作者：潘 赟 葛 寧 董在望

        摘要：針對(duì)SHD多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)的需求，介紹了一種能夠用于SDH接入傳輸設(shè)備中以太網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接入的芯片設(shè)計(jì)方法。該芯片采用GFP、LCAS、流水處理等先進(jìn)技術(shù)，靈活高效地利用網(wǎng)絡(luò)帶寬，支持QOS，提供了網(wǎng)管的監(jiān)控接口。

        關(guān)鍵詞：多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)（MSTP） GFP LCAS 虛級(jí)聯(lián) 時(shí)分復(fù)用 流水線

        基于光同步數(shù)字傳送網(wǎng)（SDH）的多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)，是目前我國(guó)用于邊緣網(wǎng)接入、處理與傳送的行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，被稱(chēng)為MSTP(Multi-service Transport Platform)。以太網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的接入和會(huì)聚作為MSTP的關(guān)鍵組成部分，其處理技術(shù)正朝著進(jìn)一步提高交換速度、增強(qiáng)封裝的靈活性、提供服務(wù)質(zhì)量保證（QOS）、提升網(wǎng)管能力等方向不斷地發(fā)展。

        本文介紹的EOS（Ethernet Over SDH）數(shù)據(jù)接入芯片，主要應(yīng)用通用成幀規(guī)程（GFP，即Generic Framing Procedure）[1]、虛級(jí)聯(lián)（VC，即Virtual Concatenation）[2]、鏈路容量調(diào)整方案（LCAS，即Link Capacity Adjustment Scheme）[3]等先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)到SDH網(wǎng)絡(luò)的接入、處理和傳送。該芯片能提供百兆以太網(wǎng)接入、四路虛級(jí)聯(lián)組（VCG）[2]的VC和STM-1的SDH端口；上層以太網(wǎng)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包封裝為統(tǒng)一的GFP模式，適合不同的傳輸速率，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)难訒r(shí)和QOS，便于在SDH網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、靈活、可擴(kuò)展的數(shù)據(jù)傳輸和交換；通過(guò)LCAS技術(shù)對(duì)VC實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)無(wú)損動(dòng)態(tài)帶寬調(diào)整；同時(shí)提供強(qiáng)大的網(wǎng)管監(jiān)控接口。該芯片可用于SDH傳輸接入設(shè)備中進(jìn)行以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)處理。

        1 整體設(shè)計(jì)

        1.1 協(xié)議簡(jiǎn)介

        GFP是一種新的用于寬帶傳輸?shù)膮f(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，能更為靈活有效地映射物理層或邏輯層的數(shù)據(jù)，同時(shí)能更友好地支持QOS機(jī)制和客戶(hù)端的基本管理，非常適合把上層的數(shù)據(jù)封裝成適于SDH網(wǎng)傳輸?shù)膸袷絒4]。GFP的映射機(jī)制比較簡(jiǎn)單，因此實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度較低，能夠被廣泛地推廣與應(yīng)用。

        LCAS協(xié)議允許虛級(jí)聯(lián)的收發(fā)兩端能夠根據(jù)它們之間當(dāng)前的鏈路狀態(tài)動(dòng)態(tài)無(wú)損地調(diào)整連接數(shù)，進(jìn)一步提高帶寬的利用率和靈活性。在虛級(jí)聯(lián)處理中，通常要預(yù)先確定傳送凈荷所需要的連接數(shù)目，這雖能滿(mǎn)足絕大多數(shù)的應(yīng)用，但是不能實(shí)時(shí)地調(diào)整帶寬，LCAS的出現(xiàn)從根本上克服了這種局限[5]。

        1.2 芯片總體功能描述

        芯片總體功能框圖如圖1所示。從百兆以太網(wǎng)端口一側(cè)到STM-1端口一側(cè)，數(shù)據(jù)包先進(jìn)入GFP封裝模塊，封裝后的四路VCG的同步字節(jié)數(shù)據(jù)送入VC處理模塊，以TU-12為靜荷基本顆粒，最后交換到SDH網(wǎng)絡(luò)中去；反過(guò)來(lái)，來(lái)自SDH網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)按照TU-12的顆粒尺度經(jīng)過(guò)指針處理后，通過(guò)VC處理模塊恢復(fù)出四路VCG的數(shù)據(jù)包，再通過(guò)GFP模塊將封裝的標(biāo)簽去掉，重新獲得以太網(wǎng)數(shù)據(jù)。

        
    GFP模塊主要完成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)到SDH幀數(shù)據(jù)的GFP映射和去映射功能。在VC處理模塊中利用了LCAS技術(shù)，總共四路的VCG以VC-12為凈荷基本顆粒，吞吐量不超過(guò)一個(gè)STM-1的數(shù)據(jù)率，完成GFP數(shù)據(jù)包和SDH數(shù)據(jù)幀的交換。系統(tǒng)上層軟件可以直接通過(guò)CPU進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置與管理。外掛的大容量SSRAM存儲(chǔ)器處理SDH數(shù)據(jù)幀接收時(shí)各個(gè)鏈路之間的數(shù)據(jù)同步問(wèn)題。芯片處理網(wǎng)絡(luò)延時(shí)的直接與存儲(chǔ)器的容量有關(guān)。

        2 核心模塊的設(shè)計(jì)

        VC處理模塊是該芯片的核心模塊，引入了LCAS，總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。發(fā)送路徑采用流水線機(jī)制處理GFP模塊的FIFO隊(duì)列中的數(shù)據(jù)，使得上行到SDH的數(shù)據(jù)保持連續(xù)性，其中的LCAS處理模塊采用時(shí)分復(fù)用輪轉(zhuǎn)狀態(tài)機(jī)的方法；接收路徑同樣采用時(shí)分復(fù)用的方法，按時(shí)隙交替讀寫(xiě)SSRAM，完成數(shù)據(jù)的同步處理。LCAS發(fā)送/接收狀態(tài)器控制并處理發(fā)送和接收模塊的虛級(jí)聯(lián)鏈路的LCAS狀態(tài)。虛級(jí)聯(lián)配置器根據(jù)網(wǎng)管指令由CPU對(duì)發(fā)送端和接收端完成鏈路預(yù)配置。

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