CN101536369B - 一种在光同步网络中支持光传送网业务调度的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种在光同步网络中支持光传送网业务调度的装置及方法，所述装置包括业务板卡(401，407)、背板接口(404)和若干调度单元(405，406)，由业务板卡(401，407)对业务信号进行处理及分配，根据业务信号的带宽将业务信号分配到背板结构帧中，再通过背板信号帧与对应的调度单元(405，406)建立连接，由调度单元(405，406)进行业务调度。所述调度单元(405，406)相互之间可以独立工作并可以根据信号带宽来线性增加。本发明能够兼容实现ODU和SDH业务统一调度，在现有光同步设备基础上，无需改变背板帧结构，或提升背板速度。
Description
技术领域
本发明涉及光同步网络中的业务调度技术，尤其涉及一种在光同步网络中支持光传送网业务调度的装置及方法。
背景技术
光传送体制OTH(Optical Transport Hierarchy)是在光同步网SDH/Sonet的基础上发展起来的一种传送体制，它具有交叉颗粒大、对业务透明传输、封装效率高等优点。现代社会中，数据业务具有爆炸性增长的特点，原有的基于电路交换的光同步网络已经不适合传输这些数据。虽然通过MSTP(Multi-Service Transport Platform，多业务传输平台)可以在SDH虚容器架构上提供数据业务的传送，但这种传送体制映射成本高、映射效率低、技术复杂，无法应对大量的数据业务的传输和交换。
光传送网OTN(Optical Transport Network)重新定义了一套传送体制，采用新的封装格式，可以把数据业务和SDH/Sonet等同步传输体制的业务，封装到一个统一的结构内，减少了数据业务的映射层次，并保证了业务的透明传输，对光业务的封装使原有的波分系统具有了基于光复用段层的管理，组网更加灵活，提供了升级到智能光网络的空间。相对现有的SDH/Sonet传送体制而言，具有明显的优越性，是今后光网络发展的方向。
但是，一种新的传送体制不会凭空诞生，也不会迅速取代现有网络，而是一个逐步发展的过程，必将与现有网络共存、在现有网络中发展、并逐步占据主导地位。
ITU-T标准组织制定的G.709规范对OTN进行了定义和规范。
如图1所示，显示了ITU-T标准组织制定的G.709规范定义的OTN映射图的一部分，OTU以后的映射路径在本发明中没有使用，故在此省略。
用户信号在图1所示的OTU(光传输单元)体系的映射路径中，每一用户信号从OPU(光净荷单元)输入，经ODU(光数据单元)进入OTU(光传输单元)。其中，用户信号可以是SDH信号，也可以是其他数据信号，如STM-16、STM-64、STM-256等。
如表1所示，ITU-T G.709定义了3种OPU(光净荷单元)净荷结构，以及相应的速率。其中：
OPU1净荷与STM-16速率相同；
OPU2净荷在STM-64的基础上增加了填充列；
OPU3净荷在STM-256的基础上也增加了填充列。
表1：3种OPU净荷结构及相应的速率
如图1所示，所述ODU(光数据单元)的速率是在OPU基础上增加相应的开销字节得到的，如级联监控字节TCM，管理通道GCC字节等。因此ODU的速率要分别高于相应的SDH速率，所述ODU的速率如表2所示。
而ODU是我们要进行调度的单位，ODU的封装可以保证其内部业务的完整，比如可以保证SDH业务的完整，而传统的SDH的调度会丢失相应的段开销字节和时钟信息。
表2：3种ODU及相应的速率
所述OTU(光传输单元)的速率如表3所示，在ODU基础上增加了相应的管理信息和前向纠错编码FEC(Forward Error Correction)。
表3：3种OTU及相应的速率
所述OTU的帧周期如表4所示，与SDH的固定帧周期不同，OTU的帧周期随不同的级别而变。
表4：OTU的帧周期
由于OTU/ODU/OPU是同一帧结构内的不同部分，所以三者的帧周期是相同的。
关于OTU在光同步传送系统中的调度，业内有几种不同的做法：
方法1：根据OIF(光互联论坛，Optical Internetworking Forum)组织的规范，OTU业务可以在TFI-5背板帧格式内传输。TFI-5定义了2种速率：2.5Gbit/s和3.11Gbit/s，分别对应STM-16和STM-20两种格式。对于速率高于STM-16的ODU1，采用C-4-17C的级联方式来传递，并重新生成指针值522。将ODU业务异步映射到C-4容器时，需要采用类似码速调整的机制：将ODU的净荷数据分成多个数据块，每个数据块重新组装成含有调整判别比特和调整机会比特的结构，利用调整判别比特的多数判决机制，决定调整机会比特是否传数据。
方法2：将2.5Gbit/s的背板传输速率提高到接近17/16×2.5Gbit/s，直接采用STM-17的方式来传送ODU1的客户信号，或者采用将STM-68分解到多个STM-17的方式来传输ODU2信号，或者采用将STM-272分解到多个STM-17的方式来传输ODU3信号。
上述两种方法，都有一定的局限性：
(1)方法1没有采用指针值，而是采用固定指针的方式来传输，这就要求ODU的帧头位置在STM-17内也是固定的，这种方法要求有较大的缓存。同时，对大于2.5Gbit/s的速率，只能用3.11Gbit/s的速率来传输，浪费较多带宽，对器件要求更严格，能支持的芯片也较少。
(2)方法2虽然引入指针值避免了大容量的缓存，但由于也改变了通用的背板走线速率，使背板速率略高于2.5Gbit/s，无法与现有的系统兼容，而且非标准的速率也缺乏成熟芯片的支持，使用上缺乏灵活性。
因此，如何实现既能统一调度ODU和SDH业务，又不用修改现有设备的架构，也不用提升背板走线速率，成为一个需要解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种在光同步网络中支持光传送网业务调度的装置及方法，用以实现对ODU和SDH业务的统一调度，避免修改现有设备架构或提升背板走线速率。
本发明提供一种在光同步网络中支持光传送网业务调度的装置，包括业务板卡、背板接口和若干调度单元，其中：
业务板卡，用于对业务信号进行处理及分配，包括对业务信号进行处理的业务信号处理模块、以及业务信号分配单元，用于完成业务信号的分配功能，将业务信号分配到背板接口的不同背板走线上；
背板接口，用于通过背板走线接受业务板卡分配来的业务信号，并将所述业务信号转发至调度单元；
调度单元，通过背板接口与每一业务板卡相连接，对业务信号进行调度。
进一步地，所述业务板卡是普通业务板卡、或是光传输网络业务板卡。
进一步地，所述业务板卡接收的业务信号，是光同步传送体系接口信号、或是准同步传送体系接口信号、或是光传送体系接口信号、或高速以太网接口信号、或吉比特以太网接口信号；所述业务信号分配单元，针对不同的业务信号采用不同的分配方法，包括但不限于比特分割方式。
进一步地，所述业务信号分配单元的信号分配功能包括：
将业务信号分配到不同的背板走线，然后送到相应的调度单元进行信号调度；
或将业务信号映射到标准背板帧格式，采用指针调整的机制指示业务信号相对于背板帧结构的相对位置；
或将业务信号划分成固定长度的数据块，并通过码速调整方式将客户信号映射到虚容器的过程；
或将业务信号分配到多个业务调度单元进行调度的功能；
或根据不同的业务板卡，将业务信号分配到不同数量的调度单元的功能。
进一步地，所述背板接口具有TFI-5的背板走线。
本发明还提供一种在光同步网络中支持光传送网业务调度的方法，由业务板卡和调度单元对光传送网业务进行调度，包括如下步骤：
(1)业务板卡接收业务信号，进行开销提取并完成相应的监管及管理；
(2)业务板卡将业务信号重新映射到背板的帧结构中，并根据业务信号带宽将业务信号分配到相应数量的背板信号帧中；
(3)业务板卡通过背板信号帧与多个调度单元相连；
(4)连接建立后，各个调度单元同步进行工作，相互独立地完成各自调度功能；
(5)调度单元将调度后的业务信号通过背板送至相应业务板卡，逆向输出业务信号。
进一步地，步骤(2)中所述背板信号帧是TFI-5格式的背板帧结构的，依据所述业务信号的带宽与TFI-5背板信号帧大小对业务信号进行分配，将业务信号重新映射到背板的帧结构中。
进一步地，步骤(3)中所述背板信号帧与调度单元是一一对应的，或多对一的。
进一步地，步骤(1)中所述业务信号是光同步传送体系接口信号、或是准同步传送体系接口信号、或是光传送体系接口信号、或高速以太网接口信号、或吉比特以太网接口信号；针对不同的业务信号所述业务板卡采用不同的分配方法，包括但不限于比特分割方式。
进一步地，步骤(5)进一步可分为：
调度单元通过背板信号与业务板卡建立连接；
每个调度单元输出调度后的业务到各板卡的业务分配单元；
业务处理模块从帧中提取开销，恢复出完整的业务信号发送出去。
本发明在现有光同步设备基础上，通过增加调度单元的方法，升级支持OTN业务的调度，兼容实现ODU和SDH业务统一调度，直接支持更高速率的用户业务，同时保持原有的光同步业务的调度不受任何影响。远比改变背板通讯带宽，或改变背板帧结构，或提升背板速度的方式要经济简便，相比起来，更易实现，成本也更低。
附图概述
图1是OTN的映射结构图；
图2是OTN的帧结构图；
图3是单块普通业务板卡的示意图；
图4是连接普通业务板卡和OTN接口业务板卡的系统在增加调度单元后进行调度的示意图。
本发明的较佳实施方式
本发明涉及一种光同步网的调度技术，特别是兼容OTN传送体制的调度技术。针对光传输网中的业务调度问题，提出了一种新的调度思路：既能使ODU和SDH业务统一调度，又不用修改现有设备的架构，不用提升背板走线速率，只需增加调度模块就可以达到所需目标。其重点在于：把ODU反映射回SDH的虚容器，然后增加交叉板来交叉ODU所多出的速率。
在本发明的调度模式下，业务信号映射到固定格式的背板帧结构当中，例如，TFI-5格式中，可以利用TFI-5的指针指示位置，避免大容量存储以调整ODU帧头对齐TFI-5帧头，又可以充分利用TFI-5帧结构中的开销信息进行管理和监控。
要实现本发明所述的业务调度方法，在具体硬件实现上主要基于两个部分：业务板卡和调度单元。
1、业务板卡：
主要用于完成业务信号的处理，将业务信号分配到不同的背板走线上，通过背板走线可以将业务信号送到相应的调度单元进行信号调度。
如图3所示，显示了单块普通业务板卡的功能框图，主要包括两部分：
(1)业务信号处理模块，在业务板卡上完成对业务信号的处理。所述业务信号，可以包括光同步传送体系(SDH/SONET)、准同步传送体系(PDH)、光传送体系(OTH)等接口的信号，还可以包括FE、GE、FICON、ESCON等其他接口的信号。
(2)业务信号分配单元，在业务板卡上主要完成对业务信号的分配功能，将业务信号分配到不同的背板走线，然后送到相应的调度单元进行信号调度。
所述信号分配功能，还包括将业务信号映射到标准背板帧格式，如TFI-5的功能，采用指针调整的机制指示业务信号相对于背板帧结构的相对位置；
所述信号分配功能，还包括将业务信号划分成固定长度的数据块，并通过码速调整方式将客户信号映射到虚容器的过程；
所述信号分配功能，还包括将业务信号分配到多个业务调度单元进行调度的功能；
根据不同的业务板卡，信号分配功能具有将业务信号分配到不同数量的调度单元的功能。例如，普通业务板卡和OTN业务板卡，其业务信号可被分给不同数量的调度单元。
所述业务信号分配单元，针对不同的业务信号可以采用不同的分配方法。例如，对10GEWAN或STM-64接口信号，可以将信号分配到4条不同的TFI-5的背板走线上；而对ODU2信号，则可以分配到5条不同的TFI-5的背板走线上。分配时所采用的分配方法，包括但不限于比特分割等方式，而且不同业务信号要采用不同的分割方式。
传统比特分割将某个业务信号的一个字节的不同比特均匀分配到不同的调度单元，例如，一个字节的8个比特，第1、2比特送给第1个调度单元，第2、3比特送给第2个调度单元，依此类推，4个调度单元同时进行调度工作，完成一个完整字节的调度。当业务需要5个不同的调度单元来完成时，第5个调度单元所分配到的业务要少于其他调度单元，可以通过重复拷贝数据或读空数据来完成。
如图2所示，显示了OTU的帧结构图，为4行3824列的帧结构，主要分成帧定位区、OTU开销区、ODU开销区和OPU开销区、净荷区几个部分。
从业务信号分配单元到背板的信号数目，可以根据客户信号带宽进行调整。例如，对于速率为39813120kbit/s的STM-256信号，其对应的ODU3速率为43018413.559kbit/s，如果每个调度单元对应的业务板卡带宽为STM-64(4条TFI-5的带宽)，大概为9953280kbit/s，4个调度单元无法完成ODU3的调度，此时需要多增加一个调度单元，用于完成比4条TFI-5带宽所多出部分的业务的调度。
2、调度单元：
所述调度单元，主要用于完成业务信号的调度，与所有业务板卡相连。连接时，采用标准的信号格式，通过背板与每一业务板卡相连接，采用的信号格式，可以是TFI-5格式或其他信号格式，例如自定义的帧格式。
所述调度单元彼此之间完全独立进行业务调度，但具有同步完成某一次客户信号调度的功能。
基于上面所述的业务板卡和调度单元，本发明中实现对光传送网OTN业务调度的方法，主要包括以下步骤：
(1)业务板卡接收业务信号，在业务信号处理模块中进行业务信号的开销提取，依据提取的开销完成相应的监管及管理；
(2)业务板卡的业务信号分配单元将业务信号重新映射到背板的帧结构中，并根据业务信号带宽(将业务信号)分配到数量不同的背板信号帧中；
例如，STM-16的业务信号可以映射到1个TFI-5的背板帧结构中，而ODU1的业务信号可以映射到2个TFI-5的背板帧结构中；
(3)业务板卡通过背板信号与多个调度单元相连；
所述背板信号帧并非与调度单元一一对应，要取决于所设计的调度单元的容量，如果调度单元设计的容量比较大，可以对应多个信号帧。如果调度单元设计的容量比较小时，所需要增加的调度单元虽然与其他调度单元完全一样，但只需要处理业务板卡多出的速率，即可能比其他调度单元要处理的数据少。
(4)连接建立后，各个调度单元同步进行工作，相互独立地完成各自调度功能；
(5)调度单元将调度后的业务信号通过背板送至相应业务板卡，逆向输出业务信号。
在业务板卡根据调度单元输出的数据重新组装成新的业务信号后，结束整个调度过程。步骤(5)中的逆向输出过程包括：
调度单元通过背板信号与业务板卡建立连接；
每个调度单元输出调度后的业务到各板卡的业务分配单元；
业务处理模块从帧中提取开销，恢复出完整的业务信号，发送出去，至此完成调度。
如果调度需要撤销时，需要网管或信令来通知进行调度的撤销。
如图4所示，显示了普通业务板卡、OTN接口业务板卡与调度单元一起工作的示意图。OTN接口业务板卡与普通业务板卡分别通过背板同时与多个调度单元相连。普通业务单板仅需要4个调度单元即可，而OTN接口业务单板为了实现OTN业务调度，则需要新增加一个调度单元。
当在现有光同步网络中新增加OTN接口业务板卡时，OTN业务板卡插到系统中后，OTN业务信号对比通常的业务信号将占用更多的背板信号，应用本发明所述的调度方法，对于多出部分的信号，可以通过增加新的调度单元来完成调度，而不用改变现有架构。
本发明通过将信号在背板进行分配时，是根据信号带宽进行分配的，对于不同带宽的信号，将分配不同数量的背板信号，进而对应不同数量的调度单元，多出的带宽则只需在原有调度单元的基础上，新增调度单元即可实现对OTN业务信号的调度。
本发明所述的方法，具有如下特点：
(1)不同的业务信号带宽，对应数量不同的调度单元；
(2)调度单元可以线性增加，以支持不同带宽的客户信号；
(3)可兼容实现ODU和SDH业务统一调度；
(4)利用背板TFI-5的指针指示位置，避免大容量存储。
当业务板卡到背板的带宽足够宽时(即业务带宽不大于板卡到背板的物理带宽)，通过业务信号分配单元增加到背板的业务带宽是非常容易实现的，从而可以实现ODU比SDH所高出的速率部分可以有通道连接到相应的调度单元。此处，首先硬件上需要有足够的带宽，才可能实现增加调度单元的方式。
当业务调度单元相互间可以独立工作并可以线性增加数量时，增加调度单元可以支持更高速率的用户业务带宽。每个业务卡所支持的速率取决于业务卡到调度单元的带宽，反过来，增加调度单元就增加了业务卡到调度单元的带宽，从而可以支持更高的用户业务带宽。
本发明在现有光同步设备基础上，通过增加调度容量的方法，升级支持OTN业务的调度，可以直接支持更高速率的用户业务，同时保持原有的光同步业务的调度不受任何影响。而增加调度容量的方法，远比改变背板通讯带宽，或改变背板帧结构，或提升背板速度的方式要经济简便，相比起来，更易实现，成本也更低。
工业实用性
本发明公开的在光同步网络中支持光传送网业务调度的装置及方法，在现有光同步设备基础上，通过增加调度单元的方法，升级支持OTN业务的调度，兼容实现ODU和SDH业务统一调度，直接支持更高速率的用户业务，同时保持原有的光同步业务的调度不受任何影响。远比改变背板通讯带宽，或改变背板帧结构，或提升背板速度的方式要经济简便，相比起来，更易实现，成本也更低。
Claims (10)
1.一种在光同步网络中支持光传送网业务调度的装置，其特征在于，包括业务板卡、背板接口和若干调度单元，其中，
业务板卡，用于对业务信号进行处理及分配，包括对业务信号进行处理的业务信号处理模块、以及业务信号分配单元，用于完成业务信号的分配功能，将业务信号分配到背板接口的不同背板走线上；其中，所述业务信号的分配功能包括将业务信号映射到标准背板帧格式，采用指针调整的机制指示业务信号相对于背板帧结构的相对位置；
背板接口，用于通过背板走线接受业务板卡分配来的业务信号，并将所述业务信号转发至调度单元；
调度单元，通过背板接口与每一业务板卡相连接，对业务信号进行调度，连接时，采用标准的信号格式；所述调度单元彼此之间完全独立进行业务调度，但具有同步完成某一次客户信号调度的功能。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述业务板卡是普通业务板卡、或是光传输网络业务板卡。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述业务板卡接收的业务信号，是光同步传送体系接口信号、或是准同步传送体系接口信号、或是光传送体系接口信号、或高速以太网接口信号、或吉比特以太网接口信号；针对不同的业务信号，所述业务信号分配单元采用不同的分配方法，包括但不限于比特分割方式。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述业务信号分配单元的信号分配功能还包括：
将业务信号分配到不同的背板走线，然后送到相应的调度单元进行信号调度；
或将业务信号划分成固定长度的数据块，并通过码速调整方式将客户信号映射到虚容器的过程；
或将业务信号分配到多个业务调度单元进行调度的功能；
或根据不同的业务板卡，将业务信号分配到不同数量的调度单元的功能。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述背板接口具有TFI-5的背板走线。
6.一种在光同步网络中支持光传送网业务调度的方法，由业务板卡和调度单元对光传送网业务进行调度，其特征在于，包括如下步骤：
(1)业务板卡接收业务信号，进行开销提取并完成相应的监管及管理；
(2)业务板卡将业务信号重新映射到背板的帧结构中，并根据业务信号带宽将业务信号分配到相应数量的背板信号帧中；
(3)业务板卡通过背板信号帧与多个调度单元相连；
(4)连接建立后，各个调度单元同步进行工作，相互独立地完成各自调度功能；
(5)调度单元将调度后的业务信号通过背板送至相应业务板卡，逆向输出业务信号。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述背板信号帧是TFI-5格式的背板帧结构的，依据所述业务信号的带宽与TFI-5背板信号帧大小对业务信号进行分配，将业务信号重新映射到背板的帧结构中。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述背板信号帧与调度单元是一一对应的，或多对一的。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述业务信号是光同步传送体系接口信号、或是准同步传送体系接口信号、或是光传送体系接口信号、或高速以太网接口信号、或吉比特以太网接口信号；针对不同的业务信号所述业务板卡采用不同的分配方法，包括但不限于比特分割方式。
10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(5)进一步可分为：
调度单元通过背板信号与业务板卡建立连接；
每个调度单元输出调度后的业务到各板卡的业务分配单元；
业务处理模块从帧中提取开销，恢复出完整的业务信号发送出去。
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