专利名称：光纤节点倒换方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电通信技术，尤其涉及一种光纤节点倒换方法和装置。
背景技术：
SDH复用段保护是指借助开销中的复用段中的K字节完成一系列协议握手过程，使得原先在受损光纤上传输的业务信号转移到保护路由上进行传递，从而使得原先的业务继续进行传送而不至于中断的一种保护方式，按照组网的拓扑方式不同，复用段保护可简单分为线性复用段保护方式和环性复用段保护方式，复用段保护环按照光纤数目可分成二纤和四纤两类，而二纤环按照业务流向又分为复用段专用保护二纤环和复用段共享保护二纤环。
复用段二纤共享保护环是一种双向保护环。共享，指的是在一个光纤上的容量一部分作为保护通路使用，而另外一部分作为工作通路供正常业务使用，而在发生断纤的时候，用其他区段上光纤上的保护通路去保护受损光纤上正常业务，例如，一个STM-N的二纤双向复用段共享保护环，其共有N个AU-4。在顺时针方向上编号为1到N/2的AU-4时隙安排用作工作通路，编号为N/2+1到N的AU-4时隙安排用作保护通路。在逆时针方向上的光纤的时隙是同样的。编号为m的AU-4工作通路由对应的保护通路在相反方向的第(N/2+m)个的AU-4来保护。此外这种共享保护环中工作业务在每个区段中双向传送进入的业务信号在工作通路的一个方向行进而与之关联的出去的业务信号则在同一区段中相反方向的工作通路中行进。
当保护通路不被用作恢复工作通路的信息时，即正常工作状态，它们也可用来载送额外的信息业务。在保护倒换的情况下，工作通路中的业务接入到保护通路上，任何的额外业务信息都将移出保护通路。
复用段二纤共享保护环需要使用APS协议，SONET/SDH网络提供具有性能监测和自愈能力的APS，APS具有以下功能1、通过SDH的开销字节提供性能劣化监测和故障监测和隔离功能；2、在物理层出现故障后保证50ms内恢复；3、多点失效的保护。
二纤双向复用段保护倒换环的保护倒换过程如如图1所示，二纤双向复用段保护倒换环在二纤双向复用段保护环中，将每个传输方向光纤的容量一半分配给业务通道，另外一半分配给保护通道。正常情况下，如图1(a)所示，从节点A进环以节点C为目的的业务信号沿S1/P2光纤按顺时针方向传输；而从节点C进环以节点A为目的的业务信号则沿S2/P1光纤按逆时针方向传输。
当节点B、C间两根光纤同时被切断，如图1(b)所示，节点B与节点C的倒换开关将S1/P2光纤与S2/P1光纤沟通。在节点B将从节点A进环沿S1/P2光纤送来的业务信号时隙转移到S2/P1光纤的保护时隙，传送到节点C。在节点C将从本节点进环沿S2/P1光纤送出的业务信号时隙倒换至S1/P2光纤的保护时隙，传送到节点A。
因为二纤双向环中每个方向的业务时隙和保护时隙在同一条光纤上传输，即在一条光纤上既传输业务信号又传输保护信号。这时，无论是接收机、发送机、光缆或节点发生故障，总是会同时影响工作通道和保护通道，而且总是依赖于SDH的开销字节，提供性能劣化监测和故障监测。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可靠性高、性能良好的光纤节点倒换方案。
本发明所采用的技术方案为这种光纤节点倒换方法，其特征在于a、双环型拓朴结构的光纤环网中，节点间通过光纤相连，节点上物理层芯片的帧接口检测出光纤的状态，产生中断上报CPU去做处理；b、当有断纤发生时，物理层芯片会上报断纤，然后CPU会去修改mode寄存器的参数，线路在数据的包尾或包间隙发生倒换，采用物理层芯片的倒换线路，把断纤环上的数据全部导入另一个环上，重新构成了一个闭环；c、当光纤恢复正常以后，物理层芯片检测到数据流，就通知CPU将mode寄存器的参数复原，切换为正常转发线路；所述的物理层芯片内部的采样时钟频率，在采用不同的线路时，相应的采样时钟不相同，通过时钟选择电路进行读时钟的时钟选择，取一相同的读时钟，选出有效的数据，送给后续的模块处理。
这种根据上述光纤节点倒换方法的光纤节点倒换装置，其特征在于在包括双环型拓朴结构的光纤环网中，节点间通过光纤相连，任一节点的物理层芯片都是由两块芯片组成，分别称为HARN和HARNMATE，HARN和HARNMATE芯片通过千兆MATE接口相连，MATE接口包括两部分TOMI和FRMI；TOMI模块完成对外发送数据，FRMI模块接收外来数据；在各自MATE接口内部还存在直接从TOMI模块通入FRMI模块的线路，即倒换线路；在MATE接口的接收端FRMI上有监控模块检测来自线路上的数据，当光纤发生断裂，节点上报断纤，HARN和HARNMATE芯片的mode寄存器的参数被修改，线路发生倒换，把断纤环上的数据全部导入由倒换线路构成的另一个环上；当断裂的光纤恢复正常以后，原本发生倒换的节点会切换回正常的转发线路；线路倒换在MATE接口内控制完成，MATE接口检测到mode寄存器发生变化，就在包尾或包间隙进行线路倒换；所述的MATE接口检测到mode寄存器为倒换参数有效时，那么MATE接口就要准备进行线路倒换，如果此时TOMI模块正在发送数据包，那么等到这个数据包发送结束，无论此时FIFO存储器中是否还有数据存在，TOMI强制芯片进入到SEND_SYNC状态，一直发送SYNC序列码，冻结了数据包的发送，直至倒换发生；在TOMI模块处于冻结数据包状态下，也一直监控着本片的FRMI模块是否在接收数据包，如果是，等到接收完整的数据包后，就发生线路倒换；如果此时TOMI模块并没有在发送数据包，那么它就开始监控本片的FRMI模块是否在接收数据包，如果是，等到接收完数据包，就发生线路倒换；所述的节点内HARN和HARNMATE之间通过高速串并转换器serdes相连时，若高速串并转换器serdes之间的光纤，即节点内部的光纤断裂，FRMI上的监控模块就会收到中断信号，并上报中断，CPU收到中断后，就会修改本芯片的mode寄存器为wrap，通过跟随方式，把本芯片的模式信息mode带给本节点上的对片，对片通过监控模块对模式信息的提取，将提取出的模式信息送给CPU接口，通过CPU修改相应的mode寄存器为wrap，此节点进入了倒换线路；当节点内高速串并转换器serdes间断裂的光纤恢复正常以后，也是通过监控模块去提取数据流中携带的模式信息，根据模式信息，节点内已倒换的HARN和HARNMATE会切换回正常的转发线路，该节点恢复正常转发线路；所述的节点间有断纤发生时，节点上物理层芯片的帧接口长时间没有收到数据流，就会产生定时中断，上报CPU断纤信息，然后CPU会去修改该节点mode寄存器的参数，当节点间为单纤断裂时，下行节点接收不到数据流，下行节点的帧接口就会发出定时中断，通知CPU去修改HARN或HARNMATE的mode寄存器，该下行节点内的对片通过跟随方式修改相应的mode寄存器参数，下行节点进入倒换线路，由该下行节点的软件将携带倒换信息的IPS报文送至该断纤的上行节点，当上行节点收到IPS报文后，同样，CPU就会去修改其mode寄存器，该上行节点也进入了节点倒换过程；当节点间双纤都断裂时，断纤两头的节点都接收不到数据流，它们都会由于超时中断而使得CPU去修改它们的mode寄存器，这两个节点分别进入倒换线路；当断裂的单纤或双断纤恢复正常后，节点收到数据流，帧接口检测到数据流，产生恢复中断，要求CPU去修改相应的mode寄存器，进入正常的工作状态；所述的FRMI的采样时钟频率，在HARN和HARNMATE直接相连时、或在HARN和HARNMATE通过高速串并转换器serdes相连时、或在线路倒换时各不相同，相应的三对FIFOs存储器的采样时钟不相同，通过时钟选择电路进行读时钟的时钟选择，取一相同的读时钟，从相应的三对FIFOs存储器中选出有效的数据，送给后续的模块处理；所述的FRMI的采样时钟频率，在HARN和HARNMATE通过高速串并转换器serdes相连时，FRMI接收来自对片的数据，采样时钟是62.5M，相位相反的两个时钟frm1clk、frm2clk；在HARN和HARNMATE直接相连时，FRMI接收来自对片的数据，采样时钟frm1clk是125M；在线路倒换时，FRMI接收来自本片的数据，采样时钟mateclk也是125M，但与frm1clk是完全异步的，通过时钟选择模块进行读时钟的时钟选择，读时钟的产生根据芯片状态决定当进入倒换，时钟采用mateclk的二分频时钟mateclkp；当退出倒换，HARN和HARNMATE通过高速串并转换器serdes相连时，时钟采用frm1clk，或在HARN和HARNMATE直接相连时，时钟采用frm1clk的二分频时钟frm1clkp，频率都是62.5M；
所述的时钟选择电路中，采用高速串并转换器serdes和倒换使能信号wrap_en来选择时钟，产生一个内部派生时钟CLKF，应用时钟切换信号index1_a、index2_a控制时钟切换的时刻，使用如下控制结构CLKF＝(index1_a∩CLKA)∪(index2_a∩CLKB)；CLKB为采样时钟mateclk的二分频时钟mateclkp；当HARN和HARNMATE通过高速串并转换器serdes相连时，CLKA为时钟frm1clk；当HARN和HARNMATE直接相连时，CLKA为时钟frm1clk的二分频时钟frm1clkp；时钟选择电路产生的内部时钟CLKF同时去读三对FIFOs存储器中的数据，读出的三路数据在数据选择模块DAT_SEL根据时钟切换信号index1_a、index2_a去做选择，选出一路数据交给模块SYNC_DTC去做处理，当mode寄存器已修改为wrap，并且，模块SYNC_DTC检测到包尾EOP、或SYNC序列码时，生成倒换复位信号wrap_rst_n，在状态变化之后，即，倒换使能信号wrap_en有跳变，这条路径上存储的数据被清除，模块和存储元件受到倒换复位信号wrap_rst_n的作用，写入复位值。
本发明的有益效果为在本发明中，当有断纤发生时，物理层芯片会上报断纤，然后CPU会去修改mode寄存器的参数，通过物理层芯片倒换线路，又重新构成了一个闭环，确保数据传输；当光纤恢复正常以后，物理层芯片检测到数据流，就通知CPU将mode寄存器的参数复原，原本发生倒换的节点会切换回正常的转发线路，采用这种物理层芯片可实现快速反应，当节点间有断纤发生时，使环路闭环迅速重构，而且这种系统无需依赖于开销字节进行性能和和故障监测，而且，MATE接口检测到mode寄存器发生变化，就会在包尾，或包间隙进行线路倒换，确保线路切换时，保持数据的完整性，因此，本发明可靠性高，性能良好，充分利用带宽，提高宽带利用率；在HARN和HARNMATE直接相连时、或在HARN和HARNMATE通过高速串并转换器serdes相连时、或在线路倒换时等情况下的多时钟问题，采用时钟切换电路生成的相同的读时钟作为相应FIFOs的读时钟，从中选出有效的数据，送给后续的模块处理，大大简化了处理过程，提高了本发明的实用性；当MATE接口检测到mode寄存器为倒换参数有效，那么MATE接口就要准备进行线路倒换，如果此时TOMI模块正在发送数据包，那么等到这个数据包发送结束，无论此时FIFO存储器中是否还有数据存在，TOMI强制芯片进入到SEND SYNC状态，一直发送SYNC序列码，冻结了数据包的发送，直至倒换发生；在TOMI模块处于冻结数据包状态下，也一直监控着本片的FRMI模块是否在接收数据包，如果是，等到接收完整的数据包后，就发生线路倒换；如果此时TOMI模块并没有在发送数据包，那么它就开始监控本片的FRMI模块是否在接收数据包，如果是，等到接收完数据包，就发生线路倒换，这样，在切换边沿MATE接口不会收到碎包，而且，时钟选择电路产生的内部时钟CLKF同时去读三对FIFOs存储器中的数据，根据时钟切换信号选出一路数据交给模块SYNC_DTC去处理后，当mode寄存器已修改为wrap，并且，模块SYNC_DTC检测到包尾EOP、或SYNC序列码时，生成倒换复位信号，在状态变化之后，这条路径上存储的数据被清除，模块和存储元件受到倒换复位信号的作用，写入复位值，同样，保证了在线路切换下，不会收到残余的包。
总之，本发明本发明可靠性高，性能良好，充分利用带宽，提高宽带利用率；在线路切换时，不会收到残余的包，尽量保证了数据传递的完整性。
图1为SDH双向复用段保护倒换环示意图；
图2为光纤环网中两节点之间的物理层芯片HARN和HARNMATE连接示意图；图3为光纤环网中两节点之间的物理层芯片连接示意图；图4为时钟选择电路结构示意图；图5为时钟选择电路时序图；图6为线路倒换时数据处理原理示意图；图7为线路倒换时数据时序图。
具体实施例方式
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明根据图2、图3、图4和图6，在采用双环型拓朴结构的光纤环网中，内外环都可以传输数据包和控制包，在任何一个环上传输数据包的同时会在另一个环上传输控制包，内外环的传输方向相反，节点间通过光纤相连，节点上物理层芯片的帧接口检测出光纤的状态，产生中断上报CPU去做处理；当有断纤发生时，物理层芯片会上报断纤，然后CPU会去修改mode寄存器的参数为wrap；当光纤恢复正常以后，物理层芯片检测到数据流，就通知CPU将mode寄存器的参数复原为normal；如图2和图3所示，光纤环网中任一节点的物理层芯片都是由两块芯片组成，分别称为HARN和HARNMATE，HARN和HARNMATE芯片通过千兆MATE接口相连；MATE接口包括两部分TOMI和FRMI；TOMI模块完成对外发送数据，FRMI模块接收外来数据，如图2和图3中线路1-1、2-1；此外，在各自内部还存在直接从TOMI模块通入FRMI模块的线路1-2、2-2，这两条线路为倒换线路，倒换的时候用于传送数据；如图3所示，环网中的两个节点1、2，节点间是通过光纤相连的，比如I_12、O_21都是光纤，两个环的数据传输方向相反，在HARM芯片的MATE接口的接收端FRMI上有监控模块检测来自对片线路上的数据，监控模块从1-1、2-1线路上传送过来的控制字符，包括EOP、SYNC序列码中提取模式信息，并上报CPU去修改对片的mode寄存器。
当节点内HARN和HARNMATE之间通过高速串并转换器serdes相连时，若高速串并转换器serdes之间的光纤，即节点内部的光纤断裂，FRMI上的监控模块就会收到Frm_los中断信号，并上报中断，CPU收到中断后，就会修改本芯片的mode寄存器为wrap，通过跟随方式，把本芯片的模式信息mode带给本节点上的对片，对片通过监控模块对模式信息的提取，将提取出的模式信息送给CPU接口，通过CPU修改相应的mode寄存器为wrap，此节点进入了倒换线路；当节点内高速串并转换器serdes间断裂的光纤恢复正常以后，也是通过监控模块去提取数据流中携带的模式信息，根据模式信息，节点内已倒换的HARN和HARNMATE会切换回正常的转发线路，该节点恢复正常转发线路。
当节点间的光纤发生断裂，监控模块在一段时间内无法检测到数据流，显示光纤发生断裂，该节点上报断纤，HARN和HARNMATE芯片的mode寄存器的参数被修改，线路发生倒换，把断纤环上的数据全部导入另一个环上，对片上的mode寄存器的参数也被修改，进入倒换线路，这样，通过物理层芯片倒换线路，又重新构成了一个闭环，确保数据传输，尽量少丢失数据，比如如图3所示，为单纤断裂时，当0_21光纤发生断裂，节点1的帧接口在一段时间内都无法检测到数据流，那么帧接口就会上报中断，CPU去修改HARN的mode寄存器为wrap模式，HARN中的TOMI发送端在发送数据时，同时送往转发线路和倒换线路，HARNMATE提取HARN数据流中携带的模式信息，并上报CPU去修改其mode寄存器，以这种跟随方式，HARN和HARNMATE分别由正常线路切换成倒换线路，HARN、HARNMATE分别由1-1、2-1线路切换成倒换线路1-2、2-2，当该节点进入了倒换以后，由该节点进的软件将携带倒换信息的IPS包送出，一旦节点2接收到此IPS包，就会上报CPU去修改mode寄存器，这样又重新构成了一个闭环；当节点间断裂的光纤恢复正常以后，原本发生倒换的节点会切换回正常的转发线路。
当节点间双纤都断裂时，断纤两头的节点都接收不到数据流，它们都会由于超时中断而使得CPU去修改它们的mode寄存器，这两个节点分别进入倒换线路；当断裂的单纤或双断纤恢复正常后，节点收到数据流，帧接口检测到数据流，产生恢复中断，要求CPU去修改相应的mode寄存器，进入正常的工作状态。
上述的线路倒换在主要在MATE接口内控制完成，MATE接口检测到mode寄存器为倒换参数有效，就会在包尾，或包间隙进行线路倒换，MATE接口就要准备进行线路倒换时，如果此时TOMI模块正在发送数据包，那么等到这个数据包发送结束，无论此时FIFO存储器中是否还有数据存在，TOMI强制芯片进入到SENLSYNC状态，一直发送SYNC序列码，冻结了数据包的发送，直至倒换发生；在TOMI模块处于冻结数据包状态下，也一直监控着本片的FRMI模块是否在接收数据包，如果是，等到接收完整的数据包后，就发生线路倒换；如果此时TOMI模块并没有在发送数据包，那么它就开始监控本片的FRMI模块是否在接收数据包，如果是，等到接收完数据包，就发生线路倒换；当mode寄存器被修改后，芯片内部的模式寄存器mode_op会发生相应的变化，芯片内部的三比特寄存器mode_op[2:0]是one_hot型的，即只有一位为高位时有效，mode_op[2]代表芯片模式是倒换，mode_op
是正常。
在倒换模式下，FRMI接收来自线路1-2、2-2的数据流，否则，它就接收来自线路1-1、2-1的数据流，由于TOMI的时钟是125M，而FRMI中的时钟要根据是否采用高速串并转换器serdes来决定；当HARN和HARNMATE通过高速串并转换器serdes相连，那么FRMI的时钟是主频62.5M，相位相反的两个时钟；当HARN和HARNMATE直接相连，不通过serdes，那么FRMI的时钟就是125M，但与TOMI的时钟是完全异步的，所以不能把TOMI的输出数据直接送入FRMI作为输入，首先必须对不同时钟域的数据做时钟处理，也就是说，FRMI的采样时钟频率，在HARN和HARNMATE直接相连时、或在HARN和HARNMATE通过高速串并转换器serdes相连时、或在线路倒换时各不相同，相应的三对FIFOs存储器的采样时钟不相同，通过时钟选择电路进行读时钟的时钟选择，取一相同的读时钟，从相应的三对FIFOs存储器中选出有效的数据，送给后续的模块处理。
其具体的处理方法是FRMI的采样时钟频率，在HARN和HARNMATE通过高速串并转换器serdes相连时，FRMI接收来自对片的数据，采样时钟是62.5M，相位相反的两个时钟frm1clk、frm2clk；在HARN和HARNMATE直接相连时，FRMI接收来自对片的数据，采样时钟frm1clk是125M；在线路倒换时，FRMI接收来自本片的数据，采样时钟mateclk也是125M，但与frm1clk是完全异步的，通过时钟选择模块进行读时钟的时钟选择，读时钟的产生根据芯片状态决定当进入倒换，时钟采用mateclk的二分频时钟mateclkp；当退出倒换，HARN和HARNMATE通过高速串并转换器serdes相连时，时钟采用frm1clk，或在HARN和HARNMATE直接相连时，时钟采用frm1clk的二分频时钟frm1clkp，频率都是62.5M，如图4所示，时钟选择电路中，采用高速串并转换器serdes和倒换使能信号wrap_en来选择时钟，产生一个内部派生时钟CLKF，因为时钟产生毛刺会严重的影响到电路的功能，所以做时钟选择不能采用普通的多路选择电路MUX，要采用去毛刺电路，在连接高速串并转换器serdes，即serdes为1时，当芯片进入倒换时，倒换使能信号wrap_en由低电平跳变成高电平，时钟由frm1clk切换成mateclkp；同理，当芯片退出倒换时，倒换使能信号wrap_en由高电平跳变成低电平，时钟由mateclkp切换成frm1clk；在serdes为0时，当芯片进入倒换时，倒换使能信号wrap_en由低电平跳变成高电平，时钟由frm1clkp切换成mateclkp；同理，当芯片退出倒换时，倒换使能信号wrap_en由高电平跳变成低电平，时钟由mateclkp切换成frm1clkp；切换的时刻不是在倒换使能信号wrap_en变化时刻，采用index1_a、index2_a去控制时钟切换的时刻，其控制结构如下Rega＝(-wrap_en)∩(-index2_a)；Regb＝wrap_en∩(-index1_a)；Always@(negedge CLKA)Index1_a<＝rega；(此处代表在CLKA下降沿时，rega导入Index1_a)Always@(negedge CLKB)Index2_a<＝rega；(此处代表在CLKB下降沿时，regb导入Index2_a)CLKF＝(index1_a∩CLKA)∪(index2_a∩CLKB)；CLKB为采样时钟mateclk的二分频时钟mateclkp；当HARN和HARNMATE通过高速串并转换器serdes相连时，CLKA为时钟frm1clk；当HARN和HARNMATE直接相连时，CLKA为时钟frm1clk的二分频时钟frm1clkp，以上的控制方式保证了时钟的完整性，不会产生毛刺，该时钟选择电路的时序图如图5所示，这样，时钟选择电路产生的内部时钟CLKF同时去读三对FIFOs存储器中的数据，读出的三路数据在数据选择模块DAT_SEL根据时钟切换信号index1_a、index2_a去做选择，选出一路数据交给模块SYNC_DTC去做处理。
在时钟切换之后产生倒换复位信号wrap_rst_n，此复位信号保持了几个时钟周期有效，如图6所示，对接收数据进行处理时，首先，将接收到的数据写入FIFOs中，然后根据时钟选择电路产生的内部时钟CLKF，同时去读UO_125、UO_625和UO_WRAP，读出的三路数据在数据选择模块DAT_SEL根据时钟切换信号去做选择，选出一路数据交给模块SYNC_DTC去做处理，当mode寄存器已修改为wrap，并且，模块SYNC_DTC检测到包尾EOP、或SYNC序列码时，产生有效的倒换使能信号wrap_en信号，时钟选择模块CLK_SEL就是根据倒换使能信号wrap_en信号产生时钟切换信号index1_a，index2_a，并生成倒换复位信号Wrap_rst_n，在模块SYNC DTC中，有若干级数据处理，其中存在若干存储单元，如图6所示，在第三级存储中检测到EOP、或SYNC序列码，就会产生有效的倒换使能信号wrap_en信号，此信号直接去控制时钟的切换，也决定了数据选择模块DAT_SEL的输出，从图6中可以看到，从FIFOs的数据输出到模块SYNC_DTC的第三级存储之间会有一条较长的路径，其中也存储了若干数据，而这些数据是倒换使能信号wrap_en跳变之前的状态下的，所以在状态变化之后倒换使能信号wrap_en有跳变，这条路径上存储的数据都应该被清除，这就保证了在线路切换下，不会收到残余的包，图6中，灰色模块和存储元件都受到倒换复位信号wrap_rst_n信号的作用，写入复位值。
值得指出的是，在倒换边沿会导致少量丢包，尤其是在模式跟随的情况下，模式信息传递到对片，再通过CPU修改mode寄存器，时间较长，导致HARN和HARNMATE进入/退出倒换的步调不一致，比如当HARN先进入倒换，它自身进行同步过程，而HARNMATE仍处于正常模式，如果它还在发送数据，那么此包可能就被丢失了，如图7所示的lost部分，但是一旦切换完成，对数据的后续处理都是一致的，如同正常数据流，所以不会再有丢包现象。
权利要求
1.一种光纤节点倒换方法，其特征在于a、双环型拓朴结构的光纤环网中，节点间通过光纤相连，节点上物理层芯片的帧接口检测出光纤的状态，产生中断上报CPU去做处理；b、当有断纤发生时，物理层芯片会上报断纤，然后CPU会去修改mode寄存器的参数，线路在数据的包尾或包间隙发生倒换，采用物理层芯片的倒换线路，把断纤环上的数据全部导入另一个环上，重新构成了一个闭环；c、当光纤恢复正常以后，物理层芯片检测到数据流，就通知CPU将mode寄存器的参数复原，切换为正常转发线路。
2.根据权利要求1所述的光纤节点倒换方法，其特征在于所述的物理层芯片内部的采样时钟频率，在采用不同的线路时，相应的采样时钟不相同，通过时钟选择电路进行读时钟的时钟选择，取一相同的读时钟，选出有效的数据，送给后续的模块处理。
3.一种根据权利要求1所述的光纤节点倒换方法的光纤节点倒换装置，其特征在于在包括双环型拓朴结构的光纤环网中，节点间通过光纤相连，任一节点的物理层芯片都是由两块芯片组成，分别称为HARN和HARNMATE，HARN和HARNMATE芯片通过千兆MATE接口相连，MATE接口包括两部分TOMI和FRMI；TOMI模块完成对外发送数据，FRMI模块接收外来数据；在各自MATE接口内部还存在直接从TOMI模块通入FRMI模块的线路，即倒换线路；在MATE接口的接收端FRMI上有监控模块检测来自线路上的数据，当光纤发生断裂，节点上报断纤，HARN和HARNMATE芯片的mode寄存器的参数被修改，线路发生倒换，把断纤环上的数据全部导入由倒换线路构成的另一个环上；当断裂的光纤恢复正常以后，原本发生倒换的节点会切换回正常的转发线路；线路倒换在MATE接口内控制完成，MATE接口检测到mode寄存器发生变化，就在包尾或包间隙进行线路倒换。
4.根据权利要求3所述的光纤节点倒换装置，其特征在于所述的MATE接口检测到mode寄存器为倒换参数有效时，那么MATE接口就要准备进行线路倒换，如果此时TOMI模块正在发送数据包，那么等到这个数据包发送结束，无论此时FIFO存储器中是否还有数据存在，TOMI强制芯片进入到SEND_SYNC状态，一直发送SYNC序列码，冻结了数据包的发送，直至倒换发生；在TOMI模块处于冻结数据包状态下，也一直监控着本片的FRMI模块是否在接收数据包，如果是，等到接收完整的数据包后，就发生线路倒换；如果此时TOMI模块并没有在发送数据包，那么它就开始监控本片的FRMI模块是否在接收数据包，如果是，等到接收完数据包，就发生线路倒换。
5.根据权利要求3所述的光纤节点倒换装置，其特征在于所述的节点内HARN和HARNMATE之间通过高速串并转换器(serdes)相连时，若高速串并转换器(serdes)之间的光纤，即节点内部的光纤断裂，FRMI上的监控模块就会收到中断信号，并上报中断，CPU收到中断后，就会修改本芯片的mode寄存器为wrap，通过跟随方式，把本芯片的模式信息mode带给本节点上的对片，对片通过监控模块对模式信息的提取，将提取出的模式信息送给CPU接口，通过CPU修改相应的mode寄存器为wrap，此节点进入了倒换线路；当节点内高速串并转换器(serdes)间断裂的光纤恢复正常以后，也是通过监控模块去提取数据流中携带的模式信息，根据模式信息，节点内已倒换的HARN和HARNMATE会切换回正常的转发线路，该节点恢复正常转发线路。
6.根据权利要求3或5所述的光纤节点倒换装置，其特征在于所述的节点间有断纤发生时，节点上物理层芯片的帧接口长时间没有收到数据流，就会产生定时中断，上报CPU断纤信息，然后CPU会去修改该节点mode寄存器的参数，当节点间为单纤断裂时，下行节点接收不到数据流，下行节点的帧接口就会发出定时中断，通知CPU去修改HARN或HARNMATE的mode寄存器，该下行节点内的对片通过跟随方式修改相应的mode寄存器参数，下行节点进入倒换线路，由该下行节点的软件将携带倒换信息的IPS报文送至该断纤的上行节点，当上行节点收到IPS报文后，同样，CPU就会去修改其mode寄存器，该上行节点也进入了节点倒换过程；当节点间双纤都断裂时，断纤两头的节点都接收不到数据流，它们都会由于超时中断而使得CPU去修改它们的mode寄存器，这两个节点分别进入倒换线路；当断裂的单纤或双断纤恢复正常后，节点收到数据流，帧接口检测到数据流，产生恢复中断，要求CPU去修改相应的mode寄存器，进入正常的工作状态。
7.根据权利要求3所述的光纤节点倒换装置，其特征在于所述的FRMI的采样时钟频率，在HARN和HARNMATE直接相连时、或在HARN和HARNMATE通过高速串并转换器(serdes)相连时、或在线路倒换时各不相同，相应的三对FIFOs存储器的采样时钟不相同，通过时钟选择电路进行读时钟的时钟选择，取一相同的读时钟，从相应的三对FIFOs存储器中选出有效的数据，送给后续的模块处理。
8.根据权利要求7所述的光纤节点倒换装置，其特征在于所述的FRMI的采样时钟频率，在HARN和HARNMATE通过高速串并转换器(serdes)相连时，FRMI接收来自对片的数据，采样时钟是62.5M，相位相反的两个时钟frm1clk、frm2clk；在HARN和HARNMATE直接相连时，FRMI接收来自对片的数据，采样时钟frm1clk是125M；在线路倒换时，FRMI接收来自本片的数据，采样时钟mateclk也是125M，但与frm1clk是完全异步的，通过时钟选择模块进行读时钟的时钟选择，读时钟的产生根据芯片状态决定当进入倒换，时钟采用mateclk的二分频时钟mateclkp；当退出倒换，HARN和HARNMATE通过高速串并转换器(serdes)相连时，时钟采用frm1clk，或在HARN和HARNMATE直接相连时，时钟采用frm1clk的二分频时钟frm1clkp，频率都是62.5M。
9.根据权利要求8所述的光纤节点倒换装置，其特征在于所述的时钟选择电路中，采用高速串并转换器(serdes)和倒换使能信号(wrap_en)来选择时钟，产生一个内部派生时钟(CLKF)，应用时钟切换信号(index1_a)、(index2_a)控制时钟切换的时刻，使用如下控制结构CLKF＝(index1_a∩CLKA)∪(index2_a∩CLKB)；CLKB为采样时钟mateclk的二分频时钟mateclkp；当HARN和HARNMATE通过高速串并转换器(serdes)相连时，CLKA为时钟frm1clk；当HARN和HARNMATE直接相连时，CLKA为时钟frm1clk的二分频时钟frm1clkp。
10.根据权利要求9所述的光纤节点倒换装置，其特征在于时钟选择电路产生的内部时钟(CLKF)同时去读三对FIFOs存储器中的数据，读出的三路数据在数据选择模块(DAT_SEL)根据时钟切换信号(index1_a)、(index2_a)去做选择，选出一路数据交给模块(SYNC_DTC)去做处理，当mode寄存器已修改为wrap，并且，模块(SYNC_DTC)检测到包尾(EOP)、或SYNC序列码时，生成倒换复位信号(wrap_rst_n)，在状态变化之后，即，倒换使能信号(wrap_en)有跳变，这条路径上存储的数据被清除，模块和存储元件受到倒换复位信号(wrap_rst_n)的作用，写入复位值。
全文摘要
一种涉及电通信技术的光纤节点倒换方法和装置，在采用双环型拓朴结构的光纤环网中，节点间通过光纤相连，节点上物理层芯片的帧接口检测出光纤的状态，产生中断上报CPU去做处理，当有断纤发生时，物理层芯片会上报断纤，然后CPU会去修改mode寄存器的参数，光纤环网中任一节点的物理层芯片都是由两块芯片组成，分别称为HARN和HARNMATE，HARN和HARNMATE芯片通过千兆MATE接口相连，MATE接口检测到mode寄存器发生变化，就会在包尾，或包间隙进行线路倒换，本发明可靠性高，性能良好，充分利用带宽，提高宽带利用率，在线路切换时，不会收到残余的包，尽量保证了数据传递的完整性。
文档编号H04L12/437GK1466280SQ0214040
公开日2004年1月7日 申请日期2002年6月22日 优先权日2002年6月22日
发明者吴 琳, 黄世军, 葛湘, 聂世玮, 吴 琳 申请人:华为技术有限公司