数据流报文头快速定位的装置和方法转让专利
申请号 : CN200510088664.9
文献号 : CN1909502B
文献日 : 2010-05-05
发明人 : 朱泽奇 , 赵迺智
申请人 : 中兴通讯股份有限公司
摘要 :
本发明公开了一种数据流报文头快速定位的装置和方法，所述装置包括：一比特移位器、一报文头比较器以及一移位控制器、一特征字比较器；其区别于现有技术之处在于采用了所述特征字比较器，用于将所述比特移位器的输出左移或右移若干个比特数目后再与报文头中的某些特征字作比较，同时将比较结果送给所述移位控制器；所述移位控制器，用于根据报文头比较器和所述特征字比较器的比较结果以及当前的状态，优化所述比特移位器的移位方向和移位比特数目或锁定所述比特移位器的移位方向和移位比特数目。本发明装置和方法，由于在一个报文周期内，同时运用多种比较策略分别寻找与报文头和特征字的匹配，故提高了搜寻效率。
权利要求 :
1.一种数据流报文头快速定位的装置，所述装置包括：一比特移位器、一报文头比较器以及一移位控制器；其特征在于，所述装置还包括至少一特征字比较器；
所述比特移位器，用于对接收到的并行报文数据作移位处理并输出；
所述报文头比较器，用于将所述比特移位器的输出与报文头作比较，同时将比较的结果送给所述特征字比较器和所述移位控制器；
所述特征字比较器，用于将所述比特移位器的输出左移或右移若干个比特数目后再与报文头中的特征字作比较，同时将比较结果送给所述移位控制器；
所述移位控制器，用于根据报文头比较器和所述特征字比较器的比较结果以及当前的状态，优化所述比特移位器的移位方向和移位比特数目或锁定所述比特移位器的移位方向和移位比特数目。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述特征字比较器为多个，所述特征字比较器使用的特征字互不相同，且使用的比较策略也互不相同。
3.一种数据流报文头快速定位的方法，包括以下步骤：
a：移位调整，比特移位器对来自外部的并行输入数据流进行左移或右移若干比特后输出给报文头比较器和特征字比较器；
b：所述报文头比较器将输入的并行数据与报文头进行比较，并将比较结果送给特征字比较器和比特移位控制器，如匹配则执行步骤f，不匹配则执行步骤c；
c：对报文特征字进行比较，如匹配，则执行步骤d，否则执行步骤e；对报文特征字进行比较具体为：所述特征字比较器将比特移位器的输出左移或右移若干比特数目后再与报文中的某个特征字作比较，其比较结果送给移位控制器；
d：优化移位步数，执行所述步骤a，由步骤c跳转而来，所述移动步数为与报文头某个特征字相匹配的移位方向和移位比特数目，由步骤e跳转而来，所述移动步数为报文头比较器和特征字比较器均未使用过的移位方向和移位比特数目；
e：判断一个报文周期是否结束，如没有结束，则执行所述步骤b，如结束，则执行所述步骤d；
f：所述报文头比较器同步输出，同时数据流报文头快速定位装置处于锁定状态，其中数据流报文头快速定位装置包括报文头比较器、比特移位器、比特移位控制器和特征字比较器。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在采用多个特征字比较器时，其所使用的特征字互不相同，且使用的比较策略也互不相同，在任意一个特征字比较器发现与对应特征字匹配时，所述移位控制器则根据特征字比较器的比较结果，向所述比特移位器发出调整移位比特数目的指令。
说明书 :
技术领域
本发明属于一种数据通讯技术，尤其涉及的是一种数据流报文头快速定位的装置和方法。
背景技术
在现有技术的报文传输中，接收者必须首先定位报文头的位置，才能对接收到的报文作进一步的解析。在接收装置定位报文头的位置之前，报文或被丢弃，或被错误地解析。为了在报文通讯中减少报文的丢弃和错误解析，特别是在高速传输以及经常需要报文头重新定位的场合，报文头的快速定位显得非常重要。
普通的报文头定位方法是直接在数据流中搜索报文头特征字，检验能否找到与报文头特征字的完全匹配。这种方法虽然简单直接，但速度较慢。
如图1所示即为现有技术的数据流报文头普通定位装置框图，比特移位器的输入是并行的报文数据流，其对并行输入的数据作左移或右移若干比特(移位范围是0～并行数据宽度-1比特)处理然后输出给报文头比较器。所述比特移位器的输出在报文头比较器内与报文头进行比较，如发现匹配，则保持当前比特移位器的移位方向和移位比特数目不变，此时数据流报文头定位装置处在锁定状态，报文头比较器输出的是同步的报文数据流。如在传送一个完整报文所需时间即报文周期内均没有找到与报文头的匹配，则所述比特移位控制器按照一定的算法，计算出新的移位方向和数目并向比特移位器发出更新移位方向或移位比特数目的指令，重新开始报文头搜索的过程。直到报文头比较器找到与报文头的匹配为止。
由上可知，数据流报文头普通定位装置在搜索报文头的过程中，调整比特移位器的移位方向或移位比特数目的间隔是一个报文周期。因此，在最坏的情况下，数据流报文头普通定位装置找到报文头所需时间为报文周期×并行数据宽度(以比特为单位)。
以STM-64帧头定位为例，采用数据流报文头普通定位装置，假设并行输入数据流宽度为64比特，报文(此处即为SDH帧)周期为125微秒。则在最坏的情况下，找到STM-64帧头所需时间为125×64＝8000微秒。
因此，现有技术的搜索速度很慢，存有缺陷，而有待于改进和发展。
普通的报文头定位方法是直接在数据流中搜索报文头特征字，检验能否找到与报文头特征字的完全匹配。这种方法虽然简单直接，但速度较慢。
如图1所示即为现有技术的数据流报文头普通定位装置框图，比特移位器的输入是并行的报文数据流，其对并行输入的数据作左移或右移若干比特(移位范围是0～并行数据宽度-1比特)处理然后输出给报文头比较器。所述比特移位器的输出在报文头比较器内与报文头进行比较，如发现匹配，则保持当前比特移位器的移位方向和移位比特数目不变，此时数据流报文头定位装置处在锁定状态，报文头比较器输出的是同步的报文数据流。如在传送一个完整报文所需时间即报文周期内均没有找到与报文头的匹配，则所述比特移位控制器按照一定的算法，计算出新的移位方向和数目并向比特移位器发出更新移位方向或移位比特数目的指令，重新开始报文头搜索的过程。直到报文头比较器找到与报文头的匹配为止。
由上可知，数据流报文头普通定位装置在搜索报文头的过程中，调整比特移位器的移位方向或移位比特数目的间隔是一个报文周期。因此，在最坏的情况下，数据流报文头普通定位装置找到报文头所需时间为报文周期×并行数据宽度(以比特为单位)。
以STM-64帧头定位为例，采用数据流报文头普通定位装置，假设并行输入数据流宽度为64比特，报文(此处即为SDH帧)周期为125微秒。则在最坏的情况下，找到STM-64帧头所需时间为125×64＝8000微秒。
因此，现有技术的搜索速度很慢，存有缺陷，而有待于改进和发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种数据流报文头快速定位的装置和方法，针对上述现有技术的缺陷，由于在一个报文周期内，同时运用两种比较策略分别寻找与报文头和特征字的匹配，使得在报文传输特别是高速传输以及经常需要报文头重新定位的场合，能够快速地定位报文头，减少报文的丢失与错误解析。
本发明的技术方案为：
一种数据流报文头快速定位的装置，所述装置包括：一比特移位器、一报文头比较器以及一移位控制器；其中，所述装置还包括一特征字比较器；
所述比特移位器，用于对接收到的并行报文数据作移位处理并输出；
所述报文头比较器，用于将所述比特移位器的输出与报文头作比较，同时将比较的结果送给所述特征字比较器和所述移位控制器；
所述特征字比较器，用于将所述比特移位器的输出左移或右移若干个比特数目后再与报文头中的某些特征字作比较，同时将比较结果送给所述移位控制器；
所述移位控制器，用于根据报文头比较器和所述特征字比较器的比较结果以及当前的状态，优化所述比特移位器的移位方向和移位比特数目或锁定所述比特移位器的移位方向和移位比特数目。
所述的装置，其中，所述装置还设置有多个特征字比较器，使用的特征字互不相同，且使用的比较策略也互不相同。
一种数据流报文头快速定位的方法，包括以下步骤：
a：移位调整，对来自外部的并行输入数据流进行左移或右移若干比特后输出给报文头比较器和特征字比较器；
b：所述报文头比较器将输入的并行数据与报文头进行比较，并将比较结果送给特征字比较器和比特移位控制器，如匹配则执行步骤f，不匹配则执行步骤c；
c：对报文特征字进行比较，如匹配，则执行步骤d，否则执行步骤e；所述特征字比较器将比特移位器的输出左移或右移若干比特数目后再与报文中的某个特征字作比较，其比较结果送给移位控制器；
d：优化移位步数，执行所述步骤a，所述移动步数根据是由所述步骤c还是所述步骤e跳转而来，所述移位控制器执行不同的移位步数的优化；
e：判断一个报文周期是否结束，如没有结束，则执行所述步骤b，如结束，则执行所述步骤d；
f：同步输出，同时所述数据流报文头快速定位装置处于锁定状态。
所述的方法，其中，所述移动步数的优化包括移位方向和移位比特数目两个方面。
所述的方法，其中，所述方法还包括在采用多个特征字比较器时，其所使用的特征字互不相同，且使用的比较策略也互不相同，在任意一个特征字比较器发现与对应特征字匹配时，所述移位控制器则根据特征字比较器的比较结果，向所述比特移位器发出调整移位比特数目的指令。
本发明所提供的一种数据流报文头快速定位的装置和方法，与现有技术相比，由于在一个报文周期内，同时运用多种比较策略分别寻找与报文头和特征字的匹配，故在最坏的情况下，定位报文头的时间为报文周期×并行数据宽度(以比特为单位)/2，即最慢为数据流报文头普通定位装置对应时间的一半，而其平均搜寻时间已大大减少了。
本发明的技术方案为：
一种数据流报文头快速定位的装置，所述装置包括：一比特移位器、一报文头比较器以及一移位控制器；其中，所述装置还包括一特征字比较器；
所述比特移位器，用于对接收到的并行报文数据作移位处理并输出；
所述报文头比较器，用于将所述比特移位器的输出与报文头作比较，同时将比较的结果送给所述特征字比较器和所述移位控制器；
所述特征字比较器，用于将所述比特移位器的输出左移或右移若干个比特数目后再与报文头中的某些特征字作比较，同时将比较结果送给所述移位控制器；
所述移位控制器，用于根据报文头比较器和所述特征字比较器的比较结果以及当前的状态，优化所述比特移位器的移位方向和移位比特数目或锁定所述比特移位器的移位方向和移位比特数目。
所述的装置，其中，所述装置还设置有多个特征字比较器，使用的特征字互不相同，且使用的比较策略也互不相同。
一种数据流报文头快速定位的方法，包括以下步骤：
a：移位调整，对来自外部的并行输入数据流进行左移或右移若干比特后输出给报文头比较器和特征字比较器；
b：所述报文头比较器将输入的并行数据与报文头进行比较，并将比较结果送给特征字比较器和比特移位控制器，如匹配则执行步骤f，不匹配则执行步骤c；
c：对报文特征字进行比较，如匹配，则执行步骤d，否则执行步骤e；所述特征字比较器将比特移位器的输出左移或右移若干比特数目后再与报文中的某个特征字作比较，其比较结果送给移位控制器；
d：优化移位步数，执行所述步骤a，所述移动步数根据是由所述步骤c还是所述步骤e跳转而来，所述移位控制器执行不同的移位步数的优化；
e：判断一个报文周期是否结束，如没有结束，则执行所述步骤b，如结束，则执行所述步骤d；
f：同步输出，同时所述数据流报文头快速定位装置处于锁定状态。
所述的方法，其中，所述移动步数的优化包括移位方向和移位比特数目两个方面。
所述的方法，其中，所述方法还包括在采用多个特征字比较器时，其所使用的特征字互不相同，且使用的比较策略也互不相同，在任意一个特征字比较器发现与对应特征字匹配时，所述移位控制器则根据特征字比较器的比较结果，向所述比特移位器发出调整移位比特数目的指令。
本发明所提供的一种数据流报文头快速定位的装置和方法，与现有技术相比，由于在一个报文周期内，同时运用多种比较策略分别寻找与报文头和特征字的匹配，故在最坏的情况下，定位报文头的时间为报文周期×并行数据宽度(以比特为单位)/2，即最慢为数据流报文头普通定位装置对应时间的一半，而其平均搜寻时间已大大减少了。
附图说明
图1是现有技术的数据流报文头普通定位装置框图；
图2是本发明的数据流报文头快速定位装置框图；
图3是本发明的数据流报文头快速定位的方法流程图；
图4是本发明的增强的数据流报文头快速定位装置框图；
图5是本发明的SDH帧头快速定位装置框图。
图2是本发明的数据流报文头快速定位装置框图；
图3是本发明的数据流报文头快速定位的方法流程图；
图4是本发明的增强的数据流报文头快速定位装置框图；
图5是本发明的SDH帧头快速定位装置框图。
具体实施方式
下面结合附图将对本发明的数据流报文头快速定位的装置和方法作进一步详细描述。
本发明所述的数据流报文头快速定位的装置包括以下部分：一比特移位器、一报文头比较器、一移位控制器以及一特征字比较器。所述比特移位器，用于对接收到的报文数据作移位处理并输出，在所述移位控制器的控制下，移位的方向和移位比特个数可以调整，调整的最小精度为1个比特。
所述报文头比较器，将比特移位器的输出与报文头作比较，如发现匹配，则输出有效的报文数据，否则输出的报文数据无效；同时将比较的结果送给所述特征字比较器和移位控制器。
所述特征字比较器，将比特移位器的输出左移或右移若干个比特数目(一旦确定则保持不变)后再与报文头中的某些特征字作比较，同时将比较结果送给移位控制器。
所述移位控制器，根据报文头比较器和特征字比较器的比较结果以及当前的状态，优化比特移位器的移位方向和移位比特数目或锁定比特移位器的移位方向和移位比特数目，并负责对比特移位器发出采用新的移位方向和移位比特数目的指令。
如图2和图3所示的，本发明所述数据流报文头快速定位的方法，包括以下步骤：
第一步：移位调整。
根据所述移位控制器的指示，所述比特移位器对接收到的报文数据作左移或右移若干比特处理后输出。
第二步：报文头比较，如果匹配则执行第六步，如果不匹配则执行第三步。
所述报文头比较器将所述比特移位器的输出与报文头作比较，如匹配则执行第五步，如果不匹配则执行第三步。
第三步：报文特征字比较。如匹配，则执行第四步，否则执行第五步。
所述特征字比较器将所述比特移位器的输出左移或右移若干比特数目(一旦确定则保持不变)后再与报文中的某个特征字作比较，其比较结果送给移位控制器。
第四步：优化移位步数，执行第一步。
本步骤是如图1所示的现有技术数据流报文头普通定位的装置和方法所不具备的。如是由第三步跳转而来，则根据第三步中选择的报文中的特征字与报文头在报文中的相对位置关系以及特征字比较器内部对数据输入所做的移位处理(移位方向和移位比特数目)，即可算得要在下一个报文头来临时，特征字比较器一定能找到与报文头相匹配的、比特移位器所要采用的移位方向和移位比特数目，并将算得的新的移位方向和移位比特数目送给所述比特移位器。
如是由第五步跳转而来，则指示所述比特移位器使用一个报文头比较器和特征字比较器均未使用过的移位方向和移位比特数目。
第五步：判断一个报文周期是否结束。如没有结束，则执行第二步，如结束，则执行第四步。
第六步：同步输出。
至此，已经定位到数据流报文头的位置，报文接收装置处于锁定状态，所述报文头比较器同步输出报文数据.
如图4所示是本发明增强的数据流报文头快速定位装置，它与图2的区别是采用了多个特征字比较器。这多个特征字比较器所使用的特征字互不相同，且使用的比较策略也互不相同。只要有任意一个特征字比较器发现与对应特征字的匹配，所述移位控制器则根据特征字比较器的比较结果，向所述比特移位器发出调整移位比特数目的指令，从而大大缩短报文头定位的处理时间。同理，在正常情况下，本发明增强的数据流报文头快速定位装置定位报文头的时间不会大于报文周期×并行数据宽度(以比特为单位)/N。
如图5所示是运用本发明的SDH帧头快速定位装置框图。在48’hf6f6f6282828帧头比较器比较帧头特征字48’hf6f6f6282828的同时，48’hf6f6f6f62828比较器以及48’hf6f628282828比较器分别与48’hf6f6f6f62828、48’hf6f628282828比较。在48’hf6f6f6282828帧头比较器、48’hf6f6f6f62828比较器以及48’hf6f628282828比较器均没有找到任何匹配之前，SDH帧的比特移位控制器每隔一个SDH帧长度周期，即按照一定的算法，指示SDH帧比特移位器改变左移或右移的比特数目。一旦48’hf6f6f6f62828比较器找到匹配，则SDH帧的比特移位器在SDH帧比特移位控制器的控制下，如当前的移位方向是右移，则新的移位数目为当前的移位数目加8，如当前的移位方向是左移，则新的移位数目为当前的移位数目减8；类似地，一旦48’hf6f628282828比较器找到匹配，则SDH帧比特移位器在SDH帧比特移位控制器的控制下，如当前的移位方向是右移，则新的移位数目为当前的移位数目减8，如当前的移位方向是左移，则新的移位数目为当前的移位数目加8。这样，只要接收到的是正常的SDH帧，则在下一个SDH帧头来临时，48’hf6f6f6282828比较器就能找到匹配，从而实现SDH帧头的定位。至此，SDH帧头快速定位装置处于锁定状态，SDH帧比特移位控制器不再向SDH帧比特移位器发出更改移位方向或移位比特数目的指示，直到由于某种原因48’hf6f6f6282828比较器连续4个帧长度周期内找不到匹配，则重新开始一轮新的帧头定位的过程。
同样以STM-64帧头定位为例，采用本发明数据流报文头快速定位装置，假设并行输入数据流宽度为64比特，报文(此处即为SDH帧)周期为125微秒。则在最坏的情况下，找到STM-64帧头所需时间最慢为125×64/2＝4000微秒。
应当理解的是，本发明的上述针对各实施例的描述较为具体，并不能因此而理解为对本发明的专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。
本发明所述的数据流报文头快速定位的装置包括以下部分：一比特移位器、一报文头比较器、一移位控制器以及一特征字比较器。所述比特移位器，用于对接收到的报文数据作移位处理并输出，在所述移位控制器的控制下，移位的方向和移位比特个数可以调整，调整的最小精度为1个比特。
所述报文头比较器，将比特移位器的输出与报文头作比较，如发现匹配，则输出有效的报文数据，否则输出的报文数据无效；同时将比较的结果送给所述特征字比较器和移位控制器。
所述特征字比较器，将比特移位器的输出左移或右移若干个比特数目(一旦确定则保持不变)后再与报文头中的某些特征字作比较，同时将比较结果送给移位控制器。
所述移位控制器，根据报文头比较器和特征字比较器的比较结果以及当前的状态，优化比特移位器的移位方向和移位比特数目或锁定比特移位器的移位方向和移位比特数目，并负责对比特移位器发出采用新的移位方向和移位比特数目的指令。
如图2和图3所示的，本发明所述数据流报文头快速定位的方法，包括以下步骤：
第一步：移位调整。
根据所述移位控制器的指示，所述比特移位器对接收到的报文数据作左移或右移若干比特处理后输出。
第二步：报文头比较，如果匹配则执行第六步，如果不匹配则执行第三步。
所述报文头比较器将所述比特移位器的输出与报文头作比较，如匹配则执行第五步，如果不匹配则执行第三步。
第三步：报文特征字比较。如匹配，则执行第四步，否则执行第五步。
所述特征字比较器将所述比特移位器的输出左移或右移若干比特数目(一旦确定则保持不变)后再与报文中的某个特征字作比较，其比较结果送给移位控制器。
第四步：优化移位步数，执行第一步。
本步骤是如图1所示的现有技术数据流报文头普通定位的装置和方法所不具备的。如是由第三步跳转而来，则根据第三步中选择的报文中的特征字与报文头在报文中的相对位置关系以及特征字比较器内部对数据输入所做的移位处理(移位方向和移位比特数目)，即可算得要在下一个报文头来临时，特征字比较器一定能找到与报文头相匹配的、比特移位器所要采用的移位方向和移位比特数目，并将算得的新的移位方向和移位比特数目送给所述比特移位器。
如是由第五步跳转而来，则指示所述比特移位器使用一个报文头比较器和特征字比较器均未使用过的移位方向和移位比特数目。
第五步：判断一个报文周期是否结束。如没有结束，则执行第二步，如结束，则执行第四步。
第六步：同步输出。
至此，已经定位到数据流报文头的位置，报文接收装置处于锁定状态，所述报文头比较器同步输出报文数据.
如图4所示是本发明增强的数据流报文头快速定位装置，它与图2的区别是采用了多个特征字比较器。这多个特征字比较器所使用的特征字互不相同，且使用的比较策略也互不相同。只要有任意一个特征字比较器发现与对应特征字的匹配，所述移位控制器则根据特征字比较器的比较结果，向所述比特移位器发出调整移位比特数目的指令，从而大大缩短报文头定位的处理时间。同理，在正常情况下，本发明增强的数据流报文头快速定位装置定位报文头的时间不会大于报文周期×并行数据宽度(以比特为单位)/N。
如图5所示是运用本发明的SDH帧头快速定位装置框图。在48’hf6f6f6282828帧头比较器比较帧头特征字48’hf6f6f6282828的同时，48’hf6f6f6f62828比较器以及48’hf6f628282828比较器分别与48’hf6f6f6f62828、48’hf6f628282828比较。在48’hf6f6f6282828帧头比较器、48’hf6f6f6f62828比较器以及48’hf6f628282828比较器均没有找到任何匹配之前，SDH帧的比特移位控制器每隔一个SDH帧长度周期，即按照一定的算法，指示SDH帧比特移位器改变左移或右移的比特数目。一旦48’hf6f6f6f62828比较器找到匹配，则SDH帧的比特移位器在SDH帧比特移位控制器的控制下，如当前的移位方向是右移，则新的移位数目为当前的移位数目加8，如当前的移位方向是左移，则新的移位数目为当前的移位数目减8；类似地，一旦48’hf6f628282828比较器找到匹配，则SDH帧比特移位器在SDH帧比特移位控制器的控制下，如当前的移位方向是右移，则新的移位数目为当前的移位数目减8，如当前的移位方向是左移，则新的移位数目为当前的移位数目加8。这样，只要接收到的是正常的SDH帧，则在下一个SDH帧头来临时，48’hf6f6f6282828比较器就能找到匹配，从而实现SDH帧头的定位。至此，SDH帧头快速定位装置处于锁定状态，SDH帧比特移位控制器不再向SDH帧比特移位器发出更改移位方向或移位比特数目的指示，直到由于某种原因48’hf6f6f6282828比较器连续4个帧长度周期内找不到匹配，则重新开始一轮新的帧头定位的过程。
同样以STM-64帧头定位为例，采用本发明数据流报文头快速定位装置，假设并行输入数据流宽度为64比特，报文(此处即为SDH帧)周期为125微秒。则在最坏的情况下，找到STM-64帧头所需时间最慢为125×64/2＝4000微秒。
应当理解的是，本发明的上述针对各实施例的描述较为具体，并不能因此而理解为对本发明的专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。