專利名稱：：一種交換式的hdlc總線的制作方法
技術領域：
：本發明涉及光網絡設備的節點內部單盤管理技術，關鍵技術涉及HDLC總線技術和數據交換技術,具體地說是一種交換式的HDLC總線。
背景技術：
：網元節點內部通信機制是實現光網絡設備可管理可維護功能的基礎，其主要目的是提供管理盤和其他被管理盤通信的信道和機制，使得管理盤可以實時獲取被管理盤的信息，并可以對被管理盤進行實時控制。光網絡設備的節點內部通信一般釆用以下幾種機制l.HDLC總線；2.485總線；3.以太網總線。其中，HDLC總線和以太網總線由于速度高，用得最廣泛。HDLC總線和以太網總線這兩種技術相比較而言1)以太網總線具有全雙工通信的能力，可以實現任意單盤間的對等通信的優點，但要求所有單盤均支持以太網通信，硬件成本較高，在成本不敏感的高端設備中比較適合采用以太網總線；2)傳統的HDLC總線本質上是一種基于主從機制的共享式半雙工的通信總線，即任何時候只允許一個節點向總線發送數據，這樣就不能實現真正意義上的全雙工通信。但優點是成本較低，比較適合于低端光網絡設備。綜上所述，傳統的HDLC管理總線是半雙工的機制，存在以下局限1)只能采用輪詢的管理方式，采集信息的速度較慢；2)難以實現單盤告警主動上報；3)不支持任意單盤之間的隨機通信；34)物理拓撲采用點到多點的結構，存在阻抗匹配和信號完整性問題。
發明內容針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種交換式的HDLC總線，對傳統的HDLC總線進行改造，采用了專用的ASIC管理芯片及其軟件技術，結合了以太網全雙工通信的優點和HDLC總線低成本的優點，從而在幾乎不增加成本的前提下提高了HDLC總線的管理性能，使得采用HDLC總線機制進行管理的光網絡設備也可以很容易地實現一些傳統上不具備的功能，如單盤自動發現，單盤信息主動上報等。為達到以上目的，本發明采取的技術方案是-一種交換式的HDLC總線，包括設在網元節點內的主控單元和被管理單元，主控單元中設有一CPU，其特征在于主控單元中還設有HDLC管理單元，HDLC管理單元通過CPU局部總線接口和CPU交互數據，通過HDLC接口與若干被管理單元連接。在上述技術方案的基礎上，HDLC接口傳輸UDn、DDn和CLKn三個信號，UDn是上行數據信號，由被管理單元發送至主控單元，DDn是下行數據信號，由主控單元發送至被管理單元，CLKn是收發時鐘，由主控單元提供。在上述技術方案的基礎上，主控單元和HDLC管理單元的配置比例為1:11:4。在上述技術方案的基礎上，每個HDLC管理單元設有一路CPU局部總線接口和至少1路HDLC接口，每路HDLC接口都是全雙工的通信通道，被管理單元可以通過該通信信道在任意時刻發起數據通信。在上述技術方案的基礎上，HDLC管理單元設有32路HDLC接口。本發明所述的交換式的HDLC總線，對傳統的HDLC總線進行改造，采用專用的ASIC管理芯片及其軟件技術，具有全雙工通信和低成本的優點，提高了HDLC總線的管理性能，使得采用HDLC總線機制進行管理的光網絡設備可以很容易地實現交換功能。本發明有如下附圖圖1交換式的HDLC總線的各功能模塊及其相互邏輯關系；圖2主控單元的HDLC管理單元的軟件模塊結構；圖3數據交換層對數據包的處理流程。具體實施例方式以下結合附圖對本發明作進一步詳細說明。本發明是對傳統的HDLC總線的改造，交換式的HDLC總線的各功能模塊及其相互邏輯關系如圖1所示，包括設在網元節點內的主控單元和被管理單元，主控單元中設有一CPU,主控單元中還設有HDLC管理單元，HDLC管理單元通過CPU局部總線接口和CPU交互數據，通過HDLC接口與若干被管理單元連接。本發明中所提及的主控單元和被管理單元均位于光網絡設備的不同機盤(也稱為板卡)上，這些機盤通過背板互聯，如果沒有背板，各機盤之間就無法交換信息，背板可以說是聯系各個機盤的樞紐。圖1中的背板主要是表示主控單元和被管單元之間是如何聯系的，實際上背板間傳輸的信號很多，其中就包括本發明所描述的"交換式的HDLC總線"。在上述技術方案的基礎上，如圖1所示，HDLC接口傳輸UDn、DDn和CLKn三個信號，UDn是上行數據信號，由被管理單元發送至主控單元，DDn是下行數據信號，由主控單元發送至被管理單元，CLKn是收發時鐘，由主控單元提供。在上述技術方案的基礎上，主控單元和HDLC管理單元的配置比例為1:11:4。5在上述技術方案的基礎上，每個HDLC管理單元設有一路CPU局部總線接口和至少1路HDLC接口，每路HDLC接口都是全雙工的通信通道，被管理單元可以通過該通信信道在任意時刻發起數據通信。數據通信中傳輸的數據由HDLC管理單元接收并通過CPU局部總線接口傳輸到CPU中進行處理，數據經過二層交換進行處理，如果目的地址是主控單元，則送給主控單元的應用層軟件；如果目的地址是其他被管理單元，則轉發至其他被管理單元。詳細數據處理流程見圖3。在上述技術方案的基礎上，每個HDLC管理單元設有32路HDLC接口。當配置4個具有32路HDLC接口的HDLC管理單元時，本發明所述的HDLC總線最大可以管理128個被管理單元。HDLC管理單元是一種復用管理芯片，配置有如圖2所示的相應的軟件模塊，圖2所示的相應的軟件模塊可采用現有技術實現，可構成一個具有32128路端口的系統交換核心，各個通信實體采用點到點的方式接到其中的一個端口，構成無阻塞的全雙工交換系統，從而將傳統的HDLC總線改造成為了一種支持全雙工通信的交換式HDLC總線。圖2描述了HDLC管理單元的軟件模塊結構，為了實現靈活的數據交換以及對上層提供透明的傳輸功能，HDLC管理單元實現了一個小型的二層協議桟，其中1)HDLC收發驅動程序構成HDLC收發驅動層，完成實際的物理HDLC幀的發送與接收；2)數據交換模塊構成數據交換層，是一個軟件交換機，完成各個端口的數據交換，包括地址cache管理、隊列管理，轉發等子模塊。地址cache管理實現地址與端口的映射關系，形成一張地址端口映射表，有了這個表，應用層就無需關心數據要發給哪個端口，只需填好目的地址，即可將數據包發給應用接口層處理，應用接口層定義了專用的數據通信協議(含地址解析協議)來支持地址cache管理功能。數據通信中用到的收發隊列由專用的隊列管理模塊來管理，通過操作這些隊列來完成數據在各個端口之間的高效交換，從而避免大量的數據拷貝操作。專用的數據通信協議中的專用二字是特指其有別于標準以太網協議中的地址解析協議。專用的隊列管理模塊中的專用二字是指在軟件設計中，為了提高數據通信效率，專門在內存中建立的隊列及其管理模塊，這些隊列是支持DMA的，即硬件可以直接通過DMA將接收數據送到內存隊列或將發送數據從內存隊列直接發出，不需要CPU的干預。CPU只需在處理收發中斷時修改隊列的屬性即可。所說的專用的數據通信協議定義如下:<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>目的地址指目的機盤地址，即目的槽位地址，只需一個字節即可，Oxff表示廣播地址；源地址指源機盤地址，即源槽位地址，只需一個字節即可；控制字1字節，用于表示本幀是控制幀還是信息幀，1表示控制幀，0表示信息幀。控制幀主要用于實現地址解析協議，信息幀用于普通數據幀收發。長度域2字節，指協議數據單元的長度。協議數據單元PDU:是應用層管理協議數據。機盤是泛指光網絡設備上所插的各種板卡，一般簡稱為"盤"或"板"，包括管理類板卡和各種業務類板卡。管理單元位于管理盤上，被管理單元位于業務盤上。在系統中，每個槽位分配了不同的槽位地址，機盤插上之后，可以讀取該地址。本發明定義的地址解析協議很簡單當不知地址與端口的對應關系時，要向各個端口廣播發送一次地址解析請求幀，收到響應幀的端口來更新地址端口cache表，從而獲得地址與端口的對應關系。地址解析協議定義了兩種幀，其幀數據格式定義如下-A)請求幀格式:<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>(l字節)(l字節)(l字節)(2字節)字節l，字節2其中目的地址為廣播地址0xff，源地址是本盤地址。長度域為0x0002。協議數據單元為2字節，字節1=0x01，表示控制幀類型為地址解析協議請求幀，字節2是要解析的地址值。B)響應幀格式:目的地址源地址本控制字1長度0002協議數據單元(l字節)盤地址(2字節)PDU(可變長):(l字節)(l字節)字節l，字節2其中目的地址就是收到的請求幀中的源地址，源地址是本盤的地址。長度域為0x0002。協議數據單元為2字節，字節1=0x02，表示控制幀類型為地址解析協議響應幀，字節2是發出本響應幀的機盤地址值。3)應用層接口構成應用接口層，是與應用層軟件的接口，提供一組應用層API接口，包括數據發送功能、數據接收功能以及接口狀態統計查詢功能接口，供應用層調用。圖3描述了數據交換層對信息幀數據包的處理流程。首先進行接收處理，然后獲取數據包的目標地址信息，如果是廣播幀，則將該幀數據轉發到除接收端口之外的其他端口；如果不是廣播幀，則需要查找地址cache表，如果在地址cache表中找到該地址所對應的端口號，則將該幀數據轉發到相應的端口。如果在cache表中未找到相應的表項，則向各個端口廣播發送一次地址解析幀，等待回應以更新地址cache表0交換式HDLC總線上的任何通信實體均可以隨時發起對其他通信實體的數據通信，只需要遵循上述的協議格式即可。主控單元軟件內8部設計一個數據交換層，用來實現對32個HDLC端口及CPU端口任意二者之間的數據交換，以完成任意實體(主控單元、被管理單元)之間的數據交換，從而實現一個軟件交換機。數據交換主要有以下4種情況1)主控單元向被管理單元發送的數據,將由CPU總線發送到HDLC管理芯片，根據目的地址由HDLC管理芯片的驅動軟件發送到目標實體。2)被管理單元發送到主控單元的數據，進入HDLC管理芯片，數據交換層收到后，判斷該幀的目的地址是主控單元，則送主控單元上層軟件處理。3)被管理單元發到被管理單元的數據，進入HDLC管理芯片，數據交換層收到后，該數據幀目的地址不是主控單元，則通過數據交換層轉發到相應的端口，送到目標實體。4)廣播地址當某實體(主控單元或者被管理單元)需要與所有其他實體通信時，可以采用廣播方式，將目的地址設置成廣播地址，當數據交換層收到的數據幀是廣播幀時，則向除接收端口之外的其他端口轉發。本發明有效地解決了傳統HDLC管理總線半雙工機制的不足，通過僅在主控單元上增加了一種專用ASIC芯片及相關軟件的方法，將傳統的HDLC管理總線改造成了全雙工的交換式HDLC總線，在保持HDLC方式低成本的優勢的前提下，獲得了以太網管理方式的所有優點，彌補了傳統HDLC總線功能的不足，如所有節點之間(包括主控節點、其他被管理節點)都可以進行全雙工的通信，可以支持單盤管理信息的主動上報等。本發明采用點對點的物理結構，可以通過簡單的阻抗匹配措施很好地解決傳統HDLC總線的信號完整性問題。總之，本發明提供了一種結合了以太網機制優點的低成本的基于HDLC的管理方案，這種方案有利于繼承原有的HDLC管理方式的成果，實現低成本和高性能的設備內部節點管理機制。9本發明的技術方案特點如下1)硬件上根據容量要求在主控單元上增加14片具有HDLC復用管理功能的ASIC芯片作為HDLC管理單元，例如可以選用烽火公司的WGS71132作為HDIX管理單元，WGS71132是一種完成32路HDLC管理功能的ASIC芯片，這樣可以構成32、64、96或128路的HDLC交換系統；每個被管理單元分配一個交換端口，通過DDn、UDn、CLKn三根線與機盤相連接，具體地說是通過DDn、UDn、CLKn三根線與增加的具有HDLC復用管理功能的ASIC芯片連接。2)主控單元盤軟件要實現一個二層交換機軟件協議棧，如圖2所示，由HDLC收發驅動層、數據交換層和應用接口層構成，其中主要功能包括支持地址解析協議，支持動態地址cache表，實現多個數據收發隊列，通過隊列數據交換來完成高效的數據交換功能。通過這個軟件協議棧實現了一個二層軟件交換機，從而實現了各個HDLC端口以及CPU接口之間的數據交換。3)定義了一套簡單的數據通信協議，用于對應用層的管理數據進行封裝，以完成應用層數據的傳輸服務，同時完成地址解析協議等自身維護協議。4)所有的硬件及軟件數據交換功能只需在主控單元實現，原有的被管理單元硬件可以不用作任何修改，而只需遵循所定義的通信協議即可，這樣可以使現有成果得到很好的繼承。5)各通信實體與交換核心硬件采用點到點的連接，很容易控制阻抗匹配，可以有效確保信號完整性。權利要求1.一種交換式的HDLC總線，包括設在網元節點內的主控單元和被管理單元，主控單元中設有一CPU，其特征在于主控單元中還設有HDLC管理單元，HDLC管理單元通過CPU局部總線接口和CPU交互數據，通過HDLC接口與若干被管理單元連接。2.如權利要求1所述的交換式的HDLC總線，其特征在于HDLC接口傳輸UDn、DDn和CLKn三個信號，UDn是上行數據信號，由被管理單元發送至主控單元，DDn是下行數據信號，由主控單元發送至被管理單元，CLKn是收發時鐘，由主控單元提供。3.如權利要求1或2所述的交換式的HDLC總線，其特征在于主控單元和HDLC管理單元的配置比例為1:11:4。4.如權利要求1或2所述的交換式的HDLC總線，其特征在于每個HDLC管理單元設有一路CPU局部總線接口和至少1路HDLC接口，每路HDLC接口都是全雙工的通信通道，被管理單元可以通過該通信信道在任意時刻發起數據通信。5.如權利要求4所述的交換式的HDLC總線，其特征在于HDLC管理單元設有32路HDLC接口。全文摘要一種交換式的HDLC總線，涉及光網絡設備的節點內部單盤管理技術，包括設在網元節點內的主控單元和被管理單元，主控單元中設有一CPU，其特征在于主控單元中還設有HDLC管理單元，HDLC管理單元通過CPU局部總線接口和CPU交互數據，通過HDLC接口與若干被管理單元連接。本發明所述的交換式的HDLC總線，采用專用的ASIC管理芯片及其軟件技術，具有全雙工通信和低成本的優點，提高了HDLC總線的管理性能，使得采用HDLC總線機制進行管理的光網絡設備可以很容易地實現交換功能。文檔編號H04L12/40GK101635661SQ20091016238公開日2010年1月27日申請日期2009年8月14日優先權日2009年8月14日發明者李傳寶,陳俊強申請人:烽火通信科技股份有限公司