专利名称：一种支持gps时间戳同步功能的atm数据采集卡的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ATM网络传输技术领域，特别是涉及一种支持GPS时间戳同步功能的ATM数据采集卡。
背景技术：
当前WCDMA/TD-SCDMA网络中大规模使用了 ATM传输技术，用于传输语音、数据和信令等信息，ATM数据采集卡广泛应用于网络语音、数据和信令监听与测试，现有的ATM数据采集卡1'主要采用了的系统结构(如图1所示)，包括ATM光接口模块11'、ATM层处理芯片12'和PCI桥芯片13'，ATM设备2'的传输信号由ATM光接口模块11 ‘采集进来， 经ATM层处理芯片12'处理之后经PCI桥芯片13'传给上位机3'。现有的技术由于没有充分考虑分布式数据采集系统需求，有如下不足1、现有的ATM采集卡没有缓存机制，丢失数据包的风险高；现有的ATM采集卡考虑到成本因素，没有使用专门的内存模块进行数据缓存，而是可能直接使用上位机的内存。如果在上位机处理事务忙的时候，存在较大的丢弃数据包的风险。2、系统效率低；由于现有的ATM采集卡仅处理ATM物理层的信息，由上位机处理ATM适配层的组包与校验工作，上位机在ATM接口数据流量较高的情况下，会消耗大量的CPU处理器的资源，降低了系统的整体效率。3、没有统一同步的时间戳；时间戳是采集系统对收到的每一帧数据所记录的当前时间标记，对采集系统来说是非常重要的，但是现有的技术使用了本机系统时间作为基准时间戳标，而且一般需要上位机软件配合，由于一般的操作系统只能提供毫秒级的时间标记，不能满足以ATM采集系统微秒级时间戳标记要求，导致不同的采集设备之间存在毫秒级的误差。4、没有时间戳同步机制，不能够扩展；大部分ATM数据采集系统需要对多个接口进行采集分析，因为现有的技术没有同步机制，不能扩展到多个接口。5、接口数量少，不能满足多接口采集的要求；普通网卡一般只有一个接口，而且没有时间戳功能，对于多个接口采集分析时无法分析多个不同的ATM接口采集的数据包的先后顺序。
实用新型内容鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种支持GPS时间戳同步功能的ATM数据采集卡，用于解决现有技术中丢失数据包、采集审计之间存在时间误差，系统接口少和效率低的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种支持GPS时间戳同步功能的ATM数据采集卡，包括ATM光接口模块、与上位机连接的PCI接口处理模块和与ATM光接口模块相连的ATM物理层处理模块；所述ATM物理层处理模块与PCI接口处理模块之间连有用于ATM传输信号组包与校验的ATM适配层处理模块；所述ATM适配层处理模块上连有用于对多端口的数据帧根据时间戳先后顺序进行排序的时间戳管理与系统同步处理模块; 所述时间戳管理与系统同步处理模块连有用于GPS时间提取和校验的GPS时间戳处理模块。[0016]优选地，所述ATM适配层处理模块上还连有用于将ATM适配层数据帧进行缓存的信号缓存模块。[0017]优选地，所述信号缓存模块采用DDR2SDRAM内存芯片。[0018]优选地，所述时间戳管理与系统同步处理模块采用纳秒级的时间管理器。[0019]优选地，所述ATM光接口模块支持多对ATM光接口。[0020]优选地，所述PCI接口处理模块还连有对ATM光接口的连接状态、GPS时间戳处理模块的时间戳同步状态和信号缓存模块状态进行管理的系统状态管理模块。[0021]如上所述，本实用新型的一种支持GPS时间戳同步功能的ATM数据采集卡，具有以下有益效果[0022]1.采用硬件缓存机制，降低丢失数据包的风险；[0023]本实用新型专门设计了 128M的DDR SDRAM内存芯片进行数据缓存，在收到一定数量的ATM数据包后，如果在上位机来不及响应请求，可以将ATM适配层的数据帧存储到信号缓存模块的DDR2SDRAM缓冲区中，再将数据包发送到上位机，这样大大降低了采集时丢弃数据包的风险。[0024]2.系统整体效率提高；[0025]本实用新型采用了 ATM适配层进行组包与校验，极大地减轻了上位机系统的CPU 负荷，上位机在网络流量高的情况下，大大降低了系统响应请求的次数，从而提高了系统的整体效率。[0026]3.精确的时间戳；[0027]硬件上设计了纳秒级的时间管理器，对采集到的每一帧数据标记了纳秒级的时间戳，满足绝大部分的应用的需要。[0028]4.增强了采集系统的可扩展性；[0029]在硬件设计上采用GPS同步技术，采集卡可以独立从GPS模块中提取绝对时间，所有使用本产品的的采集系统均可获得准确的绝对时间，增强了系统的可扩展性，从而，很容易实现分布式采集的复杂应用。[0030]5.支持4对ATM光接口 ；[0031 ] 本实用新型支持4对ATM接口，满足专业的通信领域多ATM接口数据采集要求。
[0032]图1显示为现有技术中的ATM数据采集卡的结构示意图。[0033]图2显示为本实用新型的支持GPS时间戳同步功能的ATM数据采集卡结构示意图。[0034]元件标号说明〔0035〕 1数据采集卡
〔0036〕 2八II设备
〔0037〕 3上位机
〔0〇38〕 11设备光接口模块
〔0〇39〕 12物理层处理模块
〔0〇40〕 13适配层处理模块
〔0041〕 14？以接口处理模块
〔0042〕 15时间戳管理与系统同步处理模块
〔0〇43〕 166？8时间戳处理模块 17信号缓存模块
^00453 18系统状态管理模块
具体实施方式
〔0046〕 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书 所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实 施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离 本发明的精神下进行各种修饰或改变。
〔0047〕 请参阅图2，显示为本实用新型的支持⑶3时间戳同步功能的八II数据采集卡结构 示意图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂 图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制， 其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能 更为复杂。
〔0048〕 如图2所示，本实用新型提供一种支持⑶3时间戳同步功能的八II数据采集卡，应 用于藉由上位机3及多个八II设备2构建的网络系统中，于本实施例中，所述上位机3例如 为网络中控中心的服务器，所述八II设备2为具有异步传输模式(^卵油伪加卯11~皿8？61~ 10(16^！!)功能的客户端。所述数据采集卡1包括包括光接口模块11，“1物理 层处理模块12，“1适配层处理模块13，？口接口处理模块14，时间戳管理与系统同步处理 模块15，6？8时间戳处理模块16，信号缓存模块17，以及系统状态管理模块18。 〔0049〕 所述八II光接口模块11连接于各八II设备2，用于采集所述八II设备2的传输信 号；所述光接口模块11支持多对光接口。
〔0050〕 所述？口接口处理模块14与上位机3连接，把各设备2的传输信号传输到上 位机3中；所述？口接口处理模块14连有对八II光接口的连接状态、6？8时间戳处理模块 16的时间戳同步状态和信号缓存模块17状态进行管理的系统状态管理模块18。 〔0051〕 所述物理层处理模块12与光接口模块11相连，将光接口模块11接 收到的仏I光信号进行模拟信号到数字信号的转换。
〔0052〕 所述物理层处理模块12与？口接口处理模块14之间连有用于传输信号 组包与校验的适配层处理模块13 ；所述适配层处理模块13上连有用于对多端口 的数据帧根据时间戳先后顺序进行排序的时间戳管理与系统同步处理模块15。 〔0053〕 所述时间戳管理与系统同步处理模块15连有用于⑶3时间提取和校验的⑶3时间戳处理模块16，所述时间戳管理与系统同步处理模块15采用纳秒级的时间管理器。[0054]所述ATM适配层处理模块13上还连有用于将ATM适配层数据帧进行缓存的信号缓存模块17，所述信号缓存模块17采用DDR2 SDRAM内存芯片；[0055]本实用新型的工作原理为[0056]首先，ATM设备2的传输信号经过ATM光接口模块11采集进入ATM物理层处理模块12，然后由ATM物理层处理模块12将接收到的ATM光信号进行模拟信号到数字信号的转换，转换之后的ATM信号进入到ATM适配层处理模块13，ATM适配层处理模块13进行ATM 信号的组包与校验，同时经GPS时间戳处理模块16完成GPS时间提取和校验，时间戳管理与系统同步处理模块15对多对采集卡端口的数据帧根据时间戳先后顺序进行排序，(本实用新型可同时支持4对ATM光接口的采集需求)以实现不同采集卡之间的时间同步协调的功能，之后ATM信号进入PCI接口处理模块14，PCI接口处理模块14按PCI接口协议将ATM 信号传输到上位机3，完成多个ATM设备2的ATM信号的采集工作。[0057]同时本实用新型在收到一定数量的ATM数据包后，如果在上位机来不及响应请求，可以将ATM适配层的数据帧存储到信号缓存模块17的DDR2 SDRAM缓冲区中，再将数据包发送到上位机3，而且信号缓存模块17采用了 DDR2 SDRAM内存芯片，这样大大降低了采集时丢弃数据包的风险。[0058]本实用新型的PCI接口处理模块14连有对ATM光接口的连接状态、GPS时间戳处理模块16的时间戳同步状态和信号缓存模块17状态进行管理的系统状态管理模块18，减轻了上位机3的CPU负荷，同时提高了系统的运行效率。[0059]由于GPS时间戳处理模块16是通过内部的时钟源设备，从GPS卫星上获取标准的时间信号，再将这些信息通过ATM接口来传输给系统中需要时间信息的设备，这样就可以达到整个系统的时间同步，而且GPS时间戳处理模块16具有精度高、稳定性好、功能强、无积累误差和不受地域气候等环境条件限制的优势。[0060]综上所述，本实用新型的一种支持GPS时间戳同步功能的ATM数据采集卡，通过设计DDR2SDRAM内存芯片进行数据缓存，在收到一定数量的ATM数据包后，如果在上位机来不及响应请求，可以将ATM适配层的数据帧存储到信号缓存模块的DDR2 SDRAM缓冲区中，再将数据包发送到上位机，大大降低了采集时丢弃数据包的风险；通过采用ATM适配层进行组包与校验，极大地减轻了上位机系统的CPU负荷，上位机在网络流量高的情况下，大大降低了系统响应请求的次数，从而提高了系统的整体效率；通过设计一个纳秒级的时间管理器，对采集到的每一帧数据标记了纳秒级的时间戳，满足绝大部分的应用的需要，同时采用 GPS时间同步技术，采集卡可以独立从GPS时间处理模块中提取绝对时间，所有使用实用新型的采集卡均可获得准确的绝对时间，增强了系统的可扩展性，而且很容易实现分布式采集的复杂应用；此外本实用新型支持4对ATM光接口，满足专业的通信领域多ATM接口数据采集要求。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。[0061]上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
权利要求1.一种支持GPS时间戳同步功能的ATM数据采集卡，包括ATM光接口模块、与上位机连接的PCI接口处理模块和与ATM光接口模块相连的ATM物理层处理模块，其特征在于所述ATM物理层处理模块与PCI接口处理模块之间连有用于ATM传输信号组包与校验的ATM适配层处理模块；所述ATM适配层处理模块上连有用于对多端口的数据帧根据时间戳先后顺序进行排序的时间戳管理与系统同步处理模块；所述时间戳管理与系统同步处理模块连有用于GPS时间提取和校验的GPS时间戳处理模块。
2.根据权利要求1所述的一种支持GPS时间戳同步功能的ATM数据采集卡，其特征在于所述ATM适配层处理模块上还连有用于将ATM适配层数据帧进行缓存的信号缓存模块。
3.根据权利要求2所述的一种支持GPS时间戳同步功能的ATM数据采集卡，其特征在于所述信号缓存模块采用DDR2 SDRAM内存芯片。
4.根据权利要求1所述的一种支持GPS时间戳同步功能的ATM数据采集卡，其特征在于所述时间戳管理与系统同步处理模块采用纳秒级的时间管理器。
5.根据权利要求1所述的一种支持GPS时间戳同步功能的ATM数据采集卡，其特征在于所述ATM光接口模块支持多对ATM光接口。
6.根据权利要求1所述的一种支持GPS时间戳同步功能的ATM数据采集卡，其特征在于所述PCI接口处理模块还连有对ATM光接口的连接状态、GPS时间戳处理模块的时间戳同步状态和信号缓存模块状态进行管理的系统状态管理模块。
专利摘要本实用新型提供一种支持GPS时间戳同步功能的ATM数据采集卡，包括ATM光接口模块、PCI接口处理模块和ATM物理层处理模块，所述ATM物理层处理模块与PCI接口处理模块之间连有用于ATM信号组包与校验的ATM适配层处理模块；所述ATM适配层处理模块上连有用于对多端口的数据帧根据时间戳先后顺序进行排序的时间戳管理与系统同步处理模块和用于将ATM适配层数据帧进行缓存的信号缓存模块；所述时间戳管理与系统同步处理模块连有用于GPS时间提取和校验的GPS时间戳处理模块。本实用新型大大降低了采集ATM信号时丢弃数据包的风险，增强了采集系统的可扩展性，提高了ATM数据采集系统的整体效率。
文档编号H04L7/00GK202276349SQ20112043043
公开日2012年6月13日 申请日期2011年11月3日 优先权日2011年11月3日
发明者邓红峰 申请人:上海湾流仪器技术有限公司