CN105406937B - 定帧方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种定帧方法及装置。其中，该方法包括：将多个通道中各个通道的通用成帧规程数据转换为一路时分数据，每路时分数据中携带有对应通道的通道标识；根据各路时分数据中携带的通道标识，依次对转换后的各路时分数据进行帧定界。

Description

定帧方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种定帧方法及装置。

背景技术

GFP(通用成帧规程，Generic Framing Procedure)提供了一种在传输网上将高层数据信号封装起来的通用机制，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。数据帧可以是PDU(包数据单元，packet dataunit)格式的，也可以是块编码的恒定比特率流。因此，目前GFP定义了两种数据信号的封装模式：一种是成帧映射GFP(GFP-F)，将一个完整的信号帧封装到一个GFP帧后再传送，另一种是透明映射GFP(GFP-T)，将客户信号字符的一部分封装到一个GFP帧传送。

GFP帧与需要依赖于某些特殊字符进行帧定界和提供控制信息，并且对于净荷内出现的保留字符需要插入转义字符进行区分，从而造成了非确定性的带宽增加不同，因而采用一种基于帧头错误检测检错的自定界技术来实现协议数据单元的定界。为了能够处理不同长度的协议数据单元，GFP在帧头中提供了一个净负荷长度指示单元，可在数据流中方便地提取出封装好的协议数据单元。这种显示帧长度指示的方式可减少边界搜索处理时间，这对于有较高同步需求的数据链路来说非常重要。

GFP帧格式如图1所示，以字节结构为基础，包括帧头和净荷两部分，空闲帧无净荷部分。其中帧头共四个字节，前两个字节为PLI(净荷长度指示，Payload length indiator)域，用于指示净荷长度，后两个字节为cHEC(帧头错误检测，Core header error check)域，用于进行帧头CRC(比特循环冗余校验，Cyclic Redundancy Check)16校验，计算多项式为G(x)＝x16+x12+x5+1，可以纠正单比特错误或检测多比特错误。帧头同多项式0xB6AB31E0求异或扰码来保证线路上的直流平衡。

随着高速物理传送通道，比如OTN(光传送网，Optical Transport Network)速率的不断提高，其承载的各自独立的ODU(光通路数据单元，Optical Data Unit)业务通道越来越多，多个ODU数据汇聚在一起产生的时分的GFP-F通道数也随之增加，按照现有的技术方案，每一个通道都需要一个GFP-F的定帧模块来进行定帧处理，则多少个通道就需要例化多少个定帧模块，如图2所示，如此在定帧部分使用了大量的逻辑资源，逻辑工程的规模、芯片成本随之增加。相关技术中，针对每个独立的ODU通道中的GFP-F帧都对应一个定帧模块，此定帧模块只对此通道的业务进行定帧，定帧完成后，才会输出对应的通道号，在该通道没有业务传送时，此定帧模块就处于空闲状态，从而造成了资源的浪费，而且通道越多时造成的资源浪费就越大

针对相关技术中存在的资源浪费的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中针对每个通道设置一个定帧模块而导致的资源浪费的问题，本发明提供了一种定帧方法及装置，以至少解决上述问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种定帧方法，包括：将多个通道中各个通道的通用成帧规程GFP数据转换为一路时分数据，每路时分数据中携带有对应通道的通道标识；根据各路所述时分数据中携带的通道标识，依次对转换后的各路所述时分数据进行帧定界。

可选地，在根据各路时分数据中携带的通道标识，依次对将转换后的各路时分数据进行帧定界之前，所述方法还包括：根据各路时分数据中携带的通道标识，依次对转换后的各路时分数据进行循环冗余校验。

可选地，依次对转换后的各路时分数据进行循环冗余校验包括：通过多个周期对依次对转换后的各路时分数据进行循环冗余校验，每个周期处理一个通道对应时分数据。

可选地，对每个通道对应的转换后的一路时分数据，对该路时分数据进行循环冗余检验包括：将所述通道对应的前一个时分数据的低四个字节和当前时分数据组成N+4字节数据，其中，所述N为当前时分数据的字节数；对所述N+4字节数据进行循环冗余检验。

可选地，根据各路时分数据中携带的通道标识，依次对转换后的各路时分数据进行帧定界，包括：对于每个通道，检测该通道对应的所述时分数据是否存在帧头和/或帧尾；在存在帧头和/或帧尾的情况下，确定帧头和/或帧尾所在字节位置。

可选地，将多个通道中各个通道的通用成帧规程GFP数据转换为一路时分数据，包括：将每个通道的所述GFP数据分别写入一个先进先出缓存器fifo，当其中一个所述fifo中写入一个完整帧后，得到对应通道的时分数据。

可选地，将多个通道中各个通道的通用成帧规程GFP数据转换为一路时分数据之前，所述方法还包括：接收多个独立的光通路数据单元ODU中的GFP数据；将使用时限n阶虚拟容器传输GFP数据包的空分数据的净荷按照配置信息进行通道化，得到多个通道的GFP数据。

根据本发明的另一个方面，提供了一种定帧装置，包括：仲裁复接模块，用于将多个通道中各个通道的通用成帧规程GFP数据转换为一路时分数据，每路时分数据中携带有对应通道的通道标识；定帧模块，用于根据各路所述时分数据中携带的通道标识，依次对转换后的各路所述时分数据进行帧定界。

可选地，所述装置还包括：校验计算模块，用于根据各路时分数据中携带的通道标识，依次对转换后的各路时分数据进行循环冗余校验。

可选地，所述定帧模块包括：检测模块，用于对于每个通道对应的一路时分数据，检测该路时分数据是否存在帧头和/或帧尾；定界模块，用于在存在帧头和/或帧尾的情况下，确定该路时分数据的帧头和/或帧尾所在字节位置。

可选地，所述仲裁复接模块用于将每个通道的所述GFP数据分别写入一个先进先出缓存器fifo，当其中一个所述fifo中写入一个完整帧后，得到对应通道的时分数据。

通过本发明，将多个通道的数据进行串行化，然后进行定帧，从而可以只用一个定帧模块对多个不同通道分别进行定帧，只要存在不论哪个通道的业务，定帧模块就不会空闲，可以得到充分利用，节省了大量资源。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据相关技术的GFP帧的格式示意图；

图2是根据相关技术的定帧装置的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的定帧装置的结构示意图；

图4是根据本发明可选实施例的定帧装置的结构示意图；

图5是本发明可选实施例中进行CRC检验的示意图；

图6是根据本发明可选实施例的定帧模块的处理示意图；

图7是根据本发明可选实施例中状态机跳转的示意图；

图8是根据本发明实施例的定帧方法的流程图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。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组合。

根据本发明实施例，提供了一种改进的定帧装置。

在本发明实施例的定帧装置中，在定帧模块之前将各自独立的ODU通道数据串行化，并赋予其对应的通道信息，只用一个定帧模块对各自独立的不同通道分别进行定帧，各个通道之间完全独立，互不干扰，这样就相当于在不同时段去定帧不同的通道数据，只要存在不论哪个通道的业务，定帧模块就不会空闲，可以得到充分利用，节省了大量资源。

图3为根据本发明实施例的定帧装置的结构示意图，如图3所示，主要包括：仲裁复接模块30，用于将多个通道中各个通道的通用成帧规程GFP数据转换为一路时分数据，每路时分数据中携带有对应通道的通道标识；定帧模块32，用于根据各路时分数据中携带的通道标识，依次对转换后的各路时分数据进行帧定界。

在本发明可选实施例中，如图4所示，该装置还可以包括：校验计算模块34，用于根据各路时分数据中携带的通道标识，依次对转换后的各路时分数据进行循环冗余校验。

在本发明实施例的可选实施方式中，所述定帧模块32可以包括：检测模块，用于对于每个通道，检测该通道对应的时分数据是否存在帧头和/或帧尾；定界模块，用于在存在帧头和/或帧尾的情况下，确定帧头和/或帧尾所在字节位置。

下面对本发明可选实施例中，上述各个模块的功能进行描述。

1、仲裁复接模块

本模块实现N路ODU业务的数据复接，状态机根据N个fifo(先进先出缓存器，FirstIn First Out)状态轮流读取,某个fifo中有一个完整的帧才开始读取。为了避免状态转换导致的带宽损失，状态机需要在第二帧之前一个有效数据时跳转。

2、校验计算模块

此模块主要实现输入数据的CRC16校验计算功能，此时输入的数据是合路后的多通道时分数据，每个周期计算一个通道的数据。考虑到核心帧头最终会进行丢弃操作，该模块使用同一个通道中，前一个有效数据的低四个字节和当前有效数据共同组成N+4(N为每一拍数据的字节数)字节数据，然后从最高字节开始按字节滑动，每次取四个字节，可以取到N个四字节数据窗口，先对四字节的高两个字节、低两个字节分别同时进行解扰码，然后同时计算出这N个四字节数据窗口的CRC16校验结果，将此结果与其对应窗口解扰码之后的低两个字节进行比较，得出每个窗口是否可能是帧头的结果，如图5。同时将N个4字节数据窗口和空闲帧进行比较，得出每个窗口是否是空闲帧的结果。

此模块中需要使用相同通道的前一个有效数据的低四个字节，就需要对于每次进来的有效数据按照通道寄存，同时处理前需要提取出当前通道寄存的历史值。

本模块输出：N+4字节数据，N个校验窗口的校验结果和空闲帧比较结果，同时附带有N+4字节数据的有效信号和对应的通道号。

3、定帧模块

此模块由以下几个子部分组成，组成结构如图6。本模块主要作用是输出此帧数据是否存在帧头或帧尾以及帧头或帧尾所在字节位置，如果存在则需要指出所在的位置。

·寻找第一个帧头位置部分

此模块主要对输入的N个校验窗口的校验结果进行编码，优先级由最高位窗口的一比特依次向最低位窗口，分别按照字节所在位置进行编码，可以表示净荷开始的字节位置，因为找到帧头提取出净荷长度后，帧头可以被丢弃，同时给出本周期的一个帧头及其位置，此时状态机应该由寻找帧头跳转到与同步状态。

·剩余字节及开始检测位置计算部分

对于在本周期的数据找到帧头的通道，由帧头提取出净荷的长度，下一周期时净荷剩余的长度等于提取出得净荷长度减去帧头在本周期数据的位置，如果已经定上帧，下一周期时净荷剩余的长度等于剩余帧长减去N个字节。

开始检测位置表示当一个数据帧快结束时，产生的下一个数据帧的开始检测位置，只在帧尾是有效，此检测位置之前的校验信息与空闲帧是不考虑的，只针对有效的数据帧。

如果此周期数据还处在寻找帧头状态，且编码模块输出存在帧头，则开始检测位置等于检测到帧头的位置的下一个字节；如果已经定帧上，剩余的净荷长度大于0而小于N-4字节，开始检测位置等于N减去剩余净荷长度再减4字节；如果剩余净荷长度大于等于N-4字节小于等于N字节，开始检测位置等于N减去剩余净荷长度再加上N-4字节，等于从下一帧的最前面三个字节中找帧头；如果剩余净荷长度大于N，则忽略此信息。

·空闲帧及定上帧后帧头位置的检测

使用开始检测的位置信息低两比特对校验计算部分的空闲比较结果进行分组，由开始检测的位置开始每四个字节一组，共分为N/4组，然后再根据开始检测的位置信息剩余高位比特对分好组的空闲帧结果进行编码，分别表示出此周期数据不是空闲帧的开始位置，屏蔽掉之前的空闲帧。

同理，如果处于已经定上帧状态，则可以对开始检测的位置信息和校验计算部分的N个校验窗口的校验结果进行编码，可以找出此状态下的帧头后面净荷所在开始字节位置。

·帧尾信息产生

当前通道提取出的剩余字节数当减少到大于0小于等于N时，说明本拍已经到包尾，给出尾帧信号，同时使用N减去剩余字节的长度就是净荷最后一个字节所在的位置,同时根据帧尾后的下一字节即为下一帧的开始检测位置，根据其对应的帧头校验信息可以验证此处的帧尾定位是否正确。

·状态机控制部分

此模块有寻找帧头、预同步和同步三个状态，状态跳转条件如图7。根据每一拍通道提取出历史状态后，根据本拍的条件确定状态机的下一个状态并按通道进行寄存。已经定上帧的帧与帧之间的空闲帧也需要检测，如果出现错误，也算失去同步，需要重新进行寻找帧头。

·中间寄存部分

由于是各通道复用处理，需要把不同通道的关键信息按照通道寄存起来，使用时在使用通道号将其提取出来。主要包括剩余净荷的长度、开始检测的位置、状态机状态等中间信号按照通道号进行寄存。该通道下一拍数据来到后根据有效信号和当前输入数据的通道号，提取出当前通道的关键信息，在此基础上进行以上的处理

通过本发明实施例的上述定帧装置，与现有技术相比，减少了GFP-F定帧的逻辑资源，实现了GFP-F定帧模块的复用处理，大大降低了成本。

根据本发明实施例，还提供了一种定帧方法，该方法可以通过上述定帧装置实现。

图8为根据本发明实施例的定帧方法的流程图，如图8所示，该方法主要包括以下步骤S802-步骤S804：

步骤S802，将多个通道中各个通道的通用成帧规程(GFP)数据转换为一路时分数据(即将多个通道的GFP数据进行串行化)，每路时分数据中携带有对应通道的通道标识；

步骤S804，根据各路时分数据中携带的通道标识，依次对转换后的各路时分数据进行帧定界。

在本发明实施例的一个可选实施方式中，在根据各路时分数据中携带的通道标识，依次对将转换后的各路时分数据进行帧定界之前，所述方法还包括：根据各路时分数据中携带的通道标识，依次对转换后的各路时分数据进行循环冗余校验。

本发明实施例的一个可选实施方式中，可以通过多个周期对依次对转换后的各路时分数据进行循环冗余校验，每个周期处理一个通道对应时分数据。

在本发明实施例的一个可选实施方式中，在进行检验时，对每个通道，可以将所述通道对应的前一个时分数据的低四个字节和当前时分数据组成N+4字节数据，其中，所述N为当前时分数据的字节数，然后对所述N+4字节数据进行循环冗余检验。具体可以按照上述装置实施例所描述的方式进行检验，具体不再赘述。

在本发明实施例的一个可选实施方式中，在执行步骤S804时，对于每个通道，可以检测该通道对应的时分数据是否存在帧头和/或帧尾，在存在帧头和/或帧尾的情况下，确定帧头和/或帧尾所在字节位置。

在本发明实施例的一个可选实施方式中，在执行步骤S802时，可以将每个通道的所述GFP数据分别写入一个先进先出缓存器fifo，当其中一个所述fifo中写入一个完整帧后，得到对应通道的时分数据。

在本发明实施例的一个可选实施方式中，多个通道的数据可以是多个独立的光通路数据单元ODU中的GFP数据，或者也可以是使用时限n阶虚拟容器传输GFP数据包的空分数据的净荷按照配置信息进行通道化的多个通道的GFP数据。

下面通过具体实施例对本发明实施例提供的技术方案进行说明。

实施例一

在本实施例中，对多个独立的ODU中封装的GFP-F数据包进行定帧处理，主要包括以下步骤：

步骤1，将OTN中将多个独立的ODU中封装的GFP-F数据包进行汇聚，提取出的净荷数据经过仲裁、通道编号后转化为一路的时分数据，使用通道号进行区分。

步骤2，对输入的有效数据的最低位四个字节按照进行寄存，同时提取出当前通道的历史四个字节数据与当前周期数据拼接，从高位开始每四个字节一组，组成N个窗口，进行解扰码。

步骤3，同时对每个窗口的前两个字节进行CRC16计算，与后两个字节进行比较，相同输出1，不通输出0，每个窗口使用一个比特。同时对每个窗口进行空闲帧的比较，如果是空闲帧，输出1，否则输出0，每个窗口使用一个比特。

步骤4，对N比特的CRC16计算结果进行编码，找出第一个CRC16计算正确的窗口，根据编码给出此窗口的具体位置和帧头信息，此时提取出来的寻找帧头状态进入预同步状态并进行状态的通道寄存。提取出本帧数据净荷的长度并计算出本周期后净荷剩余的长度，进行通道寄存。如果剩余长度小于一个周期传输的字节数，则说明包尾出现在本通道的下一拍，需要给出下一帧开始检测是否满足帧头的的位置并进行通道寄存。

步骤5，对N比特的空闲帧比较结果使用开始检测的位置进行编码，将第一个不是空闲帧之前的空闲帧进行屏蔽，第一个不是空闲帧之前都需要按照通道更新开始检测位置。开始检测位置由之前提前算出的N比特CRC16计算结果和N比特空闲帧指示一起得出当前检测位置是否满足下一帧的帧头要求，如果满足，则状态更新到同步状态，如果不满足，则更新到寻找帧头状态，同时按通道更新状态的寄存值。之后的同步状态下的操作与此相同，按通道提取历史寄存数据，使用完成后更新通道存储数据。

步骤6，根据以上信息给出帧头、帧尾、帧头所在位置、帧尾所在位置、净荷的长度、数据是否需要有效等信息。

步骤7，历史寄存数据(剩余字节、开始检测位置、当前状态按等中间信息)照通道号进行一级寄存，对于新来的每个周期数据，首先根据通道号取出这些关键信息，再此基础上按照单通道进行处理。

实施例二

本实施例中，对E1/SDH(同步数字体系，Synchronous Digital Hierarchy)中使用TS(时隙，Time Slot)、VC-n(n阶虚拟容器，Virtual container)传输GFP-F数据包的空分数据进行定帧，主要包括以下步骤：

步骤1，对E1/SDH中使用TS、VC-n传输GFP-F数据包的空分数据的净荷按照配置信息进行通道化后，变为时分的输出传输。

步骤2，然后再对GFP-F进行解封装，提取其内部封装的净荷时。在提取净荷时首先就需要对GFP-F帧进行定帧，可以使用本发明实施例提供的GFP-F的复用定帧方法进行定帧。

步骤3，同一通道每拍的最后四个字节数据与该通道下一拍的N字节数据组成N个窗口进行CRC16计算和空闲帧的比较。

步骤4，找出N比特的CRC16计算结果中的第一个计算正确的窗口，进行位置编码，给出帧头及长度，同时可以计算出本拍后剩余的帧长度，并按通道进行寄存，快要到包尾时，需要给出正确的下一拍开始检测CRC16是否正确的位置，并按通道进行寄存，根据图5的状态机进行跳转，并按通道寄存状态。

步骤5，包尾时提取出当前通道开始检测的位置信息，对于此处的CRC16结果和空闲帧指示结果判断出此处是否是下一帧的帧头或者空闲帧，对于结果根据图5进行状态跳转，并按通道寄存结果，如果是空闲帧，则需要判断出第一个不是空闲帧的位置，其作为开始检测位置进行通道寄存，供该通道下一拍数据使用。

步骤6，根据以上的操作，每一拍可以给出相应的信息，包括帧头、帧尾、帧头帧尾所在位置、帧长、帧有效信号，如此则对GFP-F完成了帧定界。

另外，需要说明的是，对于任意突发的数据传输格式需要先映射到GFP-F中，然后调节GFP-F速率使其与传输介质所用速率匹配的应用情况，其相反的方向都需要进行GFP-F的解帧，就不可避免的会使用到GFP-F定帧，不论是多通道汇聚后的定帧还是单通道的定帧，都可以使用此方法和装置进行定帧。

从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：在定帧模块之前将各自独立的ODU通道数据串行化，并赋予其对应的通道信息，只是用一个定帧模块对各自独立的不同通道分别进行定帧，各个通道之间完全独立，互不干扰，这样就相当于在不同时段去定帧不同的通道数据，只要存在不论哪个通道的业务，定帧模块就不会空闲，可以得到充分利用，节省了大量资源

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种定帧方法，其特征在于，包括：

将多个通道中各个通道的通用成帧规程GFP数据转换为一路时分数据，每路时分数据中携带有对应通道的通道标识；

根据各路所述时分数据中携带的通道标识，依次对转换后的各路所述时分数据进行帧定界，包括：对于每个通道，检测该通道对应的所述时分数据是否存在帧头和/或帧尾，在存在帧头和/或帧尾的情况下，确定帧头和/或帧尾所在字节位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据各路时分数据中携带的通道标识，依次对将转换后的各路时分数据进行帧定界之前，所述方法还包括：

根据各路时分数据中携带的通道标识，依次对转换后的各路时分数据进行循环冗余校验。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，依次对转换后的各路时分数据进行循环冗余校验包括：

通过多个周期对依次对转换后的各路时分数据进行循环冗余校验，每个周期处理一个通道对应时分数据。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对每个通道对应的转换后的一路时分数据，对该路时分数据进行循环冗余检验包括：

将所述通道对应的前一个时分数据的低四个字节和当前时分数据组成N+4字节数据，其中，所述N为当前时分数据的字节数；

对所述N+4字节数据进行循环冗余检验。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，将多个通道中各个通道的通用成帧规程GFP数据转换为一路时分数据，包括：

将每个通道的所述GFP数据分别写入一个先进先出缓存器fifo，当其中一个所述fifo中写入一个完整帧后，得到对应通道的时分数据。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，将多个通道中各个通道的通用成帧规程GFP数据转换为一路时分数据之前，所述方法还包括：

接收多个独立的光通路数据单元ODU中的GFP数据；

将使用时限n阶虚拟容器传输GFP数据包的空分数据的净荷按照配置信息进行通道化，得到多个通道的GFP数据。

7.一种定帧装置，其特征在于，包括：

仲裁复接模块，用于将多个通道中各个通道的通用成帧规程GFP数据转换为一路时分数据，每路时分数据中携带有对应通道的通道标识；

定帧模块，用于根据各路所述时分数据中携带的通道标识，依次对转换后的各路所述时分数据进行帧定界，包括：检测模块，用于对于每个通道对应的一路时分数据，检测该路时分数据是否存在帧头和/或帧尾；定界模块，用于在存在帧头和/或帧尾的情况下，确定该路时分数据的帧头和/或帧尾所在字节位置。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

校验计算模块，用于根据各路时分数据中携带的通道标识，依次对转换后的各路时分数据进行循环冗余校验。

9.根据权利要求7至8中任一项所述的装置，其特征在于，所述仲裁复接模块用于将每个通道的所述GFP数据分别写入一个先进先出缓存器fifo，当其中一个所述fifo中写入一个完整帧后，得到对应通道的时分数据。

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