一種實現同步數字體系上傳送數據包的方法和裝置的製作方法

2023-06-12 14:12:26 1

專利名稱：一種實現同步數字體系上傳送數據包的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於通訊技術中網絡處理器的方法和裝置類，尤其涉及寬帶數據接入產品的接口方法和裝置。
背景技術：
九十年代以來，Internet網絡取得了巨大的發展，用戶數量呈爆炸性增長。從1989年開始，大約每隔56周的時間Internet上的主機數量就翻了一番。最近三年以來，每隔23周的時間Internet上的WEB伺服器數幾乎也翻了一番，這種增長是呈指數級翻番的。隨著通訊技術的進步和市場需求的驅動，電話網由傳統傳送的話音業務以及有線電視網傳送的視頻業務都漸漸以包的形式轉移到計算機網上傳送，如IP Phone，VOD等。隨著用戶數的劇增，帶寬的瓶頸越來越顯露出來，傳統的骨幹網已不能滿足業務發展的需要，成為Internet進一步發展的障礙。為了解決Internet網絡速度和帶寬問題，通信界提出了IP over SDH技術(為POS業務的一種，目前業界POS都指此)。現在的數據產品如路由器、乙太網交換機、寬帶接入伺服器等大都提供此技術的POS埠。
但是，在目前提供POS接口的產品中，其都採用POS物理層晶片加POS專用網絡處理器的技術。POS物理層晶片主要完成SDH幀映射/去映射和PPP包的HDLC處理。POS專用網絡處理器與物理層採用為POS-PHY Level2接口，完成PPP協議及封裝於PPP包中的IP協議的處理和IP包轉發等工作。
由於POS技術提出較晚，並還未完全標準化。現在大多網絡處理器都為針對乙太網和ATM應用而開發的，其對物理層分別為標準MII接口和UTOPIA接口。許多廠家的數據產品套片技術並不提供採用POS-PHY Level2接口的網絡處理器。這樣選擇相關套片的系統就實現不了POS接口，提供不了POS應用。這就使現在很多產品難以實現POS應用。

發明內容
本發明的目的是提供一種實現同步數字體系上傳送數據包的方法和裝置，解決上述難題，以滿足通訊技術發展的需要。
本發明的目的是這樣實現的一種實現同步數字體系上傳送數據包的裝置，包括POS-PHY Level2接口、MII接口轉換模塊、乙太網接口網絡處理器模塊，其特徵在於，接口轉換模塊由POS-PHY Level2接口與MII接口轉換模塊構成；接口轉換模塊通過POS-PHY Level2接口與物理層相連，通過MII接口轉換模塊與乙太網接口網絡處理器模塊相連。
一種實現同步數字體系上傳送數據包的裝置的方法，包括下列步驟1)輸入方向1))由接口轉換模塊把POS物理層晶片傳送來的PPP數據幀轉換為乙太網數據幀；2))乙太網接口網絡處理器將接口轉換模塊傳送來的乙太網幀進行處理，並由乙太網接口網絡處理器把包重新分割成信元淨荷，根據所處理的包的地址信息，重新生成信元頭，信元頭和信元淨荷分別送給交換網。
2)輸出方向1))由乙太網接口網絡處理器把交換網傳送過來的信元流重組成包，處理後送給接口轉換模塊；2))接口轉換模塊把乙太網數據包轉換為PPP數據幀，送給POS物理層。
由於採用了以上的技術方案，本發明用乙太網接口網絡處理器代替POS專用網絡處理器來處理PPP協議及其承載的上層協議，加一個POS-PHY Level2與MII接口轉換模塊，完成POS物理層晶片和乙太網接口網絡處理器的接口適配。這樣，採用接口轉換模塊加上乙太網接口網絡處理器就代替了POS專用網絡處理器。
本發明的一種實現同步數字體系上傳送數據包的方法和裝置，克服了現有技術難以實現POS應用的缺點，解決了許多套片方案難以實現POS接口的問題。因而本發明所述的一種實現同步數字體系上傳送數據包的方法和裝置，可靈活的實現數據產品所需的POS應用。同時硬體關鍵技術MII接口與POS-PHY Level2接口的轉換方法和裝置還可用於數據傳輸產品的數據匯接等場合。


圖1是現有技術的系統框架結構示意圖；圖2是本發明的一種乙太網接口網絡處理器的框架結構示意圖；圖3是本發明的一種乙太網接口網絡處理器的模塊電路原理示意圖；圖4是本發明的一種乙太網接口網絡處理器中的硬體接口轉發模塊數據發送方向的數據讀取狀態機的示意圖；圖5是本發明的一種乙太網接口網絡處理器中的硬體接口轉發模塊數據接收方向的控制信號狀態機的示意圖；圖6是本發明的一種乙太網接口網絡處理器中的硬體接口轉發模塊數據接收方向的數據讀取狀態機的示意圖；圖7是本發明的一種乙太網接口網絡處理器中的控制軟體對PPP控制包處理的流程圖；圖8是本發明的一種乙太網接口網絡處理器中另一種控制軟體對PPP數據包處理的流程圖。
圖中主要器件代號1，物理層器件 2，鏈路層器件3，接口轉換模塊4，乙太網接口網絡處理器5，MII接口轉換模塊 6，POS-PHY Level2接口7，PPP包處理模塊 8，乙太網幀處理模塊具體實施方式
以下結合附圖對本發明的實施作如下詳述在圖1中，現有技術中的系統框架，為通常實現POS應用的設計架構。物理層器件(POS)1與鏈路層器件(POS)2之間為標準POS-PHY Level2接口6。POS網絡處理器完成PPP協議及封裝於PPP包中的IP協議的處理和IP包轉發等工作。
在圖2中，本發明的一種實現同步數字體系上傳送數據包的裝置，其乙太網接口網絡處理器的系統框架中，通過一個接口轉換模塊3(由POS-PHY Level2接口6與MII接口轉換模塊5構成)完成POS物理層POS1與乙太網接口網絡處理器4之間的接口適配(連接)。乙太網接口網絡處理器4完成對封裝於乙太網數據流中的PPP包的解封裝以及PPP協議、封裝於PPP包中的IP協議的處理和IP包轉發等工作。其中，接口轉換模塊3由POS-PHY Level2接口6與MII接口轉換模塊5構成；接口轉換模塊3通過POS-PHY Level2接口6與物理層1相連，通過MII接口轉換模塊5與乙太網接口網絡處理器模塊4相連。
在圖3中，本發明裝置的乙太網接口網絡處理器由POS-PHY Level2與MII接口轉換模塊5，及乙太網接口網絡處理器4採用數據總線(連接)完成MII數據流的適配。其中，接口轉換模塊3由POS-PHY Level2接口6、MII接口轉換模塊5、PPP包處理模塊7、乙太網幀處理模塊8構成。PPP包處理模塊7、乙太網幀處理模塊8的一端分別由數據流總線與POS-PHY Level2接口6連接，另一端分別由數據流總線與MII接口轉換模塊5連接。
接口轉換模塊3分別完成四部分工作主體兩個模塊分別完成發送方向的乙太網數據包(乙太網幀處理模塊8)的處理和接收方向PPP數據包(PPP包處理模塊7)的處理；兩邊的接口模塊分別完成POS-PHY Level2接口6及MII接口5的適配工作。
其中，
1，POS-PHY Level2接口6與MII接口轉換模塊5接口轉換模塊3負責POS-PHY Level2接口6，與MII接口轉換模塊5之間數據打包、拆包以及數據傳輸格式轉換功能。接收方向(從POS-PHY Level2接口6到MII接口轉換模塊5)將由物理層POS1傳過來的PPP包添上乙太網幀的幀頭和CRC欄位以及幀間隔，並將數據格式由16位轉換為4位經MII接口轉換模塊5送往網絡處理器。發送方向(從MII接口轉換模塊5到POS-PHY Level2接口6)將網絡處理器送來的乙太網數據包去掉幀頭，恢復出PPP數據包，並將數據格式由4位轉換為16位經POS-PHY Level2接口6送往物理層POS1。
2，乙太網接口網絡處理器模塊提供PPP協議及其封裝的上層協議的包處理功能。主要完成PPP包的拆包、組包及其承載的IP包的路由查表、切割、信元組包等操作。
在圖4中，數據發送方向的數據讀取狀態機，主要完成MII接口轉換模塊5到POS-PHY Level2接口6的數據發送。此時可用一個計數器來控制數據的傳輸，當網絡處理器有數據包需要發送時，計數器開始計數，對前8位元組的幀同步碼FPGA丟棄，然後進行數據的讀取，遇到數掘包結束標識時結束。考慮到網絡處理器和可編程器件之間大都採用4位的數據線，而可編程器件的輸出是16位數據，並且最後有效數據有可能為單字節，因此在每兩次和四次讀周期後都應該對數據包結束信號進行捕捉。
數據發送方向的數據讀取狀態機的控制流程如下1，將轉換接口上電復位後處於Idle(空閒)狀態，等待MII側數據的到來。
2，當有數據要發送時，接口由Idle態跳轉為包開始狀態，去掉乙太網前導和幀同步字節後進入數據發送態，數據發送完後又轉入Idle狀態。由於MII輸出總線為四位，而輸入的POS-PHY Level2接口6的總線為16位，這樣每四次MII總線輸出對應一次POS-PHY Level2總線輸入。由於兩側接口時鐘不一致，相對於總線速率來說，MII接口轉換模塊5輸出慢於POS-PHY Level2接口6輸入。若物理層器件1的接收FIFO閾值不夠大或FIFO本身深度不夠，在發送的數據包較長時有可能造成物理層器件1讀空而使FIFO下溢。這時就需要轉換接口內部放置足夠大的存儲器來緩衝解決接口兩側速率失配的問題。
在圖5、圖6中，為數據接收方向的控制信號狀態機以及數據接收方向的數據讀取狀態機。下面先分析一下控制信號的觸發條件，再來闡述其狀態機。
外部邏輯的信號說明DRPA(PHY端產生的接收數據包有效信號)信號由兩種條件激發——物理層FIFO中的數據量達到閾值和有數據包的包尾。由於實際工作過程中出現超短數據包的概率極小，對於後一種情況可以不做處理。
RENB——接收數據使能信號，在開始和數據傳輸兩種狀態時有效。
RVAL——接收數據有效信號，由數據輸出是否有效確定。
內部邏輯信號FIFO滿或空與FPGA的FIFO餘量有關，當餘量小於某一值時，激發FIFO滿，反之為FIFO空。
數據接收方向的控制信號狀態機流程如下1，將轉換接口上電復位後處於Idle(空閒)狀態，等待POS-PHY Level2側數據的到來。
2，當有數據要接收時，接口由Idle態跳轉為包開始狀態，添上乙太網前導和幀同步字節後進入數據接收態，數據接收完後又轉入Idle狀態。由於MII輸入總線為四位，而輸出的POS-PHY Level2的總線為16位，這樣每一次POS-PHY Level2總線輸出對應四次MII總線輸入。由於兩側接口時鐘一致，相對於總線速率來說，POS-PHY Level2接口6的輸出快於MII接口轉換模塊5的輸入。若物理層器件1內部做不到合理的丟包，線速工作情況下有可能造成物理層器件1接收FIFO的上溢而使器件工作不正常。這時只有通過改變控制策略將線速的多餘流量引入接口裝置，這樣就需轉換接口內部放置足夠大的存儲器外加合理的丟包機制來失配接口兩側速率不一至的問題。
在圖7中，本發明裝置中的控制軟體對PPP控制包處理流程圖，及處理流程如下
1，將從網絡側送過來的PPP控制包以PPP包方式進入POS輸入線路卡；2，由POS輸入線路卡上接口轉換模塊把收到的PPP包組裝成乙太網包，送入乙太網接口網絡處理器模塊，網絡處理器首先去掉乙太網的幀頭恢復出PPP包，接著其輸入處理機通過對PPP包頭的分析，確認這是一個PPP控制包，就把這個控制包拆分為「cell」(信元)並輸出到交換板上對應CPU板的輸出隊列Queue1(隊列)；3，將交換板把Queue1中的「cell」交換到CPU板；4，把CPU板上的Packet網絡處理器把收到的「cell」組裝成原先的PPP控制包，並送到CPU進行PPP處理；5，由CPU根據PPP流程，對收到的PPP控制包進行相應的回覆；6，由CPU板上的Packet網絡處理器把CPU輸出的PPP回復包拆分為「cell」並送到交換板上的對應輸出隊列Queue2；7，由交換板把Queue2中的「cell」交換到POS輸入線路卡上的乙太網接口網絡處理器；8，由乙太網接口網絡處理器從信元流中恢復出PPP回復包，並將PPP包重組成乙太網包送到接口轉換模塊，接口轉換模塊把收到的乙太網包轉換為PPP包輸出到POS物理層，物理層將承載的PPP回復包以SDH線路送給網絡另一端。
在圖8中，本發明裝置中的另一種控制軟體對PPP數據包處理流程圖，及處理流程如下1，從網絡側送過來的PPP數據包以PPP包方式進入POS輸入線路卡；2，由POS輸入線路卡上接口轉換模塊把收到的PPP包組裝成乙太網包，送入乙太網接口網絡理器模塊，網絡處理器首先去掉乙太網的幀頭恢復出PPP包，接著其輸入處理機通過對PPP包頭的分析，確認這是一個PPP數據包，就把PPP的封裝去掉，取出PPP負載中的IP包，根據IP包頭的分析，決定相應的輸出埠，拆分這個IP包成為「cell」，輸出這些「cell」到交換板上相應的輸出隊列Queue3；3，由交換板把Queue3中的「cell」交換到POS輸出線路卡上的乙太網接口網絡處理器模塊；4，由網絡處理器從信元流中恢復出PPP回復包，並將PPP包重組成乙太網包送到接口轉換模塊，接口轉換模塊把收到的乙太網包轉換為PPP包輸出到POS物理層，物理層把PPP數據包打包成HDLC形式並映射到SDH線路送出系統。
由上，本發明實際在工作時，接口轉換模塊3通過POS-PHY Level2接口6與物理層POS1相連，通過MII接口轉換模塊5與乙太網接口網絡處理器4相連。
在發送方向上，POS線卡從交換接口總線上接收Cell形式的數據，輸入到網絡處理器進行處理，將Cell拼裝成PPP數據包，並打包成乙太網幀的格式經網絡處理器的標準MII接口轉換模塊5輸出到接口轉換裝置。本裝置將MII接口轉換模塊5輸入的標準乙太網數據包中的PPP數據包取出，再組合成POS-PHY Level2接口6經數據總線格式進入物理層POS1，物理層POS1器件對收到的數據包進行HDLC成幀，然後適配到OC-3的淨荷部分並經光接口發送出去。
在接收方向上，物理層POS1器件從OC-3淨荷部分取出數據後，再解HDLC幀恢復出PPP數據包，經過POS-PHY Level2接口6輸入到接口轉換裝置，該裝置將輸入的PPP數據包組幀成標準乙太網數據包並按MII總線格式送入網絡處理器處理以Cell的形式送到交換接口總線上，被交換到相應的目的地。
綜上所述，本發明所述POS專用網絡處理器的替代方法和裝置，用乙太網接口網絡處理器代替POS專用網絡處理器處理PPP協議及其承載的上層協議，加一個POS-PHY Level2與MII接口轉換模塊5完成POS物理層晶片和乙太網接口網絡處理器的接口適配。這樣，採用接口轉換模塊加上乙太網接口網絡處理器就代替了POS專用網絡處理器。並且利用了系統支持別的業務的硬體體系結構，減少了板卡設計的差異性，減少了硬體的成本，降低了軟體的工作量。同時發明中的關鍵技術接口轉換部分，在目前許多數據產品的開發中，都會有這種應用需求，定將逐步轉化為一項通訊技術中廣為通用的技術和產品。
權利要求
1.一種實現同步數字體系上傳送數據包的裝置，包括POS-PHY Level2接口、MII接口轉換模塊、乙太網接口網絡處理器模塊，其特徵在於，接口轉換模塊由POS-PHY Level2接口與MII接口轉換模塊構成；接口轉換模塊通過POS-PHY Level2接口與物理層相連，通過MII接口轉換模塊與乙太網接口網絡處理器模塊相連。
2.根據權利要求1所述的一種實現同步數字體系上傳送數據包的裝置，其特徵在於，接口轉換模塊由POS-PHY Level2接口、MII接口轉換模塊、PPP包處理模塊、乙太網幀處理模塊構成；其中，PPP包處理模塊、乙太網幀處理模塊的一端分別與POS-PHY Level2接口相連，另一端分別與MII接口轉換模塊相連。
3.根據權利要求1所述的一種實現同步數字體系上傳送數據包的裝置的方法，包括下列步驟1)輸入方向1))由接口轉換模塊把POS物理層晶片傳送來的PPP數據幀轉換為乙太網數據幀2))乙太網接口網絡處理器將接口轉換模塊傳送來的乙太網幀進行處理，並由乙太網接口網絡處理器把包重新分割成信元淨荷，根據所處理的包的地址信息，重新生成信元頭，信元頭和信元淨荷分別送給交換網；2)輸出方向1))由乙太網接口網絡處理器把交換網傳送過來的信元流重組成包，處理後送給接口轉換模塊2))接口轉換模塊把乙太網數據包轉換為PPP數據幀，送給POS物理層。
4.根據權利要求3所述的一種實現同步數字體系上傳送數據包的裝置的方法，其特徵在於，乙太網接口網絡處理器中設置有控制軟體對PPP控制包處理流程如下1)將從網絡側送過來的PPP控制包，以PPP包方式進入POS輸入線路卡；2)由POS輸入線路卡上的接口轉換模塊把收到的PPP包組裝成乙太網包，送入乙太網接口網絡處理器模塊，網絡處理器首先去掉乙太網的幀頭恢復出PPP包，接著通過對PPP包頭的分析，確認是一個PPP控制包後，就把這個控制包拆分為「信元」，並輸出到交換板上對應CPU板的輸出隊列；3)將交換板把隊列中的「信元」交換到CPU板；4)把CPU板上的Packet網絡處理器把收到的「信元」組裝成原先的PPP控制包，並送到CPU進行PPP處理5)由CPU根據PPP流程，對收到的PPP控制包進行相應的回覆；6)由CPU板上的Packet網絡處理器把CPU輸出的PPP回復包拆分為「信元」並送到交換板上的對應輸出隊列；7)交換板把隊列中的「信元」交換到POS輸入線路卡上的乙太網接口網絡處理器；8)乙太網接口網絡處理器從信元流中恢復出PPP回復包，並將PPP包重組成乙太網包送到接口轉換模塊，接口轉換模塊把收到的乙太網包轉換為PPP包輸出到POS物理層，物理層將承載的PPP回復包以SDH線路送給網絡另一端。
5.根據權利要求3所述的一種實現同步數字體系上傳送數據包的裝置的方法，其特徵在於，乙太網接口網絡處理器中設置有控制軟體對PPP控制包處理流程如下1)從網絡側送過來的PPP數據包以PPP包方式進入POS輸入線路卡；2)由POS輸入線路卡上的接口轉換模塊把收到的PPP包組裝成乙太網包，送入乙太網接口網絡理器模塊，網絡處理器首先去掉乙太網的幀頭恢復出PPP包，接著通過對PPP包頭的分析，確認是一個PPP數據包後，去掉PPP的封裝，取出PPP負載中的IP包，分析IP包頭，決定相應的輸出埠，拆分這個IP包成為「信元」，輸出這些「信元」到交換板上相應的輸出隊列；3)交換板把隊列中的「信元」交換到POS輸出線路卡上的乙太網接口網絡處理器模塊；4)網絡處理器從信元流中恢復出PPP回復包，並將PPP包重組成乙太網包送到接口轉換模塊，接口轉換模塊把收到的乙太網包轉換為PPP包輸出到POS物理層，物理層再把PPP數據包打包成HDLC形式並映射到SDH線路送出系統。
全文摘要
一種實現同步數字體系上傳送數據包的裝置屬於通訊類，由POS－PHY Level2與MII接口轉換模塊、乙太網接口網絡處理器模塊組成；接口轉換模塊通過POS－PHYLevel2接口與物理層相連，通過MII接口與乙太網接口網絡處理器相連。方法是1.由接口轉換模塊把POS物理層晶片傳來的PPP數據幀轉為乙太網數據幀；2.由乙太網接口網絡處理器把接口轉換模塊傳來的乙太網幀進行處理，分割成信元淨荷，根據所處理包的地址信息，重新生成信元頭，分別送給交換網；3.由乙太網接口網絡處理器把交換網傳來的信元流重組成包，處理後送給接口轉換模塊；4.接口轉換模塊把乙太網數據包轉換為PPP數據幀，送給POS物理層。
文檔編號H04L29/02GK1476212SQ0213651
公開日2004年2月18日 申請日期2002年8月12日 優先權日2002年8月12日
發明者廖鵬, 呂煒, 廖 鵬 申請人:深圳市中興通訊股份有限公司上海第二研究所, 深圳市中興通訊股份有限公司上海第二