CN1290289C - Sdh系统中stm－1结构的帧头检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种SDH系统中STM-1结构的帧头检测装置和方法，包括：数据字节比特组合处理模块，用于字节比特的重新组合，对进入本装置的8比特宽的数据循环移位形成8路数据流；帧头检测标记模块，包括8个支路，分别接收8路数据，检测到帧头标识时发出帧头脉冲，检测到帧头标志复位信号脉冲时，对帧头标志信号自动复位；以及数据帧头选择模块，用于选择带有帧头脉冲的帧头标志信号及其相应的支路数据流输出，同时对帧头标志信号的唯一性进行检测，当同时收到多个帧头标志信号时，发出帧头标志复位信号。本发明可准确地对经CDR时钟恢复电路、分频和速率转换后的STM-1数据流进行帧头检测，并具有热插拔功能。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域的SDH(同步数字体系)传输领域，尤其涉及一种SDH同步数系统中STM-1(同步传送模块-第一等级)结构的数据帧头检测装置及检测方法。
背景技术
STM-1数据流以一种帧的形式传输，对STM-1数据进行开销处理和从STM-1数据中取出指钟数据流进行指钟解析与调整，首先必须确定帧的边界，确定边界需知道帧头所在的位置。在现代通信中，为实现数据的高速传输，通常将数据和时钟信号从同一根线传播；接收到信号时，通过时钟恢复电路恢复出时钟和数据，再进行分频和速率转换。对于恢复出来的速率为155M的数据流，假如任意相邻的10比特为b1、b2、b3、b4、b5、b6、b7、b8、b9、b10，由于系统无法知道原先字节的边界，因而原先b1、b2、b3、b4、b5、b6、b7、b8为一个字节的8比特；在8分频速率转换后，可能会将b2、b3、b4、b5、b6、b7、b8、b9作为一个字节输出，也可能会将b3、b4、b5、b6、b7、b8、b9、b10作为一个字节输出。
名称为“Frame error detection system”的美国专利No.5132991中公开了一种SDH帧头检测系统，能检测OC-3(光纤载体-第三等级)和OC-12(光纤载体-第十二等级)并行数据流，通过检测连续的特定字节，如OC-3时，检测数据流中有无A1A1A1A2A2A2数据来判断当前帧是否有效。但这种系统没有考虑到进来的数据流字节边界事先没有确定的情况。
然而在高速通信中，通过时钟恢复电路恢复出来的比特流数据经速率转换后，由于字节的边界事先并不知道，可能此时的字节是由原先前后相邻两个字节的相邻8比特组成的，从而此时数据流中表面上并没有A1A1A1A2A2A2数据，导致系统检测失败。
名称为“Frame synchronizing device”的美国专利No.5710774中公开了一种帧同步设备，先根据时隙检测当前到来的串行高速数据流，通过检测数据流中有无连续12个A1和12个A2来识别帧头。
但该装置无法检测字节边界事先不知道的并行STM-4(同步传送模块-第四等级)结构数据流，也检测不了STM-1结构数据流。简单地说，该装置只能检测串行的STM-4结构数据的帧头。无法检测CDR(时钟数据恢复)出来的STM并行数据流的帧头。
另外，光纤热插拔后，进入帧头检测装置的并行数据流，其字节的比特组合可能又有了新的变化。这给帧头检测带来了的新的问题，即帧头检测装置必须随时知道当前并行数据流中字节的比特组合。在通信系统中，很多时候要进行带电操作，系统必须具备热插拔后能自动恢复正常工作状态的性能。一般的STM-1帧头检测装置已经满足不了这些新的需要。
总之，STM-1数据流经过CDR时钟恢复电路、分频和速率转换后，数据流中字节比特组合具有随机性，现有的STM-1结构的帧头检测装置不能实现帧头检测，也不能在光纤热插拔后，自动恢复其正常工作状态。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种SDH系统中STM-1结构的帧头检测装置，能够检测字节比特组合具有随机性的STM-1数据流的帧头位置。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种SDH系统中STM-1结构的帧头检测装置，其特征在于，包括：数据字节比特组合处理模块、帧头检测标记模块、数据帧头选择模块，其中：
所述数据字节比特组合处理模块，用于字节比特的重新组合，对进入本装置的8比特宽的数据循环移位形成8路数据流；
所述帧头检测标记模块，包括8个帧头检测标记支路，分别接收所述8路数据流，产生相应的帧头标志信号和数据流一起输出，每个帧头检测标记支路包括：
帧头检测单元，用于检测当前数据中有无帧头，及确定帧头所在位置；
脉冲触发单元，用于在检测到帧头时，在帧头标志信号中产生一个帧头脉冲；
所述数据帧头选择模块，包括：
支路选择单元，用于接收所述8个帧头检测标记支路的输出，从中选择带有帧头脉冲的帧头标志信号及相应的支路数据流输出。
本发明要解决的另一技术问题是提供一种SDH系统中STM-1结构的帧头检测装置，可以在光纤热插拔后自动恢复系统的正常工作状态。
为了解决这个问题，在上述装置的基础上，在数据帧头选择模块增加了：
热插拔检测单元，用于在检测到所述8个帧头检测标记支路输出的帧头标志信号中，不止一个标志信号带有帧头脉冲时，发出帧头标志复位信号；
同时，在各帧头检测标记支路还增加了：
帧头标志信号复位单元，用于在收到所述帧头标志复位信号时，对支路中的帧头标志信号复位。
上述装置还可具有以下特点：帧头检测单元通过检测当前数据流中有无A1A1A1A2A2A2连续的六个字节数据来确定当前数据中有无帧头，脉冲触发单元在检测到的帧头的最后一个A2字节产生一个帧头标志脉冲。
上述装置还可具有以下特点：所述8比特宽的数据流为19M的数据流。
本发明要解决的又一技术问题是提供一种SDH系统中STM-1结构的帧头检测方法，能够检测字节比特组合具有随机性的STM-1数据流的帧头位置。
为了解决这个技术问题，本发明提供了一种SDH系统中STM-1结构的帧头检测方法，包括以下步骤：
(a)对8比特宽数据流进行循环移位，产生8路的8比特宽数据流；
(b)8路数据流分别进入8个支路进行帧头检测，如果当前数据流中有帧头标识字节，则在帧头标志信号中发出帧头脉冲；
(c)将各支路的帧头标志信号和数据流输出；
(d)选择带有帧头脉冲的帧头标志信号及其相应的数据流输出。
为了在光纤热插拔后自动恢复系统的正常工作状态，上述帧头检测方法步骤(b)和(c)之间，还加入步骤(b1)：检查有无帧头标志复位信号，有则对各支路的当前帧头标志信号复位，否则直接执行(c)；同时，在所述步骤(c)和步骤(d)之间，还加入步骤(c1)：检测各个支路的帧头标志信号中是否有一个以上的标志信号上有帧头脉冲，如果是，则发出帧头标志复位信号，并继续检测，否则执行步骤(d)。
上述方法还可具有以下特点：在所述步骤(b)中，如果当前数据流中有连续的A1A1A1A2A2A2字节，则在帧头标志信号对应于该连续字节中最后一个A2字节的位置发出帧头脉冲。
上述方法还可具有以下特点：其特征在于，所述步骤(a)中的8比特宽的数据流是经CDR时钟恢复电路、分频和速率转换后的STM-119M数据流。
由上可知，本发明可解决经CDR时钟恢复电路、分频和速率转换后的STM-1数据流的帧头检测。对其它字节比特组合具有随机性的STM-1数据流也可用本装置实现帧头检测。在本装置处于工作状态时，任意插拔光纤，系统都能自动恢复正常工作状态，具有热插拔功能。
附图说明
图1是本发明实施例的应用环境示意图；
图2是本发明实施例的子模块图；
图3是本发明实施例的波形图；
图4是本发明实施例方法的流程图。
具体实施方式
本发明实施例STM-1帧头检测装置的应用环境如图1所示，图中细实线表示时钟信号，粗实线表示数据流。经CDR恢复出来的155M的STM-1比特数据流和155M时钟进行8分频(CDR本身带有分频的功能)得到19M的时钟CLK_TI和8比特宽的19M数据流DATA_TI[7:0]，进入STM-1帧头检测装置。经本装置处理后检测出来的帧头信号IFP和正确的数据流RD[7:0]送入开销处理模块进行开销处理等。
如图2所示，本实施例的STM-1帧头检测装置包括数据字节比特组合处理模块11、帧头检测标记模块12、数据帧头选择和热插拔处理模块13，其中：
数据字节比特组合处理模块11，用于字节比特的重新组合，对进入本装置的8比特宽的19M数据循环移位形成8路数据流；
帧头检测标记模块12，包括8个帧头检测标记支路，分别接收所述8路数据流，产生相应的帧头标志信号和数据流一起输出，每个帧头检测标记支路包括：
帧头检测单元，用于分别接收数据字节比特组合处理模块输出的8路数据流，检测STM-1结构的当前数据流中有无A1、A1、A1、A2、A2、A2连续六个数据，据此来确定当前数据中有无帧头以及帧头所在的位置；
脉冲触发单元，用于在检测到当前数据流中存在连续A1、A1、A1、A2、A2、A2六个数据时，在帧头最后一个A2字节产生一个帧头标志脉冲；
帧头标志信号复位单元，用于在收到来自热插拔检测单元的帧头标志复位信号时，对帧头标志信号复位。
数据帧头选择和热插拔处理模块13，包含：
支路选择单元，用于接收各帧头检测标记支路输出的数据流和帧头标志信号，选择带有帧头脉冲的帧头标志信号及其相应的支路数据流；
热插拔检测单元，用于在光纤热插拔后，如果检测到多个带有帧头脉冲的帧头标志信号，发出帧头标志复位信号。
基于上述装置，待检测的19M数据流进入数据字节比特组合处理模块进行字节比特的重新组合，得到8路数据，进入帧头检测标记模块进行帧头检测并在检测出帧头后发出帧头标志脉冲，最后将数据和检测结果送入数据帧头选择和热插拔处理模块进行数据帧头选择和热插拔处理。下面结合具体算法对上述数据处理流程进行详细说明。
进入STM-1帧头检测装置的19M数据流，首先进入数据字节比特组合处理模块。在转换来的每个字节数据中，从155M取来的8比特数据的边界是不确定的。由于一个字节只有8比特，从而，从CDR恢复出来的155M数据流中取来的8比特数据的边界也只有8种可能。因此，数据处理将收到的数据每8比特依次循环移位，得到8个不同的数据，其中必然有一个数据与实际数相同。据此，数据字节比特组合处理模块对前后相邻字节逐比特循环移位得到8路19M 8比特宽的数据流DATA1......DATA8。分别输入8个帧头检测标记模块，进行帧头检测。
假设进入STM-1帧头检测装置的相邻两个字节从低到高的比特结构为：
b11、b12、b13、b14、b15、b16、b17、b18
b21、b22、b23、b24、b25、b26、b27、b28
则对应的时钟恢复电路恢复出来的155M数据流为：
b11、b12、b13、b14、b15、b16、b17、b18、b21、b22、b23、b24、b25、b26、b27、b28、b31、......。
而原先真实的字节可能开始于该比特流b11、b12、b13、b14、b15、b16、b17、b18中的任意位置。因此对相邻字节的比特循环移位可得到如下总共8种可能的数据流：
b11、b12、b13、b14、b15、b16、b17、b18、b21、b22、......
b12、b13、b14、b15、b16、b17、b18、b21、b22、b23、......
b13、b14、b15、b16、b17、b18、b21、b22、b23、b24、......
b14、b15、b16、b17、b18、b21、b22、b23、b24、b25、......
b15、b16、b17、b18、b21、b22、b23、b24、b25、b26、......
b16、b17、b18、b21、b22、b23、b24、b25、b26、b27、......
b17、b18、b21、b22、b23、b24、b25、b26、b27、b28、......
b18、b21、b22、b23、b24、b25、b26、b27、b28、b31、......
这样，任意时刻送入STM-1帧头检测装置的19M 8比特宽的数据流，经数据字节比特组合处理模块后出来8路不同的数据流，其中必然有一路是正确的数据流，A1A1A1A2A2A2也只能存在于其中的某一路中。
帧头检测标记模块各支路中的帧头检测单元检查当前数据流中是否有连续6个字节为A1A1A1A2A2A2，如果有，则当前数据流的当前位置是正确的数据流的帧头位置，脉冲触发单元在IFPi信号中产生一个帧头标志脉冲，指向当前数据流帧头的最后一个A2字节；如果没有，则IFPi输出的帧头标志信号始终是低电平；
然后，将各个支路出来数据和帧头标志信号送入数据帧头选择和热插拔处理模块，选择正确的帧头IFP和数据RD[7:0]输出。经数据字节比特组合处理模块处理后的8路数据流，只有一路是正确的数据流，因此，经帧头检测后，只有一路出来正确的帧头标志信号，根据这点，支路选择单元选择帧头标志信号中带有帧头脉冲的支路的数据流和帧头输出。
假设从8个支路出来的数据流为RD1[7:0]、IFP1，RD2[7:0]、IFP2，RD3[7:0]、IFP3，RD4[7:0]、IFP4，RD5[7:0]、IFP5，RD6[7:0]、IFP6，RD7[7:0]、IFP7，RD8[7:0]、IFP8。其中支路2是正确的支路，即经过本装置出来的信号是RD2[7:0]、IFP2；
然而，在热插拔时，系统重新工作，新收到的数据序列可能发生了变化，有效数据流可能会从另外的支路输出，而系统却依然按原来的帧头标志信号选择，此时，系统会检测到多个带有帧头脉冲的帧头标志信号(将当前数据帧丢弃)，因而要由热插拔检测单元发出帧头标志复位信号。帧头检测标记模块中的热插拔检测单元接收到帧头标志复位信号后，对各个帧头检测支路里的帧头标志信号进行复位，重新开始帧头检测的工作，便可恢复正常工作状态，从而使系统具有热插拔正常工作的性能。
再如上例，拔掉光纤后再插上后，正确的数据流可能是任意支路，假设这时有脉冲的标志信号不止一个，即：
IFP1+IFP2+IFP3+IFP4+IFP5+IFP6+IFP7+IFP8＞1
据此，热插拔检测单元发出复位信号，对各个支路帧头检测里的IFP1、IFP2、IFP3、IFP4、IFP5、IFP6、IFP7、IFP8进行复位，重新检测帧头。系统即可恢复正常工作状态。
如图3所示，其中DATA_TI是进入帧头检测装置的数据流(f6对应于A1，28对应于A2)，RD是从帧头检测装置出来的数据流，选择的是第二支路(DATA1)的数据流和IFP，IFP是检测出来的帧头标志信号。
如图4所示，本发明方法包括以下步骤：
步骤100，对8比特宽19M数据流进行循环移位，产生8路的8比特宽19M数据流；
步骤110，8路数据流分别进入8个支路进行帧头检测，如果当前数据流中有连续的A1A1A1A2A2A2字节，在帧头标志信号对应于该连续字节中最后一个A2字节的位置发出帧头脉冲；
步骤120，检查是否有帧头标志复位信号，如果是，对当前帧头标志信号复位，否则，直接执行步骤130；
步骤130，各支路将数据流和帧头标志信号输出；
步骤140，检测各个支路出来的帧头标志信号中是否有一个以上的标志信号上有帧头脉冲，如果是，执行步骤150，否则执行步骤160；
步骤150，发出帧头标志复位脉冲信号，返回步骤140(丢弃当前数据帧)；
步骤160，选择带有帧头脉冲的帧头标志信号及其相应支路的数据流输出。
综上所述，本发明除支持一般的STM-1结构数据流的帧头检测外，对时钟恢复电路恢复出来的STM-1数据进行8分频后，具有自动帧头检测功能，自动选择支路，无须其它配置或控制信号；支持光纤热插拔。但是，很明显，本发明的装置和方法也可实现对其它字节比特组合具有随机性的STM-1数据流的帧头检测。
Claims (8)
1、一种同步数字体系SDH系统中同步传送模块-第一等级STM-1结构的帧头检测装置，其特征在于，包括：数据字节比特组合处理模块、帧头检测标记模块、数据帧头选择模块，其中：
所述数据字节比特组合处理模块，用于字节比特的重新组合，对进入本装置的8比特宽的数据循环移位形成8路数据流；
所述帧头检测标记模块，包括8个帧头检测标记支路，分别接收所述8路数据流，产生相应的帧头标志信号和数据流一起输出，每个帧头检测标记支路包括：
帧头检测单元，用于检测当前数据中有无帧头，及确定帧头所在位置；
脉冲触发单元，用于在检测到帧头时，在帧头标志信号中产生一个帧头脉冲；
所述数据帧头选择模块，包括：
支路选择单元，用于接收所述8个帧头检测标记支路的输出，从中选择带有帧头脉冲的帧头标志信号及相应的支路数据流输出。
2、如权利要求1所述的帧头检测装置，其特征在于，所述数据帧头选择模块还包括：
热插拔检测单元，用于在检测到所述8个帧头检测标记支路输出的帧头标志信号中，不止一个标志信号带有帧头脉冲时，发出帧头标志复位信号；
同时，所述各帧头检测标记支路还包括：
帧头标志信号复位单元，用于在收到所述帧头标志复位信号时，对支路中的帧头标志信号复位。
3、如权利要求1或2所述的帧头检测装置，其特征在于，所述帧头检测单元通过检测当前数据流中有无A1A1A1A2A2A2连续的六个字节数据来确定当前数据中有无帧头，所述脉冲触发单元在检测到的帧头的最后一个A2字节产生一个帧头标志脉冲。
4、如权利要求1所述的帧头检测装置，其特征在于，所述8比特宽的数据流为19M的数据流。
5、一种同步数字体系SDH系统中同步传送模块-第一等级STM-1结构的帧头检测方法，包括以下步骤：
(a)对8比特宽数据流进行循环移位，产生8路的8比特宽数据流；
(b)8路数据流分别进入8个支路进行帧头检测，如果当前数据流中有帧头标识字节，则在帧头标志信号中发出帧头脉冲；
(c)将各支路的帧头标志信号和数据流输出；
(d)选择带有帧头脉冲的帧头标志信号及其相应的数据流输出。
6、如权利要求5所述的帧头检测方法，其特征在于，在所述步骤(b)和(c)之间，还包括：
步骤(b1)：检查有无帧头标志复位信号，有则对各支路的当前帧头标志信号复位，否则直接执行(c)；
同时，在所述步骤(c)和步骤(d)之间，还包括：
步骤(c1)：检测各个支路的帧头标志信号中是否有一个以上的标志信号上有帧头脉冲，如果是，则发出帧头标志复位信号，并继续检测，否则执行步骤(d)。
7、如权利要求5或6所述的帧头检测方法，其特征在于，在所述步骤(b)中，如果当前数据流中有连续的A1A1A1A2A2A2字节，则在帧头标志信号对应于该连续字节中最后一个A2字节的位置发出帧头脉冲。
8、如权利要求5或6所述的帧头检测方法，其特征在于，所述步骤(a)中的8比特宽的数据流是经时钟数据恢复电路CDR、分频和速率转换后的STM-1 19M数据流。
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Effective date of registration: 20151117 Address after: Dameisha Yantian District of Shenzhen City, Guangdong province 518085 Building No. 1 Patentee after: SANECHIPS TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 518057 Nanshan District, Guangdong high tech Industrial Park, science and Technology Industrial Park, ZTE building, block A, layer 6, layer Patentee before: ZTE Corp. |
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| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20041222 Assignee: Xi'an Chris Semiconductor Technology Co.,Ltd. Assignor: SANECHIPS TECHNOLOGY Co.,Ltd. Contract record no.: 2019440020036 Denomination of invention: Frame Header Detection Device and Method Based on STM-1 Structure in SDH System Granted publication date: 20061213 License type: Common License Record date: 20190619 |
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| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20061213 |