CN113867987A - 一种虚级联信号识别及重组处理方法及系统 - Google Patents

一种虚级联信号识别及重组处理方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种虚级联信号识别及重组处理方法及系统，包括虚级联识别及关键信息提取步骤：虚级联信号解析识别SDH信号中包含的虚级联及占用容器，同时提取多个关键信息；分类流式数据管理步骤；同步定界预处理步骤；并行反间插重组及定向输出步骤：对不同类型、不同GID容器缓存内重组区间进行合理切分并进行并行重组，基于每个切片提前计算重组数据大小，然后定向输出完成高效并发重组及输出。本发明可以根据功能特征进行灵活划分软硬结合实现，比如策略性要求比较高的虚级联信息识别及关键信息提取和同步定界可以软件处理，对于功能固定且需要大处理能力的并行重组可以硬件逻辑实现，这样也可以满足对超大带宽虚级联信号实时恢复。

Description

一种虚级联信号识别及重组处理方法及系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种虚级联信号识别及重组处理方法及系统。
背景技术
在SDH传输标准中级联方式分为两种，一种是相邻级联(Contiguousconcatenation)，另一种是虚级联(Virtual concatenation)；SDH标准规定了几个不同类型的虚拟容器(简称VC)，用于承载其固定带宽的载荷数据，同时可以将多个相同类型容器灵活组合用于承载更大带宽的荷载数据，这就是SDH的虚级联传输；同一个业务数据通过间插分到多个容器进行传输，接收端需要进行反间插重组还原，一个SDH帧按照标准可以包含多个容器，比如一个SDH帧可以包含64个VC-4，一个VC-4可以包含3个VC-3和63个VC-12，一个VC-3可以包含21个VC-12。SDH帧结构类似长方形数据块，每个容器承载也是长方形数据块，业务数据可以抽象成持续长方形数据块按照SDH帧频率在多个容器间插传输。
现有技术中虚级联信号反间插重组恢复主要是在SDH传输系统末端接收设备完成，对于SDH传输系统，接收端设备是根据组网配置形态已经确认好的虚级联占用容器信息进行信号恢复，容器的同步是根据SDH传输的时钟进行同步的；但是现有技术主要是应用于SDH传输全系统，对于其它一些特定应用，比如不知道组网配置即不确定虚级联占用容器情况下无法处理。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供了一种虚级联信号识别及重组处理方法及系统，解决了现有技术存在的不足。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种虚级联信号识别及重组处理方法，所述处理方法包括：
虚级联识别及关键信息提取步骤：虚级联信号解析识别SDH信号中包含的虚级联及占用容器，同时提取多个关键信息；
分类流式数据管理步骤：根据虚级联信息识别，虚级联信号数据先进行容器筛选，然后经过多个关键信息筛选后写入到对应增强管理循环缓存机制中；
同步定界预处理步骤：对各个容器的虚级联信号数据进行MFI同步对齐，方便分片及并行反间插重组；
并行反间插重组及定向输出步骤：对不同类型、不同GID容器缓存内重组区间进行合理切分并进行并行重组，基于每个切片提前计算重组数据大小，然后定向输出完成高效并发重组及输出。
所述关键信息包括GID、SQ和MFI；所述GID为业务组身份ID，表明传输哪一个业务组信息；所述SQ为所占容器的编号，用于指定反间插排序的顺序；所述MFI为复帧编号，指示容器当前传输帧编号信息。
所述分类流式数据管理步骤中经过多个关键信息筛选包括经过GID筛选和经过SQ筛选；其中，同一类型容器的不同GID的虚级联信号数据可以并行写入；同一类型容器，同一GID的不同SQ容器数据可以并行写入。
所述增强管理循环缓存机制在缓存的开头位置设置有前置预留空间，其目的是将前面大并发处理后尾部剩余为解析的少量数据拷贝到前置预留空间中，以方便数据完整性且能连续地址空间大数据操作管理，提高处理性能。
所述同步定界预处理步骤具体包括：
获取某个区间内各个容器缓存开始数据块的MFI编号，并对各个容器存放的循环缓存进行首部MFI对齐，确认首部MFI对齐的各个容器的起始位置Ps；
根据首部MFI对齐位置，通过配置区间窗口W判断尾部MFI是否对齐，如果对齐，则认为区间窗口W的数据块是连续对齐的，取区间窗口W的数据块进行反间插重组；
如果没有对齐，则基于首部MFI对齐位置缩小区间窗口为W/2，并继续判断尾部MFI是否对齐，如果对齐，则取区间窗口W/2的数据块进行反间插重组；
如果没有对齐，则依次类推减小窗口直到找到尾部MFI对齐为止。
如果区间窗口减小到小于设定窗口阈值N时尾部MFI都没有对齐，则丢弃这部分区间数据，同时将设定窗口阈值N的末位置作为下一个区间的开始位置进行首部MFI对齐，并依次循环处理。
一种虚级联信号识别及重组处理系统，它包括虚级联识别及关键信息提取模块、分类流式数据管理模块、同步定界预处理模块和并行反间插重组及定向输出模块；
所述虚级联识别及关键信息提取模块用于解析识别SDH信号中包含的虚级联及占用容器，同时提取多个关键信息；
所述分类流式数据管理模块用于根据虚级联信息识别，虚级联信号数据先进行容器筛选，然后经过多个关键信息筛选后写入到对应增强管理循环缓存机制中；
所述同步定界预处理模块用于对各个容器的虚级联信号数据进行MFI同步对齐，方便分片及并行反间插重组；
所述并行反间插重组及定向输出模块用于对不同类型、不同GID容器缓存内重组区间进行合理切分并进行并行重组，基于每个切片提前计算重组数据大小，然后定向输出完成高效并发重组及输出。
所述关键信息包括GID、SQ和MFI；所述GID为业务组身份ID，表明传输哪一个业务组信息；所述SQ为所占容器的编号，用于指定反间插排序的顺序；所述MFI为复帧编号，指示容器当前传输帧编号信息。
所述增强管理循环缓存机制在缓存的开头位置设置有前置预留空间，其目的是将前面大并发处理后尾部剩余为解析的少量数据拷贝到前置预留空间中，以方便数据完整性且能连续地址空间大数据操作管理，提高处理性能。
所述同步定界预处理模块包括对齐单元、区间窗口配置单元、判断单元、循环单元；所述对齐单元用于对各个容器存放的循环缓存进行首部MFI对齐；所述判断单元用于判断尾部MFI是否对齐；所述区间窗口配置单元用于配置区间窗口的大小，并在判断尾部MFI没有对齐时缩小区间窗口；所述循环单元用于在区间窗口的大小缩小时循环执行所述判断单元和所述区间窗口配置单元。
本发明具有以下优点：一种虚级联信号识别及重组处理方法及系统，通过虚级联识别及关键信息提取、虚级联占用各个容器进行分类流式数据存储管理、流式存储数据进行同步预定界、对定界数据进行切片并行反间插重组输出，可以全软件实现且性能很高；同时也可以根据功能特征进行灵活划分软硬结合实现，比如策略性要求比较高的虚级联信息识别及关键信息提取和同步定界可以软件处理，对于功能固定且需要大处理能力的并行重组可以硬件逻辑实现，这样也可以满足对超大带宽虚级联信号实时恢复。
附图说明
图1为本发明方法的流程示意图；
图2为逐级分类结构示意图；
图3为尾部数据前移示意图；
图4为重组转发示意图；
图5为复帧编号丢失示意图；
图6为MFI首部对齐示意图；
图7为MFI同步定界流程示意图；
图8为反间插重组区间示意图；
图9为并行反间插重组及定向输出示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下结合附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的保护范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本发明做进一步的描述。
如图1所示，本发明过对SDH信号里面虚级联识别及关键信息提取、对虚级联占用各个容器进行分类流式数据存储管理，对流式存储数据进行同步预定界，对定界数据进行切片并行反间插重组完成整个虚级联信号恢复。主要包括虚级联识别及关键信息提取步骤、分类流式数据管理步骤、同步定界预处理步骤、并行反间插重组及定向输出步骤。
其中，虚级联信号解析首先识别SDH信号里有哪些虚级联及占用容器，同时需要提取如下三个关键信息：GID(Group Identificaion):业务组身份id，表明传输哪个业务组信息。不同业务组有不同的身份id；SQ(Sequence Indicator):所占容器的编号，用于指定后面反间插排序的顺序。一个业务组通过多个容器传输，对一个业务组信息进行重组，需要严格按照编号顺序进行反间插重组输出；MFI(MultiFrame Indicator)：复帧编号，指示容器当前传输帧编号信息。同一个GID里面所占用容器进行反间插重组输出时，是针对相同的MFI进行反间插，反间插的顺序是按照SQ编号顺序。
进一步地，虚级联信息识别主要根据SDH标准中通道开销字段提取MFI的连续性来判断，同时根据开销字段信息也可以完成GID、SQ、MFI关键信息的解析。通过提前识别虚级联及提取关键信息有效引导各个容器数据进行流式数据管理操作。流式数据管理主要完成虚级联信号数据逐级分类写入和解析读取异步并行化处理。同步定界预处理主要是对各个容器的虚级联信号数据进行MFI同步对齐，方便后面分片并行反间插重组；虽然每个分片重组有处理能力差异，且有先后顺序，但每个分片里面反间插重组的数据块大小能够提前确认，则反间插重组输出的数据大小也就确认。重组数据高效转发就是通过一定的设计，重组的数据可以直接放到输出的连续地址空间，不需要对各批次分片重组数据再进行拷贝排序。
进一步地，分类流式数据管理步骤包括：
如图2所示，根据虚级联信息识别，虚级联信号数据首先进行容器筛选，再经过GID筛选，最后经过SQ筛选，写入到对应增强管理循环缓存中。
通过上面机制，可以保证不同类型容器数据可以并行写入；同一类型容器的不同GID的虚级联信号数据可以并行写入；同一类型容器，同一GID的不同SQ容器数据可以并行写入。同时对不同类型容器、不同GID缓存的虚级联数据重组也方便并行化高性能处理。
如图3所示，增强循环缓存机制在缓存开头有个前置预留空间。它的主要目的是将前面大并发处理后尾部剩余未解析少量数据拷贝到前置预留空间，方便数据完整性且能连续地址空间大数据操作管理，提高处理性能。
反间插重组需要读取同一个GID的各个SQ容器MFI帧块，用增强循环缓存机制存放每个SQ容器持续过来的不同MFI帧块，这样能保证虚级联信号数据写入和重组读取可以流式并行开展。
对于重组后的数据转发采用如图4所示的机制，提前计算各个切片重组大小，每片重组数据起始就能够确定，这样多个切片并行重组输出不冲突，直接能够保证数据连续性。
进一步地，同步定界预处理步骤包括：
每个容器传递数据帧都需要有复帧编号(MFI)，对于VC-4容器复帧编号是1到4096，编号到最大值后又从1开始。考虑各个容器传输MFI不完全同步，另外在传输过程中，有些容器某个MFI会丢失。如图5所示，基于某个时间开始对输入X个容器虚级联信号进行反间插重组处理，起始的MFI编号会不相同，中间传输过程某些MFI丢失导致中间也出现失步。
虚级联信号一定是属于同一个GID的各个容器其对应MFI编号数据块严格对齐后才可以反间插重组。根据各个容器来的数据块MFI先后顺序和损失情况，能够对反间插重组的数据块进行连续有效定界很关键。
首先对上文提到各个容器存放的循环缓存进行首部MFI对齐，确认首部MFI对齐的各个容器的起始位置Ps。如图6所示，假定虚级联信号占用三个容器，每个容器数据块MFI编号如图顺序，存在不同步。为了有效重组，只能基于数据块时间点最新原则选择MFI为3对齐来确定起始位置Ps。
基于首部对齐位置，通过配置区间窗口W看尾部MFI是否对齐。如果对齐，则认为这个区间的数据块是连续对齐的，可以用于反间插重组；如果尾部MFI没有对齐，则基于首部对齐位置缩小区间窗口为W/2，看尾部MFI是否对齐。同理如果尾部MFI对齐则取这W/2区间用于反间插重组；如果没有对齐，依次类推减小窗口直到找到尾部MFI对齐。如果区间窗口已经减小到某个阈值且尾部MFI没有对齐，则认为这部分区间数据紊乱采取丢弃处理；同时以当前阈值窗口末位置再开始进行下一个区间首部MFI对齐，依次循环处理，可以将能够反间插重组的数据块区间定界，用于后面并发反间插重组。
如图7所示，是针对同一个GID的各个容器缓存处理，对于不同类型容器，不同GID处理本质一样。
X个容器缓存的虚级联数据，通过如图7流程的处理，可以分离得到如图8所示的可以重组的区间W1,W2,W3…Wn。
进一步地，并行反间插重组及定向输出步骤包括：
根据同步定界预处理步骤，针对不同容器不同GID分离出可重组的各个窗口区间，如图9所示的可以根据实际重组的数据块帧数把这些离散区间合理切分，每个切片内部根据标注的重组区间位置，按照顺序先后读取缓存数据帧块进行反间插重组，多个切片之间可以并行进行数据重组，提高重组效率。
本发明通过分类流式数据存储管理设计，采用前置预留空间循环缓存管理，方便数据完整性且能连续地址空间大数据操作，提高处理性能。通过提前计算重组大小，保证并行重组输出地址连续数据完整。
通过同步定界设计，对不同类型、不同GID容器缓存同步定界预处理，分离出可重组的各个窗口区间，方便后面并行重组。
通过并行反间插重组及定向输出设计，对不同类型、不同GID容器缓存内重组区间进行合理切分进行并行重组，基于每个切片提前计算重组数据大小，直接定向输出，完成高效并发重组及输出。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种虚级联信号识别及重组处理方法，其特征在于：所述处理方法包括：
虚级联识别及关键信息提取步骤：虚级联信号解析识别SDH信号中包含的虚级联及占用容器，同时提取多个关键信息；
分类流式数据管理步骤：根据虚级联信息识别，虚级联信号数据先进行容器筛选，然后经过多个关键信息筛选后写入到对应增强管理循环缓存机制中；
同步定界预处理步骤：对各个容器的虚级联信号数据进行MFI同步对齐，方便分片及并行反间插重组；
并行反间插重组及定向输出步骤：对不同类型、不同GID容器缓存内重组区间进行合理切分并进行并行重组，基于每个切片提前计算重组数据大小，然后定向输出完成高效并发重组及输出。
2.根据权利要求1所述的一种虚级联信号识别及重组处理方法，其特征在于：所述关键信息包括GID、SQ和MFI；所述GID为业务组身份ID，表明传输哪一个业务组信息；所述SQ为所占容器的编号，用于指定反间插排序的顺序；所述MFI为复帧编号，指示容器当前传输帧编号信息。
3.根据权利要求2所述的一种虚级联信号识别及重组处理方法，其特征在于：所述分类流式数据管理步骤中经过多个关键信息筛选包括经过GID筛选和经过SQ筛选；其中，同一类型容器的不同GID的虚级联信号数据可以并行写入；同一类型容器，同一GID的不同SQ容器数据可以并行写入。
4.根据权利要求2所述的一种虚级联信号识别及重组处理方法，其特征在于：所述增强管理循环缓存机制在缓存的开头位置设置有前置预留空间，其目的是将前面大并发处理后尾部剩余为解析的少量数据拷贝到前置预留空间中，以方便数据完整性且能连续地址空间大数据操作管理，提高处理性能。
5.根据权利要求2所述的一种虚级联信号识别及重组处理方法，其特征在于：所述同步定界预处理步骤具体包括：
获取某个区间内各个容器缓存开始数据块的MFI编号，并对各个容器存放的循环缓存进行首部MFI对齐，确认首部MFI对齐的各个容器的起始位置Ps；
根据首部MFI对齐位置，通过配置区间窗口W判断尾部MFI是否对齐，如果对齐，则认为区间窗口W的数据块是连续对齐的，取区间窗口W的数据块进行反间插重组；
如果没有对齐，则基于首部MFI对齐位置缩小区间窗口为W/2，并继续判断尾部MFI是否对齐，如果对齐，则取区间窗口W/2的数据块进行反间插重组；
如果没有对齐，则依次类推减小窗口直到找到尾部MFI对齐为止。
6.根据权利要求5所述的一种虚级联信号识别及重组处理方法，其特征在于：如果区间窗口减小到小于设定窗口阈值N时尾部MFI都没有对齐，则丢弃这部分区间数据，同时将设定窗口阈值N的末位置作为下一个区间的开始位置进行首部MFI对齐，并依次循环处理。
7.一种虚级联信号识别及重组处理系统，其特征在于：它包括虚级联识别及关键信息提取模块、分类流式数据管理模块、同步定界预处理模块和并行反间插重组及定向输出模块；
所述虚级联识别及关键信息提取模块用于解析识别SDH信号中包含的虚级联及占用容器，同时提取多个关键信息；
所述分类流式数据管理模块用于根据虚级联信息识别，虚级联信号数据先进行容器筛选，然后经过多个关键信息筛选后写入到对应增强管理循环缓存机制中；
所述同步定界预处理模块用于对各个容器的虚级联信号数据进行MFI同步对齐，方便分片及并行反间插重组；
所述并行反间插重组及定向输出模块用于对不同类型、不同GID容器缓存内重组区间进行合理切分并进行并行重组，基于每个切片提前计算重组数据大小，然后定向输出完成高效并发重组及输出。
8.根据权利要求7所述的一种虚级联信号识别及重组处理系统，其特征在于：所述关键信息包括GID、SQ和MFI；所述GID为业务组身份ID，表明传输哪一个业务组信息；所述SQ为所占容器的编号，用于指定反间插排序的顺序；所述MFI为复帧编号，指示容器当前传输帧编号信息。
9.根据权利要求8所述的一种虚级联信号识别及重组处理系统，其特征在于：所述增强管理循环缓存机制在缓存的开头位置设置有前置预留空间，其目的是将前面大并发处理后尾部剩余为解析的少量数据拷贝到前置预留空间中，以方便数据完整性且能连续地址空间大数据操作管理，提高处理性能。
10.根据权利要求8所述的一种虚级联信号识别及重组处理系统，其特征在于：所述同步定界预处理模块包括对齐单元、区间窗口配置单元、判断单元、循环单元；所述对齐单元用于对各个容器存放的循环缓存进行首部MFI对齐；所述判断单元用于判断尾部MFI是否对齐；所述区间窗口配置单元用于配置区间窗口的大小，并在判断尾部MFI没有对齐时缩小区间窗口；所述循环单元用于在区间窗口的大小缩小时循环执行所述判断单元和所述区间窗口配置单元。
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