专利名称：Sdh/sonet未装载插入方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及光传输领域，具体地说，是涉及在数字同步体系(SDH)/同步光网络(SONET)系统中的、节省电路规模及存储器容量的未装载插入方法及设备。
背景技术：
在SDH/SONET等同步数字传输系统中，经常会出现一些通道发送空业务，导致下游设备发出很多无用告警，从而降低设备处理告警的效率。为了解决这个问题，通过在高阶交叉和低阶交叉进行未装载告警插入，告诉下游设备该高阶通道或低阶通道的业务是无用的空业务，使得下游不处理该空业务；或者当本地输出无有效数据流来源时通过下插未装载来避免下游设备告警。
如图1所示为SDH STM-1或SONET STS-3的帧结构，AU-4指针包含在帧结构第四行的H1、H2字节中，其位置固定。根据AU-4指针来定位VC-4在AU-4帧内的位置。高阶未装载在ITU-T和ANSI标准中的定义是将VC-4通道开销中的C2字节设置为全零。由于C2在AU-4帧内是浮动的，因此传统方法给某个高阶通道插入未装载，需要先通过解释H1和H2指针计算出C2的位置，然后才能给C2字节插入全零。
如图2所示为SDH或SONET的TU-11、TU-12和TU-2低阶帧结构，图中显示了V1/V2的位置以及VC的映射结构。对于TU-11、TU-12、TU-2等低阶通道，低阶未装载在ITU-T和ANSI标准中的定义是将VC-11/VC-12/VC-2中的通道开销V5字节中的第5、6、7个比特设置为零。在TU-11、TU-12、TU-2等低阶通道中，连续的四帧组成一个复帧，V5字节由V1、V2指针字节定位，V1，V2的位置由通道开销字节H4指示，而H4字节由高阶指针H1、H2指示。因此传统方法给某个TU-11、TU-12、TU-2低阶通道插入未装载时，首先要根据H4字节找出一个复帧内V1和V2字节的位置，再根据V1/V2指针解释出的指针值找出V5的位置，才能完成在V5字节的第5、6、7比特插入零。
如图3所示为SDH或SONET的TU-3低阶帧结构，图中显示了H1/H2的位置以及VC映射结构。对于TU-3低阶通道，低阶未装载在ITU-T和ANSI标准中的定义是VC-3通道开销中的C2字节设置为全零。传统方法给某个TU-3低阶通道插入未装载，需要根据TU-3的指针H1/H2解释出VC-3的位置，从而得到开销字节C2的位置，然后给C2插入全零。
图4中显示了上述传统方法的结构图，其中的低阶指针解释是一个很复杂的过程，需要用到状态机和很多存储单元，占用大量资源，电路使用效率低。并且在每个高阶通道或者低阶通道中因为指针调整导致每个通道的C2/V5字节位置可能不同，所以每个通道都需要做同样的工作。对于一个STM-4(622Mbps)数据流，进行高阶指针解释按照传统方法需要占用300多LUT(Xilinx Virtex2)。
发明内容
本发明提供了一种新颖的未装载插入方法和设备，其只需很少的资源，电路简单，且复用性强。本发明在交叉电路或着其他电路的输出端重生一个未装载数据流。根据是否插入未装载控制线，选择输出数据应该来源于原来的数据还是所重生的未装载数据流。
由于在C2插入未装载时就意味着净荷内容无意义，所以本发明提出不通过指针解释就实现通道未装载下插，扔掉老的通道，并重新生成一个未装载数据通道。这样下游也可以收到正常的未装载信息，从而不影响其他业务的正常传送。
本发明一方面提供了一种用于在输入数据流中插入未装载数据流的方法，包括步骤根据输入数据流的帧结构指示信号计算帧结构，产生所述帧的行、列计数；根据所述行、列计数生成位置指示信号，所述位置指示信号所指示的是指向标识未装载数据流的字节的指针的位置；其特征在于，在指向标识未装载数据流的字节的指针的位置插入有效指针值，而在该帧的其他位置插入全零字节，从而产生未装载数据流；根据未装载插入使能信号，选择是否需要下插未装载数据流，如果需要的话则用未装载数据流数据替换输入通道数据，否则将把输入通道数据直通。
在本发明的另一方面提供了一种用于在输入数据流中插入未装载数据流的设备，包括帧结构计数产生器，用于根据输入数据流的帧结构指示信号计算帧结构，产生所述帧的行、列计数；指针指示信号产生器，用于接收上述行、列计数并根据所述行、列计数生成位置指示信号，所述位置指示信号所指示的是指向标识未装载数据流的字节的指针的位置；其特征在于，该设备还包含未装载数据流产生器，用于在指向标识未装载数据流的字节的指针的位置插入有效指针值，而在该帧的其他位置插入全零字节，从而产生未装载数据流；以及复用器，根据未装载插入使能信号，选择是否需要下插未装载数据流，如果需要的话则用未装载数据流数据替换输入通道数据，否则将把输入通道数据直通。
由此看出，在本发明中不需要通过指针解释来寻找C2、V5的具体位置，从而省略了指针解释电路，大大节约了芯片面积，降低芯片成本。本发明仅需要不到50LUT(Xilinx Virtex2)。因此在高阶交叉、低阶交叉或一些没有指针解释功能的电路里可以大量地节省芯片的面积。对于交叉电路，如果要做到任意通道都可配置未装载插入，按照传统方法就需要每一组数据通道都要进行指针解释，那么随着交叉容量的增加，电路面积也成性增加。例如要做一个2.5Gbps的高阶全交叉，那么就需要至少1200LUT(Xilinx Virtex2)。而如图5所示采用本发明则无论交叉容量的大小，关键电路都不到50LUT(XilinxVirtex2)。
图1为SDH STM-1或SONET STS-3高阶从VC映射进AU的示意图；图2为SDH/SONET低阶通道TU-2/TU-11/TU-12从VC映射进TU复帧的示意图；图3为SDH低阶结构VC-3映射进TU-3的示意图；图4为传统的未装载插入方法结构图；图5为根据本发明的高阶交叉的应用示例框图；图6为根据本发明的高阶未装载插入设备的框图；图7为SONET STS-1未装载插入流程图；图8为SDH STM-1指针字节时隙指示图；图9为高阶AU-4或低阶TU-3指针编码图；图10为根据本发明的低阶未装载插入设备的框图；图11为低阶TU-2/TU-11/TU-12指针编码图。
具体实施例方式
图6和图10分别示出了高阶未装载和低阶未装载插入的实施例。下面根据这两个实施例说明每个功能块的作用。对于SDH帧结构最小颗粒为STM-1，SONET帧结构最小颗粒为STS-1，但该方法对于STM-N，STS-N等帧结构方法类似，以下仅对STM-1和STS-1结构进行解释。本领域的技术人员容易理解，相同的方法也可用于STM-N，STS-N等帧结构。
实施例1高阶未装载插入图6示出了高阶未装载插入设备的结构，其中包括帧结构计数产生器1，用于根据帧结构指示信号产生行、列计数；指针指示信号产生器2，接收上述行列、计数并产生用于定H1、H2的指示信号；未装载数据流产生器3，根据指示信号的指示，在指针位置分别插入指针值并其他字节全部插入零字节，从而产生未装载数据流；以及复用器4，选择是否插入该未装载数据流。
下面对这几部分的工作方式进行具体说明。
如图7步骤a所示，当帧头有效时，帧结构计数产生器1清零，帧头信号为低时，每个时钟周期列计数器累加1，累加到269/89，然后清零，随后重复前面的每个周期累加1。当列计数器计到289/89时行计数器加1，其他时候保持。由此产生SDH/SOENT帧行计数line_cnt(9行)，列计数colmn_cnt(270列/90列)。所产生的行、列计数被输入指针指示信号产生器2。
如图7步骤b所示，对于SONET STS-1，在line_cnt等于3，colmn_cnt等于0时，H1指示信号为高，其他时隙为低；在line_cnt等于3，colmn_cnt等于1时，H2指示信号为高，其他时隙为低。对于SDH STM-1，有三个H1和三个H2字节，由于存在指针级连关系，其中第二和第三个H1值一致，第二和第三个H2值一致，因此在指针指示信号产生器2产生四个指示信号，分别用来指示第一个H1字节，第二、三个H1字节，第一个H2字节，以及第二、三个H2字节。如图8所示。这四个指示信号被输入到未装载数据流产生器3中。
如图7步骤c所示，对于SONET STS-1类型，H1、H2指针编码如图9。H1指针中SS比特可以通过寄存器设置，因为实际应用中发现，不同仪表在不同帧类型时对SS比特要求不一样。H1[1:0]和H2[7:0]组成指针值，该指针值要属于有效指针范围。当该模块下游有复用端段开销重生模块时，H1、H2可以为任何有意义的指针值；反之如果该模块下游没有复用端段开销重生模块，那么插入H1，H2不同值时，会引起B2计算错误。因为发出去的数据流B2以及非H1，H2的字节已经插入全零字节，下游计算出的B2值会等于H1^H2的值，当H1和H2不等时，异或出来的值必定非全零，那么就会和数据流中传递的B2值不相等，就会报告B2误码。因此如果下游无复用端重生模块，H1，H2值就要插入相同的值，对于STS-1高阶指针有效范围时0～782，那么H1，H2字节可以设为8’h0110SS00、8’h0110SS01或8’h0110SS10，而不能设置成8’h0110SS11，这样的话不论SS比特设置为什么值，都会超出指针范围。指针以外的其他字节均插入全零字节。对于SDH STM-1类型，如图8所示，对于h1_slot1和h2_slot2时隙插入H1，H2指针值同上SONET STS-1类型。按照ITU-T标准规定对于h1_slot23时隙要求必须插入8’h1001SS11，对于h2_slot23时隙要求必须插入8’h11111111。而且对于每个STM-1第一个H1和第一个H2值相同时，就可以保证B2不出错。指针其他字节均插入全零字节。
最后，如图7步骤d所示，复用器4根据寄存器配置的未装载插入使能信号，选择STM-N/STS-N数据流的各个通道是否需要下插未装载，要的话该通道用未装载数据流数据替换，否则把输入通道数据直通。
实施例2低阶未装载插入图10是低阶未装载插入设备的结构图，其中包括用于根据帧定位信号产生行、列计数的帧结构计数产生器10；指针指示信号产生器20，根据帧结构计数器以及H4_byte[1:0]进行判断以产生V1，V2指示信号；未装载数据流产生器30，根据指针信号的指示，在指针位置分别插入指针值，其他字节全部插全零字节，并且可以根据用户需求决定是否在H4字节位置插入H4序列；以及复用器40，用于选择是否插入该未装载数据流。
下面对这几部分的工作进行具体说明。
如图2所示为低阶TU-2、TU-11、TU-12映射结构，从图可知其为复帧结构，在TU复帧中有4个字节(V1、V2、V3和V4)分给TU指针使用。其中V1是TU复帧的第1个字节，也即复帧中第1个TU帧的第1个字节。V2到V4则是复帧中随后各个TU帧的第1个字节。首先根据VC3/VC4的帧结构指示信号C1J1(SDH/SONET数据流中C1，J1字节位置时为高电平，其他为低)、SPE(SDH/SONET数据流VC3/VC4净荷位置为高电平，其他为低)，计算出VC3/VC4帧结构行列计数器。当C1J1和SPE同时为高(即J1字节位置)时行列计数器清零，当SPE为高电平并且C1J1为低电平时每个时钟周期列计数器累加1，当列计数器计到86/280时行计数器加1，其他时候保持。由此产生VC3/VC4帧行计数line_cnt(9行)，列计数colmn_cnt(87列/281列)。所产生的行、列计数被输入指针指示信号产生器20。
指针指示信号产生器20根据帧结构行、列计数以及H4_byte[1:0]生成V1、V2指针指示信号。以STS-1/TU-11类型为例，当line_cnt等于0，colmn_cnt大于0小于29，并且H4_byte[1:0]等于0时，V1指示信号为高电平，其他时隙为低电平。当line_cnt等于0，colmn_cnt大于0小于29，并且H4_byte[1:0]等于1时，V2指示信号为高电平，其他时隙为低电平。之后，将所述V1、V2指针指示信号发送到未装载数据流产生器30。
在未装载数据流产生器30中，对于低阶TU-3类型，H1、H2指针编码如图9。H1指针中SS比特可以通过寄存器设置，因为实际应用中发现，不同仪表在不同帧类型时对SS比特要求不一样。如果该模块下游有通道开销重生模块，H1[1:0]和H2[7:0]组成指针值，该指针值只要属于有效指针范围即可。反之如果该模块下游没有通道开销重生模块，那么插入H1，H2不同值时，会引起B3计算错误，因为B3和非H1、H2字节已经插入全零字节，那么下游计算得到的B3就等于H1^H2，H1和H2不等时异或出来的值必定不等于全零，和期望的B3全零值有差异，下游会报告B3误码。因此H1，H2值就要插入相同的值，对于TU-3低阶指针有效范围时0～764，那么H1，H2字节可以设为8’h0110SS00、8’h0110SS01或8’h0110SS10，不能设置成8’h0110SS11。因为设置成8’h0110SS11的话，不论SS比特设置为什么值都会超出指针范围。指针其他字节均插入全零字节。
对于低阶TU-11类型，V1，V2指针编码如图11。如果该模块下游有通道开销重生模块，V1[1:0]和V2[7:0]组成指针值，该指针值只要属于有效指针范围即可。如果该模块下游没有通道开销重生模块，那么插入V1，V2不同值时，会引起B3计算错误，因为B3和非V1、V2字节已经插入全零字节，那么下游计算得到的B3就等于V1^V2，V1和V2不等时异或出来的值必定不等于全零，和期望的B3全零值有差异，下游会报告B3误码。那么V1，V2值就要插入相同的值，对于TU-11低阶指针有效范围时0～103，那么V1，V2字节最小可设为8’h01101100，然而即使如此，TU-11的指针值已经是108，超过有效范围了。因此对于TU-11不能通过插入指针值进行补偿。指针其他字节均插入全零字节。
对于低阶TU-12类型，V1，V2指针编码如图11。如果该模块下游有通道开销重生模块，V1[1:0]和V2[7:0]组成指针值，该指针值只要属于有效指针范围即可。如果该模块下游没有通道开销重生模块，那么插入V1，V2不同值时，会引起B3计算错误，因为B3已经插入全零字节，原因同上TU-11类型所述。那么V1，V2值就要插入相同的值，对于TU-12低阶指针有效范围时0～139，那么V1，V2字节只能设为8’h01101100，后两个比特为非零值都会使指针超出范围。指针其他字节均插入全零字节。
对于低阶TU-2类型，当v1_slot有效时ueq_data[7:0]插入正常指针值8’h011000ID，当v2_slot有效时数据中插入V2指针值8’hIDIDIDID。V1[1:0]和V2[7:0]组成指针值，该指针值要属于有效指针范围。如果该模块下游没有通道开销重生模块，那么插入V1，V2不同值时，会引起B3计算错误，原因同上TU-11类型所述。那么V1，V2值就要插入相同的值，对于TU-12低阶指针有效范围时0～427，那么V1，V2字节可以设为8’h01100000或8’h01100001，后两个比特为10，11都会使指针超出范围。指针其他字节均插入全零字节。
最后，复用器40根据寄存器配置的未装载插入使能信号，选择STM-N/STS-N数据流的各个通道是否需要下插未装载，要的话该通道用未装载数据流数据替换，否则把输入通道数据直通。
另外在本发明中对于未装载数据流中除了插入H1、H2字节，再生段和复用端开销字节位置都可以插入非零数据，但是H3字节和其他高阶净荷位置都不能插入非零字节，因为C2自己可能在指针调整时存在于这些字节的位置中，如H3在负调整时可能携带VC字节。
上面针对高阶数据流的实施例是按照SDH STM-1/SONET STS-1速率进行描述的，但本领域的技术人员可以理解，本发明也可类似地应用于更高速率，本发明对实施速率没有特定限制。
权利要求
1.一种用于在输入数据流中插入未装载数据流的方法，包括步骤根据输入数据流的帧结构指示信号计算帧结构，产生所述帧的行、列计数；根据所述行、列计数生成位置指示信号，所述位置指示信号所指示的是指向标识未装载数据流的字节的指针的位置；其特征在于，在指向标识未装载数据流的字节的指针的位置插入有效指针值，而在该帧的其他位置插入全零字节，从而产生未装载数据流；根据未装载插入使能信号，选择是否需要下插未装载数据流，如果需要的话则用未装载数据流数据替换输入通道数据，否则将把输入通道数据直通。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述输入数据流为STM-N/STS-N数据流，其中N值的取值可以为任意协议规定的有效值。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述插入方法是针对STM-N/STS-N数据流中AU-3、AU-4、TU-3的高阶未装载数据流插入。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述标识未装载数据流的字节是帧中的C2字节，而指向C2字节的指针字节是AU-PTR或TU-3PTR中的H1、H2字节。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述根据所述行、列计数生成位置指示信号的步骤包括通过所述行、列计数直接得到H1、H2字节的位置。
6.如权利要求2所述的方法，其中所述插入方法是针对STM-N/STS-N数据流中TU-2、TU-11、TU-12的低阶未装载数据流插入。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述标识未装载数据流的字节是帧中的V5字节，而指向V5字节的指针字节是复帧中的V1、V2字节。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述根据所述行、列计数生成位置指示信号的步骤包括首先计算所述行、列计数，然后根据H4指示以及所述行、列计数得到指针V1、V2的位置。
9.如权利要求1-8所述的方法，其中为每个所述指向标识未装载数据流的字节的指针插入的有效指针值相同。
10.一种用于在输入数据流中插入未装载数据流的设备，包括帧结构计数产生器，用于根据输入数据流的帧结构指示信号计算帧结构，产生所述帧的行、列计数；指针指示信号产生器，用于接收上述行、列计数并根据所述行、列计数生成位置指示信号，所述位置指示信号所指示的是指向标识未装载数据流的字节的指针的位置；其特征在于，该设备还包含未装载数据流产生器，用于在指向标识未装载数据流的字节的指针的位置插入有效指针值，而在该帧的其他位置插入全零字节，从而产生未装载数据流；以及复用器，根据未装载插入使能信号，选择是否需要下插未装载数据流，如果需要的话则用未装载数据流数据替换输入通道数据，否则将把输入通道数据直通。
11.如权利要求10所述的设备，其中所述输入数据流为STM-N/STS-N数据流，其中N值的取值可以为任意协议规定的有效值。
12.如权利要求11所述的设备，其中所述插入设备被设置用于STM-N/STS-N数据流中AU-3、AU-4、TU-3的高阶未装载数据流插入。
13.如权利要求12所述的设备，其中所述标识未装载数据流的字节是帧中的C2字节，而指向C2字节的指针字节是AU-PTR或TU-3PTR中的H1、H2字节。
14.如权利要求13所述的设备，其中所述指针指示信号产生器被设置用于通过所述行、列计数直接得到H1、H2字节的位置。
15.如权利要求11所述的设备，其中所述插入设备被设置用于STM-N/STS-N数据流中TU-2、TU-11、TU-12的低阶未装载数据流插入。
16.如权利要求15所述的设备，其中所述标识未装载数据流的字节是帧中的V5字节，而指向V5字节的指针字节是复帧中的V1、V2字节。
17.如权利要求16所述的设备，其中所述指针指示信号产生器被设置用于首先通过所述行、列计数得到低阶帧结构计数器，然后根据指针H4得到指针V1、V2的位置。
18.如权利要求10-17所述的设备，其中将未装载数据流产生器设置成为每个所述指向标识未装载数据流的字节的指针插入相同的有效指针值。
全文摘要
本发明涉及一种SDH/SONET未装载字节插入方法及电路，包括产生高阶/低阶通道来装载数据流，其中对于高阶通道仅在H1，H2高阶指针位置插入有效指针值，其余的开销字节和净荷位置都插入全零字节，这样C2字节肯定也是全零的，从而下游设备收到的该通道未装载指示信息；对于低阶通道，在V1，V2字节给出有效指针值，其他开销和净荷位置都插入全零，这样实现V5字节未装载比特位插入0，从而实现低阶未装载插入。这样就不需要找到C2，V5具体的位置，从而省略了指针解释电路，使电路更加简化，大幅度节约芯片面积，极大提高了高阶交叉，低阶交叉电路实现任意配置未装载下插的效率。
文档编号H04J3/08GK1667985SQ20051005920
公开日2005年9月14日 申请日期2005年3月24日 优先权日2005年3月24日
发明者马彬 申请人:Ut斯达康通讯有限公司