[发明专利]一种基于FPGA实现ATM-over-SDH协议处理的装置

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及ATM技术，具体是在基于STM-1光接口的3G网络中实现ATM数据采集。

背景技术

ATM是一项国际标准的电信传输技术，它使用多路复用技术、交换技术以及分段/重组操作等技术来提供高速率、低延时的多路复用交换网络，以支持各种类型的用户应用，如语音、数据和视频应用等。ATM在ATM适配层(AAL)为面向连接和无连接的可变比特率应用提供会聚功能。目前，3G接入网中的主要接口几乎全部采用ATM技术，因此ATM数据采集的研究开发有着重要的现实意义，本发明涉及基于STM-1光接口的ATM数据采集。

目前国际上已经出现了一些ATM数据采集的设备，其实现原理大致可归结为采用网络处理器、专用拆装子层处理芯片以及软件包来实现AAL层协议处理功能三大类型。基于网络处理器是利用微码实现AAL层协议处理，是一种软件实现方案，处理速度受限，且成本较高；专用拆装子层处理芯片一般功能固定，灵活性比较差，如果用户需要完成某些特定的功能，就需要和芯片供应商联系定制符合用户要求的芯片，这样势必会增加成本，增大开销；采用纯软件实现会占用有限的主机微处理器资源，对系统的实时性造成一定影响。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明设计一种基于FPGA实现ATM-over-STM-1(STM-1承载ATM)协议处理的装置，以FPGA为控制处理核心，实现SDH链路中ATM数据的采集，并完成从ATM物理层到AAL层的协议处理，作为3G网络测试仪的目标数据来源，满足日益广泛的网络协议测试需求。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：利用FPGA对物理层芯片进行配置，使其完成STM-1帧和ATM信元之间的转换，同时FPGA实现与物理层处理芯片的通用ATM测试和操作物理接口(UTOPIA2接口)逻辑功能，从物理层处理芯片正确接收ATM信元，物理层处理芯片与光电转换器组成物理层处理模块，负责从链路接收STM-1光信号并完成ATM信元的提取与物理层处理，并通过UTOPIA2接口与FPGA进行ATM信元发送。

具体包括，物理层处理模块、通用ATM测试和操作物理接口UTOPIA2接口、FPGA模块，FPGA模块控制物理层处理模块完成STM-1帧和ATM信元之间的转换，并负责ATM适配层处理；UTOPIA2接口提供物理层处理模块和FPGA模块之间的ATM信元透明传输通道，由FPGA采用IP核实现PCI CORE模块的PCI接口电路，提供符合PCI 2.3规范的总线接口。其ATM适配层处理具体包括，AAL层处理模块将所接收的ATM信元的VPI/VCI值与数据表中数据进行查找对比，判断其信元类型，按照不同信元类型送入相应的AAL2处理模块或AAL5处理模块根据AAL2协议和AAL5协议对信元进行重组和拆装处理；PCI CORE模块采用IP核实现信元传输；

SDRAM控制器模块根据SDRAM的读写时序要求写入和读出ATM信元；物理层芯片配置模块采用硬件描述语言对物理层芯片进行配置，通过配置内置寄存器来设定物理层芯片的运行模式。UTOPIA2 IP核包括一个单独的发射模块和接收模块；支持多PHY运行模式，支持多达31个物理层器件的信元级别通信。本发明以FPGA为控制处理核心，实现SDH链路中ATM数据的采集，并完成从ATM物理层到AAL层的协议处理，作为3G网络测试仪的目标数据来源，满足日益广泛的网络协议测试需求。该方案采用纯硬件的方式实现，处理速度高、灵活性好。

附图说明

图1为ATM-over-SDH协议处理装置硬件功能框图

图2为FPGA内部功能模块图

图3为UTOPIA Level 2 Master IP核方框图

具体实施方式

本装置在现场工作中可从SDH链路上采集两路STM-1光信号，经光电转换后分别送到两片物理层芯片处理为ATM信元，将ATM信元送入FPGA完成ATM信元的重组/拆分，经过重组/拆分的ATM信元数据送入SDRAM(同步动态存储器)中进行存储，并通过FPGA(现场可编程门阵列)中的FIFO(先进先出)经PCI总线传输到PC机的内存中作进一步分析与处理。FPGA对物理层芯片进行配置，使其完成STM-1帧到ATM接收和ATM到STM-1帧的发送过程，此过程中关于如何将物理层芯片配置成ATM-over-STM-1的工作模式可以由物理层芯片的数据单给出，并由FPGA实现。

以下结合附图和具体实例对本发明的具体实施方式进行说明：