专利名称：E1仿真系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种E1仿真系统，尤其涉及一种应用于边缘/接入层以太网交换机的E1仿真系统。
背景技术：
目前广泛应用于城域网边缘/接入层的以太网交换机都是2层或3层交换机，一般具有若干10Base-T、100Base-T或10/100Base-T用户以太网接口和百兆或千兆以太网上行光/电网络接口，能满足IEEE802.1系列网络标准。但是，目前的2/3层以太网交换机都不具备传统电信网早已大量应用的E1用户接口(ITU-T G703/G704系列标准)，以及由此而派生的各种低速率N×64Kbit/s分档E1接口，不能通过Ethernet/IP网络进行E1或分档E1信号的交换和传输。这就使城域网边缘/接入层交换机不能兼容传统的、目前仍占整个电信运营收入80％以上的E1电路。这一缺点的直接后果是接入层IP网络和E1网络的重复建设，重复管理，使运营及维护成本增加，浪费了信息基础设施，降低了运营商的利润和效益；特别是对于新兴的网络运营商，虽然具有丰富的IP网络资源，但因缺乏E1接入资源而无法开展利润丰厚的商用E1或分档E1专线的租用业务。
发明内容为了解决上述问题，本发明的目的就是在边缘/接入层以太网交换机上提供一种E1仿真系统，使2/3层交换机能兼容传统的E1电路接入和传输，实现IP和TDM在接入层的融合，以使在边缘/接入层以太网交换机上实现实时、透明、高效、可靠的E1仿真、交换和传输。
为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是提供一种E1仿真系统，其包括E1接口电路，其完成E1业务数据和信令的发送和接收；
E1仿真模块，其与该E1接口电路和以太网交换机主机连接，其将从该E1接口电路接收的E1数据打成基于IP的E1仿真包送给以太网交换机主机，或将从以太网交换机主机送来的基于IP的E1仿真包还原为E1数据送给该E1接口电路；单片机控制模块，其完成与以太网交换机主机的信息交换通信，并对该E1仿真模块进行控制和管理；DC/DC电源，其输入的是以太网交换机主机提供的直流电源，输出为该E1仿真系统需要的直流电源。
该E1仿真系统还包括时钟恢复模块，其将由该E1仿真模块传送来的从基于IP的E1仿真包中提取的定时信息恢复成同步时钟，并传回给该E1仿真模块。
该单片机控制模块包括ARP协议处理模块，其发送ARP请求，接收ARP应答，以获得E1数据帧的以太报文头所需的目的MAC地址；ICMP协议处理模块，其应用ICMP协议传递差错报文，以了解E1数据在以太网上的数据传输情况；包头处理模块，其为E1数据帧加上包头，以最终实现E1数据的发送与接收；反之将装有E1数据帧的以太报文拆包，以还原E1数据帧；串口通信协议处理模块，其处理与以太网交换机主机的通信，完成配置参数的设置及管理维护时需要用到串口通信；时钟校正处理模块，其通过采样获得最佳时标样本，并运算获得本地时钟恢复的调整值。
本发明的有益效果是，将本发明的E1仿真系统应用于边缘/接入层以太网交换机，当该以太网交换机应用于以太网时可实现以下优点1)可用单一的以太网交换机构成IP和E1统一接入的全业务接入网，从而优化了接入网络，降低了电信基础设施的建设及运营管理成本；2)在边缘/接入层真正用低成本的基于IP的方案，解决了TDM+IP的融合问题，补充和支持了骨干/核心层的TDM+IP融合方案；
3)可广泛应用于各种网络和电信运营商，用于完善接入网和提供增值业务。
图1是本发明的E1仿真系统方框图。
图2是本发明的具图1所示的E1仿真系统的以太网交换机方框图。
具体实施方式请参阅图1和图2，本发明的E1仿真系统包括E1接口电路1、E1仿真模块2、自适应时钟恢复模块3、单片机控制模块4和DC/DC电源5。
其中E1接口电路1采用专用E1线路接口芯片以及外围保护电路组成，从而构成线路码型为HDB3码，符合ITU-G703标准，速率为2.048Mbit/s的E1电路接口，完成E1业务数据和信令的发送和接收。本发明的E1接口电路1是使用一片4E1线路接口芯片DS21Q50。
E1仿真模块2主要完成E1数据基于IP的打包/解包功能。即将E1接口接收的E1业务同步比特流打成基于IP的E1仿真包送给以太网交换机主机6；反之从以太网交换机主机6送来的基于IP的E1仿真包中提取定时信息送往自适应时钟恢复模块3，并缓存E1数据，然后利用从自适应时钟恢复模块3恢复的同步时钟，将E1同步数据还原后送给对外E1接口电路1。
自适应时钟恢复模块3和E1仿真模块2是用可编程门阵列电路实现，采用一只30万门的FPGA芯片XC2S300E。E1实时业务的连续比特流信息经过IP层的打包、解包及网络的排队交换过程后，其连续性和周期性受到破坏，产生了包延时抖动(PDV，Packet Delay Variable)现象。必须选择一种有效的同步时钟恢复方案，来减小接收端的时钟抖动和漂移，否则会产生误码、滑码无法正确恢复发端的E1信号。采用本发明的自适应时钟恢复模块3可恢复2兆时钟并进行精确的频率和相位调整，得到系统所需的2M业务接收时钟。
单片机控制模块4是整个系统的核心控制单元，其采用W78LE58P单片机，其完成与以太网交换机主机6的信息交换通信、对本发明的E1仿真系统的E1接口的初始化配置及工作状态的检测和告警、并对E1仿真模块2及自适应时钟恢复模块3进行控制调整和管理。
DC/DC电源5输入的是以太网交换机主机6提供的DC电压电源，输出为E1仿真系统需要的其它各种电压的直流电源。
本发明的E1仿真系统的单片机控制模块主要由五个功能模块组成a.ARP协议处理模块其发送ARP请求，接收ARP应答，以获得E1数据帧的以太报文头所需的目的MAC地址；b.ICMP协议处理模块应用ICMP协议传递差错报文，以了解E1数据在以太网上的数据传输情况；c.包头处理模块(UDP、IP、以太网报头)为E1数据超级帧加上包头，以最终实现E1数据的发送与接收；反之将装有E1数据超级帧的以太报文拆包，以还原E1数据帧。
d.串口通信协议处理模块处理与主机的通信，完成配置参数的设置及管理维护时需要用到串口通信。
e.时钟校正处理模块采样获得最佳时标样本，并运算获得本地时钟恢复的调整值。
本发明E1仿真系统的工作原理为a.E1电路仿真打包在单片机控制模块4的控制下，E1仿真模块2将E1接口电路1送来的E1数据缓存后按“Ethernet头+IP头+UDP头+OAM字段+(N个级连的E1帧)+CRC校验”的帧结构打成超级帧E1仿真包。高效的超级帧E1仿真包缓存后经SMII接口送往以太网交换机主机6；以太网交换机主机6的局域网交换芯片61按各E1仿真包的IP地址送往相应的以太网上行接口62进行交换和传输。其中E1仿真包的OAM字段主要是E1的定时信息(时标)；超级帧所级连的E1帧个数N可根据网络情况选择设置；E1帧的数据、信令、同步头不作任何处理，整体打包，以实现透明传输。仿真打包时单片机控制模块4需要进行IP、UDP、ARP、ICMP等协议的相关地址和信息处理，并设置TOS优先字段TDM over IP的UDP专用端口号。
b.收包缓存和解包处理以太网交换机主机6将收到的符合本机IP地址的E1仿真包送回E1仿真模块2，首先提取E1仿真包中的时标定时信息转送给自适应时钟恢复模块3，同时进行E1仿真包的解包和长时延缓存。
c.E1时钟恢复及数据还原自适应时钟恢复模块3先进行自适应时钟恢复，并将时标定时信息送往单片机控制模块4进行自适应时标的相关统计运算，得到的时钟调整数据送回自适应时钟恢复模块3中的数字锁相环完成E1时钟的相位调整，恢复出精确的接收时钟。自适应时钟恢复模块3将恢复的E1时钟送回E1仿真模块2，E1仿真模块2再用恢复的业务时钟读出接收的E1数据送给E1接口电路1，然后还原为符合G703标准的E1数据HDB3码流。从而完成了E1的仿真、交换、传输和还原。
权利要求
1.一种E1仿真系统，其特征在于包括E1接口电路，其完成E1业务数据和信令的发送和接收；E1仿真模块，其与该E1接口电路和以太网交换机主机连接，其将从该E1接口电路接收的E1数据打成基于IP的E1仿真包送给以太网交换机主机，或将从以太网交换机主机送来的基于IP的E1仿真包还原为E1数据送给该E1接口电路；单片机控制模块，其完成与以太网交换机主机的信息交换通信，并对该E1仿真模块进行控制和管理；DC/DC电源，其输入的是以太网交换机主机提供的直流电源，输出为该E1仿真系统需要的直流电源。
2.如权利要求1所述的E1仿真系统，其特征在于该E1仿真系统还包括时钟恢复模块，其将由该E1仿真模块传送来的从基于IP的E1仿真包中提取的定时信息恢复成同步时钟，并传回给该E1仿真模块。
3.如权利要求2所述的E1仿真系统，其特征在于该时钟恢复模块为自适应时钟恢复模块，该自适应时钟恢复模块先进行自适应时钟恢复，并将该定时信息送往该单片机控制模块进行自适应定时信息的统计运算，得到的时钟调整数据送回该自适应时钟恢复模块中的数字锁相环完成E1时钟的相位调整，恢复出接收时钟。
4.如权利要求1所述的E1仿真系统，其特征在于该E1接口电路包括专用E1线路接口芯片以及外围保护电路。
5.如权利要求4所述的E1仿真系统，其特征在于该E1线路接口芯片为DS21Q50。
6.如权利要求1所述的E1仿真系统，其特征在于该自适应时钟恢复模块和E1仿真模块是用可编程门阵列电路实现，采用一只30万门的FPGA芯片XC2S300E。
7.如权利要求1所述的E1仿真系统，其特征在于该单片机控制模块是采用W78LE58P单片机。
8.如权利要求3或7所述的E1仿真系统，其特征在于该单片机控制模块还对该E1仿真系统的E1接口的进行初始化配置及工作状态的检测和告警，并对该自适应时钟恢复模块进行控制和管理。
9.如权利要求1所述的E1仿真系统，其特征在于该基于IP的E1仿真包的帧结构为以太网头+IP头+UDP头+OAM字段+N个级连的E1帧+CRC校验。
10.如权利要求2或3所述的E1仿真系统，其特征在于该单片机控制模块包括ARP协议处理模块，其发送ARP请求，接收ARP应答，以获得E1数据帧的以太报文头所需的目的MAC地址；ICMP协议处理模块，其应用ICMP协议传递差错报文，以了解E1数据在以太网上的数据传输情况；包头处理模块，其为E1数据帧加上包头，以最终实现E1数据的发送与接收；反之将装有E1数据帧的以太报文拆包，以还原E1数据帧；串口通信协议处理模块，其处理与以太网交换机主机的通信，完成配置参数的设置及管理维护时需要用到串口通信；时钟校正处理模块，其通过采样获得最佳时标样本，并运算获得本地时钟恢复的调整值。
全文摘要
本发明公开了一种E1仿真系统，其包括E1接口电路、E1仿真模块、单片机控制模块、DC/DC电源和自适应时钟恢复模块。该单片机控制模块还包括ARP协议处理模块、ICMP协议处理模块、包头处理模块、串口通信协议处理模块和时钟校正处理模块。本发明的E1仿真系统可应用于边缘/接入层以太网交换机，从而可用单一的以太网交换机构成IP和E1统一接入的全业务接入网，从而优化了接入网络，降低了电信基础设施的建设及运营管理成本；其解决了TDM+IP的融合问题，补充和支持了骨干/核心层的TDM+IP融合方案。
文档编号H04L12/26GK1599342SQ03146909
公开日2005年3月23日 申请日期2003年9月17日 优先权日2003年9月17日
发明者张树生 申请人:深圳市格林耐特通信技术有限责任公司