CN111416680A - 一种基于fpga的gmp映射/解映射处理实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于FPGA的GMP映射/解映射处理实现方法，在FPGA上实现了GMP处理，该方法充分利用FPGA并行运算的优势，并通过时分复用的思想对资源做了优化，这里得到Cm值是解析出有效数据的前提，Cm的物理含义是OTN每块载荷区域中填充的有效数据量，有效数据量偏大时多填，有效数据量偏小时少填，方法是首先恢复出OTN数据的帧结构，提取解映射相关开销字段，根据开销字段确定OTN中承载的不同支路时隙之间的分组关系，然后对解映射需要的参数Cm做同步处理，得到该参数后使用Sigma‑delta算法提取有效数据，完成解映射处理。效果是吞吐量大，功耗低，节省资源，可以灵活应用于不同速率支路时隙载荷的接入和交叉，可以作为OTN数据处理的基础，非常适合工程应用。

Description

一种基于FPGA的GMP映射/解映射处理实现方法
技术领域
本发明涉及OTN光传送网数据处理方法，特别涉及一种基于FPGA的GMP映射/解映射处理实现方法。
背景技术
OTN作为新一代的骨干传送网技术，已经成为各大通信厂商共同研究的重点。OTN接口电路最主要的任务之一是业务封装形式的转变，而映射/解映射处理就是连接干线和支路互相转变的桥梁，是OTN接口电路中的核心部分。
映射的方式有很多种，例如使用异步映射规程（AMP）或比特同步映射规程（BMP）将SDH信号映射到OTN，使用通用成帧规程（GFP-F）将数据包流映射到OTN，支路时隙复用过程常用的是通用映射规程——GMP映射/解映射，
采用的Sigma-delta算法是协议中规定的通用、成熟的算法。
发明内容
鉴于技术发展的需要，本发明基于国际标准《ITU-T G.709》，提供一种基于FPGA的GMP映射/解映射处理实现方法，在FPGA上实现了GMP处理，该方法充分利用FPGA并行运算的优势，并通过时分复用的思想对资源做了优化，具体技术方案是，一种基于FPGA的GMP映射/解映射处理实现方法，其特征在于：采用FPGA芯片和Sigma-delta算法实现GMP映射/解映射处理，充分利用FPGA并行运算的优势在FPGA芯片内进行，步骤为：一、首先根据标准协议搜索Cm同步，得到Cm的初始值，然后对收到的OTN开销做crc-8校验，如果校验失败则重新搜索Cm同步，如果校验成功则进下一步；二、对收到的Cm码型与同步到的数据做对比，如果得到的Cm码型为六种标准码型之一，包括0调整、+1调整、+2调整、-1调整、-2调整和绝对值调整，那么根据相应的码型对Cm做迭代运算并更新，如果得到的Cm码型不属于六种码型的任意一种，则重新搜索Cm同步；三、当完成上一流水线的Cm更新后，保存其同步搜索状态和Cm值，复用该电路继续操作下一流水线；四、如果保存的下一流水线处于非同步状态，则从Cm同步搜索步骤开始，如果保存的下一流水线处于同步状态，则从crc校验步骤开始，如此循环；五、采用Sigma-delta算法实现GMP解映射处理，采用Sigma-delta算法时，保留其对Pm取余数后的数值，并没有完全保留delta累加的真实值，首先恢复出OTN数据的帧结构，提取解映射相关开销字段，根据开销字段确定OTN中承载的不同支路时隙之间的分组关系，然后对解映射需要的参数（Cm）做同步处理，得到该参数后使用Sigma-delta算法提取有效数据，完成解映射处理；六、采用Sigma-delta算法实现GMP映射处理，首先将待映射的数据写入数据缓冲区，根据数据量大小确定所需缓冲区个数，并实时监测该缓冲区的空/满状态，同时，从缓冲区读出数据，并根据Sigma-delta算法将数据填充在OTN的载荷区域内，调用算法过程中依据缓冲区的空/满状态对参数Cm做周期性调整，保证缓冲区既不写溢出也不读空，达到动态平衡，完成映射处理。
本发明的有益效果是，吞吐量大，功耗低，节省资源，可以灵活应用于不同速率支路时隙载荷的接入和交叉，可以作为OTN数据处理的基础，非常适合工程应用。
附图说明
图1为本发明的Cm同步及Cm值更新流程图；
图2为本发明的Sigma-delta算法应用框图；
图3为本发明的GMP映射框图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明的原理
Cm的物理含义是OTN每块载荷区域中填充的有效数据量，有效数据量偏大时多填，有效数据量偏小时少填，因此得到Cm值是解析出有效数据的前提。首先恢复出OTN数据的帧结构，提取解映射相关开销字段，根据开销字段确定OTN中承载的不同支路时隙之间的分组关系，然后对解映射需要的参数（Cm）做同步处理，得到该参数后使用Sigma-delta算法提取有效数据，完成解映射处理。
如图1所示，获取参数Cm的流程首先根据标准协议搜索Cm同步，得到Cm的初始值，然后对收到的OTN开销做crc-8校验，如果校验失败则重新搜索Cm同步，如果校验成功则进一步对收到的Cm码型与同步到的数据做对比，如果得到的Cm码型为六种标准码型之一，包括0调整、+1调整、+2调整、-1调整、-2调整和绝对值调整，那么根据相应的码型对Cm做迭代预算并更新，如果得到的Cm码型不属于六种码型的任意一种，则重新搜索Cm同步；利用Cm在一个调整周期内保持不变、并且不同Cm分时出现的特性，本发明中采用时分复用的实现思路，当完成上一流水线的Cm更新后，保存其同步搜索状态和Cm值，复用该电路继续操作下一流水线；如果保存的下一流水线处于非同步状态，则从Cm同步搜索步骤开始，如果保存的下一流水线处于同步状态，则从crc校验步骤开始，如此循环。
如图2所示，Sigma-delta算法实现累加内存区域的操作，基于净荷区域和新周期起始位置，上一个Sigma-delta计算完成后，在新计算周期开始前，对累加内存做清零处理，然后将OTN净荷区域标识作为算法使能的指示，在使能时对Cm做累加运算并将结果与Pm做比较，如果累加值小于Pm，说明当前数据流为无效填充，累加器保存当前值、继续下一循环，如果累加值大于等于Pm，说明当前数据流为有效业务信号，并将累加值做-Pm处理，相当于对Pm做取余数运算；Sigma-delta原理在GMP映射和解映射中实现方式是一致的。
如图3所示，GMP映射采取的是，首先将待映射的数据写入数据缓冲区，根据数据量大小确定所需缓冲区个数，并实时监测该缓冲区的空/满状态，同时，从缓冲区读出数据，并根据Sigma-delta算法将数据填充在OTN的载荷区域内，调用算法过程中依据缓冲区的空/满状态对参数Cm做周期性调整，保证缓冲区既不写溢出也不读空，达到动态平衡，完成映射处理。
实施例一、
GMP映射采取，主线处理流程为典型的100G OTN支路时隙交叉，其中OTL rx和OTL tx分别表示OTN底层处理，解GMP映射模块以上文提到的Cm获取和Sigma-delta算法为主，GMP映射模块的细节如放大的虚线框内所示。对于100G OTN信号而言，支路时隙的最小单位为1.25G，共80个支路时隙，对应到FPGA中的数据缓冲区（图中ram所示）为80个8bit宽的ram。
值得说明的是这80个支路时隙有可能互相独立，各自装载自己的信号，也有可能捆绑成组，共同装载一个更大流量的数据。比如可以使用8个1.25G的支路时隙，装载一个10G SDH信号或者10G以太网信号。而当支路时隙捆绑使用时，为了保证多个ram之间的同步，需要对ram的控制信号做分组管理，包括读写地址、读写使能、空/满状态等，使得同一组内的ram处理一致。ram的空/满状态指示用于调整Cm的值，ram接近满状态时向OTN载荷区域中多填（增大Cm），ram接近空状态时向OTN载荷区域中少填（减小Cm），达到有效数据量和载荷区域的动态平衡，即是完成GMP映射过程。
最后发送OTN信号前按照协议填充图3中所示，包括JC、PT、BIP8等，即是标准的OTN信号。

Claims (1)

1.一种基于FPGA的GMP映射/解映射处理实现方法，其特征在于：采用FPGA芯片和Sigma-delta算法实现GMP映射/解映射处理，充分利用FPGA并行运算的优势在FPGA芯片内进行，步骤为：
一、首先根据标准协议搜索Cm同步，得到Cm的初始值，然后对收到的OTN开销做crc-8校验，如果校验失败则重新搜索Cm同步，如果校验成功则进下一步；
二、对收到的Cm码型与同步到的数据做对比，如果得到的Cm码型为六种标准码型之一，包括0调整、+1调整、+2调整、-1调整、-2调整和绝对值调整，那么根据相应的码型对Cm做迭代运算并更新，如果得到的Cm码型不属于六种码型的任意一种，则重新搜索Cm同步；
三、当完成上一流水线的Cm更新后，保存其同步搜索状态和Cm值，复用该电路继续操作下一流水线；
四、如果保存的下一流水线处于非同步状态，则从Cm同步搜索步骤开始，如果保存的下一流水线处于同步状态，则从crc校验步骤开始，如此循环；
五、采用Sigma-delta算法实现GMP解映射处理，采用Sigma-delta算法时，保留其对Pm取余数后的数值，并没有完全保留delta累加的真实值，首先恢复出OTN数据的帧结构，提取解映射相关开销字段，根据开销字段确定OTN中承载的不同支路时隙之间的分组关系，然后对解映射需要的参数（Cm）做同步处理，得到该参数后使用Sigma-delta算法提取有效数据，完成解映射处理；
六、采用Sigma-delta算法实现GMP映射处理，首先将待映射的数据写入数据缓冲区，根据数据量大小确定所需缓冲区个数，并实时监测该缓冲区的空/满状态，同时，从缓冲区读出数据，并根据Sigma-delta算法将数据填充在OTN的载荷区域内，调用算法过程中依据缓冲区的空/满状态对参数Cm做周期性调整，保证缓冲区既不写溢出也不读空，达到动态平衡，完成映射处理。
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