专利名称：电信网络单元的系统平台中的硬件功能划分装置和方法
技术领域：
本发明涉及电信网络单元，并且特别涉及在所述网络单元的系统平台中的端口成帧器。另外，本发明涉及用于在系统平台中进行功能划分的方法。
背景技术：
众所周知，例如ADM(分插复用器)或DXC(数字交叉连接)的网络单元包括一个或多个输入端口、背板连接和一个或多个交换矩阵。端口接收以帧形式的输入流。目前，所述帧可能符合SDH、SONET、OTH、ITU-T G.707、G.783、G.709、G.798标准。仅仅是出于清晰的原因，下面的说明书和权利要求将涉及SDH标准，但是由于本发明的范围不限于SDH，因此这不应该被认为是一种限制。
就SDH而言，ITU-T G.783说明了为了说明网络单元的SDH功能而应当被使用的组件和方法。ITU-T G.783说明了基本构建块的库和一套规则，通过所述规则，所述基本构建块可以被组合以描述数字传输设备。所述库包括完整地说明异步数字体系的通用功能结构所需的功能构建块。为了与所述建议一致，设备必须被包括作为所述建议中所包括的所述功能块的子集的互连。所述块的互连应当遵循所给出的组合规则。说明方法是基于设备到原子的及混合的功能的功能分解。所述描述是通用的，并且不意味着特定的功能的物理划分。
基本上，ITU-T G.798说明组件和方法，其可以被使用以说明网络单元的OTH功能。
用于处理帧的现有技术的装置包括单独的硬件模块，其中每个帧包括开销和有效负荷。所述单独的硬件模块通过进行适配、终止和交叉连接的功能来处理有效负荷和开销。根据现有技术的硬件模块通常包括专用集成电路ASIC，其直接实现由上面提到的标准所描述的功能划分。
有利地，将标准的功能划分直接且准确地实现在全ASIC系统中，这提供了高集成特征和高性能。不利地，ASIC装置在标准的发展和系统需求上不提供灵活性。换句话说，当参考标准发生变化或需要改变系统需求时，ASIC装置不能跟随所述变化。
由于对于硅反工(respin)延迟的ASIC缓慢转向，在ASIC装置中提供整个标准功能划分特征会导致了高风险的实现，其包括全部布局和加工行为，以及高的NRE(非经常性工程(Non-Recurring-Engineering))成本，所述成本主要包括掩模成本。已经知道ASIC装置在以相同的成本在同一装置区域内提供对不同标准的支持方面是不灵活的；相反，在同一ASIC中所支持的不同标准需要更多的硅区域，并且对于所有应用都提高了成本。另外，由于完全特征的ASIC的缓慢的和复杂的验证(基于仿真)，专用集成电路不能满足最快的上市时间(time-to-market)的需求。这导致用于系统集成的稍迟的ASIC可获得性。
发明内容
考虑到上述问题和缺点，本发明的主要目的是提供一种装置和方法，用于在实现较灵活的SDH-SONET-OTH平台的系统平台中执行有益的功能划分。
特别地，本发明的目的是在标准的发展和系统的需求上提供更高的灵活性。
另一个目的是提供一种装置，就现有ASIC的设计错误风险而言，其可以用较低的风险而被制造和设计，并且因此降低全部成本，实际上避免了ASIC的硅反工。
另一个目的是提供一种装置，其较好地符合缩减的上市周期，在第一系统发布(release)中以基本特征的基本子集为目标，以便了满足市场的时间期限，但是却保留了发展到完全特征系统的可能性，而没有任何种类的限制。
申请人已经致力于上面的问题，并且已经认识到可能的解决方案将在于将有效净荷处理从开销处理中分离出来。
事实上，有效净荷需要大量的带宽以及高集成度且快速的技术，但是其处理(特别是校准和矩阵交换)很好被建立并且不受标准发展制约。
另一方面，开销处理比有效净荷处理复杂的多。特别复杂的是自动保护、告警报告和性能监控的步骤。也已经知道由于标准的变化，开销特征可能在此期间发生改变。存在这样可能性，即，由于开销的不正确处理，新成帧器的第一发布可能失败。在任何情况下，开销比有效净荷需要减少更多的带宽。
通过根据本发明的装置和根据本发明的方法来解决上面及另外的问题和缺点。在根据本发明的其它方案中提出了另外的有利特征。所有的权利要求都被认为是本说明书的完整部分。
考虑到上面的内容，根据第一方面，本发明提供了用于处理帧的装置，其中所述帧包括开销和有效净荷，所述装置包括-用于处理所述有效净荷的第一硬件模块，所述有效净荷处理包括终止/适配和交叉连接功能；以及-用于处理开销的至少一部分的第二硬件处理模块，其中所述第二硬件模块与所述第一硬件模块合作用于控制有效净荷的交叉连接和维护信令(例如AIS指示)。
优选地，所述第二硬件模块执行开销适配、终止和交叉连接功能的一个或多个。
根据有益的实施例，所述第一硬件模块包括专用集成电路(ASIC)，并且所述第二硬件模块包括现场可编程门阵列(FPGA)。
根据第二方面，本发明提供用于处理帧的方法，其中所述帧包括开销和有效净荷，所述方法包括-通过第一硬件模块处理所述有效净荷，所述有效净荷处理步骤包括终止/适配和交叉连接；以及-通过第二独立硬件模块处理开销的至少一部分，其中所述第二硬件模块与所述第一硬件模块合作用于控制有效净荷的交叉连接和维护信令(例如AIS指示)。
优选地，通过所述第二硬件模块来处理开销的至少一部分的步骤包括执行开销适配、终止和交叉连接功能的一个或多个。
根据有益的实施例，所述第一硬件模块包括专用集成电路(ASIC)，并且所述第二硬件模块包括现场可编程门阵列(FPGA)。
在读过以下的详细描述之后本发明将变得清楚，所述详细描述将参考附图来阅读，其中图1图形地显示了根据现有技术情形的、符合标准的且单个ASIC所实现的划分；图2图形地显示根据本发明的、仍符合标准的但却由两个独立的硬件模块所实现的划分；图3显示了更详细的根据现有技术情形的划分方案，其是符合标准的并且是由单个ASIC所实现的；图4显示了更详细的根据本发明的第一实施例的划分方案，其由两个独立的硬件模块所实现；以及图5显示了更详细的根据本发明的第二实施例的划分方案，其由两个独立的硬件模块所实现。
具体实施例方式
为了更好的理解本发明，可以参考ITU-T G.783和G.798。两个建议在此引入作为参考。
图1显示了根据现有技术情形的划分的示意性表示。特别地，所示的划分是符合ITU-T G.783的。处理通常由单个ASIC所执行。仅显示了SnCP/Snm功能层。这种已知的解决方案导致上面所提出的所有问题和缺点。
如上所述，基本思想是将标准G.783/G.798的功能划分转变为一种新颖的功能划分，所述新颖的功能划分通过有条理的且系统的方法，将开销的适配/终止/交叉连接与有效净荷的适配/终止/交叉连接相分离。因此产生的划分允许设计这样的体系，其中所有复杂的、高风险的、发展的开销功能都被推入到独立的第二硬件模块中。根据特别有利的实施例，所述第二硬件模块可以在FPGA中实现。在根据本发明的装置中，高速/高集成度的有效净荷处理和交叉连接功能仍然在包括ASIC的第一硬件模块中所实现。
本发明的基本表示在图2中示出。尽管本发明可用于任何功能层，但是，一具体实现在图2中被描述用于SDH SnCP/Snm。
从图1和图2的比较中可以清楚的发现在现有技术功能划分的情形中，开销和有效净荷首先经过适配功能(MSn/Sn)，然后进行监控。在所述阶段，开销被加工(elaborate)，并且其处理促使矩阵交换，执行交叉连接功能。与此相反，根据本发明的安排是基于开销从有效净荷的适配/终止/交叉连接中的早期功能分离的在适配处，开销从有效净荷中被提取和分离出来，沿着单独的路径通过所述系统。
所述分离的开销的处理例如允许使用FPGA，用于运行所述开销的加工。由于新颖的开销同步方法，所述分离的开销的加工是可能的，其中所述新颖的开销同步方法包括以下步骤基于单独的重要(significant)字节且为每个单独的支流来缓存原始开销；与标准相一致地来加工所述缓存的原始开销，用于检测处理和相关处理；根据不同保护方案，计算输出的后续动作和保护命令。
有效净荷的加工仍然沿着常规的路径通过所述系统，经过适配/终止/交叉连接。有效净荷的交叉连接由所述开销加工的输出所驱动。
分离的开销的加工导致了符合现有的单个FPGA安排技术的处理资源的适当减少，但是却仍提供对标准切换时间的完全符合。
在图3中显示了更详细的模型。所述模型基本上与ITU-T G.78310/2000一致。出于清晰的原因，仅描述了接收器(sink)功能。退化的功能以白色勾画出来，而实际执行的功能是灰色的。没有在有效净荷和开销上所执行的操作的分离被执行。
在图4中显示了本发明的第一实施例。特别地，显示了单个层的开销提取。所述开销在再生段(RSn)之前从第一硬件模块(典型地由ASIC所实现)中提取，并提供给独立的第二硬件模块(典型地由FPGA所实现)用于执行再生。所述第一和第二模块彼此进行合作，如告警的检测或类似的处理被通知给所述第一硬件模块，用于采取后续的动作。在所述第二硬件模块中，复用段的操作也在所提取的开销上执行。任何检测到的故障(AIS)或类似的事件被通知给所述第一硬件模块用于采取适当的动作。适配和交叉连接功能作用于有效净荷，并且不从所述第一模块中被提取出来。
在图5中，图形地显示了多层开销的提取/加工。实际上，所述开销的加工通过不止一层。还是只描述了接收器功能。在图5中，退化的功能以白色虚框被勾画出来，提取功能以白色双框表示，仿真(emulate)功能以白色三框表示。适配和交叉连接功能作用于有效净荷，并且不从所述第一模块中被提取出来。应当为开销来仿真适配和交叉连接功能。
根据本发明的解决方案提供了在标准发展顺应性、风险缓解、以及上市时间上的显著优势。另外，由于在有效净荷上的标准功能常常是很少的，因此，有效净荷和开销之间的分离通常允许折叠(collapse)有效净荷矩阵，使得在设备密度方面有着显著的性能。
最后，有效净荷和开销的早期分离允许在线路卡上实现开销功能，在许多卡上分布所述计算并且不将其集中在非常复杂的矩阵板上。
将会认识到当与整个系统的成本比较时，并且当遵循特征/标准发展的一个系统开发的优点被考虑时，用于提供除了ASIC之外的FPGA装置的成本是可以忽略的。从商业角度来看，通过根据本发明的安排，可以获得用于早期产品发布的第一市场窗口。另外，当需要成本缩减并且灵活性不再是优势(通常在产品寿命的较后的阶段)时，FPGA可以迅速地被转变为低成本的ASIC技术。
因此，这里显示和描述了一种新颖的装置和新颖的方法，其实现为此所寻求的所有目的和优点。然而，在考虑过说明书和批露其优选实施例的附图之后，许多改变、修改、变化以及本发明的其它使用和应用对于本技术领域内的技术人员来说将是显而易见的。不脱离本发明范围的所有这些改变、修改、变化以及其它使用和应用都被认为是由本发明所包括的，其中本发明仅由随后的权利要求所限制。
权利要求
1.用于处理帧的装置，其中所述帧包括开销和有效净荷，所述装置包括-用于处理所述有效净荷的第一硬件模块(1)，所述有效净荷处理包括终止、适配和交叉连接功能；以及-用于处理开销的至少一部分的第二硬件处理模块(2)，其中所述第二硬件模块(2)与所述第一硬件模块(1)合作用于控制有效净荷的交叉连接和可能的后续动作。
2.根据权利要求1的装置，其中所述第二硬件处理模块(2)执行开销适配、终止和交叉连接功能的一个或多个。
3.根据权利要求1或2的装置，其中所述第一硬件模块(1)包括专用集成电路。
4.根据权利要求1、2或3的装置，其中所述第二硬件模块(2)包括现场可编程门阵列。
5.用于处理帧的方法，其中所述帧包括开销和有效净荷，所述方法包括-通过第一硬件模块(1)处理所述有效净荷，所述有效净荷处理步骤包括适配、终止和交叉连接；以及-通过第二独立硬件模块(2)处理开销的至少一部分，其中所述第二硬件模块与所述第一硬件模块合作用于控制有效净荷的交叉连接和后续动作。
6.根据权利要求5的方法，其中通过所述第二硬件模块(2)来处理开销的至少一部分的步骤包括执行开销适配、终止和交叉连接功能的一个或多个。
7.根据权利要求5或6的方法，其中处理开销的至少一部分的步骤包括开销同步方法，所述开销同步方法包括以下步骤基于单独的重要字节且为每个单独的支流来缓存原始开销；与标准相一致地来加工所述缓存的原始开销，用于检测处理和相关处理；根据不同保护方案，计算输出的后续动作和保护命令。
8.根据任何权利要求5-7的方法，其中所述第一硬件模块(1)包括专用集成电路。
9.根据任何权利要求5-8的方法，其中所述第二硬件模块(2)包括现场可编程门阵列。
10.一种电信网络单元，其包括根据权利要求1-4的任何一个的装置。
全文摘要
公开了用于处理帧的装置和方法，其中所述帧包括开销和有效净荷，所述装置包括用于处理所述有效净荷的第一硬件模块，所述有效净荷处理包括终止/适配和交叉连接功能；以及用于处理开销的至少一部分的第二硬件处理模块，其中所述第二硬件模块与所述第一硬件模块合作用于控制有效净荷的交叉连接和后续动作。
文档编号H04Q11/00GK1681355SQ200410102738
公开日2005年10月12日 申请日期2004年12月23日 优先权日2004年4月5日
发明者S·保罗, S·库基, S·加斯塔尔代洛, L·拉泽蒂 申请人:阿尔卡特公司