CN101325516A - 一种对sdh性能进行统计的装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对SDH性能进行统计的装置与方法。该装置包括：输入锁存单元、轮询调度单元、复用控制单元、加法运算单元和数据存储单元，能自动检测和回避性能统计过程中存在的冲突，进一步提高SDH性能监视的可靠性和稳定性。该方法利用SDH帧所有统计的性能项具有周期性的特点，引入输入锁存的方法，实现了对所有SDH要统计的性能项进行复用统计，同步利用数据存储单元RAM替代寄存器的方法来存储性能统计数据，大大节约了性能监视部分对逻辑资源的消耗；另外，在复用控制单元引入冲突保护机制，进一步加强了性能统计过程的可靠性和稳定性。本发明对于大容量SDH芯片设计的性能监视部分具有实用性和经济性。

Description

一种对SDH性能进行统计的装置与方法

技术领域

本发明属于光传输系统对传输性能的监视技术领域，具体涉及一种对SDH(SynchronousDigital Hierarchy，同步数字系列)各种性能进行统计的装置与方法。

背景技术

传输系统是通信网的重要组成部分，传输系统的好坏直接制约着通信网的发展。当前世界各国大力发展的信息高速公路，其中一个重点就是组建大容量的传输光纤网络，不断提高传输线路上的信号速率，扩展传输频带。而信息高速公路最基本的单元就是由SDH设备构成。在SDH帧结构中规定了丰富的网管字节，可提供满足各种要求的能力，使得SDH系统运行管理与维护测试的自动化程度很高。

系统对传输性能的监视能力是OAM(Operation，administration and maintenance，操作管理维护)关键的技术指标之一，所谓性能监视是指通过连续的和周期性的检查来监视被管理实体，产生维护事件信息。所产生的维护事件信息表明当前被管理实体的性能状态，如B1误码、指针调整等等。性能监视的结果就是产生供管理实体读取的性能统计数据。通常的性能统计实现电路可以简单的划分成两个部分：加法存储电路和读取清零电路。其工作包括两个相对独立的过程：a、统计过程：对应性能项产生统计的运算信号，触发加法电路累加当前性能值并存储；b、读取过程：管理实体通过读信号锁存相应的性能统计值后产生一个复位信号将相应的性能存储单元清零，从而实现对性能的监视。

这种性能统计电路实现方法的优点是简单，但同时也存在一个明显的缺陷，因为没有保护机制，统计过程和读取过程同时发生时，导致性能统计过程冲突，造成统计值的失真，降低了性能统计的可靠性。针对这一缺陷，专利CN200510127404《一种对B1误码进行统计的装置与方法》以B1为实例，在现有电路的基础上增加了一个读取周期指示信号发生单元，作为冲突保护电路用于在读取周期时屏蔽统计过程的发生，并将当前被屏蔽的统计值累加过程延时至读取周期后进行，提高了B1误码性能统计的准确性；同时该专利将性能统计的加法运算过程分为多级来处理，解决了宽位累加器带来的时序瓶颈效应。

从效果上来看，专利CN200510127404对SDH性能统计的方法进行了一定的完善，一定程度上提高了性能统计的可靠性。但是，该专利存在一个明显的不足和应用的局限性：不足之处表现在对性能统计过程中的冲突情况理解不够全面，该专利只解决了在读取过程中发生性能统计请求的情况，却没有考虑到在性能统计过程中发生读取请求的情况，这种情况同样会给B1的性能统计结果带来偏差；其局限性则表现在该专利所提出的性能统计方法针对B1等个别SDH性能统计项采用这种寄存器存储的方法进行操作具有一定的可行性，如果SDH中其它的所有性能项均采用该方法来实现，则会造成巨大的资源浪费，简单计算一下，一个STM_1帧，需要统计的性能项包括B1、B2、B3误码技术，指针增加、减小、新指针计数、远端性能计数等等，计为K项，假设每个性能项采用16bits寄存器来存储，则一个STM_1帧需要消耗的寄存器资源为16×K，一个STM_64帧需要消耗的寄存器资源为64×16×K，加上每个性能统计项都需要一个加法器所消耗的逻辑资源，这种方法带来的资源消耗对于任何一项应用来说都是不可忽略的，必然带来产品成本的大幅提升。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种对SDH性能进行统计的装置与方法。该装置能自动检测和回避性能统计过程中存在的冲突，进一步提高SDH性能监视的可靠性和稳定性；该方法充分利用SDH帧结构具有周期性的特定，采用分时复用的方法，用一套加法电路实现对SDH所有性能统计项的加法运算，并采用逻辑芯片的内部块RAM资源替代寄存器存储性能统计数据，大大减少了SDH性能统计部分对硬件资源的消耗。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种对SDH性能进行统计的装置，包括：

输入锁存单元，用于锁存STM_N帧产生的所有需要统计的性能项，使每个性能项在一个SDH帧周期里面只改变一次，其中N为1、4、16或64；

轮询调度单元，接收输入锁存单元锁存后的性能项，用于对各性能项进行轮询：产生申请性能统计运算的请求信号以及给出各性能项的存储单元地址和等待标识性能项统计完成的回馈指示信号；

复用控制单元，接收轮询调度单元发出的统计调度的请求信号并向轮询调度单元发出各性能项统计完成的回馈指示信号，用于性能统计过程与读取清零过程的复用控制，响应轮询调度单元申请的性能统计运算的请求信号并发出加法运算触发指令以及响应外界管理实体申请的读取清零过程并发出读写控制指令，提供性能统计运算和读取清零过程在冲突情况下的保护机制；

加法运算单元，接收复用控制单元的加法运算触发指令，完成对性能项的输入值以及其对应的存储值的累加运算；

数据存储单元，接收复用控制单元的读写控制指令并读写加法运算单元的数据，完成对所有统计的性能项的存储。

一种对SDH性能进行统计的方法，包括如下步骤：

步骤一、输入采样：输入锁存单元在一时间点采样SDH所有需要统计的性能项的当前输入值，并锁存作为本周期内SDH需要统计的性能项输入样本；

步骤二、轮询调度：轮询调度单元检测性能项的当前输入值，如果当前输入值为零，则轮询下一个输入的性能项；否则，向复用控制单元产生性能统计运算指示信号，并同步给出当前性能项的输入值以及其对应的存储地址，等待复用控制单元统计操作完成的回馈信号后结束当前性能项的调度，继续轮询下一个输入的性能项；

步骤三、复用控制：复用控制单元响应轮询调度单元发起的性能统计运算请求；

步骤四、加法运算：加法运算单元从数据存储单元中获得已统计的性能项的存储值并从复用控制单元获得该性能项的当前输入值，并完成两个数据的累加；

步骤五、数据存储：数据存储单元的接口信号在复用控制单元的指示控制下读出或者写入性能项数据，将性能项对应的存储地址的存储数据输出到加法运算单元，并完成对所有统计的性能项的存储。

所述步骤一中每次的输入采样的时间间隔为一个SDH帧周期。

所述步骤二轮询调度是每个SDH帧周期执行一次，在步骤一执行完成以后触发启动，完成对所有输入的性能项的调度后返回初始值等待下一次触发。

所述步骤三中在复用控制单元响应轮询调度单元发起的性能统计运算请求时，复用控制单元根据轮询调度单元给出的当前性能项的存储地址，从数据存储单元中读出其相应存储值到加法运算单元，触发加法运算单元累加当前性能项的输入值，然后加法运算单元将统计结果写回给数据存储单元中该性能项对应的存储地址单元，并由复用控制单元向轮询调度单元给出表示当前性能项统计完成的回馈指示信号。

所述步骤三中复用控制单元还响应外界管理实体发起的读取请求时，则管理实体发起的读取请求优先级将高于性能统计运算请求，复用控制单元将优先响应读取请求操作，且读取请求操作将中断性能统计运算过程。

所述步骤三中在外界管理实体发起的读取请求时，复用控制单元根据轮询调度单元给出的当前性能项的存储地址，从数据存储单元中将该当前性能项对应的存储地址单元的存储值输出到数据存储单元的读取接口锁存，然后向该存储地址单元写零，完成清零。

所述步骤三中外界管理实体发起读取请求时，复用控制单元将中断当前的性能统计过程进入读取过程，如果当前性能统计过程已给出统计完成的回馈信号，则当前读取过程完成后将不再进行当前性能项的统计过程，否则在当前读取过程完成后将重新进行该被中断的性能项的统计过程。此保护机制保证了两种操作过程在任何冲突情况下都不会对性能统计结果造成影响。

本发明的对SDH性能进行统计的装置与方法具有以下有益效果：本发明利用SDH帧所有统计的性能项具有周期性的特点，引入输入锁存的方法，实现了对所有SDH要统计的性能项进行复用统计，同步利用数据存储单元RAM替代寄存器的方法来存储性能统计数据，大大节约了性能监视部分对逻辑资源的消耗；另外在复用控制单元引入冲突保护机制，进一步加强了性能统计过程的可靠性和稳定性；本发明对于大容量SDH芯片设计的性能监视部分具有实用性和经济性。

附图说明

图1是SDH帧性能项时序关系图；

图2是对SDH帧性能项采样锁存后的时序关系图；

图3是本发明轮询调度单元的关键信号示意图；

图4是本发明复用控制单元的关键信号示意图；

图5是本发明数据存储单元的数据结构图；

图6是本发明装置的实现结构框图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地描述。

请参阅图1，该图描述了SDH帧结构以及其性能项的时序特性。在图1中，时间轴上示意性的标注了SDH帧的帧头和部分性能字节位置的时序关系特性：FP表示SDH系统帧头，B1、M1为段开销，A1表示AU指针字节位置。作为一个严格的同步系统，SDH的STM_n帧传输具有125us的周期特性，所以，对于系统帧头以及各种开销位置也相应具有同样的周期性。系统性能监视即是通过记录一段时间内每个性能项在一个周期内的变化情况，例如性能项B1误码个数，B1误码随B1字节位置每周期改变一次，如图1中的“B1性能”，性能统计装置只要在一个周期内对其进行一次统计操作，在一个周期内的统计操作点可以随意，下次管理实体读取的B1误码性能值即两次读取时间间隔内B1的误码情况；如图1所示，“PJ性能(指针正调整)”、“M1性能”具有同样特性。

请参阅图2，该图描述了以系统帧头FP为例作为本发明中输入锁存单元的采样锁存信号时，分别对图1中示例输入性能“B1性能”、“PJ性能”以及“M1性能”进行采样锁存后的性能项时序变化特性。如图2所示，采样锁存后输入的性能项的特性和图1中输入的性能项的特性比较，输入的性能项的值变化点全部同步到了系统帧头FP的位置，周期性和对应性能值仍然保持不变。这些采样锁存后的性能项，作为轮询调度单元的输入变量，只要轮询调度单元在一个SDH周期内完成一次对所有输入项的轮询，即可保证性能统计的完整性和准确性。

作为本发明装置的一个重要组成部分，图3给出了轮询调度单元的关键信号示意图。请结合参阅图3和图6，轮询调度单元2左侧的“in_x_latched”为图2中描述的输入性能项经采样锁存以后的性能项输入变量，右侧则是与复用控制单元3的接口信号。采样锁存信号延时一拍作为轮询调度单元2启动一次轮询调度的触发信号，轮询调度单元2从第一个输入的性能项开始，首先判断当前输入的性能项的输入值是否为零，如果当前输入值为零，则表示当前性能项无需统计，轮询调度单元2将直接检测下一个输入的性能项的输入值，依次轮询；如果当前输入的性能项的输入值不为零，则向复用控制单元3发出“st_req”性能统计运算请求信号，同时将当前性能项的输入值“in_i_latched”以及该当前性能项在数据存储单元5中的存储地址“st_addr”送给复用控制单元3，其中存储地址“st_addr”值一个最为简单的实现方法是采用轮询调度中的计数器值，即第i个性能项其对应存储地址为i；轮询调度单元2在发出“st_req”后，即进入等待状态，直至“st_ack”反馈有效指示，结束当前性能项的统计，继续轮询下一个变量；当轮询调度单元2完成对所有输入的性能项的轮询调度后，则轮询调度单元2的计数器回归初始值，等待采样锁存信号的下一次触发。

复用控制单元是本发明的核心部分，图4给出了复用控制单元的关键信号示意图。请结合参阅图4和图6，复用控制单元3左侧是分别与轮询调度单元2接口信号“st_req”、“st_addr”、“st_ack”，以及与管理实体读取访问的接口“cpu_rd”、“cpu_cs”；复用控制单元3右侧的“clr_sel”用于写入数据存储单元5的数据选择信号：性能项的统计值或者读取以后的零值，由加法运算单元4的选择器401选择；“st_rd”连接数据存储单元5的读使能，“st_wr”连接数据存储单元5的写使能，“st_wr_addr”为性能统计操作地址，“addr_switch”用于数据存储单元5的操作地址选择：性能统计操作地址“st_wr_addr”或者管理实体读取访问的地址，由复用控制单元3的选择器301选择。复用控制单元3分别接收轮询调度单元2发出的性能统计运算请求和管理实体发出的读取清零请求，在两者操作过程不发生冲突时，各自请求按正常流程完成其对应的操作：性能统计和读取清零。当两种请求同时发生时，管理实体发起的读取请求优先级高，复用控制单元3将优先响应读取请求操作，且读取请求操作能中断性能统计过程，被中断统计的性能项有两种可能，一是在向轮询调度单元2给出有效的表示统计完成的回馈信号“st_ack”前被中断，则该性能项统计操作未完成，在读取清零过程完成后将重新进行统计操作过程；二是在向轮询调度单元2给出统计完成的回馈信号“st_ack”时被中断，则该性能项统计操作已完成，读取过程对该统计过程不会产生影响。此冲突保护机制保证了性能监视过程的完整性和准确性。

图5描述了数据存储单元的数据结构。示例中的数据位宽为16bits，性能项的存储地址由轮询调度单元的调度算法决定；图6给出了本发明的对SDH性能进行统计的装置的实现结构框图，其对SDH性能进行统计的方法流程如下：

a、输入锁存单元1利用与SDH帧传送同步的采样信号实现对所有输入的性能项的锁存，将所有输入的性能项同步到同一个采样点上；

b、轮询调度单元2在采样信号的触发下，启动一个SDH周期内对所有输入的性能项的调度：检测当前输入的性能项的值，如果为零，则直接轮询下一个输入变量值；如果不为零，则发出统计请求，并等待统计过程完成的回馈指示信号；

c、复用控制单元3接收到轮询调度单元的统计请求后，根据其请求地址读出其存储值，与当前输入值在加法运算单元4完成累加以后，写回给数据存储单元5中该性能项的存储地址，并向轮询调度单元2发出当前统计的性能项完成的回馈指示信号；

d、轮询调度单元2接收到统计过程完成的回馈指示信号以后，结束其等待状态，继续轮询下一个输入变量值，重复步骤b和步骤c的过程，直至全部输入的性能项轮询完毕，轮询调度单元2返回初始状态，等待下一次采样信号的触发；

e、复用控制单元3接收到管理实体(cpu)的读取请求后，根据其请求地址读出其存储值，输出到数据存储单元5的读取接口锁存，然后往其对应的存储地址单元写入零值，完成清零操作；

f、复用控制单元3接收到管理实体的读取请求时，如果复用控制单元3正在进行性能统计操作过程，则复用控制单元3将中断当前的性能统计过程进入读取过程；如果当前性能统计过程已给出表示统计完成的回馈信号，则表示当前统计过程已正常完成，当前读取过程完成后将不再进行当前性能项的统计过程，否则在当前读取过程完成后将重新进行该被中断的性能项的统计过程。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，凡是本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种对SDH性能进行统计的装置，其特征在于，包括：

输入锁存单元，用于锁存STM_N帧产生的所有需要统计的性能项，使每个性能项在一个SDH帧周期里面只改变一次，其中N为1、4、16或64；

轮询调度单元，接收输入锁存单元锁存后的性能项，用于对各性能项进行轮询：产生申请性能统计运算的请求信号以及给出各性能项的存储单元地址和等待标识性能项统计完成的回馈指示信号；

复用控制单元，接收轮询调度单元发出的统计调度的请求信号并向轮询调度单元发出各性能项统计完成的回馈指示信号，用于性能统计过程与读取清零过程的复用控制，响应轮询调度单元申请的性能统计运算的请求信号并发出加法运算触发指令以及响应外界管理实体申请的读取清零过程并发出读写控制指令，提供性能统计运算和读取清零过程在冲突情况下的保护机制；

加法运算单元，接收复用控制单元的加法运算触发指令，完成对性能项的输入值以及其对应的存储值的累加运算；

数据存储单元，接收复用控制单元的读写控制指令并读写加法运算单元的数据，完成对所有统计的性能项的存储。

2.一种对SDH性能进行统计的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、输入采样：输入锁存单元在一时间点采样SDH所有需要统计的性能项的当前输入值，并锁存作为本周期内SDH需要统计的性能项输入样本；

步骤二、轮询调度：轮询调度单元检测性能项的当前输入值，如果当前输入值为零，则轮询下一个输入的性能项；否则，向复用控制单元产生性能统计运算指示信号，并同步给出当前性能项的输入值以及其对应的存储地址，等待复用控制单元统计操作完成的回馈信号后结束当前性能项的调度，继续轮询下一个输入的性能项；

步骤三、复用控制：复用控制单元响应轮询调度单元发起的性能统计运算请求；

步骤四、加法运算：加法运算单元从数据存储单元中获得已统计的性能项的存储值并从复用控制单元获得该性能项的当前输入值，并完成两个数据的累加；

步骤五、数据存储：数据存储单元的接口信号在复用控制单元的指示控制下读出或者写入性能项数据，将性能项对应的存储地址的存储数据输出到加法运算单元，并完成对所有统计的性能项的存储。

3.根据权利要求2所述的对SDH性能进行统计的方法，其特征在于，所述步骤一中每次的输入采样的时间间隔为一个SDH帧周期。

4.根据权利要求3所述的对SDH性能进行统计的方法，其特征在于，所述步骤二轮询调度是每个SDH帧周期执行一次，在步骤一执行完成以后触发启动，完成对所有输入的性能项的调度后返回初始值等待下一次触发。

5.根据权利要求4所述的对SDH性能进行统计的方法，其特征在于，所述步骤三中在复用控制单元响应轮询调度单元发起的性能统计运算请求时，复用控制单元根据轮询调度单元给出的当前性能项的存储地址，从数据存储单元中读出其相应存储值到加法运算单元，触发加法运算单元累加当前性能项的输入值，然后加法运算单元将统计结果写回给数据存储单元中该性能项对应的存储地址单元，并由复用控制单元向轮询调度单元给出表示当前性能项统计完成的回馈指示信号。

6.根据权利要求5所述的对SDH性能进行统计的方法，其特征在于，所述步骤三中复用控制单元还响应外界管理实体发起的读取请求时，复用控制单元将优先响应读取请求操作，且读取请求操作将中断性能统计运算过程。

7.根据权利要求6所述的对SDH性能进行统计的方法，其特征在于，所述步骤三中在外界管理实体发起的读取请求时，复用控制单元根据轮询调度单元给出的当前性能项的存储地址，从数据存储单元中将该当前性能项对应的存储地址单元的存储值输出到数据存储单元的读取接口锁存，然后向该存储地址单元写零，完成清零。

8.根据权利要求7所述的对SDH性能进行统计的方法，其特征在于，所述步骤三中外界管理实体发起读取请求时，复用控制单元将中断当前的性能统计过程进入读取过程，如果当前性能统计过程已给出统计完成的回馈信号，则当前读取过程完成后将不再进行当前性能项的统计过程，否则在当前读取过程完成后将重新进行该被中断的性能项的统计过程。

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