CE1路由器的硬軟件設(shè)計(jì)方案-技術(shù)方案

精品文檔-下載后可編輯CE1路由器的硬軟件設(shè)計(jì)方案-技術(shù)方案1引言

近年來，伴隨著各種通信技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，各種網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)和服務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬提出了越來越高的要求。SDH/SONET作為一種傳輸技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是傳輸速率高，傳輸延時(shí)小，可組成自愈環(huán)網(wǎng)絡(luò)，使網(wǎng)上傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)得到充分保護(hù)，在傳輸網(wǎng)上被大量采用，成為目前光纖網(wǎng)上的骨干傳輸技術(shù)。

伴隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬的發(fā)展，網(wǎng)點(diǎn)建設(shè)的主流帶寬已經(jīng)由原來64/128K（DDN線路）發(fā)展到2M（SDH線路），隨之也對(duì)網(wǎng)絡(luò)改造提出了更高的建設(shè)需求：

①要求中心匯聚設(shè)備能夠簡潔的實(shí)現(xiàn)2M的匯聚：避免中心堆疊一大堆傳輸設(shè)備，增加故障點(diǎn)；

②網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)具有良好的擴(kuò)展性：能夠?qū)崿F(xiàn)未來網(wǎng)點(diǎn)的擴(kuò)展，其主機(jī)性能能支持高速板卡的擴(kuò)展；

③提供有效的網(wǎng)絡(luò)投資保護(hù)：網(wǎng)絡(luò)建設(shè)既能有效的滿足現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需求，不至于占用現(xiàn)有過多資源，又能很好的支撐未來網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展。

④有效的解決網(wǎng)橋＋交換機(jī)的組網(wǎng)模式：既能避免匯聚主設(shè)備加以太板卡外接一大堆網(wǎng)橋的方式增加的故障點(diǎn)，減少維護(hù)麻煩；又能避免交換機(jī)組網(wǎng)方式無法徹底解決廣播風(fēng)暴，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)病毒擴(kuò)散使得業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的癱瘓。

2CPOS路由器介紹

2.1CPOS工作原理

SDH傳輸業(yè)務(wù)信號(hào)時(shí)各種業(yè)務(wù)信號(hào)要進(jìn)入SDH的幀都要經(jīng)過映射、定位和復(fù)用三個(gè)步驟：映射是將各種速率的信號(hào)先經(jīng)過碼速調(diào)整裝入相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)容器（C），再加入通道開銷（POH）形成虛容器（VC）的過程，幀相位發(fā)生偏差稱為幀偏移；定位即是將幀偏移信息收進(jìn)支路單元（TU）或管理單元（AU）的過程，它通過支路單元指針（TUPTR）或管理單元指針（AUPTR）的功能來實(shí)現(xiàn)；復(fù)用則是將多個(gè)低價(jià)通道層信號(hào)通過碼速調(diào)整使之進(jìn)入高價(jià)通道或?qū)⒍鄠€(gè)高價(jià)通道層信號(hào)通過碼速調(diào)整使之進(jìn)入復(fù)用層的過程。

SDH能夠從高速信號(hào)中直接分/插出低速支路信號(hào)（例如2Mbit/s），這是因?yàn)榈退僦沸盘?hào)在高速SDH信號(hào)幀中的位置有預(yù)見性，而預(yù)見性的實(shí)現(xiàn)就在于SDH幀結(jié)構(gòu)中存在著管理單元指針（AU-PTR）。AU-PTR是用來指示信息凈負(fù)荷的個(gè)字節(jié)在STM-N幀內(nèi)的準(zhǔn)確位置的指示符，以便收端能根據(jù)這個(gè)位置指示符的值（指針值）正確分離信息凈負(fù)荷。指針有高、低階之分，高階指針是AU-PTR，低階指針是TU-PTR，支路單元指針（TU-PTR）的作用類似于AU-PTR只不過所指示的信息更加具體。

CPOS光接口板采用的是STM-1AU43TUG37TUG23TU12的映射路徑，從而將（155M/S）STM-1分拆為63個(gè)（2M/S）的E1數(shù)據(jù)信號(hào)，從而在廣域網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)63個(gè)網(wǎng)點(diǎn)數(shù)據(jù)的匯聚。

2.2CPOS的應(yīng)用

SDH的接入速率是155Mbits/s（STM-1），STM-1線路（即我們的CPOS）從用戶匯聚中心通過電信接入網(wǎng)到達(dá)電信傳輸機(jī)房，通過ODF（OpticalFiberDistributionFrame,光纖配線架）接入到ADM（AddandDropMultiplexer,分插復(fù)用器）設(shè)備，在ADM設(shè)備上拆分成2ME1的PDH線路，再通過DDF（DigitalDistributionFrame，數(shù)字配線架）和電信接入網(wǎng)到達(dá)用戶網(wǎng)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)。從而實(shí)現(xiàn)63路E1數(shù)據(jù)的傳輸匯總。組建相應(yīng)的廣域網(wǎng)。

3CPOS硬件設(shè)計(jì)

3.1MindspeedSDH/SONET套片

CPOS的功能主要由3顆芯片CX28500，CX29503，CX29600組成，CX29503，CX29610負(fù)責(zé)信號(hào)的分拆/復(fù)用處理，CX28500負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的收發(fā)處理。

3.1.1CX28500芯片

MindSpeed公司CX28500是一個(gè)高吞吐量的通信控制器，用于同步操作或多支持1024個(gè)數(shù)據(jù)信道的鏈路層應(yīng)用。每個(gè)信道可以配置HDLC，Transparent或SS7。MUSYCC工作在OSI模型的第二層，它安裝在多路串行接口設(shè)備和一個(gè)或多個(gè)主機(jī)控制器的共享緩沖內(nèi)存之間。MUSYCC不但可以作為PCI控制器，同時(shí)還可以提供32比特本地?cái)U(kuò)展總線（EBUS）控制器，它允許主機(jī)處理器直接通過MUSYCC在PCI上使用配置內(nèi)存映射的特性來訪問本地內(nèi)存和物理接口設(shè)備。MUSYCC采用相同的鏈表處理結(jié)構(gòu)為每一個(gè)活動(dòng)的數(shù)據(jù)信道管理內(nèi)存緩沖區(qū)，它的特性允許在內(nèi)存緩沖區(qū)和串口設(shè)備間以的主機(jī)處理器的干涉來傳輸數(shù)據(jù)，從而允許主機(jī)處理器可以集中處理高層的協(xié)議棧。

3.1.2CX29503芯片

CX29503寬帶通道多路復(fù)用器是一個(gè)高度集成的芯片，它能夠進(jìn)行映射，復(fù)用，分拆和成幀操作，它能夠把3個(gè)STS-1，AU-3，DS3，E3或者1個(gè)AU-4輸入轉(zhuǎn)換為84個(gè)DS1或63個(gè)E1的可用的組合。CX29503可以被用做一個(gè)SONET/SDH-TO-PDH映射器，可以以51Mbps，2Mbps和1.5Mbps的速率支持所有的標(biāo)準(zhǔn)映射，它也可以僅僅被用做一個(gè)PDH設(shè)備。它產(chǎn)生和結(jié)束所有的虛支路（VT）和虛容器路徑開銷字節(jié)。CX29503內(nèi)部包含3個(gè)嵌入式的DS3/E3成幀器，3個(gè)支持G.747的M13/E13復(fù)用/分拆單元，84個(gè)嵌入式的DS1成幀器，63個(gè)嵌入式的E1成幀器。其他的特性包括對(duì)于所有可支持的支路，都設(shè)計(jì)了標(biāo)準(zhǔn)化的告警標(biāo)志符，狀態(tài)監(jiān)控和錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器，此外還擁有一個(gè)嵌入式的命令與狀態(tài)處理器，它可以替主機(jī)承擔(dān)主要的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)操作。

3.1.3CX29610芯片

CX29610主要負(fù)責(zé)頭開銷的產(chǎn)生和消除，同時(shí)把進(jìn)來的STM-1信號(hào)轉(zhuǎn)換為3個(gè)STS-1信號(hào)通過SI-BUS與CX29503芯片相連。

3.2板卡設(shè)計(jì)

圖1CPOS板卡線路圖

如CPOS板卡結(jié)構(gòu)圖所示，CPOS的功能主要由3顆芯片CX28500，CX29503，CX29600組成，CX29503，CX29600負(fù)責(zé)信號(hào)的分拆/復(fù)用處理，CX28500負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的收發(fā)處理，通過PCI和主板內(nèi)存進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

4CPOS驅(qū)動(dòng)軟件設(shè)計(jì)

4.1驅(qū)動(dòng)軟件結(jié)構(gòu)

如圖中所示，驅(qū)動(dòng)軟件由六個(gè)功能性的模塊組成，分別是芯片初始化，硬件中斷處理，數(shù)據(jù)接收發(fā)送，接口狀態(tài)掃描，配置命令處理，錯(cuò)誤狀態(tài)處理。整個(gè)驅(qū)動(dòng)軟件的設(shè)計(jì)也是圍繞著這六大模塊進(jìn)行的。

芯片初始化模塊：該模塊負(fù)責(zé)初始化PCI和各個(gè)芯片，注冊(cè)中斷處理函數(shù)，使能相關(guān)的中斷，動(dòng)態(tài)為各個(gè)芯片分配相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，初始化相關(guān)的變量。

硬件中斷處理模塊：負(fù)責(zé)處理HDLC多路通道控制器CX28500所引起的各種中斷，如通道使能，通道關(guān)閉，發(fā)送結(jié)束中斷，數(shù)據(jù)幀接收中斷，COFA，OWNER錯(cuò)誤中斷等。

數(shù)據(jù)接收發(fā)送模塊：負(fù)責(zé)把上層HDLC模塊或PPP模塊傳送給底層的數(shù)據(jù)放入相應(yīng)的接口發(fā)送出去，負(fù)責(zé)把接收到的數(shù)據(jù)包傳送給上層模塊處理，同時(shí)在此模塊中還需申請(qǐng)釋放用來發(fā)送接收數(shù)據(jù)包的緩沖區(qū)。

接口狀態(tài)掃描模塊：該模塊需對(duì)物理接口不停地進(jìn)行掃描以取得當(dāng)前通信鏈路的狀態(tài)，比如信號(hào)丟失，光纖的插拔等，同時(shí)，在該模塊中需要在接口狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，對(duì)各子接口進(jìn)行處理。

配置命令處理模塊：該模塊對(duì)MMI傳下來的命令進(jìn)行解析，并執(zhí)行相應(yīng)的配置操作，如接口的生成，接口的取消操作，回環(huán)的設(shè)置，配置命令的保存等，并對(duì)無效的命令進(jìn)行處理。

錯(cuò)誤狀態(tài)處理模塊：當(dāng)發(fā)生信號(hào)丟失，CRC校驗(yàn)錯(cuò)，OWNER錯(cuò)等情況時(shí)，進(jìn)行相應(yīng)的處理，統(tǒng)計(jì)發(fā)生錯(cuò)誤的數(shù)目等。

4.2驅(qū)動(dòng)軟件流程

4.1.1initsys

從sys模塊中得到得到當(dāng)前系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)，包括：每個(gè)PCI插槽的membase，中斷號(hào)，當(dāng)前系統(tǒng)所插板卡的數(shù)目，每個(gè)PCI插槽上設(shè)備的類型和設(shè)備參數(shù)等。同時(shí)需要建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行初始化。

4.1.2initdevice

按照需求對(duì)硬件設(shè)備進(jìn)行初始化，包括：PCI配置空間的初始化，CX28500多路通道控制器的初始化，CX29503，CX29600信號(hào)處理芯片的的初始化，中斷處理函數(shù)的注冊(cè)，中斷使能。

4.1.3registerinterfacescan

注冊(cè)接口掃描處理函數(shù)，對(duì)接口的狀態(tài)以1秒為周期不停地進(jìn)行掃描，對(duì)不同的情形進(jìn)行處理，例如光纖的插拔，線路不穩(wěn)定，信號(hào)丟失等。

4.1.4registersenddatafunction

注冊(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送處理函數(shù)，供HDLC模塊進(jìn)行調(diào)用，用來發(fā)送HDLC數(shù)據(jù)包。

4.1.5mmicmdprocess

配置命令接收和處理操作，接收上層模塊發(fā)給驅(qū)動(dòng)模塊的配置命令并進(jìn)行相應(yīng)的配置操作，常見的配置命令有：接口的生成命令，接口的取消命令，顯示當(dāng)前配置命令，保存當(dāng)前配置命令，回環(huán)配置命令，時(shí)鐘配置命令等。

4.3數(shù)據(jù)輸入輸出處理

①CPOS路由器板卡通過光模塊與外部的光纖相連接，在接收方向上，通過信號(hào)處理芯片把高速的STM-1信號(hào)分拆為63路低速的E1信號(hào)之后，CX28500芯片中被分配了對(duì)應(yīng)時(shí)隙，適當(dāng)?shù)木彌_區(qū)，同時(shí)緩沖區(qū)描述符被正確地進(jìn)行了設(shè)置的通道就會(huì)接收對(duì)應(yīng)時(shí)隙中所傳入的E1數(shù)據(jù)，隨后CX28500芯片中的DMA控制器把接收到的數(shù)據(jù)通過PCI放入我們之前為通道申請(qǐng)的緩沖區(qū)中，同時(shí)中斷控制器會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)接收的中斷通知我們到緩沖區(qū)中去取數(shù)據(jù)，然后我們將接收到的數(shù)據(jù)包上傳給HDLC/PPP協(xié)議模塊。

②經(jīng)過HDLC/PPP協(xié)議模塊處理之后，數(shù)據(jù)包被傳遞給TCP/IP協(xié)議棧進(jìn)行處理，TCP/IP協(xié)議棧會(huì)根據(jù)系統(tǒng)中路由表的信息將所收到的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到正確的接口，如果目標(biāo)IP地址不存在，丟棄該數(shù)據(jù)包。

③在發(fā)送方向上，與接收方向相反，TCP/IP協(xié)議棧把要發(fā)送的數(shù)據(jù)包傳給HDLC模塊，HDLC模塊會(huì)調(diào)用我們所注冊(cè)的數(shù)據(jù)發(fā)送處理函數(shù)，在數(shù)據(jù)發(fā)送處理函數(shù)中把要發(fā)送的數(shù)據(jù)包掛入到相應(yīng)接口對(duì)應(yīng)通道的緩沖區(qū)中，同