CN101374035B - 吉比特无源光网络中的解码方法和系统以及成帧方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种吉比特无源光网络中的解码方法和系统以及成帧方法，其中吉比特无源光网络中的解码方法包括：获取传输容器字节流后，将每个新到字节和前面同传输容器的四个字节组成一个字节块；然后对该字节块执行多级流水操作，每个流水操作占一个时钟，多个字节块在不同级别流水上并行进行操作；所述流水操作包括：伴随子生成、伴随子查表、奇偶校验、纠错；且每个时钟将所述流水操作向前推一级，直到本传输容器结束或新传输容器到来。与现有技术相比较，本发明吉比特无源光网络中的解码方法的每个流水操作在一个时钟内完成，这样一个字节块可通过几级流水操作完成，可在一个时钟内同时完成几个字节块的不同流水级校验；从而实现了并行解码。

Description

吉比特无源光网络中的解码方法和系统以及成帧方法
技术领域
本发明涉及吉比特无源光网络(GPON)中封装模式(GEM)帧，尤其涉及的是，一种吉比特无源光网络中的HEC解码方法和系统以及GEM帧成帧方法。
背景技术
在当前骨干网技术突飞猛进的网络发展形势下，接入网已经成为通信网络高速发展的瓶颈，光接入网以其透人的速率及价格优势已成为接入网的必然发展趋势，而PON(Passive Optical Network，无源光网络)又以其简单的拓扑结构和低廉的维护成本成为光接入网的新贵。
GPON(Gigabit-Capable PON，吉比特无源光网络)是PON的主要技术之一，GPON通过特定长的GTC(GPON Transmission Convergence，传输会聚)帧格式传输数据，以其丰富的操作维护管理(Operation、Administration and Maintenance，OAM)功能倍受运营商追捧，技术实现上也较为复杂；其中的关键便是FEC(Forward Error Correction，前向纠错)、AES(Advanced Encryption Standard，高级加密标准)及HEC(Hybrid ErrorCorrection，帧头纠错)等算法。
GPON中的传输单元是GTC帧，GTC帧由“GTC头+GTC净荷”构成；“GTC净荷”中由若干TCONT(Transmission Container，传输容器)组成，在上行的DBRU(Dynamic Bandwidth Report Upstream，动态带宽)等TCONT头字节已被分离后的情况下，TCONT内是连续的GEM(GPONEncapsulation Method，GPON封装模式)帧。
GEM帧的结构是“GEM净荷”和5字节“GEM头”，5字节“GEM头”内共40位码，其结构是“12比特PLI(Payload Length Indicator，净荷长度标识)+12比特Port-ID(Port-ID端口标识)+3比特PTI(Payload Type Indicator，净荷类型标识)+13比特HEC(Head Error Check，帧头错误检验)码”；其中，13比特HEC码是由前面27比特原始信息位经HEC算法生成的。
这40位码在错误位为二位及以下时都有唯一码型。HEC的作用就是要在TCONT中搜索正确的“GEM头”，根据指定位置得到的40位码解出原40位码，从而据此进行GEM正确成帧。HEC功能通过BCH(39，12，2)算法实现，其生成多项式是x12+x10+x8+x5+x4+x3+1。BCH(39，12，2)通过12位HEC码和1位奇偶校验位，对错误位为二位及以下的27位原始码进行纠正，最后得到正确的27位原始信息，以此在TCONT数据流中搜索到正确的“GEM头”，再据“GEM头”信息取“GEM净荷”完成GEM帧的成帧及下一个GEM的搜索。
GPON系统性能要求下行2.5Gbps、上行1.25Gbps，这需要高性能的HEC解码方法。以8比特位宽为例，当“GEM净荷”最短为0字节时，HEC解码性能要求最高，此时它要求达到：每个时钟可以完成一个字节是否“GEM头”字节的判断，每个新到字节和前面先到的4字节构成一个“GEM头”，一个时钟内要完成这个“GEM头”的HEC解码纠错。而一般的串行解码方式解40位码的“GEM头”需要至少40个时钟，完全不能满足性能要求，目前也没有相关的并行解码方法可达到此要求。
因此，现有技术还存在缺陷，有待于改进和发展。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种吉比特无源光网络中的解码方法和系统以及成帧方法，该方法和系统能够实现并行解码。
为解决上述技术问题，本发明采用以下方案：
一种吉比特无源光网络中的解码方法，获取传输容器字节流后，将每个新到字节和前面同传输容器的四个字节组成一个字节块；然后对该字节块执行多级流水操作，每个流水操作占一个时钟，多个字节块在不同级别流水上并行进行操作；所述流水操作包括：伴随子生成、伴随子查表、奇偶校验、纠错；且每个时钟将所述流水操作向前推一级，直到本传输容器结束或新传输容器到来。
所述的方法，其中，在当前传输容器结束而没有新传输容器到来时，将所述流水操作再推进相应级数直到本传输容器所有字节块的HEC校验结束。
所述的方法，其中，所述伴随子生成包括：对并行输入字节块的高39位待校验码进行HT异或阵列计算，得到并行12位伴随子及奇偶校验位。
所述的方法，其中，所述伴随子查表包括：在伴随子--错误位对应表中，以伴随子作为地址，索引出对应的错误位信息。
所述的方法，其中，所述错误位信息包括错误的具体位置以及错误位数。
所述的方法，其中，所述奇偶校验包括：比较接收的奇偶校验位与通过HT异或阵列计算得到的奇偶校验位，比较结果不同则表示奇数位错误，比较结果相同则表示无错误或者偶数位错误。
所述的方法，其中，所述纠错包括：如果所述错误位数为二位以下，或者，所述错误位数为二位且所述奇偶校验的比较结果相同，则给出包括同步指示和纠错后的原始信息的HEC校验的同步结果；否则给出失步指示。
所述的方法，其中，所述伴随子--错误位对应表的值通过以下步骤生成：
A1、将所述伴随子--错误位对应表中所有地址的内容都预写为29’h1FFFFFFF；
A2、取一个正确的GEM头的高39位作为R[39:1]，错误位信息E[39:1]取0，R[39:1]及E[39:1]两者异或的值R’[39:1]再经HT异或阵列计算得到伴随子S[11:0]作为所述伴随子--错误位对应表的地址，所述伴随子--错误位对应表中相应位置的存储值写入E’[28:0]，其中E’[28:27]是错误位信息E[39:1]的位累加值低二位，E’[26:0]＝E[39:13]；
A3、每次将E[39:1]中的一位取1，其余取0，则生成39个一错的E’值入所述伴随子--错误位对应表；
A4、将E[n]取1，再每次将E[n:1]中的一位取1，其余取0，则生成n-1个二错的E’值入所述伴随子--错误位对应表；其中n从39取到2，共生成741个二错的E’值入所述伴随子--错误位对应表。
本发明还提供一种吉比特无源光网络中的解码系统，包括：接收模块，用于获取传输容器字节流并将每个新到字节和前面同传输容器的四个字节组成一个字节块；校验模块，用于对该字节块依次进行伴随子生成、伴随子查表、奇偶校验、纠错的流水操作；控制计数模块，用于按照时钟将所述流水操作向前推一级，直到本传输容器结束或新传输容器到来，并控制所述校验模块并行地处理多个字节块。
所述的系统，其中，所述控制计数模块包括推进单元，用于在当前传输容器结束而没有新传输容器到来时，将所述流水操作再推进相应级数直到本传输容器所有字节块的HEC校验结束。
本发明还提供一种吉比特无源光网络中成帧方法，包括以下步骤：
S1、获取传输容器字节流，将每个字节与其前面同传输容器的四个字节组成一个字节块；
S2、对每个字节块进行HEC校验获得HEC校验结果，包括执行多级流水操作，且每个流水操作占一个时钟，所述流水操作包括：伴随子生成、伴随子查表、奇偶校验、纠错；
S3、将所述字节块的HEC校验结果与延迟相同拍数的该字节块及该字节块对应的传输容器信息对齐后同步输出；
S4、根据所述HEC校验结果及所述传输容器信息，在指定位置搜索HEC校验正确的字节块作为GEM头，在每个传输容器一开始便进入GEM同步状态，同步状态下，将指定位置搜索到正确GEM头的对应GEM作为同步GEM成帧输出，并根据GEM头的净荷长度标识来确认下一个得到正确GEM头的指定位置。
所述的方法，其中，同步GEM成帧输出是为每个同步GEM生成一个固定格式的帧头输出，然后再将净荷以一定格式输出，同步GEM以帧头、净荷、帧尾的格式存储。
所述的方法，其中，所述步骤S2中的纠错包括：对指定位置的HEC校验结果进行判断，如果错误位数为二位以下，或者，错误位数为二位且奇偶校验的比较结果相同，则给出包括同步指示和纠错后的原始信息的HEC校验的同步结果；否则给出失步指示；
所述步骤S4还包括：如果未在指定位置搜索到正确GEM头，则进入失步状态，在失步状态下，对其后所有字节块的所述HEC校验的同步结果进行获取；如果有HEC校验正确的字节块，则进入预同步状态；预同步状态下，如果在下一个指定位置搜索到正确GEM头则立即进入同步状态，否则进入失步状态。
与现有技术相比较，本发明吉比特无源光网络中的解码方法的每个流水操作在一个时钟内完成，这样一个字节块可通过几级流水操作完成，可在一个时钟内同时完成几个字节块的不同流水级校验；从而实现了并行解码；本发明的吉比特无源光网络中的解码系统的性能高而结构简单；本发明的吉比特无源光网络中成帧方法完全支持最新GPON标准且灵活实用的GEM成帧方案，使得GEM头搜索在GEM帧长上的功能问题及在性能上的瓶颈得以消除。
附图说明
图1是本发明吉比特无源光网络中的解码方法流程图；
图2是本发明吉比特无源光网络中的解码所用伴随子--错误位对应表生成流程图；
图3是本发明吉比特无源光网络中的解码系统框图；
图4是本发明吉比特无源光网络中的解码系统FPGA实现电路图；
图5是本发明吉比特无源光网络中成帧方法数据流处理流程图；
图6是本发明吉比特无源光网络中成帧系统的结构框图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式和附图对本发明作进一步详细的描述。
本发明吉比特无源光网络中的解码方法的每个子功能在一个时钟内完成，这样一个字节块可通过几级流水操作完成，可在一个时钟内同时完成几个字节块的不同流水级校验；从而实现了并行解码；采用该吉比特无源光网络中的解码方法的成帧方法，使得GEM头搜索在GEM帧长上的功能问题及在性能上的瓶颈得以消除。
本发明的吉比特无源光网络中的解码方法的流程如下：获取传输容器(TCONT)字节流，将每个新到字节和前面同传输容器(TCONT)的四个字节组成一个字节块；然后对该字节块执行以下流水操作，且每个流水操作占一个时钟：伴随子生成、伴随子查表、奇偶校验、纠错。多个字节块在不同级别流水上并行进行操作。
如图1所示，本流程包括以下流水操作：
110、伴随子生成：对并行输入字节块(R[39:0])的高39位待校验码(R[39:1])进行矩阵计算，得到并行12位伴随子(S)及奇偶校验位(parity)；本步骤中所述的矩阵计算指的是进行HT异或阵列计算，HT是生成矩阵G的一致校验矩阵H的转置矩阵。
120、伴随子查表：在伴随子--错误位对应表中，以伴随子(S)作为地址，索引出对应的错误位信息(E)。
伴随子--错误位对应表是大小为212×29bits的只读内存(Read-OnlyMemory，ROM)，在该表中，每个二错及二错以下的27个信息位都有唯一的伴随子(S)与之对应，也就是，该表将伴随子(S)与错误位信息(E)按照一一对应的关系进行保存。以伴随子(S)作为地址，索引出对应的29位错误位信息E[28:0]；其中的E[28:27]指示错误位数；E[26:0]指示R[39:13]中的错误，E[x]位为1表示R[x+13]位错误。
以下详述伴随子--错误位对应表的生成流程，如图2所示：
10、将伴随子--错误位对应表中4K多(4096，即212)个地址的内容都写为29’h1FFFFFFF(即29位全1)；
20、取一个正确GEM头(比如“40’h528A739F79”，可从标准规定的正确GEM头中选取一个)的高39位作为待校验码R[39:1]，错误位信息E[39:1]取0；
二者进行异或运算得到异或值R’[39:1]，R’[39:1]＝R[39:1]＾E[39:1]，异或值R’[39:1]经HT异或阵列计算得伴随子S[11:0]，以伴随子作为伴随子--错误位对应表的地址，地址是索引内容之用的；
伴随子--错误位对应表中相应位置的存储值写入E’[28:0]，E’[28:27]是错误位信息E[39:1]的位累加值低二位，E’[26:0]＝E[39:13]。
30、每次将错误位信息E[39:1]中的一位取1，其余取0，则生成39个一错的错误位信息E’值入表；
40、将错误位信息E[n]取1，再每次将错误位信息E[n:1]中的一位取1，其余取0，则生成n-1个二错的错误位信息E’值入表；n从39取到2，共生成741个二错的错误位信息E’值入表；
经上面计算得到：伴随子--错误位对应表内共有702个地址，要填非0非29’h1FFFFFFF的值，即27个一错和675个二错，对前27位而言，675中只有351个是二错的；
伴随子--错误位对应表内共79个地址填0，即1个无错、12个一错和66个二错；
其余填29’h1FFFFFFF。
130、奇偶校验包括：比较接收的奇偶校验位(R[0])与上述经HT异或阵列计算的奇偶校验位(parity)，不同则表示奇数位错误。
比较过程是对接收的奇偶校验位(R[0])和计算的奇偶校验位(parity)进行异或运算，得到奇偶校验结果(parity_err)，如果奇偶校验结果不同(parity_err为1)表示有奇数位错误，相同(parity_err为0)表示无错误或偶数位错误。
140、纠错包括：对指定位置的HEC校验结果进行判断，如果指定位置符合可纠错条件，则给出HEC校验的同步结果，该HEC校验的同步结果包括同步指示(hec_sync脉冲)及纠错后的原始信息(hec_head[26:0])；否则给出失步指示(hec_nonsync脉冲)。
本步骤中对指定位置的校验结果进行判断，对非指定位置的校验结果则不加理会；指定位置是根据上一个GEM头中的PLI信息确定。
符合可纠错条件指的是，当指定位置的错误位数E[28:27]为2且奇偶校验结果(parity_err)为0，或者错误位数E[28:27]为2以下时；此时给出同步指示(本实施例中为sync脉冲)，且令输出纠错后的原始信息，纠错后的原始信息如下计算：U[26:0]＝R[39:13]＾E[26:0]。
不符合可纠错条件指的是，当指定位置的错误位数E[28:27]为二位且奇偶校验结果(parity_err)为1，或者错误位数E[28:27]在二位以上时，判断为不符合可纠错条件，则不给出同步指示(hec_sync脉冲)，可以给出不同步指示(hec_nonsync脉冲)。
本发明吉比特无源光网络中的解码方法中引入了高速并行HEC解码方法，高性能而结构简单的HEC解码方案，每个字节块的HEC解码校验分为伴随子生成、伴随子查表及纠错等几个子功能，每个子功能在一个时钟内完成，这样一个字节块可通过几级流水操作完成，可在一个时钟内同时完成几个字节块的不同流水级校验。
本发明还提供一种吉比特无源光网络中的解码系统，如图3所示包括以下几个部分：输入模块、伴随子生成模块、伴随子查表模块、奇偶校验模块、纠错逻辑模块；图4是应用可编程逻辑器件(Field-Programmable GateArray，FPGA)的实现电路。
输入模块，获取传输容器(TCONT)字节流，将每个新到字节和前面同传输容器(TCONT)的四个字节组成一个字节块；本实施方式中的输入模块包括五个输入移位寄存器和异或电路(XOR)，见图4；
五个输入移位寄存器是第一输入移位寄存器Byte register1至第五输入移位寄存器Byte register5，这五个输入移位寄存器将输入的字节组成连续的5字节块byte_reg[39:0]，每个传输容器(TCONT)头5字节是第一字节块，之后同传输容器(TCONT)每个新到字节和前4字节生成一个新的字节块，以这样的字节块为单位进行流水校验；
异或电路XOR将所述的5字节块异或上IDLE(空闲)字节模式，比如标准目前推荐值为32’hb6ab31e055，得到40位原始GEM头信息；
伴随子生成模块，对并行输入GEM头的[39:0]的高39位待校验码R[39:1]进行矩阵计算，得到并行12位伴随子(S)及奇偶校验位(parity)。
本实施方式中的伴随子生成模块采用伴随子计算电路(Syndromecalculation)，即HT异或阵列计算出伴随子syn_data[11:0]、奇偶校验位syn_parity；如前所述，HT异或阵列计算，HT是生成矩阵G的一致校验矩阵H的转置矩阵，对并行输入R[39:0]的高39位待校验码R[39:1]进行矩阵计算，得到并行12位伴随子(S)及奇偶校验位(parity)。并将原始1个奇偶校验位和27个信息位经同样延时后输出为syn_reg[0]和syn_reg[39:13]。
伴随子查表模块包括用于对伴随子(S)与错误位信息(E)按照一一对应的关系进行保存伴随子--错误位对应表，伴随子查表模块用于以输入的伴随子为地址，在伴随子--错误位对应表中索引出错误位信息(E)，错误位信息(E)包括错误位数rom_data[28:27]及错误位置指示rom_data[26:0]；
奇偶校验模块，比较接收的奇偶校验位(R[0])与计算的奇偶校验位(parity)，不同则表示奇数位错误。
本实施方式中奇偶校验模块(Parity check)，包括一个异或门、以及一个与伴随子查表模块延时对应的延时寄存器；
异或门对接收的奇偶校验位和计算的奇偶校验位进行异或运算，得到奇偶校验结果(parity_err)，如果奇偶校验结果(parity_err)为1表示有奇数位错误，为0表示无错误或偶数位错误；
还包括与伴随子查表模块延时对应的延时寄存器，输出的奇偶校验结果(parity_err)和伴随子查表模块输出的rom_data[28:0]时钟对齐。
与伴随子生成模块连接的延时寄存器组(27bits registers)，延时寄存器组把伴随子生成模块输出的syn_reg[39:13]延迟数拍输出out_reg[26:0]，使输出的out_reg[26:0]和伴随子查表模块输出的rom_data[28:0]时钟对齐；
纠错逻辑模块(Error correct)，用于根据控制计数模块(Control)的指令，对符合可纠错条件的HEC校验结果，给出HEC校验的同步结果，HEC校验的同步结果包括同步指示(sync脉冲)和纠错后的原始信息(U[26:0])。
控制计数模块(Control)，控制以上各模块的并行流水操作；
每个传输容器头(tcontsop)会启动一轮新HEC校验，每轮HEC校验包括依次经由所述伴随子生成模块、伴随子查表模块、奇偶校验模块(Paritycheck)、纠错逻辑模块(Error correct)，进行相应的处理，从而使传输容器(TCONT)间的GEM搜索隔离而互不影响；
控制计数模块(Control)每接收一个数据有效指示(data_vld)将流水操作往前推一级，直到本传输容器(TCONT)结束或新传输容器(TCONT)到来；
本传输容器(TCONT)结束而没有新传输容器(TCONT)到来时，为保证本传输容器(TCONT)最后一个最短GEM(6字节)的头也能校验出来，需要控制计数模块Control内部的推进单元再产生4拍数据有效指示(data_vld)将流水推进；同时还要根据指定位置搜索的GEM头PLI(PayloadLength Indicator，净荷长度标识)信息确定下一个指定位置，直到本传输容器(TCONT)结束。
本发明提供的吉比特无源光网络中成帧方法包括以下步骤：
210、数据入口接收TCONT字节流，每个新到字节和前面同TCONT的4字节组成一个字节块，开始并行HEC校验，
220、HEC校验流程包括所述步骤110至140，在此不再赘述，总结如下：每个字节块的HEC校验分为伴随子生成、伴随子查表、奇偶校验及纠错等几个流水级校验，每个流水级校验在一个时钟内完成，这样一个字节块可通过几级流水操作完成，而并行HEC解码块可在一个时钟内同时完成几个字节块的不同流水级校验；每个字节与其前面字节组成的字节块，经最后一级校验得到的HEC校验结果，与延迟相同拍数的该字节块及该字节块对应的TCONT信息对齐同步输出；
230、根据HEC校验结果及对齐的TCONT信息在指定位置搜索校验正确的字节块作为GEM头，在每个TCONT一开始便进入GEM同步状态；
240、在同步状态下，将指定位置搜索到正确GEM头的对应GEM作为同步GEM成帧输出，并根据GEM头的净荷长度标识(PLI)来确认下一个应该得到正确GEM头的指定位置；如果在指定位置未搜索到正确GEM头，则进入失步状态。
所述同步GEM成帧输出，是为每个同步GEM生成一个固定格式的帧头输出，然后再将净荷以一定格式输出，同步GEM以帧头、净荷、帧尾的固定格式存入一个出口FIFO(First Input First Output，先进先出的数据缓存器)中。
250、在失步状态下，将对其后所有字节块的HEC校验的同步结果进行获取，该HEC校验的同步结果包括同步指示和纠错后的原始信息，一旦有HEC校验正确的字节块即进入预同步状态，并据此预同步的字节块确认下一个应该得到正确GEM头的指定位置，预同步的GEM是否作为同步GEM成帧输出是可选的；
260、预同步状态下，如果在下一个指定位置搜索到正确GEM头则立即进入同步状态，将该GEM作为同步GEM成帧输出，返回步骤240，否则失步返回步骤250；
270、同步状态下，如果在指定位置搜索到正确GEM头，则为每个同步GEM生成一个固定格式的帧头输出，并根据帧头的净荷长度标识(PLI)取字节流成净荷块，在GEM帧结束(不论是否正常结束)时产生固定格式的帧尾；
280、对有效的GEM帧进行缓存，即，将同步GEM以帧头、净荷、帧尾的固定格式存入一个出口FIFO中；而不论是否正常结束，如果该GEM正常结束则生成的帧尾带有正常结束标识，否则生成的帧尾要有非正常结束标识。这是为了供之后的以太包重组模块主动提取和使用，重组性能不应低于本模块处理性能，否则需根据实际业务流速率调整FIFO大小以免丢帧。
如表1所示，GEM同步帧数据结构包括三个部分：
帧头描述符，位宽2比特(Bit)的帧头标识“10”加32比特的数据构成，数据由12位的GEM帧长(PLI)、12位的端口标识(GEM PORT ID)、3位的GEM帧类型标识符(PTI)及5位保留位组成；
净荷字段，位宽2比特的净荷标识加32比特的GEM净荷构成，最后一个字净荷标识为“10”，其他为“00”。
帧尾描述符，位宽2比特的帧尾标识“11”与Lfalg位、31位保留位构成。
表1
Figure G200810216177XD00131
需要指出的是，帧头和帧尾信息足以支持后续的重组处理，帧尾的作用在于指示一个GEM是否完整给出；本发明中生成的同步GEM帧以其完整灵活的数据格式可大大提高本发明的实际应用空间。
以下再以一实施例对吉比特无源光网络中成帧方法进行详细说明，见图5，
310、初始后等待传输容器(TCONT)开始，
320、收到hec_tcontsop脉冲表示新传输容器(TCONT)到来，进入同步(Sync)状态等待传输容器(TCONT)头5字节HEC校验结果；
330、同步(Sync)状态下，如果收到hec_sync脉冲表示有GEM同步，则接收hec_head以产生有效GEM帧的帧头描述符送入非满FIFO，(满时丢弃)；
340、同时，开始接收PLI个有效字节放入FIFO中；有以下三种情形：
341、净荷字节入FIFO时，如果PLI个字节完全收到并放入了FIFO则最后生成Lfag＝1的帧尾入FIFO表示GEM帧正常结束，并返回等待HEC结果的Sync状态；
342、净荷字节入FIFO时，如果PLI个字节没有完全收到本TCONT就结束，则生成Lfag＝0的帧尾入FIFO表示GEM帧非正常结束(重组可以把该GEM丢弃)，并返回Sync状态，
343、净荷字节入FIFO时，如果PLI个字节没有完全收到新TCONT就到来，则生成Lfag＝0的帧尾入FIFO表示GEM帧非正常结束(重组可以把该GEM丢弃)，并返回等待TCONT状态，而且返回TCONT等待状态时要保证HEC流水继续前行四个时钟；
350、如果在Sync状态下，收到hec_nonsync脉冲，表示指定GEM失步，则进入等待HEC结果的失步(Hunt)状态；
失步(Hunt)状态下分为以下两种情形：
351、如果收到hec_tcontsop则直接进入同步(Sync)状态，并停止前一传输容器(TCONT)的GEM搜索；
352、如果收到hec_sync脉冲表明找到一个同步GEM，则进入等待HEC校验结果的预同步(Psync)状态；
在预同步(Psync)状态下有以下几种情形：
361、如果收到hec_tcontsop脉冲直接进入同步(Sync)状态；
362、如果再次收到hec_sync表明找到连续两个同步GEM，则重新进入Sync状态；
363、如果是本TCONT结束则进入TCONT等待状态并保证HEC流水操作后继推进四个时钟；
364、如果收到hec_nonsyc则返回Hunt状态。
此外本发明还提供GEM成帧方案功能模块及接口，包括以下几个部分：如图6所示，
HEC解码模块，亦可称为GEM_HEC模块，即为上述的HEC解码系统，其在本GEM帧定界成帧系统中作为HEC解码模块，HEC解码模块用于输出指定位置GEM头的HEC校验结果：同步指示(hec_sync脉冲)、纠错后的原始信息(hec_head[26:0])或失步指示(hec_nonsync脉冲)，同时把输入的四组信号都进行相同的延时，延的拍数与字节完成HEC校验所用拍数一致，从而保证每个字节与信息同步；
GEM成帧模块，亦可称为GEM_CTRL模块，根据HEC校验结果提取同步GEM的帧头信息，为该GEM产生固定格式的帧头入FIFO，并根据帧头的PLI取字节流成GEM净荷块入FIFO，最后在GEM结束(不论是否正常结束)时产生固定格式的GEM尾入FIFO；
缓存模块，亦可称为GEM_FIFO，用来缓存有效的GEM帧，帧头和帧尾信息足以支持后续的重组处理，帧尾的作用在于指示一个GEM是否完整给出。
应当理解的是，以上所提供的具体实施方式只是对本发明的说明，而不应当理解为对本发明的限制，对本领域的普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应为本发明所揭示的原理和特征，均属本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种吉比特无源光网络中的解码方法，获取传输容器字节流后，将每个新到字节和前面同传输容器的四个字节组成一个字节块；然后对该字节块执行多级流水操作，每个流水操作占一个时钟，多个字节块在不同级别流水上并行进行操作；所述流水操作包括：伴随子生成、伴随子查表、奇偶校验、纠错；且每个时钟将所述流水操作向前推一级，直到本传输容器结束或新传输容器到来；
所述伴随子生成包括：对并行输入字节块的高39位待校验码进行HT异或阵列计算，得到并行12位伴随子及奇偶校验位，所述HT是生成矩阵G的一致性校验矩阵H的转置矩阵；
所述伴随子查表包括：在伴随子--错误位对应表中，以伴随子作为地址，索引出对应的错误位信息；
所述奇偶校验包括：比较接收的奇偶校验位与通过HT异或阵列计算得到的奇偶校验位，比较结果不同则表示奇数位错误，比较结果相同则表示无错误或者偶数位错误；
所述纠错包括：如果所述错误位数为二位以下，或者，所述错误位数为二位且所述奇偶校验的比较结果相同，则给出包括同步指示和纠错后的原始信息的帧头纠错校验的同步结果；否则给出失步指示；
所述伴随子--错误位对应表的值通过以下步骤生成：
A1、将所述伴随子--错误位对应表中所有地址的内容都预写为29’h1FFFFFFF，29’h1FFFFFFF表示29位全1；
A2、取一个正确的封装模式帧头的高39位作为R[39:1]，错误位信息E[39:1]取0，R[39:1]及E[39:1]两者异或的值R’[39:1]再经HT异或阵列计算得到伴随子S[11:0]作为所述伴随子--错误位对应表的地址，所述伴随子--错误位对应表中相应位置的存储值写入E’[28:0]，其中E’[28:27]是错误位信息E[39:1]的位累加值低二位，E’[26:0]＝E[39:13]；
A3、每次将E[39:1]中的一位取1，其余取0，则生成39个一位错误位的E’值入所述伴随子--错误位对应表；
A4、将E[n]取1，再每次将E[n:1]中的一位取1，其余取0，则生成n-1个二位错误位的E’值入所述伴随子--错误位对应表；其中n从39取到2，共生成741个二位错误位的E’值入所述伴随子--错误位对应表。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在当前传输容器结束而没有新传输容器到来时，将所述流水操作再推进相应级数直到本传输容器所有字节块的帧头纠错校验结束。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述错误位信息包括错误的具体位置以及错误位数。
4.一种吉比特无源光网络中的解码系统，其特征在于，包括：接收模块，用于获取传输容器字节流并将每个新到字节和前面同传输容器的四个字节组成一个字节块；
校验模块，用于对该字节块依次进行伴随子生成、伴随子查表、奇偶校验、纠错的流水操作；
控制计数模块，用于按照时钟将所述流水操作向前推一级，直到本传输容器结束或新传输容器到来，并控制所述校验模块并行地处理多个字节块；
所述伴随子生成包括：对并行输入字节块的高39位待校验码进行HT异或阵列计算，得到并行12位伴随子及奇偶校验位，所述HT是生成矩阵G的一致性校验矩阵H的转置矩阵；
所述伴随子查表包括：在伴随子--错误位对应表中，以伴随子作为地址，索引出对应的错误位信息；
所述奇偶校验包括：比较接收的奇偶校验位与通过HT异或阵列计算得到的奇偶校验位，比较结果不同则表示奇数位错误，比较结果相同则表示无错误或者偶数位错误；
所述纠错包括：如果所述错误位数为二位以下，或者，所述错误位数为二位且所述奇偶校验的比较结果相同，则给出包括同步指示和纠错后的原始信息的帧头纠错校验的同步结果；否则给出失步指示；
所述伴随子--错误位对应表的值通过以下步骤生成：
A1、将所述伴随子--错误位对应表中所有地址的内容都预写为29’h1FFFFFFF，29’h1FFFFFFF表示29位全1；
A2、取一个正确的封装模式帧头的高39位作为R[39:1]，错误位信息E[39:1]取0，R[39:1]及E[39:1]两者异或的值R’[39:1]再经HT异或阵列计算得到伴随子S[11:0]作为所述伴随子--错误位对应表的地址，所述伴随子--错误位对应表中相应位置的存储值写入E’[28:0]，其中E’[28:27]是错误位信息E[39:1]的位累加值低二位，E’[26:0]＝E[39:13]；
A3、每次将E[39:1]中的一位取1，其余取0，则生成39个一位错误位的E’值入所述伴随子--错误位对应表；
A4、将E[n]取1，再每次将E[n:1]中的一位取1，其余取0，则生成n-1个二位错误位的E’值入所述伴随子--错误位对应表；其中n从39取到2，共生成741个二位错误位的E’值入所述伴随子--错误位对应表。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述控制计数模块包括推进单元，用于在当前传输容器结束而没有新传输容器到来时，将所述流水操作再推进相应级数直到本传输容器所有字节块的帧头纠错校验结束。
6.一种吉比特无源光网络中成帧方法，包括以下步骤：
S1、获取传输容器字节流，将每个字节与其前面同传输容器的四个字节组成一个字节块；
S2、对每个字节块进行帧头纠错校验获得帧头纠错校验结果，包括执行多级流水操作，且每个流水操作占一个时钟，所述流水操作包括：伴随子生成、伴随子查表、奇偶校验、纠错；
S3、将所述字节块的帧头纠错校验结果与延迟相同拍数的该字节块及该字节块对应的传输容器信息对齐后同步输出；
S4、根据所述帧头纠错校验结果及所述传输容器信息，在指定位置搜索帧头纠错校验正确的字节块作为封装模式帧头，在每个传输容器一开始便进入封装模式帧同步状态，同步状态下，将指定位置搜索到正确封装模式帧头的对应封装模式帧作为同步封装模式帧成帧输出，并根据封装模式帧头的净荷长度标识来确认下一个得到正确封装模式帧头的指定位置；
所述伴随子生成包括：对并行输入字节块的高39位待校验码进行HT异或阵列计算，得到并行12位伴随子及奇偶校验位，所述HT是生成矩阵G的一致性校验矩阵H的转置矩阵；
所述伴随子查表包括：在伴随子--错误位对应表中，以伴随子作为地址，索引出对应的错误位信息；
所述奇偶校验包括：比较接收的奇偶校验位与通过HT异或阵列计算得到的奇偶校验位，比较结果不同则表示奇数位错误，比较结果相同则表示无错误或者偶数位错误；
所述纠错包括：如果所述错误位数为二位以下，或者，所述错误位数为二位且所述奇偶校验的比较结果相同，则给出包括同步指示和纠错后的原始信息的帧头纠错校验的同步结果；否则给出失步指示；
所述伴随子--错误位对应表的值通过以下步骤生成：
A1、将所述伴随子--错误位对应表中所有地址的内容都预写为29’h1FFFFFFF，29’h1FFFFFFF表示29位全1；
A2、取一个正确的封装模式帧头的高39位作为R[39:1]，错误位信息E[39:1]取0，R[39:1]及E[39:1]两者异或的值R’[39:1]再经HT异或阵列计算得到伴随子S[11:0]作为所述伴随子--错误位对应表的地址，所述伴随子--错误位对应表中相应位置的存储值写入E’[28:0]，其中E’[28:27]是错误位信息E[39:1]的位累加值低二位，E’[26:0]＝E[39:13]；
A3、每次将E[39:1]中的一位取1，其余取0，则生成39个一位错误位的E’值入所述伴随子--错误位对应表；
A4、将E[n]取1，再每次将E[n:1]中的一位取1，其余取0，则生成n-1个二位错误位的E’值入所述伴随子--错误位对应表；其中n从39取到2，共生成741个二位错误位的E’值入所述伴随子--错误位对应表。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，同步封装模式帧成帧输出是为每个同步封装模式帧生成一个固定格式的帧头输出，然后再将净荷以一定格式输出，同步封装模式帧以帧头、净荷、帧尾的格式存储。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中的纠错包括：对指定位置的帧头纠错校验结果进行判断，如果错误位数为二位以下，或者，错误位数为二位且奇偶校验的比较结果相同，则给出包括同步指示和纠错后的原始信息的帧头纠错校验的同步结果；否则给出失步指示；
所述步骤S4还包括：如果未在指定位置搜索到正确封装模式帧头，则进入失步状态，在失步状态下，对其后所有字节块的所述帧头纠错校验的同步结果进行获取；如果有帧头纠错校验正确的字节块，则进入预同步状态；预同步状态下，如果在下一个指定位置搜索到正确封装模式帧头则立即进入同步状态，否则进入失步状态。
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