CN1728604A - 信息传输设备、方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种信息传输设备，主要用于光网络的网元间传送监控信息，其中所述信息传输设备包括第一异步处理单元、第二异步处理单元、第一开销处理单元以及第二开销处理单元，所述信息传输设备主要通过第一异步处理单元以及第二异步处理单元异步传送消息实现网元间通信。另外，本发明还公开了相应的信息传输方法及系统。由于通过异步方式实现网元间通信，本发明避免了使用同步方式带来的时钟跟踪透传等一系列问题。
Description
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，更具体的说，本发明涉及一种光网络中实现网元间通信的信息传输设备、方法及系统。
背景技术
目前，光纤通信技术发展很快，以波分复用(WDM，Wavelength DivisionMultiplexing)技术为基础的具有分插复用功能和交叉连接功能的光传输网具有易于重构、良好的扩展性等巨大优势，已成为未来高速传输网的发展方向。所述WDM技术的应用是采用将光纤的可用波段分成若干个小信道，每个信道对应一个波长，使单波长传输变成多波长同时传输，从而大大增加光纤的传输容量。例如，如果每个波长的传输速率为10Gb/s，在一根光纤中同时使用160个波长，则光纤总的传输容量可达10×160＝1600Gb/s。
WDM技术在光传输网中实现的典型系统是由光合波器(光复用器)、光放大器和可以提取独立光波长的光分波器(光解复用器)组成。发射端的光发射机发出光波长不同且精度和稳定度能满足一定要求的光信号，经过光合波器、掺铒光纤放大器，送入光纤中传输(光纤线路中可根据需要设置光线路放大器)，到达接收端后，经光纤前置放大器放大，通过光分波器恢复成原来的各路光信号。
目前，伴随着WDM技术的飞速发展，与其应用相关的技术也已展开，如网络监控信息传输技术。所谓网络监控信息传输技术是指网元与网元之间通过建立通信链路，进而利用所述建立的通信链路来传递网管监控信息，所述网管监控信息包括性能信息、工作状态、告警信息等。如果WDM系统不能进行有效的网络监控信息传输，将很难在网络中大规模采用。
目前WDM系统中网络监控信息传输主要采用两种方式：光监控信道(OSC，Optical Supervisory Channel)方式和调顶方式(Pilot Tone Modulation)
光监控信道(OSC，Optical Supervisory Channel)方式主要应用于传统的WDM系统中，其实现原理是光监控信道采用一个独立的波长，其数据格式采用标准的E1帧结构，一般速率为2.048Mb/s，在其帧结构中，规定了类似SDH系统D1～D12的数据通信信道(DCC，Data Communication Channels)，专门用来传输WDM系统的网管监控信息，因而OSC中的DCC通道(即DCC字节)就是WDM网管监控信息的物理承载层。
具体通信过程简单描述如下：
OSC单元接收系统控制与通信(SCC，System Control & Communication)单元(也简称为主控单元)的开销数据帧，经过处理后，通过光发射模块完成电光转换，将监控数据帧调制到OSC波长上(一般为1510nm、1625nm或1310nm)，OSC波长通过光合波器与信号光复用后入纤传送到对端设备，对端用光分波器将输入光分成信号光和OSC光信号，然后对端OSC单元的光接收模块完成OSC光信号的光电转换，还原出来的监控数据帧，经过处理后送到SCC单元进行数据交换。
参考图1，在该方案中时钟同步于一端SCC的时钟，当光纤发生断裂或者某节点的上游节点发生故障时，下游节点的时钟信息将丢失，实现上并不灵活。
另外，利用光监控信道OSC来传递网管监控信息，需要占用一个波长，因此，该技术方案的另一缺点是实现成本较高。
而调顶方式是将监控信息叠加在主业务上进行传输，它通过在发射机端的主业务信号上，叠加一小幅度的低频正弦调制作为标识；在接收端将两信号进行有效的分离，不同的信道采用不同的调制频率，在各中继端通过检测各频率调制信号来判别相应的光信号的功率电平，从而实现监控信息的传输。
利用调顶进行监控信息传输必须确定合适的调顶深度m，所述调顶深度m是指光功率调制幅度的峰峰值Vpp与“1”码平均光功率电平Vm之比，m太小会影响调顶信号的准确检测；m太大则会对系统的误码特性造成较大的影响。
业界试验及理论研究表明调顶调制会使误码曲线斜率改变，随着调顶深度的增大，误码曲线变得越来越平缓。这是因为接收机接收到的信号功率较小时，噪声对系统误码的贡献大于调顶对误码的贡献；而当接收到的信号功率较大时，情况正好相反。
以误码率BER等于10的负12次方为准，调顶深度m为5％和13％时，接收机灵敏度分别下降0.4dB和1.0dB左右；m进一步增加时，接收机灵敏度会急剧下降，如m＝18％时，接收机灵敏度下降达2.3dB。可见，m＜＝10％时理论和实测结果较为吻合；m＞10％后则误差较大，另外，m＜10％时，系统BER的变化在两个数量级以内(10的负12次方～10的负10次方)。实测结果表明：误码率从10的负12次方变化到10的负十次方时，接收机接收功率大致变化1dB。故调顶深度在5％以下时，调顶对系统接收机灵敏度的影响小于0.5dB。
综上，这种方案的主业务和调顶的性能指标不可能同时做到最佳，必须在可以接受的某个范围内，有所牺牲。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种灵活的信息传输设备、方法及系统，采用所述的设备、方法或系统可避免现有技术采用同步方式固有的时钟跟踪性造成的影响，不会产生调顶技术中固有的主业务和调顶性能指标的矛盾，且可摆脱传统WDM系统对OSC的依赖，解决在无OSC的WDM系统中实现网元间通信，并大大降低组网成本。
为解决上述问题，本发明的信息传输设备，包括：
第一异步处理单元，用于根据第一时钟控制接收本地网元发送给远端网元的上行监控信息并缓存，根据第二时钟控制读取所述上行监控信息并发送出去；
第一开销处理单元，用于从所述第一异步处理单元接收所述上行监控信息，然后将所述上行监控信息与业务数据一起封装处理成光传输信号，通过光线路传输给远端网元；
第二开销处理单元，用于从光线路接收远端网元发来的光传输信号，然后对所述光传输信号进行解封处理，以得到远端网元发送给本地网元的下行监控信息；
第二异步处理单元，用于根据第二时钟控制从所述第二开销处理单元接收所述下行监控信息并缓存，然后根据第一时钟控制将所述下行监控信息发送给本地网元处理。
其中，所述第一异步处理单元包括：
上行异步FIFO单元，用于缓存本地网元发送给远端网元的上行监控信息，并分开读写时钟以实现异步处理；
第一接收控制模块，用于根据第一时钟控制将本地网元传来的上行监控信息写入所述的上行异步FIFO单元；
第一发送控制模块，用于根据第二时钟控制从所述的上行异步FIFO单元读出所述的上行监控信息并发送出去；
所述第二异步处理单元包括：
下行异步FIFO单元，用于缓存远端网元发送给本地网元的下行监控信息，并分开读写时钟以实现异步处理；
第二接收控制模块，用于根据第二时钟控制将远端网元发来的下行监控信息写入所述的下行异步FIFO单元；
第二发送控制模块，用于根据第一时钟控制从所述的下行异步FIFO单元读出所述的上行监控信息并发送给本地网元处理。
其中，所述第一开销处理单元包括：
监控开销插入单元，用于将监控信息数据插入到传输业务的光传输信号的预定开销字节，以便与业务数据一起在光线路中传输；
所述第二开销处理单元包括：
监控开销提取单元，用于提取所述从光线路接收的光传输信号中预定开销字节传送的监控信息。
其中，所述光传输信号为同步传输模式信号，所述预定开销字节为数据通信信道字节。
其中，所述第一异步处理单元以及第二异步处理单元采用现场可编程逻辑门阵列或可擦除可编程逻辑器件。
相应的，本发明的信息传输方法，包括：
监控信息传送步骤：
a1信息传输设备根据第一时钟控制接收本地网元发送给远端网元的上行监控信息并缓存；并
b1根据第二时钟控制读取所述缓存的上行监控信息进而将所述上行监控信息与业务数据一起封装处理成光传输信号通过光线路传输给远端网元；
监控信息接收步骤：
a2信息传输设备从光线路接收远端网元发来的光传输信号，然后对所述光传输信号进行解封处理，以得到远端网元发送给本地网元的下行监控信息；并
b2根据第二时钟控制将所述下行监控信息缓存，然后根据第一时钟控制读取所述下行监控信息发送给本地网元处理。
其中，步骤a1、b2均通过异步先进先出单元进行缓存，并分开读写时钟以实现异步处理。
其中，步骤b1所述封装处理为将监控信息数据插入到传输业务的光传输信号的预定开销字节，以便与业务数据一起在光线路中传输；
步骤b2所述解封处理为提取所述从光线路接收的光传输信号中预定开销字节传送的监控信息。
其中，所述光传输信号为同步传输模式信号，所述预定开销字节为数据通信信道字节。
相应的，本发明的一种信息传输系统，用于波分复用光传输网的网元间传送监控信息，包括：
主控单元，用于将本地网元传送给远端网元的上行监控信息发送出去，并接收远端网元传送来的下行监控信息以进行相应处理；
波长转换单元，与所述主控单元连接，用于根据主控侧与线路侧不同时钟域的相应时钟分别控制与所述主控单元和光线路交互监控信息。
其中，所述波长转换单元包括：
第一异步处理单元，用于根据第一时钟控制接收本地网元发送给远端网元的上行监控信息并缓存，然后根据第二时钟控制读取所述上行监控信息并发送出去；
第一开销处理单元，用于从所述第一异步处理单元接收所述上行监控信息，然后将所述上行监控信息与业务数据一起封装处理成光传输信号通过光线路传输给远端网元；
第二开销处理单元，用于从光线路接收远端网元发来的光传输信号，然后对所述光传输信号进行解封处理，以得到远端网元发送给本地网元的下行监控信息；
第二异步处理单元，用于根据第二时钟控制从所述第二开销处理单元接收所述下行监控信息并缓存，然后根据第一时钟控制将所述下行监控信息发送给本地网元处理。
其中，所述第一异步处理单元包括：
上行异步FIFO单元，用于缓存本地网元发送给远端网元的上行监控信息，并分开读写时钟以实现异步处理；
第一接收控制模块，用于根据第一时钟控制将本地网元传来的上行监控信息写入所述的上行异步FIFO单元；
第一发送控制模块，用于根据第二时钟控制从所述的上行异步FIFO单元读出所述的上行监控信息并发送出去；
所述第二异步处理单元包括：
下行异步FIFO单元，用于缓存远端网元发送给本地网元的下行监控信息，并分开读写时钟以实现异步处理；
第二接收控制模块，用于根据第二时钟控制将远端网元发来的下行监控信息写入所述的下行异步FIFO单元；
第二发送控制模块，用于根据第一时钟控制从所述的下行异步FIFO单元读出所述的上行监控信息发送给本地网元处理。
其中，所述第一开销处理单元包括：
监控开销插入单元，用于将监控信息数据插入到传输业务的光传输信号的预定开销字节，以便与业务数据一起在光线路中传输；
所述第二开销处理单元包括：
监控开销提取单元，用于提取所述从光线路接收的光传输信号中预定开销字节传送的监控信息。
其中，所述光传输信号为同步传输模式信号，所述预定开销字节为数据通信信道字节。
其中，所述第一异步处理单元以及第二异步处理单元采用现场可编程逻辑门阵列或可擦除可编程逻辑器件。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
首先，本发明通过异步方式实现网元间通信，例如将波长转换器(OTU，Optical Transponder Unit)设备处理数据传输的时钟按照SCC侧与OTU侧时钟分离独立，然后根据不同的时钟读写数据，从而避免了使用同步方式带来的时钟跟踪透传等一系列问题。
其次，本发明通过将监控信息随业务一起传送，不需单独的OSC用于监控信息传输，因此，可大大降低系统成本，提高产品竞争力，尤其对城域网低成本解决方案非常有利。
再次，本发明中不存在调顶技术中由于调顶对系统误码性能的影响。
再次，本发明中信息可以通过DCC字节传送，因此还进一步具有信息传输速率快的优点，如果12个DCC字节全部使用，速率可以达到768Kbps。
附图说明
图1是现有技术时钟同步跟踪示意图；
图2是本发明信息传输设备组成示意图；
图3是图2所示第一异步处理单元组成示意图；
图4是图2所示第二异步处理单元组成示意图；
图5是本发明一种信息传输系统的组成示意图；
图6是本发明另一种信息传输系统的组成示意图；
图7是本发明信息传输系统的一种组成环境示意图；
图8是本发明异步处理单元FPGA设计的信号连接示意图；
图9是图8所示FPGA开销处理的一种实施例信号连接示意图；
图10是图9所示FPGA的逻辑模块框图；
图11是本发明FPGA接收信息的流程图；
图12是本发明FPGA发送信息的流程图。
具体实施方式
本发明用于实现光网络的网元间通信，其主要原理是采用异步时钟处理方式解决现有技术中同步处理方式存在的时钟同步跟踪的问题，即在光网络传输设备如OTU上增加异步处理单元用于实现异步处理。另外，本发明还将网元间通信的监控信息插入光传输信号的预定开销字节随业务一起传送，若所述光传输信号为同步传输模式(STM，Synchronous Transport Module)信号，在具体实现时采用的开销字节可以是任意DCC字节，也可以是其它任意可用字节。由于是随路传送方式，因此可避免对OSC的依赖，并大大降低组网成本。
以下进行详细描述，为了叙述的方便，定义信息传输的上行方向为：本地网元发往远端网元方向，下行方向为：远端网元发给本地网元，另外，由于具体在光线路中传输的光传输信号不是本发明的重点，且不影响本发明产生的有益效果，以下光传输信号将以STM信号为例进行说明。
图2是本发明信息传输设备的组成示意图。如图2所示，本发明的信息传输设备包括第一异步处理单元10、第一开销处理单元11、第二开销处理单元12以及第二异步处理单元13。
第一异步处理单元10，其主要功能是根据第一时钟控制接收本地网元发送给远端网元的上行监控信息并缓存，进而根据第二时钟控制读取所述上行监控信息并发送出去。所述第一异步处理单元功能具体可采用现场可编程逻辑门阵列(FPGA，Field Programmable Gate Array)、可擦除可编程逻辑器件(EPLD，Erasable Programmable Logic Device)或其他的可编程设计器件或者集成电路芯片实现。
第一开销处理单元11，从所述第一异步处理单元10接收所述上行监控信息，进而将所述上行监控信息与业务数据一起封装成同步传输模式信号通过光线路传输给远端网元。具体实现时，为了实现将监控信息与业务数据组成可以在光传输网中传输的同步传输信号，所述第一开销处理单元进一步包括监控开销插入单元，用于将监控信息数据插入到传输业务的同步传输模式(STM，Synchronous Transport Module)信号的预定开销字节，以便与业务数据一起在光线路中传输，由于将开销与业务数据封装成STM信号是本领域的公知技术，可采用相应光设备实现，这里不再赘述。
第二开销处理单元12，从光线路接收远端网元发来的同步传输模式信号，进而对所述同步传输模式信号进行解帧处理，以得到远端网元发送给本地网元的下行监控信息。而为了解析出光传输网中传来的监控信息，所述第二开销处理单元进一步包括监控开销提取单元，用于提取所述从光线路接收的同步传输模式信号中预定开销字节传送的监控信息。由于将STM信号解帧并提取相应开销信息是本领域公知技术，这里也不再详细描述。
第二异步处理单元13，根据第二时钟控制从所述第二开销处理单元接收所述下行监控信息并缓存，进而根据第一时钟控制将所述下行监控信息发送给本地网元处理。
与所述第一异步处理单元类似，具体实现时，所述第二异步处理单元功能同样可采用FPGA、EPLD或其他的可编程设计器件或者集成电路芯片实现。
下面进一步说明本发明的信息传输设备，图3是图2所示第一异步处理单元的详细组成示意图，如图3所示，所述第一异步处理单元10包括：
上行异步先进先出(FIFO，First In First Out)单元100，用于缓存本地网元发送给远端网元的上行监控信息，并分开读写时钟以实现异步处理。
多时钟域带来的一个问题就是，如何设计异步时钟之间的接口电路。异步FIFO是一种先进先出的电路，使用在需要产生数据接口的部分，用来存储、缓冲在两个异步时钟之间的数据传输。可实现在两个不同时钟系统之间快速而方便地传输实时数据。
第一接收控制单元101，用于根据第一时钟控制将本地网元传来的上行监控信息写入所述的上行异步FIFO单元进行缓存；
第一发送控制单元102，用于根据第二时钟控制从所述的上行异步FIFO单元读出所述的上行监控信息并发送出去。
本发明中第二异步处理单元与第一异步处理单元功能类似，其区别只是具体收发信息的时钟相反，图4是图2所示第二异步处理单元的详细组成示意图。所述第二异步处理单元13包括：
下行异步FIFO单元130，主要用于缓存远端网元发送给本地网元的下行监控信息，并分开读写时钟以实现异步处理；
第二接收控制单元131，主要用于根据第二时钟控制将远端网元发来的下行监控信息写入所述的下行异步FIFO单元进行缓存；
第二发送控制单元132，主要用于根据第一时钟控制从所述的下行异步FIFO单元读出所述的上行监控信息并发送给本地网元处理。
本发明中实现上述信息传输设备可通过增加相应网络设备的功能实现，例如OTU中增加异步处理功能，而相应异步处理功能则可采用FPGA或EPLD等可编程电路设计实现。
下面说明本发明信息传输设备的工作流程，下面按照监控信息接收和发送两个过程进行描述。
监控信息传送步骤：
a1、信息传输设备根据第一时钟控制接收本地网元发送给远端网元的上行监控信息并缓存；并
b1、根据第二时钟控制读取所述缓存的上行监控信息进而将所述上行监控信息与业务数据一起封装处理成光传输信号通过光线路传输给远端网元，其中所述封装处理为将监控信息数据插入到传输业务的光传输信号的预定开销字节，以便与业务数据一起在光线路中传输；
监控信息接收步骤：
a2、信息传输设备从光线路接收远端网元发来的光传输信号，进而对所述光传输信号进行解封处理，以得到远端网元发送给本地网元的下行监控信息，所述解封处理为提取所述从光线路接收的光传输信号中预定开销字节传送的监控信息；
b2、根据第二时钟控制将所述下行监控信息缓存，进而根据第一时钟控制将所述下行监控信息发送给本地网元处理。
需要说明的是，具体实施时，上述步骤a1、b2均可通过异步先进先出单元进行缓存，并分开读写时钟以实现异步处理，而所述光传输信号可以为同步传输模式信号，也可以是其他可在光传输网中传输的信号，例如光传输网(OTN，Optical Transport Network)信号，若所述光传输信号采用同步传输模式信号，则所述预定开销字节可采用DCC字节或其他任意可用开销字节。
图5是本发明另一方面一种信息传输系统的组成示意图。如图5所示，所述信息传输系统包括主控单元50和波长转换单元51。
主控单元50，用于将本地网元传送给远端网元的上行监控信息发送出去，并接收远端网元传送来的下行监控信息以进行相应处理；
波长转换单元51，与所述主控单元50连接，用于根据主控侧与线路侧不同时钟域的相应时钟分别控制与所述主控单元和光线路交互监控信息。
其中所述波长转换单元51即波长转换器，是将非标准的波长转换为标准的波长以便在整个网中交换和传送。OTU在光信号恶化的情况下执行再生功能。OTU的另外一个重要功能是开销处理。它从信号中提取开销并且处理。因为OTU可以接触电信号，所以它很容易进行开销处理。现在OTU大多是光电OTU。本发明中将所述OTU增加了相应异步处理功能，具体实现时，所述波长转换单元功能可采用上述的信息传输设备实现，这里不再详述。
图6是本发明另一种信息传输系统的组成示意图。如图6所示，所述信息传输系统包括主控单元60、第一异步处理单元61、第一开销处理单元62、第二开销处理单元63以及第二异步处理单元64。
主控单元60，用于将本地网元传送给远端网元的上行监控信息发送出去，并接收远端网元传送来的下行监控信息以进行相应处理；
第一异步处理单元61，用于根据第一时钟控制接收本地网元发送给远端网元的上行监控信息并缓存，进而根据第二时钟控制读取所述上行监控信息并发送出去；
第一开销处理单元62，用于从所述第一异步处理单元接收所述上行监控信息，进而将所述上行监控信息与业务数据一起封装成同步传输模式信号通过光线路传输给远端网元；
第二开销处理单元63，用于从光线路接收远端网元发来的同步传输模式信号，进而对所述同步传输模式信号进行解帧处理，以得到远端网元发送给本地网元的下行监控信息；
第二异步处理单元64，用于根据第二时钟控制从所述第二开销处理单元接收所述下行监控信息并缓存，进而根据第一时钟控制将所述下行监控信息发送给本地网元处理。
上述信息传输系统中，将第一种信息传输系统中波长转换单元的功能由各个组成单元实现，也即具体实现时并不一定采用波长转换单元，而是由各个功能单元组合实现，其中各个功能单元的具体实现可参考上述信息传输设备的相关描述，这里不再赘述。
下面以具体实施例进行说明，图7是本发明信息传输系统的一种实施网络环境示意图。如图7所示，本地网元主控板系统与控制单元(SCC，SystemControl & Communication)与远端网元主控板SCC间需通信交互监控信息。在本地网元侧与传输线路间以及远端网元与线路侧之间均有OTU设备(如图示，在本地为OTU1，在远端为OTU2)，各个OTU设备均包括异步处理单元。
为了叙述方便，以下将OTU设备按时钟域分为SCC侧和线路侧，其中将OTU设备中异步处理单元与时钟域1的接口部分称为SCC侧，而将异步处理单元与时钟域2的接口部分称为线路侧。本地OTU设备异步处理单元与SCC侧开销收发使用时钟1，与线路侧开销收发使用时钟2；远端OTU2设备异步处理单元与SCC侧开销收发使用时钟4，与线路侧收发则使用时钟3。
本发明中所谓的异步即时钟1、2之间的异步(或者时钟3、4之间的异步)，四个时钟源说明如下：
时钟1，时钟4：SCC与OTU单板开销串口通信的接口时钟，可从SCC获取；
时钟2，时钟3：异步处理单元与线路侧开销串口通信的接口时钟，可从本地晶振获取。
在上述的网络环境中，OTU设备包括异步处理单元可以实现异步处理，另外由于OTU设备自身具有的开销处理、波长转换功能则可实现将监控信息等网元间通信的信息与业务数据一起转换为STM信号在光网络中传输，因此，不需额外的OSC板。
下面以采用FPGA设计的异步处理单元具体进行说明，请参考图8，OTU与主控板SCC以及线路侧开销处理部分的通信是在FPGA逻辑内部完成的，FPGA两侧的信号连接关系如图8所示，FPGA与主控板SCC以及OTU线路侧开销处理部分通过开销数据线连接，另外，上行方向和下行方向均有相应开销时钟和开销帧同步信号。
图9是图8所示FPGA开销处理的一种实施例信号连接示意图。
本实施例中FPGA采用的是2M的串口开销，每一帧有32个时隙，帧频为8KHZ。传送监控信息的开销字节采用DCC字节，以下就以2M串口开销为例进行讲解说明。
时钟1：CLK2M_SCC
时钟2：CLK2M_OTU
上行方向接收开销使用时钟CLK2M_SCC，上行方向发送开销使用时钟CLK2M_OTU；
下行方向接收开销使用时钟CLK2M_OTU，下行方向发送开销使用时钟CLK2M_SCC；
SDO_SCC、SDO_OTU、SDI_SCC、SDI_OTU为开销数据线；
CLK2M_SCC、CLK2M_OTU为2M的开销时钟；
FP8K_SCC、FP8K_OTU为帧同步信号；
详细信号如表一所示：
表一
| 信号 | 描述 |
| CLK2M_OTU | 2.048M，FPGA与线路侧的DCC串口通信接口时钟 |
| CLK2M_SCC | 2.048M，FPGA与SCC侧DCC串口通信接口时钟 |
| FP8K_OTU | 8K帧同步信号，用于DCC串口通信开销时隙的定位。同步于CLK2M_OTU |
| FP8K_SCC | 8K帧同步信号，用于DCC串口通信开销时隙的定位。同步于CLK2M_SCC |
| SDI_OTU | OTU线路侧与FPGA接口开销串口数据线，FPGA接收 |
| SDI_SCC | SCC侧与FPGA接口开销串口数据线，FPGA接收 |
| SDO_OTU | OTU线路侧与FPGA接口开销串口数据线，FPGA发送 |
| SDO_SCC | SCC侧与FPGA接口开销串口数据线，FPGA发送 |
图10是图9所示FPGA的逻辑模块组成示意图。FPGA主要包括逻辑模块1、2、3、4，以及异步FIFO1和异步FIFO2，主控板SCC与OTU之间按照高级数据链路控制(HDLC，High level Data Link Control)协议进行数据传输，其中逻辑模块1主要完成以下功能：
1)开销提取。对于串口开销总线上的数据，只接收所需要的时隙，其它的时隙均不处理，即丢弃，也即根据有效信息在开销中的时隙位置，选择接收，本实施例中为DCC有效时隙。
2)空信息的剃除。由于主控板SCC按照HDLC协议将监控信息打包发送到FPGA，因此，在接收主控板的监控信息时需找出两个有效HDLC数据包之间无效信息(一般为FF)并丢弃，不写入FIFO。
3)HDLC帧头定界符7E与帧尾定界符的搜索。即对于接收到的每一个包需要找到帧头与帧尾；仅有效信息可以写入FIFO(有效信息包括上行方向2个7E头与1个7E尾；下行方向1个7E头与1个7E尾)。
4)控制FIFO的读写使能。
逻辑模块2主要完成以下功能：
1)开销插入。在DCC有效时隙其间，如果FIFO为可读状态，则读取FIFO将FIFO内接收下来的有效信息插入开销的有效时隙；否则如果FIFO为不可读状态，则全部插入‘1’。
2)控制FIFO的读写使能。
逻辑模块3功能与逻辑模块2相反，其主要完成以下功能：
1)开销提取。提取线路侧传送来的STM信号中预定开销字节传送的监控信息，并在DCC有效时隙其间，如果FIFO为可写状态，将所述开销信息写入FIFO。
2)控制FIFO的读写使能。
逻辑模块4功能与逻辑模块1相反，其主要完成以下功能：
1)控制FIFO的读写使能。
2)数据协议帧封装。将读取的监控信息封装成HDLC帧发送给主控板的SCC。
3)开销插入。将封装好的监控信息数据帧插入到与SCC侧的开销串口。
上行FIFO1模块完成如下功能：
异步FIFO1，其功能是接收SCC侧的串口开销有效数据，缓存，然后通过读时钟将开销字节信息送出，插入到OTU线路侧开销串口数据线上。其中
写时钟：CLK2M_SCC
读时钟：CLK2M_OTU
下行FIFO1模块完成如下功能：
异步FIFO2，其功能是接收OTU线路侧的串口开销有效数据，缓存，然后通过读时钟将开销字节送出，插入到SCC侧开销串口数据线上。其中
写时钟：CLK2M_OTU
读时钟：CLK2M_SCC
上述以具体的FPGA设计对OTU中异步处理单元的实现进行了详细说明，由于采用异步处理，可取消同步方式进行网元间通信的时钟跟踪依赖性，使开销处理在同一方向上收发时钟域完全独立。
下面结合信息传输的具体流程说明上述FPGA的操作过程。不失一般性，监控信息以采用DCC字节传送为例。
图11是上行方向信息传输的流程。
在步骤s100，主控板SCC将监控信息按特定协议(一般为High level DataLink Control，高级数据链路控制，简称HDLC，理论上也可以使用其它协议实现)插入到开销串口的DCC通道；
在步骤s101，逻辑模块1接收SCC发送过来的开销信息(SDI_SCC)，从中提取出所需的有效时隙，同时搜索HDLC的帧定界符7E，找到后开始写入异步FIFO1，直到写入HDLC的帧尾定界符后，关闭FIFO1的写使能，禁止写入，等待下一个HDLC帧的到来；
然后在步骤s102，逻辑模块2判断异步FIFO1是否为可读，如果可读，则在步骤s103，从FIFO1读取信息插入OTU侧开销的有效时隙，如果不可读，则在步骤s104，往OTU侧开销的有效时隙插入‘1’；
最后在步骤s105，开销处理部分将开销数据与业务数据组成的同步传输模式信号一起发送到光传输网传输给远端网元。
图12是下行方向接收信息的流程。
在步骤s200，OTU的开销处理部分接收线路侧发送来的同步传输模式信号，并提取所述同步传输模式信号中预定开销字节传送的监控信息；
然后在步骤s201，逻辑模块4将所述监控信息写入到异步FIFO2；
进一步在步骤s202，逻辑模块3判断异步FIFO2是否为可读，如果可读，则在步骤s203，从异步FIFO2读取缓存的监控信息，然后封装成HDLC协议帧格式插入OTU主控侧开销的有效时隙，如果不可读，则在步骤s204，往OTU主控板开销的有效时隙插入‘1’；
最后在步骤s203，主控板SCC接收所述HDLC数据帧格式的监控信息，解帧并进行相应处理。
综上，本发明由于采用异步方式实现网元间通信，取消了同步方式固有的时钟跟踪依赖性，使开销处理在同一方向上收发时钟域完全独立。
而且由于无需单独的OSC板传送监控信息等，从而可大大降低组网成本，摆脱对OSC的依赖，解决在无OSC的WDM系统中实现网元间通信的问题。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (15)
1.一种信息传输设备，用于光网络的网元间传送监控信息，其特征在于，包括：
第一异步处理单元，用于根据第一时钟控制接收本地网元发送给远端网元的上行监控信息并缓存，根据第二时钟控制读取所述上行监控信息并发送出去；
第一开销处理单元，用于从所述第一异步处理单元接收所述上行监控信息，将所述上行监控信息与业务数据一起封装处理成光传输信号，通过光线路传输给远端网元；
第二开销处理单元，用于从光线路接收远端网元发来的光传输信号，对所述光传输信号进行解封处理，以得到远端网元发送给本地网元的下行监控信息；
第二异步处理单元，用于根据第二时钟控制从所述第二开销处理单元接收所述下行监控信息并缓存，根据第一时钟控制将所述下行监控信息发送给本地网元处理。
2.根据权利要求1所述的信息传输设备，其特征在于，所述第一异步处理单元包括：
上行异步先进先出单元，用于缓存本地网元发送给远端网元的上行监控信息，并分开读写时钟以实现异步处理；
第一接收控制模块，用于根据第一时钟控制将本地网元传来的上行监控信息写入所述的上行异步先进先出单元；
第一发送控制模块，用于根据第二时钟控制从所述的上行异步先进先出单元读出所述的上行监控信息并发送出去；
所述第二异步处理单元包括：
下行异步先进先出单元，用于缓存远端网元发送给本地网元的下行监控信息，并分开读写时钟以实现异步处理；
第二接收控制模块，用于根据第二时钟控制将远端网元发来的下行监控信息写入所述的下行异步先进先出单元；
第二发送控制模块，用于根据第一时钟控制从所述的下行异步先进先出单元读出所述的上行监控信息并发送给本地网元处理。
3.根据权利要求1所述的信息传输设备，所述第一开销处理单元包括：
监控开销插入单元，用于将监控信息数据插入到传输业务的光传输信号的预定开销字节，以便与业务数据一起在光线路中传输；
所述第二开销处理单元包括：
监控开销提取单元，用于提取所述从光线路接收的光传输信号中预定开销字节传送的监控信息。
4.根据权利要求3所述的信息传输设备，其特征在于，所述光传输信号为同步传输模式信号，所述预定开销字节为数据通信信道字节。
5.根据权利要求1-4任一项所述的信息传输设备，其特征在于，所述第一异步处理单元以及第二异步处理单元采用现场可编程逻辑门阵列或可擦除可编程逻辑器件。
6、一种信息传输方法，应用于前述信息传输设备中，其特征在于，包括：
监控信息传送步骤：
a1信息传输设备根据第一时钟控制接收本地网元发送给远端网元的上行监控信息并缓存；并
b1根据第二时钟控制读取所述缓存的上行监控信息，然后将所述上行监控信息与业务数据一起封装处理成光传输信号通过光线路传输给远端网元；
监控信息接收步骤：
a2信息传输设备从光线路接收远端网元发来的光传输信号，对所述光传输信号进行解封处理，得到远端网元发送给本地网元的下行监控信息；并
b2根据第二时钟控制将所述下行监控信息缓存，然后根据第一时钟控制读取所述下行监控信息发送给本地网元处理。
7、根据权利要求6所述的信息传输方法，其特征在于，步骤a1、b2均通过异步先进先出单元进行缓存，并分开读写时钟以实现异步处理。
8、根据权利要求6所述的信息传输方法，其特征在于，步骤b1所述封装处理为将监控信息数据插入到传输业务的光传输信号的预定开销字节，以便与业务数据一起在光线路中传输；
步骤b2所述解封处理为提取所述从光线路接收的光传输信号中预定开销字节传送的监控信息。
9、根据权利要求6-8任一项所述的信息传输方法，其特征在于，所述光传输信号为同步传输模式信号，所述预定开销字节为数据通信信道字节。
10.一种信息传输系统，用于光网络的网元间传送监控信息，其特征在于，包括：
主控单元，用于将本地网元传送给远端网元的上行监控信息发送出去，并接收远端网元传送来的下行监控信息以进行相应处理；
波长转换单元，与所述主控单元连接，用于根据主控侧与线路侧不同时钟域的相应时钟分别控制与所述主控单元和光线路交互监控信息。
11.根据权利要求10所述的信息传输系统，其特征在于，所述波长转换单元包括：
第一异步处理单元，用于根据第一时钟控制接收本地网元发送给远端网元的上行监控信息并缓存，根据第二时钟控制读取所述上行监控信息并发送出去；
第一开销处理单元，用于从所述第一异步处理单元接收所述上行监控信息，将所述上行监控信息与业务数据一起封装处理成光传输信号通过光线路传输给远端网元；
第二开销处理单元，用于从光线路接收远端网元发来的光传输信号，对所述光传输信号进行解封处理，以得到远端网元发送给本地网元的下行监控信息；
第二异步处理单元，用于根据第二时钟控制从所述第二开销处理单元接收所述下行监控信息并缓存，根据第一时钟控制将所述下行监控信息发送给本地网元处理。
12.根据权利要求11所述的信息传输系统，其特征在于，所述第一异步处理单元包括：
上行异步先进先出单元，用于缓存本地网元发送给远端网元的上行监控信息，并分开读写时钟以实现异步处理；
第一接收控制模块，用于根据第一时钟控制将本地网元传来的上行监控信息写入所述的上行异步先进先出单元；
第一发送控制模块，用于根据第二时钟控制从所述的上行异步先进先出单元读出所述的上行监控信息并发送出去；
所述第二异步处理单元包括：
下行异步先进先出单元，用于缓存远端网元发送给本地网元的下行监控信息，并分开读写时钟以实现异步处理；
第二接收控制模块，用于根据第二时钟控制将远端网元发来的下行监控信息写入所述的下行异步先进先出单元；
第二发送控制模块，用于根据第一时钟控制从所述的下行异步先进先出单元读出所述的上行监控信息发送给本地网元处理。
13.根据权利要求11所述的信息传输系统，其特征在于，所述第一开销处理单元包括：
监控开销插入单元，用于将监控信息数据插入到传输业务的光传输信号的预定开销字节，以便与业务数据一起在光线路中传输；
所述第二开销处理单元包括：
监控开销提取单元，用于提取所述从光线路接收的光传输信号中预定开销字节传送的监控信息。
14.根据权利要求13所述的信息传输系统，其特征在于，所述光传输信号为同步传输模式信号，所述预定开销字节为数据通信信道字节。
15.根据权利要求11-14任一项所述的信息传输系统，其特征在于，所述第一异步处理单元以及第二异步处理单元采用现场可编程逻辑门阵列或可擦除可编程逻辑器件。
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