通道檢測及管理信息傳遞的冗余數據交互系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種通道檢測及管理信息傳遞的冗余數據交互系統，包括以下功能模塊：數據插入位分析模塊：用于確定冗余數據的插入位置；冗余數據生成模塊：用于生成待插入數據；數據插入模塊：由數據插入位分析模塊確定冗余數據的插入位置，冗余數據生成模塊生成待插入數據后，通過數據插入模塊完成冗余數據的注入；SDH轉碼模塊：在二進制電信號在送到SDH之前，將插入了冗余數據的碼流轉換成HDB3碼；SDH碼恢復模塊；冗余數據檢索與提取模塊；冗余數據分析模塊：對對側發送過來的管理數據，在接收端進行分析過濾。本發明能夠實現用戶業務數據設備脫離SDH網管對通道質量進行監控，并完成重要信息的交互。
【專利說明】通道檢測及管理信息傳遞的冗余數據交互系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及數字信號處理領域，特別涉及采用脈碼調制$(?)的￡1(21)通道的數據傳輸及通道質量監控技術的研宄。
【背景技術】
[0002]在光纖通信系統中，光纖傳輸的是二進制光脈沖“0”和“ 1 ”碼，它由二進制數字信號對光源進行通斷調制而產生。而數字信號是對連續變化的模擬信號進行抽樣、量化和編碼產生的，稱為？⑶011186-⑶(16 1110(1111^1011)，即脈沖編碼調制。這種電的數字信號稱為數字基帶信號，有兩個標準(表現形式)即￡1和II。中國采用的是歐洲的￡1標準，￡1的速率是2.048^11/8。
[0003]￡1有成幀，成復幀與不成幀三種方式，在成幀的￡1中第0時隙用于傳輸幀同步數據，其余31個時隙可以用于傳輸有效數據；在成復幀的￡1中，除了第0時隙外，第16時隙是用于傳輸信令的，只有第1到15，第17到第31共30個時隙可用于傳輸有效數據；而在不成幀的￡1中，所有32個時隙都可用于傳輸有效數據。
[0004]傳統的通過￡1通道傳輸數據的應用場景見附圖1。
[0005]由圖可見，傳統的傳輸場景中，用戶側的業務數據是二進制碼流，而30?的￡1通道識別的是冊83碼3電平信號，二者無法兼容，因此，必須通過專用的轉換設備進行轉換。
[0006]傳統意義上，對30?通道質量的監控一般是利用30?設備自身的檢測機制與網管系統，該方法存在一定的弊端:
[0007]1.用戶側業務設備本身一般與30?設備沒有管理信息接口，因此在實際使用時，使用者必須熟悉30?設備的網管系統，操作30?設備才能對通道故障進行判斷，不能通過業務設備直接了解到通道狀況。
[0008]2.過分依賴30?通信設備，當通信設備本身出現故障后，排查過程復雜，較難區分問題界限，確定故障點。
【發明內容】
[0009]本發明所要解決的技術問題是對通信通道的傳輸質量及狀態進行監視過程中，在不使用通信設備網管工具、且不影響用戶收發數據的前提下，通過對信號的處理來完成通道兩側重要信息的交互。
[0010]為解決上述技術問題，本發明提供一種通道檢測及管理信息傳遞的冗余數據交互系統，其特征在于，包括以下功能模塊:
[0011]發送端包括
[0012]數據插入位分析模塊:用于確定冗余數據的插入位置；
[0013]冗余數據生成模塊:用于生成待插入數據；
[0014]數據插入模塊:由數據插入位分析模塊確定冗余數據的插入位置，冗余數據生成模塊生成待插入數據后，通過數據插入模塊完成冗余數據的注入；
[0015]30?轉碼模塊；在二進制電信號在送到30?之前，將插入了冗余數據的碼流轉換成腿3碼；
[0016]接收端包括
[0017]80?碼恢復模塊:用于把30?傳輸的冊83碼恢復成二進制電信號；
[0018]冗余數據檢索與提取模塊:在接收端對數據進行校驗，判斷并篩選出插入的冗余數據，只發原始數據；
[0019]冗余數據分析模塊:對對側發送過來的管理數據，在接收端進行分析過濾，轉發給系統管理員。
[0020]前述的通道檢測及管理信息傳遞的冗余數據交互系統，其特征在于:所述數據插入位分析模塊工作過程如下:
[0021]對于￡1成幀的數據，設置一個先入先出的緩存，讓所有的業務數據碼流從緩存中通過，在緩存的特定位置設置檢測窗，檢測出現的幀同步碼，每次檢測到后計數器加1，當計數器到達4000時，確定當前檢測窗所在幀的末尾為插入點；
[0022]對于￡1不成幀的數據，采用固定時間插入的方法，通過外置的計數器計數定時來確定插入位置，具體實現方法為:同樣采用先入先出的？1？0緩存，外接一個高精度的分頻鐘脈沖發生器，發出脈沖的頻率設為1秒鐘，每一秒的上升沿設為插入點。
[0023]前述的通道檢測及管理信息傳遞的冗余數據交互系統，其特征在于:所述冗余數據生成模塊的工作過程如下:
[0024]定義冗余數據包含如下幾個部分:標志字(即同步信息)、計數值(為插入冗余數據的次數計數)、業務信息(具體需要傳遞的信息)、校驗信息。
[0025]前述的通道檢測及管理信息傳遞的冗余數據交互系統，其特征在于:
[0026]所述標志字和計數值一起作為每一幀冗余數據的唯一標識，稱為幀頭，同時在冗余數據的幀頭末尾，做￠:%校驗，進一步確保幀頭信息的正確性；
[0027]業務信息是通過冗余數據傳遞到對側的附加信息，設定添加，包括本端業務設備的運行工況、通道監測歷史、業務碼流實時與累積發送狀態；
[0028]校驗位通過0^校驗的方法取得，將從幀頭開始的所有比特參與計算，最終得出8位的校驗碼。
[0029]前述的通道檢測及管理信息傳遞的冗余數據交互系統，其特征在于:所述數據插入模塊的工作過程為:
[0030]數據插入模塊由另外一段緩存組成，按照數據插入位分析模塊確定的位置，將冗余數據插入到原始數據碼流中。
[0031]前述的通道檢測及管理信息傳遞的冗余數據交互系統，其特征在于:30?碼流轉換模塊的工作過程為:通道檢測及管理信息傳遞的冗余數據交互系統中的二進制電信號在送到30?之前，采用硬件芯片進行信號轉換，將插入了冗余數據的碼流轉換成冊83碼。
[0032]前述的通道檢測及管理信息傳遞的冗余數據交互系統，其特征在于:30?碼流恢復模塊采用硬件芯片將30?傳輸的冊83碼恢復成二進制電信號。
[0033]前述的通道檢測及管理信息傳遞的冗余數據交互系統，其特征在于:冗余數據檢索與提取模塊的工作過程為:
[0034]在接收端設置接收緩存區與檢測窗口對數據進行校驗，校驗分三步，首先搜索幀頭標志字，通過搜索幀頭標志字確定幀頭的16個比特字符；然后對16個字符進行校驗；最后對幀頭內的計數位進行比較，確定計數值是否為上一次接收到的計數值+1 ；校驗幀頭無誤后，再接收全部比特位，對全部比特位進行校驗計算，判斷校驗計算的結果是否與幀尾處(:％校驗碼一致，滿足上述所有條件，則判定為插入數據；
[0035]冗余數據檢索與提取模塊判定是插入的冗余數據后，給數據位打上標記，在輸出端限制標記數據的發送，只發原始數據，保持原始數據的正確性。
[0036]前述的通道檢測及管理信息傳遞的冗余數據交互系統，其特征在于:數據分析模塊的工作過程為:對對側發送過來的管理數據，接收端將管理信息解析出來，然后轉發給系統管理員，管理數據包括:
[0037]對側用戶裝置運行狀態，包含裝置當前運行情況、當前誤碼率、通道故障次數；
[0038]對時信息，當通道兩側存在時鐘差異時，通過打時間戳互傳的方式確定兩側的時間差；
[0039]當通道可能存在均勻性的噪聲時，通過對標志字的持續監測實現對噪聲大小的量化測試。
[0040]本發明所達到的有益效果:
[0041]本發明的可以適應各種￡1成幀方式的線路數據監控及交互系統，可取代圖1中的專用轉換裝置，通過在￡1碼流中插入特殊的自定義字節，完成對通道線路狀態的監控及兩側用戶之間管理數據的交互。通過對匕703標準的研宄，針對￡1通道的特殊性，通過采用不同的碼流插入方法，靈活適應成幀及非成幀的￡1格式數據，本申請一整套包括碼流插入、碼流提取、數據分析、質量估算等功能的通道質量監控裝置，能夠實現用戶業務數據設備脫離30?網管對通道質量進行監控，并完成重要信息的交互。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0042]圖1是傳統的通過￡1通道數據傳輸示意圖；
[0043]圖2是冗余字節傳遞控制字及管理信息示意圖；
[0044]圖3是冗余數據交互系統中模塊組成及其互聯示意圖；
[0045]圖4是數據插入位分析模塊示意圖；
[0046]圖5是冗余數據生成模塊中幀頭組成示意圖；
[0047]圖6是數據插入模塊示意圖；
[0048]圖7是冗余數據檢索與提取模塊示意圖；
[0049]圖8是數據輸出示意圖；
[0050]圖9是冗余數據交互系統具體實施示意圖。
【具體實施方式】
[0051]本方法不依賴于30?設備的網管系統，充分利用了匕703標準中對￡1數據碼流物理特性的定義，方法首先對￡1碼流成幀情況進行自動識別，對成幀與不成幀數據分別處理，通過插入冗余字節完成對通道狀態的監控，同時向業務裝置傳遞額外的管理信息。具體原理如下:
[0052]根據003(數字系列接口物理電氣特性)的標準，標準￡1通道的頻率為204800002^5(^91(百萬分之五十)，即30?實際的傳輸速率每秒可以達到2048100個81七左右。利用這多余的100個8“位，在發送側，我們在原始數據中增加冗余字節，利用冗余字節傳遞一些控制字及管理信息。在接收側，再將冗余字節提出并對其中的信息進行分析，同時恢復原始數據。分析結果通過管理信息通道傳遞給用戶業務設備或者管理人員，如附圖2所示。
[0053]本發明的主要功能模塊組成如下:發送端包括數據插入位分析模塊、冗余數據生成模塊、數據插入模塊、30?轉碼模塊；接收端包括30?碼恢復模塊、冗余數據檢索與提取模塊、冗余數據分析模塊等。各功能模塊的具體互聯方式如附圖3所示。
[0054]下面對各部分模塊的功能進行詳細描述:
[0055]1.數據插入位分析模塊
[0056]由上所述，對于￡1信號來說，每秒鐘可以插入100個8“作為冗余字節，關鍵在于如何在業務數據碼流中確定插入位置，做到均勻穩定的插入。
[0057]根據￡1信號成幀與否采取不同的解決方法，￡1的成幀方式為:每秒8000幀，每幀256比特，分為32個時隙，每幀的0時隙為幀頭，偶數幀的幀頭含有固定的幀同步碼。也就是說，每兩幀就會出現一次固定的幀同步碼，每秒鐘碼流中一共會出現4000個幀同步碼，采用的插入方法是每檢測到4000個幀同步碼則進行一次插入，等同于每秒鐘進行一次插入。具體實現方式如下，設置一個先入先出的？1？0緩存，讓所有的業務數據碼流從緩存中通過，在緩存的特定位置設置檢測窗，檢測出現的幀同步碼，每次檢測到后計數器加1，當計數器到達4000時，確定當前檢測窗所在幀的末尾為插入點。
[0058]對于不成幀的數據，由于無法通過幀同步碼的方式進行匹配，采用固定時間插入的方法，通過外置的計數器計數定時來確定插入位置。具體實現方法如下，同樣采用先入先出的緩存，外接一個高精度的分頻鐘脈沖發生器，發出脈沖的頻率設為1秒鐘，每一秒的上升沿設為插入點，這種按照時間插入的方法，同樣也保證了插入數據的穩定性。見附圖4。
[0059]2.冗余數據生成模塊
[0060]對于生成的冗余數據，必須滿足幾個特性:唯一性，有序性、獨立性及準確性，針對以上需求，定義冗余數據包含如下幾個部分:標志字(即同步信息〉、計數值(為插入冗余數據的次數計數〉、業務信息(具體需要傳遞的信息〉、校驗信息等。下面對各部分逐一說明:
[0061]在系統中，將標志字和計數值合并在一起作為每一幀冗余數據的唯一標識，稱為幀頭。這樣做的目的在于最終生成的冗余數據中，每幀的標識都會由于計數值的改變而發生變化，避免了固定標識造成的數據重復、數據漏檢等問題出現。同時，在冗余數據的幀頭末尾，會做簡單校驗，進一步確保幀頭信息的正確性。幀頭組成如附圖5(以16位幀頭為例\
[0062]業務信息主要是需要通過冗余數據傳遞到對側的附加信息，根據需求自行添加，可以添加本端業務設備的運行工況、通道監測歷史、業務碼流實時與累積發送狀態等有用信息。
[0063]校驗位也是必不可少的一部分，采用比較復雜的0^校驗的方法，將從幀頭開始的所有比特參與計算，最終得出8位的校驗碼。
[0064]按照以上規則生成的冗余數據就不會與現有數據重復，且兼具有序性。便于在接收端對接收到的數據進行統計。
[0065]3.數據插入模塊
[0066]由數據插入位分析模塊確定插入位置，冗余數據生成模塊生成待插入數據后，通過數據插入模塊完成冗余數據的注入，數據插入模塊由另外一段緩存組成，系統按照指定位置，將冗余數據插入到原始數據碼流中。由于數據比特實際增加了，因此必須調整發送數據的頻率，假設輸入頻率為2048000取，額外插入了 96位的冗余數據，則輸出頻率應該調整為2048096?，以保證緩存輸入輸出的正常工作，不會溢出。見附圖6。
[0067]4.80?碼流轉換模塊
[0068]由于30?傳輸的是!1083碼3電平信號，因此系統中的二進制電信號在送到30?之前，首先必須把信號進行轉換，采用了專用芯片的方式進行轉換，將插入了冗余數據的碼流轉換成冊83碼。
[0069]接收端功能申旲塊包括:
[0070]80?碼流恢復模塊:
[0071]碼流恢復模塊與發送側碼流轉換模塊相對，其功能主要是把30?傳輸的冊83碼恢復成二進制電信號，同樣采用了專用芯片進行碼流的轉換。
[0072]冗余數據檢索與提取模塊:
[0073]為了實現對插入冗余數據的有效提取，在接收端設置了接收緩存區與檢測窗口對數據進行校驗，校驗分三步，首先搜索幀頭標志字，通過搜索幀頭標志字確定幀頭的16個比特字符；然后對16個字符進行簡單校驗；最后還必須對幀頭內的計數位進行比較，確定計數值是否為上一次接收到的計數值+1 ；校驗幀頭無誤后，再接收全部比特位，對全部比特位進行￠:%校驗計算，判斷結果是否與幀尾處￠:%校驗和一致，通過上述所有條件的，可以判定為插入數據，具體如附圖7所示。
[0074]判定是插入的冗余數據后，給數據位打上標記，通過在輸出端限制標記數據的發送，只發原始數據，保持原始數據的正確性。見附圖8。
[0075]數據分析模塊:
[0076]對對側發送過來的管理數據，接收端必須進行必要的分析過濾，然后根據需求，轉發給系統管理員，常見的管理數據包括:
[0077]1.對側用戶裝置運行狀態，可以包含裝置當前運行情況、當前誤碼率、通道故障次數等。
[0078]2.對時信息，當通道兩側存在時鐘差異時，可以通過打時間戳互傳的方式確定兩側的時間差。
[0079]3.當通道可能存在均勻性的噪聲時，通過對標志字的持續監測可以實現對噪聲大小的量化測試。
[0080]下面舉例說明發明的幾個具體應用場景，
[0081]附圖9是一個比較簡單的應用實例，業務設備八、8通過30?網絡連接，本發明的內容在新型通道轉換設備八、8中實現。
[0082]第一種情況，假設此時30?網絡中4到8方向上3處出現了故障，業務設備8將會接收告警。此時通過新型通信轉換設備八可知，接收業務信號無問題，排除1號線路問題，從新型通道轉換設備8可知，接收八側設備的冗余字節幀正常，因此判定2號線路正常，通過排除法得知3號線路存在問題。
[0083]第二種情況，假設30?網管出現了問題，而此時六到8的網絡即2號線路出現了故障，此時無法依賴30?網絡進行判斷，通過轉換設備中對冗余字節幀的持續觀察，可以通過一定時間內，冗余幀的丟失率判斷通道的運行情況。
[0084]根據自定義冗余幀的不同還可以定義許多其他的功能。
[0085]以上已以較佳實施例公開了本發明，然其并非用以限制本發明，凡采用等同替換或者等效變換方式所獲得的技術方案，均落在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種通道檢測及管理信息傳遞的冗余數據交互系統，其特征在于，包括以下功能模塊: 發送端包括數據插入位分析模塊:用于確定冗余數據的插入位置； 冗余數據生成模塊:用于生成待插入數據； 數據插入模塊:由數據插入位分析模塊確定冗余數據的插入位置，冗余數據生成模塊生成待插入數據后，通過數據插入模塊完成冗余數據的注入； SDH轉碼模塊；在二進制電信號在送到SDH之前，將插入了冗余數據的碼流轉換成HDB3碼； 接收端包括SDH碼恢復模塊:用于把SDH傳輸的HDB3碼恢復成二進制電信號； 冗余數據檢索與提取模塊:在接收端對數據進行校驗，判斷并篩選出插入的冗余數據，只發原始數據； 冗余數據分析模塊:對對側發送過來的管理數據，在接收端進行分析過濾，轉發給系統管理員。
2.根據權利要求1所述的通道檢測及管理信息傳遞的冗余數據交互系統，其特征在于:所述數據插入位分析模塊工作過程如下: 對于El成幀的數據，設置一個先入先出的FIFO緩存，讓所有的業務數據碼流從緩存中通過，在緩存的特定位置設置檢測窗，檢測出現的幀同步碼，每次檢測到后計數器加1，當計數器到達4000時，確定當前檢測窗所在幀的末尾為插入點； 對于El不成幀的數據，采用固定時間插入的方法，通過外置的計數器計數定時來確定插入位置，具體實現方法為:同樣采用先入先出的FIFO緩存，外接一個高精度的分頻鐘脈沖發生器，發出脈沖的頻率設為I秒鐘，每一秒的上升沿設為插入點。
3.根據權利要求1所述的通道檢測及管理信息傳遞的冗余數據交互系統，其特征在于:所述冗余數據生成模塊的工作過程如下: 定義冗余數據包含如下幾個部分:標志字(即同步信息)、計數值(為插入冗余數據的次數計數)、業務信息(具體需要傳遞的信息)、校驗信息。
4.根據權利要求3所述的通道檢測及管理信息傳遞的冗余數據交互系統，其特征在于: 所述標志字和計數值一起作為每一幀冗余數據的唯一標識，稱為幀頭，同時在冗余數據的幀頭末尾，做CRC校驗，進一步確保幀頭信息的正確性； 業務信息是通過冗余數據傳遞到對側的附加信息，設定添加，包括本端業務設備的運行工況、通道監測歷史、業務碼流實時與累積發送狀態； 校驗位通過CRC校驗的方法取得，將從幀頭開始的所有比特參與計算，最終得出8位的校驗碼。
5.根據權利要求1所述的通道檢測及管理信息傳遞的冗余數據交互系統，其特征在于:所述數據插入模塊的工作過程為: 數據插入模塊由另外一段緩存組成，按照數據插入位分析模塊確定的位置，將冗余數據插入到原始數據碼流中。
6.根據權利要求1所述的通道檢測及管理信息傳遞的冗余數據交互系統，其特征在于:SDH碼流轉換模塊的工作過程為:通道檢測及管理信息傳遞的冗余數據交互系統中的二進制電信號在送到SDH之前，采用硬件芯片進行信號轉換，將插入了冗余數據的碼流轉換成HDB3碼。
7.根據權利要求1所述的通道檢測及管理信息傳遞的冗余數據交互系統，其特征在于:SDH碼流恢復模塊采用硬件芯片將SDH傳輸的HDB3碼恢復成二進制電信號。
8.根據權利要求1所述的通道檢測及管理信息傳遞的冗余數據交互系統，其特征在于:冗余數據檢索與提取模塊的工作過程為: 在接收端設置接收緩存區與檢測窗口對數據進行校驗，校驗分三步，首先搜索幀頭標志字，通過搜索幀頭標志字確定幀頭的16個比特字符；然后對16個字符進行校驗；最后對幀頭內的計數位進行比較，確定計數值是否為上一次接收到的計數值+1 ;校驗幀頭無誤后，再接收全部比特位，對全部比特位進行CRC校驗計算，判斷CRC校驗計算的結果是否與幀尾處CRC校驗碼一致，滿足上述所有條件，則判定為插入數據； 冗余數據檢索與提取模塊判定是插入的冗余數據后，給數據位打上標記，在輸出端限制標記數據的發送，只發原始數據，保持原始數據的正確性。
9.根據權利要求1所述的通道檢測及管理信息傳遞的冗余數據交互系統，其特征在于:數據分析模塊的工作過程為:對對側發送過來的管理數據，接收端將管理信息解析出來，然后轉發給系統管理員，管理數據包括: 對側用戶裝置運行狀態，包含裝置當前運行情況、當前誤碼率、通道故障次數； 對時信息，當通道兩側存在時鐘差異時，通過打時間戳互傳的方式確定兩側的時間差; 當通道可能存在均勻性的噪聲時，通過對標志字的持續監測實現對噪聲大小的量化測試。
【文檔編號】H04L12/26GK104468255SQ201410264363
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年6月13日 優先權日:2014年6月13日
【發明者】朱江, 趙華, 葛紅舞, 焦群, 曹雯雯 申請人:國家電網公司, 南京南瑞集團公司, 南京南瑞信息通信科技有限公司