OptiX_2500+总线结构及交叉实现专题.doc

OptiX 2500+交叉总线结构及实现专题OptiX 2500+交叉总线结构及实现专题完整目 录1概述52交叉总线结构分配52.1各槽位上允许接入的总线容量52.2各单板占用总线容量62.3高阶交叉矩阵结构62.4高阶交叉总线容量决定的配置特点72.5低阶交叉矩阵结构82.6低阶交叉矩阵决定的配置特点83总线交叉的实现83.1交叉板中的总线路由83.1.1高阶交叉矩阵93.1.2低阶交叉矩阵103.2交叉的实现103.2.1高阶空分交叉的实现103.2.2低阶空分交叉的实现103.3交叉板工作页面切换关系113.4低阶交叉优化算法113.4.1穿通优化123.4.2归并优化132005-03-30第2页, 共13页OptiX 2500+交叉总线结构及实现专题文档密级：内部公开关键词：交叉总线 总线结构 总线容量 高阶交叉 低阶交叉 优化算法 摘 要：本文给出2500+的总线结构说明，包括各单板占用的总线、母板各槽位的总线容量，根据总线使用情况指导进行组网配置。第二部分讲述了高阶交叉及低阶交叉的实现方法，以及低阶交叉优化算法的原理及特性。缩略语清单：无。参考资料清单无。2005-01-28华为机密，未经许可不得扩散第4页, 共14页OptiX 2500+交叉总线结构及实现专题OptiX 2500+交叉总线结构及实现专题1 概述OptiX 2500+(Metro3000)系统是STM-16多业务光传输系统，具有大容量的交叉连接矩阵和多系统的配置能力，可接入各种级别的SDH业务以及数据业务，实现了多业务的同平台传输；能够方便地实现传输网络的业务调度和带宽管理，可应用于各种层次的网络。交叉模块是2500+设备的核心，也因其巨大、灵活的交叉能力使得早期的设备命名为SBS 128X设备。通过XCS板，OptiX 2500+能够接入来自母板上各槽位的96组独立的STM1信号，通过128128 VC4级别的高阶空分交叉和3232 VC12级别的TST低阶交叉，完成复杂的业务调度，实现设备类型、网络形式、保护方式等配置。本文将对2500+设备整个系统的交叉总线结构及实现方式进行说明，以便引导工程师对2500+设备深入了解，从而进一步开展技术支持工作。2 交叉总线结构分配OptiX 2500+系统的高阶交叉总容量为128128 VC4，其中来自母板上各槽位的交叉容量是96X94 VC4，即设备最大接入容量为96路VC4，面向低阶交叉矩阵为3232等效VC4，即2016X2016 VC12。每个单板插入到子架后需要占用相应的VC4总线数量，只有单板占用的总线容量小于或等于母板相应槽位所能提供的VC4容量时，业务才可以正常开通。2.1 各槽位上允许接入的总线容量母板上各槽位所允许接入的总线容量是固定的，如下表所示：IU1IU2IU3IU4IU5IU6IU7IU8IU9IU10IU11IU12/IUP4 VC44 VC44 VC416 VC416 VC416 VC416 VC416 VC416 VC44 VC44 VC44VC4从上表可以看出：1、 母板上各槽位中最大的允许接入容量为16个VC4，因此2500+设备允许接入的最大线路速率为STM-16，即为2.5G设备。2、 IU12与IUP槽位共用4XVC4，因此当两个槽位都插板时，两块单板所占用的容量不允许超过4XVC4。2.2 各单板占用总线容量每个业务单板插入子架后，需要占用母板上相应的总线容量方能正常开通业务，汇总如下：单板名称占用接入容量适用的板位SD12155520kbit/s光接口板2STM1IU1IU12SQ14155520kbit/s光接口板4STM1IU3IU10SL4622048kbit/s光接口板4STM1IU1IU12SD42622048kbit/s光接口板8STM1IU4IU9S162488320kbit/s光接口板16STM1IU4IU9PD1322048kbit/s电接口板1STM1IU1IU4、IU9IU12、IUPPQ1632048kbit/s电接口板1STM1IU1IU4、IU9IU12、IUPPL3334M（45M）bit/s电接口板1STM1IU1IU4、IU9IU12、IUPPQ31234M（45M）bit/s电接口板4STM1IU1IU4、IU9IU12SDE2155520kbit/s电接口板2STM1IU1IU12SQE4155520kbit/s电接口板4STM1IU1IU4、IU9IU12、IUPET110M/100M以太网透传单板4STM1IU1IU4、IU9IU12AL1ATM信号处理板4STM1IU1IU4、IU9IU12DX1N64kbit/s数据专线板1STM1IU1IU4、IU9IU12EFS0快速以太网交换单板4STM1IU1IU4、IU9IU12EMS1千兆/百兆以太网混合交换单板8STM1IU4、IU9EFT8路10/100M以太网透传单板4STM1IU1IU4、IU9IU12EGT千兆以太网透传单板8STM1IU4IU6、IU7IU9在满足以上两个表中的容量和板位要求下，各接口板位可任意插放各种类型的线路和支路接口板。2.3 高阶交叉矩阵结构OptiX 2500+ 的各个槽位所有业务接口板位，在母板上共占96组数据总线，其分布如下图所示：从数据总线结构图可以看出，2500+ 的总线编号有如下特点：1） 存在对称分布的特性：IU1IU4四个槽位共用16根总线，总线号为0x00xF；IU9IU12共用16根总线，总线编号为0x100x1F； IU5槽位共用16根总线，总线号为0x200x2F；IU8槽位共用16根总线，总线号为0x300x3F； IU6槽位共用16根总线，总线号为0x400x4F； IU7槽位共用16根总线，总线号为0x500x5F。2） 靠内的支路槽位可以占用靠外的支路槽位的总线。因此，若IU4或IU9槽位插S16，则占用总线015或1631，此时，IU1IU3槽位或IU10IU12槽位不能插任何单板；若IU4或IU9槽位插SD4，则占用总线07或1623，此时，IIU3槽位或IU10槽位不能插任何单板； 若IU4或IU9槽位插SQ1或SL4，则占用总线03或1619。3） 对于增强型子架，IUP和IU12共用4根总线。2.4 高阶交叉总线容量决定的配置特点在对2500+主子架的板位进行配置时，我们还需清楚由于总线的设计方式所带来的一些配置特点，如下：4） IU1IU3、IU10IU12因容量限制不能接入SD4、S16板，5） 若IU4板位接入SD4板，则IU3板位不能接入任何板，IU1、IU2不受影响；若IU4板位接入S16板，则IU1IU3板位不能接入任何板。同样，当IU9板位插入S16单板时，则IU10IU2板位不能再插入任何单板；当IU9板位插入SD4单板时，则IU10板位不能再插入任何单板，IU11、IU12不受影响。BPA/BA2不占用总线，不受母板数据总线限制。6） 只有在某些配置情况下，例如当IU4IU9插六块S16板时，可以达到最大的系统接入容量（96STM1），此时，IU1IU3以及IU10IU12不能再插入任何接口板。2.5 低阶交叉矩阵结构OptiX 2500+提供3232等效VC4的低阶交叉矩阵，根据具体的业务配置，对低阶交叉矩阵的占用如下：7） 每一个配置业务的支路板（PD1、PQ1和PL3），至少要占用低阶交叉矩阵中的一个VC4（PP环、SNCP、1+1等有业务自动复制的情况，需要计算复制业务占用的总线），PQ3板则至少需要占用四个VC4。8） 线路板中任意一个VC4，如果配置了低阶业务（如VC12、VC3）到支路板或交叉到其它线路板上的VC4，则该VC4占用低阶交叉矩阵中的一个VC4，若同一VC4中配置多个低阶业务，不重复计算。9） 线路到线路的业务若配置为VC4级别穿通（意味着该VC4中的全部低阶业务均按同一方式穿通），则不占用低阶交叉矩阵，但此种方式下不支持低阶业务的时分交叉。10） 对于PP/SNCP环，要记住在保护情况下，当配置主环下业务时，备环实际也要下业务，实际要在低阶交叉矩阵中占用两个VC4；但支路上业务只在低阶交叉矩阵中占用一个VC4。2.6 低阶交叉矩阵决定的配置特点11） 由于OptiX 2500+只提供3232等效VC4的低阶交叉矩阵，这就意味着所有96个接入的VC4中，只能有32个VC4可接入低阶交叉矩阵。12） S16是较特殊的线路板，由于TUPP功能带来的限制，一个子架上所有该类板出来的业务，占用低阶交叉矩阵的VC4个数不能超过16个。13） XCS单板软件3.16及以上版本具有交叉优化算法，主机软件从4.05.04.16开始也移植了该优化算法，因此在某些情况下，经过优化算法后，实际参与低阶交叉的总线可能超过32X32。3 总线交叉的实现3.1 交叉板中的总线路由 OptiX 2500+的交叉都是在XCS板上实现的，其交叉模块模型如下图所示：图2 2500+的交叉模块模型说明：从接口板过来的96路VC4级别的业务上到该板分两个路径走：如果该业务只做VC4级别的高阶交叉则只经过该板的高阶交叉矩阵后又回到接口板；如果该业务要做VC12或VC3级别的低阶交叉，那么就要先经过高阶交叉矩阵然后再上到嵌在高阶交叉矩阵中的低阶交叉矩阵进行T-S-T交叉连接，再返回高阶交叉矩阵，最后送到接口板。3.1.1 高阶交叉矩阵2500+ 的高阶交叉矩阵的实现VC4级别业务交叉，其总交叉容量为128128，其中96路总线来自于接口板，高阶交叉96路总线编号为0x000x5f ，而32路是来自低阶交叉矩阵，低阶交叉的32路总线编号为0x600x7f，其中0x700x7f可以进行S16板过来的信号的TUPP处理。(即2500+从母板上各槽位的实际接入能力是9696，其中可以有32路进入低阶交叉)3.1.2 低阶交叉矩阵进入低阶交叉矩阵的业务分两条路径走，一条经过重定帧芯片的支路净负荷处理（TUPP），再到TST矩阵，该路径适用于锁定格式或浮动格式业务；另一条直接到TST矩阵，此路径只适用于锁定格式的业务。其中只有S16过来的数据格式为浮动格式，而从其它线路板过来的数据均为锁定格式。这是因为在其它线路板上如SL4、SD1等，数据在线路板上就已经作了TUPP处理，而S16板将这部分作到交叉板上。(由于重定帧芯片只能支持16路，所以构成了2500+的另一个限制，即从S16进入低阶交叉的容量只有16*VC4)从TST交叉矩阵出来的业务，回到高阶交叉矩阵进行高阶交叉，最后送到各业务接口板。TST交叉矩阵是由四片交叉容量为1616的时分交叉芯片和一片3232的空分交叉芯片组成的。需要注意的是：这里的空分交叉与前面提到的高阶交叉矩阵中的空分交叉的区别是：两者交换对象的级别不同，前者是整个VC4级别的交换，而这里是不同VC4中对应位置的VC12或VC3作交换。3.2 交叉的实现3.2.1 高阶空分交叉的实现高阶交叉的实现比较简单，需要注意的是由于本板的交叉器件的交叉控制页面分活动页面和非活动页面，在进行页面切换时是在帧头位置切换，在页面切换时使每一路STM-1数据都处于帧头位置，而帧头后的几个字节是没有净荷信息的，有足够的时间完成切换，可使未改变链接的路不出现损伤，所以在进行空分交叉前要将各路的帧头对齐。高阶交叉主要就是帧头对齐的整个VC4的交换。3.2.2 低阶空分交叉的实现进行TST交叉前需要将STM-1数据锁定对齐，同时将高阶指针调整吸收到低阶指针调整中，即我们前面提到的TUPP。下面我们介绍一下TUPP的过程：若从高阶交叉过来的STM1信号未在线路板上进行过重定帧，则其净负荷区是浮动的，也就是说C1（也就是J0字节）和J1字节的相对位置是浮动的。为了使其锁定，重定帧芯片利用从高阶交叉过来的C1、J1、SPE的合成信号C1J1SPE（其中C1、J1是对应字节的位置信号，而SPE是整个净负荷区的起始位置信号），将J1的位置固定锁定在C1字节后第3各字节，即净负荷区的起始位置。如下图所示：A1A1A1A2A2A2J0J1B3C2H1H1H1H2H2H2H3H3H3G1F2H4Z3Z4Z5图3 锁定格式下高阶通道开销位置图由于各帧的帧头是对齐的，这样所有帧的净负荷也就对齐了。由于调整前J1的位置由于指针调整的缘故，并不都在净负荷区的起始位置信号，因此在重定帧过程中必须把原有的高阶指针吸收掉，并在低阶进行指针调整作为补偿。这时，芯片可通过复帧指示信号找到H4复帧序列的位置，从而使其进行低阶指针调整补偿。3.3 交叉板工作页面切换关系在XCS板中只存在两个页面-0页面和1页面。业务配置全量校验下发时两个页面同时写入相同的内容，其后0页面自动成为工作页面，1页面成为备用页面（实际只起页面切换的桥接作用）。在正常工作状态下，0页面变为可读不可写，1页面依然是可读写状态。因此当需要对页面操作时（一般包括增量配置和页面保护倒换），通过主机下发的配置首先只改写1页面，其后业务将从0页面切换到1页面，这时1页面将进入可读不可写状态，0页面成为可读写状态。此时主机会重写0页面的数据，写完后，业务又将会从1页面倒回0页面，最终0页面依然是工作页面。且0、1页面的数据完全相同。切换期间只要保证切换动作是在一帧内完成，就不会造成业务的瞬断。切换位置在C1后的两个空时隙中进行。因此我们检查交叉板的页面配置时，一般只检查0页面。典型的查询命令便是 :ptp:7,fa,4,10,1,0（SS64XCS命令有所区别，采用:ptp:7,fa,4,1进行查询）。3.4 低阶交叉优化算法由于XCS的低阶交叉能力为等效32X32 VC4（其中从S16进入低阶交叉矩阵的为16X16），因此当实际人工配置不规整或网管自动下发的时隙不合理，以及业务自动复制等原因，导致低阶交叉总线资源很快耗尽，为后续的业务新增带来困难。为此，XCS单板软件从3.16开始开发了低阶交叉优化功能，主机从4.5.4.16又移植了该功能，可以通过时隙自动优化减少对出、入的低阶交叉总线的占用，从而使实际允许配置的低阶交叉超过32X32 VC4。低阶交叉优化算法主要有以下两种：3.4.1 穿通优化在满足一定的条件下，穿通优化将减少所需的低阶出路数，一般而言也将减少所需的低阶入路数。所谓穿通，是指承载有低阶业务（VC3、VC12）的某一高阶出路，如果它的业务源仅来自一个高阶入路，而且源宿时隙一一对应（未发生时分交叉），那么我们可以直接在高阶交叉矩阵中将这一对源宿连接起来，就像是高阶VC4业务一样，而不再经过低阶交叉网络，如图4所示：图4 穿通优化示意图图4中，蓝色路径表示穿通优化之前业务数据所经过的路径，而红色路径则表示经过穿通优化处理之后业务数据所经过的路径。显然，经过这样的穿通处理之后，对低阶交叉网络入路和出路的需求各减少了一条。发生穿通的源宿对数目越多，则对低阶入路和出路的需求越少。例如，根据某网元的业务配置分析得出，需要33个低阶交叉入路和34个低阶交叉出路，显然这已经超过了低阶交叉网络的容量限制。这时，算法会自动尝试穿通优化，假如有两对源宿可以做穿通处理，那么经过穿通后就只需要31个低阶交叉入路和32个低阶交叉出路，满足低阶交叉网络的容量限制要求。当然实际的穿通处理比这要复杂一些，这里只是为了说明原理。所以，当网元的业务配置很多导致低阶交叉资源耗尽的时候，应该将能穿通的业务尽量做穿通配置，即如果没有特殊要求，要求使业务不做时分交叉，这样可以尽可能满足算法做穿通优化的条件，从而避免发生配