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【摘要】作为不可或缺的传统业务，E1业务信号在新一代智能光传输平台ASON技术中仍将占有重要地位。本文基于新一代智能光传输平台ASON技术中E1低阶交换的实现原理，较详细的介绍了E1信号在ASON设备中的低阶交换实现。
【关键词】E1ASON低阶交换CORE_XC端口映射帧脉冲
1引言
ASON设备是新一代智能光传输平台，可实现在同一平台上高效传送语音和数据业务，支持PDH、SDH以及10/100/1000M以太网业务；支持智能控制平面，实现端到端业务快速建立及调度；实现网状网保护功能，提高网络生存能力。作为不可或缺的传统业务，E1信号在现存通信网中仍被广泛使用，如何实现E1信号的低阶交换，成为使得传统的PDH业务融合进ASON等新一代智能光传输平台的关键技术。本文基于新一代智能光传输平台ASON技术中E1低阶交换的实现原理，较详细的介绍了E1信号在ASON设备中的低阶交换实现。
2E1低阶交换方案
E1低阶交换板总体方案设计如图1所示，主要由E1低阶交换芯片和E1线路接口芯片实现。E1低阶交换芯片完成PDH到SDH的映射、逆映射和关键的低阶交换功能。
其中起关键核心作用的CORE_XC模块示意图如图2所示，CORE_XC包含存储交换单元模块（MASU），端口映射模块（Port Map），帧脉冲控制器模块（FPCTL）和性能监控模块（PMON）等。
存储交换单元模块（MASU）由三个不同的模块组成：LOME（Low Order MAPS Extractor)，LOMP（Low Order MAPS Processor）和LOSU（Low Order Switching Unit）。LOME主要完成MAPS HO/LO L-CODE的提取，可以定位G2i/V4字节，并把他们的内容传递到LOMP模块。LOMP模块处理由LOME传递过来的MAPS HO/LO L-CODE，并与LOSU一起完成数据流的MAPS选择。如果数据流为非标准MAPS码流，LOME，LOMP，LOSU将不对L-CODE进行处理。MASU模块同时处理高阶、低阶交叉，采用存储交换方式实现完全无阻塞、无丢弃数据交换。
端口映射模块由三个不同的部分组成：输入端口复用器（Input Port MUX），Companion Link Generator和输出端口复用器（Output Port MUX）。输入端口复用器选择数据源进入到交换连接单元，需要指出的是，输入端口复用器选择的任一路数据源均可进入交换核心模块，也可采用bypass模式到达输出端口复用器。输出端口复用器（以STM-0为处理单位）将输入端进入的数据流指向指定的目的地，该数据流可根据数据帧排列方式分为3类：一类数据来自交换核心模块的输出端，称为Add/Drop mode link；另一类数据源来自交换核心模块的bypass模式，称为Companion mode links；第三类数据来自辅助通道端口，称为AUXT1 and AUXT2。需要注意的是三类数据流不能同时混合工作。
帧脉冲控制器模块（FPCTL）用来关联数据流的帧脉冲参考，用于复帧同步，复帧同步必须有效才能完成数据交换功能。复帧同步可同步于一个外部参考时钟，也可同步于芯片内部的自发产生的帧脉冲。帧脉冲控制器模块还可以对外提供复帧同步参考，以便对外部设备提供帧脉冲。
性能监控模块（PMON）用来实时管理性能监控状况，并实时有效的反映在相应的寄存器中。性能监控可通过PMON_INTB引脚将状况报告给外部设备（如 CPU等）。
3存储交换单元模块（MASU）
MASU可实现无阻塞、无丢弃、多模式SDH支路交换功能。作为一种存储交换单元，MASU输出端的数据流可以是输入端支路单元的任意组合。MASU接收并交换SDH TU数据，支持所有的SDH支路单元类型（TU11，TU12，TU2和TU3）交换。支路单元可以封装成STM-0，VC3，TUG3等数据类型。MASU同样可以接收和交换SDH的STM-M数据。
MASU支持active和standby保护配置交换技术。active和standby pages支持一页更新一页运行的工作方式。MASU支持的无缝交换就是由Active page和standby page保护配置交换技术来实现的，因为配置的改变仅仅发生在复帧边沿（由J1和V1字节界定）。
MASU由三个功能模块组成：LOME，LOMP和LOSU。MASU就是通过这三个功能模块协调合作来实现支路交换和Message Assisted Protection Switching（MAPS）系统的。Low Order MAPS Extractor（LOME）模块接收高阶和低阶error codes（L-codes），并对error codes（L-codes）进行debounces，filters，and translates，转化为6位F-code码后传给Low Order MAPS Processor（LOMP）。LOMP接收来自LOME的6位F-code，并经过相应的运算法则以决定保护组里面的源是否需要改动。一旦LOMP做出关于保护组里源的决定，它将修改Low Order Switching Unit（LOSU）里面数据源的选择，当LOMP完成这些修改，LOSU将执行这些新的配置设置，相关的数据流将立刻完成交换。LOSU单元是用来完成低阶交叉的，它同时也支持传输开销，通道开销和固定填充字节的开销。
为了保证低阶交换的顺利进行，LOSU必须协同LOME和LOMP单元工作，分享数据信息。简单的讲，LOME完成L-code的提取并将L-code转化为F-code，LOMP将F-code值进行相应算法处理，计算结果用来选择保护组里的数据源，LOMP再将选择源的结果告诉LOSU，再由LOSU具体执行相应交换行为。
4端口映射（Port Map）
输入端口复用器（Input Port MUX）从25路源（见图2）里选择10个作为交叉单元输入源（见图2）。不过，在现实的应用中10路输入源一经选定一般不再作更改。其中8路源去往交叉连接（Cross-Connect），而另外两路源去往辅助端口（图2中AUXRX1, AUXRX2）。也就是说，对于25路源来说，每路源都可以去往交叉连接（Cross-Connect）单元、输出端口复用器或辅助端口单元。
输出端口复用器（Output Port MUX）从31路源（见图2）里选择25路作为交叉单元输入源（见图2）。同样，在现实的应用中，25路输入源一经选定一般不再作更改。其中8路源来自交叉连接，而另外两路源来自辅助端口，剩下的来自bypass path通道。输出端口复用器完成的仅仅是空间交换而不是时隙交换，且空间的交换粒度为STM-0（SDH）。对于输出端里的第N时隙来说，它就是来自众多31路源里的一路数据中的第N时隙。此时，被选作为输出端的源的时隙必须完成必要的帧列队，对于TU数据流来说，也必须完成必要的复帧队列。
5帧脉冲控制器（FPCTL）
帧脉冲控制器由同步于外部帧/复帧脉冲的flywheel counter实现。ASSI_FP帧脉用来同步整片芯片，以实现帧同步。当flywheel byte-counter到达用户设定的值时，全局帧脉冲产生。用户设定值可依据来自上游设备（upstream device）所给的延时值，也可以是通过查询Add ESSI/P-TCB links中J0插入和提取的时间来确定。对于Line SONET/SDH Receive #1 and #2, Add EOS and Add PDH_SONET对应端口的数据流来说，都必须完成帧和复帧参考同步，而对于Add ESSI and Add P-TCB对应端口的数据流，仅需要完成帧参考同步即可。就这样，帧脉冲控制器经过适当的延时后，把相应的帧脉冲发送到各个子系统以协调输入源的帧与交叉单元的帧，FPCTL同时也产生J1定位脉冲提供给 PDH_SONET子系统，用以完成低阶映射。
6软件设计
软件设计为嵌入式软件设计，由嵌入式操作系统和用户程序构成，嵌入式操作系统运行平台为MPC8270，用户程序是多个运行在操作系统上的任务的集合，由操作系统对它们进行调度，它要完成硬件初始化配置、硬件信息的动态收集、实时告警信息的上报和命令请求的快速响应等功能。软件系统的流程示意图如图3所示，完成硬件初始化后，就启动各种“任务”，启动后它们一直就在操作系统的调度下并行运行，实时准备提供服务。
7小结
本文分析了新一代智能光传输平台ASON技术中E1低阶交换板的实现原理，较详细的介绍了E1信号在ASON设备中的低阶交换实现，并在实际的ASON设备中实现无阻塞、无丢弃的E1支路交换功能应用。
ASON技术经过多年的发展，相关的产品和技术逐步走向成熟。通过在ASON设备中实现POS功能，使得传统的E1业务信号可平滑过渡到新一代智能光传输平台ASON设备中，同时也使得ASON设备得到更广泛应用。
【关键词】E1ASON低阶交换CORE_XC端口映射帧脉冲
1引言
ASON设备是新一代智能光传输平台，可实现在同一平台上高效传送语音和数据业务，支持PDH、SDH以及10/100/1000M以太网业务；支持智能控制平面，实现端到端业务快速建立及调度；实现网状网保护功能，提高网络生存能力。作为不可或缺的传统业务，E1信号在现存通信网中仍被广泛使用，如何实现E1信号的低阶交换，成为使得传统的PDH业务融合进ASON等新一代智能光传输平台的关键技术。本文基于新一代智能光传输平台ASON技术中E1低阶交换的实现原理，较详细的介绍了E1信号在ASON设备中的低阶交换实现。
2E1低阶交换方案
E1低阶交换板总体方案设计如图1所示，主要由E1低阶交换芯片和E1线路接口芯片实现。E1低阶交换芯片完成PDH到SDH的映射、逆映射和关键的低阶交换功能。
其中起关键核心作用的CORE_XC模块示意图如图2所示，CORE_XC包含存储交换单元模块（MASU），端口映射模块（Port Map），帧脉冲控制器模块（FPCTL）和性能监控模块（PMON）等。
存储交换单元模块（MASU）由三个不同的模块组成：LOME（Low Order MAPS Extractor)，LOMP（Low Order MAPS Processor）和LOSU（Low Order Switching Unit）。LOME主要完成MAPS HO/LO L-CODE的提取，可以定位G2i/V4字节，并把他们的内容传递到LOMP模块。LOMP模块处理由LOME传递过来的MAPS HO/LO L-CODE，并与LOSU一起完成数据流的MAPS选择。如果数据流为非标准MAPS码流，LOME，LOMP，LOSU将不对L-CODE进行处理。MASU模块同时处理高阶、低阶交叉，采用存储交换方式实现完全无阻塞、无丢弃数据交换。
端口映射模块由三个不同的部分组成：输入端口复用器（Input Port MUX），Companion Link Generator和输出端口复用器（Output Port MUX）。输入端口复用器选择数据源进入到交换连接单元，需要指出的是，输入端口复用器选择的任一路数据源均可进入交换核心模块，也可采用bypass模式到达输出端口复用器。输出端口复用器（以STM-0为处理单位）将输入端进入的数据流指向指定的目的地，该数据流可根据数据帧排列方式分为3类：一类数据来自交换核心模块的输出端，称为Add/Drop mode link；另一类数据源来自交换核心模块的bypass模式，称为Companion mode links；第三类数据来自辅助通道端口，称为AUXT1 and AUXT2。需要注意的是三类数据流不能同时混合工作。
帧脉冲控制器模块（FPCTL）用来关联数据流的帧脉冲参考，用于复帧同步，复帧同步必须有效才能完成数据交换功能。复帧同步可同步于一个外部参考时钟，也可同步于芯片内部的自发产生的帧脉冲。帧脉冲控制器模块还可以对外提供复帧同步参考，以便对外部设备提供帧脉冲。
性能监控模块（PMON）用来实时管理性能监控状况，并实时有效的反映在相应的寄存器中。性能监控可通过PMON_INTB引脚将状况报告给外部设备（如 CPU等）。
3存储交换单元模块（MASU）
MASU可实现无阻塞、无丢弃、多模式SDH支路交换功能。作为一种存储交换单元，MASU输出端的数据流可以是输入端支路单元的任意组合。MASU接收并交换SDH TU数据，支持所有的SDH支路单元类型（TU11，TU12，TU2和TU3）交换。支路单元可以封装成STM-0，VC3，TUG3等数据类型。MASU同样可以接收和交换SDH的STM-M数据。
MASU支持active和standby保护配置交换技术。active和standby pages支持一页更新一页运行的工作方式。MASU支持的无缝交换就是由Active page和standby page保护配置交换技术来实现的，因为配置的改变仅仅发生在复帧边沿（由J1和V1字节界定）。
MASU由三个功能模块组成：LOME，LOMP和LOSU。MASU就是通过这三个功能模块协调合作来实现支路交换和Message Assisted Protection Switching（MAPS）系统的。Low Order MAPS Extractor（LOME）模块接收高阶和低阶error codes（L-codes），并对error codes（L-codes）进行debounces，filters，and translates，转化为6位F-code码后传给Low Order MAPS Processor（LOMP）。LOMP接收来自LOME的6位F-code，并经过相应的运算法则以决定保护组里面的源是否需要改动。一旦LOMP做出关于保护组里源的决定，它将修改Low Order Switching Unit（LOSU）里面数据源的选择，当LOMP完成这些修改，LOSU将执行这些新的配置设置，相关的数据流将立刻完成交换。LOSU单元是用来完成低阶交叉的，它同时也支持传输开销，通道开销和固定填充字节的开销。
为了保证低阶交换的顺利进行，LOSU必须协同LOME和LOMP单元工作，分享数据信息。简单的讲，LOME完成L-code的提取并将L-code转化为F-code，LOMP将F-code值进行相应算法处理，计算结果用来选择保护组里的数据源，LOMP再将选择源的结果告诉LOSU，再由LOSU具体执行相应交换行为。
4端口映射（Port Map）
输入端口复用器（Input Port MUX）从25路源（见图2）里选择10个作为交叉单元输入源（见图2）。不过，在现实的应用中10路输入源一经选定一般不再作更改。其中8路源去往交叉连接（Cross-Connect），而另外两路源去往辅助端口（图2中AUXRX1, AUXRX2）。也就是说，对于25路源来说，每路源都可以去往交叉连接（Cross-Connect）单元、输出端口复用器或辅助端口单元。
输出端口复用器（Output Port MUX）从31路源（见图2）里选择25路作为交叉单元输入源（见图2）。同样，在现实的应用中，25路输入源一经选定一般不再作更改。其中8路源来自交叉连接，而另外两路源来自辅助端口，剩下的来自bypass path通道。输出端口复用器完成的仅仅是空间交换而不是时隙交换，且空间的交换粒度为STM-0（SDH）。对于输出端里的第N时隙来说，它就是来自众多31路源里的一路数据中的第N时隙。此时，被选作为输出端的源的时隙必须完成必要的帧列队，对于TU数据流来说，也必须完成必要的复帧队列。
5帧脉冲控制器（FPCTL）
帧脉冲控制器由同步于外部帧/复帧脉冲的flywheel counter实现。ASSI_FP帧脉用来同步整片芯片，以实现帧同步。当flywheel byte-counter到达用户设定的值时，全局帧脉冲产生。用户设定值可依据来自上游设备（upstream device）所给的延时值，也可以是通过查询Add ESSI/P-TCB links中J0插入和提取的时间来确定。对于Line SONET/SDH Receive #1 and #2, Add EOS and Add PDH_SONET对应端口的数据流来说，都必须完成帧和复帧参考同步，而对于Add ESSI and Add P-TCB对应端口的数据流，仅需要完成帧参考同步即可。就这样，帧脉冲控制器经过适当的延时后，把相应的帧脉冲发送到各个子系统以协调输入源的帧与交叉单元的帧，FPCTL同时也产生J1定位脉冲提供给 PDH_SONET子系统，用以完成低阶映射。
6软件设计
软件设计为嵌入式软件设计，由嵌入式操作系统和用户程序构成，嵌入式操作系统运行平台为MPC8270，用户程序是多个运行在操作系统上的任务的集合，由操作系统对它们进行调度，它要完成硬件初始化配置、硬件信息的动态收集、实时告警信息的上报和命令请求的快速响应等功能。软件系统的流程示意图如图3所示，完成硬件初始化后，就启动各种“任务”，启动后它们一直就在操作系统的调度下并行运行，实时准备提供服务。
7小结
本文分析了新一代智能光传输平台ASON技术中E1低阶交换板的实现原理，较详细的介绍了E1信号在ASON设备中的低阶交换实现，并在实际的ASON设备中实现无阻塞、无丢弃的E1支路交换功能应用。
ASON技术经过多年的发展，相关的产品和技术逐步走向成熟。通过在ASON设备中实现POS功能，使得传统的E1业务信号可平滑过渡到新一代智能光传输平台ASON设备中，同时也使得ASON设备得到更广泛应用。