CN102769512B - 一种通用成帧规程帧定界的实现方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通用成帧规程帧定界的实现方法，包括：获取对指定长度的数据进行通用成帧规程帧定界时，可能成功定界情况下的净荷长度标识PLI和核心帧头错误检验cHEC的匹配位置，保存在查找表中，并确定所述查找表中各表项分别对应的定界状态；对待检测的所述指定长度的数据进行帧定界时，获取PLI和cHEC的匹配情况，如果当前PLI和cHEC的匹配情况与所述查找表中的表项匹配，则根据所匹配的表项，确定当前的定界状态并进行跳转。本发明还提供一种通用成帧规程帧定界的实现装置。本发明可以减少状态跳转次数。

Description

一种通用成帧规程帧定界的实现方法和装置

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及通用成帧规程帧(GFP)帧定界的实现方法和装置。

背景技术

通用成帧规程(Generic Framing Procedure，GFP)是一种通用映射技术，它可将变长或定长的数据分组，进行统一的适配处理，实现数据业务在多种高速物理传输通道中的传输。一方面，GFP采用灵活的帧封装以支持固定或可变长度的数据，GFP能对可变长度的用户PDU(Protocol Data Unit，协议数据单元)进行全封装，免去对数据的拆分、重组及对帧的填充，简化了系统的操作，提高了系统的处理速度和稳定度；GFP使用类似于ATM中基于差错控制的帧定界方式，以帧头错误检验(HEC，Head Error Check)为基础，通过两字节当前帧的净荷长度和两字节的帧头错误检验来确定帧的边界，这种显示帧长度指示的方式可减少边界搜索处理时间，对于有较高同步需求的数据链路来说相当重要，同时它克服了靠帧标志定位带来的种种缺点，进一步加快了处理速度。

通用成帧规程定义了两种类型的GFP帧：GFP客户帧和GFP控制帧。GFP客户帧格式如图1所示，包括核心帧头和净荷区两部分，其中核心帧头包括净荷长度标识(PLI，PayloadLength Indicator)和核心帧头错误检验(cHEC)。PLI为2个字节，表明帧的净荷长度。帧头错误检验也为2个字节，它采用CRC-16的检错方法给帧头提供保护。它通过计算接收到数据的帧头错误检验值与数据本身比较来实现帧的定位，通过PLI知道帧的长度，这样就可直接把净荷从GFP帧中提取出来。在发送和接收GFP帧前，四字节的帧头要与十六进制数B6AB31E0进行异或以实现扰码功能。GFP净荷区包括：净荷头，客户净荷信息字段和任选净荷FCS(CRC-32)三部分。

GFP控制帧目前只定义了空闲帧，空闲帧格式如图2所示，GFP空闲帧是一个特殊的四个八比特组GFP控制帧，只由具有PLI和cHEC字段设为0和没有净荷区的GFP核心报头组成。空闲帧意图用作GFP源适配过程的填充帧，以便GFP八比特组数字流到任何给定传送媒质的适配，在这里传送媒质的通道具有比客户信号要求的容量更大，图中括弧内的值表示实行扰码之后的值。

GFP帧定界采用核心报头的净荷长度指示符来找到GFP帧的终点，HEC字段的计算使用16比特多项式，随后生成一个包含两个八比特组的cHEC字段。根据GFP头两个八比特组与嵌入的两个八比特组cHEC字段之间的相关性实现GFP帧的定界，状态转移如图3所示：

在搜索状态，对八比特组逐个搜索，在最后接收的四个八比特组上找出格式正确的核心报头，实现帧定界。当在候选的PLI和cHEC字段检出正确的cHEC配合，候选的GFP帧被辨认出来，接收过程进入预同步状态。

在预同步状态，GFP过程一帧又一帧地逐个校验，找出在下一个候选GFP帧中的推测的核心报头内正确的cHEC配合。先前GFP帧的核心报头中的PLI字段被用来找寻下一个候选GFP帧的起始。在证实DELTA(G.7041标准的DELTA建议值为1)个连续正确的HEC之前，该过程一直重复，在证实正确的那个时刻进入同步状态。如果检测出不正确的cHEC，该过程返回搜索状态。

在同步状态，GFP过程校验下一个候选GFP帧上cHEC配合是否正确，前面GFP帧核心报头内的PLI字段用于寻找下一个候选GFP帧的始点，每当由cHEC在核心报头内检测到多比特差错时，返回搜索状态。

根据以上GFP帧定界的描述可以看出，其核心思想是当前PLI以及cHEC的匹配，所有的计算都是基于八比特组进行的，随着网络带宽的增加，八比特并行处理的方式已经无法满足需求，对大带宽的客户数据比如40G业务需要256比特并行处理，也就是说一个时钟周期内需要处理32个8比特组，对GFP定界来说可能在一个周期内出现多个PLI和cHEC匹配的情况。而且这些匹配情况按8比特组的顺序来说存在多种组合情况，在一个时钟周期内可能出现同步，预同步以及搜索态之间的多次跳转，在硬件电路上无法实现如图3所示的状态转移。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种GFP帧定界实现方法和装置，解决在一个时钟周期内帧定界状态机多次跳转实现困难的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种通用成帧规程帧定界的实现方法，包括：

获取对指定长度的数据进行通用成帧规程帧定界时，可能成功定界情况下的净荷长度标识PLI和核心帧头错误检验cHEC的匹配位置，保存在查找表中，并确定所述查找表中各表项分别对应的定界状态；

对待检测的所述指定长度的数据进行帧定界时，获取PLI和cHEC的匹配情况，如果当前PLI和cHEC的匹配情况与所述查找表中的表项匹配，则根据所匹配的表项，确定当前的定界状态并进行跳转。

进一步的，上述方法还可具有以下特点，所述方法还包括：

如果当前PLI和cHEC的匹配情况与所述查找表中的表项均不匹配，则进入搜索状态。

进一步的，上述方法还可具有以下特点，根据如下方式确定所述查找表中各表项分别对应的定界状态：

根据各表项中PLI和cHEC的匹配次数确定其对应的定界状态为同步态或预同步态。

进一步的，上述方法还可具有以下特点，所述查找表包括：索引号和字节位置信息，其中：

所述索引号表示所述查找表的索引地址；

所述字节位置信息表示所述PLI和cHEC匹配时在所述指定长度数据中的位置信息。

进一步的，上述方法还可具有以下特点，所述字节位置信息使用所述PLI和cHEC匹配的四个字节中的指定字节所在位置进行指示。

本发明还提供一种通用成帧规程帧定界的实现装置，包括：匹配模块、查找模块和状态机，其中：

所述匹配模块用于，对待检测的指定长度的数据进行帧定界，获取PLI和cHEC的匹配情况；

所述查找模块用于，获取对所述指定长度的数据进行通用成帧规程帧定界时，可能成功定界情况下的净荷长度标识PLI和核心帧头错误检验cHEC的匹配位置，保存在查找表中，并确定所述查找表中各表项分别对应的定界状态；以及，根据当前PLI和cHEC的匹配情况查找所述查找表，如果与所述查找表的表项匹配，根据所匹配的表项，确定当前的定界状态，输出状态指示给所述状态机；

所述状态机用于，根据所述状态指示进行跳转。

进一步的，上述装置还可具有以下特点，

所述查找模块还用于，如果当前PLI和cHEC的匹配情况与所述查找表中的表项均不匹配，输出跳转到搜索状态的状态指示给所述状态机。

进一步的，上述装置还可具有以下特点，

所述查找模块根据如下方式确定各表项对应的定界状态：

根据各表项中PLI和cHEC的匹配次数确定其对应的定界状态为同步态或预同步态。

进一步的，上述装置还可具有以下特点，

所述查找表包括：索引号和字节位置信息，其中：

所述索引号表示所述查找表的索引地址；

所述字节位置信息表示所述PLI和cHEC匹配时在所述指定长度数据中的位置信息。

进一步的，上述装置还可具有以下特点，

所述字节位置信息使用所述PLI和cHEC匹配的四个字节中的指定字节所在位置进行指示。

本发明实施例通过检测指定长度的数据中PLI和cHEC的匹配情况，将所有可能出现的组合情况存在一个查找表内。在每个有效数据时钟周期内检测当前256比特数据的匹配情况，查表确定当前的定界状态。本发明所使用的方法实现了多比特并行数据GFP帧定界，提出了一种符合硬件电路实现的方法。

附图说明

图1是GFP客户帧的帧格式示意图；

图2是GFP空闲帧格式示意图；

图3是GFP帧定界状态图；

图4是同步状态索引示意图；

图5是本发明实施例帧定界装置框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

本发明实施例提供一种通用成帧规程帧定界的实现方法，包括：

获取对指定长度的数据进行通用成帧规程帧定界时，可能成功定界情况下的净荷长度标识PLI和核心帧头错误检验cHEC的匹配位置，保存在查找表中，并确定所述查找表中各表项分别对应的定界状态；

对待检测的所述指定长度的数据进行帧定界时，获取PLI和cHEC的匹配情况，如果当前PLI和cHEC的匹配情况与所述查找表中的表项匹配，则根据所匹配的表项，确定当前的定界状态并进行跳转。

其中，所述方法还包括：

如果当前PLI和cHEC的匹配情况与所述查找表中的表项均不匹配，则进入搜索状态。

其中，根据如下方式确定所述查找表中各表项分别对应的定界状态：

根据各表项中PLI和cHEC的匹配次数确定其对应的定界状态为同步态或预同步态。

具体的，如果只有一次匹配，则对应预同步态；如果有大于等于指定次数连续匹配，则对应同步态；具体指定次数可以是2，也可以是其他值，根据事先规定的预同步态和同步态之间的跳转规则确定。

其中，所述查找表包括：索引号和字节位置信息，其中：

所述索引号表示所述查找表的索引地址；

所述字节位置信息表示所述PLI和cHEC匹配时在所述指定长度数据中的位置信息。所述字节位置信息可以使用所述PLI和cHEC匹配的四个字节中的指定字节所在位置进行指示。当然，可以是PLI和cHEC匹配的四个字节的全部字节序号，本发明对此不作限定，能指示所匹配的字节所在的位置即可。

其中，所述各表项分别对应相应的定界状态包括：

索引号在第一指定范围内的表项对应的定界状态为同步态；索引号在第二指定范围内的表项对应的定界状态为预同步态；

所述根据所匹配的表项，确定当前的定界状态并进行跳转包括：

确定所述PLI和cHEC的匹配情况所对应的索引号，当所述索引号在第一指定范围内时，跳转到同步态；当所述索引号在所述第二指定范围内时，跳转到预同步态。

其中，所述指定长度的数据可以是256比特，当然，也可以是其他长度的数据。

下面通过具体实施例进一步说明本发明。下述实施例中，以256比特为例进行说明。

在一个有效时钟周期内可能既有客户帧也有控制帧，可能出现三种组合情况：既有控制帧又有客户帧，在这种情况下只可能出现控制帧在前客户帧在后之后无其他PLI和cHEC的匹配，这种情况下有112种可能属于正常定界的范围，如表1所示；只有控制帧无客户帧，有32种可能属于正常定界的范围，如表2所示；只有客户帧，对于以太网数据业务的GFP封装来说需要符合IEEE802.3定义的以太网包长，即最小包长为64字节，因此正常定界情况下不可能出现一个时钟周期内有多个客户帧PLI和cHEC的匹配的情况，在只有客户帧的情况下有32种可能情况如表3所示。

表1-3中索引号表示查找表的索引地址，字节序号按照256比特排列其中比特[255:248]为字节序号0，比特[7:0]为字节序号31。字节序号表示PLI和cHEC匹配的四个字节的最后一个字节，即cHEC的低8比特所在位置。例如：当前256比特检测到比特[255:224]符合PLI和cHEC匹配，那么字节序号为3，依次类推。

表1控制帧和客户帧组合情况

表2控制帧组合情况

表3客户帧组合情况

上述各表中，索引号对应的匹配情况仅为示例，可以使用其他索引号表示，本发明对此不作限定。字节序号也可以使用其他方式，比如，直接使用具体的字节，比特[255:248]，而不使用字节序号0进行表示，也可以使用所匹配的四个字节中的第一个字节的位置表示，等等，本发明对此不作限定。

根据上述对PLI和cHEC的匹配情况组合的归类可以看出，对于正常的定界只可能出现以上的176种情况，在这176种组合中一个时钟周期内有可能检测到一个或多个匹配情况，为了简化电路结构，对于预同步态的次数采用G.7041标准中的建议值(为1)，进入预同步状态后下一个PLI和cHEC匹配即为同步态，这样可以根据176种组合情况确定当前的状态。根据索引号确定状态后，输出状态指示，所述状态指示可以使用两个比特，比如：00表示搜索态，01表示预同步态，11表示同步态。当然，状态指示也可以使用三个比特，每个比特代表一个状态，某比特取1时表示进入该比特对应的状态，等等，本发明对此不作限定。同步状态索引如图4所示。当然，预同步状态的次数也可以不采用G.7041标准中的建议值，采用其他值，此时，查找表中的内容需要相应变化，即此时可能成功定界的PLI和cHEC的匹配位置发生变化，需要重新确定可能成功定界的PLI和cHEC的匹配位置以及各匹配情况下对应的定界状态，

本发明实施例提供的帧定界实现方法包括：

第一步：对当前256比特数据逐字节计算PLI和cHEC是否匹配，得出字节序号，查表得到索引号。

第二步：根据索引号确定状态，输出状态指示；其中，如果索引号在1～176之间说明属于正常的定界范围，其中索引号1～140表示当前周期内至少有两次匹配，输出进入同步态的状态指示，索引号141～176表示当前周期内只有一次匹配，输出进入预同步态的状态指示。其他索引号说明有异常，或者无匹配，则输出进入搜索状态的状态指示。

第三步：状态机根据查表得到的状态指示跳转。

本发明的实施例提供的帧定界实现装置如图5所示，包括：匹配模块、查找模块和状态机，其中：

所述匹配模块用于，对待检测的指定长度的数据进行帧定界，获取PLI和cHEC的匹配情况；

所述查找模块用于，获取对所述指定长度的数据进行通用成帧规程帧定界时，可能成功定界情况下的净荷长度标识PLI和核心帧头错误检验cHEC的匹配位置，保存在查找表中，并确定所述查找表中各表项分别对应的定界状态；以及，根据当前PLI和cHEC的匹配情况查找所述查找表，如果与所述查找表的表项匹配，根据所匹配的表项，确定当前的定界状态，输出状态指示给所述状态机；

所述状态机用于，根据所述状态指示进行跳转。

其中，所述查找模块还用于，如果当前PLI和cHEC的匹配情况与所述查找表中的表项均不匹配，输出跳转到搜索状态的状态指示给所述状态机。

其中，所述查找模块根据如下方式确定各表项对应的定界状态：

根据各表项中PLI和cHEC的匹配次数确定其对应的定界状态为同步态或预同步态。

其中，所述查找表包括：索引号和字节位置信息，其中：

所述索引号表示所述查找表的索引地址；

所述字节位置信息表示所述PLI和cHEC匹配时在所述指定长度数据中的位置信息。

其中，所述字节位置信息使用所述PLI和cHEC匹配的四个字节中的指定字节所在位置进行指示。

本发明实施例中以256比特为例进行说明，但本发明不限于256比特的情况，更多或更少比特情况下，本发明也适用。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

Claims (10)

1.一种通用成帧规程帧定界的实现方法，其特征在于，包括：

获取对指定长度的数据进行通用成帧规程帧定界时，可能成功定界情况下的净荷长度标识PLI和核心帧头错误检验cHEC的匹配位置，保存在查找表中，并确定所述查找表中各表项分别对应的定界状态；

对待检测的所述指定长度的数据进行帧定界时，获取PLI和cHEC的匹配情况，如果当前PLI和cHEC的匹配情况与所述查找表中的表项匹配，则根据所匹配的表项，确定当前的定界状态并进行跳转。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

如果当前PLI和cHEC的匹配情况与所述查找表中的表项均不匹配，则进入搜索状态。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据如下方式确定所述查找表中各表项分别对应的定界状态：

根据各表项中PLI和cHEC的匹配次数确定其对应的定界状态为同步态或预同步态。

4.如权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，所述查找表包括：索引号和字节位置信息，其中：

所述索引号表示所述查找表的索引地址；

所述字节位置信息表示所述PLI和cHEC匹配时在所述指定长度数据中的位置信息。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述字节位置信息使用所述PLI和cHEC匹配的四个字节中的指定字节所在位置进行指示。

6.一种通用成帧规程帧定界的实现装置，其特征在于，包括：匹配模块、查找模块和状态机，其中：

所述匹配模块用于，对待检测的指定长度的数据进行帧定界，获取PLI和cHEC的匹配情况；

所述查找模块用于，获取对所述指定长度的数据进行通用成帧规程帧定界时，可能成功定界情况下的净荷长度标识PLI和核心帧头错误检验cHEC的匹配位置，保存在查找表中，并确定所述查找表中各表项分别对应的定界状态；以及，根据当前PLI和cHEC的匹配情况查找所述查找表，如果与所述查找表的表项匹配，根据所匹配的表项，确定当前的定界状态，输出状态指示给所述状态机；

所述状态机用于，根据所述状态指示进行跳转。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，

所述查找模块还用于，如果当前PLI和cHEC的匹配情况与所述查找表中的表项均不匹配，输出跳转到搜索状态的状态指示给所述状态机。

8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述查找模块根据如下方式确定各表项对应的定界状态：

根据各表项中PLI和cHEC的匹配次数确定其对应的定界状态为同步态或预同步态。

9.如权利要求6至8任一所述的装置，其特征在于，所述查找表包括：索引号和字节位置信息，其中：

所述索引号表示所述查找表的索引地址；

所述字节位置信息表示所述PLI和cHEC匹配时在所述指定长度数据中的位置信息。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述字节位置信息使用所述PLI和cHEC匹配的四个字节中的指定字节所在位置进行指示。