专利名称：通过背板传输数据的方法
技术领域：
本发明属于数据网络通信领域，尤其涉及一种通过背板传输数据的方法。
背景技术：
网络设计中可靠性和带宽是最重要的，如果交换卡和接口卡能处理10Gbps数据流的话，背板也必须做到，否则它会成为瓶颈，随着微处理器总线宽度的增加，系统时钟的提高，并行总线结构开始影响系统设计的性能，宽并行总线带来的诸如信号偏差、时钟同步、电磁干扰和噪声、PCB板总线布线难度等问题，都使得它不太适用于网络应用。
串行背板技术可以避开并行传输问题，它利用了窄但是高速的点对点串行连接进行数据传输。如“采用背板高速串行线传输多路电路数据的方法”(CN1384692A)和“一种基于背板传输多路电路数据的方法”(CN1406099A)均公开了背板传输数据的方法。
如图1所示，一个通过背板传输数据的网络设备通常由以下几部分构成背板、电源卡、主控卡、若干接口卡和交换卡等，交换卡和接口卡之间存在大量的数据交换。
现有的背板传输技术一般采用8B/10B编解码技术。8B/10B编码是一种将8位数据字节编为10位传输字符的方法，这种编码方案由IBM公司开发并拥有专利权。使用8B/10B编码的串行技术改进了总体传输，绕过了并行传输问题，如图2所示。但是它需要额外增加25％的开销，即传输的效率仅为80％，那么当一个10Gbps带宽的流需要背板传输时，背板必须具备12.5Gbps的总带宽，效率太低。
GFP是一种通用封装技术，GFP的技术内容公开于由作为美国T1委员会的技术委员会之一的T1X1.5所发布的文献“T1X1.5/2000-209GP(GFP)标准”中。同时SDH技术也非常成熟。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种利用GFP(通用帧封装过程，Generic FramingProcedure)和SDH技术来实现背板传输数据的方法，提高串行背板传输中的传输效率。
本发明的通过背板传输数据的方法，其步骤包括当接口卡向交换卡传输数据时，1)首先对报文进行GFP封装，形成了一个GFP封装格式的连续的数据流；2)将该数据流映射到SDH的虚容器中，形成SDH帧，进入背板传输至交换卡；3)在交换卡接收时，首先对SDH帧(由接收器的CDR，Clock/Data Recovery，模块)进行比特对齐，从SDH帧中提取出时钟和数据，然后再由SDH解映射模块进行字节对齐和SDH帧对齐，去除SDH的开销，输出连续的GFP封装格式的数据流；4)对上述GFP封装格式的数据流进行解封装，还原报文；当交换卡向接口卡传输数据时，按照上述方式在交换卡进行GFP封装，在接口卡进行GFP解封装。
所述GFP封装为添加GFP帧头，GFP帧头包括PLI域，表示报文的长度，HEC域，表示对PLI所做的CRC校验；然后分别对帧头和净负荷进行扰码；当信道空闲时，插入GFP空帧；所述GRP解封装为首先处于搜索状态，不停地对连续的4个字节做HEC校验，一旦发现一个正确的HEC，即进入预同步状态；在预同步状态，对每一帧的帧头做HEC校验，利用帧头的长度信息找到帧尾，当连续出现预先设定数目的HEC校验正确的帧后，进入同步状态；只要出现一个HEC校验错误的帧即进入搜索状态；在同步状态，继续对每一帧进行校验，若校验正确，则保持在同步状态，此时，去掉GFP帧头，再进行解扰码，还原出数据帧；当出现一个HEC校验错误的帧即进入搜索状态，重新开始搜索。
GFP空帧在GFP解封装过程中被丢弃。
所述HEC域是对PLI所做的CRC-16校验，GFP帧头部分开销占用4个字节。
本发明充分、巧妙应用了成熟的GFP技术和SDH技术，在本发明传输方式下，GFP封装的开销固定为4个字节，SDH的传输效率约为96.3％，整个传输效率为 其中n为报文的长度。当传输以太网报文时，若报文的长度为64字节，则根据以上公式计算出传输效率为90.6％，若报文的长度为1518字节，则传输效率为96.0％，而实际应用中，报文的典型长度在500字节左右，则传输效率为95.5％，远远高于8B/10B的传输效率。
图1表示的是一个网络设备的框2表示的是采用8B/10B编解码技术实现背板传输的框3表示的是GFP封装后进行SDH映射来实现背板传输的框4表示的是简化的GFP封装的格式图5表示的GFP空帧的内容图6表示的是GFP解封装的过程
具体实施例方式以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明当接口卡向交换卡传输数据时，首先对报文进行GFP封装，封装过程如下添加GFP帧头，帧头的格式如图4所示，PLI表示报文的长度，HEC是对PLI所做的CRC-16校验，该部分开销共占用4个字节；分别对帧头和净负荷进行扰码；当信道空闲时，插入GFP空帧，扰码前的GFP空帧格式如图5所示。这样就形成了一个GFP封装格式的连续的数据流，将该数据流映射到SDH的虚容器中，形成SDH帧，进入背板传输至交换卡。
在交换卡接收时，首先由接收器的CDR(Clock/Data Recovery)模块对SDH帧进行比特对齐，从SDH帧中提取出时钟和数据，然后再由SDH解映射模块进行字节对齐和SDH帧对齐，去除SDH的开销，输出连续的GFP封装格式的数据流。
再进行GFP解封装，如图6所示首先处于搜索状态，不停地对连续的4个字节做HEC校验，一旦发现一个正确的HEC，即进入预同步状态；在预同步状态，对每一帧的帧头做HEC校验，利用帧头的长度信息找到帧尾，当连续出现delta (delta参数可设，delta的值决定了解封装时再同步的健壮性，当delta值取得较大时，那么重新同步需要较长的时间，但出现伪同步的几率较小，当delta值取得较小时，则重新同步较快，但出现伪同步的几率增大。推荐的delta值为1，见“T1X1.5/2000-209GP(GFP)标准”。)个HEC校验正确的帧后，进入同步状态，只要出现一个HEC校验错误的帧即进入搜索状态；在同步状态，继续对每一帧进行校验，若校验正确，则保持在同步状态，此时，去掉GFP帧头，再进行解扰码，还原出数据帧。当出现一个HEC校验错误的帧即进入搜索状态，重新开始搜索。
空帧在解封装过程中被丢弃。
这样，就实现了接口卡向交换卡的数据传输，同样，当交换卡向接口卡传输数据时，只要在交换卡进行封装，在接口卡上进行解封装即可。
在这种传输方式下，GFP封装的开销固定为4个字节，SDH的传输效率约为96.3％，整个传输效率为 其中n为报文的长度。当传输以太网报文时，若报文的长度为64字节，则根据以上公式计算出传输效率为90.6％，若报文的长度为1518字节，则传输效率为96.0％，而实际应用中，报文的典型长度在500字节左右，则传输效率为95.5％，远远高于8B/10B的传输效率。
权利要求
1.一种通过背板传输数据的方法，其步骤包括当接口卡向交换卡传输数据时，1)首先对报文进行GFP封装，形成了一个GFP封装格式的连续的数据流；2)将该数据流映射到SDH的虚容器中，形成SDH帧，进入背板传输至交换卡；3)在交换卡接收时，首先对SDH帧进行比特对齐，从SDH帧中提取出时钟和数据，然后再由SDH解映射模块进行字节对齐和SDH帧对齐，去除SDH的开销，输出连续的GFP封装格式的数据流；4)对上述GFP封装格式的数据流进行解封装，还原报文；当交换卡向接口卡传输数据时，按照上述方式在交换卡进行GFP封装，在接口卡进行GFP解封装。
2.如权利要求1所述的通过背板传输数据的方法，其特征在于所述GFP封装为添加GFP帧头，GFP帧头包括PLI域，表示报文的长度，HEC域，表示对PLI所做的CRC校验；然后分别对帧头和净负荷进行扰码；当信道空闲时，插入GFP空帧。
3.如权利要求1或2所述的通过背板传输数据的方法，其特征在于所述GRP解封装为首先处于搜索状态，不停地对连续的4个字节做HEC校验，一旦发现一个正确的HEC，即进入预同步状态；在预同步状态，对每一帧的帧头做HEC校验，利用帧头的长度信息找到帧尾，当连续出现预先设定数目的HEC校验正确的帧后，进入同步状态；只要出现一个HEC校验错误的帧即进入搜索状态；在同步状态，继续对每一帧进行校验，若校验正确，则保持在同步状态，此时，去掉GFP帧头，再进行解扰码，还原出数据帧；当出现一个HEC校验错误的帧即进入搜索状态，重新开始搜索。
4.如权利要求3所述的通过背板传输数据的方法，其特征在于GFP空帧在GFP解封装过程中被丢弃。
5.如权利要求3所述的通过背板传输数据的方法，其特征在于所述预先设定数目为1。
6.如权利要求2所述的通过背板传输数据的方法，其特征在于所述HEC域是对PLI所做的CRC-16校验，GFP帧头部分开销占用4个字节。
7.如权利要求1所述的通过背板传输数据的方法，其特征在于由接收器的CDR模块对SDH帧进行比特对齐。
全文摘要
本发明涉及一种通过背板传输数据的方法，当接口卡向交换卡传输数据时，首先对报文进行GFP封装，形成了一个GFP封装格式的连续的数据流；将该数据流映射到SDH的虚容器中，形成SDH帧，进入背板传输至交换卡；在交换卡接收时，首先对SDH帧进行比特对齐，从SDH帧中提取出时钟和数据，然后再由SDH解映射模块进行字节对齐和SDH帧对齐，去除SDH的开销，输出连续的GFP封装格式的数据流；对上述GFP封装格式的数据流进行解封装，还原报文。充分、巧妙应用了成熟的GFP技术和SDH技术，在本发明传输方式下，传输效率为95.5％，远远高于8B/10B的传输效率。可广泛应用于数据网络通信领域。
文档编号H04Q11/04GK1671244SQ20041002944
公开日2005年9月21日 申请日期2004年3月19日 优先权日2004年3月19日
发明者徐松余, 方晓姣 申请人:港湾网络有限公司