CN1499776A - 一种多速率同步数字网汇聚解汇聚方法及其设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多速率汇聚解汇聚方法及设备。该汇聚方法包括下列步骤：接收各支路信号，并提取出时钟和数据；根据SDH/SONET帧的帧定位字节完成帧搜索和帧跟踪；对信号开销进行处理，提取出所有开销信号并存储和解释；对各路信号进行字节分插，形成数个管理单元；将开销信号插入形成的管理单元中；通过字节间插复用，形成新的线路开销及完整的高速信号。而解汇聚方法是汇聚方法的逆过程。采用该会聚解汇聚方法的设备可以将多路低速光信号汇聚成一高速光信号，或将一高速光信号解汇聚成多个低速光信号。通过该方法及设备的使用，可以在一个波长上同时透明传输多个支路信号，故障定位更加方便、组网更加灵活，并且大大节省投资。

Description

一种多速率同步数字网汇聚解汇聚方法及其设备

技术领域

本发明涉及一种多速率同步数字网汇聚解汇聚方法及汇聚解汇聚设备，特别涉及一种光通信系统中的多速率同步数字体系SDH/同步光网络SONET汇聚解汇聚方法及汇聚解汇聚设备。

背景技术

在当今的光通信系统中，网络技术日益发展，各种业务聚增，尤其在接入侧，各种低速业务增加，如STM-1/4(还包括SONET业务，如STS-3/12)，如果在一个光纤中仅仅传送一个通道业务必然造成光纤带宽资源的浪费。而对传输系统，带宽资源是非常宝贵的，因为带宽的大小直接限制了传输系统的传输能力。为提高传输速率，一方面是扩大带宽，另一方面是增大带宽的利用率。但带宽的扩大使用是有限的，并且随带宽的增大，组网成本会提高，使系统的兼容性、可维护性变差。而扩大带宽的利用率是在带宽不变的情况下，增大单位带宽的有效利用率，使得系统有较好的兼容性、可维护性，组网更加灵活。

当网上出现多个低速率的SDH/SONET业务时，现有的解决方案基本上是以下两种：

第一，是将各个STM-1或STM-4业务速率的SDH信号直接上在DWDM环网，一个STM-1或者STM-4信号占用一个波长；

第二，使用SDH设备，将几个STM-1或STM-4信号合成STM-16进行传输。；

现有技术的解决方案存在下列缺点：

1.如果采用第一种方案，将各个STM-1或STM-4业务速率的SDH信号直接上在DWDM(Dense Wavelength-division Multiplexing，密集波分复用)环网，一个STM-1或者STM-4信号占用一个波长，这样必然浪费大量的波长资源；

2.如果采用第二种方案，将STM-1或STM-4信号合成STM-16进行传输，这样虽然有效解决了波长的利用率问题，但这种解决方案存在处理复杂和设备昂贵的不足，同时STM-1或者STM-4的开销将被全部终结，原来已有的网络管理系统的各项功能也无法实施。

发明内容

本发明的目的在于提供一种同步数字网汇聚及解汇聚方法，将几个低速波长业务信号汇聚到一个高速业务信号里，同时保持开销传输的透明性，从而解决现有技术方案占用大量波长资源、带宽利用率底的缺陷。

本发明的目的在于提供一种汇聚及解汇聚设备，将几个低速业务信号汇聚到一个高速业务信号里进行传输，同时保持开销传输的透明性，从而解决现有技术方案占用波长多、带宽利用率底、组网成本高、灵活性差的缺陷。

为实现本发明的目的，我们提供一种多速率同步数字网汇聚方法，其包括下列步骤：a1)接收经过光电转换后的各支路信号，提取出时钟和数据；b1)根据SDH/SONET帧的帧定位字节完成帧搜索和帧跟踪；c1)对信号开销进行处理，提取出所有开销信号并存储，同时对其进行解释；d1)对各路信号进行字节分插，并按照SDH/SONET标准对管理单元指针进行指针解释，根据指针信息定位出各支路的虚容器净荷信号，然后根据输入输出时钟相位关系和帧头的关系，产生新的指针值，将各支路信号进行相位对齐，形成数个管理单元；e1)将开销信号插入形成的管理单元信号中；f1)通过字节间插复用，形成新的线路开销及完整的高速信号。

根据本发明的另一方面，我们提供一种多速率同步数字网解汇聚方法，包括下列步骤：a2)接收转换成电信号的高速信号，搜索帧定位字节完成帧搜索和帧跟踪；b2)提取线路开销，并从未定义的开销字节中按照汇聚规则提取出每个支路客户侧信号的开销信号；c2)按照SDH/SONET指针解释规则，对信号进行指针解释，定位出虚容器净荷信号，并根据信号的时钟和相位关系形成新的指针值，并形成多个管理单元信号；d2)按定义顺序将开销字节和管理单元信号放入各支路的对应开销字节中，形成完整的低速信号。

根据本发明的另一方面，我们提供一种多速率同步数字网汇聚设备，其所述汇聚模块包括：帧结构处理单元，用于接收各支路电信号，提取出时钟和数据，根据SDH的帧定位字节完成帧搜索和帧跟踪；支路传输开销(TOH)监视和提取单元，接收支路信号，用于对该信号开销进行处理，提取出所有开销信号并输出；支路传输开销(TOH)重新映射单元，用于接收提取的开销信号并存储，然后输出；指针处理单元，接收帧结构处理单元输出的另一路信号，对各路信号进行字节分插，并按照SDH标准对管理单元指针进行指针解释，根据指针信息定位出各支路的虚容器净荷信号，然后根据输入输出时钟相位关系和帧头的关系，产生新的指针值，将各支路信号进行相位对齐，形成数个管理单元并输出；合成单元，用于接收支路TOH重新映射单元提取的开销，并将该开销信号插入指针处理单元输出的管理单元信号中；成帧模块，通过字节间插复用，形成新的线路开销。

根据本发明的另一方面，我们提供一种多速率同步数字网解汇聚设备，其中所述解汇聚模块包括：解成帧模块，用于接收转换成电信号的高速信号，搜索帧定位字节完成帧搜索和帧跟踪；线路传输开销(TOH)监视和提取模块，接收解成帧模块的信号输出，用于提取线路开销，并从未定义的开销字节中按照汇聚规则提取出每个支路客户侧信号的开销信号；支路传输开销(TOH)恢复模块，用于接收支路客户侧信号的开销信号并存储；指针处理模块，按照SDH指针解释规则，对信号进行指针解释，定位出虚容器净荷信号，并根据信号的时钟和相位关系形成新的指针值，并形成多个管理单元信号，然后输出；合成模块，接收指针处理模块输出的管理单元信号和支路TOH恢复模块输出的开销信号，按定义顺序将开销字节和管理单元信号放入各支路的对应开销字节中；成帧模块，接收合成单元输出的信号，形成完整的低速信号的帧。

综上所述，本发明提供的汇聚解汇聚方法及汇聚解汇聚设备，其支持n(n≤16)个STM-1或m(m≤4)个STM-4透明复用为一个STM-16信号，而STM-1或STM-4的开销字节将通过STM-16开销字节中的未用字节进行传送，保持开销传输的透明性，各个STM-1或者STM-4信号可以继续实施自己已有的功能，保证STM-1或STM-4信号的透明传输，同时只占用一个信道，其带宽利用率为100％，可以在一个波长上同时传输多个STM-1或者STM-4信号(支持SONET业务)，并且不对其中的STM-1或者STM-4信号造成任何损伤，故障定位更加方便、组网更加灵活，并且大大节省投资。

附图说明

图1是本发明的多速率SDH/SONET汇聚解汇聚设备在传输系统中的位置示意图；

图2是本发明的多速率SDH/SONET汇聚解汇聚设备的内部结构图；

图3是本发明设备的多路低速信号汇聚成一路高速信号的汇聚方向信号流示意图；

图4是本发明设备的高速信号解汇聚成多路低速信号的解汇聚方向信号流示意图；

图5是本发明的时钟处理模块图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细的说明：

本发明设备在传输系统中的位置如图1所示：其中虚线部分为本发明的汇聚解汇聚设备。在汇聚方向，从客户侧传输上来的几路低速业务信号，如n个STM-1及m个STM-4业务信号，接入汇聚设备(在本发明中，将汇聚和解汇聚功能合成在一块单板设备上)，汇聚成标准波长的高速光信号，送入合波器再进行长距离传输后通过分波器分出原来光波长，送入解汇聚设备，解汇聚出原来的低速业务信号，整个过程中保证客户侧接入业务开销的透明传输。

参见图2，为本发明设备的内部结构示意图，图2的虚线框中的箭头表示电信号，虚线框外的带阴影的箭头表示光信号。虚线框内的上部表示汇聚方向，下部表示解汇聚方向。

在汇聚方向，接收客户侧来的低速业务信号，经收发一体模块的光电转换，转换成电信号，送入汇聚模块处理成高速信号，之后经过电光转换模块转换成标准波长的光信号，再通过一个分路器分成两路发送出去，实现双发。

在解汇聚方向，设备接收两路高速光信号，分别经光电转换模块后到选择器，实现选收功能，选择其中一路电信号接入解汇聚模块处理，最后解汇聚成多路低速信号，送入收发一体模块，转换成光信号发送出去。

下面详细介绍本发明设备内部的重点模块——汇聚解汇聚模块，将其分成汇聚和解汇聚两个部分介绍：

汇聚方向信号处理：

参见图3，图3是本发明设备的多路低速信号汇聚成一路高速信号的汇聚方向信号流示意图。从图3可以看出，从客户侧上来经过光电转换后的信号，提取出时钟和数据后，送入帧结构处理单元31，在内部首先根据SDH帧的帧定位字节A1、A2完成帧搜索、帧跟踪，即完成定帧，然后对每个支路信号进行解扰。经帧结构处理单元31处理后的信号，分成两路，一路由支路TOH(Transmission Overhead，传输开销)监视和提取单元36处理，另外一路再送入指针处理单元32处理。在支路TOH监视和提取单元36部分，分两步走，第一步是对信号开销进行处理，提取出所有开销信号，存入支路TOH重新映射单元37中；第二步就是对开销进行解释，通过告警输出线上报这些客户侧接收信号的传输性能和LOS(Loss Of Signal，信号丢失)、LOF(Lossof Frame，帧丢失)、OOF(Out-of-Frame，帧失步)、LOC(Loss ofClock，时钟丢失)、B1、B2等告警给软件。在支路TOH监视和提取单元36单元中，所有的开销都可以通过开销串口线输出给外界，供软件处理监视和提取。在指针处理单元32中，对各路信号进行字节分插(字节间插的逆过程)，并按照SDH标准规则对AU(AdministrativeUnit，管理单元)指针进行指针解释，根据指针信息，定位出各支路的VC-4(Virtual Container，虚容器)净荷信号，然后根据输入输出时钟相位关系和帧头的关系，产生新的指针值H1、H2、H3，将来自客户侧的各路信号进行相位的对齐，形成16个AU-4，送入合成单元34。在POH(Path Overhead，通道开销)监视单元33，是专门对指针处理单元32中的VC-4信号进行通道开销的监视，比如J1、B3、C2、G1等字节。

经过指针处理单元32处理后的AU-4信号，在合成单元34中，插入支路TOH重新映射单元37送来的开销。16个AU-4信号经过在合成单元34处理后，进入成帧模块35，在内部，通过字节间插复用(业界标准规则)，形成STM-16帧(或STS-48帧)，并生成新的STM-16(或STS-48)线路开销，当然也可接收线路TOH再生单元38提供的线路开销。最终形成完整的STM-16(或STS-48)帧结构的信号，通过电光转换形成标准DWDM系统要求的光信号，在DWDM系统中传输。

解汇聚方向信号处理：

参见图4，图4是本发明设备的高速信号解汇聚成多路低速信号的解汇聚方向信号流示意图，解汇聚方向为汇聚的反方向。从图4可以看出，2.5G的高速信号经光电转换成电信号，送入解帧模块41，在内部搜索A1A2字节完成帧搜索和帧跟踪，即完成定帧，并对STM-16(或STS-48)信号进行解扰。解扰后的信号，分成两路，一路由线路TOH监视和提取模块42处理，另一路由指针处理模块43处理。在线路TOH监视和提取模块42中，提取线路开销，根据开销信息由告警输出线上报必要的性能和LOS、LOF、OOF、LOC、B1、B2等告警信息给软件，并从未定义的开销字节中按照汇聚规则提取出每个支路客户侧信号的开销信号，放入支路TOH恢复模块45中的缓存器。同时，在线路TOH监视和提取模块42中提取出的开销，可以通过开销串口线输出给外界，供软件监视和提取。在指针处理模块43，按照SDH指针解释规则，对信号进行指针解释，定位出VC-4净荷信号，并根据信号的时钟和相位关系形成新的指针值H1、H2、H3，形成16个AU-4。同时由POH监视和指针模块44监视POH(比如J1、B3、C2、G1等字节)和指针计数，这些可由外界软件读取。经过指针处理模块43处理后的16个AU-4信号，在合成模块46处，与支路TOH恢复模块45的缓存器中取出的DWDM侧传过来的开销字节，按照定义顺序放入各支路STM-1或者STM-4的对应开销字节中，最后送入成帧模块47，形成各支路完整的STM-1或STM-4结构的信号，实现业务的透传。

汇聚和解汇聚模块可以支持SONET和SDH格式，同时支持级连格式，支持OC-3c(Optical Carrier Level 3，STS-3帧光信号)、OC-12c(Optical Carrier Level 12，STS-12帧光信号)、OC-48c、VC4-4c。

下面详细描述开销和指针处理：

本发明提供的汇聚解汇聚设备实现对接入的支路业务的开销透传功能，将支路开销间插到2.5G开销的空闲字节，同时可以再生2.5G开销。

例如16个支路STM-1信号复用到STM-16帧结构，参见下表1，表1是本发明的16路STM-1开销再映射示意图，表示16个支路STM-1信号复用到STM-16的帧结构；从表中可以看出，表中非阴影部分为支路STM-1的Remap(再映射)位置，16个支路开销部分通过字节间插复用到STM-16位置。阴影部分为STM-16再生的段开销。

表1

再例如将4路STM-4信号复用到STM-16的帧结构。参见表2，表2是本发明的4路STM-4开销再映射示意图，从表2中可以看出，表中阴影部分为支路STM-4的Remap位置，4个支路开销部分通过字节间插复用到STM-16位置。非阴影部分为STM-16再生的段开销。

表2

通过对将支路的开销间插到STM-16帧结构开销中空闲的字节，实现对支路开销的透传。

由于4个支路SDH信号，来自不同时钟，经过时钟再定时，支路时钟和本地时钟不同步，必然发生指针调整。在接收时将提供调整的指针计数值。

对于线路侧(DWDM端口)的开销，本发明的模块提供开销的产生。1、提供B1、B2误码计数。2、J0字节提供1字节、16字节、64字节格式。3、提供数据通信通道DCC通道接口(D1～D12)，为系统提供带内管理。4、根据发送时钟同步情况填写S1字节。5、其他字节插入和提取，如：E1、E2、F1、F2、X1等

时钟处理：

参见图5，图5是本发明的时钟处理模块图，从图中可以看出，本发明的设备至少提供6个时钟源：4个支路信号恢复时钟、1个线路恢复时钟、1个本地时钟。

设备加电时，默认状态工作在本地时钟上(自由振荡)。运行后在网管上根据网络情况对设备进行时钟配置。配置提供端口优先表查询和查询SSM(同步状态消息)，同步状态消息经过S1字节传递。

时钟指标要求，保证本发明的单板设备在外同步丢失下可以使用内部时钟源，要求频率准确度为±20ppm(以再生器网元内部定时要求)。

本发明的描述，详细说明和以上提到的附图并不是用来限制本发明的。对本领域的普通技术人员来说，在本发明的教导下可以进行各种相应的修改而不会超出本发明的精神和范围，但是这种变化应包含在本发明的权利要求及其等效范围之内。

Claims (10)

1.一种多速率同步数字网汇聚方法，其特征在于包括下列步骤：

a1)接收经过光电转换后的各支路信号，提取出时钟和数据；

b1)根据SDH/SONET帧的帧定位字节完成帧搜索和帧跟踪；

c1)对信号开销进行处理，提取出所有开销信号并存储，同时对其进行解释；

d1)对各路信号进行字节分插，并按照SDH/SONET标准对管理单元指针进行指针解释，根据指针信息定位出各支路的虚容器净荷信号，然后根据输入输出时钟相位关系和帧头的关系，产生新的指针值，将各支路信号进行相位对齐，形成数个管理单元；

e1)将开销信号插入形成的管理单元信号中；

f1)通过字节间插复用，形成新的线路开销及完整的高速信号。

2.如权利要求1所述的多速率同步数字网汇聚方法，其特征在于所述步骤c1)还包括上报接收信号的传输性能及信号丢失，帧丢失，帧失步，时钟丢失，B1和B2给软件的步骤。

3.如权利要求1所述的多速率同步数字网汇聚方法，其特征在于所述步骤d1)还包括对虚容器信号进行通道开销监视的步骤。

4.一种多速率同步数字网解汇聚方法，包括下列步骤：

a2)接收转换成电信号的高速信号，搜索帧定位字节完成帧搜索和帧跟踪；

b2)提取线路开销，并从未定义的开销字节中按照汇聚规则提取出每个支路客户侧信号的开销信号；

c2)按照SDH/SONET指针解释规则，对信号进行指针解释，定位出虚容器净荷信号，并根据信号的时钟和相位关系形成新的指针值，并形成多个管理单元信号；

d2)按定义顺序将开销字节和管理单元信号放入各支路的对应开销字节中，形成完整的低速信号。

5.如权利要求4所述的多速率同步数字网解汇聚方法，其特征在于所述步骤b还包括根据开销信息上报必要的传输性能及信号丢失，帧丢失，帧失步，时钟丢失，B1和B2给软件的步骤。

6.如权利要求4所述的多速率同步数字网解汇聚方法，其特征在于所述步骤c还包括监视通道开销(POH)和指针计数的步骤。

7.一种多速率同步数字网汇聚设备，其特征在于所述汇聚模块包括：

帧结构处理单元，用于接收各支路电信号，提取出时钟和数据，根据SDH的帧定位字节完成帧搜索和帧跟踪；

支路传输开销(TOH)监视和提取单元，接收支路信号，用于对该信号开销进行处理，提取出所有开销信号并输出；

支路传输开销(TOH)重新映射单元，用于接收提取的开销信号并存储，然后输出；

指针处理单元，接收帧结构处理单元输出的另一路信号，对各路信号进行字节分插，并按照SDH标准对管理单元指针进行指针解释，根据指针信息定位出各支路的虚容器净荷信号，然后根据输入输出时钟相位关系和帧头的关系，产生新的指针值，将各支路信号进行相位对齐，形成数个管理单元并输出；

合成单元，用于接收支路TOH重新映射单元提取的开销，并将该开销信号插入指针处理单元输出的管理单元信号中；

成帧模块，通过字节间插复用，形成新的线路开销。

8.如权利要求7所述的多速率同步数字网汇聚设备，其特征在于还包括线路TOH再生单元，用于输出线路开销到成帧模块，以形成完整的帧结构信号。

9.一种多速率同步数字网解汇聚设备，其特征在于所述解汇聚模块包括：

解成帧模块，用于接收转换成电信号的高速信号，搜索帧定位字节完成帧搜索和帧跟踪；

线路传输开销(TOH)监视和提取模块，接收解成帧模块的信号输出，用于提取线路开销，并从未定义的开销字节中按照汇聚规则提取出每个支路客户侧信号的开销信号；

支路传输开销(TOH)恢复模块，用于接收支路客户侧信号的开销信号并存储；

指针处理模块，按照SDH指针解释规则，对信号进行指针解释，定位出虚容器净荷信号，并根据信号的时钟和相位关系形成新的指针值，并形成多个管理单元信号，然后输出；

合成模块，接收指针处理模块输出的管理单元信号和支路TOH恢复模块输出的开销信号，按定义顺序将开销字节和管理单元信号放入各支路的对应开销字节中；

成帧模块，接收合成单元输出的信号，形成完整的低速信号的帧。

10.如权利要求9所述的多速率同步数字网解汇聚设备，其特征在于所述汇聚解汇聚模块还包括通道开销(POH)监视和指针计数模块，用于监视指针处理模块中的POH和指针计数。

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