高密度信道復用解復用裝置及方法
2023-09-17 07:00:25
專利名稱：高密度信道復用解復用裝置及方法
技術領域：
本發明涉及數據傳輸領域，尤其涉及一種將大量低速接口匯聚到一個高速接口的復用解復用裝置。
背景技術：
在單機架或多機架的DSLAM(數字用戶線路接入復用器，DigitalSubscriber Line Access Multiplexer)、ATM(異步傳遞方式，AsynchronousTransfer Mode)、幀中繼、IP交換、多種服務的通信多路復用、UMTS(通用移動通信系統，Universal Mobile Telecommunications System)無線基站、UMTS無線基站控制器等應用中，往往需要將大量的低速埠匯聚到一個高速埠。一個系統中的低速接口和高速接口一般都遵循某種標準或協議。低速接口可以連接一定數量的低速設備，高速接口支持的設備數量一般都很大，會大大超過實際的應用系統。如何將大量的低速接口連接到高速接口，目前尚無統一的標準和協議。一些公司的晶片支持這種技術，如PM7350、PM7351，一般先將一個低速接口復用成一個串行接口，再將多個串行接口匯接到一起，然後通過專用模塊對數據格式進行轉換。這種技術的缺點在於每個低速接口需要一個串行接口，而每個串行接口需要一定的硬體連線。當系統設計人員對整體容量進行擴充時，由於增加低速接口的數量會帶來串行接口連線的增加，連線的增加會增加布線的複雜性，降低系統的穩定。而且當串行接口需要通過背板連接時，連線的增加會受到背板插針數量的限制。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是現有技術存在的每個串行接口只能支持一個低速接口以及由此帶來的布線複雜、系統不穩定以及連線增加受到背板插針數量限制的缺點，以期提出一種能夠將大量低速接口匯聚到一個高速接口、布線簡單、系統穩定以及連線增加方便的高密度信道復用解復用裝置和方法。
本發明所述的高密度信道復用解復用裝置，包括以下部分低速接口到串行接口的復用模塊；串行接口到高速接口的轉換模塊；高速接口到串行接口的轉換模塊；串行接口到低速接口的解復用模塊；所述低速接口到串行接口的復用模塊將多個低速接口復用到串行接口並傳送；所述串行接口到高速接口的轉換模塊將與其相連的串行接口上傳送來的低速接口數據轉換成高速接口支持的數據格式；從串行接口中取出用戶附加字，並寫入相應的寄存器，從而完成與所述低速接口到串行接口的復用模塊的通訊；所述高速接口到串行接口的轉換模塊將高速接口下來的數據轉換成對應串行接口數據並傳送；所述串行接口到低速接口的解復用模塊將串行接口上的數據分配到對應的低速接口及設備，從而完成高速接口到低速接口的解復用；從串行接口中取出用戶附加字，並寫入相應的寄存器，從而完成與高速接口到串行接口的轉換模塊的通訊。
本發明還提出了一種高密度信道復用解復用方法，其特徵在於所述低速接口到串行接口的復用模塊的工作過程為(1)依次掃描每個低速接口連接的每個設備是否有數據需要傳送；當某個設備有數據時，產生一個串行接口數據；
首先將低速接口編號和設備編號分別填入低速接口標誌域和低速設備標誌域，根據寄存器配置來填充用戶附加欄位域；然後計算CRC(循環冗餘校驗，Cyclic Redundancy Check)校驗值並填入CRC校驗域；最後將設備的數據放入淨荷數據域；(2)當所有設備都沒有數據要傳送時，產生填充格式的數據進行傳送；所述串行接口到高速接口的轉換模塊的工作過程為(a)對每個輸入的串行接口數據進行CRC校驗定位；(b)從串行接口中分離出低速接口編號和設備編號及數據，並根據串行接口在本模塊中的編號產生高速接口地址，將地址和數據按照高速接口的要求放置，從而完成從低速接口到高速接口的復用轉換；(c)從串行接口中取出用戶附加字，並寫入相應的寄存器，從而完成與所述低速接口到串行接口的復用模塊的通訊；所述高速接口到串行接口的轉換模塊的工作過程為(A)將高速接口下來的數據轉換成對應串行接口數據並傳送；(B)將低速接口號以及低速設備號分別填入低速接口標誌域和低速設備標誌域，並根據寄存器配置來填充用戶附加欄位域；(C)計算CRC校驗值並填入CRC校驗域；(D)將高速接口接收的數據放入淨荷數據域；(E)將其在具有串行接口號相同編號的串行接口進行傳輸；所述串行接口到低速接口的解復用模塊的工作過程為(1』)對每個輸入的串行接口數據進行CRC校驗定位；(2』)從串行接口中分離出低速接口編號和設備編號及數據，根據低速接口編號和設備編號將數據寫入相應的低速接口及設備；(3』)從串行接口中取出用戶附加字，並寫入相應的寄存器，從而完成與高速接口到串行接口的轉換模塊的通訊。
採用本發明所述裝置和方法，與現有技術相比，可以減少線卡與控制之間的連線數量，從而大大減少硬體連接的複雜性，增強系統的穩定性。同時由於復用密度的增加機降低系統的整體成本。此外，本裝置使兩端接口保持不變，從而減少了系統升級的複雜度和時間。本發明所述裝置能夠使每個高速串行接口可以支持2n個低速接口，在串行接口數量不變的情況下，使系統的總容量提高2n倍，即使復用密度提高2n倍。
圖1是串行接口數據格式示意圖。
圖2是本發明所述裝置結構圖。
圖3是本發明所述裝置中低速接口到串行接口的復用模塊結構圖。
圖4是本發明所述裝置中串行接口到高速接口的轉換模塊結構圖。
圖5是本發明所述裝置中高速接口到串行接口的轉換模塊結構圖。
圖6是本發明所述裝置中串行接口到低速接口的解復用模塊結構圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明所述裝置和方法作進一步說明。
圖1所示的是本發明所述串行接口數據的格式。包括低速接口標誌域該域表示當前串行接口傳送數據的低速接口編號。串行接口支持的最大低速接口數由該域的寬度決定，假設該域的寬度為n比特，則串行接口支持的最大低速接口數為2n。
低速設備標誌域該域表示當前串行接口傳送的數據的低速設備編號。該域的寬度m與每個低速接口支持的設備數有關，一般比低速接口支持的最大設備數多一位，全1表示填充數據，0-(2m-1-1)表示低速設備編號。
用戶附加欄位域可用來存放用戶附加的一些信息，具體意義和格式可以由用戶定義。該域可以由用戶選擇是否使用。
CRC校驗域用來存放前面幾個欄位的CRC校驗字。
淨荷數據域用來存放低速接口採集的數據或發送到低速接口的數據。
圖2是模塊連接圖。本圖中虛線框內為實現本裝置模塊。在上行方向(低速接口到高速接口方向)，一個低速接口到串行接口的復用模塊可以將於其相連的2n個低速接口復用成單個串行接口，多個串行接口通過串行接口到高速接口的轉換模塊復用到高速接口。在下行方向(高速接口到低速接口方向)，由高速接口到串行接口的轉換模塊和串行接口到低速接口的解復用模塊執行相反的過程。
本發明所述的高密度信道復用解復用裝置，包括以下部分低速接口到串行接口的復用模塊；串行接口到高速接口的轉換模塊；高速接口到串行接口的轉換模塊；串行接口到低速接口的解復用模塊；在串行接口上傳輸的數據都遵循一定的格式，見圖1。
本裝置中各模塊的連接及功能如2所示。
低速接口到串行接口的復用模塊會將多個低速接口復用到串行接口並傳送。串行接口根據物理連接位置為每個低速接口分配一個唯一的編號，而每個設備根據連接的位置在低速接口中也有唯一的編號。本模塊會依次掃描每個低速接口連接的每個設備是否有數據需要傳送，當某個設備有數據時，本模塊會產生一個具有圖1所示的串行接口數據，首先將低速接口編號和設備編號分別填入低速接口標誌域和低速設備標誌域，根據寄存器配置來填充用戶附加欄位域，然後計算CRC校驗值並填入CRC校驗域，最後將設備的數據放入淨荷數據域。當所有設備都沒有數據要傳送時，本模塊要產生填充格式的數據進行傳送。
串行接口到高速接口的轉換模塊負責將與其相連的串行接口上傳送來的低速接口數據轉換成高速接口支持的數據格式。在轉換之前，本模塊首先要對每個輸入的串行接口數據進行CRC校驗定位，然後從串行接口中分離出低速接口編號和設備編號及數據，並根據串行接口在本模塊中的編號產生高速接口地址，並將地址和數據按照高速接口的要求放置，從而完成從低速接口到高速接口的復用轉換。本模塊還要從串行接口中取出用戶附加字，並寫入相應的寄存器，從而完成與低速接口到串行接口的復用模塊的通訊。
高速接口到串行接口的轉換模塊負責將高速接口下來的數據轉換成對應串行接口中的數據並傳送，轉換後的數據格式如圖1所示。高速接口的地址可以分解為串行接口號、低速接口號以及低速設備號，本模塊將低速接口號以及低速設備號分別填入低速接口標誌域和低速設備標誌域，並根據寄存器配置來填充用戶附加欄位域，然後計算CRC校驗值並填入CRC校驗域，最後將高速接口接收的數據放入淨荷數據域，然後將其在具有串行接口號相同編號的串行接口進行傳輸。
串行接口到低速接口的解復用模塊負責將串行接口上的數據分配到對應的低速接口及設備，從而完成高速接口到低速接口的解復用。本模塊首先要對每個輸入的串行接口數據進行CRC校驗定位，然後從串行接口中分離出低速接口編號和設備編號及數據，根據低速接口編號和設備編號將數據寫入相應的低速接口及設備。本模塊還要從串行接口中取出用戶附加字，並寫入相應的寄存器，從而完成與高速接口到串行接口的轉換模塊的通訊。
從圖2可以清楚看出本裝置的主要結構和數據流向，下面詳細分析如各個模塊的具體實現方式。
1、低速接口到串行接口的復用模塊為了實現低速接口到串行接口的復用功能，如圖3所示，本模塊由以下幾個部分構成低速接口輸入數據FIFO將與本模塊連接的所有低速接口設備輸入的數據按照物理連接位置依次放入低速接口輸入數據FIFO，系統為每個低速設備分配4個FIFO單元。
FIFO管理電路負責管理FIFO數據的寫入及讀取操作，同時產生FIFO的空滿狀態，使串行接口數據組裝電路知道每個FIFO單元是否有數據需要傳送。
CRC產生電路負責產生串行接口數據頭部中CRC校驗域以前所有字節的CRC校驗值，並將校驗值送給串行接口數據組裝電路。
串行接口數據組裝電路根據發送串行接口數據格式配置寄存器的值組裝串行接口數據，工作過程如下首先判斷所有的FIFO狀態，當FIFO中沒有數據需要發送時，產生填充數據，當FIFO中有數據需要傳送時，會根據FIFO的物理位置產生低速接口編號、低速設備編號，並將其填入串行接口數據的相應位置，同時將用戶附加欄位發送寄存器的值填入用戶附加欄位域位置，將CRC產生電路產生的CRC校驗值填入CRC校驗域，將FIFO中的數據填入淨荷數據域。
用戶附加欄位發送寄存器用戶附加欄位寄存器的值可以由用戶通過CPU接口有軟體進行配置，也可以是內部運行時的一些狀態。使用它可以完成上下兩端的帶內通訊。
發送串行接口數據格式配置寄存器用來配置發送串行接口數據格式，由軟體通過CPU接口寫入。
串行數據加擾電路在通訊中常常將要發送的串行信號進行加擾後再傳送，加擾電路實現串行數據的加擾功能，可以通過發送串行接口數據格式配置寄存器的配置來決定數據是通過加擾電路進行加擾後輸出，還是補加擾直接輸出。
2、串行接口到高速接口的轉換模塊為了實現串行接口到高速接口的轉換功能，如圖4所示，本模塊由以下幾個部分構成串行接口0-1定位電路本電路的目的是要找到串行接口數據格式的首BIT位。如果輸入的串行接口數據是加擾後的數據，則在對串行數據進行定位前，本模塊首先要對數據進行解擾。串行數據的定位完全依賴於對發送模塊插入的CRC校驗值的監測。具體過程如下先假設串行接口上的數據的連續多位為首位，然後分別計數CRC校驗值並與實際輸入數據中對應的存放CRC值的欄位域進行比較，當某個位達到連續多次比較成功時，則認為此位置為真正的串行數據首位位置，以後按照該位置進行數據解析。當找到首位置之後，需要繼續對CRC監測，如果連續多次失敗，則認為當前的位置已經失敗，需要重新需找首位置。
串行接口輸入數據FIFO系統將串行接口輸入的CRC校驗正確的非填充數據放入串行接口輸入數據FIFO。
高速接口數據生成電路從串行接口輸入數據FIFO中取出從各串行接口輸入的數據，並根據其串行接口編號，低速接口編號，低速設備編號等地址信息，將串行接口格式的數據轉換到高速接口支持的格式。
接收串行接口數據格式配置寄存器用來配置接收串行接口數據格式，由軟體通過CPU接口寫入。
用戶附加欄位接收寄存器為每個串行接口分配一個附加欄位接收寄存器，將從串行接口接收到的用戶附加欄位域寫入對應的寄存器中。
3、高速接口到串行接口的轉換模塊為了實現高速接口到串行接口的轉換功能，如圖5所示，本模塊由以下幾個部分構成高速接口數據分解電路將高速接口接收的數據按照地址分配到相應的串行接口發送數據FIFO，供串行接口發送電路讀取。
串行接口0-1發送數據FIFO每個串行接口有一個獨立的FIFO用來存放該串行接口中的數據。系統為每個低速設備按照串行接口編號、低速接口編號和設備編號依次分配一個FIFO單元，用來存放高速接口接收到的數據。
串行接口0-1發送電路每個串行接口有自己獨立的發送電路。串行接口發送電路首先判斷該接口在FIFO中是否由數據需要發送，若沒有數據發送，則產生填充數據，若由數據需要發送，則按照FIFO的物理位置產生串行接口數據，具體過程與低速接口到串行接口的復用模塊中的串行接口數據組裝電路功能相同。
用戶附加欄位發送寄存器用戶附加欄位寄存器的值可以由用戶通過CPU接口有軟體進行配置，也可以是內部運行時的一些狀態。使用它可以完成上下兩端的帶內通訊。
發送串行接口數據格式配置寄存器用來配置發送串行接口數據格式，由軟體通過CPU接口寫入。
4、串行接口到低速接口的解復用模塊為了實現串行接口到低速接口的解復用功能，如圖6所示，本模塊由以下幾個部分構成串行接口數據定位電路完成與串行接口到高速接口的轉換模塊中的串行接口定位電路相同的功能。
串行接口數據解復用電路當串行接口數據定位之後，串行接口數據解復用電路會判斷接收接口上接收的數據是否為填充數據，若是，則可以丟棄，若不是填充數據，則串行接口數據解復用電路會按照串行接口數據格式分離出低速接口編號，低速設備編號等地址信息，然後根據這些信息將接收到的數據寫入相應的低速接口輸出數據FIFO單元。
低速接口輸出數據FIFO系統為每個低速設備按照低速接口編號和低速設備編號依次分配FIFO單元。
用戶附加欄位接收寄存器將從串行接口接收到的用戶附加欄位域寫入對應的寄存器中，供CPU讀取。
接收串行接口數據格式配置寄存器用來配置接收串行接口數據格式，由軟體通過CPU接口寫入。
權利要求
1.一種高密度信道復用解復用裝置，其特徵在於，包括以下部分低速接口到串行接口的復用模塊；串行接口到高速接口的轉換模塊；高速接口到串行接口的轉換模塊；串行接口到低速接口的解復用模塊；所述低速接口到串行接口的復用模塊將多個低速接口復用到串行接口並傳送；所述串行接口到高速接口的轉換模塊將與其相連的串行接口上傳送來的低速接口數據轉換成高速接口支持的數據格式；從串行接口中取出用戶附加字，並寫入相應的寄存器，從而完成與所述低速接口到串行接口的復用模塊的通訊；所述高速接口到串行接口的轉換模塊將高速接口下來的數據轉換成對應串行接口數據並傳送；所述串行接口到低速接口的解復用模塊將串行接口上的數據分配到對應的低速接口及設備，從而完成高速接口到低速接口的解復用；從串行接口中取出用戶附加字，並寫入相應的寄存器，從而完成與高速接口到串行接口的轉換模塊的通訊。
2.根據權利要求1所述的高密度信道復用解復用裝置，其特徵在於，所述串行接口根據物理連接位置為每個低速接口分配一個唯一的編號，而每個設備根據連接的位置在低速接口中也有唯一的編號。
3.根據權利要求1所述的高密度信道復用解復用裝置，其特徵在於，所述串行接口數據的格式包括低速接口標誌域該域表示當前串行接口傳送數據的低速接口編號；低速設備標誌域該域表示當前串行接口傳送的數據的低速設備編號；用戶附加欄位域存放用戶附加的信息，具體意義和格式由用戶定義；CRC校驗域存放前面幾個欄位的CRC校驗字；淨荷數據域存放低速接口採集的數據或發送到低速接口的數據。
4.根據權利要求1所述的高密度信道復用解復用裝置，其特徵在於，所述低速接口到串行接口的復用模塊進一步包括以下部分低速接口輸入數據FIFO單元按照物理連接位置依次存儲與本模塊連接的所有低速接口設備輸入的數據；FIFO管理電路管理FIFO數據的寫入及讀取操作，同時產生FIFO的空滿狀態，使串行接口數據組裝電路知道每個低速接口輸入數據FIFO單元是否有數據需要傳送；CRC產生電路產生串行接口數據頭部中CRC校驗域以前所有字節的CRC校驗值，並將校驗值送給所述串行接口數據組裝電路；串行接口數據組裝電路根據發送串行接口數據格式配置寄存器的值組裝串行接口數據；用戶附加欄位發送寄存器完成上下兩端的帶內通訊；發送串行接口數據格式配置寄存器配置發送串行接口數據格式，由軟體通過CPU接口寫入；串行數據加擾電路實現串行數據的加擾功能。
5.根據權利要求1所述的高密度信道復用解復用裝置，其特徵在於，所述串行接口到高速接口的轉換模塊進一步包括以下部分串行接口O-I定位電路找到串行接口數據格式的首BIT位，對數據進行解擾；串行接口輸入數據FIFO單元接收系統將串行接口輸入的CRC校驗正確的非填充數據；高速接口數據生成電路從所述串行接口輸入數據FIFO單元中取出從各串行接口輸入的數據，並根據其串行接口編號、低速接口編號、低速設備編號等地址信息，將串行接口格式的數據轉換到高速接口支持的格式；接收串行接口數據格式配置寄存器配置接收串行接口數據格式，由軟體通過CPU接口寫入；用戶附加欄位接收寄存器為每個串行接口分配一個附加欄位接收寄存器，將從串行接口接收到的用戶附加欄位域寫入對應的寄存器中。
6.根據權利要求1所述的高密度信道復用解復用裝置，其特徵在於，所述高速接口到串行接口的轉換模塊進一步包括以下部分高速接口數據分解電路將高速接口接收的數據按照地址分配到相應的串行接口發送數據FIFO，供串行接口發送電路讀取；串行接口O-I發送數據FIFO單元每個串行接口有一個獨立的串行接口O-I發送數據FIFO單元，用來存放該串行接口中的數據；每個低速設備按照串行接口編號、低速接口編號和設備編號依次分配一個串行接口O-I發送數據FIFO單元，用來存放高速接口接收到的數據；串行接口O-I發送電路每個串行接口有自己獨立的串行接口O-I發送電路；用戶附加欄位發送寄存器完成上下兩端的帶內通訊；發送串行接口數據格式配置寄存器配置發送串行接口數據格式，由軟體通過CPU接口寫入。
7.根據權利要求1所述的高密度信道復用解復用裝置，其特徵在於，所述串行接口到低速接口的解復用模塊進一步包括以下部分串行接口數據定位電路完成與串行接口到高速接口的轉換模塊中的串行接口定位電路相同的功能；串行接口數據解復用電路判斷接收接口上接收的數據是否為填充數據，若是則丟棄，若不是填充數據，則按照串行接口數據格式分離出低速接口編號、低速設備編號等地址信息，然後根據這些信息將接收到的數據寫入相應的低速接口輸出數據FIFO單元；低速接口輸出數據FIFO單元每個低速設備按照低速接口編號和低速設備編號依次分配低速接口輸出數據FIFO單元；用戶附加欄位接收寄存器將從串行接口接收到的用戶附加欄位域寫入對應的寄存器中，供CPU讀取；接收串行接口數據格式配置寄存器用來配置接收串行接口數據格式，由軟體通過CPU接口寫入。
8.一種高密度信道復用解復用方法，其特徵在於所述低速接口到串行接口的復用模塊的工作過程為(1)依次掃描每個低速接口連接的每個設備是否有數據需要傳送；當某個設備有數據時，產生一個串行接口數據；首先將低速接口編號和設備編號分別填入低速接口標誌域和低速設備標誌域，根據寄存器配置來填充用戶附加欄位域；然後計算CRC校驗值並填入CRC校驗域；最後將設備的數據放入淨荷數據域；(2)當所有設備都沒有數據要傳送時，產生填充格式的數據進行傳送；所述串行接口到高速接口的轉換模塊的工作過程為(a)對每個輸入的串行接口數據進行CRC校驗定位；(b)從串行接口中分離出低速接口編號和設備編號及數據，並根據串行接口在本模塊中的編號產生高速接口地址，將地址和數據按照高速接口的要求放置，從而完成從低速接口到高速接口的復用轉換；(c)從串行接口中取出用戶附加字，並寫入相應的寄存器，從而完成與所述低速接口到串行接口的復用模塊的通訊；所述高速接口到串行接口的轉換模塊的工作過程為(A)將高速接口下來的數據轉換成對應串行接口數據並傳送；(B)將低速接口號以及低速設備號分別填入低速接口標誌域和低速設備標誌域，並根據寄存器配置來填充用戶附加欄位域；(C)計算CRC校驗值並填入CRC校驗域；(D)將高速接口接收的數據放入淨荷數據域；(E)將其在具有串行接口號相同編號的串行接口進行傳輸；所述串行接口到低速接口的解復用模塊的工作過程為(1』)對每個輸入的串行接口數據進行CRC校驗定位；(2』)從串行接口中分離出低速接口編號和設備編號及數據，根據低速接口編號和設備編號將數據寫入相應的低速接口及設備；(3』)從串行接口中取出用戶附加字，並寫入相應的寄存器，從而完成與高速接口到串行接口的轉換模塊的通訊。
全文摘要
本發明公開了一種通信領域中的高密度信道復用解復用裝置，低速接口到串行接口的復用模塊將多個低速接口復用到串行接口並傳送；述串行接口到高速接口的轉換模塊將與其相連的串行接口上傳送來的低速接口數據轉換成高速接口支持的數據格式；高速接口到串行接口的轉換模塊將高速接口下來的數據轉換成對應串行接口數據並傳送；串行接口到低速接口的解復用模塊將串行接口上的數據分配到對應的低速接口及設備，完成與高速接口到串行接口的轉換模塊的通訊。本發明克服了現有技術存在的布線複雜、系統不穩定以及連線增加受到背板插針數量限制的缺點，能夠將大量低速接口匯聚到一個高速接口、布線簡單、系統穩定以及連線增加方便。
文檔編號H04L29/10GK1783771SQ20041009608
公開日2006年6月7日 申請日期2004年11月29日 優先權日2004年11月29日
發明者楊平 申請人:中興通訊股份有限公司