Способ и устройство выделения виртуальных контейнеров в сетях синхронной цифровой иерархии

Изобретение относится к технике связи и предназначено для использования в составе телекоммуникационного оборудования для выделения и кросс-коммутации потоков виртуальных контейнеров уровней вложенности VC-n (n=3, 4) в сетях синхронной цифровой иерархии (SDH). Технический результат заключается в уменьшении количества аппаратных ресурсов, используемых при обработке мультиплексированных сигналов SDH, содержащих кадры STM-1. Сущность изобретения заключается в том, что устройство выделения виртуальных контейнеров в сетях синхронной цифрой иерархии содержит блок управления, блок формирования выходных сигналов, блок вычисления указателей и признаков изменения указателей, блок памяти, организованной в виде циклического буфера. Способ и устройство выделения виртуальных контейнеров в сетях синхронной цифровой иерархии могут быть настроены на обработку входных сигналов, содержащих одинаковые уровни вложенности виртуальных контейнеров для всех мультиплексированных кадров STM-1 в количестве, соответствующем рекомендации ITU-T G.707, либо сигнала с побайтовым чередованием отличного от предложенного в рекомендации ITU-T G.707 количества кадров STM-1. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к технике связи и предназначено для использования в составе телекоммуникационного оборудования для выделения и кросс-коммутации потоков виртуальных контейнеров уровней вложенности VC-n (n=3, 4) в сетях синхронной цифровой иерархии (SDH).

Известно устройство [1], состоящее из 4-х портов ввода/вывода, 4-х блоков обработки кадров SDH/SONET до уровня виртуальных контейнеров VC-4, блока кросс-коммутации, 4-х блоков выделения/упаковки потоков ATM и блока интерфейса внешнего управления устройством. Недостатком данного устройства является низкое быстродействие, ограничивающее максимальную скорость входных сигналов SDH на уровне 4-х кадров STM-1.

Известны способ и устройство [2, 3], состоящие из блока сканирования входных портов устройства, блока переупорядочивания последовательности данных во входном потоке, блока обработки заголовков кадра STM-1, блока выделения виртуальных контейнеров. Недостатками такого способа и устройства являются необходимость использования большого объема внешней быстродействующей памяти.

Известно устройство [4], содержащее схему обнаружения группы конкатенированных кадров, схему автоматической настройки конкатенированной последовательности, буфер, схему управления записью, схему перемещения управления считыванием и адаптации и схему управления считыванием. Для реализации данного устройства требуется большое количество вычислительных ресурсов и достаточно сложный алгоритм функционирования устройства.

Наиболее технически близким является устройство [5], состоящее из узла выделения административного блока AU-4, N сопроцессоров с N блоками временной памяти, каждый сопроцессор осуществляет вычисление указателей и выделения виртуальных контейнеров каждого уровня вложенности (VC-4, VC-3, VC-2, VC-12, VC-11) на приемной стороне, и аналогичные блоки на передающей стороне. Недостатками такого устройства являются использование отдельного устройства для обработки каждого сигнала уровня STM-1.

Техническим результатом изобретения является уменьшение количества аппаратных ресурсов используемых при обработке мультиплексированных сигналов SDH, содержащих кадры STM-1.

Для этого предлагается способ и устройство выделения виртуальных контейнеров в сетях синхронной цифрой иерархии, содержащее блок управления, блок формирования выходных сигналов, блок вычисления указателей и признаков изменения указателей, блок памяти, организованной в виде циклического буфера.

При этом предлагаемые способ и устройство выделения виртуальных контейнеров в сетях синхронной цифровой иерархии могут быть настроены на обработку входных сигналов, содержащих одинаковые уровни вложенности виртуальных контейнеров для всех мультиплексированных кадров STM-1 в количестве, соответствующем рекомендации ITU-T G.707 [6], либо сигнала с побайтовым чередованием отличного от предложенного в рекомендации ITU-T G.707 количества кадров STM-1.

Изобретение поясняется чертежами, на которых

- фиг.1 - блок-схема устройства выделения виртуальных контейнеров в сетях синхронной цифрой иерархии;

- фиг.2 - структурная схема блока управления и блока формирования выходных сигналов;

- фиг.3 - структурная схема блока вычисления указателей и признаков изменения указателей и блока памяти.

Способ и устройство выделения виртуальных контейнеров сетей синхронной цифровой иерархии состоит из четырех блоков, соединенных, как показано на фиг.1.

Входная шина устройства выделения состоит из следующих сигналов: 8-разрядная мультиплексированная (байтмультиплексированная) шина данных k_x_STM-1 (фиг.1), сигнал тактовой частоты и сигнал готовности данных. При этом каждый поступающий байт должен относиться к одному кадру STM-1 и должен быть выровнен на границу байта внутри кадра, а виртуальные контейнеры в кадрах STM-1 должны быть упакованы в соответствии с рекомендацией ITU-T G.707 [6].

Выходная шина устройства выделения состоит из следующих сигналов: 8-разрядная мультиплексированная шина данных (k_x_STM-1), мультиплексированный сигнал готовности данных для всех выделенных виртуальных контейнеров, мультиплексированный сигнал начала для всех виртуальных контейнеров, шина адреса с циклической нумерацией всех виртуальных контейнеров. Шина адреса и мультиплексированные сигналы готовности данных и начала контейнеров показаны на фиг.1 в виде шины m_x_VC-n.

Блок управления (фиг.2) состоит из узла поиска синхронизации (циф. 1.1, фиг.2) - поиск начала 1-го байта в кадре 1-го STM-1 во входном потоке, счетчика №1 (циф. 1.2, фиг.2) - счетчик байт по утроенному количеству кадров STM-1 во входном потоке (от 1 до 3k, где k - количество кадров STM-1 во входном потоке), счетчика №2 (циф. 1.3, фиг.2) - счетчик количества байт в кадре STM-1 (от 1 до 2430), формирователя сигналов управления (циф. 1.4, фиг.2) для блока вычисления указателей и признаков изменения указателей.

Блок формирования выходных сигналов (фиг.2) состоит из формирователя выходных сигналов (циф. 2.1, фиг.2) - сигналов управления для выбора всех виртуальных контейнеров определенного уровня вложенности, счетчика №3 (циф. 2.2, фиг.2) - счетчика байт по значениям указателей в кадре STM-1 плюс 1 (от 1 до 769).

Блок вычисления указателей и признаков изменения указателей (фиг.3) состоит из формирователя нового значения указателя (циф. 3.1, фиг.3), приемного регистра текущего значения указателя (циф. 3.2, фиг.3), приемного регистра признака изменения указателей (циф. 3.3, фиг.3), вычислителя признака изменения указателя (циф. 3.4, фиг.3), регистра сохранения нового значения указателя (циф. 3.5, фиг.3), используемого для передачи нового значения указателя в память до следующего цикла обработки, регистра сохранения текущего значения указателя (циф. 3.6, фиг.3), используемого для передачи текущего значения указателя в память до следующего цикла обработки и осуществляющего выбор значения текущего указателя по сигналу от блока управления (фиг.2), регистра сохранения признака изменения указателя (циф. 3.7, фиг.3), используемого для передачи признака изменения указателя в память до следующего цикла обработки и осуществляющего выбор значения признака изменения указателя по сигналу от блока управления.

Блок памяти (циф. 4, фиг.1 и 3), организованный в виде циклического буфера, для сохранения новых и текущих значений указателей и признаков изменения указателей для каждого виртуального контейнера в промежутках между циклами обработки.

Входной поток данных поступает на узел поиска синхронизации (циф. 1.1, фиг.2), который осуществляет поиск начала 1-го байта в кадре 1-го STM-1 по известной синхропоследовательности. По сигналу от узла поиска запускается счетчик №1 (циф. 1.2, фиг.2), который используется для определения принадлежности байт по номерам кадров STM-1 во входном и выходном потоках. Счетчик №1 считает циклически по модулю 3k, где k - количество кадров STM-1 во входном потоке. Счетчик №2 (циф. 1.3, фиг.2) считает каждый переход счетчика №1 из значения 3k в значение 1. Счетчик №2 считает количество байт по модулю 2430, т.е. считает циклически на длину кадра STM-1. По значению счетчика №2 и в зависимости от значения признака изменения указателя формирователь сигналов управления (циф. 1.4, фиг.2) вырабатывает следующие сигналы: H1′, Н2′ и Н3′. Сигналы H1' и Н2' указывают появление на входной шине данных значений указателей виртуальных контейнеров (байты H1 и Н2 соответственно). Сигнал Н3′ формируется при появлении значения признака изменения указателя, соответствующего декременту или инкременту указателя, тем самым запрещая перезапись текущего значения указателя новым значением указателя.

Счетчик №2 (циф. 1.3, фиг.2) также вырабатывает сигнал начала счета для счетчика №3 (циф. 2.2, фиг.2). Счетчик №3 начинает считать с позиции байта Н3 в кадре STM-1 и считает циклически на длину значений указателей в кадре STM-1 плюс 1, пропуская байты заголовков RSOH и MSOH кадра STM-1 [6], т.е. считая от 1 до 769. Выходные сигналы счетчика №3 совместно с сигналами текущего значения указателя и значения признака изменения указателя, поступающими из блока вычисления указателей и признаков изменения указателей (фиг.3), используются как входные сигналы формирователя выходных сигналов (циф. 2.1, фиг.2), формирующего сигнал vc34_start - сигнал начала виртуальных контейнеров и сигнал vc34_en - сигнал наличия данных контейнеров на выходной шине данных (сигнал готовности выходных данных). Сигнал начала виртуальных контейнеров vc34_start формируется при совпадении значения текущего указателя и значения счетчика №3. При появлении признака изменения указателя, признака декремента или инкремента, значение текущего указателя сравнивается со значением счетчика №3 минус 1 или плюс 1 соответственно. Сигнал vc34_en формируется в зависимости от значений счетчика №2 (циф. 2.1, фиг.2) и значений признака изменения указателей. В соответствии с рекомендацией ITU-T G.707 [6], при инкременте байт Н3 включается в состав виртуального контейнера VC-3, либо 3 байта Н3 в случае выделения контейнера VC-4, а при декременте байт Н3 вместе со следующим за ним байтом исключаются из состава виртуального контейнера VC-3, либо 3 байта Н3 вместе с 3-мя следующими за ними байтами, в случае выделения контейнера VC-4. Формирователь выходных сигналов осуществляет выравнивание сигналов выходной шины данных и адреса для согласования их во времени с выходными сигналами vc34_en и vc34_start, которые получают задержку в процессе обработки.

По сигналам H1' и Н2' формирователь нового значения указателя (циф. 3.1, фиг.3) формирует новое значение указателя начала виртуального контейнера. В моменты отсутствия этих сигналов формирователь принимает и сохраняет значения нового указателя, поступающие из блока памяти (циф. 4, фиг.3). Байты H1 и Н2, принадлежащие одному кадру STM-1, располагаются друг относительно друга на расстоянии 2-х байт, а учитывая, что на вход устройства поступает k кадров STM-1 - расстояние между байтами становится равным 2k. Для сохранения промежуточного значения нового указателя используется регистр сохранения нового значения указателя (циф. 3.5, фиг.3).

На каждом такте блок вычисления указателей и признаков изменения указателей осуществляет прием значений нового и текущего указателей и значения признака указателя из блока памяти и на следующем такте переписывает их в соответствующие регистры сохранения (циф. 3.5, 3.6, 3.7, фиг.3), для дальнейшей передачи их в блок памяти для хранения до следующего цикла обработки. По сигналам HI и Н2 формирователь нового значения указателя (циф. 3.1, фиг.3) формирует новое значение указателя начала виртуального контейнера. После формирования нового значения указателя вычислитель признака изменения указателя (циф. 3.4, фиг.3) определяет новое значение признака изменения указателя и по сигналу W от формирователя нового значения указателя (циф. 3.1, фиг.3) в регистр сохранения признака изменения указателя (циф. 3.7, фиг.3) записывает новое значение признака изменения указателя. На следующем цикле обработки значение признака изменения указателя передается в блок управления (фиг.2) на формирователь сигналов управления (циф. 1.4, фиг.2), где используется для формирования сигнала Н3 и на формирователь выходных сигналов (циф. 2.1, фиг.2), где используется для формирования сигнала готовности данных vc34_en и сигнала начала виртуальных контейнеров VC-n (n=3, 4) - vc34_start. Сигнал Н3 осуществляет выбор значения указателя (новое или текущее), которое записывается в регистр сохранения текущего значения указателя (циф. 3.7, фиг.3) для использования в дальнейшей обработке в качестве текущего.

Блок памяти организован в виде циклического буфера глубиной 3k и шириной 22 бита. Глубина циклического буфера соответствует количеству виртуальных контейнеров VC-3 во входном сигнале, где k - количество кадров STM-1, а ширина соответствует двум 10-битным значениям указателей (нового и текущего) и 2-битному значению признака изменения указателей. Организация блока памяти в виде циклического буфера позволяет исключить из устройства выделения виртуальных контейнеров сетей SDH схему управления памятью, которая должна осуществлять одновременно операции записи и чтения данных в память.

Таким образом, устройство и способ выделения виртуальных контейнеров в сетях синхронной цифрой иерархии позволяет уменьшить количество аппаратных ресурсов, используемых при обработке мультиплексированных сигналов SDH, содержащих кадры STM-1.

1. Устройство выделения виртуальных контейнеров VC-n (n=3, 4) в сетях синхронной цифровой иерархии, содержащее блок управления, блок формирования выходных сигналов, блок вычисления указателей и признаков изменения указателей, блок памяти, отличающееся тем, что используется один блок формирования указателей и признаков изменения указателей для обработки указателей всех виртуальных контейнеров одинакового уровня вложенности во всех кадрах STM-1, мультиплексированных во входном потоке.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что используется специально организованная память в виде циклического буфера с обратными связями для хранения указателей и признаков изменения указателей для каждого виртуального контейнера одинакового уровня вложенности.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выходные сигналы оптимизированы для организации кросс-коммутации выделенных потоков виртуальных контейнеров для подключения к временно-пространственного коммутатору по схеме 1×m, где m - количество виртуальных контейнеров VC-n (n=3, 4).

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что может быть настроено на обработку входных сигналов, содержащих одинаковые уровни вложенности виртуальных контейнеров VC-n (n=3, 4) для всех мультиплексированных кадров STM-1 в количестве, соответствующем рекомендации ITU-T G.707, либо сигнала с побайтовым чередованием отличного от предложенного в рекомендации ITU-T G.707 количества кадров STM-1.

5. Способ выделения виртуальных контейнеров в сетях синхронной цифровой иерархии, отличающийся тем, что входной поток данных без изменений проходит через блок обработки и параллельно с ним формируется поток сигналов управления, который содержит всю необходимую информацию по выделенным виртуальным контейнерам VC-n (n=3, 4), содержащимся во входном потоке.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что позволяет работать устройству выделения виртуальных контейнеров на одной тактовой частоте, соответствующей частоте поступления входных данных, исключая необходимость в операции изохронного преобразования частот.