CN1581798A - 通用帧处理封装模式中帧校验序列的识别装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通用帧处理封装模式中的帧校验序列的识别方法，该方法包括：将接收到的GFP数据流中GFP帧的CoreHeader域剥离，针对剥离后的GFP数据流产生分别表示帧头、帧尾以及帧数据是否有效信息的定界信号，完成GFP帧的定界；根据定界信号，提取GFP帧中的PFI信息，并剥离GFP帧的静荷头；根据PFI信息，判断GFP帧中是否包括FCS域，如果包括，则确定FCS域的起始位置，并剥离FCS域，否则，跳出本流程。本发明还公开了一种通用帧处理封装模式中的帧校验序列的识别装置。本发明的方法和装置能够完全减少误码率，自适应性强，能够使设备灵活运用在多种场合。

Description

通用帧处理封装模式中帧校验序列的识别装置及方法

技术领域

本发明涉及帧的处理技术，特别是关于一种通用帧处理封装模式中帧校验序列的识别装置及方法。

背景技术

通用帧处理(GFP，Generic Framing Procedure)是一种新型的数据链路成帧协议，主要针对基于位同步传输信道的块状编码或面向分组的数据流。一方面，GFP采用灵活的帧封装以支持固定或可变长度的数据，GFP能对可变长度的用户协议数据单元(PDU，Protocol Data Unit)进行全封装，免去对数据的拆分、重组及对帧的填充，简化了系统的操作，提高了系统的处理速度和稳定度；另一方面，GFP不像HDLC以特定字符填充帧头来确定帧边界，GFP使用以帧头错误检验(HEC，Head Error Check)为基础的自描述技术，通过两字节当前帧的静荷长度和两字节的帧头错误检验来确定帧的边界，因此克服了靠帧标志定位带来的种种缺点，进一步加快了处理速度，适应下一代SDH高速的要求。

如图1所示，GFP的帧结构包括GFP帧头(Core Header)、静荷头(PayloadHeader)、静荷信息域(Client Payload Information)和帧检验序列(FCS)。Payload Header又进一步包括静荷类型(Type)、帧头错误校验(cHEC)、GFP的扩展头(Extension Header)、扩展帧头错误校验(eHEC)四部分。

其中，Type为2个字节，标明GFP静荷信息的内容和格式。它包括静荷类型标识(PTI)、静荷FCS标识(PFI)、扩展帧头标识(EXI)和用户静荷标识(UPI)。PTI为3bit，指示帧的内容类型；PFI为1bit，指示帧尾是否携带FCS，1b表示携带FCS，0b表示不携带FCS；EXI为4bit，指示扩展帧头的类型；UPI为8bit，指示用户静荷数据类型。

在通信网络中，通信双方互相需要进行信息交流，因此需要在接收方还原用户数据静荷，而对于GFP封装协议来说，需要将除用户静荷信息之外的域进行剥离，但由于FCS域是可选项，对于GFP帧尾FCS域不容易进行自动识别，所以就存在接收方识别FCS域的问题。

目前，很多设备不支持FCS域的自识别功能，只完全固定支持某种方式。比如，只支持携带FCS或者不携带FCS的情况。这种方式完全固定以某种模式进行帧接收操作，即硬件装置仅支持选定某一种模式与对方进行互通。

现有技术中，实现FCS自识别主要是通过软硬件结合实现。在发送端发送帧之前时，要在软件部分记录Type域信息，当接收端接收到该帧时，通过硬件识别出Type域的信息后，向软件部分发出相应的告警，报告识别出的信息；软件将收到的告警信息与记录的Type域信息重新进行比较，如果不一致，则重新对该帧进行配置，否则，再根据记录的信息，确认该帧中是否包括FCS域，如果包括，再剥离FCS域，否则，不进行处理。这种方式由于采用软件配置，所以不可避免产生误码，并且速度慢；而且当携带FCS域的帧与不携带FCS域的帧交替发送时，软件会频繁切换，此时几乎不可能实现自识别过程，所以灵活性较差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种通用帧处理封装模式中帧校验序列的识别装置，使其能快速、灵活的识别出GFP数据流中的FCS域。

本发明的另一个目的是提供一种通用帧处理封装模式中帧校验序列的识别方法，使其快速、灵活的识别出GFP数据流中的FCS域。

一种通用帧处理封装模式中帧校验序列的识别装置包括：帧定界模块、帧头识别与剥离模块和FCS剥离模块，其中，

帧定界模块，用于接收GFP数据流，剥离GFP帧的CoreHeader域，产生分别表示帧头、帧尾以及帧数据是否有效的定界信号，输出伴随有定界信号且剥离CoreHeader域的GFP数据流至帧头识别与剥离模块；

帧头识别与剥离模块，用于剥离GFP帧的静荷头，根据定界信号中sop信号产生GFP帧是否包含FCS域的PFI指示信号，输出伴随有PFI指示信号、定界信号且已剥离静荷头的GFP数据流至FCS剥离模块；

FCS剥离模块，根据PFI指示信号、定界信号确定FCS域的位置，并剥离FCS域。

所述帧头识别与剥离模块可以包括：

PFI提取模块，用于接收来自帧定界模块的伴随有定界信号且已剥离CoreHeader域的GFP数据流，根据定界信号中sop信号产生PFI指示信号，输出伴随有PFI指示信号、定界信号且已剥离CoreHeader域的GFP数据流至静荷头的剥离模块；

静荷头的剥离模块，用于剥离GFP帧的静荷头，输出伴随有PFI指示信号、定界信号且已剥离静荷头的GFP数据流。

所述FCS剥离模块可以包括：

延时模块，接收来自帧头识别与剥离模块的伴随有PFI指示信号、定界信号且已剥离静荷头的GFP数据流，输出延时由FCS域长度确定的时钟周期的GFP数据流、定界信号中sop和val的延时信号至FCS域的剥离模块；

FCS域的剥离模块，用于当PFI指示信号有效时，取定界信号中eop从有效变为无效时GFP数据流的延时信号所对应比特位为起始位置，并剥离该起始位置与FCS域比特数目相同的比特位所对应的区域。

所述帧定界模块可以包括静荷长度测量模块，用于接收GFP数据流、测量GFP帧的静荷长度，与帧头识别与剥离模块相连；所述帧头识别与剥离模块可以进一步包括：静荷长度传送装置，用于将静荷长度测量模块输出的GFP帧的静荷长度传送至FCS剥离模块。

一种通用帧处理封装模式中帧校验序列的识别方法包括：

A.将接收到的GFP数据流中GFP帧的CoreHeader域剥离，针对剥离后的GFP数据流产生分别表示帧头、帧尾以及帧数据是否有效的定界信号，完成GFP帧的定界；

B.根据定界信号，提取GFP帧中的PFI信息，并剥离GFP帧的静荷头；

C.根据步骤B中提取的PFI信息，判断GFP帧中是否包括FCS域，如果包括，则确定FCS域的起始位置，并剥离FCS域，否则，直接输出GFP数据流，跳出本流程。

在确定GFP帧中包括FCS域之后，所述确定FCS域的位置可以包括：

C11、根据GFP数据流速，确定延时节拍；

C12、将剥离帧头和静荷头的GFP数据流延时步骤C11所确定的节拍，当定界信号中帧尾信号从有效变化到无效时，对应延时后的GFP帧的比特位为FCS域的起始位置。

所述延时节拍等于8除以GFP数据流速，再乘以FCS域的字节数。

步骤A可以包括：测量GFP帧的静荷长度，所述确定FCS域的位置是根据静荷长度来确定FCS域。

步骤B中提取GFP帧中的PFI信息可以包括：B1、判断定界信号中帧头、帧数据信号与GFP帧中数据的bit4是否同时有效，如果同时有效，则产生伴随GFP帧的PFI指示信号，执行步骤B2，否则，不产生PFI指示信号，跳出本流程；

B2、判断帧尾信号是否有效，如果有效，则撤销产生的PFI指示信号，跳出本流程，否则，保持产生的PFI指示信号，执行步骤C。

本发明通过从GFP帧静荷头中提取是否携带FCS域的信息，以帧为单位进行FCS的剥离处理，前后帧之间互不相关，因而快速灵活，自适应性强，且不会产生误码。本发明的装置由于完全采用硬件实现FCS的自识别功能，避免了软件识别反应速度慢的缺点，而且能够完全做到没有误码，自适应性非常强，能够使设备灵活运用在多种场合。

附图说明

图1为GFP帧格式示意图；

图2为实现本发明方法的流程示意图；

图3为实现本发明装置的结构示意图；

图4为帧头识别与剥离模块结构示意图；

图5为帧头识别与剥离模块产生PFI指示信号的流程示意图；

图6为FCS剥离模块结构示意图；

图7为FCS剥离模块的工作时序图。

具体实施方式

本发明是根据GFP帧Type域中的PFI字段确定该帧是否携带FCS域，如果GFP帧中含有FCS域，则确定FCS域的起始位置，再将FCS域剥离，否则，不进行FCS域的剥离，直接输出GFP数据流。

参见图2所示，实现本发明的方法包括以下步骤：

步骤201、将接收到的GFP数据流中GFP帧的CoreHeader域剥离，针对剥离后的GFP数据流产生分别表示帧头、帧尾以及帧数据是否有效信息的sop、eop、val的定界信号，完成对GFP帧的定界；

步骤202、根据定界信号，提取GFP帧中的PFI指示信息，并剥离GFP帧的静荷头；

步骤203、根据步骤202中提取的PFI指示信息，判断GFP帧中是否包括FCS域，如果包括，则确定FCS域的起始位置，并剥离FCS域，否则，直接输出GFP帧，然后跳出本流程。

确定FCS域的位置可以包括两种方式：一种是在步骤201进行帧定界的过程中，测量出静荷长度，那么在步骤203中是根据静荷长度确定FCS域的起始位置；另一种是在步骤203中，根据GFP数据流速确定延时节拍，然后将剥离帧头和静荷头的GFP数据流延时所确定的节拍，当eop从有效变化到无效时，对应延时后的GFP帧的比特位为FCS域的起始位置。这里，所述延时节拍等于8除以GFP数据流速，再与FCS域的字节数的之积。比如，GFP数据流速为8比特，FCS域占4个字节时，延时节拍为4个时钟周期。

参见图3所示，基于上述方法，实现本发明的装置包括帧定界模块、帧头识别与剥离模块和FCS剥离模块三部分。其中，帧定界模块主要完成GFP帧的定界，并剥离定界用的CoreHeader域，同时产生sop、eop、val信号，分别表示帧头、帧尾以及帧数据是否有效等指示信息，然后将数据流和帧指示信号发送到FCS自识别相关模块中。帧头识别与剥离模块又包括PFI提取模块和静荷头剥离模块，主要完成对GFP帧静荷头的剥离，同时提取PFI信息，并将提取的PFI信息伴随帧数据流送入到FCS剥离模块，FCS剥离模块根据伴随帧的PFI信息中的指示完成对FCS域的剥离。

图3所示的本发明装置的工作过程如下：

帧定界模块接收到来自上游模块，如同步数字序列(SDH)/同步光网络(SONET)，或者其它传输网络的数据流，此时，数据流中的GFP帧是完整的，而且没有帧头、帧尾指示。帧定界模块将GFP帧的CoreHeader域剥离，并产生sop、eop、val信号，然后将剥离CoreHeader域的GFP帧和产生的sop、eop、val信号输入帧头识别与剥离模块。帧头识别与剥离模块根据sop、eop、val信号，剥离GFP帧静荷头，提取PFI信息，并同时将PFI信息和帧数据流送入FCS剥离模块。FCS剥离模块收到伴随有PFI信息的数据流时，判断PFI信息是否有效，如果有效，找出FCS域，并剥离FCS域，否则，跳出。

下面详细说明帧头识别与剥离模块和FCS剥离模块的工作过程。

参见图4所示，所述帧头识别与剥离模块进一步包括：PFI提取模块和静荷头的剥离模块。其中，PFI提取模块，接收sop、eop、val和剥离CoreHeader域的GFP数据流，输出具有PFI指示信息、sop、eop、val伴随信号的GFP数据流至静荷头的剥离模块；静荷头的剥离模块，接收包括PFI指示信息、sop、eop、val伴随信号的GFP数据流，剥离GFP帧的静荷头，输出剥离静荷头的GFP数据流和包括PFI指示信息、sop、eop、val伴随信号至FCS剥离模块。

需要说明的是，由于帧头识别与剥离模块接收到已经定界的GFP帧以及分别用来表示帧头、帧尾以及帧数据是否有效等指示信息的sop、eop、val信号，所以，GFP帧的CoreHeader域被剥离后，sop信号与GFP帧的第1字节对齐，而此时GFP帧的第1字节为Type域，Type域的第四比特即为PFI信息。因此，当sop有效时，提取Type域的第四比特信息；再根据提取的该PFI信息，产生伴随GFP帧的PFI指示信号。

参见图5所示，帧头识别与剥离模块产生PFI指示信号的处理过程如下：

步骤501、判断sop、val与数据的bit4是否同时有效，如果同时有效，则产生伴随GFP帧的PFI指示信号，执行步骤502，否则，不产生PFI指示信号；

步骤502、判断eop是否有效，如果有效，则撤销产生的PFI指示信号，否则，执行步骤503；

步骤503、保持产生的PFI指示信号。

参见图6所示，FCS剥离模块进一步包括：延时模块和FCS域的剥离模块。其中，延时模块用于接收剥离静荷头的GFP数据流和包括PFI指示信息、sop、eop、val伴随信号，输出延时后的GFP数据流、sop、val的延时信号，与FCS域的剥离模块相连；FCS域的剥离模块，用于接收剥离静荷头的GFP数据流和包括PFI指示信息、sop、eop、val伴随信号，接收延时后的GFP数据流、sop、val的延时信号，当PFI指示信息有效时，并且当eop从有效变为无效时，将延时后的GFP帧所对应比特位作为FCS域起始位置，并剥离此后与FCS域比特数目相同的比特位对应的区域。

FCS剥离模块的工作时序参见图7所示。以连续两帧为例，GFP数据流速为8比特，来说明FCS剥离模块的工作原理。其中，第一帧的PFI伴随信号有效，即需要进行FCS剥离；第二帧的PFI伴随信号无效，即不需进行FCS剥离。其中，val_fcs、pfi_fcs、dat_fcs、sop_fcs、eop_fcs为来自帧头识别与剥离模块的输入信号，分别表示val、PFI信息、GFP数据流、帧头、帧尾信息；val_dly4、sop_dly4、dat_fcs_dly4为val_fcs、sop_fcs、dat_fcs延时4个时钟周期后的信号；val_out、dat_out、sop_out、eop_out为FCS剥离模块的输出信号。

这里，由于FCS域为GFP帧的最后四字节，即第6、7、8、9字节，所以，FCS剥离模块将接收到的信号延时4个时钟周期，当FCS剥离模块接收到第一帧的伴随PFI信号有效时，并当eop_fcs信号从有效变为无效时，取dat_fcs_dly4信号，连续四个时钟周期的dat_fcs_dly4信号即为FCS域，然后再将这四字节的FCS域剥离。

接下来，由于第二帧的伴随PFI指示无效，此时FCS剥离模块直接取dat_fcs信号输出。

当然，帧定界模块也可以进一步包括静荷长度测量模块，用于接收GFP数据流、测量GFP帧的静荷长度，与帧头识别与剥离模块相连；而这种情况下，帧头识别与剥离模块进一步包括：静荷长度转送装置，用于将静荷长度测量模块输出的GFP帧的静荷长度转送至FCS模块。当FCS模块收到GFP数据流时，根据静荷长度可以直接确定FCS域的起始位置。

Claims (9)

1、一种通用帧处理(GFP)封装模式中的帧校验序列的识别装置，其特征在于，该装置包括：帧定界模块、帧头识别与剥离模块和FCS剥离模块，其中，

帧定界模块，用于接收GFP数据流，剥离GFP帧的CoreHeader域，产生分别表示帧头、帧尾以及帧数据是否有效的定界信号，输出伴随有定界信号且剥离CoreHeader域的GFP数据流至帧头识别与剥离模块；

帧头识别与剥离模块，用于剥离GFP帧的静荷头，根据定界信号中sop信号产生GFP帧是否包含FCS域的PFI指示信号，输出伴随有PFI指示信号、定界信号且已剥离静荷头的GFP数据流至FCS剥离模块；

FCS剥离模块，根据PFI指示信号、定界信号确定FCS域的位置，并剥离FCS域。

2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述帧头识别与剥离模块进一步包括：

PFI提取模块，用于接收来自帧定界模块的伴随有定界信号且已剥离CoreHeader域的GFP数据流，根据定界信号中sop信号产生PFI指示信号，输出伴随有PFI指示信号、定界信号且已剥离CoreHeader域的GFP数据流至静荷头的剥离模块；

静荷头的剥离模块，用于剥离GFP帧的静荷头，输出伴随有PFI指示信号、定界信号且已剥离静荷头的GFP数据流。

3、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述FCS剥离模块进一步包括：

延时模块，接收来自帧头识别与剥离模块的伴随有PFI指示信号、定界信号且已剥离静荷头的GFP数据流，输出延时由FCS域长度确定的时钟周期的GFP数据流、定界信号中sop和val的延时信号至FCS域的剥离模块；

FCS域的剥离模块，用于当PFI指示信号有效时，取定界信号中eop从有效变为无效时GFP数据流的延时信号所对应比特位为起始位置，并剥离该起始位置与FCS域比特数目相同的比特位所对应的区域。

4、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述帧定界模块进一步包括静荷长度测量模块，用于接收GFP数据流、测量GFP帧的静荷长度，与帧头识别与剥离模块相连；

所述帧头识别与剥离模块进一步包括：

静荷长度传送装置，用于将静荷长度测量模块输出的GFP帧的静荷长度传送至FCS剥离模块。

5、一种通用帧处理封装模式中的帧校验序列的识别方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

A.将接收到的GFP数据流中GFP帧的CoreHeader域剥离，针对剥离后的GFP数据流产生分别表示帧头、帧尾以及帧数据是否有效的定界信号，完成GFP帧的定界；

B.根据定界信号，提取GFP帧中的PFI信息，并剥离GFP帧的静荷头；

C.根据步骤B中提取的PFI信息，判断GFP帧中是否包括FCS域，如果包括，则确定FCS域的起始位置，并剥离FCS域，否则，直接输出GFP数据流，跳出本流程。

6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在确定GFP帧中包括FCS域之后，确定FCS域的位置包括：

C11、根据GFP数据流速，确定延时节拍；

C12、将剥离帧头和静荷头的GFP数据流延时步骤C11所确定的节拍，当定界信号中的帧尾信号从有效变化到无效时，对应延时后的GFP帧的比特位为FCS域的起始位置。

7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述延时节拍等于8除以GFP数据流速，再乘以FCS域的字节数。

8、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤A进一步包括：测量GFP帧的静荷长度，所述确定FCS域的位置是根据静荷长度来确定FCS域。

9、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤B中提取GFP帧中的PFI信息进一步包括：

B1、判断定界信号中帧头、帧数据有效信号与GFP帧中数据的bit4是否同时有效，如果同时有效，则产生伴随GFP帧的PFI指示信号，执行步骤B2，否则，不产生PFI指示信号，跳出本流程；

B2、判断帧尾信号是否有效，如果有效，则撤销产生的PFI指示信号，跳出本流程，否则，保持产生的PFI指示信号，执行步骤C。

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