專利名稱：光纖節(jié)點倒換方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電通信技術(shù)，尤其涉及一種光纖節(jié)點倒換方法和裝置。
背景技術(shù)：
SDH復用段保護是指借助開銷中的復用段中的K字節(jié)完成一系列協(xié)議握手過程，使得原先在受損光纖上傳輸?shù)臉I(yè)務信號轉(zhuǎn)移到保護路由上進行傳遞，從而使得原先的業(yè)務繼續(xù)進行傳送而不至于中斷的一種保護方式，按照組網(wǎng)的拓撲方式不同，復用段保護可簡單分為線性復用段保護方式和環(huán)性復用段保護方式，復用段保護環(huán)按照光纖數(shù)目可分成二纖和四纖兩類，而二纖環(huán)按照業(yè)務流向又分為復用段專用保護二纖環(huán)和復用段共享保護二纖環(huán)。
復用段二纖共享保護環(huán)是一種雙向保護環(huán)。共享，指的是在一個光纖上的容量一部分作為保護通路使用，而另外一部分作為工作通路供正常業(yè)務使用，而在發(fā)生斷纖的時候，用其他區(qū)段上光纖上的保護通路去保護受損光纖上正常業(yè)務，例如，一個STM-N的二纖雙向復用段共享保護環(huán)，其共有N個AU-4。在順時針方向上編號為1到N/2的AU-4時隙安排用作工作通路，編號為N/2+1到N的AU-4時隙安排用作保護通路。在逆時針方向上的光纖的時隙是同樣的。編號為m的AU-4工作通路由對應的保護通路在相反方向的第(N/2+m)個的AU-4來保護。此外這種共享保護環(huán)中工作業(yè)務在每個區(qū)段中雙向傳送進入的業(yè)務信號在工作通路的一個方向行進而與之關(guān)聯(lián)的出去的業(yè)務信號則在同一區(qū)段中相反方向的工作通路中行進。
當保護通路不被用作恢復工作通路的信息時，即正常工作狀態(tài)，它們也可用來載送額外的信息業(yè)務。在保護倒換的情況下，工作通路中的業(yè)務接入到保護通路上，任何的額外業(yè)務信息都將移出保護通路。
復用段二纖共享保護環(huán)需要使用APS協(xié)議，SONET/SDH網(wǎng)絡提供具有性能監(jiān)測和自愈能力的APS，APS具有以下功能1、通過SDH的開銷字節(jié)提供性能劣化監(jiān)測和故障監(jiān)測和隔離功能；2、在物理層出現(xiàn)故障后保證50ms內(nèi)恢復；3、多點失效的保護。
二纖雙向復用段保護倒換環(huán)的保護倒換過程如如圖1所示，二纖雙向復用段保護倒換環(huán)在二纖雙向復用段保護環(huán)中，將每個傳輸方向光纖的容量一半分配給業(yè)務通道，另外一半分配給保護通道。正常情況下，如圖1(a)所示，從節(jié)點A進環(huán)以節(jié)點C為目的的業(yè)務信號沿S1/P2光纖按順時針方向傳輸；而從節(jié)點C進環(huán)以節(jié)點A為目的的業(yè)務信號則沿S2/P1光纖按逆時針方向傳輸。
當節(jié)點B、C間兩根光纖同時被切斷，如圖1(b)所示，節(jié)點B與節(jié)點C的倒換開關(guān)將S1/P2光纖與S2/P1光纖溝通。在節(jié)點B將從節(jié)點A進環(huán)沿S1/P2光纖送來的業(yè)務信號時隙轉(zhuǎn)移到S2/P1光纖的保護時隙，傳送到節(jié)點C。在節(jié)點C將從本節(jié)點進環(huán)沿S2/P1光纖送出的業(yè)務信號時隙倒換至S1/P2光纖的保護時隙，傳送到節(jié)點A。
因為二纖雙向環(huán)中每個方向的業(yè)務時隙和保護時隙在同一條光纖上傳輸，即在一條光纖上既傳輸業(yè)務信號又傳輸保護信號。這時，無論是接收機、發(fā)送機、光纜或節(jié)點發(fā)生故障，總是會同時影響工作通道和保護通道，而且總是依賴于SDH的開銷字節(jié)，提供性能劣化監(jiān)測和故障監(jiān)測。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可靠性高、性能良好的光纖節(jié)點倒換方案。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為這種光纖節(jié)點倒換方法，其特征在于a、雙環(huán)型拓樸結(jié)構(gòu)的光纖環(huán)網(wǎng)中，節(jié)點間通過光纖相連，節(jié)點上物理層芯片的幀接口檢測出光纖的狀態(tài)，產(chǎn)生中斷上報CPU去做處理；b、當有斷纖發(fā)生時，物理層芯片會上報斷纖，然后CPU會去修改mode寄存器的參數(shù)，線路在數(shù)據(jù)的包尾或包間隙發(fā)生倒換，采用物理層芯片的倒換線路，把斷纖環(huán)上的數(shù)據(jù)全部導入另一個環(huán)上，重新構(gòu)成了一個閉環(huán)；c、當光纖恢復正常以后，物理層芯片檢測到數(shù)據(jù)流，就通知CPU將mode寄存器的參數(shù)復原，切換為正常轉(zhuǎn)發(fā)線路；所述的物理層芯片內(nèi)部的采樣時鐘頻率，在采用不同的線路時，相應的采樣時鐘不相同，通過時鐘選擇電路進行讀時鐘的時鐘選擇，取一相同的讀時鐘，選出有效的數(shù)據(jù)，送給后續(xù)的模塊處理。
這種根據(jù)上述光纖節(jié)點倒換方法的光纖節(jié)點倒換裝置，其特征在于在包括雙環(huán)型拓樸結(jié)構(gòu)的光纖環(huán)網(wǎng)中，節(jié)點間通過光纖相連，任一節(jié)點的物理層芯片都是由兩塊芯片組成，分別稱為HARN和HARNMATE，HARN和HARNMATE芯片通過千兆MATE接口相連，MATE接口包括兩部分TOMI和FRMI；TOMI模塊完成對外發(fā)送數(shù)據(jù)，F(xiàn)RMI模塊接收外來數(shù)據(jù)；在各自MATE接口內(nèi)部還存在直接從TOMI模塊通入FRMI模塊的線路，即倒換線路；在MATE接口的接收端FRMI上有監(jiān)控模塊檢測來自線路上的數(shù)據(jù)，當光纖發(fā)生斷裂，節(jié)點上報斷纖，HARN和HARNMATE芯片的mode寄存器的參數(shù)被修改，線路發(fā)生倒換，把斷纖環(huán)上的數(shù)據(jù)全部導入由倒換線路構(gòu)成的另一個環(huán)上；當斷裂的光纖恢復正常以后，原本發(fā)生倒換的節(jié)點會切換回正常的轉(zhuǎn)發(fā)線路；線路倒換在MATE接口內(nèi)控制完成，MATE接口檢測到mode寄存器發(fā)生變化，就在包尾或包間隙進行線路倒換；所述的MATE接口檢測到mode寄存器為倒換參數(shù)有效時，那么MATE接口就要準備進行線路倒換，如果此時TOMI模塊正在發(fā)送數(shù)據(jù)包，那么等到這個數(shù)據(jù)包發(fā)送結(jié)束，無論此時FIFO存儲器中是否還有數(shù)據(jù)存在，TOMI強制芯片進入到SEND_SYNC狀態(tài)，一直發(fā)送SYNC序列碼，凍結(jié)了數(shù)據(jù)包的發(fā)送，直至倒換發(fā)生；在TOMI模塊處于凍結(jié)數(shù)據(jù)包狀態(tài)下，也一直監(jiān)控著本片的FRMI模塊是否在接收數(shù)據(jù)包，如果是，等到接收完整的數(shù)據(jù)包后，就發(fā)生線路倒換；如果此時TOMI模塊并沒有在發(fā)送數(shù)據(jù)包，那么它就開始監(jiān)控本片的FRMI模塊是否在接收數(shù)據(jù)包，如果是，等到接收完數(shù)據(jù)包，就發(fā)生線路倒換；所述的節(jié)點內(nèi)HARN和HARNMATE之間通過高速串并轉(zhuǎn)換器serdes相連時，若高速串并轉(zhuǎn)換器serdes之間的光纖，即節(jié)點內(nèi)部的光纖斷裂，F(xiàn)RMI上的監(jiān)控模塊就會收到中斷信號，并上報中斷，CPU收到中斷后，就會修改本芯片的mode寄存器為wrap，通過跟隨方式，把本芯片的模式信息mode帶給本節(jié)點上的對片，對片通過監(jiān)控模塊對模式信息的提取，將提取出的模式信息送給CPU接口，通過CPU修改相應的mode寄存器為wrap，此節(jié)點進入了倒換線路；當節(jié)點內(nèi)高速串并轉(zhuǎn)換器serdes間斷裂的光纖恢復正常以后，也是通過監(jiān)控模塊去提取數(shù)據(jù)流中攜帶的模式信息，根據(jù)模式信息，節(jié)點內(nèi)已倒換的HARN和HARNMATE會切換回正常的轉(zhuǎn)發(fā)線路，該節(jié)點恢復正常轉(zhuǎn)發(fā)線路；所述的節(jié)點間有斷纖發(fā)生時，節(jié)點上物理層芯片的幀接口長時間沒有收到數(shù)據(jù)流，就會產(chǎn)生定時中斷，上報CPU斷纖信息，然后CPU會去修改該節(jié)點mode寄存器的參數(shù)，當節(jié)點間為單纖斷裂時，下行節(jié)點接收不到數(shù)據(jù)流，下行節(jié)點的幀接口就會發(fā)出定時中斷，通知CPU去修改HARN或HARNMATE的mode寄存器，該下行節(jié)點內(nèi)的對片通過跟隨方式修改相應的mode寄存器參數(shù)，下行節(jié)點進入倒換線路，由該下行節(jié)點的軟件將攜帶倒換信息的IPS報文送至該斷纖的上行節(jié)點，當上行節(jié)點收到IPS報文后，同樣，CPU就會去修改其mode寄存器，該上行節(jié)點也進入了節(jié)點倒換過程；當節(jié)點間雙纖都斷裂時，斷纖兩頭的節(jié)點都接收不到數(shù)據(jù)流，它們都會由于超時中斷而使得CPU去修改它們的mode寄存器，這兩個節(jié)點分別進入倒換線路；當斷裂的單纖或雙斷纖恢復正常后，節(jié)點收到數(shù)據(jù)流，幀接口檢測到數(shù)據(jù)流，產(chǎn)生恢復中斷，要求CPU去修改相應的mode寄存器，進入正常的工作狀態(tài)；所述的FRMI的采樣時鐘頻率，在HARN和HARNMATE直接相連時、或在HARN和HARNMATE通過高速串并轉(zhuǎn)換器serdes相連時、或在線路倒換時各不相同，相應的三對FIFOs存儲器的采樣時鐘不相同，通過時鐘選擇電路進行讀時鐘的時鐘選擇，取一相同的讀時鐘，從相應的三對FIFOs存儲器中選出有效的數(shù)據(jù)，送給后續(xù)的模塊處理；所述的FRMI的采樣時鐘頻率，在HARN和HARNMATE通過高速串并轉(zhuǎn)換器serdes相連時，F(xiàn)RMI接收來自對片的數(shù)據(jù)，采樣時鐘是62.5M，相位相反的兩個時鐘frm1clk、frm2clk；在HARN和HARNMATE直接相連時，F(xiàn)RMI接收來自對片的數(shù)據(jù)，采樣時鐘frm1clk是125M；在線路倒換時，F(xiàn)RMI接收來自本片的數(shù)據(jù)，采樣時鐘mateclk也是125M，但與frm1clk是完全異步的，通過時鐘選擇模塊進行讀時鐘的時鐘選擇，讀時鐘的產(chǎn)生根據(jù)芯片狀態(tài)決定當進入倒換，時鐘采用mateclk的二分頻時鐘mateclkp；當退出倒換，HARN和HARNMATE通過高速串并轉(zhuǎn)換器serdes相連時，時鐘采用frm1clk，或在HARN和HARNMATE直接相連時，時鐘采用frm1clk的二分頻時鐘frm1clkp，頻率都是62.5M；
所述的時鐘選擇電路中，采用高速串并轉(zhuǎn)換器serdes和倒換使能信號wrap_en來選擇時鐘，產(chǎn)生一個內(nèi)部派生時鐘CLKF，應用時鐘切換信號index1_a、index2_a控制時鐘切換的時刻，使用如下控制結(jié)構(gòu)CLKF＝(index1_a∩CLKA)∪(index2_a∩CLKB)；CLKB為采樣時鐘mateclk的二分頻時鐘mateclkp；當HARN和HARNMATE通過高速串并轉(zhuǎn)換器serdes相連時，CLKA為時鐘frm1clk；當HARN和HARNMATE直接相連時，CLKA為時鐘frm1clk的二分頻時鐘frm1clkp；時鐘選擇電路產(chǎn)生的內(nèi)部時鐘CLKF同時去讀三對FIFOs存儲器中的數(shù)據(jù)，讀出的三路數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)選擇模塊DAT_SEL根據(jù)時鐘切換信號index1_a、index2_a去做選擇，選出一路數(shù)據(jù)交給模塊SYNC_DTC去做處理，當mode寄存器已修改為wrap，并且，模塊SYNC_DTC檢測到包尾EOP、或SYNC序列碼時，生成倒換復位信號wrap_rst_n，在狀態(tài)變化之后，即，倒換使能信號wrap_en有跳變，這條路徑上存儲的數(shù)據(jù)被清除，模塊和存儲元件受到倒換復位信號wrap_rst_n的作用，寫入復位值。
本發(fā)明的有益效果為在本發(fā)明中，當有斷纖發(fā)生時，物理層芯片會上報斷纖，然后CPU會去修改mode寄存器的參數(shù)，通過物理層芯片倒換線路，又重新構(gòu)成了一個閉環(huán)，確保數(shù)據(jù)傳輸；當光纖恢復正常以后，物理層芯片檢測到數(shù)據(jù)流，就通知CPU將mode寄存器的參數(shù)復原，原本發(fā)生倒換的節(jié)點會切換回正常的轉(zhuǎn)發(fā)線路，采用這種物理層芯片可實現(xiàn)快速反應，當節(jié)點間有斷纖發(fā)生時，使環(huán)路閉環(huán)迅速重構(gòu)，而且這種系統(tǒng)無需依賴于開銷字節(jié)進行性能和和故障監(jiān)測，而且，MATE接口檢測到mode寄存器發(fā)生變化，就會在包尾，或包間隙進行線路倒換，確保線路切換時，保持數(shù)據(jù)的完整性，因此，本發(fā)明可靠性高，性能良好，充分利用帶寬，提高寬帶利用率；在HARN和HARNMATE直接相連時、或在HARN和HARNMATE通過高速串并轉(zhuǎn)換器serdes相連時、或在線路倒換時等情況下的多時鐘問題，采用時鐘切換電路生成的相同的讀時鐘作為相應FIFOs的讀時鐘，從中選出有效的數(shù)據(jù)，送給后續(xù)的模塊處理，大大簡化了處理過程，提高了本發(fā)明的實用性；當MATE接口檢測到mode寄存器為倒換參數(shù)有效，那么MATE接口就要準備進行線路倒換，如果此時TOMI模塊正在發(fā)送數(shù)據(jù)包，那么等到這個數(shù)據(jù)包發(fā)送結(jié)束，無論此時FIFO存儲器中是否還有數(shù)據(jù)存在，TOMI強制芯片進入到SEND SYNC狀態(tài)，一直發(fā)送SYNC序列碼，凍結(jié)了數(shù)據(jù)包的發(fā)送，直至倒換發(fā)生；在TOMI模塊處于凍結(jié)數(shù)據(jù)包狀態(tài)下，也一直監(jiān)控著本片的FRMI模塊是否在接收數(shù)據(jù)包，如果是，等到接收完整的數(shù)據(jù)包后，就發(fā)生線路倒換；如果此時TOMI模塊并沒有在發(fā)送數(shù)據(jù)包，那么它就開始監(jiān)控本片的FRMI模塊是否在接收數(shù)據(jù)包，如果是，等到接收完數(shù)據(jù)包，就發(fā)生線路倒換，這樣，在切換邊沿MATE接口不會收到碎包，而且，時鐘選擇電路產(chǎn)生的內(nèi)部時鐘CLKF同時去讀三對FIFOs存儲器中的數(shù)據(jù)，根據(jù)時鐘切換信號選出一路數(shù)據(jù)交給模塊SYNC_DTC去處理后，當mode寄存器已修改為wrap，并且，模塊SYNC_DTC檢測到包尾EOP、或SYNC序列碼時，生成倒換復位信號，在狀態(tài)變化之后，這條路徑上存儲的數(shù)據(jù)被清除，模塊和存儲元件受到倒換復位信號的作用，寫入復位值，同樣，保證了在線路切換下，不會收到殘余的包。
總之，本發(fā)明本發(fā)明可靠性高，性能良好，充分利用帶寬，提高寬帶利用率；在線路切換時，不會收到殘余的包，盡量保證了數(shù)據(jù)傳遞的完整性。


圖1為SDH雙向復用段保護倒換環(huán)示意圖；
圖2為光纖環(huán)網(wǎng)中兩節(jié)點之間的物理層芯片HARN和HARNMATE連接示意圖；圖3為光纖環(huán)網(wǎng)中兩節(jié)點之間的物理層芯片連接示意圖；圖4為時鐘選擇電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為時鐘選擇電路時序圖；圖6為線路倒換時數(shù)據(jù)處理原理示意圖；圖7為線路倒換時數(shù)據(jù)時序圖。
具體實施例方式
下面根據(jù)附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明根據(jù)圖2、圖3、圖4和圖6，在采用雙環(huán)型拓樸結(jié)構(gòu)的光纖環(huán)網(wǎng)中，內(nèi)外環(huán)都可以傳輸數(shù)據(jù)包和控制包，在任何一個環(huán)上傳輸數(shù)據(jù)包的同時會在另一個環(huán)上傳輸控制包，內(nèi)外環(huán)的傳輸方向相反，節(jié)點間通過光纖相連，節(jié)點上物理層芯片的幀接口檢測出光纖的狀態(tài)，產(chǎn)生中斷上報CPU去做處理；當有斷纖發(fā)生時，物理層芯片會上報斷纖，然后CPU會去修改mode寄存器的參數(shù)為wrap；當光纖恢復正常以后，物理層芯片檢測到數(shù)據(jù)流，就通知CPU將mode寄存器的參數(shù)復原為normal；如圖2和圖3所示，光纖環(huán)網(wǎng)中任一節(jié)點的物理層芯片都是由兩塊芯片組成，分別稱為HARN和HARNMATE，HARN和HARNMATE芯片通過千兆MATE接口相連；MATE接口包括兩部分TOMI和FRMI；TOMI模塊完成對外發(fā)送數(shù)據(jù)，F(xiàn)RMI模塊接收外來數(shù)據(jù)，如圖2和圖3中線路1-1、2-1；此外，在各自內(nèi)部還存在直接從TOMI模塊通入FRMI模塊的線路1-2、2-2，這兩條線路為倒換線路，倒換的時候用于傳送數(shù)據(jù)；如圖3所示，環(huán)網(wǎng)中的兩個節(jié)點1、2，節(jié)點間是通過光纖相連的，比如I_12、O_21都是光纖，兩個環(huán)的數(shù)據(jù)傳輸方向相反，在HARM芯片的MATE接口的接收端FRMI上有監(jiān)控模塊檢測來自對片線路上的數(shù)據(jù)，監(jiān)控模塊從1-1、2-1線路上傳送過來的控制字符，包括EOP、SYNC序列碼中提取模式信息，并上報CPU去修改對片的mode寄存器。
當節(jié)點內(nèi)HARN和HARNMATE之間通過高速串并轉(zhuǎn)換器serdes相連時，若高速串并轉(zhuǎn)換器serdes之間的光纖，即節(jié)點內(nèi)部的光纖斷裂，F(xiàn)RMI上的監(jiān)控模塊就會收到Frm_los中斷信號，并上報中斷，CPU收到中斷后，就會修改本芯片的mode寄存器為wrap，通過跟隨方式，把本芯片的模式信息mode帶給本節(jié)點上的對片，對片通過監(jiān)控模塊對模式信息的提取，將提取出的模式信息送給CPU接口，通過CPU修改相應的mode寄存器為wrap，此節(jié)點進入了倒換線路；當節(jié)點內(nèi)高速串并轉(zhuǎn)換器serdes間斷裂的光纖恢復正常以后，也是通過監(jiān)控模塊去提取數(shù)據(jù)流中攜帶的模式信息，根據(jù)模式信息，節(jié)點內(nèi)已倒換的HARN和HARNMATE會切換回正常的轉(zhuǎn)發(fā)線路，該節(jié)點恢復正常轉(zhuǎn)發(fā)線路。
當節(jié)點間的光纖發(fā)生斷裂，監(jiān)控模塊在一段時間內(nèi)無法檢測到數(shù)據(jù)流，顯示光纖發(fā)生斷裂，該節(jié)點上報斷纖，HARN和HARNMATE芯片的mode寄存器的參數(shù)被修改，線路發(fā)生倒換，把斷纖環(huán)上的數(shù)據(jù)全部導入另一個環(huán)上，對片上的mode寄存器的參數(shù)也被修改，進入倒換線路，這樣，通過物理層芯片倒換線路，又重新構(gòu)成了一個閉環(huán)，確保數(shù)據(jù)傳輸，盡量少丟失數(shù)據(jù)，比如如圖3所示，為單纖斷裂時，當0_21光纖發(fā)生斷裂，節(jié)點1的幀接口在一段時間內(nèi)都無法檢測到數(shù)據(jù)流，那么幀接口就會上報中斷，CPU去修改HARN的mode寄存器為wrap模式，HARN中的TOMI發(fā)送端在發(fā)送數(shù)據(jù)時，同時送往轉(zhuǎn)發(fā)線路和倒換線路，HARNMATE提取HARN數(shù)據(jù)流中攜帶的模式信息，并上報CPU去修改其mode寄存器，以這種跟隨方式，HARN和HARNMATE分別由正常線路切換成倒換線路，HARN、HARNMATE分別由1-1、2-1線路切換成倒換線路1-2、2-2，當該節(jié)點進入了倒換以后，由該節(jié)點進的軟件將攜帶倒換信息的IPS包送出，一旦節(jié)點2接收到此IPS包，就會上報CPU去修改mode寄存器，這樣又重新構(gòu)成了一個閉環(huán)；當節(jié)點間斷裂的光纖恢復正常以后，原本發(fā)生倒換的節(jié)點會切換回正常的轉(zhuǎn)發(fā)線路。
當節(jié)點間雙纖都斷裂時，斷纖兩頭的節(jié)點都接收不到數(shù)據(jù)流，它們都會由于超時中斷而使得CPU去修改它們的mode寄存器，這兩個節(jié)點分別進入倒換線路；當斷裂的單纖或雙斷纖恢復正常后，節(jié)點收到數(shù)據(jù)流，幀接口檢測到數(shù)據(jù)流，產(chǎn)生恢復中斷，要求CPU去修改相應的mode寄存器，進入正常的工作狀態(tài)。
上述的線路倒換在主要在MATE接口內(nèi)控制完成，MATE接口檢測到mode寄存器為倒換參數(shù)有效，就會在包尾，或包間隙進行線路倒換，MATE接口就要準備進行線路倒換時，如果此時TOMI模塊正在發(fā)送數(shù)據(jù)包，那么等到這個數(shù)據(jù)包發(fā)送結(jié)束，無論此時FIFO存儲器中是否還有數(shù)據(jù)存在，TOMI強制芯片進入到SENLSYNC狀態(tài)，一直發(fā)送SYNC序列碼，凍結(jié)了數(shù)據(jù)包的發(fā)送，直至倒換發(fā)生；在TOMI模塊處于凍結(jié)數(shù)據(jù)包狀態(tài)下，也一直監(jiān)控著本片的FRMI模塊是否在接收數(shù)據(jù)包，如果是，等到接收完整的數(shù)據(jù)包后，就發(fā)生線路倒換；如果此時TOMI模塊并沒有在發(fā)送數(shù)據(jù)包，那么它就開始監(jiān)控本片的FRMI模塊是否在接收數(shù)據(jù)包，如果是，等到接收完數(shù)據(jù)包，就發(fā)生線路倒換；當mode寄存器被修改后，芯片內(nèi)部的模式寄存器mode_op會發(fā)生相應的變化，芯片內(nèi)部的三比特寄存器mode_op[2:0]是one_hot型的，即只有一位為高位時有效，mode_op[2]代表芯片模式是倒換，mode_op
是正常。
在倒換模式下，F(xiàn)RMI接收來自線路1-2、2-2的數(shù)據(jù)流，否則，它就接收來自線路1-1、2-1的數(shù)據(jù)流，由于TOMI的時鐘是125M，而FRMI中的時鐘要根據(jù)是否采用高速串并轉(zhuǎn)換器serdes來決定；當HARN和HARNMATE通過高速串并轉(zhuǎn)換器serdes相連，那么FRMI的時鐘是主頻62.5M，相位相反的兩個時鐘；當HARN和HARNMATE直接相連，不通過serdes，那么FRMI的時鐘就是125M，但與TOMI的時鐘是完全異步的，所以不能把TOMI的輸出數(shù)據(jù)直接送入FRMI作為輸入，首先必須對不同時鐘域的數(shù)據(jù)做時鐘處理，也就是說，F(xiàn)RMI的采樣時鐘頻率，在HARN和HARNMATE直接相連時、或在HARN和HARNMATE通過高速串并轉(zhuǎn)換器serdes相連時、或在線路倒換時各不相同，相應的三對FIFOs存儲器的采樣時鐘不相同，通過時鐘選擇電路進行讀時鐘的時鐘選擇，取一相同的讀時鐘，從相應的三對FIFOs存儲器中選出有效的數(shù)據(jù)，送給后續(xù)的模塊處理。
其具體的處理方法是FRMI的采樣時鐘頻率，在HARN和HARNMATE通過高速串并轉(zhuǎn)換器serdes相連時，F(xiàn)RMI接收來自對片的數(shù)據(jù)，采樣時鐘是62.5M，相位相反的兩個時鐘frm1clk、frm2clk；在HARN和HARNMATE直接相連時，F(xiàn)RMI接收來自對片的數(shù)據(jù)，采樣時鐘frm1clk是125M；在線路倒換時，F(xiàn)RMI接收來自本片的數(shù)據(jù)，采樣時鐘mateclk也是125M，但與frm1clk是完全異步的，通過時鐘選擇模塊進行讀時鐘的時鐘選擇，讀時鐘的產(chǎn)生根據(jù)芯片狀態(tài)決定當進入倒換，時鐘采用mateclk的二分頻時鐘mateclkp；當退出倒換，HARN和HARNMATE通過高速串并轉(zhuǎn)換器serdes相連時，時鐘采用frm1clk，或在HARN和HARNMATE直接相連時，時鐘采用frm1clk的二分頻時鐘frm1clkp，頻率都是62.5M，如圖4所示，時鐘選擇電路中，采用高速串并轉(zhuǎn)換器serdes和倒換使能信號wrap_en來選擇時鐘，產(chǎn)生一個內(nèi)部派生時鐘CLKF，因為時鐘產(chǎn)生毛刺會嚴重的影響到電路的功能，所以做時鐘選擇不能采用普通的多路選擇電路MUX，要采用去毛刺電路，在連接高速串并轉(zhuǎn)換器serdes，即serdes為1時，當芯片進入倒換時，倒換使能信號wrap_en由低電平跳變成高電平，時鐘由frm1clk切換成mateclkp；同理，當芯片退出倒換時，倒換使能信號wrap_en由高電平跳變成低電平，時鐘由mateclkp切換成frm1clk；在serdes為0時，當芯片進入倒換時，倒換使能信號wrap_en由低電平跳變成高電平，時鐘由frm1clkp切換成mateclkp；同理，當芯片退出倒換時，倒換使能信號wrap_en由高電平跳變成低電平，時鐘由mateclkp切換成frm1clkp；切換的時刻不是在倒換使能信號wrap_en變化時刻，采用index1_a、index2_a去控制時鐘切換的時刻，其控制結(jié)構(gòu)如下Rega＝(-wrap_en)∩(-index2_a)；Regb＝wrap_en∩(-index1_a)；Always@(negedge CLKA)Index1_a<＝rega；(此處代表在CLKA下降沿時，rega導入Index1_a)Always@(negedge CLKB)Index2_a<＝rega；(此處代表在CLKB下降沿時，regb導入Index2_a)CLKF＝(index1_a∩CLKA)∪(index2_a∩CLKB)；CLKB為采樣時鐘mateclk的二分頻時鐘mateclkp；當HARN和HARNMATE通過高速串并轉(zhuǎn)換器serdes相連時，CLKA為時鐘frm1clk；當HARN和HARNMATE直接相連時，CLKA為時鐘frm1clk的二分頻時鐘frm1clkp，以上的控制方式保證了時鐘的完整性，不會產(chǎn)生毛刺，該時鐘選擇電路的時序圖如圖5所示，這樣，時鐘選擇電路產(chǎn)生的內(nèi)部時鐘CLKF同時去讀三對FIFOs存儲器中的數(shù)據(jù)，讀出的三路數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)選擇模塊DAT_SEL根據(jù)時鐘切換信號index1_a、index2_a去做選擇，選出一路數(shù)據(jù)交給模塊SYNC_DTC去做處理。
在時鐘切換之后產(chǎn)生倒換復位信號wrap_rst_n，此復位信號保持了幾個時鐘周期有效，如圖6所示，對接收數(shù)據(jù)進行處理時，首先，將接收到的數(shù)據(jù)寫入FIFOs中，然后根據(jù)時鐘選擇電路產(chǎn)生的內(nèi)部時鐘CLKF，同時去讀UO_125、UO_625和UO_WRAP，讀出的三路數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)選擇模塊DAT_SEL根據(jù)時鐘切換信號去做選擇，選出一路數(shù)據(jù)交給模塊SYNC_DTC去做處理，當mode寄存器已修改為wrap，并且，模塊SYNC_DTC檢測到包尾EOP、或SYNC序列碼時，產(chǎn)生有效的倒換使能信號wrap_en信號，時鐘選擇模塊CLK_SEL就是根據(jù)倒換使能信號wrap_en信號產(chǎn)生時鐘切換信號index1_a，index2_a，并生成倒換復位信號Wrap_rst_n，在模塊SYNC DTC中，有若干級數(shù)據(jù)處理，其中存在若干存儲單元，如圖6所示，在第三級存儲中檢測到EOP、或SYNC序列碼，就會產(chǎn)生有效的倒換使能信號wrap_en信號，此信號直接去控制時鐘的切換，也決定了數(shù)據(jù)選擇模塊DAT_SEL的輸出，從圖6中可以看到，從FIFOs的數(shù)據(jù)輸出到模塊SYNC_DTC的第三級存儲之間會有一條較長的路徑，其中也存儲了若干數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)是倒換使能信號wrap_en跳變之前的狀態(tài)下的，所以在狀態(tài)變化之后倒換使能信號wrap_en有跳變，這條路徑上存儲的數(shù)據(jù)都應該被清除，這就保證了在線路切換下，不會收到殘余的包，圖6中，灰色模塊和存儲元件都受到倒換復位信號wrap_rst_n信號的作用，寫入復位值。
值得指出的是，在倒換邊沿會導致少量丟包，尤其是在模式跟隨的情況下，模式信息傳遞到對片，再通過CPU修改mode寄存器，時間較長，導致HARN和HARNMATE進入/退出倒換的步調(diào)不一致，比如當HARN先進入倒換，它自身進行同步過程，而HARNMATE仍處于正常模式，如果它還在發(fā)送數(shù)據(jù)，那么此包可能就被丟失了，如圖7所示的lost部分，但是一旦切換完成，對數(shù)據(jù)的后續(xù)處理都是一致的，如同正常數(shù)據(jù)流，所以不會再有丟包現(xiàn)象。
權(quán)利要求
1.一種光纖節(jié)點倒換方法，其特征在于a、雙環(huán)型拓樸結(jié)構(gòu)的光纖環(huán)網(wǎng)中，節(jié)點間通過光纖相連，節(jié)點上物理層芯片的幀接口檢測出光纖的狀態(tài)，產(chǎn)生中斷上報CPU去做處理；b、當有斷纖發(fā)生時，物理層芯片會上報斷纖，然后CPU會去修改mode寄存器的參數(shù)，線路在數(shù)據(jù)的包尾或包間隙發(fā)生倒換，采用物理層芯片的倒換線路，把斷纖環(huán)上的數(shù)據(jù)全部導入另一個環(huán)上，重新構(gòu)成了一個閉環(huán)；c、當光纖恢復正常以后，物理層芯片檢測到數(shù)據(jù)流，就通知CPU將mode寄存器的參數(shù)復原，切換為正常轉(zhuǎn)發(fā)線路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖節(jié)點倒換方法，其特征在于所述的物理層芯片內(nèi)部的采樣時鐘頻率，在采用不同的線路時，相應的采樣時鐘不相同，通過時鐘選擇電路進行讀時鐘的時鐘選擇，取一相同的讀時鐘，選出有效的數(shù)據(jù)，送給后續(xù)的模塊處理。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖節(jié)點倒換方法的光纖節(jié)點倒換裝置，其特征在于在包括雙環(huán)型拓樸結(jié)構(gòu)的光纖環(huán)網(wǎng)中，節(jié)點間通過光纖相連，任一節(jié)點的物理層芯片都是由兩塊芯片組成，分別稱為HARN和HARNMATE，HARN和HARNMATE芯片通過千兆MATE接口相連，MATE接口包括兩部分TOMI和FRMI；TOMI模塊完成對外發(fā)送數(shù)據(jù)，F(xiàn)RMI模塊接收外來數(shù)據(jù)；在各自MATE接口內(nèi)部還存在直接從TOMI模塊通入FRMI模塊的線路，即倒換線路；在MATE接口的接收端FRMI上有監(jiān)控模塊檢測來自線路上的數(shù)據(jù)，當光纖發(fā)生斷裂，節(jié)點上報斷纖，HARN和HARNMATE芯片的mode寄存器的參數(shù)被修改，線路發(fā)生倒換，把斷纖環(huán)上的數(shù)據(jù)全部導入由倒換線路構(gòu)成的另一個環(huán)上；當斷裂的光纖恢復正常以后，原本發(fā)生倒換的節(jié)點會切換回正常的轉(zhuǎn)發(fā)線路；線路倒換在MATE接口內(nèi)控制完成，MATE接口檢測到mode寄存器發(fā)生變化，就在包尾或包間隙進行線路倒換。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光纖節(jié)點倒換裝置，其特征在于所述的MATE接口檢測到mode寄存器為倒換參數(shù)有效時，那么MATE接口就要準備進行線路倒換，如果此時TOMI模塊正在發(fā)送數(shù)據(jù)包，那么等到這個數(shù)據(jù)包發(fā)送結(jié)束，無論此時FIFO存儲器中是否還有數(shù)據(jù)存在，TOMI強制芯片進入到SEND_SYNC狀態(tài)，一直發(fā)送SYNC序列碼，凍結(jié)了數(shù)據(jù)包的發(fā)送，直至倒換發(fā)生；在TOMI模塊處于凍結(jié)數(shù)據(jù)包狀態(tài)下，也一直監(jiān)控著本片的FRMI模塊是否在接收數(shù)據(jù)包，如果是，等到接收完整的數(shù)據(jù)包后，就發(fā)生線路倒換；如果此時TOMI模塊并沒有在發(fā)送數(shù)據(jù)包，那么它就開始監(jiān)控本片的FRMI模塊是否在接收數(shù)據(jù)包，如果是，等到接收完數(shù)據(jù)包，就發(fā)生線路倒換。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光纖節(jié)點倒換裝置，其特征在于所述的節(jié)點內(nèi)HARN和HARNMATE之間通過高速串并轉(zhuǎn)換器(serdes)相連時，若高速串并轉(zhuǎn)換器(serdes)之間的光纖，即節(jié)點內(nèi)部的光纖斷裂，F(xiàn)RMI上的監(jiān)控模塊就會收到中斷信號，并上報中斷，CPU收到中斷后，就會修改本芯片的mode寄存器為wrap，通過跟隨方式，把本芯片的模式信息mode帶給本節(jié)點上的對片，對片通過監(jiān)控模塊對模式信息的提取，將提取出的模式信息送給CPU接口，通過CPU修改相應的mode寄存器為wrap，此節(jié)點進入了倒換線路；當節(jié)點內(nèi)高速串并轉(zhuǎn)換器(serdes)間斷裂的光纖恢復正常以后，也是通過監(jiān)控模塊去提取數(shù)據(jù)流中攜帶的模式信息，根據(jù)模式信息，節(jié)點內(nèi)已倒換的HARN和HARNMATE會切換回正常的轉(zhuǎn)發(fā)線路，該節(jié)點恢復正常轉(zhuǎn)發(fā)線路。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或5所述的光纖節(jié)點倒換裝置，其特征在于所述的節(jié)點間有斷纖發(fā)生時，節(jié)點上物理層芯片的幀接口長時間沒有收到數(shù)據(jù)流，就會產(chǎn)生定時中斷，上報CPU斷纖信息，然后CPU會去修改該節(jié)點mode寄存器的參數(shù)，當節(jié)點間為單纖斷裂時，下行節(jié)點接收不到數(shù)據(jù)流，下行節(jié)點的幀接口就會發(fā)出定時中斷，通知CPU去修改HARN或HARNMATE的mode寄存器，該下行節(jié)點內(nèi)的對片通過跟隨方式修改相應的mode寄存器參數(shù)，下行節(jié)點進入倒換線路，由該下行節(jié)點的軟件將攜帶倒換信息的IPS報文送至該斷纖的上行節(jié)點，當上行節(jié)點收到IPS報文后，同樣，CPU就會去修改其mode寄存器，該上行節(jié)點也進入了節(jié)點倒換過程；當節(jié)點間雙纖都斷裂時，斷纖兩頭的節(jié)點都接收不到數(shù)據(jù)流，它們都會由于超時中斷而使得CPU去修改它們的mode寄存器，這兩個節(jié)點分別進入倒換線路；當斷裂的單纖或雙斷纖恢復正常后，節(jié)點收到數(shù)據(jù)流，幀接口檢測到數(shù)據(jù)流，產(chǎn)生恢復中斷，要求CPU去修改相應的mode寄存器，進入正常的工作狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光纖節(jié)點倒換裝置，其特征在于所述的FRMI的采樣時鐘頻率，在HARN和HARNMATE直接相連時、或在HARN和HARNMATE通過高速串并轉(zhuǎn)換器(serdes)相連時、或在線路倒換時各不相同，相應的三對FIFOs存儲器的采樣時鐘不相同，通過時鐘選擇電路進行讀時鐘的時鐘選擇，取一相同的讀時鐘，從相應的三對FIFOs存儲器中選出有效的數(shù)據(jù)，送給后續(xù)的模塊處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光纖節(jié)點倒換裝置，其特征在于所述的FRMI的采樣時鐘頻率，在HARN和HARNMATE通過高速串并轉(zhuǎn)換器(serdes)相連時，F(xiàn)RMI接收來自對片的數(shù)據(jù)，采樣時鐘是62.5M，相位相反的兩個時鐘frm1clk、frm2clk；在HARN和HARNMATE直接相連時，F(xiàn)RMI接收來自對片的數(shù)據(jù)，采樣時鐘frm1clk是125M；在線路倒換時，F(xiàn)RMI接收來自本片的數(shù)據(jù)，采樣時鐘mateclk也是125M，但與frm1clk是完全異步的，通過時鐘選擇模塊進行讀時鐘的時鐘選擇，讀時鐘的產(chǎn)生根據(jù)芯片狀態(tài)決定當進入倒換，時鐘采用mateclk的二分頻時鐘mateclkp；當退出倒換，HARN和HARNMATE通過高速串并轉(zhuǎn)換器(serdes)相連時，時鐘采用frm1clk，或在HARN和HARNMATE直接相連時，時鐘采用frm1clk的二分頻時鐘frm1clkp，頻率都是62.5M。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光纖節(jié)點倒換裝置，其特征在于所述的時鐘選擇電路中，采用高速串并轉(zhuǎn)換器(serdes)和倒換使能信號(wrap_en)來選擇時鐘，產(chǎn)生一個內(nèi)部派生時鐘(CLKF)，應用時鐘切換信號(index1_a)、(index2_a)控制時鐘切換的時刻，使用如下控制結(jié)構(gòu)CLKF＝(index1_a∩CLKA)∪(index2_a∩CLKB)；CLKB為采樣時鐘mateclk的二分頻時鐘mateclkp；當HARN和HARNMATE通過高速串并轉(zhuǎn)換器(serdes)相連時，CLKA為時鐘frm1clk；當HARN和HARNMATE直接相連時，CLKA為時鐘frm1clk的二分頻時鐘frm1clkp。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光纖節(jié)點倒換裝置，其特征在于時鐘選擇電路產(chǎn)生的內(nèi)部時鐘(CLKF)同時去讀三對FIFOs存儲器中的數(shù)據(jù)，讀出的三路數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)選擇模塊(DAT_SEL)根據(jù)時鐘切換信號(index1_a)、(index2_a)去做選擇，選出一路數(shù)據(jù)交給模塊(SYNC_DTC)去做處理，當mode寄存器已修改為wrap，并且，模塊(SYNC_DTC)檢測到包尾(EOP)、或SYNC序列碼時，生成倒換復位信號(wrap_rst_n)，在狀態(tài)變化之后，即，倒換使能信號(wrap_en)有跳變，這條路徑上存儲的數(shù)據(jù)被清除，模塊和存儲元件受到倒換復位信號(wrap_rst_n)的作用，寫入復位值。
全文摘要
一種涉及電通信技術(shù)的光纖節(jié)點倒換方法和裝置，在采用雙環(huán)型拓樸結(jié)構(gòu)的光纖環(huán)網(wǎng)中，節(jié)點間通過光纖相連，節(jié)點上物理層芯片的幀接口檢測出光纖的狀態(tài)，產(chǎn)生中斷上報CPU去做處理，當有斷纖發(fā)生時，物理層芯片會上報斷纖，然后CPU會去修改mode寄存器的參數(shù)，光纖環(huán)網(wǎng)中任一節(jié)點的物理層芯片都是由兩塊芯片組成，分別稱為HARN和HARNMATE，HARN和HARNMATE芯片通過千兆MATE接口相連，MATE接口檢測到mode寄存器發(fā)生變化，就會在包尾，或包間隙進行線路倒換，本發(fā)明可靠性高，性能良好，充分利用帶寬，提高寬帶利用率，在線路切換時，不會收到殘余的包，盡量保證了數(shù)據(jù)傳遞的完整性。
文檔編號H04L12/437GK1466280SQ0214040
公開日2004年1月7日 申請日期2002年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月22日
發(fā)明者吳 琳, 黃世軍, 葛湘, 聶世瑋, 吳 琳 申請人:華為技術(shù)有限公司