MSF250的DS1/E1信号格式

2007-03-09 19:03:27来源: 互联网
摘要:MSF250是一个多业务成帧芯片。它带有DS1/E1接口,可将28个DS1或21个E1信号以位异步方式映射/解映射到VT.5/TU2路径中。文章从各种不同的帧格式和成帧原理论述了MSF250在DS1/E1映射/解映射中的应用方法。 关键词:MSF250;DS1/E1;SONET;SDH;信号格式 通过多任务成帧器芯片MSF250的DS1/E1接口,可将28个DS1或21个E1信号以位异步方式映射/解映射到VT.5/TU2路径里,以便通过SONET/SDH接口传输。而DS1/E1信号也能够被映射进入DS3/E3有效载荷,然后再通过DS3/E3功能模块中的M13/E13特性被映射进STS-1/VC-3/TU-3。DS1/E1功能模块由处于收发两端的各28个DS1/E1成帧器组成,这种配置能保证比较可靠的失效隔离(fault isolation)。 MSF250支持各种DS1/E1信号格式,同时也可映射进入SONET/SDH帧格式。 1 DS1/E1 SONET/SDH 映射/解映射 MSF250成帧器的异步DS1映射包括771个信息位(I—Information bits)、6个填充控制位(C—Stuff Control bits)、2个填充时机位(S—Stuff Opportunity bits)以及8个开销通信通道位(Overhead Communica-tion Channels bits)。其中的填充控制位用于控制两个填充位的填充时机(S1和S2)。由于填充位当中可以包括有信息位,并可以通过多数判决机制来实现。因此,整个映射中可能会有0个、1个或者2个额外信息位。 该MSF250成帧器中的E1异步映射包括1023个信息位、6个填充控制位、2个填充时机位和8个开销通信通道位。同理,这种映射中也可能有0个、1个或者2个额外信息位。 2 DS1成帧 对于MSF250中的两个成帧器来说,它们的每一个都能配置成超级帧SuperFrame(SF),扩展超级帧Extended SuperFrame(ESF)或者SLC-96等帧格式来工作。 2.1 超级帧(SF) 一般情况下,一个超级帧(SF)由12个帧组成(或者2316位),每一帧包含193位。帧比特中承载着终端比特和信令比特数据。其它的192位承载24个DS0通道。SF超级帧可承载2状态和4状态的信令数据,这些信息位于第6和第12帧中DS0通道的第8位(SONET顺序)。在ANSI(美国国家标准协会)模式,当处于J1模式(参看日本电信标准)时,SF的每一个DS0通道的第2位都承载了RAI(也称黄色告警)信息,SF超级帧的最后F位用于承载RAI标志。 成帧器在输入码流中可搜索特定的帧指示符,从而确定帧和多帧的边界。成帧算法采用Ft和Fs两个位。捕获状态机可在输入码流中搜索特定的帧指示符,以确定帧定位的正确性。如果无误码地接收到12个连续的Ft和Fs比特,则可以确定标准帧定位正常;若标准帧定位正常,则维持状态机,只要再接收到一个连续的无误码的成帧序列(Ft & Fs),就可以确定多帧定位正常。因此,确定标准帧和多帧定位正常至少需要2个多帧的接收时间。一旦多帧定位正常后,帧失步(Out of Frame,简称OOF)告警就会撤消。 除了上述的主成帧定界状态机外,MSF250成帧器内部还有一个辅助成帧状态机,该辅助成帧状态机的主要作用是在输入码流中搜索另外的定帧指示符,以帮助MSF250在主成帧状态机帧定位出错时加快系统的成帧速度。 5个成帧位中的2个连续两次出错就会触发OOF告警。此时如果辅助成帧状态机捕获到了另一个定帧指示符,则主成帧定界状态机的状态将被同步成辅助成帧状态机的状态,这样,一个新的多帧定位正常状态将被确认,同时将触发一个帧定位状态改变COFA告警。除此之外,主成帧状态机和辅助状态机都将启动一次全新的搜索。 实际上,系统软件也可以令MSF250复位标准帧及多帧定位搜索电路,以开始一次全新的帧定位指示符的搜索过程。 超帧的主成帧状态机和辅助状态机的维持状态可以通过一个微处理器寄存器直接读出。 2.2 ESF帧 MSF250成帧器的一个扩展超级帧ESF通常由24帧(或者4632位)组成。每一帧含有193位。帧内承载的数据包括:帧定位字节、4kbit/s的HDLC通道(D通道)及一个CRC-6。其中D通道用于在DS1链路上传输管理数据。CRC-6用来检查DS1多帧的完整性并有选择地用于加强成帧电路的可靠性。其余192位承载24个DS0通道。ESF超级帧承载2个、4个或6个状态信令信息,这些信息位于第6、12、18以及第24帧中的每一个DS0通道的第8位(SONET顺序)。当在HDLC通道中发送8个0,紧接着再发8个1时,将触发黄色告警。 成帧器可在输入码流中搜索帧定位字节,以确定帧和帧之间的边界。捕获状态机执行搜索算法使用的是帧定位字节序列FPS。如果18个连续的FPS字节被依次正确地接收到(如3个连续的多帧),则MSF250认为已经建立正常的标准帧定位。一旦确定标准帧定位正常,维持状态机将在检测到下一个连续多帧脉冲的位置正常后,令MSF250确认已经建立正常的多帧定位机制。因此,确认标准帧及多帧定位正常至少需要4个多帧的捕捉时间。当MSF250确认多帧定位正常后,将会撤消OOF告警。 确认多帧定位正常前,可以先检查CRC-6字节。如果使用CRC-6检验,成帧器将在确认定位正常前检查若干个(最多可查32个,缺省情况为2个)连续多帧的CRC-6检验和。如果校验和没错,则可认定帧定位正常,同时OOF告警撤消;如果校验和有错,则主维持状态机将返回OOF状态。此时,若辅助状态机捕获到了另一个定帧指示符,则主成帧定界状态机的状态将被同步成辅助成帧状态机的状态,此时一个新的多帧定位正常状态将被确认,同时将触发一个帧定位状态改变COFA告警信号。除此之外,主成帧状态机和辅助状态机都将启动一次全新的搜索。 一旦成帧器发现帧定位字节,帧内比特将被连续地与期望的帧定位字节相比较。5个成帧位中的2个连续两次出错就会触发OOF告警。此时如果辅助成帧状态机捕获到了另一个定帧指示符,则主成帧定界状态机的状态将被同步成辅助成帧状态机的状态,此时一个新的多帧定位正常状态将被确认。除此之外,主成帧状态机和辅助状态机都将启动一次全新的搜索。与此同时,系统软件可以令MSF250复位标准帧及多帧定位搜索电路,以开始一次全新的帧定位指示符的搜索过程。 扩展超级帧的主成帧状态机和辅助状态机的维持状态可以通过一个微处理器寄存器直接读出。 2.3 SLC-96 帧 在SLC-96模式中,72帧通常被当作一个单独的超级帧来处理。 SLC-96帧中包括36个终端信息位(奇位)和36个信令位(偶位)。在36个信令位中,20个Fs位用于支持数据链路,其中11个位用于集中(C位),3个位用于维护(M位),2个位用于告警(A位),4个位用于线路交换(S位);剩下的16个Fs、Ft位用来实现帧、超帧定位,其中,固定值0101的位称为扰流器位,通常被置于第46、48、50、70帧中。另外,SLC-96帧还会在每个DS0通道的bit 2中携带RAI信号(黄色告警)。 通过成帧器在输入码流中搜索帧定位字节可以确定帧和帧之间的边界。捕获状态机执行搜索算法使用Ft、Fs及扰流器位。如果48个连续的Ft、Fs位被依次正确地接收到(如48个连续帧),则MSF250认为已经建立正常的标准帧定位。在帧边界搜索过程中,可以利用4个扰流器位。一旦确定标准帧定位正常,维持状态机将在检测到12个连续多帧脉冲的位置正常后,令MSF250确认已经建立正常的多帧定位机制。当MSF250确认多帧定位正常后,将会撤消OOF告警。 除了上述主成帧定界状态机外,MSF250内部还有一个辅助成帧状态机,其主要作用是在输入码流中搜索另外的定帧指示符,以帮助MSF250在主成帧状态机帧定位出错时加快系统的成帧速度。 一旦成帧器发现帧定位字节,帧内比特将被连续地与期望的帧定位字节相比较。当4个成帧位中的2个连续两次出错时,器件就会触发OOF告警。如果SPOILER_CHECK使能,扰流器位将被包括在被比较之列。此时如果辅助成帧状态机捕获到了另一个定帧指示符,则主成帧定界状态机的状态将被同步成辅助成帧状态机的状态,此时将有一个新的多帧定位正常状态被确认,同时将触发一个帧定位状态改变COFA告警。除此之外,主成帧状态机和辅助状态机都将启动一次全新的搜索。 同时,系统软件可以令MSF250复位标准帧及多帧定位搜索电路,以开始一次全新的帧定位指示符的搜索过程。 SLC-96帧格式中的主成帧状态机和辅助状态机的维持状态通常都可以通过一个微处理器寄存器直接读出。 3 E1帧格式 单个的E1帧有256位,被分割成32个时隙。并不是所有的时隙都可用于承载语音或数据。E1帧包括FAS(Frame Alignment Signalling)定位帧和非FAS帧。定位帧中的时隙0携带帧定位字节,因此可用于实现E1帧定位。而非定位帧中的时隙0则携带信令或数据链路消息。固定的FAS序列用于帧及多帧的边界定位。CRC多帧结构的Si内部)位用于承载CRC-4运算结果。 Si(内部)位承载通常用于CRC多帧队列目的中的一个指定值。第二位包括一个“1”,可被用于帧和多帧队列。第三位携带RAI(黄色告警,检测到LOS或LOF时触发并置1,正常时置0)并传送至远端。第四位到第八位可提供一条速率为20kbit/s的数据链路。 E1成帧器支持CRC多帧和CAS多帧。 3.1 CRC多帧 CRC多帧有两个子多帧(Sub Multi Frames),它们每一个都包括8个帧。C1至C4携带的CRC-4数据可由前一个SMF计算得到。每个非FAS帧的bit 1固定取值为001011,可作为CRC多帧定位字节。E位被用来表征本地E1成帧器检测到了一个错误的子多帧。 3.2 CAS多帧 CAS多帧由16个连续的E1帧组成。 CAS多帧的第一帧的第16时隙携带有该CAS多帧的定位字节,同时,该时隙还携带性能信息并负责将其传送至远端。第1帧的第16时隙携带语音信道1、16的信令信息,第2帧的第16时隙携带语音信道2、17的信令信息,以此类推。 成帧器的捕获状态机在输入码流中搜索帧定位字节FAS。当检测到FAS时,MSF250将检查非FAS帧时隙0的bit 2,如果其值为0,则该状态机将开始一次全新的帧搜索过程;如果其值为1且下一个FAS被正确地检测到,成帧器将确认帧定位基本正常。如果连续三个FAS出错,将会产生定位丢失告警,并将触发一次全新的帧搜索过程。 当成帧器确认帧定位基本正常后,成帧器状态机可以进一步通过CRC-4多帧定位或CAS多帧定位精确确定帧边界。CRC-4多帧定位依附在非FAS帧1、3、5、7、9、11的bit 1中搜索帧定位字节001011,如果状态机在8ms内能发现n个连续的CRC-4帧定位信号,则认为CRC-4多帧定位正常。进入定位正常状态后,状态机将开始监测帧丢失情况,如果状态机检测到n个连续的CRC错误,则产生一个CRC多帧定位丢失告警之后,状态机将强制重新开始在输入码流中搜索全新帧。 CAS多帧定位状态机用于监测每一帧的第16时隙,如果在收到一个定位字节后,下一个第16时隙的第 1位到第4位为0值,则可确认CAS多帧定位正常,同时CAS帧丢失告警将被撤消。 除了基本的帧定位丢失情况之外(这将直接触发CAS帧定位丢失告警),两个连续的第16时隙4位全0标志接收出错,或者在一段时间内两个连续的多帧的第16时隙的所有位为0时,也可以触发CAS帧定位丢失告警。 同时,系统软件可以令MSF250复位成帧器,以开始一次全新的帧定位指示符的搜索过程。FAS成帧器的状态可以通过一个微处理器寄存器直接读出。 4 结束语 MSF250是一个功能非常强大的芯片,可被广泛应用于SONET/SDH设备中。它不仅有DS1/E1接口,还有DS3/E3、10M/100M/1000M以太网等多种业务接口。在SDH设备中,DS1/E1是最基本的电信号基群。了解MSF250的DS1/E1的信号格式对熟悉、了解、应用该芯片非常有好处。

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