专利名称：一种反向复用器电路层的保护与恢复的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及数据通信技术领域，特别是涉及在使用多条低速通道进行以太网数据长距离传输中对传输通道进行保护和恢复的方法和装置。
由于同步数字系列(SDH)网络的大规模建设，在满足了传统数字通信的需求之外还存在有大量的E1线路资源。这样就促成了以太网至E1网桥转换器的产生，利用现有的一次群(E1)线路来传输以太网数据，既满足了数据通信的需要又保护了SDH基础建设的投资。
随着各种宽带业务的蓬勃发展，1条2兆比特/秒(简称2M)电路已经远远不能满足数据通信的带宽需求，为了充分利用现有的E1线路资源，满足宽带以太网的传输需求，可以采取反向复用技术，将多条低速的E1通道捆绑起来用于高速以太网数据的传输。
目前已经出现了一些产品采用这种反向复用技术。尽管具体的实现方法和封装机制各不相同，基本的工作原理无非有以下两种一种是以整个以太网帧为单位进行封装在一条E1线路中进行传输，多条E1线路轮流使用；另一种是将一个以太网帧分成多个部分进行封装然后在不同的E1线路中进行传输。
以太网数据的特点是突发性的数据帧长度不固定，帧与帧之间的间隔不固定，帧结构有开始和结束标志；而E1通道中的2M数据流是连续和匀速的。因此利用E1线路来传输以太网数据必须进行帧格式的封装和转换。
以整帧以太网数据为单位进行封装和传输的反向复用技术的基本原理如图1所示在反向复用器的E1发送端，接收到的以太网数据先经过存储区(FIFO或者RAM)缓存，然后以一个完整的以太网帧为单位进行封装和处理。封装形式可以各种各样，包括高级数据链路控制规程(HDLC)或通用成帧规程(GFP)，甚至可以是自定义的封装形式，完成的功能是对以太网数据进行定界以便于接收端设备能够在连续的2M比特流中恢复出原有的以太网数据。反向复用器是利用多条E1线路来传输以太网数据的，不同的以太网数据帧是通过不同的E1链路分别传输的，由于以太网数据的帧长度不同，不同E1链路的传输时延也可能不同，到达对端的以太网帧的顺序可能会颠倒，为了解决这一问题需要使用序列号生成器，对每一个发往对端的以太网数据帧进行标识。另外，帧分发逻辑会根据E1链路的使用数量将连续的以太网数据帧分配到不同的E1链路上去，保证不同E1链路上的流量均衡。
在接收端，帧定位逻辑单元从E1电路上接收来的数据流中找到以太网帧的起始和结束标志，恢复出原来的以太网帧，同时分离出该帧的标识序列号，然后按顺序将以太网数据帧依次发送出来。
将一个以太网帧分成多个部分分别进行封装然后在不同E1上传输的原理如图2所示在E1发送端，数据拆分逻辑将接收到的以太网数据帧分成定长的数据块，然后根据E1链路的使用数量将这些数据块分配到不同的E1线路中进行传输，序列号生成器产生的序列号标识分配给每个数据块以便于接收时的数据重组。E1发送模块将这种带有序列号的数据块封装成一定的帧结构之后通过E1线路传送到远端。
在E1接收端，E1接收模块接收到从线路上来的数据流，根据组帧解帧规则得到带有序列号信息的数据块，序列号检查逻辑对所有数据块的序列号进行排序，然后以太网帧组合逻辑根据序列号排序的结果将数据块组合恢复出原有的以太网数据帧。
在所有的反向复用器中都会有E1线路故障检测模块，检测所用线路的通断情况，当某一条或者几条线路断掉后能够利用剩余的线路继续工作，当线路连通后能够自动恢复对该线路的使用。
采用反向复用技术，利用多条E1线路来共同传输高速的以太网数据，可以极大的增加以太网的传输带宽；然而由于以太网帧没有纠错机制，一个比特的误码必将导致整个数据帧的错误，一条E1线路的性能劣化会导致整个反向复用器更加严重的性能劣化。
以4路E1至以太网的反向复用器为例，抛开各种反向复用技术所采用的具体实现方法，只考虑出现在数据区的误码对数据通信的影响当4条E1线路中有一条的误码率为10-6时，一个1518字节的以太网最长帧的出错概率为3×10-5；当4条E1线路中有一条的误码率为1×10-5时，以太网最长帧的出错概率为3×10-2，其它的依此类推。如果误码出现在以太网帧的定界字节或者控制字节上，那么出错的情况可能会更严重。可以看出，E1线路上的误码会导致以太网帧上的严重增殖；此外，考虑到上层通信协议的重传机制，数据链路层的帧丢失必然会导致带宽的大幅度下降和传输延迟的大大增加。
本发明为了克服上述的缺陷，提出在反向复用器的使用过程中，如果某条E1线路的传输性能在某一个时间段内突然劣化，会导致整个数据传输效率的大大降低，在这种情况下将该E1链路的连接切断而利用剩余的E1线路进行传输，可以防止错误的继续增殖维持设备的正常使用；当线路的性能恢复以后，再自动地恢复该链路的使用，既可以充分的利用传输带宽又能够降低设备的使用风险。为此，本发明提出了一种反向复用器电路层的保护与恢复的方法和装置。所述的方法包括如下步骤在反向复用器的E1发送侧产生误码检测信号；在线路状况良好、没有收到远端的线路性能劣化的反馈信号时，发送控制模块会在发送有效数据以外周期性地向对端发送误码检测信号；在E1线路的接收侧，接收模块接收到来自链路的数据，将有效数据送给反向复用模块作处理，同时将误码检测信号分离出来交给误码检测模块去检查，误码检测模块对误码检测信号进行检查，并对检测出来的误码进行计数，计算出当前线路的误码率；当误码率超过给定的门限时，反向复用器认为该条链路不宜使用，暂停有效数据的处理并产生线路性能劣化的反馈信息，同时向外发出告警；线路性能劣化信息通过特定的比特或者帧结构反馈到发送端，发送端的链路性能反馈接收模块收到该劣化信息后通知发送控制模块停止发送有效数据转而全部发送误码检测信号，而接收侧的误码检测模块会继续实时地对当前线路的误码性能进行监视；当线路的接收侧的误码检测模块监视得到的误码率满足反向复用器的使用要求时，反向复用器会自动的通知发送端继续发送有效数据，重新使用该条E1通道。
所述的误码检测信号可以是由测试序列产生模块产生的一个固定或者随机的测试序列/比特，并周期性的插入到有效数据中伴随有效数据发送到对端，到达接收端后，接收模块除了将有效数据传送给反向复用器做处理以外，还将测试序列分离出来送给误码检测序列进行检查和计数，从而得出当前线路的误码率。
所述的误码检测信号也可以是CRC校验比特/序列信号，所述的CRC校验比特/序列是通常数据链路层的帧结构中都含有的CRC校验比特/序列，或者是在自定义的帧结构中增加校验比特，然后在接收侧对数据流做相同的计算，得出相应的CRC校验比特并与传送过来的CRC校验和进行比较，得出当前线路的误码率。
一种反向复用器电路层的保护与恢复的装置，所述的装置包括发送部分和接收部分，所述的发送部分包括先进先出模块，用于将接收到的有效数据依次传送给发送模块；发送模块，在发送控制模块的控制下，发送来自误码检测信号产生模块、和先进先出模块的信号；发送控制模块，根据从链路性能反馈接收模块来的信号判断链路的传输性能，从而控制误码检测信号产生模块产生误码检测信号，并控制发送模块进行发送；链路性能反馈接收模块，用于接收来自接收侧的关于线路传输性能的反馈信号；误码检测信号产生模块，用于根据发送控制模块的控制信号产生误码检测信号，并发送到发送模块；所述的接收部分包括接收模块，用于接收来自发送模块的信号，并分离出有效数据和误码检测信号；误码检测模块，对从接收模块分离出来的的误码检测信号进行检查和计数，得出当前链路的误码率，然后与误码率门限值相比较，判断线路的传输质量当线路性能劣化时暂停有效数据的处理并给出性能劣化的反馈，当线路性能恢复时恢复有效数据的处理并取消性能劣化的反馈；线路性能反馈模块，接收来自误码检测模块的表示链路性能的指示信号，并反馈到发送部分。
所述的误码检测信号产生模块是一个测试序列产生模块，该模块产生一个固定或者随机的测试序列/比特并周期性的插入到有效数据中伴随有效数据发送到对端；所述的误码检测模块是一个测试序列检测模块，用于对测试序列进行检查并通过计数器对误码进行计数，从而得出当前线路的误码率。
所述的误码检测信号产生模块是CRC校验计算模块，所述的CRC校验比特/序列是通常数据链路层的帧结构中都含有的CRC校验比特/序列，或者是在自定义的帧结构中增加校验比特；所述的误码检测模块是一个CRC校验和计算模块，用于对数据流做相同的计算，得出相应的CRC校验比特并与传送过来的CRC校验和通过比较器进行比较，对于出现的误码通过计数器进行计数，得出当前线路的误码率。
使用本发明的方法和设备能够克服某条E1线路的传输性能在某一个时间段内突然劣化会导致整个数据传输效率的大大降低的缺陷，可以将该E1链路的连接切断而利用剩余的E1线路进行传输，可以防止错误的继续增殖维持设备的正常使用，当线路的性能恢复以后，再自动地恢复该链路的使用，既可以充分的利用传输带宽又能够降低设备的使用风险，提高反向复用器的数据传输质量。
一般的反向复用器在某一条链路达到10-4、10-3的误码率之后，整个反向复用器数据转发的丢包率已经达到无法容忍的地步，而使用了本发明方法后的反向复用器则可以暂时的切断该性能劣化的链路而使用剩余的链路继续进行数据传输，完好得保证数据的转发质量。
下面结合附图对本发明进一步的描述，将能更好地理解本发明的技术方案的实质、优点和效果。
图1是以整帧以太网数据为单位进行封装和传输的反向复用技术的基本原理示意图。
图2是将一个以太网帧分成多个部分分别进行封装然后在不同E1上传输的原理示意图。
图3是反向复用器电路层的保护与恢复的装置构成示意图。
图4是本发明中的误码检测信号是测试序列信号时的第一实施例的示意图。
图5是本发明中的误码检测信号是CRC校验比特/序列信号时的第二实施例的示意图。
图6是反向复用器电路层的保护与恢复的装置功能方框图。
图7A是反向复用器电路层的保护与恢复的发送侧流程图。
图7B是反向复用器电路层的保护与恢复的接收侧流程图。
图3是反向复用器电路层的保护与恢复的装置构成示意图。如图所示，一种反向复用器电路层的保护与恢复的装置，所述的装置包括发送部分和接收部分，所述的发送部分包括先进先出模块(301)，用于将接收到的有效数据依次传送给发送模块(302)；发送模块(302)，在发送控制模块(304)的控制下，发送来自误码检测信号产生模块(303)、和先进先出模块(301)的信号；发送控制模块(304)，根据从链路性能反馈接收模块(305)来的信号判断链路的传输性能，从而控制误码检测信号产生模块(303)产生误码检测信号，并控制发送模块(302)进行发送；链路性能反馈接收模块(305)，用于接收来自接收侧的关于线路传输性能的反馈信号；误码检测信号产生模块(303)，用于根据发送控制模块(304)的控制信号产生误码检测信号，并发送到发送模块(302)；所述的接收部分包括接收模块(306)，用于接收来自发送模块(302)的信号，并分离出有效数据和误码检测信号；误码检测模块(308)，对从接收模块(306)分离出来的的误码检测信号进行检查和计数，得出当前链路的误码率，然后与误码率门限值相比较，判断线路的传输质量当线路性能劣化时暂停有效数据的处理并给出性能劣化的反馈，当线路性能恢复时恢复有效数据的处理并取消性能劣化的反馈；线路性能反馈模块(309)，接收来自误码检测模块(308)的表示链路性能的指示信号，并反馈到发送部分。
图4是本发明中的误码检测信号是测试序列信号时的第一实施例的示意图。如图所示，在图3中所示的误码检测信号产生模块(303)在图4中换成了一个测试序列产生模块(403)，该模块产生一个固定或者随机的测试序列/比特并周期性的插入到有效数据中伴随有效数据发送到接收端，在接收端，图3中所示的误码检测模块(308)在图4中换成了测试序列检测模块(407)，用于对测试序列进行检查并通过计数器(406)对误码进行计数，从而得出当前线路的误码率。
图5是本发明中的误码检测信号是CRC校验比特/序列信号时的第二实施例的示意图。如图所示，在图3中所示的误码检测信号产生模块(303)在图5中换成了一个CRC校验和计算模块(503)，用于对将要发送的数据进行CRC校验计算，然后将其插入到有效数据流中送到发送模块发送出去；在接收端，由同样的CRC校验和计算模块(507)，对接收的数据中进行CRC校验和计算，并将计算出来的结果与数据流中传输过来的CRC校验和通过比较器(508)进行比较，然后通过计数器(506)对误码进行计数，从而得出当前线路的误码率。
图6是反向复用器电路层的保护与恢复的装置功能方框图。如图6所示，在现有的4E1至以太网网桥转换器RC7210的外围增加了部分逻辑电路来实现线路的性能监视、通道的保护和恢复。反向复用器RC7210的E1帧结构中带有CRC校验和比特，在接收端也能够对数据流进行CRC校验，给出CRC错误告警，但是它不能够根据线路误码率的状况对该链路进行取舍，而只能够根据线路的通/断情况来进行取舍，这样就必须在RC7210的外围增加一定的逻辑电路来实现通道的保护和恢复。以RC7210一条E1链路的处理方法为例，功能框图如图6所示初始状态下假定线路状况良好，增加的逻辑电路不会对来往的数据流做任何处理而仅仅是处于直通状态，这时如果线路的传输性能真的良好，RC7210检测不到CRC错误，那么增加逻辑电路的误码率检测模块得到的误码率低于指定门限，数据流继续直通。
假如线路传输质量劣化，直通给A点RC7210的数据流有误码存在，那么RC7210(600)会检测出并给出CRC告警，误码计算模块(603)会根据CRC告警的数量计算出误码率，如果误码率高于指定门限值则认为该链路不宜继续传输有效数据，它会通知接收控制逻辑(605)切断发往RC7210的接收有效数据，通过特定帧结构告知RC7210(600)该链路传输质量劣化；同时它会通过发送控制逻辑(604)控制发送选择器(602)向对端的逻辑电路发送特定的帧结构，通知对端逻辑电路该链路方向有问题，然后接收帧结构判断逻辑(607)进入误码检测状态。
B点的接收帧结构判断逻辑(609)接收到指示链路性能劣化的特定帧结构后，知道该链路方向有问题，会通知RC7210(601)停发有效数据，同时通过发送控制模块(613)通知发送选择器(615)向A端发送误码测试序列，这样就完成了RC7210该链路的切断工作。
这时，A端的接收帧结构判断逻辑(607)正处于误码监视状态，通过测试序列误码检测模块(606)对B端发过来的误码测试序列进行实时的监测，如果链路的传输性能恢复，在一定长的时间内监测不到误码，则认为该链路可以重新使用。然后线路误码监测模块(606)会通知接收控制逻辑(605)重新释放链路，让链路数据直通给RC7210(600)，同时通过发送控制逻辑(604)和发送选择器(602)通知B点的新增逻辑电路链路的传输性能恢复，允许RC7210(601)继续发送有效数据，完成链路的恢复工作。
新增逻辑电路包括发送部分和接收部分，其中发送部分包括发送选择器(602)，在发送控制逻辑(604)的控制下选择向对端发送不同的数据内容当线路正常时向对端发送反向复用器RC7210(600)来的有效数据；当线路劣化后在发送控制逻辑(604)的控制下先向对端发送用于通知对端切断和恢复的特定帧结构然后持续发送误码检测序列。
误码计算模块(603)，利用RC7210(600)产生的CRC告警信号计算出当前线路的误码率，并通知发送控制模块(604)和接收控制模块(605)作出相应控制。
发送控制模块(604)，根据误码计算模块(603)和测试序列误码检测模块(606)得到的误码率结果进行判断，并通知发送选择器(602)发送不同的数据内容。
接收控制模块(605)，根据误码计算模块(603)和测试序列误码检测模块(606)得到的误码率结果进行判断，并通知接收选择器(608)向RC7210(600)发送不同的数据内容。
测试序列误码检测模块(606)，在线路劣化后，线路上传输的都是误码检测序列时，对从接收帧结构判断逻辑(607)传送过来的数据进行误码检测，得出相应的误码率并通知发送控制模块(604)和接收控制模块(605)作出相应控制。
接收帧结构判断逻辑(607)，接收从线路上来的数据，判断是正常的有效数据、持续的误码检测序列还是用来指示链路状况的特定帧结构。如果是正常的有效数据，直接发送给接收选择器(608)并直通给RC7210(600)；如果接收到指示链路状况的帧结构时，它会通过测试序列误码检测模块(607)、接收控制逻辑(605)和接收选择器(608)切断通往RC7210(600)的有效数据；如果接收到持续的误码检测序列，它会将接收到的误码检测序列送到测试序列误码检测模块(606)去做误码检测。
接收选择器(608)，在接收控制逻辑(605)的控制下选择向RC7210(600)发送不同的数据内容当线路性能良好时，发送正常的有效数据；当线路性能劣化时，发送特定的帧结构使RC7210(600)切断该链路的接收。
在B点的新增逻辑电路中，相应的模块工作原理相同。
图7A是反向复用器电路层的保护与恢复的E1发送侧的流程图。如图7A所示，在系统上电初始化时，E1发送侧的发送控制逻辑缺省认为该链路的传输性能是良好的，发送模块会向对端发送有效数据，同时周期性地间插误码检测序列以供接收端对线路的误码率进行实时的监测。接下来，发送控制逻辑将根据接收到的链路性能反馈来判断该链路的传输性能是否良好如果该链路发送发向上的线路性能良好，则发送逻辑会向对端发送有效数据，同时会周期性地插入误码检测序列；如果根据性能反馈判断该链路发送方向上的性能劣化，则停止有效数据的发送转而全部发送误码监测序列，直到链路的传输性能恢复。
图7B是反向复用器电路层的保护与恢复的E1接收侧的流程图。如图7B所示，系统的E1接收侧在上电初始化时，链路性能状态寄存器缺省认为当前链路的传输性能是良好的，接收模块从接收来的数据中将有效数据分离出来交给反向复用器做处理，同时将误码测试序列送到误码检测模块去做检查。误码检测模块对测试序列进行分析和计数，计算出当前链路的误码率，如果线路状况良好、误码率低于指定的门限值，则链路性能状态寄存器的值不变，继续返回原来的状态处理有效数据并实时地对链路状况进行监视。当线路性能劣化、误码检测模块得出的误码率的值高于指定的门限值时，链路性能状态寄存器的值发生改变，指示该链路传输性能劣化，接收控制模块停止该链路向反向复用器发送有效数据，同时通过反馈电路通知发送端停发有效数据。当前情况下，链路性能状态寄存器认为线路质量不好，来自E1链路上的数据全部为测试序列，接收模块会将所有这些数据流送到误码检测模块进行误码率的检测，直到误码检测模块在一定长的时间内没有检测到误码、线路的传输性能恢复正常，这时候，链路性能状态寄存器恢复为线路性能良好状态，继续进行有效数据的接收。
根据本发明的上述实施例，本领域的技术人员可以根据本发明的技术方案进行各种修改，例如误码检测信号的格式等，这些都没有脱离本发明的技术方案。
权利要求
1.一种反向复用器电路层的保护与恢复的方法，其特征在于所述的方法包括如下步骤在反向复用器的E1发送侧产生误码检测信号；在线路状况良好、没有收到远端的线路性能劣化的反馈信号时，发送控制模块会在发送有效数据以外周期性地向对端发送误码检测信号；在E1线路的接收侧，接收模块接收到来自链路的数据，将有效数据送给反向复用模块作处理，同时将误码检测信号分离出来交给误码检测模块去检查，误码检测模块对误码检测信号进行检查，并对检测出来的误码进行计数，计算出当前线路的误码率；当误码率超过给定的门限时，反向复用器认为该条链路不宜使用，暂停有效数据的处理并产生线路性能劣化的反馈信息，同时向外发出告警；线路性能劣化信息通过特定的比特或者帧结构反馈到发送端，发送端的链路性能反馈接收模块收到该劣化信息后通知发送控制模块停止发送有效数据转而全部发送误码检测信号，而接收侧的误码检测模块会继续实时地对当前线路的误码性能进行监视；当线路的接收侧的误码检测模块监视得到的误码率满足反向复用器的使用要求时，反向复用器会自动的通知发送端继续发送有效数据，重新使用该条E1通道。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的误码检测信号是由测试序列产生模块产生的一个固定或者随机的测试序列/比特，并周期性的插入到有效数据中伴随有效数据发送到对端，到达接收端后，接收模块除了将有效数据传送给反向复用器做处理以外，还将测试序列分离出来送给误码检测序列进行检查和计数，从而得出当前线路的误码率。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的误码检测信号是CRC校验比特/序列信号，所述的CRC校验比特/序列是通常数据链路层的帧结构中都含有的CRC校验比特/序列，或者是在自定义的帧结构中增加校验和比特，然后在接收侧对数据流做相同的计算，得出相应的CRC校验比特并与传送过来的CRC校验和进行比较和计数，得出当前线路的误码率。
4.一种反向复用器电路层的保护与恢复的装置，所述的装置包括发送部分和接收部分，其特征在于所述的发送部分包括先进先出模块(301)，用于将接收到的有效数据依次传送给发送模块(302)；发送模块(302)，在发送控制模块(304)的控制下，发送来自误码检测信号产生模块(303)和先进先出模块(301)的信号；发送控制模块(304)，根据从链路性能反馈接收模块(305)来的信号判断链路的传输性能，从而控制误码检测信号产生模块(303)产生误码检测信号，并控制发送模块(302)进行发送；链路性能反馈接收模块(305)，用于接收来自接收侧的关于线路传输性能的反馈信号；误码检测信号产生模块(303)，用于根据发送控制模块(304)的控制信号产生误码检测信号，并发送到发送模块(302)；所述的接收部分包括接收模块(306)，用于接收来自发送模块(302)的信号，并分离出有效数据和误码检测信号；误码检测模块(308)，对从接收模块(306)分离出来的的误码检测信号进行检查和计数，得出当前链路的误码率，然后与误码率门限值相比较，判断线路的传输质量当线路性能劣化时暂停有效数据的处理并给出性能劣化的反馈，当线路性能恢复时恢复有效数据的处理并取消性能劣化的反馈；线路性能反馈模块(309)，接收来自误码检测模块(308)的表示链路性能的指示信号，并反馈到发送部分。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于所述的误码检测信号产生模块(303)是一个测试序列产生模块(403)，该模块产生一个固定或者随机的测试序列/比特并周期性的插入到有效数据中伴随有效数据发送到对端。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于所述的误码检测模块(308)是一个测试序列检测模块(407)，用于对测试序列进行检查并通过计数器(406)对误码进行计数，从而得出当前线路的误码率。
7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于所述的误码检测信号产生模块(303)是CRC校验计算模块(503)，所述的CRC校验比特/序列是通常数据链路层的帧结构中都含有的CRC校验比特/序列，或者是在自定义的帧结构中增加校验比特。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于所述的误码检测模块(308)是一个CRC校验和计算模块(507)，用于对数据流做相同的计算，得出相应的CRC校验比特并与传送过来的CRC校验和通过比较器(508)进行比较，对于出现的误码通过计数器(506)进行计数，得出当前线路的误码率。
全文摘要
本发明公开了一种反向复用器电路层的保护与恢复的方法和装置。该方法是在反向复用器的E1发送侧产生和发送误码检测信号，在E1线路的接收侧，当计算出的线路误码率超过给定的门限时，产生线路性能劣化信息并反馈到发送端，发送端停止发送有效数据转而全部发送误码检测信号；当线路的接收侧监视得到的误码率满足反向复用器的使用要求时，反向复用器会自动的通知发送端继续发送有效数据，重新使用该条E1通道。该方法既可以充分的利用传输带宽又能够降低设备的使用风险，提高反向复用器的传输质量。
文档编号H04L12/28GK1441577SQ0310974
公开日2003年9月10日 申请日期2003年4月15日 优先权日2003年4月15日
发明者王庆钢, 扈俊刚, 陈永峰 申请人:北京润光泰力科技发展有限公司