CN1674478A - 虚容器帧分析的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种虚容器帧分析的方法及装置,该方法包括:设置STM-N帧的配置参数;据所设置的STM-N帧的配置参数进行SDH映射逻辑仿真并顺序获取STM-1帧数据;检测获取的STM-1帧数据中的段开销;根据设置的STM-N帧的配置参数获取STM-1帧数据中的虚容器帧;检测获取的STM-1帧数据中的虚容器帧。本发明装置包括:STM-N帧获取装置,用于从映射逻辑级联映射后的SDH数据流中获取STM-N帧;段开销检测装置,用于对STM-N帧进行段开销检测及虚容器帧分离;虚容器帧检测装置,用于检测分离出的虚容器帧。利用本发明,可以实现分析的自动化,提高FPGA/ASIC的开发效率。
Description
技术领域
本发明涉及光通信技术领域,具体涉及一种虚容器帧分析的方法及装置。
背景技术
SDH(同步数字体系)技术自八十年代出现以来,以其大容量、标准化、完善的网络管理功能、强大的组网能力、高性能网络自愈能力等优势在接入网传输的主干层得到广泛的应用,成为传输光纤化的主流方向。1988年ITU-T(国际电信联盟)在美国SONET(光同步网络)标准的基础上形成了一套完整的同步数字系列SDH标准,使之成为适用于光纤传输的体系。在传输系统中,将低速支路PDH(准同步数字系列)信号按照一定的结构复用映射入STM-N的SDH帧结构,从而实现高速大容量光纤通信。
ITU-T在G.707标准中对SDH的复用结构做了规定,如图1所示。首先,各种速率等级的数字流先进入相应的不同接口容器C,完成适配功能。标准容器出来的数字流加上通道开销后就构成了VC(虚容器)。由VC出来的数字流再进入AU(管理单元)或TU(支路单元)。在AU和TU中要进行速率的调整,其中设置了AU PTR(管理单元指针)和TU PTR(支路单元指针),分别对高阶VC在相应的AU帧内的位置以及VC-1,2,3在相应TU帧内的位置进行定位。最后,在N个AUG(管理单元组)的基础上设置附加SOH(段开销)便形成了最终的STM-N帧结构,如图2所示。段开销的结构如图3所示,其中,“△”为与传输媒质有关的特征字节(暂用);“×”为国内使用保留字节;“*”为不扰码字节;所有未标记字节为预留待用字节。SOH的作用是为了保证在SDH中两节点间数据净荷的正确传输,SOH并不对应特定的传输段,并且在到达某一节点后,不再随原来的数据净荷继续传送。SDH的净荷数据在STM-N中是以所谓的帧包来承载和传输的。帧包为SDH中的一个基本单位,对于不同的净荷容量,又有不同的定义。若在帧中加入POH(通道开销),便构成所谓的虚拟帧包,即VC4帧,其格式如图4所示。POH主要负责在传输过程中的报警监控和质量控制,其传输的有效范围是端到端的。
由于时钟速率较高,业界一般用FPGA/ASIC(现场可编程门阵列/专用集成电路)实现SDH的复用与映射或者解复用映射。在利用FPGA/ASIC实现SDH的复用与映射芯片的开发中,需要验证FPGA/ASIC实现低速信号虚级联映射成不同级别的虚容器(VC12、VC3、VC4)的正确性,即需要对FPGA/ASIC实现SDH帧承载VC4(或VC3或VC12)的正确性进行仿真分析。
目前,业界通常是使用传统的方法进行VC4帧的验证,如图5所示。首先将级联映射后的数据流通过Telecom Bus接口,传递给BFM(用硬件语言实现,语言可以选择为与映射逻辑DUT同种语言如Verilog HDL),BFM模拟Telecom Bus接收时序,从DUT中接收级联映射后的SDH数据流,并将接收到的VC4(9×261=2349字节)打印到VC4结果数据文件,然后对照文件进行VC4正确性的人工分析,验证VC4帧封装、开销和净荷的正确性。这种方法往往不能完全验证其正确性,不能在仿真验证过程中进行实时自动分析,大部分工作是通过人工的观察分析来完成,因此,效率很低,而且容易出错,成本较高。
发明内容
本发明提供一种虚容器帧分析的方法及装置,以解决现有技术中不能在仿真验证过程中进行实时自动分析、效率低的问题。
为此,本发明提供如下的技术方案:
一种虚容器帧分析的方法,包括:
A、设置STM-N帧的配置参数;
B、根据所述设置的STM-N帧的配置参数进行SDH(同步数字体系)映射逻辑仿真并顺序获取STM-1帧数据;
C、检测所述获取的STM-1帧数据中的段开销;
D、根据所述设置的STM-N帧的配置参数获取所述STM-1帧数据中的虚容器帧;
E、检测所述获取的STM-1帧数据中的虚容器帧。
所述STM-N帧的配置参数包括:STM-1通路总数、配置使用的STM-1通道号、管理单元指针初值,STM-1通道承载的净荷、虚容器通道对应的序列号。
所述步骤B包括:
B1、通过通信总线从所述映射逻辑仿真后的SDH数据流中获取STM-N帧;
B2、从所述STM-N帧中分解出标准的STM-1帧。
所述步骤D包括:
D11、根据所述设置的STM-N帧的配置参数确定STM-1帧中虚容器帧的起始位置;
D12、根据所述确定的STM-1帧中虚容器帧的起始位置获取所述STM-1帧中的虚容器帧。
所述步骤D还包括:
D21、提取所述STM-1帧中的管理单元指针;
D22、根据所述设置的STM-N帧的配置参数检测所述提取的STM-1中的管理单元指针,并输出检测结果。
所述步骤E包括:
E1、提取所述虚容器帧中的通道开销;
E2、检测所述提取的所述虚容器帧中的通道开销;
E3、提取所述虚容器帧中的净荷数据;
E4、检测所述提取的虚容器帧中的净荷数据。
一种同步数字体系中虚容器帧分析的装置,包括:
STM-N帧获取装置,用于从映射逻辑级联映射后的SDH数据流中获取STM-N帧;
段开销检测装置,耦合到所述STM-N帧获取装置,用于对所述STM-N帧获取装置获取的STM-N帧进行段开销检测及虚容器帧分离;
虚容器帧检测装置,耦合到所述段开销检测装置,用于检测所述段开销检测装置中分离出的虚容器帧。
所述STM-N帧获取装置包括:
总线功能装置,用于从映射逻辑级联映射后的SDH数据流中获取STM-N帧;
通信总线转换装置,耦合到所述总线功能装置,用于从所述总线功能装置通过不同速率通信总线获取的STM-N帧中分解出标准的STM-1帧;
STM-1存储装置,耦合到所述通信总线转换装置,用于顺序存储所述通信总线转换装置分解出的标准的STM-1帧。
所述段开销检测装置包括:
STM-1获取装置,用于从所述STM-1存储装置中顺序获取完整的STM-1帧;
段开销分析装置,耦合到所述STM-1获取装置,用于分析STM-1帧中的段开销字节;
指针定位装置,用于确定所述STM-1帧中虚容器的位置;
虚容器帧分离装置,用于根据所述指针定位装置确定的STM-1帧中虚容器的位置分离出虚容器帧;
虚容器帧存储装置,耦合到所述虚容器帧分离装置,用于顺序存储所述虚容器帧分离装置分离出的虚容器帧。
所述虚容器帧检测装置包括:
虚容器帧获取装置,用于从所述虚容器帧存储装置中顺序获取完整的虚容器帧;
通道开销检测装置,耦合到所述虚容器帧获取装置,用于检测所述虚容器帧中的通道开销;
净荷检测装置,耦合到所述虚容器帧获取装置,用于检测所述虚容器帧中的净荷数据。
利用本发明,可以实现SDH序列的虚容器帧的自动化验证,将分析过程自动化,将分析结果实时显示在终端或打印到LOG(日志)文件中,极大地提高了验证效率。分析过程的自动化,减少了人为分析的错误,保证了映射逻辑验证的质量;分析结果的实时显示,增强了验证过程的可控性。而且通过本发明装置的不同配置,可以方便地实现验证IP(知识产权)的重用,提高FPGA/ASIC项目的开发效率,节约成本。
附图说明
图1是SDH同步复用映射结构;
图2是STM-N帧结构图;
图3是STM-1中段开销结构图;
图4是VC4帧格式;
图5是现有技术中对VC4进行验证的流程图;
图6是本发明同步数字体系中虚容器帧分析的方法的流程图;
图7是本发明装置的结构示意图;
图8是段开销分析和指针定位的流程图;
图9是VC4帧分析及通道开销检测的流程图;
图10是VC4帧中净荷数据检测的流程图。
具体实施方式
本发明的核心在于对SDH映射逻辑进行动态检测分析,自动验证其虚级联映射、开销处理及净荷封装过程的正确性;而且通过参数化界面或脚本方便地进行装置定制,实现不同规格逻辑验证的重用。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明,下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
参照图6,图6详细描述了本发明方法的实现流程,包括以下步骤:
步骤601:设置STM-N帧的配置参数,包括:STM-1通路总数(即可配的STM-1个数)、配置使用的STM-1通道号、管理(支路)单元指针初值,STM-1通道承载的净荷、虚容器通道对应的SQ(序列号)。
步骤602:根据设置的STM-N帧的配置参数进行SDH映射逻辑仿真。
步骤603:通过通信总线从映射逻辑仿真后的SDH数据流中获取STM-N帧。
步骤604:从STM-N帧中分解出标准的STM-1帧。
步骤605:检测获取的STM-1帧数据中的段开销,包括:通道号合法性检查、段开销字节检查,并输出检测结果。
步骤606:提取STM-1帧中的管理单元指针。
步骤607:根据设置的STM-N帧的配置参数检测提取的STM-1中的管理单元指针,并输出检测结果。
步骤608:根据设置的STM-N帧的配置参数确定STM-1帧中虚容器帧的起始位置。
步骤609:根据确定的STM-1帧中虚容器帧的起始位置获取STM-1帧中的虚容器帧。
步骤610:提取虚容器帧中的通道开销。
步骤611:检测通道开销字节,并输出检测结果。
步骤612:提取虚容器帧中的净荷数据。
步骤613:检测净荷数据,并输出检测结果。
参照图7,图7是本发明装置的结构示意图:其中,映射逻辑是需要测试的逻辑DUT(被测试逻辑),一般用Verilog HDL和VHDL语言实现,在此将其作为一个黑盒进行验证,分析其对低速数据信号的虚级联映射方式是否正确。
本发明装置包括:STM-N帧获取装置、段开销检测装置和虚容器帧检测装置。其中,STM-N帧获取装置用于从映射逻辑级联映射后的SDH数据流中获取STM-N帧;段开销检测装置用于对STM-N帧获取装置获取的STM-N帧进行段开销检测及虚容器帧分离;虚容器帧检测装置,用于检测段开销检测装置中分离出的虚容器帧。
下面对本发明装置的各部分作详细说明:
1.STM-N帧获取装置包括:总线功能装置711、通信总线转换装置712和STM-1存储装置713。
总线功能装置711用于从映射逻辑级联映射后的SDH数据流中获取STM-N帧,实现Telecom Bus(通信总线)的接收时序和PLI任务调用,也就是通过该装置将Telecom Bus的信号流转变成本发明装置可以分析的数据,实现映射逻辑DUT与本装置的数据通信。
一般情况下Telecom Bus的格式有多种,比如,38M Huawei TelecomBus、77M Huawei Telecom Bus等,因而对应的总线功能装置也稍有不同。
总线功能装置711模拟Telecom Bus的接收时序,从总线上接收数据,当接收到一个完整的STM-N帧时,调用PLI(编程语言接口)任务传送一个STM-N帧,即通过本总线功能装置711将电平信号转换成数据,并通过PLI任务调用传递给通信总线转换装置712,实现格式转换和数据传递的过程。为了实现结果分析的连续性,总线功能装置711需根据Telecom bus时序周期性持续传递接收到的STM-N帧。
PLI是Verilog数字逻辑仿真器的用户可编程接口,PLI给Verilog用户提供了扩展Verilog仿真功能的途径,利用PLI接口扩展Verilog仿真功能的方式有很多,在本装置应用中,PLI任务只是实现Verilog和C语言之间的数据传递。Verilog PLI标准提供了相关例程供用户调用述。由于TelecomBus的格式有不同,因而对应的PLI任务也是不同的。例如:38M HuaweiTelecom Bus提供的该任务描述如下:
sdh77h_write_frame_pli(modulename,active,sdh_frame)
该任务是向高层传送总线功能装置接收到的数据。
入参:
reg sdh_frame[9720*16-1:0]
出参:
integer active
modulename:模块名;
sdh_frame[9720*16-1:0]:被传递的STM-4帧数据。
active:active=0时,表示本装置模块处于非工作状态,返回的其它数据无效;
modulename:本装置的模块例化名;
本任务实现STM-N数据从DUT传送到装置,PLI任务通过调用VerilogPLI的标准例程实现数据的交换,对于用户来说,不用关心本任务是如何实现的。
通信总线转换装置712,用于从总线功能装置711通过不同速率通信总线获取的STM-N帧中分解出标准的STM-1帧。因为Telecom Bus总线格式有多种,对应的PLI任务也就不同,这些对应总线格式不同的数据流在传送给同一装置进行分析前,必须进行格式的统一。例如,对应于38MHuawei Telecom总线,从BFM接收到的标准的STM-1数据帧放入STM1Buffer;对应于77M Lucent Telecom或77M Huawei Telecom,从BFM接收到标准的STM-4数据帧,放入STMNBuffer,对其拆分分解出标准的STM1放入STM1Buffer。通信总线转换装置712即完成了这一功能。
参考图2所示的STM-N帧结构,当N=1时,即为STM-1的一个完整结构。一个单路的STM-1结构(9×270字节)用专门的缓冲区来存放,该缓冲区中存放的STM-1结构是一个完整且固定的结构,首字节是段开销A1,尾字节是从A1起的第2430字节,是净荷字节。通过单路STM-1缓冲区来实现单路STM-1缓冲区的管理,完成STM数据流的帧定界,以便在下面的检测处理中,可以方便地分离出段开销、AU-PTR指针、净荷字节等。
STM-1存储装置713,用于顺序存储通信总线转换装置712分解出的标准的STM-1帧。对于存储的多路的STM-1,可以通过STM-1列表类实现多路STM-1缓冲区列表的管理。
2.段开销检测装置包括:STM-1获取装置721、段开销分析装置722、指针定位装置723、虚容器帧分离装置724和虚容器帧存储装置725。
STM-1获取装置721用于从STM-1存储装置713中顺序获取完整的STM-1帧,将其中段开销传送给段开销分析装置722,段开销分析装置722用于分析STM-1帧中的段开销字节。指针定位装置723用于确定STM-1帧中虚容器的位置,以便通过虚容器帧分离装置724将虚容器帧从该STM-1帧中分离出,并将分离出的虚容器帧顺序存储到虚容器帧存储装置725中。
段开销和管理单元指针的9×9字节的结构如图3所示。由于映射逻辑对一些段开销是不处理的,因此在进行分析时,可以根据需要只选取A1、A2、B2作为分析对象,其他开销字节由于逻辑不关心,因此在装置中也可以不进行分析,若需要分析,也可以在装置的代码中扩充。AU-PTR指针的位置在STM-1帧的第4行1-9列共9个字节,用以指示VC4的首字节J1在AU-4净负荷的具体位置以便收端能据此正确分离VC4。段开销分析及指针定位的流程如图8所示。
3.虚容器帧检测装置首先要获取完整的虚容器帧,然后根据设定的STM-N通道号和VC4的序列号完成封装数据流分离,分离出通道开销及净荷数据,然后分别进行检测。该装置包括:虚容器帧获取装置731、通道开销检测装置732和净荷检测装置733。其中,虚容器帧获取装置731用于从虚容器帧存储装置725中顺序获取完整的虚容器帧;通道开销检测装置732,耦合到虚容器帧获取装置731,用于检测所述虚容器帧中的通道开销;净荷检测装置733同样耦合到虚容器帧获取装置731,用于检测虚容器帧中的净荷数据。
本技术领域人员知道,VC(虚容器)是SDH网中用以支持通道层连接的一种信息结构,它是由信息净负荷和POH(通道开销)组成的一矩形块状帧结构,分低阶VC和高阶VC,分别由C(容器)和TUG(支路单元组)加上通道开销构成。VC可作为一个独立实体在通道中任一点取出、插入,以进行同步复用或交叉连接处理。
以虚容器VC4为例,其结构参见图4,共9×261=2349个字节,首列是通道开销,其余260列是VC4的净荷数据,因而一个VC4缓冲区就是存放这样的一个完整的VC4帧结构的,同理,也需要一个VC4缓冲链表来管理缓冲区。VC4帧分析及通道开销检测的流程参见图9所示:
首先,取出一个VC4帧,对开销进行检测是否为全0或全1,若是,则直接上报有关检测结果,若不是,则进行通道开销分析。
通道开销分析函数AnalyzeVC4POH如下:*************************************************函数原型:CAnalyzeVC4∷AnalyzeVC4POH(int VC4ChID,CELL_TYPE*poh)功能描述:分析VC4通道开销输入 :int VC4ChID VC4通道号
:CELL_TYPE*poh VC4通道开销字节数组输出 :无返回值 :bool*************************************************
然后进行VC4的大小复帧号和序列号检测,如果处理LCAS(自动链路容量调整)协议,则进行LCAS协议分析。
最后,对VC4承载的数据流净荷数据进行检测。VC4净荷为VC4帧格式中除第一列通道开销之外的其他260列,共9行,一共为9*260=2340个字节。因为VC4净荷区域的使用比较灵活,所以需要根据其配置情况分别进行分析,如果该VC4通道没有进行配置,也就是说没有往该VC4通道映射数据,则不需要对该VC4通道的净荷进行分析;如果使用了该VC4通道,则需要对VC4承载的数据流净荷数据进行检测,检测流程参见图10所示:
首先对净荷数据进行全0或全1检测,若为全0或全1,则直接上报检测结果,否则进行数据流净荷的分析。
VC4净荷分析函数AnalyzeVC4Payload如下:*************************************************函数原型:CAnalyzeVC4∷AnalyzeVC4Payload(int VC4ChID,CELL_TYPE*payload,char*errorbuf)功能描述:Analyze payload of a VC4 frame输入 :int VC4ChID VC4通道号
:CELL_TYPE*payload VC4帧的净荷
:char*errorbuf=NULL 出错信息返回字符串输出 :errorbuf返回值 :bool*************************************************
然后,进一步检查是否配置成了TUG3(支路单元组3),若配置成TUG3,则需进行TUG3的分析。若VC4通道装载的是封装数据流,有可能是GFP(通用成帧过程)、LAPS(链路访问过程-SDH)等协议封装,则最后进行封装数据流的分析。
虽然通过实施例描绘了本发明,本领域普通技术人员知道,本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神,例如,调整开销和净荷的检测顺序,先检测净荷的正确性,再检测开销的正确性;数据的存储方式不是通过缓存器,而是通过文件存储,这些可轻易想到的变化或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本发明的精神。
Claims (10)
1、一种虚容器帧分析的方法,其特征在于,所述方法包括:
A、设置STM-N帧的配置参数;
B、根据所述设置的STM-N帧的配置参数进行SDH(同步数字体系)映射逻辑仿真并顺序获取STM-1帧数据;
C、检测所述获取的STM-1帧数据中的段开销;
D、根据所述设置的STM-N帧的配置参数获取所述STM-1帧数据中的虚容器帧;
E、检测所述获取的STM-1帧数据中的虚容器帧。
2、如权利要求1所述的虚容器帧分析的方法,其特征在于,所述STM-N帧的配置参数包括:STM-1通路总数、配置使用的STM-1通道号、管理单元指针初值,STM-1通道承载的净荷、虚容器通道对应的序列号。
3、如权利要求1或2所述的虚容器帧分析的方法,其特征在于,所述步骤B进一步包括:
B1、通过通信总线从所述映射逻辑仿真后的SDH数据流中获取STM-N帧;
B2、从所述STM-N帧中分解出标准的STM-1帧。
4、如权利要求1或2所述的虚容器帧分析的方法,其特征在于,所述步骤D进一步包括:
D11、根据所述设置的STM-N帧的配置参数确定STM-1帧中虚容器帧的起始位置;
D12、根据所述确定的STM-1帧中虚容器帧的起始位置获取所述STM-1帧中的虚容器帧。
5、如权利要求1或2所述的虚容器帧分析的方法,其特征在于,所述步骤D还包括:
D21、提取所述STM-1帧中的管理单元指针;
D22、根据所述设置的STM-N帧的配置参数检测所述提取的STM-1中的管理单元指针,并输出检测结果。
6、如权利要求1或2所述的虚容器帧分析的方法,其特征在于,所述步骤E进一步包括:
E1、提取所述虚容器帧中的通道开销;
E2、检测所述提取的所述虚容器帧中的通道开销;
E3、提取所述虚容器帧中的净荷数据;
E4、检测所述提取的虚容器帧中的净荷数据。
7、一种虚容器帧分析的装置,其特征在于,所述装置包括:
STM-N帧获取装置,用于从映射逻辑级联映射后的SDH数据流中获取STM-N帧;
段开销检测装置,耦合到所述STM-N帧获取装置,用于对所述STM-N帧获取装置获取的STM-N帧进行段开销检测及虚容器帧分离;
虚容器帧检测装置,耦合到所述段开销检测装置,用于检测所述段开销检测装置中分离出的虚容器帧。
8、如权利要求7所述的虚容器帧分析的装置,其特征在于,所述STM-N帧获取装置包括:
总线功能装置,用于从映射逻辑级联映射后的SDH数据流中获取STM-N帧;
通信总线转换装置,耦合到所述总线功能装置,用于从所述总线功能装置通过不同速率通信总线获取的STM-N帧中分解出标准的STM-1帧;
STM-1存储装置,耦合到所述通信总线转换装置,用于顺序存储所述通信总线转换装置分解出的标准的STM-1帧。
9、如权利要求8所述的虚容器帧分析的装置,其特征在于,所述段开销检测装置包括:
STM-1获取装置,用于从所述STM-1存储装置中顺序获取完整的STM-1帧;
段开销分析装置,耦合到所述STM-1获取装置,用于分析STM-1帧中的段开销字节;
指针定位装置,用于确定所述STM-1帧中虚容器的位置;
虚容器帧分离装置,用于根据所述指针定位装置确定的STM-1帧中虚容器的位置分离出虚容器帧;
虚容器帧存储装置,耦合到所述虚容器帧分离装置,用于顺序存储所述虚容器帧分离装置分离出的虚容器帧。
10、如权利要求9所述的虚容器帧分析的装置,其特征在于,所述虚容器帧检测装置包括:
虚容器帧获取装置,用于从所述虚容器帧存储装置中顺序获取完整的虚容器帧;
通道开销检测装置,耦合到所述虚容器帧获取装置,用于检测所述虚容器帧中的通道开销;
净荷检测装置,耦合到所述虚容器帧获取装置,用于检测所述虚容器帧中的净荷数据。
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