專利名稱：實現(xiàn)大容量同步光網(wǎng)絡及同步數(shù)字系列交叉單元的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及實現(xiàn)大容量同步光網(wǎng)絡及同步數(shù)字系列交叉單元的方法。確切地說，本發(fā)明涉及一種基于時分空分時分(T-S-T)結構的大容量同步光網(wǎng)絡/同步數(shù)字系列(SONET/SDH)交叉單元的實現(xiàn)方法和應用。
背景技術：
由于同步光網(wǎng)絡/同步數(shù)字系列(SONET/SDH)網(wǎng)絡強大的誤碼監(jiān)測、保護以及管理功能，成為當今世界通信領域在廣域網(wǎng)傳輸技術方面的一種重要設備?，F(xiàn)在大部分長途業(yè)務都是通過SONET/SDH在2.5Gbit/s和10Gbit/s的速率上傳輸。而SONET/SDH40Gbit/s的系統(tǒng)也將在不久的將來得到應用。而隨著數(shù)據(jù)量的增長，現(xiàn)在城域網(wǎng)中的業(yè)務也提出了同樣速率的要求。現(xiàn)在也已有設備能實現(xiàn)GE和SONET/SDH的融合以及互連互通。這就要求分插復用(ADM)設備有能夠處理從DS3(45Mb/s)到10Gb/s業(yè)務的能力。所以交叉的最小顆粒也要求為STS-1(SONET)或STM-1(SDH)。而城域網(wǎng)的帶寬要求也是從16個2.5Gb/s(總帶寬40Gb/s)到64個2.5Gb/s(總帶寬160Gb/s)甚至更多。
基于廣域網(wǎng)以及城域網(wǎng)的特點和要求，對于SONET/SDH設備，一種大容量小交叉顆粒的交叉單元是必不可少的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供實現(xiàn)大容量同步光網(wǎng)絡及同步數(shù)字系列交叉單元的方法，該方法涉及到高速串行I/O，交叉結構以及設計考慮。它可以支持嚴格無阻塞的單播業(yè)務，也可以支持在空分矩陣中實現(xiàn)并發(fā)的無阻塞的雙播業(yè)務。實現(xiàn)雙播功能是SONET/SDH的單向通道保護環(huán)(UPSR)/雙向復用段保護環(huán)(BLSR)的最基本要求，它可以支持多方向OC48或OC192光支路并能實現(xiàn)復用段以及通道保護。
本發(fā)明提供的實現(xiàn)大容量同步光網(wǎng)絡及同步數(shù)字系列交叉單元的方法，其特征在于該方法包括下列步驟首先將從網(wǎng)管上接收到的配置進行分類，即分為單播(1∶1)業(yè)務配置請求和雙播(1∶2)配置請求兩類；具體包括標記所有的業(yè)務配置請求為0；然后取一條業(yè)務配置請求，該請求包括入口端口、入口時隙、出口端口、出口時隙，若在其他剩余業(yè)務配置請求中能找到另一條業(yè)務配置請求，該請求包括入口端口、入口時隙、出口端口、出口時隙，其中，入口端口和入口時隙與前一條業(yè)務配置請求相同，即兩業(yè)務配置請求是入口相同的兩條業(yè)務配置請求，則將其放入雙播隊列，成為一組雙播配置請求，同時將這兩條配置請求標記為1；否則將其放入單播隊列，同時將這條配置請求標記為1；如此重復到完成所有的配置請求；接著用雙播(1∶2)業(yè)務的配置路徑獲得法完成雙播(1∶2)業(yè)務配置請求；具體包括當接收到一條配置請求，該請求包括入口端口、入口時隙、出口端口、出口時隙，同時取其相應的并發(fā)配置請求；從第一個空分片開始檢查，若此片內(nèi)的入口端口和出口端口1、2均為未用時，這一空分片可以用作此條交叉配置；于是將此空分片內(nèi)的入口端口和出口端口1、2均標記為已用，并將入口端口和出口端口1連通、如此片內(nèi)的入口端口或出口端口1或2被標記為已用時，就放棄此片，入口端口和出口端口2連通，但這一空間片所對應的時隙可能與入口時分的入口時隙不一致，故需在入口時分矩陣中做時隙交換，同理在出口時分矩陣中做時隙交換，若取另一空分片來檢查相應端口，直至找到可用空分片；若所有空分片均不滿足要求，即發(fā)生阻塞，應轉(zhuǎn)向錯誤處理，錯誤處理用于向網(wǎng)管報告配置請求實現(xiàn)錯誤；然后用單播(1∶1)業(yè)務的配置路徑獲得法完成余下單播(1∶1)業(yè)務配置請求；具體包括在空分矩陣中，對應時分矩陣中有多少時隙就有多少相應的空分片，每個空分片內(nèi)入口端口和出口端口首先全部標記為未用，當接收到一條配置請求，該請求包括入口端口、入口時隙、出口端口、出口時隙，從第一個空分片開始檢查，若此片內(nèi)的入口端口和出口端口均為未用時，這一空分片可以用作此條交叉配置；于是將此空分片內(nèi)的入口端口和出口端口均標記為已用，并將入口端口和出口端口連通，但這一空間片所對應的時隙可能與入口時分的入口時隙不一致，故需在入口時分矩陣中做時隙交換，同理在出口時分矩陣中做時隙交換，若此片內(nèi)的入口端口或出口端口被標記為已用時，就放棄此片，取另一空分片來檢查相應端口，直至找到可用空分片；若所有空分片均不滿足要求，即發(fā)生阻塞，應轉(zhuǎn)向錯誤處理，錯誤處理用于向網(wǎng)管報告配置請求實現(xiàn)錯誤；最后將配置完成狀態(tài)上報網(wǎng)管；具體包括從第二步和第三步的錯誤處理產(chǎn)生的信息均用于向網(wǎng)管上報配置實現(xiàn)時發(fā)生了錯誤，提醒操作者從新檢查配置數(shù)據(jù)以消除錯誤，產(chǎn)生正確的配置數(shù)據(jù)。
本發(fā)明提供了一種靈活以及調(diào)度能力強大的交叉單元的實現(xiàn)以及應用。尤其是高速串行IO的出現(xiàn)更為其業(yè)務的擴展能力提供了極大的空間。本發(fā)明涉及高速串行信號線(2.5Gb/s甚至更高)的信號完整性的問題；高速和大容量的交叉單元單播無阻塞和雙播問題；到交叉單元的多個輸入口數(shù)據(jù)偏移的消除；交叉配置更改時保證業(yè)務無縫切換；50ms的保護倒換時間。另外，要實現(xiàn)一個靈活可靠的交叉單元，交叉結構也需要仔細考慮。兩個常用的交叉結構分別為空分交叉和克洛斯(CLOS)交叉，CLOS交叉對于實現(xiàn)較大的交叉矩陣比較有利，這里涉及到的是一個基于T-S-T三級結構的CLOS交叉矩陣。


圖1是同步光網(wǎng)絡/同步數(shù)字系列線卡和交叉單元的連接方式示意圖；圖2是時分空分時分交叉單元的示意圖；圖3是2.5Gb/s數(shù)據(jù)流；圖4是時分空分時分交叉單元內(nèi)部結構；圖5是多播的三種實現(xiàn)方法的示意圖；圖6是區(qū)分單播(1∶1)、雙播(1∶2)業(yè)務的流程圖；圖7是雙播業(yè)務的配置路徑方法的流程圖；圖8是單播業(yè)務的配置路徑方法的流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖詳細說明本發(fā)明的技術原理。
交叉單元硬件實現(xiàn)本設計利用2.5Gb/s高速串行I/O連接SDH線卡和交叉單元，對大容量同步光網(wǎng)絡/同步數(shù)字系列(SDH/SONET)系統(tǒng)(10G/40G及以上系統(tǒng))的開發(fā)提供了一種可行方案(如圖1)。圖1為同步光網(wǎng)絡/同步數(shù)字系列(SDH/SONET)線卡和交叉單元的一種連接方案。
圖2是一個能夠處理最小業(yè)務顆粒為STS-1的T-S-T(時分-空分-時分)結構的交叉單元示意圖。
輸入端口1..72的輸入以及輸出端口1..72分別為2.5Gb/s速率的SONET OC-48或SDH STM-16加擾碼等效串行數(shù)據(jù)流，其接口采用差分LVDS(低電壓差分信號)技術或CML(電流模式邏輯)技術，能有效保持信號的完整性。
輸入處理和輸出處理實現(xiàn)物理媒介匹配(PMA)以及物理編碼子層(PCS)的功能。
由于2.5Gb/s的信號也不得不傳輸40英寸甚至更長的距離，所以高速線也需要一個細致的設計方法。高速信號通過用FR4或相似的板材實現(xiàn)的PCB連線時，將會發(fā)生明顯的損耗。它嚴重限制了高速信號接收和發(fā)送的分離。它的直接后果就是導致碼間干擾(ISI)，使信號在接收端恢復時鐘和重定時數(shù)據(jù)就會出現(xiàn)問題。所以我們在高頻可以對它提供補償。
采用兩種補償?shù)姆椒?，一種是在接收端進行補償，叫接收均衡。另一種補償是在發(fā)送端進行預補償，也即是預加重。
另外，為了最好的控制信號完整性，良好的PCB布局布線技術以及差分信號終端技術也要被應用。
以下是交叉單元單播(1∶1)及雙播(1∶2)方法及實現(xiàn)。
為了更好的解釋T-S-T交叉結構，先來解釋幾個名詞。顆粒是交叉的最小單位，在這里為STS-1。一幀信號有多個顆粒組成，這里2.5Gb/s的信號由48個顆粒(STS-1)組成。而進入輸入端口的2.5Gb/s數(shù)據(jù)流則由連續(xù)的信號幀組成，如圖3所示。
圖4是時分空分時分交叉單元的內(nèi)部結構。
輸入處理之后的入口時分交叉矩陣接收從輸入處理模塊送來的定幀后的交叉顆粒，可在同一端口的時隙1到時隙m做任意交換，然后把信號送往空分交叉矩陣。這里的入口時分交叉單元的入端時隙出端時隙是1∶2的冗余配置，以保證單播業(yè)務的嚴格無阻塞。
空分交叉單元接收從n個時分交叉單元送過來的對齊后的交叉顆粒，可在同一空分片的端口1到端口n做任意交換，然后把交叉后的顆粒送往出口時分矩陣。
出口時分矩陣完成的功能和入口時分交叉矩陣是相同的，只不過它交叉后的信號送往輸出處理電路。這里的出口時分交叉單元的入端時隙出端時隙是1∶2的冗余配置，以保證單播業(yè)務的嚴格無阻塞。
實現(xiàn)雙播功能是同步光網(wǎng)絡/同步數(shù)字系列(SONET/SDH)的UPSR(單向通道保護環(huán))/BLSR(雙向復用段保護環(huán))的最基本要求。雙播的實現(xiàn)方法有三種，分別為空分雙播(spatial muticast)、時分雙播(temporal multicast)和雙模式雙播(dual-modemulticast)，如圖5所示。我們采用空分雙播的方法來實現(xiàn)雙播。
配置分四步實現(xiàn)，將雙播業(yè)務與單播業(yè)務分開配置。第一步接收業(yè)務配置并從中區(qū)分單播(1∶1)、雙播(1∶2)的業(yè)務配置，并將其存于相應的數(shù)組內(nèi)；第二步用雙播(1∶2)業(yè)務的配置路徑獲得法配置雙播隊列中的雙播(1∶2)業(yè)務配置請求；第三步按照單播(1∶1)業(yè)務的配置路徑獲得法配置單播隊列中的單播(1∶1)業(yè)務配置請求；第四步向網(wǎng)管上報配置實現(xiàn)情況。
為了方便方法描述，在描述前做以下變量的定義portINx——入口端口；slotINx——入口時隙；portOUTx——出口端口；slotOUTx——出口時隙；X_CONNECT(portIN，slotIN，portOUT，slotOUT)——一條業(yè)務配置請求；X_CONNECT(portIN，slotIN，portOUT1，slotOUT1)和X_CONNECT(portIN，slotIN，portOUT2，slotOUT2)是(portIN，slotIN)到(portIN1，slotIN1)和(portIN2，slotIN2)的雙播業(yè)務配置請求；第一步具體實現(xiàn)方法見圖6區(qū)分單播(1∶1)、雙播(1∶2)業(yè)務的流程標記所有的業(yè)務配置請求為0；先取一條業(yè)務配置請求X_CONNECT(portINx，slotINx，portOUTx，slotOUTx)，若在其他剩余業(yè)務配置請求中能找到一條X_CONNECT(portINy，slotINy，portOUTy，slotOUTy)，其中portINx＝portINy、slotINx＝＝slotINy，即入口相同的兩條業(yè)務配置請求，則將其放入如雙播隊列，成為一組雙播配置請求X_CONNECT(portIN，slotIN，portOUTx，slotOUTx)和X CONNECT(portIN，slotIN，portOUTy，slotOUTy)，同時將這兩條配置請求標記為1；否則將其放入單播隊列，同時將這條配置請求標記為1；如此重復到完成所有的配置請求。
第二步具體實現(xiàn)方法見圖7雙播業(yè)務的配置路徑獲得法流程當接收到一條配置請求X_CONNECT(portIN，slotIN，portOUT1，slotOUT1)時，同時取其相應的并發(fā)配置請求X_CONNECT(portIN，slotIN，portOUT2，slotOUT2)；從第一個空分片開始檢查，若此片內(nèi)的入口端口portIN和出口端口portOUT1、portOUT2均為未用時，這一空分片可以用作此條交叉配置；于是將此空分片內(nèi)的入口端口portIN和出口端口portOUT1、portOUT2均標記為已用，并將入口端口portIN和出口端口portOUT1連通、入口端口portIN和出口端口portOUT2連通，但這一空間片所對應的時隙可能與入口時分的slotIN不一致，故需在入口時分矩陣中做時隙交換，同理在出口時分矩陣中做時隙交換。若此片內(nèi)的入口端口portIN或出口端口portOUT1或portOUT2被標記為已用時，就放棄此片，取另一空分片來檢查相應端口，直至找到可用空分片；若所有空分片均不滿足要求，即發(fā)生阻塞，應轉(zhuǎn)向錯誤處理，錯誤處理用于向網(wǎng)管報告配置請求實現(xiàn)錯誤。
第三步具體實現(xiàn)方法見圖8單播業(yè)務的配置路徑獲得法流程在空分矩陣中，對應時分矩陣中有多少時隙就有多少相應的空分片，每個空分片內(nèi)入口端口和出口端口首先全部標記為未用。當接收到一條配置請求X_CONNECT(portIN，slotIN，portOUT，slotOUT)時，從第一個空分片開始檢查，若此片內(nèi)的入口端口portIN和出口端口portOUT均為未用時，這一空分片可以用作此條交叉配置；于是將此空分片內(nèi)的入口端口portIN和出口端口portOUT均標記為已用，并將入口端口portIN和出口端口portOUT連通，但這一空間片所對應的時隙可能與入口時分的slotIN不一致，故需在入口時分矩陣中做時隙交換，同理在出口時分矩陣中做時隙交換。若此片內(nèi)的入口端口portIN或出口端口portOUT被標記為已用時，就放棄此片，取另一空分片來檢查相應端口，直至找到可用空分片；若所有空分片均不滿足要求，即發(fā)生阻塞，應轉(zhuǎn)向錯誤處理，錯誤處理用于向網(wǎng)管報告配置請求實現(xiàn)錯誤。
第四步具體實現(xiàn)方法從第二步和第三步的錯誤處理產(chǎn)生的信息均用于向網(wǎng)管上報配置實現(xiàn)時發(fā)生了錯誤，提醒操作者從新檢查配置數(shù)據(jù)以消除錯誤，產(chǎn)生正確的配置數(shù)據(jù)。
權利要求
1.一種實現(xiàn)大容量同步光網(wǎng)絡及同步數(shù)字系列交叉單元的方法，其特征在于該方法包括下列步驟首先將從網(wǎng)管上接收到的配置進行分類，即分為單播(1∶1)業(yè)務配置請求和雙播(1∶2)配置請求兩類；具體包括標記所有的業(yè)務配置請求為0；然后取一條業(yè)務配置請求，該請求包括入口端口、入口時隙、出口端口、出口時隙，若在其他剩余業(yè)務配置請求中能找到另一條業(yè)務配置請求，該請求包括入口端口、入口時隙、出口端口、出口時隙，其中，入口端口和入口時隙與前一條業(yè)務配置請求相同，即兩業(yè)務配置請求是入口相同的兩條業(yè)務配置請求，則將其放入雙播隊列，成為一組雙播配置請求，同時將這兩條配置請求標記為1；否則將其放入單播隊列，同時將這條配置請求標記為1；如此重復到完成所有的配置請求；接著用雙播(1∶2)業(yè)務的配置路徑獲得法完成雙播(1∶2)業(yè)務配置請求；具體包括當接收到一條配置請求，該請求包括入口端口、入口時隙、出口端口、出口時隙，同時取其相應的并發(fā)配置請求；從第一個空分片開始檢查，若此片內(nèi)的入口端口和出口端口1、2均為未用時，這一空分片可以用作此條交叉配置；于是將此空分片內(nèi)的入口端口和出口端口1、2均標記為已用，并將入口端口和出口端口1連通、如此片內(nèi)的入口端口或出口端口1或2被標記為已用時，就放棄此片，入口端口和出口端口2連通，但這一空間片所對應的時隙可能與入口時分的入口時隙不一致，故需在入口時分矩陣中做時隙交換，同理在出口時分矩陣中做時隙交換，若取另一空分片來檢查相應端口，直至找到可用空分片；若所有空分片均不滿足要求，即發(fā)生阻塞，應轉(zhuǎn)向錯誤處理，錯誤處理用于向網(wǎng)管報告配置請求實現(xiàn)錯誤；然后用單播(1∶1)業(yè)務的配置路徑獲得法完成余下單播(1∶1)業(yè)務配置請求；具體包括在空分矩陣中，對應時分矩陣中有多少時隙就有多少相應的空分片，每個空分片內(nèi)入口端口和出口端口首先全部標記為未用，當接收到一條配置請求，該請求包括入口端口、入口時隙、出口端口、出口時隙，從第一個空分片開始檢查，若此片內(nèi)的入口端口和出口端口均為未用時，這一空分片可以用作此條交叉配置；于是將此空分片內(nèi)的入口端口和出口端口均標記為已用，并將入口端口和出口端口連通，但這一空間片所對應的時隙可能與入口時分的入口時隙不一致，故需在入口時分矩陣中做時隙交換，同理在出口時分矩陣中做時隙交換，若此片內(nèi)的入口端口或出口端口被標記為已用時，就放棄此片，取另一空分片來檢查相應端口，直至找到可用空分片；若所有空分片均不滿足要求，即發(fā)生阻塞，應轉(zhuǎn)向錯誤處理，錯誤處理用于向網(wǎng)管報告配置請求實現(xiàn)錯誤；最后將配置完成狀態(tài)上報網(wǎng)管；具體包括從第二步和第三步的錯誤處理產(chǎn)生的信息均用于向網(wǎng)管上報配置實現(xiàn)時發(fā)生了錯誤，提醒操作者從新檢查配置數(shù)據(jù)以消除錯誤，產(chǎn)生正確的配置數(shù)據(jù)。
2.權利要求1所述的方法，其特征在于當接收到配置請求之后應將單播(1∶1)業(yè)務配置請求與雙播(1∶2)業(yè)務配置請求分開處理，即將它們分為兩類。
3.權利要求1所述的方法，其特征在于一組雙播(1∶2)業(yè)務將在同一空分片內(nèi)實現(xiàn)，即在空分矩陣中實現(xiàn)業(yè)務的并發(fā)請求。
4.權利要求1所述的方法，其特征在于雙播(1∶2)業(yè)務配置已經(jīng)占用的路徑端口在計算單播(1∶1)業(yè)務配置時是不可用的，即單播(1∶1)業(yè)務配置只能在雙播(1∶2)配置已完成的基礎上進行。
5.權利要求1所述的方法，其特征在于將業(yè)務配置的結果上報網(wǎng)管以便于監(jiān)測，其規(guī)則是——若所有業(yè)務(包括單播和雙播業(yè)務)均找到配置路徑，則上報配置成功；否則則上報配置失敗。
全文摘要
本發(fā)明涉及實現(xiàn)大容量同步光網(wǎng)絡及同步數(shù)字系列交叉單元的方法，該方法包括下列步驟首先將從網(wǎng)管上接收到的配置進行分類，即分為單播(1∶1)業(yè)務配置請求和雙播(1∶2)配置請求兩類；接著用雙播(1∶2)業(yè)務的配置路徑獲得法完成雙播(1∶2)業(yè)務配置請求；然后用單播(1∶1)業(yè)務的配置路徑獲得法完成余下單播(1∶1)業(yè)務配置請求；最后將配置完成狀態(tài)上報網(wǎng)管。
文檔編號H04B10/20GK1545367SQ200310115328
公開日2004年11月10日 申請日期2003年11月19日 優(yōu)先權日2003年11月19日
發(fā)明者方瓊, 曾琪, 張金旗, 方 瓊 申請人:烽火通信科技股份有限公司