一种并发选收逆反双向2M环及其设计方法

摘要

本发明涉及一种并发选收逆反双向2M环及其设计方法。当前2M环不能实现双向逆反传输与环保护，只能实现链形保护，并且不能够实现单环组网。本发明的2M环其中心节点和各基站节点通过2M通道相连，所有2M通道的外侧和内侧分别构成一个逻辑通道，外侧和内侧的逻辑通道在方向上是互为逆反的；外侧逻辑通道以及内侧逻辑通道均以时隙为单位分成三部分，包括网管、下行和上行，外侧逻辑通道和内侧逻辑通道中的任一逻辑通道均可实现中心节点与基站节点间的双向非一致路由的传输，外侧逻辑通道和内侧逻辑通道同时工作就可实现并发选收逆反双向的2M环。本发明使每个基站节点与中心节点之间都有完全独立的两个数据走向，可实现数据的备份传输。

权利要求

1.一种并发选收逆反双向2M环，其特征在于：在2M环组网中，中心节点和各基站节点通过2M通道相连，所有2M通道的外侧和内侧分别构成一个逻辑通道，外侧和内侧的逻辑通道在方向上是互为逆反的；外侧逻辑通道以及内侧逻辑通道均以时隙为单位分成三部分，包括网管、下行和上行，外侧逻辑通道和内侧逻辑通道中的任一逻辑通道均可实现中心节点与基站节点间的双向非一致路由的传输，外侧逻辑通道和内侧逻辑通道同时工作就可实现并发选收逆反双向的2M环；

所述的外侧逻辑通道以及内侧逻辑通道均以G.704标准将2M通道的时隙细分：第31时隙固定用于网管；第1～N个时隙定义为上行，即从各基站节点向中心节点的方向；第N～30时隙定义为下行，即从中心节点到基站节点方向，其中N为时隙号，1≤N≤30。

2.一种并发选收逆反双向2M环设计方法，其特征在于：该方法包括网管设计机制、环保护机制和数据选择机制；

所述的网管设计机制具体是：

中心节点在2M环路上的第31时隙以16个字节为单位建立自定义短帧，每连续的16个短帧为一个节点周期T1，每连续的32个节点周期为一个环路周期T2，由一个字节传递的时间为一个2M帧周期即125μs，则一个节点周期T1＝16×125μs×16＝32ms，一个环路周期T2＝32×T1＝1024ms，其包含的节点周期的序号为0～31，每一节点周期的短帧序号为0～15；

序号为0～30的节点周期的第0号短帧为网络结构获取帧，用于获取网络结构的节点ID和状态；第8号短帧用于节点控制，包含被控制节点的ID信息和控制信息；第1～7号短帧及第9～15号短帧用于环路节点的自定义开销；

序号为31的节点周期的第0号短帧和第8号短帧用于系统广播，实现整个环路一致性操作的控制；第1～7号短帧及第9～15号短帧用于环路节点的自定义开销；

各基站节点通过2M通道与中心及彼此间相连，具有上连2M端口和下连2M端口，节点处理数据的方式为时钟续传和沿路分插复用方式，即接收到的数据如果本节点不使用则从另外2M端口发送出去，即数据流方向为上连2M接收端RX到下连2M发送端TX、下连2M接收端RX到上连2M发送端TX；当节点接收到网管数据后，依次在环路周期T2的第0～30号节点周期内提取网络结构获取帧，如果网络结构获取帧已经承载了该节点的ID和状态信息，则该节点对此网络结构获取帧不做任何处理，如果网络结构获取帧没有承载任何信息，则将该节点的ID及状态信息在网络结构获取帧上载，并且设置已上载标志，确保在T2周期结束之前不重复上载本节点的ID及状态信息；按此方法，环路周期T2结束后任一侧的2M逻辑通道都能够获取到完整的网络结构信息，并分别由逆反环传送回中心；

所述的环保护机制由如下步骤实现：

步骤1.节点端口产生接收同步告警或2M自环告警信号；

步骤2.在FPGA芯片内部将该节点的发送端TX和接收端RX短接，即在内部实现环回，使从中心传递到该节点端口的数据信号在此处调头向中心路由；

步骤3.在调头向中心路由的方向上，在网管节点周期T1的第1～7号和第9～15号短帧中放置保护倒换信号；保护倒换信号是通过任何一个节点周期的第1～7号和第9～

15号短帧传递的，在64ms内确定完成保护倒换功能；

步骤4.在调头向中心路由的方向上，网管信息传输到相邻节点，从节点周期的第1～7号和第9～15号短帧解析出保护倒换信号，相邻节点将接收到的信号传输到下一个节点；

步骤5.重复步骤4，直到最后一个节点将数据传输到中心为止；

所述的数据选择机制具体是：由网管设计机制和环保护机制可实现逆反双向的具有环保护功能2M环，具有双环、单环、双链或单链形式的网络拓扑结构，无论中心还是节点都有两个数据源供选择，并且设计数据源的传输方式；

所述的数据源选择包括中心数据选择和节点数据选择，中心数据选择采用如下选择策略：

选择1.双环方向ID数量相同且互相包含，则判断为双环拓扑，此时中心取外环数据；

选择2.双环方向ID数量不同且ID数量多的环包含ID数量少的环，则判断为单环拓扑，此时中心取ID数量多的环的方向；

选择3.双环方向ID数量无论是否相同，只要互不包含，则判断为链形拓扑；如果某一方向ID数量为0，则为单链拓扑；双环方向的ID数量均大于0为双链拓扑，此时选择从双方向都取数据；

节点数据选择具体是：永远从一个方向取数据，但从两个方向发送数据。

说明书

一种并发选收逆反双向2M环及其设计方法

技术领域

[0001] 本发明属于SDH数据通信及环路网络架构技术领域，涉及一种并发选收逆反双向2M环及其设计方法。

背景技术

[0002] 目前运营商的基站信息化改造及动环监控项目中，以SDH(同步传输体系)下2M为介质的传输方式一般有三种：点对点2M形式传输方式、基于BSC(基站控制器)和BTS(基站收发器)的后插64K抽时隙方式及2M环组网方式。其中在2M资源相对紧张又要求监控独立传输组网的情况下往往采用2M环组网方式。在2M环组网中，中心和节点间应用2M彼此相连，各节点共用2M带宽，一般需要采集串口数据和以太数据。在各种2M环形组网方式的传输系统中，有按照时隙为单位分别抽取串口数据和以太数据到2M环中心设备形式的，也有采用以太网交换机层层级联组成环并在中心选择其中一个端口收敛的，其本质设计方法都是链形的，即便物理上成为环形但逻辑上是按照链形工作的。这样的设计不能够真正实现2M环的双向传输与环保护，只能实现链形保护，并且不能够实现单环组网。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种并发选收逆反双向2M环及其设计方法。

[0004] 为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

[0005] 一种并发选收逆反双向2M环，在2M环组网中，中心节点和各基站节点通过2M通道相连，所有2M通道的外侧和内侧分别构成一个逻辑通道，外侧和内侧的逻辑通道在方向上是互为逆反的；外侧逻辑通道以及内侧逻辑通道均以时隙为单位分成三部分，包括网管、下行和上行，外侧逻辑通道和内侧逻辑通道中的任一逻辑通道均可实现中心节点与基站节点间的双向非一致路由的传输，外侧逻辑通道和内侧逻辑通道同时工作就可实现并发选收逆反双向的2M环；采用环保护机制确保2M环数据传输的可靠性。

[0006] 所述的外侧逻辑通道以及内侧逻辑通道均以时隙为单位分成三部分的方法采用的是FPGA设计技术，按照G.704标准将2M通道的时隙细分：第31时隙被固定用于网管；第1～N个(N为时隙号，1≤N≤30)时隙定义为上行，即从各基站节点向中心节点的方向；
第N～30时隙定义为下行，既从中心节点到基站节点方向。

[0007] 一种并发选收逆反双向2M环的设计方法具体包括网管设计机制、环保护机制和数据选择机制。

[0008] 所述的网管设计机制具体是：

[0009] 中心节点在2M环路上的第31时隙以16个字节为单位建立自定义短帧，每连续的16个短帧为一个节点周期T1，每连续的32个节点周期为一个环路周期T2，由一个字节传递的时间为一个2M帧周期即125us，则一个节点周期T1＝16×125μs×16＝32ms，一个环路周期T2＝32×T1＝1024ms，其包含的节点周期的序号为0～31，每一节点周期的短帧序号为0～15。

[0010] 序号为0～30的节点周期的第0号短帧为网络结构获取帧，用于获取网络结构的节点ID和状态；第8号短帧用于节点控制，包含被控制节点的ID信息和控制信息；第1～7号短帧及第9～15号短帧用于环路节点的自定义开销。

[0011] 序号为31的节点周期的第0号短帧和第8号短帧用于系统广播，实现整个环路一致性操作的控制；第1～7号短帧及第9～15号短帧用于环路节点的自定义开销。

[0012] 各基站节点通过2M通道与中心及彼此间相连，具有上连2M端口和下连2M端口，节点处理数据的方式为时钟续传和沿路分插复用方式，既接收到的数据如果本节点不使用则从另外2M端口发送出去，即数据流方向为上连2M端口RX(接收端)到下连2M端口TX(发送端)、下连2M端口RX到上连2M端口TX；当节点接收到网管数据后，依次在环路周期T2的第0～30号节点周期内提取网络结构获取帧，如果某网络获取帧已经承载了某节点的ID和状态信息，本节点对此网络获取帧不做任何处理，如果该网络获取帧没有承载任何信息，则将本节点的ID及状态信息在该网络获取帧上载，并且设置已上载标志，确保在T2周期结束之前不重复上载本节点的ID及状态信息。按此方法，环路周期T2结束后任一侧的2M逻辑通道都能够获取到完整的网络结构信息，并分别由逆反环传送回中心。

[0013] 所述的环保护机制由如下步骤实现：

[0014] 步骤1.节点端口产生接收同步告警或2M自环告警信号；

[0015] 步骤2.在FPGA芯片内部将该节点端口的TX和RX短接，既在内部实现环回，使从中心传递到该节点端口的数据信号在此处调头向中心路由；

[0016] 步骤3.在调头向中心路由的方向上，在网管节点周期T1的第1～7号和第9～15号短帧中放置保护倒换信号；保护倒换信号是通过任何一个节点周期的第1～7号和第
9～15号短帧传递的，在64ms内确定完成保护倒换功能；

[0017] 步骤4.在调头向中心路由的方向上，网管信息传输到相邻节点，从节点周期的第1～7号和第9～15号短帧解析出保护倒换信号，相邻节点将接收到的信号传输到下一个节点；

[0018] 步骤5.重复步骤4，直到最后一个节点将数据传输到中心为止。

[0019] 所述的数据选择机制具体是：

[0020] 由网管设计机制和环保护机制可实现逆反双向的具有环保护功能2M环，具有双环、单环、双链、单链等形式的网络拓扑结构，无论中心还是节点都有两个数据源供选择，并且可设计数据源的传输方式。

[0021] 所述的数据源选择包括中心数据选择和节点数据选择，中心数据选择采用如下选择策略：

[0022] 选择1.双环方向ID数量相同且互相包含，则判断为双环拓扑，此时中心取外环数据；

[0023] 选择2.双环方向ID数量不同且ID数量多的环包含ID数量少的环，则判断为单环拓扑，此时中心取ID数量多的环的方向；

[0024] 选择3.双环方向ID数量无论是否相同，只要互不包含，则判断为链形拓扑；如果某一方向ID数量为0，则为单链拓扑；双环方向的ID数量均大于0为双链拓扑，此时选择从双方向都取数据。

[0025] 节点数据选择具体是：永远从一个方向取数据，但从两个方向发送数据。

[0026] 对于具体的数据源传输方式和内容可根据上下行带宽的独立性和利用节点周期1～7及9～15短帧做配合进行设计，具体方式如下：

[0027] 方式1.采用以上下行时隙为单位的利用方式，既上行的若干个时隙及下行的若干个时隙可采用各种分立及组合的方式供某个点或若干个点使用；

[0028] 方式2.采用上下行以共享整体带宽的利用方式，既采用设计策略实现各节点共享带宽资源，可采用自定义协议格式或标准协议格式；

[0029] 方式3.上述两种方式的组合。

[0030] 通过网管机制、环保护机制和数据选择机制的设计，总体上本发明体现了如下特点：

[0031] 特点1.利用2M环形网络连接形式的逻辑外环与逻辑内环构成数据通道，实现逆反双环，任何一个逻辑环路在设计上将其以时隙为单位分成上行、下行及网管三种业务流，单环能实现中心与节点间双向通信；

[0032] 特点2.采用周期性短帧作为网管业务流的基本传输格式，一个短帧为16字节，16个短帧构成1个节点周期，32个节点周期构成一个环路周期；短帧类型分为获取网络结构短帧，控制节点短帧，系统广播短帧和自定义开销短帧；

[0033] 特点3.一个环路周期为1048ms，经过一个环路周期可实现整个环路拓朴的扫描，拓朴最大设计节点31个；

[0034] 特点4.设计以保护倒换，自环判断为主的环保护机制，可使双环实现在环与链之间的切换，切换时间小于64ms；

[0035] 特点5.中心与各节点均按并发选收方式处理数据，上下行带宽通道及网管短帧开销可供设计具体的数据业务传输方式，如基于时隙细分的或基于带宽共享的。

[0036] 采用本发明设计的2M环路具有如下效果：

[0037] 效果1.逆反双向的2M环路使每个基站节点与中心节点之间都有完全独立的两个数据走向，可实现数据的备份传输。

[0038] 效果2.设计环保护机制使环路在发生告警和2M环回的时候可实现环保护形式的传输。

[0039] 效果3.可完全获取环路拓扑，提供网管开销对环路进行远程控制和管理。

[0040] 效果4.提供中心与节点上下行独立的数据传输通道，可根据具体业务设计传输方式。

附图说明

[0041] 图1为2M环组网逻辑图；

[0042] 图2为2M单环非一致路由传输示意图；

[0043] 图3为环保护机制示意图。

具体实施方式

[0044] 下面结合附图对本发明进行进一步的说明。

[0045] 2M环的组网逻辑如图1所示，中心和节点A、B、C彼此通过2M线路连接起来，既中心下传端口接节点A的上传端口，节点A的下传端口接节点B的上传端口，最后节点C的下传端口返回到中心的上传端口，分别使用了2M-1到2M-4。由于2M线路是TX和RX双向的，从图中可明显看出将2M-1到2M-4的所有TX线连接构成一个逻辑外环，所有的RX连接构成逻辑内环，并且两环是互为逆反的。

[0046] 一个2M由32个时隙构成，其中第0时隙为2M帧同步所用，其余时隙用于传输数据所用。

[0047]时隙0 时隙1～N(上行) 时隙N～30(下行) 时隙31

[0048] 如上表所示，本发明将1～31时隙分成三部分，即网管，下行通道和上行通道。网管通道固定选用31时隙，上行通道和下行通道有可变参数N(N为时隙号，1≤N≤30)调整，上行通道指节点向中心方向，下行通道指中心向节点方向，采用这样的时隙细分方式可在单侧逻辑环上实现中心与节点之间按照非一致路由进行传输。以图2的节点B为例，中心发送给节点B的数据从下行通道经过节点A到达节点B，路由路径为中心—>节点A—>节点B，节点B向中心的数据从上行通道经过节点C到达中心，路由路径为节点B—>节点C—>中心，它们的路由路径是不同的。图1所述的2M环逻辑通道具备两个互为逆反的环路，当均采用非一致路由的单环双向传输方法设计则环上的每个节点都具备两个数据发送方向和两个数据接收方向，可设计逆反双向、并发选收的2M环。

[0049] 实现本发明方法具体包括网管设计机制、环保护机制和数据选择机制。

[0050] 所述的网管设计机制具体是：

[0051] 采用固定时隙31用于网管，其目的是获取网络结构及控制网络上的节点，提供网管开销供节点使用，提供环保护机制使环路在异常情况下仍能正常通信。

[0052] 中心节点在2M环路上的第31时隙以16个字节为单位建立自定义短帧，每连续的16个短帧为一个节点周期T1，每连续的32个节点周期为一个环路周期T2，由一个字节传递的时间为一个2M帧周期即125us，则一个节点周期T1＝16×125μs×16＝32ms；一个环路周期为T2＝32×T1＝1024ms，其包含的节点周期的序号为0～31，每一节点周期的短帧序号为0～15。

[0053] 序号为0～30的节点周期的第0号短帧为网络结构获取帧，用于获取网络结构的节点ID和状态；第8号短帧用于节点控制，包含被控制节点的ID信息和控制信息；第1～7号短帧及第9～15号短帧用于环路节点的自定义开销。

[0054] 序号为31的节点周期的第0号短帧和第8号短帧用于系统广播，实现整个环路一致性操作的控制；第1～7号短帧及第9～15号短帧用于环路节点的自定义开销。其设计结构如下表所示：

[0055]帧头 节点周期0～30短帧0：网络结构帧 帧尾
帧头 节点周期0～30短帧1～7：节点开销帧 帧尾
帧头 节点周期0～30短帧8：节点控制帧 帧尾
帧头 节点周期0～30短帧9～15：节点开销帧 帧尾
帧头 节点周期31短帧0：系统广播帧 帧尾
帧头 节点周期31短帧1～7：节点开销帧 帧尾
帧头 节点周期31短帧8：节点控制帧 帧尾
帧头 节点周期31短帧9～15：节点开销帧 帧尾

[0056] 各节点通过2M通道与中心及彼此间相连，具有上连2M口和下连2M口，节点处理数据的方式为时钟续传和沿路分插复用方式，既接收到的数据如果本节点不使用则从另外端口发送出去，即数据流方向为上连2M口RX(接收端)到下连2M口TX(发送端)、下连2M口RX到上连2M口TX；当节点接收到网管数据后，依次在环路周期T2的第0～30号节点周期内提取网络结构获取帧，如果某网络获取帧已经承载了某节点的ID和状态信息，本节点对此网络获取帧不做任何处理，如果该网络获取帧没有承载任何信息，则将本节点的ID及状态信息在该网络获取帧上载，并且设置已上载标志，确保在T2周期结束之前不重复上载ID及状态信息。按此方法，环路周期T2结束后任一侧的2M逻辑通道都能够获取到完整的网络结构信息，并分别由逆反双环传送回中心。

[0057] 由上述的网管机制可实现逆反双环并可获取环的网络结构，但实现前提是整个环路为畅通的，当环路一个节点或多个节点发生断线、同步丢失、自环等现象时，就会产生断环现象，因此需要设计环保护机制。

[0058] 结合图3所述的环保护机制由如下步骤实现：

[0059] 步骤1.节点B下传端口产生接收同步告警，节点C上传端口产生2M自环告警；

[0060] 步骤2.节点B的FPGA芯片内部将下传TX—>下传RX短接，既内部实现环回使得从中心外环传递到该节点的数据信号在此处调头从内环向中心路由；节点C则直接产生内环的数据向外环路由；

[0061] 步骤3.节点B的下传RX—>上传TX方向的1～7号和9～15号短帧中放置保护倒换标志；节点C的上传RX—>下传TX方向的1～7号和9～15号短帧中放置保护倒换标志；

[0062] 步骤4.节点A的下传RX既内环方向接收到来自节点B的信息，从短帧中解析出保护倒换信号，则节点A在FPGA芯片内部将下传RX与上传TX直接短接；节点C由于直接到中心，如果有后继的节点则执行与节点A相同的操作；

[0063] 步骤5.节点A的上传TX信号传递到中心。

[0064] 所述的数据选择机制具体是：

[0065] 由网管设计机制和环保护机制可实现逆反双向的具有环保护功能2M环，具有双环、单环、双链、单链等形式的网络拓扑结构，无论中心还是节点都有两个数据源供选择，并且可设计数据源的传输方式。

[0066] 所述的数据源选择包括中心数据选择和节点数据选择，中心数据选择采用如下选择策略：

[0067] 选择1.双环方向的ID数量相同且互相包含则判断为双环拓扑，此时中心取外环数据；

[0068] 选择2.双环方向ID不同且多ID环包含少ID环则判断为单环拓扑，此时中心取多ID环方向；

[0069] 选择3.双环方向ID数量无论是否相同，只要互不包含则判断为链形拓扑；如果某一方向ID数量为0，则为单链拓扑；双环方向的ID数量均大于0为双链拓扑，此时选择从双方向都取数据。

[0070] 节点数据选择具体是：永远从一个方向取数据，但从两个方向发送数据。

[0071] 对于具体的数据源传输方式和内容可根据上下行带宽的独立性和利用节点周期1～7及9～15短帧做配合进行设计，可参考方式如下：

[0072] 方式1.采用以上下行时隙为单位的利用方式，既上行的若干个时隙及下行的若干个时隙可采用各种分立及组合的方式供某个点或若干个点使用；

[0073] 方式2.采用上下行以共享整体带宽的利用方式，既采用设计策略实现各节点共享带宽资源，可采用自定义协议格式，也可采用标准协议格式如以太网协议；

[0074] 方式3.上述两种方式的组合。

[0075] 通过网管机制、环保护机制和数据选择机制的设计，总体上本发明体现了如下特点：

[0076] 特点1.利用2M环形网络连接形式的逻辑外环与逻辑内环构成数据通道，实现逆反双环，任何一个逻辑环路在设计上将其以时隙为单位分成上行、下行及网管三种业务流，单环能实现中心与节点间双向通信；

[0077] 特点2.采用周期性短帧作为网管业务流的基本传输格式，一个短帧为16字节，16个短帧构成1个节点周期，32个节点周期构成一个环路周期；短帧类型分为获取网络结构短帧，控制节点短帧，系统广播短帧和自定义开销短帧；

[0078] 特点3.一个环路周期为1048ms，经过一个环路周期可实现整个环路拓朴的扫描，拓朴最大设计节点31个；

[0079] 特点4.设计以保护倒换，自环判断为主的环保护机制，可使双环实现在环与链之间的切换，切换时间小于64ms；

[0080] 特点5.中心与各节点均按并发选收方式处理数据，上下行带宽通道及网管短帧开销可供设计具体的数据业务传输方式，如基于时隙细分的或基于带宽共享的。