ASON設(shè)備E1交叉功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

【摘要】作為不可或缺的傳統(tǒng)業(yè)務(wù)，E1業(yè)務(wù)信號在新一代智能光傳輸平臺ASON技術(shù)中仍將占有重要地位。本文基于新一代智能光傳輸平臺ASON技術(shù)中E1低階交換的實(shí)現(xiàn)原理，較詳細(xì)的介紹了E1信號在ASON設(shè)備中的低階交換實(shí)現(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】E1ASON低階交換CORE_XC端口映射幀脈沖

1引言

ASON設(shè)備是新一代智能光傳輸平臺，可實(shí)現(xiàn)在同一平臺上高效傳送語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，支持PDH、SDH以及10/100/1000M以太網(wǎng)業(yè)務(wù)；支持智能控制平面，實(shí)現(xiàn)端到端業(yè)務(wù)快速建立及調(diào)度；實(shí)現(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)保護(hù)功能，提高網(wǎng)絡(luò)生存能力。作為不可或缺的傳統(tǒng)業(yè)務(wù)，E1信號在現(xiàn)存通信網(wǎng)中仍被廣泛使用，如何實(shí)現(xiàn)E1信號的低階交換，成為使得傳統(tǒng)的PDH業(yè)務(wù)融合進(jìn)ASON等新一代智能光傳輸平臺的關(guān)鍵技術(shù)。本文基于新一代智能光傳輸平臺ASON技術(shù)中E1低階交換的實(shí)現(xiàn)原理，較詳細(xì)的介紹了E1信號在ASON設(shè)備中的低階交換實(shí)現(xiàn)。

2E1低階交換方案

E1低階交換板總體方案設(shè)計(jì)如圖1所示，主要由E1低階交換芯片和E1線路接口芯片實(shí)現(xiàn)。E1低階交換芯片完成PDH到SDH的映射、逆映射和關(guān)鍵的低階交換功能。

其中起關(guān)鍵核心作用的CORE_XC模塊示意圖如圖2所示，CORE_XC包含存儲交換單元模塊（MASU），端口映射模塊（Port Map），幀脈沖控制器模塊（FPCTL）和性能監(jiān)控模塊（PMON）等。

存儲交換單元模塊（MASU）由三個(gè)不同的模塊組成：LOME（Low Order MAPS Extractor)，LOMP（Low Order MAPS Processor）和LOSU（Low Order Switching Unit）。LOME主要完成MAPS HO/LO L-CODE的提取，可以定位G2i/V4字節(jié)，并把他們的內(nèi)容傳遞到LOMP模塊。LOMP模塊處理由LOME傳遞過來的MAPS HO/LO L-CODE，并與LOSU一起完成數(shù)據(jù)流的MAPS選擇。如果數(shù)據(jù)流為非標(biāo)準(zhǔn)MAPS碼流，LOME，LOMP，LOSU將不對L-CODE進(jìn)行處理。MASU模塊同時(shí)處理高階、低階交叉，采用存儲交換方式實(shí)現(xiàn)完全無阻塞、無丟棄數(shù)據(jù)交換。

端口映射模塊由三個(gè)不同的部分組成：輸入端口復(fù)用器（Input Port MUX），Companion Link Generator和輸出端口復(fù)用器（Output Port MUX）。輸入端口復(fù)用器選擇數(shù)據(jù)源進(jìn)入到交換連接單元，需要指出的是，輸入端口復(fù)用器選擇的任一路數(shù)據(jù)源均可進(jìn)入交換核心模塊，也可采用bypass模式到達(dá)輸出端口復(fù)用器。輸出端口復(fù)用器（以STM-0為處理單位）將輸入端進(jìn)入的數(shù)據(jù)流指向指定的目的地，該數(shù)據(jù)流可根據(jù)數(shù)據(jù)幀排列方式分為3類：一類數(shù)據(jù)來自交換核心模塊的輸出端，稱為Add/Drop mode link；另一類數(shù)據(jù)源來自交換核心模塊的bypass模式，稱為Companion mode links；第三類數(shù)據(jù)來自輔助通道端口，稱為AUXT1 and AUXT2。需要注意的是三類數(shù)據(jù)流不能同時(shí)混合工作。

幀脈沖控制器模塊（FPCTL）用來關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流的幀脈沖參考，用于復(fù)幀同步，復(fù)幀同步必須有效才能完成數(shù)據(jù)交換功能。復(fù)幀同步可同步于一個(gè)外部參考時(shí)鐘，也可同步于芯片內(nèi)部的自發(fā)產(chǎn)生的幀脈沖。幀脈沖控制器模塊還可以對外提供復(fù)幀同步參考，以便對外部設(shè)備提供幀脈沖。

性能監(jiān)控模塊（PMON）用來實(shí)時(shí)管理性能監(jiān)控狀況，并實(shí)時(shí)有效的反映在相應(yīng)的寄存器中。性能監(jiān)控可通過PMON_INTB引腳將狀況報(bào)告給外部設(shè)備（如 CPU等）。

3存儲交換單元模塊（MASU）

MASU可實(shí)現(xiàn)無阻塞、無丟棄、多模式SDH支路交換功能。作為一種存儲交換單元，MASU輸出端的數(shù)據(jù)流可以是輸入端支路單元的任意組合。MASU接收并交換SDH TU數(shù)據(jù)，支持所有的SDH支路單元類型（TU11，TU12，TU2和TU3）交換。支路單元可以封裝成STM-0，VC3，TUG3等數(shù)據(jù)類型。MASU同樣可以接收和交換SDH的STM-M數(shù)據(jù)。

MASU支持active和standby保護(hù)配置交換技術(shù)。active和standby pages支持一頁更新一頁運(yùn)行的工作方式。MASU支持的無縫交換就是由Active page和standby page保護(hù)配置交換技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)榕渲玫母淖儍H僅發(fā)生在復(fù)幀邊沿（由J1和V1字節(jié)界定）。

MASU由三個(gè)功能模塊組成：LOME，LOMP和LOSU。MASU就是通過這三個(gè)功能模塊協(xié)調(diào)合作來實(shí)現(xiàn)支路交換和Message Assisted Protection Switching（MAPS）系統(tǒng)的。Low Order MAPS Extractor（LOME）模塊接收高階和低階error codes（L-codes），并對error codes（L-codes）進(jìn)行debounces，filters，and translates，轉(zhuǎn)化為6位F-code碼后傳給Low Order MAPS Processor（LOMP）。LOMP接收來自LOME的6位F-code，并經(jīng)過相應(yīng)的運(yùn)算法則以決定保護(hù)組里面的源是否需要改動。一旦LOMP做出關(guān)于保護(hù)組里源的決定，它將修改Low Order Switching Unit（LOSU）里面數(shù)據(jù)源的選擇，當(dāng)LOMP完成這些修改，LOSU將執(zhí)行這些新的配置設(shè)置，相關(guān)的數(shù)據(jù)流將立刻完成交換。LOSU單元是用來完成低階交叉的，它同時(shí)也支持傳輸開銷，通道開銷和固定填充字節(jié)的開銷。

為了保證低階交換的順利進(jìn)行，LOSU必須協(xié)同LOME和LOMP單元工作，分享數(shù)據(jù)信息。簡單的講，LOME完成L-code的提取并將L-code轉(zhuǎn)化為F-code，LOMP將F-code值進(jìn)行相應(yīng)算法處理，計(jì)算結(jié)果用來選擇保護(hù)組里的數(shù)據(jù)源，LOMP再將選擇源的結(jié)果告訴LOSU，再由LOSU具體執(zhí)行相應(yīng)交換行為。

4端口映射（Port Map）

輸入端口復(fù)用器（Input Port MUX）從25路源（見圖2）里選擇10個(gè)作為交叉單元輸入源（見圖2）。不過，在現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用中10路輸入源一經(jīng)選定一般不再作更改。其中8路源去往交叉連接（Cross-Connect），而另外兩路源去往輔助端口（圖2中AUXRX1， AUXRX2）。也就是說，對于25路源來說，每路源都可以去往交叉連接（Cross-Connect）單元、輸出端口復(fù)用器或輔助端口單元。

輸出端口復(fù)用器（Output Port MUX）從31路源（見圖2）里選擇25路作為交叉單元輸入源（見圖2）。同樣，在現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用中，25路輸入源一經(jīng)選定一般不再作更改。其中8路源來自交叉連接，而另外兩路源來自輔助端口，剩下的來自bypass path通道。輸出端口復(fù)用器完成的僅僅是空間交換而不是時(shí)隙交換，且空間的交換粒度為STM-0（SDH）。對于輸出端里的第N時(shí)隙來說，它就是來自眾多31路源里的一路數(shù)據(jù)中的第N時(shí)隙。此時(shí)，被選作為輸出端的源的時(shí)隙必須完成必要的幀列隊(duì)，對于TU數(shù)據(jù)流來說，也必須完成必要的復(fù)幀隊(duì)列。

5幀脈沖控制器（FPCTL）

幀脈沖控制器由同步于外部幀/復(fù)幀脈沖的flywheel counter實(shí)現(xiàn)。ASSI_FP幀脈用來同步整片芯片，以實(shí)現(xiàn)幀同步。當(dāng)flywheel byte-counter到達(dá)用戶設(shè)定的值時(shí)，全局幀脈沖產(chǎn)生。用戶設(shè)定值可依據(jù)來自上游設(shè)備（upstream device）所給的延時(shí)值，也可以是通過查詢Add ESSI/P-TCB links中J0插入和提取的時(shí)間來確定。對于Line SONET/SDH Receive #1 and #2， Add EOS and Add PDH_SONET對應(yīng)端口的數(shù)據(jù)流來說，都必須完成幀和復(fù)幀參考同步，而對于Add ESSI and Add P-TCB對應(yīng)端口的數(shù)據(jù)流，僅需要完成幀參考同步即可。就這樣，幀脈沖控制器經(jīng)過適當(dāng)?shù)难訒r(shí)后，把相應(yīng)的幀脈沖發(fā)送到各個(gè)子系統(tǒng)以協(xié)調(diào)輸入源的幀與交叉單元的幀，F(xiàn)PCTL同時(shí)也產(chǎn)生J1定位脈沖提供給 PDH_SONET子系統(tǒng)，用以完成低階映射。

6軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)為嵌入式軟件設(shè)計(jì)，由嵌入式操作系統(tǒng)和用戶程序構(gòu)成，嵌入式操作系統(tǒng)運(yùn)行平臺為MPC8270，用戶程序是多個(gè)運(yùn)行在操作系統(tǒng)上的任務(wù)的集合，由操作系統(tǒng)對它們進(jìn)行調(diào)度，它要完成硬件初始化配置、硬件信息的動態(tài)收集、實(shí)時(shí)告警信息的上報(bào)和命令請求的快速響應(yīng)等功能。軟件系統(tǒng)的流程示意圖如圖3所示，完成硬件初始化后，就啟動各種“任務(wù)”，啟動后它們一直就在操作系統(tǒng)的調(diào)度下并行運(yùn)行，實(shí)時(shí)準(zhǔn)備提供服務(wù)。

7小結(jié)

本文分析了新一代智能光傳輸平臺ASON技術(shù)中E1低階交換板的實(shí)現(xiàn)原理，較詳細(xì)的介紹了E1信號在ASON設(shè)備中的低階交換實(shí)現(xiàn)，并在實(shí)際的ASON設(shè)備中實(shí)現(xiàn)無阻塞、無丟棄的E1支路交換功能應(yīng)用。

ASON技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展，相關(guān)的產(chǎn)品和技術(shù)逐步走向成熟。通過在ASON設(shè)備中實(shí)現(xiàn)POS功能，使得傳統(tǒng)的E1業(yè)務(wù)信號可平滑過渡到新一代智能光傳輸平臺ASON設(shè)備中，同時(shí)也使得ASON設(shè)備得到更廣泛應(yīng)用。