用模块执行相反的过程。

本发明所述的高密度信道复用解复用装置，包括以下部分：低速接口到串行接口的复用模块；串行接口到高速接口的转换模块；高速接口到串行接口的转换模块；串行接口到低速接口的解复用模块；

在串行接口上传输的数据都遵循一定的格式，见图1。

本装置中各模块的连接及功能如图图2所示。

低速接口到串行接口的复用模块会将多个低速接口复用到串行接口并传送。串行接口根据物理连接位置为每个低速接口分配一个唯一的编号，而每个设备根据连接的位置在低速接口中也有唯一的编号。本模块会依次扫描每个低速接口连接的每个设备是否有数据需要传送，当某个设备有数据时，本模块会产生一个具有图1所示的串行接口数据，首先将低速接口编号和设备编号分别填入低速接口标志域和低速设备标志域，根据寄存器配置来填充用户附加字段域，然后计算CRC校验值并填入CRC校验域，最后将设备的数据放入净荷数据域。当所有设备都没有数据要传送时，本模块要产生填充格式的数据进行传送。

串行接口到高速接口的转换模块负责将与其相连的串行接口上传送来的低速接口数据转换成高速接口支持的数据格式。在转换之前，本模块首先要对每个输入的串行接口数据进行CRC校验定位，然后从串行接口中分离出低速接口编号和设备编号及数据，并根据串行接口在本模块中的编号产生高速接口地址，并将地址和数据按照高速接口的要求放置，从而完成从低速接口到高速接口的复用转换。本模块还要从串行接口中取出用户附加字，并写入相应的寄存器，从而完成与低速接口到串行接口的复用模块的通讯。

高速接口到串行接口的转换模块负责将高速接口下来的数据转换成对应串行接口中的数据并传送，转换后的数据格式如图1所示。高速接口的地址可以分解为串行接口号、低速接口号以及低速设备号，本模块将低速接口号以及低速设备号分别填入低速接口标志域和低速设备标志域，并根据寄存器配置来填充用户附加字段域，然后计算CRC校验值并填入CRC校验域，最后将高速接口接收的数据放入净荷数据域，然后将其在具有串行接口号相同编号的串行接口进行传输。

串行接口到低速接口的解复用模块负责将串行接口上的数据分配到对应的低速接口及设备，从而完成高速接口到低速接口的解复用。本模块首先要对每个输入的串行接口数据进行CRC校验定位，然后从串行接口中分离出低速接口编号和设备编号及数据，根据低速接口编号和设备编号将数据写入相应的低速接口及设备。本模块还要从串行接口中取出用户附加字，并写入相应的寄存器，从而完成与高速接口到串行接口的转换模块的通讯。

从图2可以清楚看出本装置的主要结构和数据流向，下面详细分析如各个模块的具体实现方式。

1、低速接口到串行接口的复用模块

为了实现低速接口到串行接口的复用功能，如图3所示，本模块由以下几个部分构成：

低速接口输入数据FIFO：将与本模块连接的所有低速接口设备输入的数据按照物理连接位置依次放入低速接口输入数据FIFO，系统为每个低速设备分配4个FIFO单元。

FIFO管理电路：负责管理FIFO数据的写入及读取操作，同时产生FIFO的空满状态，使串行接口数据组装电路知道每个FIFO单元是否有数据需要传送。

CRC产生电路：负责产生串行接口数据头部中CRC校验域以前所有字节的CRC校验值，并将校验值送给串行接口数据组装电路。

串行接口数据组装电路：根据发送串行接口数据格式配置寄存器的值组装串行接口数据，工作过程如下：首先判断所有的FIFO状态，当FIFO中没有数据需要发送时，产生填充数据，当FIFO中有数据需要传送时，会根据FIFO的物理位置产生低速接口编号、低速设备编号，并将其填入串行接口数据的相应位置，同时将用户附加字段发送寄存器的值填入用户附加字段域位置，将CRC产生电路产生的CRC校验值填入CRC校验域，将FIFO中的数据填入净荷数据域。

用户附加字段发送寄存器：用户附加字段寄存器的值可以由用户通过CPU接口有软件进行配置，也可以是内部运行时的一些状态。使用它可以完成上下两端的带内通讯。

发送串行接口数据格式配置寄存器：用来配置发送串行接口数据格式，由软件通过CPU接口写入。

串行数据加扰电路：在通讯中常常将要发送的串行信号进行加扰后再传送，加扰电路实现串行数据的加扰功能，可以通过发送串行接口数据格式配置寄存器的配置来决定数据是通过加扰电路进行加扰后输出，还是补加扰直接输出。

2、串行接口到高速接口的转换模块

为了实现串行接口到高速接口的转换功能，如图4所示，本模块由以下几个部分构成：

串行接口0-I定位电路：本电路的目的是要找到串行接口数据格式的首BIT位。如果输入的串行接口数据是加扰后的数据，则在对串行数据进行定位前，本模块首先要对数据进行解扰。串行数据的定位完全依赖于对发送模块插入的CRC校验值的监测。具体过程如下：先假设串行接口上的数据的连续多位为首位，然后分别计数CRC校验值并与实际输入数据中对应的存放CRC值的字段域进行比较，当某个位达到连续多次比较成功时，则认为此位置为真正的串行数据首位位置，以后按照该位置进行数据解析。当找到首位置之后，需要继续对CRC监测，如果连续多次失败，则认为当前的位置已经失败，需要重新需找首位置。

串行接口输入数据FIFO：系统将串行接口输入的CRC校验正确的非填充数据放入串行接口输入数据FIFO。

高速接口数据生成电路：从串行接口输入数据FIFO中取出从各串行接口输入的数据，并根据其串行接口编号，低速接口编号，低速设备编号等地址信息，将串行接口格式的数据转换到高速接口支持的格式。

接收串行接口数据格式配置寄存器：用来配置接收串行接口数据格式，由软件通过CPU接口写入。

用户附加字段接收寄存器：为每个串行接口分配一个附加字段接收寄存器，将从串行接口接收到的用户附加字段域写入对应的寄存器中。

3、高速接口到串行接口的转换模块

为了实现高速接口到串行接口的转换功能，如图5所示，本模块由以下几个部分构成：

高速接口数据分解电路：将高速接口接收的数据按照地址分配到相应的串行接口发送数据FIFO，供串行接口发送电路读取。

串行接口0-I发送数据FIFO：每个串行接口有一个独立的FIFO用来存放该串行接口中的数据。系统为每个低速设备按照串行接口编号、低速接口编号和设备编号依次分配一个FIFO单元，用来存放高速接口接收到的数据。

串行接口0-I发送电路：每个串行接口有自己独立的发送电路。串行接口发送电路首先判断该接口在FIFO中是否由数据需要发送，若没有数据发送，则产生填充数据，若由数据需要发送，则按照FIFO的物理位置产生串行接口数据，具体过程与低速接口到串行接口的复用模块中的串行接口数据组装电路功能相同。

用户附加字段发送寄存器：用户附加字段寄存器的值可以由用户通过CPU接口有软件进行配置，也可以是内部运行时的一些状态。使用它可以完成上下两端的带内通讯。

发送串行接口数据格式配置寄存器：用来配置发送串行接口数据格式，由软件通过CPU接口写入。

4、串行接口到低速接口的解复用模块

为了实现串行接口到低速接口的解复用功能，如图6所示，本模块由以下几个部分构成：

串行接口数据定位电路：完成与串行接口到高速接口的转换模块中的串行接口定位电路相同的功能。

串行接口数据解复用电路：当串行接口数据定位之后，串行接口数据解复用电路会判断接收接口上接收的数据是否为填充数据，若是，则可以丢弃，若不是填充数据，则串行接口数据解复用电路会按照串行接口数据格式分离出低速接口编号，低速设备编号等地址信息，然后根据这些信息将接收到的数据写入相应的低速接口输出数据FIFO单元。

低速接口输出数据FIFO：系统为每个低速设备按照低速接口编号和低速设备编号依次分配FIFO单元。

用户附加字段接收寄存器：将从串行接口接收到的用户附加字段域写入对应的寄存器中，供CPU读取。

接收串行接口数据格式配置寄存器：用来配置接收串行接口数据格式，由软件通过CPU接口写入。

Claims (8)

1、一种高密度信道复用解复用装置，其特征在于，包括以下部分：低速接口到串行接口的复用模块；串行接口到高速接口的转换模块；高速接口到串行接口的转换模块；串行接口到低速接口的解复用模块；

所述低速接口到串行接口的复用模块，将多个低速接口复用到串行接口并传送；

所述串行接口到高速接口的转换模块，将与其相连的串行接口上传送来的低速接口数据转换成高速接口支持的数据格式；转换前，先对每个输入的串行接口数据进行CRC校验定位，之后从串行接口中分离出低速接口编号和低速设备编号及数据，并根据串行接口在模块中的编号产生高速接口地址，将地址和数据按高速接口的要求放置；还从串行接口中取出用户附加字，并写入相应的寄存器，完成与所述低速接口到串行接口的复用模块的通讯；

所述高速接口到串行接口的转换模块，将高速接口下来的数据转换成对应串行接口数据并传送；

所述串行接口到低速接口的解复用模块，将串行接口上的数据分配到对应的低速接口及设备，完成高速接口到低速接口的解复用；所述解复用具体为：先对每个输入的串行接口数据进行CRC校验定位，之后从串行接口中分离出低速接口编号和低速设备编号及数据，根据低速接口编号和低速设备编号将数据写入相应的低速接口及设备；还从串行接口中取出用户附加字，并写入相应的寄存器，完成与高速接口到串行接口的转换模块的通讯。

2、根据权利要求1所述的高密度信道复用解复用装置，其特征在于，所述串行接口根据物理连接位置为每个低速接口分配一个唯一的编号，而每个设备根据连接的位置在低速接口中也有唯一的编号。

3、根据权利要求1所述的高密度信道复用解复用装置，其特征在于，所述串行接口数据的格式包括：

低速接口标志域：该域表示当前串行接口传送数据的低速接口编号；

低速设备标志域：该域表示当前串行接口传送的数据的低速设备编号；

用户附加字段域：存放用户附加的信息，具体意义和格式由用户定义；

CRC校验域：存放前面几个字段的CRC校验字；

净荷数据域：存放低速接口采集的数据或发送到低速接口的数据。

4、根据权利要求1所述的高密度信道复用解复用装置，其特征在于，所述低速接口到串行接口的复用模块进一步包括以下部分：

低速接口输入数据FIFO单元：按照物理连接位置依次存储与本模块连接的所有低速接口设备输入的数据；

FIFO管理电路：管理FIFO数据的写入及读取操作，同时产生FIFO的空满状态，使串行接口数据组装电路知道每个低速接口输入数据FIFO单元是否有数据需要传送；

CRC产生电路：产生串行接口数据头部中CRC校验域以前所有字节的CRC校验值，并将校验值送给所述串行接口数据组装电路；

串行接口数据组装电路：根据发送串行接口数据格式配置寄存器的值组装串行接口数据；

用户附加字段发送寄存器：用于向串行接口数据组装电路提供填入用户附加字段域的值，完成上下两端的带内通讯；

发送串行接口数据格式配置寄存器：配置发送串行接口数据格式，由软件通过CPU接口写入；

串行数据加扰电路：实现串行数据的加扰功能。

5、根据权利要求1所述的高密度信道复用解复用装置，其特征在于，所述串行接口到高速接口的转换模块进一步包括以下部分：

串行接口0-I定位电路：找到串行接口数据格式的首BIT位，确认输入的串行接口数据是加扰后数据时，在对串行数据定位前，先对数据进行解扰；

串行接口输入数据FIFO单元：接收系统将串行接口输入的CRC校验正确的非填充数据；

高速接口数据生成电路：从所述串行接口输入数据FIFO单元中取出从各串行接口输入的数据，并根据其串行接口编号、低速接口编号、低速设备编号，将串行接口格式的数据转换到高速接口支持的格式；

接收串行接口数据格式配置寄存器：配置接收串行接口数据格式，由软件通过CPU接口写入；

用户附加字段接收寄存器：为每个串行接口分配一个附加字段接收寄存器，将从串行接口接收到的用户附加字段域写入对应的附加字段接收寄存器中。

6、根据权利要求1所述的高密度信道复用解复用装置，其特征在于，所述高速接口到串行接口的转换模块进一步包括以下部分：

高速接口数据分解电路：将高速接口接收的数据按照地址分配到相应的串行接口0-I发送数据FIFO单元，供串行接口0-I发送电路读取；

串行接口0-I发送数据FIFO单元：每个串行接口有一个独立的串行接口0-I发送数据FIFO单元，用来存放该串行接口中的数据；每个低速设备按照串行接口编号、低速接口编号和低速设备编号依次分配一个串行接口0-I发送数据FIFO单元，用来存放高速接口接收到的数据；

串行接口0-I发送电路：每个串行接口有自己独立的串行接口0-I发送电路；

用户附加字段发送寄存器：用于向串行接口0-I发送电路提供填入用户附加字段域的值，完成上下两端的带内通讯；

发送串行接口数据格式配置寄存器：配置发送串行接口数据格式，由软件通过CPU接口写入。

7、根据权利要求1所述的高密度信道复用解复用装置，其特征在于，所述串行接口到低速接口的解复用模块进一步包括以下部分：

串行接口数据定位电路：找到串行接口数据格式的首BIT位，确认输入的串行接口数据是加扰后数据时，在对串行数据定位前，先对数据进行解扰；

串行接口数据解复用电路：判断接收接口上接收的数据是否为填充数据，若是则丢弃，若不是填充数据，则按照串行接口数据格式分离出低速接口编号、低速设备编号，然后根据这些信息将接收到的数据写入相应的低速接口输出数据FIFO单元；

低速接口输出数据FIFO单元：每个低速设备按照低速接口编号和低速设备编号依次分配低速接口输出数据FIFO单元；

用户附加字段接收寄存器：将从串行接口接收到的用户附加字段域写入对应的寄存器中，供CPU读取；

接收串行接口数据格式配置寄存器：用来配置接收串行接口数据格式，由软件通过CPU接口写入。

8、一种基于权利要求1所述高密度信道复用解复用装置的高密度信道复用解复用方法，其特征在于：

所述低速接口到串行接口的复用模块的工作过程为：

(1)依次扫描每个低速接口连接的每个设备是否有数据需要传送；

当某个设备有数据时，产生一个串行接口数据；

首先将低速接口编号和低速设备编号分别填入低速接口标志域和低速设备标志域，根据寄存器配置来填充用户附加字段域；

然后计算CRC校验值并填入CRC校验域；

最后将设备的数据放入净荷数据域；

(2)当所有设备都没有数据要传送时，产生填充格式的数据进行传送；

所述串行接口到高速接口的转换模块的工作过程为：

(a)对每个输入的串行接口数据进行CRC校验定位；

(b)从串行接口中分离出低速接口编号和低速设备编号及数据，并根据串行接口在本模块中的编号产生高速接口地址，将地址和数据按照高速接口的要求放置，从而完成从低速接口到高速接口的复用转换；

(c)从串行接口中取出用户附加字，并写入相应的寄存器，从而完成与所述低速接口到串行接口的复用模块的通讯；

所述高速接口到串行接口的转换模块的工作过程为：

(A)将高速接口下来的数据转换成对应串行接口数据并传送；

(B)将低速接口编号以及低速设备编号分别填入低速接口标志域和低速设备标志域，并根据寄存器配置来填充用户附加字段域；

(C)计算CRC校验值并填入CRC校验域；

(D)将高速接口接收的数据放入净荷数据域；

(E)将其在具有串行接口号相同编号的串行接口进行传输；

所述串行接口到低速接口的解复用模块的工作过程为：

(1’)对每个输入的串行接口数据进行CRC校验定位；

(2’)从串行接口中分离出低速接口编号和低速设备编号及数据，根据低速接口编号和低速设备编号将数据写入相应的低速接口及设备；

(3’)从串行接口中取出用户附加字，并写入相应的寄存器，从而完成与高速接口到串行接口的转换模块的通讯。

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