CN1983885B - 光通道数据单元到同步光传输网络的解映射方法及装置 - Google Patents

光通道数据单元到同步光传输网络的解映射方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光通道数据单元到同步光传输网络的异步解映射装置，包括：解映射单元，接收以VC4级联方式在同步光传输网络中传送的光通道数据单元，并提取光通道数据单元净荷，生成第一缺口时钟；业务平滑单元，用于以第一缺口时钟写入的光通道数据单元净荷，同时生成第二缺口时钟，控制光通道数据单元净荷读出速率；时钟跟踪单元，用于从所述业务平滑单元输出的数据中提取数据时钟，恢复光通道数据单元数据。本发明还公开了一种光通道数据单元到同步光传输网络的异步解映射方法。本发明通过预制调度图案实现高频抖动滤除、S字节低频抖动滤除方法、并结合指针泄漏和S字节泄漏的比特泄漏有效减少业务抖动。

Description

光通道数据单元到同步光传输网络的解映射方法及装置 
技术领域
本发明涉及光传输网络技术，特别涉及一种光通道数据单元到同步光传输网络的解映射方法及装置。 
背景技术
在SDH(Synchronous Digital Hierarchy，同步光传输网络)网络广泛铺设的情况下，存在OTN(Optical Transport Network，光传送网)连接信号ODUk(OTN Data Unit，OTN数据单元)进入SDH网络传送的需求；同时考虑OTN和SDH网络的共存，也需要提供一种ODUk信号以客户数据的形式映射进入容器C4-XC中，其中C4加上开销即构成了STM-N(Synchronous TransmitMode，同步传输模式)数据，并以级联或虚级联方式传送，从而实现ODUk颗粒在SDH网络中的传送。 
ITU-T的G.707标准定义的ODUk异步映射进入C4--XC的映射方法，ODUk连接信号可以在SDH网络中以VC-4级联或虚级联的方式进行传送，即ODU1映射进入C4-17C，ODU2映射进入C4-68C。图1描述了ODU1到C4-17C的实际映射结构，其中D表示有效数据、R表示固定填塞、C表示调整机会，其中，CCCCC＝00000表示S是有效数据，CCCCC＝11111表示S是填塞数据。 
从C4-17C或C4-68C中恢复ODUk业务，需要有异步解映射过程。由于OTN业务对于抖动的要求很高，该要求由G.8251定义，需要一种包括去抖措施的异步解映射方案滤除相应抖动、保证时钟性能。 
现有技术中的解决方案如图2所示，控制读入单元根据映射结构以及时钟和实际数据，产生一个带缺口的时钟，去掉STM-N中的开销和填塞比特，将实际ODU1数据写入FIFO(First In First Out，先进先出)缓存器；同时用一个锁相环去平滑带缺口的时钟，产生实际ODU1时钟，控制FIFO读出。 
然而，由于该方案直接从STM-N中提取ODU1净荷，需要去除填充信息、控制信息以及开销，造成业务出现大段的空缺，空缺不均匀的业务不经平滑处理直接用一个锁相环提取ODU1时钟，因此，很难保证实际输出时钟的抖动性能，难以达到G.8251对OTN抖动产生的要求。其中，ODUk在SDH网中传送会有多个环节带来抖动，ODUk业务映射入VC4-XC需要进行码速调整，该过程会引入映射抖动；另外，VC4-XC以虚级联的方式在网络中传送，不同的虚容器传送路径不同，会有轻微的速率和相位差异，为了补偿这种差异，在虚容器传送路径上会进行指针调整，在ODUk支路口上叠加了指针调整抖动，指针调整抖动和映射抖动称为结合抖动，映射抖动和结合抖动是影响时钟恢复质量的基本因素。 
发明内容
控制信息以及开销，造成业务出现大段的空缺，空缺不均匀的业务不经平滑处理直接用一个锁相环提取ODU1时钟，因此，很难保证实际输出时钟的抖动性能，难以达到G.8251对OTN抖动产生的要求。其中，ODUk在SDH网中传送会有多个环节带来抖动，ODUk业务映射入VC4-XC需要进行码速调整，该过程会引入映射抖动；另外，VC4-XC以虚级联的方式在网络中传送，不同的虚容器传送路径不同，会有轻微的速率和相位差异，为了补偿这种差异，在虚容器传送路径上会进行指针调整，在ODUk支路口上叠加了指针调整抖动，指针调整抖动和映射抖动称为结合抖动，映射抖动和结合抖动是影响时钟恢复质量的基本因素。 
本发明要解决的问题是提供一种光通道数据单元到同步光传输网络的解映射方法及装置，以解决现有技术不能有效滤除映射抖动和结合抖动的缺陷。 
为解决上述问题，本发明提供了一种光通道数据单元到同步光传输网络的异步解映射装置，包括：解映射单元、业务平滑单元和时钟跟踪单元； 
所述解映射单元，接收以VC4级联方式在同步光传输网络中传送的光通道数据单元，并提取光通道数据单元净荷，生成第一缺口时钟； 
所述业务平滑单元，用于存储以第一缺口时钟写入的光通道数据单元净荷，同时生成第二缺口时钟，控制光通道数据单元净荷读出速率； 
所述时钟跟踪单元，用于从所述业务平滑单元输出的数据中提取数据时钟，恢复光通道数据单元数据。 
还包括再成帧单元，用于对以虚级联方式在同步光传输网络中传送的光通道数据单元延时补偿后输出的不规则数据进行处理，重新生成规则帧结构，并发送到解映射单元。 
所述解映射单元进一步包括：解映射子单元和统计子单元， 
所述解映射子单元，用于从以VC4级联方式在同步光传输网络中传 送的光通道数据单元中提取光通道数据单元净荷，并生成第一缺口时钟； 
所述统计子单元，用于从以VC4级联方式在同步光传输网络中传送的光通道数据单元中识别调整机会S字节信息和指针调整信息，并发送给业务平滑单元。 
所述业务平滑单元进一步包括：平滑缓冲子单元和业务平滑算法子单元， 
所述平滑缓冲子单元，用于存储通过第一缺口时钟写入的光通道数据单元净荷； 
所述业务平滑算法子单元，用于通过S字节信息和指针调整信息产生第二缺口时钟，并控制从平滑缓冲子单元中的读出光通道数据单元净荷的速率，其中，第二缺口时钟为缺口均匀分布的调度图案。 
所述业务平滑算法子单元进一步包括：预制调度图案选择器、S字节处理器和指针泄漏控制器； 
所述预制调度图案选择器，根据统计的S比特数和指针泄漏部分泄漏的等效S比特数选择预制的缺口均匀分布的调度图案； 
所述S字节处理器，用于减少S字节向预制调度图案选择器泄漏时产生的低频抖动； 
所述指针泄漏控制器，将由于指针调整最大造成的相位跃变暂存起来，然后逐渐泄漏发送到预制调度图案选择器。 
所述S字节处理器采用S字节时间窗平均泄漏法或无漏损FIR滤波器泄漏法减少低频抖动。 
本发明还提供了一种光通道数据单元到同步光传输网络的解映射方法，包括以下步骤： 
A、解映射步骤，接收以VC4级联方式在同步光传输网络中传送的光通道数据单元，并提取光通道数据单元净荷，生成第一缺口时钟； 
B、业务平滑步骤，存储光通道数据单元净荷，同时生成第二缺口时钟，控制光通道数据单元净荷读出速率； 
C、时钟跟踪步骤，跟踪所述第二缺口时钟，恢复数据时钟，并恢复光通道数据单元数据。 
步骤A之前还包括： 
D、再成帧步骤，对以虚级联方式在同步光传输网络中传送的光通道数据单元延时补偿后输出的不规则数据进行处理，重新生成规则帧结构。 
步骤B通过预制调度图案选择方法产生第二缺口时钟。 
所述预制调度图案包括：用于光通道数据单元1到C4-17C的解映射图案和光通道数据单元2到C4-68C的解映射图案。 
所述光通道数据单元1到C4-17C解映射图案包括(432，408)和(432，409)两种，其中，(432，408)表示432个周期中有408个有效，(432，409)表示432个周期中有409个有效。 
所述预制调度图案选择根据统计的S比特数和指针泄漏部分泄漏的等效S比特数选择预制的缺口均匀分布的调度图案。 
所述统计的S比特数采用S字节时间窗平均泄漏法或无漏损FIR滤波器泄漏法减少低频抖动。 
与现有技术相比，本发明具有以下优点： 
本发明通过逐级平滑的方式消除抖动，能有效滤除映射抖动和结合抖动。 
进一步，本发明通过预制调度图案实现高频抖动滤除、S字节低频抖动滤除方法、并结合指针泄漏和S字节泄漏的比特泄漏有效减少业务抖动。 
进一步，本发明同时支持级联和虚级联，通过再成帧滤除虚级联延迟补偿造成抖动。 
附图说明
图1是现有技术中ODU1到C-4-17C的实际映射结构； 
图2是现有技术中从STM-N提取ODU1净荷的结构图； 
图3是本发明光通道数据单元到同步光传输网络的解映射装置的一个优选实施例结构图； 
图4是图3中业务平滑单元的详细结构图； 
图5是本发明光通道数据单元到同步光传输网络的解映射方法的一个优选实施例流程图。 
具体实施方式
下面本发明将结合附图，对本发明的最佳实施方案进行详细描述。 
本发明光通道数据单元到同步光传输网络的解映射装置的一个优选实施例结构如图3所示，包括：再成帧单元10、解映射单元20、业务平滑单元30、时钟跟踪单元40。其中，再成帧单元10对虚级联延时补偿后输出的不规则数据进行处理，重新生成VC4帧结构，对于以VC4级联方式在同步光传输网络中传送的光通道数据单元，由于帧结构是规则的，该单元旁路；解映射单元20接收承载ODUk的VC4-XC数据，从中提取出ODUk净荷；业务平滑单元30对非均匀的业务流进行平滑，实现缺口的均匀分布；时钟跟踪单元40从平滑后的业务流中提取业务时钟，最终恢复出ODUk业务。 
下面分别对上述四个单元进行详细说明： 
再成帧单元10在支持虚级联时使用，在虚级联方式下，需要进行虚级联延迟补偿，经过虚级联延迟补偿后的数据是不规则的VC4-XC(例如VC4-17C或VC4-68C等)，等效成缺口时钟1，从该缺口时钟1提取的缺口时钟2含有大量不规则的缺口，难以保证输出时钟抖动性能。因此通过再生VC4帧结构，输出符合VC4帧结构的缺口时钟2。 
解映射单元20进一步包括：解映射子单元21和统计子单元22，其中，解映射子单元21从VC4-XC中提取ODUk净荷，通过删除开销以及异步映射时塞入的控制信息、填充信息，生成缺口时钟3(即第一缺口时钟)，该缺口时钟反映了ODUk净荷速率；同时统计子单元22识别调整机会S字节和指针调整信息，提供给业务平滑单元使用。 
业务平滑单元30进一步包括：平滑缓冲子单元31和业务平滑算法子单元32。将ODUk净荷以缺口时钟3写入平滑缓冲子单元31，同时业务平滑算法子单元32利用S字节信息和指针调整信息生成缺口时钟4(即第二缺口时钟)，控制从平滑缓冲子单元31中的读出速率。 
时钟跟踪单元40进一步包括：时钟跟踪缓冲子单元41和跟踪锁相环。时钟跟踪缓冲子单元41通过缺口时钟4写入ODUk净荷；跟踪锁相环跟踪参考时钟为缺口时钟4，经锁相环可以恢复出连续的ODUk时钟，实现时钟的恢复。其中，跟踪锁相环包括分频器、鉴相器、低通滤波器和晶体振荡器，该时钟跟踪锁相环可以是模拟环，也可以是数字环。 
业务平滑算法子单元32通过定制调度图案，以缺口均匀分布的调度图案从平滑缓冲子单元3 1中读数，通过对业务流量的控制减少锁相环调整动作的加速或延迟，从而减少抖动，其结构如图4所示，包括S字节处理器321、预制调度图案选择器322和指针泄漏控制器323。 
通过平滑缓存子单元31把解映射ODUk净荷数据缓存下来，然后以预制调度图案选择器322中的预制调度图案从平滑缓存子单元31中读数，预制调度图案的缺口可定制，以达到平滑业务的目的。例如，使用2个调度图案MapA和MapB，设MapA的使用概率为P，则MapB的使用概率为1-P，则以下公式成立： 
V＝SysFreq×[MapA×P+MapB×(1-P)]×Width 
V：ODU1/ODU2业务速率； 
SysFreq：系统时钟； 
P：MapA的使用概率； 
Width：平滑FIFO的位宽。 
调度图案MapA和MapB的选择由调整机会字节S决定，在S字节无效时使用MapA，在S字节累积到一定程度时使用MapB，由于指针调整造成的瞬时带宽的增加或减少，可以等效为S字节的增加和减少，这样通过跟踪S字节的数量可以实现对业务读出速率的动态调整，由于指针调整造成的等效S字节的增加或减少则由指针泄漏算法控制其泄漏率。 
下面以ODU1映射入C4-17C为例，说明调度图案计算方法： 
平滑FIFO采用17bit位宽，读时钟155M；一帧包括9个子帧，每个子帧5块，每一块作为一个调度周期；1个调度周期＝(270×8)/5＝432 个155M周期；1个调度周期需要读取的净荷数(单位字节)＝17×51D or17×51D+1D；不考虑S字节，1个调度周期需要读取的净荷数(单位17bit)＝(17×51D)/17＝408；即对于净荷数17×51D的块，采用408的图案，平滑FIFO的写入和读出可以达到平衡。对于S字节有效的块，需要选择采用409的图案。只要保证每17个S字节有效的块，8个采用409图案，9个采用408的图案，即可保证读写平衡。 
因此平滑FIFO的读控制通过在(432，408)和(432，409)两种调度图案之间选择，其中，(432，408)表示432个周期中有408个有效，可以平滑业务的空缺。 
对于(432，408)和(432，409)图案中缺口的分布，基于缺口平均分布原则，以(432，408)为例，432个155M周期中有408个周期有效，共有24个缺口，将缺口平均分布，则432/24＝18，因此图案可以设计为连续24个(18，17)的周期，对于每个(18，17)的周期，缺口可以位于第9个周期的位置。对于(432，409)图案，可以设计为(18，17)×12+(18，18)+(18，17)×11。 
实际工作过程如下，每432个155M周期启动一次图案判决。判决依据为统计的S比特数和指针泄漏部分泄漏的等效S比特数，判决时刻，如果S比特数大于17，则启动409图案，同时统计的S比特数减17。 
S字节处理处理器321接收S字节信息，并泄漏到预制调度图案选择器，其工作过程为：ODU1业务频率为239/238*2.488 320Mbit/s，则由计算可知S字节使用频率为75/119(计算过程参见G.707 AppendixXI)，即在ODU1业务在中心频点时，每119个负调整机会字节使用75个，如果ODU1业务频率发生漂移，则会增加S字节的使用频率(业务频率正偏)或减少S字节的使用频率(业务频率负偏)。S字节的使用频率约为360k，一次调整会带来8UI的抖动，在解映射单元，该相变如果直接泄漏出去，会造成恢复时钟的低频抖动过大，因此需要对该部分低频抖动进行处理，可以采用S字节时间窗平均泄漏法或无漏损FIR滤波器泄漏法。 
其中，S字节时间平均泄漏的方法是定制一个S字节图案，称之为S字节经典图案，该图案可以保证调度图案调整的均匀性，例如，取经典图案S字节的分别规律为75/119，即119个S字节里有75个有效。并且S字节是均匀分布的。将实际S字节的分别规律和经典S字节进行比较，将差值(正或负)缓存起来，以时间窗平均的方式泄漏出去，时间窗平均是指根据差值的绝对值大小动态调试泄漏速率，在固定时间窗内将差值均匀的泄漏出去。 
另外，可以用FIR滤波器滤除由于S字节间插不均匀性带来的低频抖动，滤波器输入为解映射后业务中的需要泄漏的S字节，滤波器输出为实际泄漏的S比特数目，滤波器的采样周期为360k，即每个S字节位置计算一次。 
FIR的时域实现结构可以表述为如下形式： 
y[n]＝∑Ak×x[k]    k＝n，n-1，.....n-m； 
式中m为抽头数，Ak是抽头系数。 
该滤波器必须是无漏损的，即一段时间内，需要泄漏的S字节数目和实际泄漏的S字节数目相等，否则FIFO必然溢出。因此需要保证滤波器的无漏损。可以微调抽头系数，使系数之和为1来保证滤波器的无漏损。 
指针泄漏控制器323用于控制由于指针调整最大可以造成24bit×17的相位跃变(以ODU1映射入C4-17C为例)，因此需要有指针泄漏机制将24bit×17的相位跃变转换成24×17个1bit的相位跃变，相当于将24×17bit的相位跃变暂存起来，然后慢慢泄漏出去。 
本发明光通道数据单元到同步光传输网络的解映射方法的一个优选实施例流程如图5所示，包括以下步骤： 
步骤s101，再成帧步骤，对虚级联延时补偿后输出的不规则数据进行处理，重新生成规则帧结构。 
步骤s102，解映射步骤，接收承载以VC4级联方式在SDH网络中传送的光通道数据单元，并提取光通道数据单元净荷，生成第一缺口时 钟。 
步骤s103，业务平滑步骤，存储光通道数据单元净荷，同时生成第二缺口时钟，控制光通道数据单元净荷读出速率。其中第二缺口时钟通过预制调度图案选择方法产生，预制调度图案选择根据统计的S比特数和指针泄漏部分泄漏的等效S比特数选择预制的缺口均匀分布的调度图案，统计的S比特数采用S字节时间窗平均泄漏法或无漏损FIR滤波器泄漏法减少低频抖动。 
步骤s104，时钟跟踪步骤，提取数据时钟，并恢复光通道数据单元数据。 
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 (13)

1.一种光通道数据单元到同步光传输网络的异步解映射装置，其特征在于，包括：解映射单元、业务平滑单元和时钟跟踪单元；
所述解映射单元，接收以VC4级联方式在同步光传输网络中传送的光通道数据单元，并提取光通道数据单元净荷，生成第一缺口时钟；
所述业务平滑单元，用于存储以第一缺口时钟写入的光通道数据单元净荷，同时生成第二缺口时钟，控制光通道数据单元净荷读出速率；
所述时钟跟踪单元，用于从所述业务平滑单元输出的数据中提取数据时钟，恢复光通道数据单元数据。
2.如权利要求1所述光通道数据单元到同步光传输网络的解映射装置，其特征在于，还包括再成帧单元，用于对以虚级联方式在同步光传输网络中传送的光通道数据单元延时补偿后输出的不规则数据进行处理，重新生成规则帧结构，并发送到解映射单元。
3.如权利要求1所述光通道数据单元到同步光传输网络的解映射装置，其特征在于，所述解映射单元进一步包括：解映射子单元和统计子单元，
所述解映射子单元，用于从以VC4级联方式在同步光传输网络中传送的光通道数据单元中提取光通道数据单元净荷，并生成第一缺口时钟；
所述统计子单元，用于从以VC4级联方式在同步光传输网络中传送的光通道数据单元中识别调整机会S字节信息和指针调整信息，并发送给业务平滑单元。
4.如权利要求1所述光通道数据单元到同步光传输网络的解映射装置，其特征在于，所述业务平滑单元进一步包括：平滑缓冲子单元和业务平滑算法子单元，
所述平滑缓冲子单元，用于存储通过第一缺口时钟写入的光通道数据单元净荷；
所述业务平滑算法子单元，用于通过S字节信息和指针调整信息产生第二缺口时钟，并控制从平滑缓冲子单元中的读出光通道数据单元净 荷的速率，其中，第二缺口时钟为缺口均匀分布的调度图案。
5.如权利要求4所述光通道数据单元到同步光传输网络的解映射装置，其特征在于，所述业务平滑算法子单元进一步包括：预制调度图案选择器、S字节处理器和指针泄漏控制器；
所述预制调度图案选择器，根据统计的S比特数和指针泄漏部分泄漏的等效S比特数选择预制的缺口均匀分布的调度图案；
所述S字节处理器，用于减少S字节向预制调度图案选择器泄漏时产生的低频抖动；
所述指针泄漏控制器，将由于指针调整最大造成的相位跃变暂存起来，然后逐渐泄漏发送到预制调度图案选择器。
6.如权利要求5所述光通道数据单元到同步光传输网络的解映射装置，其特征在于，所述S字节处理器采用S字节时间窗平均泄漏法或无漏损FIR滤波器泄漏法减少低频抖动。
7.一种光通道数据单元到同步光传输网络的解映射方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、解映射步骤，接收以VC4级联方式在同步光传输网络中传送的光通道数据单元，并提取光通道数据单元净荷，生成第一缺口时钟；
B、业务平滑步骤，存储光通道数据单元净荷，同时生成第二缺口时钟，控制光通道数据单元净荷读出速率；
C、时钟跟踪步骤，跟踪所述第二缺口时钟，恢复数据时钟，并恢复光通道数据单元数据。
8.如权利要求7所述光通道数据单元到同步光传输网络的解映射方法，其特征在于，步骤A之前还包括：
D、再成帧步骤，对以虚级联方式在同步光传输网络中传送的光通道数据单元延时补偿后输出的不规则数据进行处理，重新生成规则帧结构。
9.如权利要求7所述光通道数据单元到同步光传输网络的解映射方法，其特征在于，步骤B通过预制调度图案选择方法产生第二缺口时钟。 
10.如权利要求9所述光通道数据单元到同步光传输网络的解映射 方法，其特征在于，所述预制调度图案包括：用于光通道数据单元1到C4-17C的解映射图案和光通道数据单元2到C4-68C的解映射图案。
11.如权利要求10所述光通道数据单元到同步光传输网络的解映射方法，其特征在于，所述光通道数据单元1到C4-17C解映射图案包括(432，408)和(432，409)两种，其中，(432，408)表示432个周期中有408个有效，(432，409)表示432个周期中有409个有效。
12.如权利要求9所述光通道数据单元到同步光传输网络的解映射方法，其特征在于，所述预制调度图案选择根据统计的S比特数和指针泄漏部分泄漏的等效S比特数选择预制的缺口均匀分布的调度图案。
13.如权利要求12所述光通道数据单元到同步光传输网络的解映射方法，其特征在于，所述统计的S比特数采用S字节时间窗平均泄漏法或无漏损FIR滤波器泄漏法减少低频抖动。
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CN1571329A (zh) * 2003-07-11 2005-01-26 中兴通讯股份有限公司 一种从同步数字传送体系中恢复e3/t3支路信号的装置及方法

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