CN101141188B - 光同步数字传输系统中的交叉矩阵的实现方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光同步数字传输系统中的交叉矩阵的实现方法及装置，方法包括：将第一随机存储器和第二随机存储器设置在时分交叉矩阵模块的两端，并且分别存储等容量的空分交叉矩阵的空分交叉数据；将所述第一随机存储器、所述时分交叉矩阵模块内的时分交叉数据存储器、所述第二随机存储器进行级联；将所述空分交叉数据与所述时分交叉数据进行级联寻址译码，得到最终时分交叉数据，根据所述最终时分交叉数据进行所述时分交叉矩阵模块的数据交叉操作。本发明逻辑需求量很小，可以直接集成在TUDX芯片内部完成，节省了大量设备成本，降低了设备的研发成本与周期，也使后期设备的维护成本大幅下降。

Description

光同步数字传输系统中的交叉矩阵的实现方法及装置

技术领域

本发明涉及通讯技术领域中的光同步数字传输技术，特别是涉及一种光同步数字传输系统中的交叉矩阵的实现方法及实现装置。 

背景技术

在SDH(数字同步体系)光同步数字交叉设备中，业务的调配都是通过交叉板完成的，交叉板是处于SDH设备核心地位的单板。SDH设备的交叉矩阵设计分AUDX(空分交叉矩阵)和TUDX(时分交叉矩阵)两种，其中AUDX指的是以AU(管理单元)为交叉单位的的交叉矩阵，TUDX指的是以TU(支路单元)为交叉单位的交叉矩阵。 

对于传输设备而言，空分交叉是必须的不可缺少的功能模块，而对于比较大容量的传输设备而言，空分交叉功能的设计需要占据非常大的逻辑容量，所以一般都会将空分交叉功能单独设计，大部分情况是单独设计成一块空分交叉板，或者对于小容量集成式设备，会将空分交叉功能芯片组和时分交叉功能芯片组集成在一块单板上进行设计。 

目前，随着微电子技术的发展，TUDX的容量可以设计的越来越大，甚至可以做到将该传输设备所有的业务接口都引入TUDX的设计中，实现该设备的全时分交叉。 

那这时是否还需要空分交叉功能呢？答案是肯定的。因为对于传输设备而言有一个APS(自动保护倒换)倒换时间的要求，就是在传输路径出现故障时，整个网络的业务需要在50ms内恢复正常。如果只有时分交叉没有空分交叉功能的设计，传输路径出现故障需要进行业务切换时，单板软件就需要对大量的TU交叉地址进行写入操作，耗费大量的时间，使APS倒换时间指标无法达到要求。比如对于一条AU业务的切换，有空分交叉矩阵时，只需要软件向该AU的地址写入一条交叉命令即可，而如果没有空分矩阵的功能设计时，软件 就需要向该AU中的所有TU的寄存器写入交叉命令，比如对于以TU12为单位的时分矩阵的设计，需要写入63条命令，相当于花费有空分矩阵设计时的63倍的时间。 

既然空分交叉功能必须设计，那么可以按照SDH设备的功能需求构造出在全时分交叉的情况下设备的最简交叉功能模型，如图1所示，即在时分交叉矩阵TUDX的前后各串接一个等容量的空分交叉矩阵AUDX。 

在通常情况下，交叉矩阵的设计是将交叉控制数据写入CM(控制器)中，所有输入的待交叉数据流送入DM(高速缓存)中缓存，根据CM的数据控制输入数据流交叉到相应的输出端口。这样，TUDX前后各串接一个等容量的AUDX的功能实现模型就如图2所示。其中的两个AUDX和TUDX的设计都需要占据非常多的逻辑资源。所以，在现有的大容量全时分交叉板上不增加额外芯片就添加相同容量的AUDX的设计是非常困难的。对于提供全时分交叉功能的设备而言，通常的设计是在系统上再增加一块空分交叉板实现AUDX，或者再单独设计一块将空分交叉功能芯片和时分功能芯片集成在一起的单板，而不是将通常的时分交叉板直接作为系统的交叉板使用，这使设备成本和研发维护成本大大增加。 

如何可以在现有的全时分交叉板的基础上，增加很少的逻辑就实现系统所需要的增加同容量的AUDX的功能，使得该功能可以集成在目前的TUDX芯片内，达到全时分交叉板不改单板硬件就直接用作系统的交叉板的目的，成为现在面对的一个具有挑战性的难题。 

发明内容

本发明的目的是提供一种光同步数字传输系统中的交叉矩阵的实现方法及装置，解决现有技术在时分交叉板的基础上实现空分交叉功能需要很大的逻辑资源，现有时分交叉板必须更改硬件才可以用作全时分交叉系统的空分时分合一板的技术问题。 

为了实现上述目的，本发明提供了一种光同步数字传输系统中的交叉矩阵的实现方法，其中，包括如下步骤： 

步骤一，将第一随机存储器和第二随机存储器设置在时分交叉矩阵模块的两端，并且分别存储等容量的空分交叉矩阵的空分交叉数据； 

步骤二，将所述第一随机存储器、所述时分交叉矩阵模块内的时分交叉数据存储器、所述第二随机存储器进行级联； 

步骤三，将所述空分交叉数据与所述时分交叉数据进行级联寻址译码，得到最终时分交叉数据，根据所述最终时分交叉数据进行所述时分交叉矩阵模块的数据交叉操作； 

其中，所述随机存储器中的每个地址代表空分交叉矩阵的输出管理单元号，所述地址中的数据代表所述输出管理单元对应的输入管理单元号，从而使所述随机存储器中的所述空分交叉数据记录输出管理单元与输入管理单元的对应关系。 

上述的方法，其中，所述时分交叉数据存储器中的每个地址代表时分交叉矩阵的输出支路单元号，所述时分交叉数据存储器中的每个地址中的数据的高位部分代表输入管理单元号，所述时分交叉数据存储器中的每个地址中的数据的低位部分代表输入支路单元号。 

上述的方法，其中，在步骤三中，进行级联寻址译码得到最终时分交叉数据的过程包括：由级联的各存储器中的管理单元数据进行串连寻址得到所述最终时分交叉数据的管理单元部分，取所述时分交叉数据存储器中的支路单元级别的交叉数据得到所述最终时分交叉数据的支路单元部分。 

上述的方法，其中，所述串连寻址包括：所述第二随机存储器的每个地址中的数据对应所述时分交叉数据存储器中的管理单元地址号，所述时分交叉数据存储器中的数据的高位部分对应所述第一随机存储器的地址，所述第一随机存储器的地址中的数据对应所述最终时分交叉数据的管理单元部分。 

为了实现本发明的目的，本发明还提供了一种光同步数字传输系统中的交叉矩阵的实现装置，其中，包括第一随机存储器、第二随机存储器和时分交叉矩阵模块；所述第一随机存储器和第二随机存储器设置在所述时分交叉矩阵模块的两端，并且分别存储等容量的空分交叉矩阵的空分交叉数据；所述第一随机存储器、所述时分交叉矩阵模块内的时分交叉数据存储器、所述第二随机存储器级联连接，并且所述时分交叉矩阵模块根据由所述空分交叉数据与所述时分交叉数据进行级联寻址译码得到的最终时分交叉数据进行数据交叉操作； 

其中，所述随机存储器中的每个地址代表空分交叉矩阵的输出管理单元号，所述地址中的数据代表所述输出管理单元对应的输入管理单元号，从而使所述随机存储器中的所述空分交叉数据记录输出管理单元与输入管理单元的对应关系。 

上述的装置，其中，所述时分交叉数据存储器中的每个地址代表时分交叉矩阵的输出支路单元号，所述时分交叉数据存储器中的每个地址中的数据的高位部分代表输入管理单元号，所述时分交叉数据存储器中的每个地址中的数据的低位部分代表输入支路单元号。 

上述的装置，其中，所述最终时分交叉数据的管理单元部分由级联的各存储器中的管理单元数据进行串连寻址得到，所述最终时分交叉数据的支路单元部分取所述时分交叉数据存储器中的支路单元级别的交叉数据。 

上述的装置，其中，所述串连寻址包括：所述串连寻址包括：所述第二随机存储器的每个地址中的数据对应所述时分交叉数据存储器中的管理单元地址号，所述时分交叉数据存储器中的数据的高位部分对应所述第一随机存储器的地址，所述第一随机存储器的地址中的数据对应所述最终时分交叉数据的管理单元部分。 

本发明的技术效果在于： 

采用本发明方法，相当于在一个TUDX的前后分别增加一个等容量的AUDX的设计，但由于只执行了一次与TUDX相同的交叉动作，所以在逻辑容量上相当于在原有TUDX的逻辑基础上只增加了两个存储AU交叉数据的RAM，而不是增加了两个逻辑需求量很大的AUDX，其逻辑需求量很小，可以直接集成在TUDX芯片内部完成，从而达到系统的时分交叉板无需更改硬件就可以直接用作全时分交叉系统的空分时分合一板的目的，节省了大量设备成本，降低了设备的研发成本与周期，也使后期设备的维护成本大幅下降。 

图1为TUDX前后各串接一个同容量AUDX的功能模型图； 

图2为TUDX前后各串接一个同容量AUDX的功能实现模型图； 

图3为本发明提供的TUDX前后各串接一个同容量AUDX的功能实现模型图； 

图4为本发明实施例的交叉数据路径示意图。 

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。 

本发明主要是建立一种巧妙的算法实现模型，使得增加很少的逻辑资源，就可以在大容量的TUDX的前后实现串接两个等容量的AUDX的功能，使得该功能可以直接集成在现有的TUDX芯片内，这样，在系统实现全时分交叉的情况下，时分交叉板可以直接用作系统的空分时分合一板使用，可以统一平台产品的板件，也可以节省大量的设备成本与研发维护成本。 

本发明方法的功能实现模型如图3所示，主要是在原TUDX的逻辑的基础上，增加两块RAM，分别存储两个等容量AUDX的交叉数据，然后对这两个存储AUDX数据的RAM和原TUDX中存储时分交叉数据的RAM进行级联寻址译码，算出一个最终的TUDX的交叉数据，然后根据这个计算出来的TUDX交叉数据进行一次TUDX的数据交叉动作。所以，对于在大容量的TUDX的前后实现串接两个等容量的AUDX的功能，在逻辑上只增加了两个存储等容量AUDX的交叉数据的RAM就可以了。逻辑需求量很小，可以达到集成到目前的TUDX的芯片中的目的。 

对于在有N个AU的交叉容量的TUDX的前后实现串接两个有N个AU的交叉容量的AUDX的功能，具体操作分步骤叙述如下： 

1)增加一个RAM A，用来存储有N个AU的交叉容量的1号AUDX中的交叉数据。RAM A中有N个地址，每个地址对应1号AUDX中的输出AU号，每个地址中的数据对应1号AUDX的输入AU号。比如对于a号AU交叉到b号AU，表达为在地址b中写入数据a。 

2)增加一个RAM C，用来存储有N个AU的交叉容量的2号AUDX中的交叉数据。RAM C中有N个地址，每个地址对应2号AUDX中的输出AU号，每个地址中的数据对应2号AUDX的输入AU号。 

3)将原TUDX中存储交叉数据的RAM定义为RAM B，RAM B中有NXM个地址，(N表示有N个AU的交叉容量，M表示每个AU中的有M个交叉颗粒。如果对于按列交叉设计的TUDX，M＝270；对于按TU12为单位的交叉设 计，M＝63。为表达方便，以下表述中假设该TUDX是采用按TU12为单位交叉的模式，M＝63)每个地址对应TUDX中的输出TU号，每个地址中的数据分为两部分，分别是高位数据部分和低位数据部分，高位数据部分对应TUDX的输入AU号，低位数据部分对应TUDX的输入TU号。比如对于TUDX的a号AU中的b号TU，交叉到c号AU中的d号TU，可以表达为在c^*63+d的地址中的高位数据部分写入a，低位数据部分写入b。 

4)将RAM A、RAM B、RAM C的数据级联寻址译码为一个TUDX的交叉数据。具体的方法是：交叉数据的AU部分由三个RAM的AU数据串连寻址得到，交叉数据的TU部分取RAM B中的TU级别的交叉数据。三级RAM的串连寻址方法为RAM C中的数据对应RAM B中的AU地址号，RAM B中的高位数据部分即输入AU号数据对应RAM A中的地址，RAM A中的数据最后对应计算后的交叉数据的AU部分。 

5)根据三级RAM级联译码计算出的交叉数据进行TUDX的一次数据交叉。 

下面介绍一个利用本发明方法进行时隙交叉配置的实例，如图4所示： 

1号空分交叉矩阵的配置的是3号AU交叉到8号AU，时分交叉矩阵中的数据是8号AU的5号TU12交叉到2号AU的7号TU12，2号空分交叉矩阵的配置的是2号AU交叉到6号AU。 

对应这样的交叉配置关系，在三个RAM中存储的数据和地址分别是：RAM A的对应8号AU输出的地址写入的是3，RAM B的对应2号AU的7号TU12输出的地址的高位数据部分写入的是8，低位数据部分写入的是5，RAM C的对应6号AU输出的地址写入的是2。 

根据本发明方法，其计算经过为： 

因为2号空分交叉矩阵的输出接口对应的是三个交叉矩阵的总输出接口，2号空分交叉矩阵的配置的是2号AU交叉到6号AU。所以需要到时分交叉矩阵的2号AU的地址中寻找交叉数据，而时分交叉矩阵中2号AU中有7号TU12配置有数据，所以对应的总交叉的输出接口为6号AU的7号TU12。输入接口的TU号直接取对应的RAM B中的低位数据5号TU12即可，输入接口的AU数据再根据RAM B中的高位数据部分是8，到RAM A的8号AU 的输出接口的地址中找，而RAMA的对应8号AU输出的地址写入的是3，所以三级RAM级联寻址的方法计算出的输入接口的AU号为3。 

综合三个交叉矩阵的数据计算出来的输入输出数据的交叉结果为3号AU的5号TU12交叉到6号AU的7号TU12，然后根据这个计算结果进行常规的TUDX的数据交叉动作。 

本发明方法被应用于时分交叉板的设计实例后，实例中的时分交叉板的TUDX的容量是80G，如果在系统容量为80G的系统中做空分时分交叉板使用，需要增加两个80G的AUDX的设计，按照常规设计两个80G的AUDX占据的资源是非常大的，需要系统增加一块空分交叉板，或者在时分交叉板上再增加一片大容量的FPGA(现场可编程门阵列)单独设计，因此在不改动该时分交叉板硬件的条件下，板件无法既用作单独的时分交叉板又用作80G系统的空分时分交叉板。而采用本发明方法，要增加两个80G的AUDX的功能设计只需增加两片RAM就可以了，逻辑需求量很小，可以轻松的集成在80G的TUDX的内部，可以做到该时分交叉板在不同容量系统中的通用性，节省了大量的设备成本，研发成本，和后期维护成本。， 

由上可知，采用本发明方法，对于在一个TUDX的前后分别增加一个等容量的AUDX的设计，由于只执行了一次与TUDX相同的交叉动作，所以在逻辑容量上相当于在原有TUDX的逻辑基础上只增加了两个存储AU交叉数据的RAM，而不是增加了两个逻辑需求量很大的AUDX，逻辑需求量很小，可以直接集成在TUDX芯片内部完成。从而达到系统的时分交叉板无需更改硬件就可以直接用作全时分交叉系统的空分时分合一板的目的，节省了大量设备成本，降低了设备的研发成本与周期，也使后期设备的维护成本大幅下降。 

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种光同步数字传输系统中的交叉矩阵的实现方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，将第一随机存储器和第二随机存储器设置在时分交叉矩阵模块的两端，并且分别存储等容量的空分交叉矩阵的空分交叉数据；

步骤二，将所述第一随机存储器、所述时分交叉矩阵模块内的时分交叉数据存储器、所述第二随机存储器进行级联；

步骤三，将所述空分交叉数据与时分交叉数据进行级联寻址译码，得到最终时分交叉数据，根据所述最终时分交叉数据进行所述时分交叉矩阵模块的数据交叉操作；

所述第一和第二随机存储器中的每个地址代表空分交叉矩阵的输出管理单元号，所述地址中的数据代表所述输出管理单元号对应的输入管理单元号，从而使所述第一和第二随机存储器中的所述空分交叉数据记录输出管理单元与输入管理单元的对应关系。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述时分交叉数据存储器中的每个地址代表时分交叉矩阵的输出支路单元号，所述时分交叉数据存储器中的每个地址中的数据的高位部分代表输入管理单元号，所述时分交叉数据存储器中的每个地址中的数据的低位部分代表输入支路单元号。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤三中，进行级联寻址译码得到最终时分交叉数据的过程包括：由级联的各存储器中的管理单元数据进行串连寻址得到所述最终时分交叉数据的管理单元部分，取所述时分交叉数据存储器中的支路单元级别的交叉数据得到所述最终时分交叉数据的支路单元部分。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述串连寻址包括：所述第二随机存储器的每个地址中的数据对应所述时分交叉数据存储器中的管理单元地址号，所述时分交叉数据存储器中的数据的高位部分对应所述第一随机存储器的地址，所述第一随机存储器的地址中的数据对应所述最终时分交叉数据的管理单元部分。

5.一种光同步数字传输系统中的交叉矩阵的实现装置，其特征在于，包括第一随机存储器、第二随机存储器和时分交叉矩阵模块；

所述第一随机存储器和第二随机存储器设置在所述时分交叉矩阵模块的两端，并且分别存储等容量的空分交叉矩阵的空分交叉数据；

所述第一随机存储器、所述时分交叉矩阵模块内的时分交叉数据存储器、所述第二随机存储器级联连接，并且所述时分交叉矩阵模块根据由所述空分交叉数据与时分交叉数据进行级联寻址译码得到的最终时分交叉数据进行数据交叉操作；

所述第一和第二随机存储器中的每个地址代表空分交叉矩阵的输出管理单元号，所述地址中的数据代表所述输出管理单元号对应的输入管理单元号，从而使所述第一和第二随机存储器中的所述空分交叉数据记录输出管理单元与输入管理单元的对应关系。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述时分交叉数据存储器中的每个地址代表时分交叉矩阵的输出支路单元号，所述时分交叉数据存储器中的每个地址中的数据的高位部分代表输入管理单元号，所述时分交叉数据存储器中的每个地址中的数据的低位部分代表输入支路单元号。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述最终时分交叉数据的管理单元部分由级联的各存储器中的管理单元数据进行串连寻址得到，所述最终时分交叉数据的支路单元部分取所述时分交叉数据存储器中的支路单元级别的交叉数据。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述串连寻址包括：所述第二随机存储器的每个地址中的数据对应所述时分交叉数据存储器中的管理单元地址号，所述时分交叉数据存储器中的数据的高位部分对应所述第一随机存储器的地址，所述第一随机存储器的地址中的数据对应所述最终时分交叉数据的管理单元部分。

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