7:测量和仿真得到的增益(G)、Rollett稳定系数(k)和稳定性指...

洪涛等

摘 要： SDH站点的交叉功能是实现业务配置和SDH网络保护倒换功能的基础，它联系起了支路信号和线路信号。首先通过对交叉架构的设计，使用软件仿真实现SDH站点中的交叉连接系统，完成SDH站点的交叉功能；其次，针对现网SDH站点的业务配置中，有时会出现内部阻塞的情形，该交叉仿真系统能对低阶交叉配置出现的内部阻塞问题进行模拟，以利于实际中的业务配置相关问题的分析与解决。为实现以上两个主要仿真功能，这里结合VC?12帧的特点，提出了一种基于改良TST结构的低阶交叉仿真部署方案CFTT。

关键词： 交叉连接； 内部阻塞； CFTT； 仿真设计

中图分类号： TN926?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2015）03?0016?04

Simulation design of SDH network low?order cross connection

based on improved TST structure

HONG Tao1， YE Bin?bin2， HUANG Jun2， LIU Zhi?wei1

（1. Shenzhen Power Supply Bureau， Ltd.， Shenzhen 518000， China； 2. South China University of Technology， Guangzhou 510640， China）

Abstract： The cross connection function of SDH station is the basis for service configuration and SDH network protection switching function. Due to the important role of the cross connection function in the SDH network， the cross connection architecture is designed in this paper and software simulation technology is used to achieve the cross connection function of SDH station. this cross connection simulation system is able to simulate the phenomenon of the inner obstruction which appears in the SDH low?order cross configuration sometimes. Therefore the simulation system can analyze and solve the problems of service configuration in reality. To achieve the above two major simulation functions， a low?order cross connection simulation program called CFTT （Connect First Test Then） based on the improved TST structure is proposed in combination with the characteristics of VC?12.

Keywords： cross connection； inner obstruction； CFTT； simulation design

0 引 言

广泛应用于传送网的SDH站点是承载各种通信业务的基础。在SDH网络的站点中，交叉连接模块是进行业务配置的基础，它对线路板与支路板上的业务进行分配，是线路与支路信号间的桥梁，是SDH站点数据处理分配关键的一环。针对SDH站点功能的应用研究一直是工程技术人员的一项重要工作。在现网业务配置等交叉连接功能的应用中，有时会出现业务配置界面显示空余时隙，但出现下发失败等内部阻塞的情形。此类问题的研究无法借助于现网设备进行。本文的背景即是希望使用软件仿真技术完成对信号交叉连接和内部阻塞等功能的模拟。

在文献[1]中利用TST的交叉架构，完成高、低阶的SDH交叉芯片的设计，并利用FPGA相关技术进行验证，这种方案证实了TST方案的可行性；文献[2]设计了一种两级结构的4×4交叉连接矩阵；文献[3]是对一个VC?4内的VC?12进行的时隙交叉进行了系统设计；文献[4?5]分别论述了SDH交叉连接系统完整的系统组成和硬件实现细节，系统的差异性主要体现在交叉规模和支路处理。

SDH交叉功能硬件实现的方案较多，但都未专门对SDH站点内部阻塞产生的原因及针对特定的架构模型进行模拟分析。本文在交叉连接仿真系统的设计中，借助于仿真技术的优势，结合VC?12帧在总线上的信号具有类似同步时分信号的特点，选取了一种重构的TST结构，实现交叉连接的功能，并对交叉连接中的内部阻塞进行仿真研究。

1 交叉连接系统介绍

以中兴某型多业务处理设备的交叉规模为例，交叉板将完成至多16路VC?4级别高阶全交叉和1 008路VC?12级别低阶全交叉的处理。线路送入的信号为串行VC?4，支路板为串行VC?12。

图1 交叉连接系统组成

本文设计的交叉仿真系统具备与中兴设备相同的交叉规模，系统组成如图1实方框所示，交叉仿真板由高阶交叉、第一适配级、低阶交叉和第二适配级4个部分构成。根据信号的处理流程分析，交叉板对于16路高阶VC?4信号的处理，可以分为两部分：即无需参与低阶线路交叉和整体交叉的高阶路，参与低阶交叉并被第一适配级解复用再由第二适配级整合返回到线路中去的高阶路。高阶交叉级采用空分连接结构完成VC?4帧间的高阶交叉，不会产生阻塞，第一、二适配级主要完成VC?4到VC?12信号的转换，因而本文设计的重点放在低阶交叉级，实现VC?4、VC?12两种颗粒度下低阶线路与支路信号间的全交叉。

2 CFTT的低阶交叉仿真

在图1中的低阶交叉级，本文提出了一种结合了VC?12复帧信号的格式特点，减少交换时延、提高交换速率的交叉部署方案CFTT（Connect First Test Then，先预连接再检验）。CFTT是指仿真平台根据用户的业务配置，预先建立起VC?12级别交叉输入输出端口之间的映射关系，初始化交叉连接关系，再使用TST网络模型对用户交叉连接关系进行校验验证，最后成功设置交叉连接。

该方案满足了对交叉连接内部阻塞模拟的仿真需求。考虑到VC?12颗粒具备同步时分信号特点，CFTT的方案在基于对现有TST网络改良基础上，满足仿真平台对交叉连接功能的仿真需求。改良的TST网络如图2所示。

2.1 改良的TST网络

检验部分的改良TST网络分成了三级，如图2所示。

第一、二时分交换T级与空分交换的S级。T级均配置了数据存储器和控制存储器，S级配置了控制存储器控制输入总线上开关节点的开闭，不同于普通的TST网络，还设置了21路支路信号上下的总线与缓存。T级数据存储器存储代表着VC?12帧的编号，第一T级控制存储器控制VC?12帧的读出，第二T级控制存储器控制VC?12帧的写入，每个T级的存储器均含有63个存储单元。考虑到STM?4级别，设置了16个S级控制存储器用于控制16条输入总线，每个S级的控制存储器设置了63个单元。

16路上的每个VC?4帧，经过第一适配级的处理成为串行的63个VC?12帧，每个VC?12帧作为信道资源，承载了不同的净负荷，低阶交叉将在融入最多21路支路信号的基础上，实现1 008个VC?12帧中净负荷的重新分配，并随着第二适配级的处理再次返回到线路中传输或者下行到支路板。

2.2 CFTT预连接

针对每一条交叉连接，根据描述格式上满足惟一性、确定性以及最简洁性的原则，对交叉连接信息的信源和信宿端口的表示采用了统一化的编号，对1 008路低接线路与21路支路共1 029路VC?12输入端口按序进行编号No1，对自次T级输出的1 008路低阶线路按序进行编号No2。（No1，No2）即可表示一条交叉信息。对于第i路输入总线上的第j个VC?12帧，其输入的信源编号No1为（i*63+j-1）。对于第k路支路VC?12帧，其输入的信源编号No1为（1 008+k）。对于第i路输出总线上的第j个VC?12帧，其输出的信宿编号No1为（i*63+j-1）。其中，0≤i≤15，1≤j≤63，0≤k≤20。

对于交叉网络，可以使用类似于映射的表示法，表示一条交叉信息信源和信宿端口的间的关系：对上述CFTT算法中的重构TST网络其统一化信源、信宿端口间存在着映射关系F：

[F（No2）=No1， 0≤No1≤1 028， 0≤No2≤1 007]

映射F涵盖了广播的情况，即一个输入可能对应多个输出，但一个输出端口只能对应一个输入。

2.3 CFTT的检验法则

CFTT对预连接是采用检验法则进行筛选，筛选的实质是按照TST网络配置的方式，对各个连接进行资源分配与控制存储器的写入。图3中即列出了（VC4?0～ VC12?9），记为（0，9）到（14，7）以及（9，24）到（15，8）的交叉验证。交叉验证完成的标志是，三级网络中的控制存储器的成功写入，并且未发生内部阻塞。

以数据A为例，讲述TST处理的详细过程。（0，9）到（14，7）是用户从客户端配置的一条交叉连接。数据A所在第0路中的第9个VC?12经过时钟控制顺序写入到第一T级DMA0（Data Memory A）的第9个数据存储器中，DMA0对应的控制存储器CMA0（Control Memory A）中为A分配的是第12个内部时隙，因此在CMA0的第12个单元写入9，表示会在第12个内部时隙读出DMA0的单元9即数据A。S级采用的是输入控制，因而每一条输入总线拥有一个含63个单元的控制存储器CMC（Control Memory C），由CMC单元的内容即是输出总线的编号，因此对应于A所在第一条总线的第12个单元中将写入A的出线号14。

A通过S级输出到次T级，次T级采用的是输入控制，由于用户业务配置的是交叉到14号总线的第7个VC?12，因而CMB14第12个单元将写入7，在A到来的第12时隙将其写入DMB14的第7个单元，使A在第7个VC?12输出，完成了交换。

一般情形下，对某一条连接其内部时隙的改变对于预先生成的连接是不透明的，无法感知到。当内部时隙调整无法避免内部阻塞时，将导致业务下发失败，从而预先生成的连接中，将删除这一条交叉连接。

2.4 内部阻塞的模拟

21路支路信号根据交叉配置，会在S级的输入处根据线路的空闲VC?12融入到TST网络中实现交叉，进入S级的仍旧是1 008个VC?12帧。对TST网络输出总线i上的第j个其中：[x]是分配的内部时隙。对内部时隙x的分配可以有不同的算法，发生阻塞后，可进行局部的调整，因此内部时隙给CFTT的交换提供了很大的自由度。TST网络中常按照半帧法的对应关系，来确定反向通路的时隙。但 CFTT的交换不同于语音通话的双工方式，可以看作是单向，因而此处对x的时隙分配若采取与信源VC?12编号一致的方式为：[x=F（i*63+j-1）-F（i*63+j-1）63*63=a[i][j]-a[i][j]63*63]

通过以上的分析过程可以看到，通过式（3），（4）的比较，第一T级输入与输出仅VC?12发生了变化，即第一T级完成了输入时隙到内部时隙的变换。通过式（4），（5）的比较，S级只改变了VC?4的输出总线编号。通过式（1），（5）的比较，第二T级则完成了内部时隙到输出时隙j的变换。由于1 008个S级的控制存储器（Space Control Memory）单元，存储器单元可以由（p，q）来编号，其中p为列，q为行（0≤p≤15，0≤q≤62）。SC（Space Control）每个单元的内容对应了所在列p对应的总线，在时隙q的输出总线号，对满足式（1）的输出帧，可以得到其对应的S级控制存储器内容为：

[SCa[i][j]63x=i] （6）

发生阻塞，即是对两个不同输入总线（[a[i1][j1]63][≠][[a[i2][j2]63]]）的VC?12，在相同输出总线（[i1=i2]）的条件下，分配了相同的内部时隙（x1=x2）。解决内部阻塞，只需要改变x值，使两个VC?12不在同一内部时隙x在同一输出端口i输出。

3 结果分析

下面给出了基于对S级控制存储器遍历来验证和解决内部阻塞的方法。如图3所示，站点S1总线1上的第56个VC?12帧成功交换到输出总线1的第60个输出帧，且采用随机分配的方式成功分配第2个内部时隙；此时需要再增加一个总线2上的第2个VC?12帧到输出总线1中，而新增时隙采用默认的内部时隙分配方式，即分配内部时隙2，此时两个输入帧企图在同一个内部时隙占用同一个输出总线，即会出现内部阻塞。

在业务量较低时，现网中站点一般不会发生内部阻塞。仿真系统可以通过对任一个站点内部阻塞的模拟触发与解决，阐明采用重构TST架构下的内部阻塞触发与解决机制。这种特定架构下的内部阻塞仿真，虽对现网中不同SDH交叉实现架构不具备普遍的意义，但有助于用户更透彻理解内部阻塞存在的可能性以及更合理地分配使用空闲时隙的必要性。

4 结 语

本文在介绍交叉仿真系统的整体结构之后，着重对低阶交叉部分进行了设计与实现。在低阶交叉级，提出了一种CFTT的低阶交叉方案，CFTT核心使用了改良的TST架构进行交叉预连接关系的检验，完成VC?12颗粒度的线路、支路交换和内部阻塞的模拟。本仿真设计阐明了在改良TST特定交叉架构下内部阻塞产生的原因，说明了现网中业务配置产生内部阻塞的必然性，对于现网中业务配置等站点交叉功能应用具有较大的意义。

参考文献

[1] 刘钊远，韩俊刚.一种高速大容量SDH交叉连接芯片的设计与实现[J].光通信技术，2006，30（3）：39?41.

[2] 袁玉英.SDH数字交叉连接矩阵的设计研究[D].济南：山东大学，2006.

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[4] 唐敬雄.大容量DXC数据交叉复用设备的设计和研究[D].长沙：中南大学，2005.

[5] 谢云鹏.SDH 系统中交叉连接模块的设计与实现[D].西安：西安电子科技大学，2001.

[6] 廖晓闽，张引发，林初善，等.数据挖掘技术在光传送网管理系统中的应用[J].现代电子技术，2008，31（12）：69?71.