光傳送網(wǎng)中的解映射電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

韓美林

（商洛學(xué)院 電子信息與電氣工程學(xué)院，陜西商洛 726000）

相比以往的數(shù)字傳送網(wǎng)，OTN技術(shù)包含了光層和電層的完整體系結(jié)構(gòu)，同時(shí)具備了SDH的安全與調(diào)度和WDM大容量遠(yuǎn)距離傳送的雙重優(yōu)勢(shì)，能最大程度上滿足多業(yè)務(wù)、大顆粒、大容量、高可靠性的傳送需求，同時(shí)可以為數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提供最低的時(shí)延抖動(dòng)，最完善的OAM能力，近乎無(wú)限升級(jí)擴(kuò)展?jié)摿?，并?jié)省了大量的光纖資源，更好地滿足了目前的互聯(lián)網(wǎng)需要[1-2]。

雖然OTN具有很多優(yōu)點(diǎn)，但目前限制其快速發(fā)展的主要問(wèn)題是交換問(wèn)題。以往OTN采用的是面向連接的電路交換方式，其缺點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)的帶寬利用率低，電路交換時(shí)不同數(shù)據(jù)類型、不同規(guī)格、不同速率的終端很難相互進(jìn)行通信，也難以在通信過(guò)程中進(jìn)行差錯(cuò)控制。基于市場(chǎng)和技術(shù)的需求，本文設(shè)計(jì)了在OTN分組交換技術(shù)的解映射過(guò)程中采用一種基于同步時(shí)鐘產(chǎn)生的均勻缺口時(shí)鐘來(lái)實(shí)現(xiàn)解幀以及ODU2（光傳輸單元）解映射到ODU1（光數(shù)據(jù)單元）的同步電路[3-4]。

1 ODU2解映射到ODU1模塊的功能分析

ODU2解映射到ODU1模塊主要完成將輸入的一路高階ODU2通過(guò)異步映射方式去映射為四路低階ODU1，供下級(jí)電路處理。其中按照G.709協(xié)議的要求完成映射的所有功能，包括時(shí)隙拆分，開銷提取，調(diào)整字節(jié)的判斷釋放，速率的調(diào)整，PT，MSI的判斷等[5]。

映射主要有三種分別為：比特同步映射、異步映射、通用映射。本設(shè)計(jì)采用的是異步映射，它是采用本地時(shí)鐘和一到兩個(gè)調(diào)整字節(jié)位吸收客戶頻偏，方法簡(jiǎn)單且應(yīng)運(yùn)廣泛[6]。通過(guò)對(duì)ODU2remux ODU1模塊功能的分析，設(shè)計(jì)了如圖1所示的將ODU2信號(hào)通過(guò)異步映射方式去映射到ODU1信號(hào)的總體結(jié)構(gòu)框圖。

圖1 ODU2解映射到ODU1模塊的總體結(jié)構(gòu)圖

如圖1所示，將ODU2解映射到ODU1模塊劃分為三個(gè)小模塊，分別是一路ODU2到ODTU12的時(shí)隙拆分模塊，四路ODTU12到ODU1的JC調(diào)整模塊，四路ODU1的成幀器模塊。在輸入端，其中otu2_clk產(chǎn)生與odu2同頻的虛擬時(shí)鐘，odu2_line和odu2_columm是odu2的行 列 指 示 信 號(hào) ；odtu12_a、odtu12_b、odtu12_c、odtu12_d是時(shí)隙拆分后支路的數(shù)據(jù)，mfas是復(fù)幀信號(hào)。jc_decision是當(dāng)前幀中JC0到JC3多數(shù)判決結(jié)果的輸出。在輸出端，其中otu2_clk產(chǎn)生與odu1 同 頻 的 虛 擬 時(shí) 鐘 ；w_data0、w_data1、w_data2、w_data3是JC調(diào)整后時(shí)間上不均勻的四個(gè)支路的ODU1數(shù)據(jù)；odu1_data0、odu1_data1、odu1_data2、odu1_data3是odu1成幀后的數(shù)據(jù)，odu1_column和odu1_line是odu1成幀后的行列指示信號(hào)。

2 ODU2解映射到ODU1模塊子模塊設(shè)計(jì)

2.1 ODU2到ODTU12的時(shí)隙拆分模塊設(shè)計(jì)

根據(jù)ODUk幀結(jié)構(gòu)可知，ODU2和ODU1的幀格式相同，均是4×3824，前16列為開銷部分，后3808列為凈荷部分。路ODU1數(shù)據(jù)加上ODU2開銷數(shù)據(jù)組成一路的ODU2數(shù)據(jù)，根據(jù)ODU2的幀結(jié)構(gòu)和ODU2的行列指示去除ODU2的前16列開銷數(shù)據(jù)后將剩余數(shù)據(jù)根據(jù)數(shù)據(jù)間插的方式拆分為四路的16bit的ODTU12數(shù)據(jù)輸出給下級(jí)電路使用。并將ODU2的復(fù)幀MFAS輸出，為JC調(diào)整模塊做準(zhǔn)備[7-8]。

2.2 ODTU12到ODU1的JC調(diào)整模塊設(shè)計(jì)

ODU2幀結(jié)構(gòu)中，在前3行的第16列中存放著對(duì)調(diào)整字節(jié)進(jìn)行解釋的JC開銷，G709中規(guī)定為了在異步映射中最大程度地減小對(duì)調(diào)整字節(jié)的解釋錯(cuò)誤，用3個(gè)JC開銷采用多數(shù)判決的辦法對(duì)調(diào)整的字節(jié)進(jìn)行一到兩個(gè)字節(jié)的正負(fù)調(diào)整，從而避免因調(diào)整字節(jié)的解釋錯(cuò)誤導(dǎo)致整個(gè)客戶數(shù)據(jù)的傳錯(cuò)[9]。ODTU12到ODU1采用3個(gè)寄存器JC1到JC3進(jìn)行多數(shù)判決，由接收到的JC開銷為高的個(gè)數(shù)情況進(jìn)行判決。在第4列時(shí)按照之前判決的結(jié)果和MFAS最后兩位對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行JC的調(diào)整。ODTU12到ODU1的JC調(diào)整字節(jié)意義具體為：當(dāng)三個(gè)JC中至少有兩個(gè)為00時(shí)，判斷為不調(diào)整，則NJO為開銷數(shù)據(jù)，PJO1、PJO2為客戶數(shù)據(jù)；當(dāng)三個(gè)JC中至少有兩個(gè)為01時(shí)，判斷為負(fù)調(diào)整，則NJO、PJO1、PJO2均為客戶數(shù)據(jù)；當(dāng)三個(gè)JC中至少有兩個(gè)為10時(shí)，判斷為兩個(gè)正調(diào)整，則NJO為開銷數(shù)據(jù)，PJO1、PJO2均為無(wú)效數(shù)據(jù)；當(dāng)三個(gè)JC中至少有兩個(gè)為11時(shí)，判斷為一個(gè)正調(diào)整，則NJO為開銷數(shù)據(jù)，PJO1為無(wú)效數(shù)據(jù)，PJO2為客戶數(shù)據(jù)[10]。

ODTU12到ODU1的JC調(diào)整模塊具體設(shè)計(jì)為根據(jù)ODU2的行列指示判斷是否為開銷數(shù)據(jù)，是開銷則直接送給開銷模塊進(jìn)行開銷的提取處理，然后判斷復(fù)幀MFAS最后兩位對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)是否為零，如果為零則將第一行的第二列的最低兩位送給jc1、第二行的第二列的最低兩位送給jc1、第三行的第二列的最低兩位送給jc3。根據(jù)多數(shù)判決如果至少有兩個(gè)相等則說(shuō)明JC判決正確反之則錯(cuò)誤。如果jc1、jc2、jc3至少有兩個(gè)等于0則為不調(diào)整，如果至少有兩個(gè)等于1則為負(fù)調(diào)整，如果至少有兩個(gè)為2則為兩個(gè)正調(diào)整，如果至少有兩個(gè)為3則為一個(gè)正調(diào)整。詳細(xì)步驟根據(jù)圖2所示完成相應(yīng)的操作。其他三路設(shè)計(jì)步驟相同不再做說(shuō)明[11-12]。

圖2 ODTU12到ODU1的一路JC調(diào)整模塊流程圖

3 ODU2解映射到ODU1模塊功能仿真及結(jié)果分析

圖3為ODU2解映射到ODU1模塊的電路仿真結(jié)果圖。ODU1_gap_en為ODU2數(shù)據(jù)的使能信號(hào)，data_in為成幀后的ODU2數(shù)據(jù)流，line和column分別為ODU2數(shù)據(jù)流的行列指示。

圖3 ODU2 remux ODU1模塊的電路仿真結(jié)果圖

圖3中mfas為復(fù)幀值，jc_decision表示jc1、jc2、jc3 調(diào)整 多數(shù)判 決 的 結(jié)果，w_fifo_data0、w_fifo_data1、w_fifo_data2、w_fifo_data3 分別為解復(fù)用后沒(méi)有成幀的ODU1數(shù)據(jù)流，w_fifo_en0、w_fifo_en1、w_fifo_en2、w_fifo_en3 分別為 ODU1數(shù)據(jù)流的使能信號(hào)。從圖3中可以看出，mfas為00時(shí)，表示調(diào)整第一路ODU1數(shù)據(jù)，jc多數(shù)判決結(jié)果為00表示不調(diào)整，則w_fifo_data0數(shù)據(jù)輸出不調(diào)整。一路64bit的ODU2數(shù)據(jù)流去映射為四路16bit的ODU1數(shù)據(jù)流。

4 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了ODU2到ODU1的解復(fù)用映射電路。仿真表明，本設(shè)計(jì)能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確地完成ODU2到ODU1的數(shù)據(jù)傳輸，大大減少了鎖相環(huán)的使用，時(shí)鐘抖動(dòng)也較少。同時(shí)設(shè)計(jì)中采用的是Verilog硬件語(yǔ)言，不僅可以有效的縮短設(shè)計(jì)周期，而且增加電路設(shè)計(jì)的可移植性。

參考文獻(xiàn)：

[1]彭曉鵬.數(shù)字全業(yè)務(wù)OTN傳輸方案的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].有線電視技術(shù),2011,18(6)：94-97.

[2]KORBY MRAZE,SCOTT WAKELIN.PMC-2114338 Issue 1-December 2011 Enabling OTN Switching over Packet/Cell Fabrics[S].America.PMC-Sierra,Inc,2011：23-37.

[3]APPILED MICRO,INC.ODU0 and ODUflex A Future-Proof Solution for OTN Client Mapping[EB/OL].(2010-02).[2011-12-25].http：//www.tpack.com/.

[4]汪平.基于Linux平臺(tái)的OTN數(shù)據(jù)GFP/GMP映射的研究與實(shí)現(xiàn)[D].成都：電子科技大學(xué),2015：52-63.

[5]鐘承群.基于CPU/GPU異構(gòu)并行計(jì)算的OTN仿真驗(yàn)證系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].成都：電子科技大學(xué),2015：107-113.

[6]劉玉潔.不同映射對(duì)下一代光傳送網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘性能影響的分析[D].成都：電子科技大學(xué),2010：84-92.

[7]李芳,胡昌軍,趙文玉.分組增強(qiáng)型OTN技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展[J].郵電設(shè)計(jì)技術(shù),2015,57(3)：1-5.

[8]韓磊,林錦鶯,游小剛,等.OTN技術(shù)在傳統(tǒng)波分中的應(yīng)用[J].郵電設(shè)計(jì)技術(shù),2010,52(9)：6-14.

[9]王郁,張成良.城域光傳送網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用[J].郵電設(shè)計(jì)技術(shù),2003,46(3)：21-24.

[10]魏田田.基于鐵路光傳送網(wǎng)(OTN)互聯(lián)互通測(cè)試技術(shù)的研究[D].北京：北京交通大學(xué),2014：5-11.

[11]王鵬.OTN組網(wǎng)和安全技術(shù)及其在南京移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用的研究[D].南京：南京郵電大學(xué),2012：13-20.

[12]趙文玉.光傳送網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用[J].中興通訊技術(shù),2008,9(4)：25-28.