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ATM技术及其反向技术(IMA)研究


哈尔滨理工大学 硕士学位论文 ATM技术及其反向技术(IMA)研究 姓名:叶光阳 申请学位级别:硕士 专业:通信与信息系统 指导教师:王慕坤 20080301

哈尔滨理T人学T学硕一lj学位论义

ATM技术及其反向技术(IMA)研究 摘要
Mode)异步传输模式,是国际电信联盟 ITU.T为宽带综合业务数字网B.ISDN制定的模式。它综合了分组交换方式
ATM(Asynchronous
Transfer

统计占用频带、使用灵活和电路交换方式传输时延小的特点,力图用一个单
一的,通用的交换结构来有效的处理各种类型的业务和多媒体应用,提高了 网络的传输速率充分利用了网络的资源,并且让用户可以对服务的质量做出 选择。由于ATM具有灵活的带宽分配、完善的服务质量控制以及低时延、 高安全等特性,使得ATM在广域网有着广泛的应用。目前,基于ATM技

术的通信网和通信设备都十分的成熟,在我国和国际的通信领域ATM技术
占的比重很大,现在的光纤传输速率可以达到十兆、百兆在很大程度上倚仗 ATM技术的发展。 ATM的反向复用技术是一个新兴的课题,IMA(Inverse Multiplexing ATM)采用了反向复用的工作机制,与传统的ATM复用方式正好相反。在

传统的复用方式中,多个低速的数据流被组合复用到一个单一的高速管道
中,在管道的另一端该高速数据流又被解复用成多条原始的低速数据流。而

IMA技术是将多条链路组合成一个单一的逻辑信道,以实现将一个大的、 单一的数据流分解在多个低速链路上传送;在接收端,这些被分解传送的数
据流将重组成原始的数据流。一般方法是将多个El/T1类型的低速传输信道

“捆绑"在一起,提供一个高速的逻辑传输信道来传输数据。它可以灵活的 增加或减少带宽、减少传输风险并且可以充分的利用信道的带宽。此外 ATM反向复用技术(IMA)可以弥补传统的El/T1和E3/T3传输信道之间的数
据速率断层,为人们提供一种经济而灵活的数据传输方式。

本文先讨论ATM技术和ATM反向复用技术(IMA)的基本原理及其优
势,然后再通过VHDL编程语言以及Quartus 2仿真软件设计了一套具有

IMA功能的收发装置,同时还设计了一套可以对收发两端间传输信道进行 监控的路由监控装置,均由可编程逻辑器件实现。若两套设备一同使用可以 有效地分散、聚合数据并且可以根据传输信道的通断情况实时改变传输方 式、避免数据的丢失同时发出告警。本文中设计的具有IMA功能的收发装 置可以将6Mbit/s左右的数据在发送端进行分散传输并且在接收端进行汇聚

哈尔滨理T人学T学硕,Jj学位论文

接收,路由监控装置可以应对一条传输信道的断开故障。 另外,本文中设计的芯片程序均可以自由的修改来适应不同的传输速率 及不同数量的传输信道。这样用户便可以根据自己的实际需求自由、灵活的 使用这套装置,有效的提高了信道的利用率。 关键词ATM;IMA技术;VHDL;传输信道监控

哈尔滨理工人学T学硕f二学位论文

Study

on

ATM

technology

and

the

Inverse

Multiplexing technology(IMA)
Abstract
It combines all the excellences of occupying band statistically by Group

Switch,flexible and small time delay by Circuit Switch,and it tries hard

to use a

unique and·general switch structure to deal with all kinds of business and multi·- media application.This mode network
resource

improves the network transfer rate and utilizes

fully,and it allows customers to choose the service quality.In

virtue of the characteristics of flexible bandwidth assignment,perfect service quality control,low time delay and high safety,ATM has broad application in the wide
area

network.At present,the communication networks and communication based
on

equipments

ATM

technology

are

very

mature.ATM

technology

accounts for a substantial portion in the

intemal

and international communication
even

field。The transmission rate bits mainly depends The
on

can

reach to tens of mega bits

hundreds of mega

the development of the ATM technology.


ATM

inverse multiplexing technology is

rising

task.IMA(Inverse

Multiplexing ATM)introduces the inverse multiplexing operation mechanism
which is contrary with the traditional ATM.In the traditional multiplexing,many low—speed data streams
are

assembled in

one

single high—speed channel at the

transferring terminal,and the high-speed data stream is multiplexed reversely to

many low·speed data streams at the receiving terminal.But the IMA technology
combines some low-speed channels in big and unitary data stream
can one

unitary logic channel.In this way,a

be

decomposed into

many low·speed
data

data

streams.At the receiving terminal,these decomposed

streams will

be

composed to the original data stream.The general way is to bond many low-

speed channels of E l/T 1 type
can

to

make



high—speed channel

to

transfer data.It

increase

or

decrease bandwidths flexibly,reduce the transfer risk and make

the best of the bandwidth.In addition,inverse

Multiplexing ATM(IMA)can and
E3/T3,providing

compensate the data rate gap between the traditional El/T 1

.III.

哈尔滨理T人学.[学硕.1j学位论文

one

economical and flexible data transfer method. This paper discusses the basic principle and the advantages of ATM and

IMA technologies firstly,then introduces
designed using

one

receiving and transferring device

IMA mode

with the VHDL programming language and

Quartus



emulation software.One router supervisory control device is also designed to supervise these low-speed transmission channels.These two devices
are

realized
al'e can

by programmable logic control devices.If these two sets of equipment together,they
are

used also

able to decompose and compose data effectively.They
on

change transmission mode real timely based transmission channels and avoid the data

the result of supervision of the reporting


loss,simultaneously

warning.The receiving and transferring device with the IMA function in the
paper
can can

transfer

data stream of 6Mbit/s.The route supervisory control device connection failure of the transmission channels.
can

answer only

one

In addition,the program of CMOS chip in the paper
to

be easily changed

fit the different transmission speeds and different number of channels.Thus

consumers

Can

use

this set of devices freely and flexibly according to their actual

requirements,which improves the channel utilization ratio.

Keywords

Asynchronous Transfer Mode,Inverse Supervise of

Multiplexing ATM,VHDL,

transfer

channel

-Ⅳ·

哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明
本人郑重声明:此处所提交的硕士学位论文《A1M技术及其反向技术(IMA)研究》,
是本人在导师指导下,在哈尔滨理工人学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成 果。据本人所知,论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文

研究工作做出贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全 由本人承担。

作者签名:叶羌pji

日期:妒矿年弓月l∥日

哈尔滨理工大学硕士学位论文使用授权书
{ATM技术及其反向技术(IMA)研究》系本人在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间在

导师指导一F完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归哈尔滨理工大学所有,本论文的研 究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论 文的规定,同意学校保留并向有关部门提交论文和电子版本,允许论文被查阅和借阕。本
人授权哈尔滨理工大学可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文,可以公布论文的全

部或部分内容。
本学位论文属于 保密

广],



年解密后适用授权书。

不保密’f71。
(请在以上相应方框内打4) 作者签名:

吒羌pJi

日期:渺,年多月z秒日

翮躲臻、审眺2钆学年如,f27日


哈尔滨理T人学T学硕I:学位论文

第1章绪论
1.1课题背景
在现代社会中,人们需要传递和处理的信息量越来越大,信息的种类也越 来越多,’其中对会议电视、高速数据传输、远程教学、VOD等宽带新业务的 需求正迅速增长【lJ。原来的各种网络都只能传输一种业务,如电话网只能提供 电话业务,数据通信网只能提供数据通信业务,这种情况对于用户和网络运营 者来说都是不方便和不经济的,人们希望能够用一种网络来传送各种业务【2J。 就是在这种环境下,出现了宽带ISDN佃.ISDN)。B.ISDN能够满足:1. 提供高速传输业务的能力。2.网络设备与业务特性无关。3.信息的转移方式与
业务种类无关【31。 ATM技术作为B—ISDN的核心技术,由ITU.T 1992年规定为B.ISDN统

一的信息转移模式【4】。ATM技术克服了电路模式和分组模式的技术局限性,采 用光通信技术,提高了传输质量,同时,‘在网络节点上简化操作,使网络时延 减小。以ATM为基础的网络对带宽是透明的,具有出色的多业务和多比特率 处理能力,能有效利用网络资源并最终实现与业务无关的网络,即真正实现完 全的业务综合并能提供长期的网络可扩充性和结构稳定性【5J,国际电联推荐其 为宽带综合业务数据网B.ISDN的标准传递模式【6l。 但目前ATM的物理接口标准非常有限。现阶段绝大多数的接入运行在一 个相当低的速率上(56kbit/s或64kbit/s),一些大公司采用E1厂r1链路进行局域 网的互连。遗憾的是,WAN不像局域网那样有多种成熟的技术可供升级其带 宽容量,继El/T1链接之后一般只有E3/T3方式了,但E3/T3与El/T1之间的 带宽跨度太大17J。为了弥补这么大的带宽跨度,以便从El/T1升级带宽又避免 E3/T3的昂贵费用,出现了多种技术方案,其中便有IMA技术。 IMA采用了反向复用的工作机制,与传统的复用方式正好相反。在传统的 复用方式中,多个低速的数据流被复用到一个单一的高速管道中,在管道的另 一端该高速数据流又被解复用成原始的低速数据流。而反向复用是将多条链路 组合成一个单一的逻辑信道,以实现将~个大的、单一的数据流分解在多个低 速链路上传送;在另一端,这些被分解传送的数据流将重组成原始的数据流。 数据在这些链路上的传送是按照罗宾环分配机制进行的,在这种方式下,每一

哈尔滨理丁大学T学硕一l:学位论文

个被分离的待传送单元是按照循环顺序被依次地放到这些链路上发送出去I引。 IMA技术是以El/T1为基础的,网络管理者可以根据用户实际的带宽需求 来增减El/T1的数量,可以逐步的增加带宽的容量,并且IMA技术大大地提 高了带宽利用率,尽可能地减少了所需链路的数目,便于升级,同时还充分体 现了本身所固有的流量管理、容错能力、对传统设备的兼容性、高效的带宽利 用率和网络简化等优越性,多条传输链路来传输数据也大大降低了传输中断的
风险。同时调查显示,在绝大多数地方建立8条El/T1所花费的费用要低于建

立一条E3fr3的费用。因此,IMA是目前弥补El厂rl和E3/T3之间带宽跨度过 大的有效方法,尤其是对带宽需求远远小于一条E3/T3而又大于一条El/T1链
路的用户【91。

目前,在国内外IMA技术仅应用于大型的通信交换局内,在各大运营商 的核心网的交换机内部均有执行IMA功能的模块,用来实现使用El/T1线代
替光纤进行传输的功能,能够处理高速的数据流;同时可以利用大量闲置的

E1厂rl链路,并且大大地提高了带宽利用率;而且大型交换机内部的IMA模块
功能十分强大,能同时处理几十甚至上百条E1/TI链路,同时还可以完成分 解、汇聚数据功能以外的很多功能。在国内外高速数据处理领域中,IMA技术

应用的十分广泛Il…。不过IMA功能模块要与大型交换机一起使用,需要专业 技术人员维护且价格昂贵,中小型的企业和用户或偏远地区根本无法使用;现 阶段价格合理,适用于中、低速数据处理的IMA设备在市场上很难找到。 所以本文中提出了一种设备简便、操作灵活,适用于处理低速率的IMA 实现方式,可以应用于中小型的企业和用户或偏远地区。它以E1接口为基 准,把ATM集合的信元数据或中、低速的数据分解到几个或多个2Mbit/s链 路上,在远端再将多个2Mbit/s链路上的数据复用在一起,用N*2Mbit/s的方 法来获得用户需要的速率,并且设计电路中的芯片程序可以根据用户的需求随 时更改,为用户提供了更加灵活经济的选择。

1.2论文主要研究内容
本文中详细介绍了ATM技术和ATM反向复用技术(IMA)的基本原理及其 优势,应用VHDL编程语言设计了一套拥有4条物理链路的自适应IMA收发 系统。 IMA技术有多种方式可以实现:基于比特的反向复用(bit.base)、负载共享
(10ad sharing)、多链路(multilink PPP)以及多链路帧中继(multiliIll【frame relay)

哈尔滨理丁人学T学硕上学位论文

等…】。本文采用的是基于比特的反向复用(bit.base)的方式,应用移位置数法。 移位置数法即使用移位置数芯片或算法,通过与数据信号同频的提取时钟 将一个输入端的连续比特信号在几个时钟周期后加载到几个发送端上一齐发
送,在接收端再进行逆转换恢复原信号。

本文中设备基于可编程逻辑器件设计,使用VHDL语言进行编程,通过
Quartus2 6.0软件实现仿真。开发过程为:首先在仿真软件中使用VHDL语言

编程,把将要使用到的芯片的功能用编程语言描述出来,经过仿真确认功能无 误。然后将编辑完成的语言程序在仿真软件中转换成可用的芯片资料,这些芯 片资料可以在设计电路时被用到,电路设计完成后可用仿真软件仿真,以检验 电路的功能和效果。最后可将完成的电路文件传送到可编程逻辑器件芯片中, 这样就完成了电路的设计与实现Il
2‘。

这套系统使用移位置数法可以准确地分解和整合信号。可以灵活的进行带 宽配置,系统在程序完成之后,若使用的信道数量发生变化则无需改动内部程 序,只需调节系统自带的开关即可。系统中使用的芯片及程序均可以改动,如
果原设计的物理链路数量无法满足实际需要,可以通过修改原程序来提高物理 链路的数量,方便、快捷易于不同需要的中、小型用户使用。

在使用多条2Mbit/s(E1/T1)信道传输时,传输的介质会因为各种各样的原 因而出现故障。如果传输中出现问题没有及时发现或无法及时地调整传输模式 那么将会有大量的数据传输错误,对双方的通信质量造成很大的影响。 因此本文在收发系统中加入了自动路由监控模块,自动路由监控模块由三 部分组成:路由监控电路、路由重组芯片、减法电路。自动路由监控模块可以 自动识别断路一条物理链路的断开并且可以对路由进行重新安排剔除断开的路 由,使用正常工作的路由利用冗余的带宽继续传输有用数据。

1.3论文组织安排
论文第一章绪论,介绍本文的研究背景,本人承担的工作以及全文的组织 结构。论文第二章ATM的基本原理,简单介绍了ATM信元,ATM的协议体 系结构以及ATM各个子层实现的功能并且讨论了未来ATM技术与IP技术序 相结合的方法。论文第三章详细讲述了ATM反向复用的基本原理及收发系统 的全部电路设计并给出相应的软件仿真结果。论文第四章详细讲述了在IMA 系统收发端的所使用的自动路由监控模块的电路设计方案并给出了软件的仿真 结果。第五章对论文工作及全文作了总结同时说明了今后的发展研究方向。

哈尔滨理rT人学丁学硕十学位论文

第2章ATM基本原理
2.1概述
ATM,顾名思义就是异步传输模式,是国际电信联盟ITU.T制定的标准。 作为快速分组交换方式中最著名的ATM,它力图用一个单一的,通用的交换 结构来有效的处理各种类型的业务和多媒体应用,ATM继承了电路交换方式 中速率的独立性又具有分组交换方式对任意速率的适应性。ATM采用了最简 单的协议,无需确认,没有流量控制,也无纠错,是一种快速的,独立于业务 的基本传输服务。以ATM为基础的网络对带宽是透明的,具有出色的多业务 和多比特率处理能力,能有效利用网络资源并最终实现与业务无关的网络,即 真正实现完全的业务综合并能提供长期的网络可扩充性和结构稳定性,因此国

际电联最后一致推荐其为宽带综合业务数据网B.ISDN的标淮模式。
在ATM模式中,信息被组织成信元,因为包含来自某用户信息的各个信 元不需要周期性出现,这种传输模式是异步的。 ATM信元是固定长度的分组,共有53个字节,分为2个部分。前面5个 字节为信头,主要完成寻址的功能;后面的48个字节为信息段,用来装载来 自不同用户,不同业务的信息。话音,数据,图像等所有的数字信息都要经过

切割,封装成统一格式的信元后在网中传递,并在接收端恢复成所需格式。由 于ATM技术简化了交换过程,去除了不必要的数据校验,采用易于处理的固 定信元格式,所以ATM交换速率大大高于传统的数据网,如X.25、DDN、帧 中继等。另外,对于如此高速的数据网,ATM网络采用了一些有效的业务流
量监控机制,对网上用户数据进行实时监控,把网络拥塞发生的可能性降到最

小。对不同业务赋予不同的“特权”,如语音的实时性特权最高,一般数据文 件传输的正确性特权最高,网络对不同业务分配不同的网络资源,这样不同的
业务在网络中才能做到“和平共处"Il引。 2.2

ATM信元
ATM信元是ATM传送信息的基本载体。ATM信元采用了固定长度的信

元格式,只有53字节,其中5个字节为信头,其余的48个字节为信元净荷。

.4.

哈尔滨理T人学T学硕‘I:学位论文

信元头的主要功能为确定虚通道,并完成相应的路由控制。
使用固定长度的短信元有几方面的优点:

首先,使用短信元可以降低高优先级的信元的排队时延,如果高优先级的 信元到达略晚于已经使用资源(如发送器)的低优先级信元,那么它等待的时间
会比较短。

其次,固定大小的信元能够更加有效地交换,这对于支持非常高数据率的 ATM是很重要的。对于固定大小的信元,交换机制更容易用硬件实现【l制。 ATM信元头部有两种类型:UNI(the
(the
Network.to-Network Useroto-Network

Interface)和NNI

Interface)。它们的具体格式如图2.1所示。

GFC
VPI

VPI

VPI VPI VCI

VCI VCI

VCI

VCI HEC

PTI

CLP

VCl HEC

PTl

CLP

PAYLOAD

PAYLOAD

图2.I ATM信元头部的两种类型
Fig.2-1 The two types ofATM signing unit of head

Contr01)[]为--般流量控制字段在网络内部的 信元头部不出现,因此,它仅可用在本地用户网络接口的信元流量控制上。
Flow

流量控制GFC(Generic

GFC字段能够用来帮助用户进行通信流量的控制以支持各种不同的服务质量。 在任何情况下,GFC机制旨在用来缓和网络中的短期超载情况。 虚通道标识符VPI(virtual path identifier)是网络路由选择字段的一部分。 它在UNI接口是8位的,在NNI接口则是12位,因此网络内可支持更多的虚
通道。

虚通路标识符VCI(virtual

channel

identifier)用于端用户之间的路由选择。
access

它的功能很像一个服务访问点(service 一个虚连接。

point)。VCI与VPI组合起来标识

负载类型PTI(payload type)指示信息字段中所装信息的类型。下表2.1列

哈尔滨理T人学T学硕上学位论文

出了对PTI各比特的解释:

表2-1净负荷类型
Table 2.1 The type of completely load.

编码
000 ool 0lO 011 100 10l 110 11 1

意义 用户数据信元无阻塞SDU=0 用户数据信元无阻塞SDU=1 用户数据信元阻塞SDU=0 用户数据信元阻塞SDU=I 分段OAM信息流相关信元 端到端OAM信息流相关信元 资源管理用 保留
SDU=Service Data Unit

OAM=Operation Administration Maintenance

priority)用来在网络发生拥塞的情况下为网络 提供指导。CLP=O时表示一个相对高优先级的信元,这种信元不应该被丢弃,
loss

信元丢失优先级CLP(cell

除了没有其他可用的选择。CLP=I,表示这个信元在网络内可以丢弃。用户可 以使用这个字段将额外的信元(在已协商的速率之外)插入到网络中,将信元的 CLP赋为1,如果网络不拥塞就交付到目的地。如果遇到网络拥塞,网络将优 先考虑丢弃这种CLP置1的信元,如果CLP置l的信元已经完全丢弃,但拥 塞还没有缓解,那么就开始丢弃CLP置0的信元。 信头差错控制HEC(head
定界。
error

contr01),占8比特,根据HEC可以监测出

有错误的信头,系统可以纠正信头中l比特的错误。同时HEC还被用于信元 ATM信元中信头的功能比分组交换中分组头的功能大大简化了,不需要 进行逐链路的差错控制。只进行端到端的差错控制,HEC只负责信头的差错控 制,另外只用VPI,VCI标识一个连接,不需要源地址、目的地址和包序号, 信元顺序由网络保证【I引。
-6-

哈尔滨理T人学T学硕L学位论文

2.3

ATM协议体系结构
ATM是一种具有最少量差错和流量控制功能的高效协议。它降低了处理

ATM信元的额外开销,并且减少了每一个信元所要求的额外开销比特,因 此,ATM能够进行高数据率的操作。另外,固定大小的信元使在每一个ATM
节点上所要求的处理更加简化,也有利于支持ATM的高速运行。

ATM的协议体系结构如图2.2所示。这个体系结构包括三个平面:用户平 面用来传送用户信。g:控制平面主要用于信令信息;管理平面用来维护网络和 执行操作功能。此外,还在协议参考模型的后面加了一块面管理,负责不同平
面的管理。

图2-2ATM协议体系结构
Fig.2-2 The system and framework ofATM protocol

按照ITU.T的建议,这些层还可以进一步划分,如表2.2所示。共定义了 3个层:物理层(PHY),主要用来传输信息(比特/信元);ATM层,主要完成 交换、选路由和复用;ATM适配层(hAL),主要负责将业务信息适配成ATM 流。

2.3.1物理层
物理层主要处理物理介质,如电压,比特定时和其它问题。物理层进一步 分为两个子层:物理介质子层和传输汇聚子层。物理介质子层支持只和介质相 关的比特功能;传输汇聚子层则是将ATM。信元流转换成可以在物理介质上传
.7.

哈尔滨理T大学T学硕上学位论文

输的比特。 2.3.1.1物理介质子层这个子层负责在适当的物理介质上正确地发送和接收 比特。在最低的级别上,这个功能和介质(光的,电的)密切相关的,因此叫做 物理介质子层。此外,这个子层必须保证接收端良好的比特定时重构,因此同
层发送实体负责插入所需的比特定时信息,并进行线路编码。

2.3.1.2传输汇聚子层

当比特流从PM子层到达传输汇聚子层时,比特已被

识别出来。传输汇聚子层主要完成6个功能(如表2.2)。
表2.2协议结构子层及功能
Table 2—.2 The sub..1ayer and function of protocol

汇聚 分段与组装 一般流量控制

汇聚子层CS
AAL

拆装子层SAR

信元VPINCI翻译
信元复用/分路 信元速率解耦 HEC产生/检测

ATM

信元扰码/解扰
信元定界 帧扰码/解扰 帧产生/恢复 比特定时 线路编码 物理媒介相关扰码/解扰

传输汇聚TC
PHY

物理介质PM

.在比特重新形成之后的第一个功能便是根据所用的传输系统对这些比特进 行适配。这一子层还负责在发送侧为每个信元产生HEC(信头差错控制)校验 和,在接收侧核对这些校验和。在开始的时候,这种核对用来识别信元边界 (即接收器的信元定界)。如果在连续若千个信元内找到了正确的HEC,就假定 发现了正确的信元边界,为了防止用户信息段有意或无意地干扰信元定界,在 发送侧需要对每个信元的信息段进行扰码,而在接收侧进行解扰,这可以使

哈尔滨理T人学1:学硕十学位论文

ATM信元的信息段中出现正确的HEC的概率极小。 一旦找到信元定界,一种自适应的方法便根据不同情况利用HEC来纠正 或检查信头错误。孤立的单比特错误将被纠正,但对于连续多个信元出现信头 错误,纠错就会停止,让位给更精确的检错,并丢弃出错信元。这样可以避免 在突发差错期间漏掉存在多个信头错误的信元。 最后,TC子层必须能够插入或去除未分配信元,使有用数据速率适配于 传输系统中可用的净荷速率,这个功能叫信元速率解耦。 物理层和ATM层之间是通过一个公共的标准接口UTOPIA总线接口来连 接的。这个接口包括二条8比特宽或16比特宽的单向数据通道,每个方向上

有独立的8比特级握手,信元级握手和时钟信掣16J。
2.3.1.3

ATM特定的传输会聚子层功能

1.信头差错控¥1J(HEC)信头差错控制覆盖了整个信头,所选的8bit码能 够纠正单比特错误和检测多比特错误。这个方法对所有的传输会聚子层都是相 同的。信头差错控制的状态图如图2.3所示

检测到多比特错误 (丢弃信元)

未检测\

到错误,.夕——、
或检测(
纠错模式
一/

型兰皆∑

特错误夕一

未检测到错误 (返回纠错模式)

检错模式)黼

图2-3信头差错控制方式
Fig.2-3 control method of mistake of signing unit

在正常模式下,接收端会按照单比特纠错模式工作,如图2.3所示。如果 检测到单比特错误,这个错误就被纠正,接收器的状态保持到纠错模式;如果 检测到多比特错误,信元就被丢弃,状态也转到检错模式。 在检错模式状态下,凡是检测到信头有错误的信元一律被丢弃。一旦不再

发现信头有错,接收器立即转回到纠错模式状裂r71。
HEC的8位检错码可以覆盖整个信元头(40bit),且HEC采用的是循环码 的编码方式,循环码一种线形代数分组码,‘记为(n,k)码,其中n为码长,k 为信息码元数,所以HEC记为(40,32)码。用多项式来表示循环码中信息码元

哈尔滨理T人学T学硕上学位论文

的码字,记为m(x),若码字为0101,那么m(x)为X2+1,同时还要根据 码长生成一个多项式,记为g(x)。在(40,32)循环码中: m(x)=C32X31+C3lX30+……+ClXo 其中C,2…C。为HEC纠错数据前的32bit信元头数据。 g(x)一般为X”1一i的既约多项式中的一个或几个的乘积,在HEC中采用
g(x)=X8+X2+X1+1 (2-2) (2.1)

在已知信元头前32bit的情况下使用公式2-3可以得出HEC的8bit数据,

紫_g(矿嚣
净荷一起发送。发送的信元头的数据组成的多项式记为c(x),

(2-3)

式2-3中的r(x)为余数,是一个X7至Xo的多项式,其中各项的系数便是HEC 的8bit纠错数据。与前面已知的32bit信头数据连在一起组成信元头,随信元

c(x)=X柑研(x)+厂(x)

(2.4)

在接收端,设备收到信元头的全部信息,记为c’伍),用公式2.5可以根据 c。(z)和已知的g(x)检验并且纠正信元头的一位错误。

舡)暑嚣
验表找到错误为将其改正,从而达到纠错的目的【18】。

(2-5)

上式中的s(x)为c。(x)除以g(x)的余式,也为(40,32)循环码的8bit校验子,全
为0时表示信元头没有传输错误;不全为0时设备可以参照(40,32)循环码校

根据1.432建议,信元定界算法必须是自支持的(self supporting),这种算法可以在任何一种网络接口上传输,它和采用的传输系统 (基于信元,基于SDH,基于PDH等等)无关。 1.432建议的信元定界方法建立在信头比特和HEC比特有特定关系的基础 上。信元定界的状态图如图2-4所示。 在搜索状态,定界过程逐比特地检查HEC比特的正确性。物理层能够得 到字节定时,搜索状态下的信元定界也可以逐字节进行,例如在采用SDH传 输的情况下就可以按这种方式做。

2.信元定界

哈尔滨理工人学工学硕}二学位论文

如果HEC正确,就进入预同步状态。在预同步状态,假设正确的信元边 界己经找到,只是需要进一步证实。因此仍要检查HEC字段的正确性。在进
入同步状态之前只要发现一个不正确的HEC,系统就立即退回到搜索状态。

如果连续d次证实了正确的HEC,系统就达到同步状态,这是系统申明它
已实现了同步。

在同步状态下,如果在连续a个信元中均发现不正确的HEC,系统就离开 同步状态(信元定界丢失)。ITU.T建议的参数是:对基于SDH的物理层,
a=7,d=6;对基于信元的物理层,a=7,d=8t憎J。

图2-4信元定界状态图
Fig.2-4 The state of signing unit demarcation

2.3.2

ATM层

ATM层是协议体系结构中与ATM功能相关的一个层次。ATM层和PHY 层完全无关,主要是对信元进行处理。它在内部使用虚电路,这些虚电路必须 在数据传输之前建立起来,数据传输完成后拆除。
2.3.2.1

ATM层的主要功能

1.复用、分解将不同连接(用不同VPI和VCI值区分)的信元复用成物 理层的单一信元流,并在相反方向上进行分路处理。 2.翻译信元标志这个功能在ATM交换机或交叉连接单元中,当信元从 一条物理链路被交换到另一条时大都是需要的。这种翻译可以单独对VCI或

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VPI进行,也可以两者同时进行。

3.提供服务质量

向VCC或VPC用户提供一种网络能够支持的QOS级

别。某些业务可能会为连接的一部分信元流要求某个QOS,而其余信元可以有 较低的QOS。在一个连接中,可以用信头中的CLP比特来区分这些要求不同
QOS的信元。

4.管理功能
end-to.end

在用户信息信元的信头中,提供了一个拥塞指示和一个
associated and

ATM用户到ATM用户指示,还为段相关和端到端相关(Segment

associated)的数据流定义了预分配VCI值,为段相关和端到端相关的 数据流以及资源管理信元定义了专门的PTI编码值。当PTI指出非用户信息信 元时,有关层管理类型的进一步信息会在信元的信息段中找到。
5.处理信头

在将信元递交给适配层之前去掉信头;在相反方向上加上信

头。在用户.网络接口上实现流量控制,这个功能由信头中的GFC比特支持。
2.3.2.2

ATM的虚通道和虚通路ATM在ATM层的接入点建立了逻辑连接虚

电路,并在整个呼叫中保持连接。在ATM中虚连接分两个级别:虚通路连接

(vc,用VCI标识)和虚通道连接(VP,用VPI标识)。VC和VP均是单向传输
信元的信道,一条VP中可以包含多条的VC,同样一条物理链路上,可以划

分出多条的VP。



ATM是面向连接的,但是这个连接和电路交换的连接不同。电路交换中 的一个连接对应着一个时隙,当这个连接没有信息发送时仍然占用这个时隙, 别的连接无法使用:而ATM采用虚连接的概念,在连接建立时,向网络提出 流量描述和服务质量要求,而网络只对连接进行资源预分配,只有当真正发送 信元时连接才占用网络资源,网络的资源是由各个连接共享复用的。 虚连接有虚通道和虚通路两部分标识。虚通道标识VPI及各个虚通道的网 络资源由网络管理系统以半固定的方式分配。虚通道的设立简化了网络的资源 管理,它就像一个复杂大网中的虚拟网络,半永久的占有一定的网络资源,只 有虚通道内的虚连接才需要通过信令动态占有虚通道资源,每个虚通道最多可 以有4096个虚连接。虚通道的另一个作用是提高主干网的交换效率,一些交 换机可以只对VP进行交换,将一个虚通道内的所有虚连接交换到另一个虚通 道内,由于虚通道是半固定连接的,所以这种交换不需要复杂的信令处理。 虚通路由VCI标识,虚通路的建立过程有两种:一是和虚通道一样,通过 网络在虚通道内建立一条半永久的连接,这称为PVC(Permanent VC)方式; 另一种是通过信令动态建立,VCt及虚通路占用的网络资源都在连接建立时分 配,这称为SVC(Switched VC)方式。

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需要注意,’VPI/VCI是通过信令在各段连路上分别分配,所以只在一段连 路上有意义,不同的链路中相同VPI/VCI值并不表示相同的连接,这是
VPI/VCI资源可以重复利用。在交换机内部,由于通过不同连路到达交换机的

虚连接可能具有相同的VPI/VCI值,所以交换机内部必须使用端口号加
VPI/VCI的方式来识别一个连接。 从ATM网络内部结构来看,实际上包含三层,即物理连路(传输线路) 网络、VP网络和VC网络。对于用户来讲,涉及的是VC网路:对交换剂来 讲涉及的是VP网络;对于物理维护者来讲涉及物理网络。 总的来说,VP是VC的集合,ATM用VC为用户提供服务,而用VP来

组网。在用户一用户的情况下,把VP细分为各个单位的VC,并由用户控制
那些VC所属的全部资源,在VP内对各VC的建立和释放只在两个交换机之 间,而信息在交换机内的交换和选路则由VP来完成,一条VP可以当作两个 ATM交换机之间的虚中继线来用。


ATM采用这种VPI/VCI两层虚电路的优势主要有: 虚电路技术有利于节省控制费用。通过将共享公共通道的连接合组成一组 通过网络,可以简化网络体系结构,并使网络管理功能简单化,同时增加了网

络的性能和可靠性。一旦建立了虚通道,新的虚通路连接可以通过在虚通道连 接的端点执行简单的控制功能来建立;在转接结点中无需进行呼叫处理,降低 了处理开销,缩短了连接建立的时间。此外,虚通道虽然一般用在网络的内
部,但是终端用户也看得见它。终端用户可以定义封闭的用户组或由一组虚通

路建成的封闭网络,从而增强网络服务的功能。
2.3.3

ATM适配层(AAL)

由于ATM层连续输出53字节的信元,信元中没有差错控制、没有流量控
制以及其他种类的控制,所以不能很好地满足多数应用的要求。为了弥补这一 不足,支持不基于ATM的信息传输协议,ATM网络就需要一个适配层来对高

层的用户信息进行分段和组装,吸收信元延时抖动和信元丢失,并进行流量控
制和差错控制。

AAL层分为两个主要部分:汇聚子层(CS)和分段重组子层(SAR)。 CS子层的作用是提供支持特定AAL应用所需的功能。CS子层向应用程 序提供~个接口SAP(Service
Access

Point,业务接入点),每一个AAL用户通

过SAR子层连到丸地。在发送端,汇聚子层负责接收来自于应用程序的比特

哈尔滨理T人学-T学硕ij学位论文

流或随机长度的报文,并将它们分成44~48字节的单元以便传输。在接收端,
汇聚子层将信元重组成原始的报文。

SAR子层负责把从CS子层接收到的信息打包成信元传输,并在另一个端
系统将信息解包。在发送端,它将CS子层输送过来的数据单元重新组合,构

成信元的有效负载,然后将这些有效负载交给ATM层进行传输。在接收端,
SAR子层将信元重组为报文。

AAL用于增强ATM层的能力,以适合各种特定业务的需要。这些业务可
能是用户业务,也可能是控制平面和管理平面所需的功能业务.在ATM层上传

送的业务可能有很多种,但根据三个基本参数来划分,可分为四类业务。三个
参数是:源和目的地之间的定时要求、比特率要求和连接方式。业务类划分为 A,B,C,D四类。不同参数、业务类别和相应的AAL适配类型。

A类,恒定比特率(CaR)业务:ATM适配层l(AAL.1),支持面向连接的
业务,其比特率固定,常见业务为64KbiUs话音业务,固定码率非压缩的视频 通信及专用数据网的租用电路。 B类,可变比特率(VBR)业务:ATM适配层2(AAL.2)。支持面向连接 的业务,其比特率是可变的。常见业务为压缩的分组语音通信和压缩的视频传 输。该业务具有传递介面延迟物性,其原因是接收器需要重新组装原来的非压 缩语音和视频信息。 C类,面向连接的数据服务:ATM适配层3/4(AAL3/4),该业务为面向连 接的业务,适用于文件传递和数据网业务,其连接是在数据被传送以前建立 的。它是可变比特率的,但是没是介面传递延迟。 D类,无连接数据业务:常见业务为数据报业务和数据网业务。在传递数

据前,其连接不会建立。AAL3/4或AAL.5均支持此业务。而由于AAl3/4协 议技术复杂,于是用AALS来支持C级业务t20l。 根据ATM层传送业务量的要求,ITU.T和ATMF按业务要求的比特率各
自提出了业务的分类。 恒定比特率CBR(constant
bit

rate)主要用来模仿铜线或者光导纤维。没有

差错校验,没有流量控制,也没有其余的处理。这个类别在当前的电话系统和 将来的B.ISDN系统中作了一个比较圆滑的过渡,因为话音级的PCM通道, T1电路以及其余的电话系统都使用恒定速率的同步数据传输。 可变比特率VBR(variable
bit

rate)被划分为两个子组别,分别是为实时传

输和非实时传输而设立的。RT-VBR主要用来描述具有可变数据流并且要求严 格实时的服务,比如交互式的压缩视频(例如电视会议)。NRT-VBR用于主要
-14.

哈尔滨理工大学丁学硕.卜学位论文

是定时发送的通信场合,在这种场合下,一定数量的延迟及其变化是可以被应
用程序所忍受的,如电子邮件。

可用比特率ABR(available bit rate)术语是为带宽范围己大体知道的突发性 信息传输而设计的。ABR是唯一一种网络会向发送者提供速度反馈的服务类 型。当网络中拥塞发生时会要求发送者减小发送速率。假设发送者遵守这些请 求,采用ABR通信的信元丢失就会很低。运行着的ABR有点像等待机会的机
动旅客:如果有空余的座位(空间),机动的旅客就会无延迟地被送到空余座位

处;如果没有足够的容量,他们就必须等待(除非有些最低带宽是可用的)。
未指定比特率UBR(unspecified
bit

rate)不做任何承诺,对拥塞也没有反

馈,这种类型很适合于发送IP数据报。如果发生拥塞,UBR信元也会被丢

弃,但是并不给发送者发送反馈,也不给发送者希望放慢速度的期型2lJ。
2.4

ATM主要接口和交换原理
ATM网络有着很庞大的体系,在网络中各个设备间的连接需要用不同标

准的接口来实现,同时网络中各节点均使用面向连接的交换方式实现数据的传 输。
2.4.1

ATM的主要接口

1.UNl(User-Network Interface)UNI为ATM网络中的用户网络接口,它 是用户设备与网络之间的接口,直接面向用户。UNI定义了物理传输线路的接 口标准,即用户可以通过怎样的物理线路的接口与ATM网络相连,还定义了 ATM层标准、UNI信令、OAM功能和管理功能等。按照UNI接口所在的位置 不同,可以分为公用网UNI和专用网UNI(PUNI),这两种接口的定义基本相 同,只是PUNI不必像公用网的接口那样严格的考虑一致性,所以更加灵活、 发展更快。

Interface)NNI可以理解为网络 节点之间的接口,一般为两个交换机之间的接口。与UNI一样,NNI也定义
to

2.NNIfNetwork

Network/Network Node

了物理层、ATM层等各层的规范,以及信令等功能,但由于NNI接口关系到 网络中的路由选择问题,所以特别对路由的选择方法做了说明。同样,NNI接
口也分为公用网NNI和专用网NNI(PNNI),公用网NNI和PNNI的差别很

大,如公用网NNI信令为3、7号信令体系中的宽带ISDN用户部分B.ISDN, 而PNNI则完全是基于UNI接口的,仍采用UNI的信令结构。

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3.B.ICI(B.ISDN

Inter-Carrier

Interface)B.ICI定义为两个公用ATM网之

间的接口,为分别属于两个网络的UNI提供连接。它的定义基于NNI接口,
其特点是支持不同网络间的多种不同业务的传输。 4.DXI(Data
Exchange

Interface)DXI定义在数字终端设备DTE和数字连

接设备DCE之间,DTE通过DXI与DCE相连,再通过ATM UNI接口接入 ATM网络中;DCE能完成不符合ATM标准的数据终端到ATM网络的适配过
程,相当于终端适配器。

Interface)FUNI的意义与DXI相似,FUNI将 ATM适配功能完全的植入交换机内部,终端和ATM交换机之间传送FUNI信
5.FUNI(Frame
Based UNI

令,所以与基于信元的DXI接1:3相比,FUNI在接入线上有更高的效率瞄J。
2.4。2

ATM交换原理

ATM是一种面向连接的交换方式,即先为将要传输的数据建立一条固定
的虚电路,然后将信息通过建立好的虚电路来传输。这种方式与IP的非面向 连接传输方式不同。ATM交换机是通过信元头中的信息完成虚电路的分配和 信息交换的。ATM交换机是使用信元头中的VCI部分,或VPI部分,或两者 一同使用来进行信元的转发和交换的。土作过程具体如下:一个接入ATM网 络的设备终端(A)要向另一个接入ATM网络的终端(B)发送信息时,A首 先发送传输请求到ATM网交换机,其中包含A终端在进入ATM网络时使用

的VCI和VPI值,ATM交换机根据请求信息中的目标地址来安排本机的信息 转发信道(可以是直达的信道,也可以是转接信道),即新的VCI、VPI值, 用其替换掉信元中原有的VCI、VPI值,然后在转发信道中发送请求信息。同 时将输入、输出VCI、VPI值的对应关系保存到路由表中。若传输要通过两个 以上的交换机时,后一个交换机也将根据从前一个交换机传输来的请求信息中
的目标地址,安排本机的转发VCI、VPI值,且用其替换掉信元中原有的

VCI、VPI值,然后在转发信道中发送请求信息。同时将其与本机输入信息的
VCI、VPI值(即前一个交换机的输出VCI、VPI值)形成对应关系同时保存

在路由表中。这样逐点传送后,传输请求会发送到B端:同时也在A、B两端 间的ATM网络中,通过路由表中输入、输出的VCI、VPI值的映射关系建立
了一条虚电路,只要B端同意接收数据,A端便会使用这条建立好的虚电路发

送数据‘231。 所以信元头部分的VCI、VPI值对于信元的传输有着非常大的作用。虚电

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路建立如图2-5。

ATM采用了虚连接技术,将逻辑子网与物理子网分离。类似于电路交 换,ATM首先选择路径,在两个通信实体之间建立虚连接,将路由的选择和 数据的传输分开,使传输中间的控制变得简单,解决了路由选择的瓶颈问题。 设置虚通道和虚通路两级寻址,虚通道是由两个节点间复用的一组虚通路组成 的,网络的主要管理和交换功能均集中在虚通道一级,减少了网络管理和控制 的复杂性。一条物理链路可以分成多个虚通道,一条虚通道又可以分成多个虚 通路,一个虚通路中所传输的数据始终在一条物理链路中传输,且保持数据的 先后顺序,从而克服了分组交换中无序接收的缺点,确定了数据的连续性,更 适用于多媒体数据的传输。
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ATM UNI A



ATM
UNI

r 1

1 7



PI_I 0I=6 A11Ⅵ

NNI VPl=12 VCI=15 A1'M

NNI VPI=16 VCI=8 A盯q

V1 l-2
VI

I=6

·

交换机


变换机


交换机


图2-5虚电路建立时的VPI/vCI转换
Fig.2-5 The

VPINCI

conversion when

one

dummy circuit is established

在信元头的数据中,VCI、VPI值最为重要。这两部分结合起来构成了信 元数据的路由信息,交换机可以从这些值中得知信元从哪里来、到哪里去, ATM交换机就是通过VCI、VPI值决定应该将信元转发到哪一条传输信道上
去。

每个ATM交换机内部都有一张路由映射表,当一个信元到达交换机时, 交换机将读出信元头里的VCI、VPI值,并与路由映射表进行比较,得出新的 传输信道,信元头里的VCI、VPI值也被更新,信元被转发到新的信道上发往 下一个设备。

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在ATM环境中,VP就像一个携带大量VC(最大可达65000条)的管道 或通道,它可以是从交换机到交换机的虚拟电路,也可以是横穿ATM网络从 终端到终端的所有线路。除了最大的专用局域网和广域网之外,65000条VC
足够使用瞄引。

完全由ATM交换机组成的ATM网络,可以独立的完成点对点的数据交 换,处理各个用户之问的数据传输。同时也可以与其他的现有网络进行数据交 换,进行不同网络之间的数据传输,这样可以满足不同用户的多种需求【2引,具
体如图2.6

用户I 用户2 用户n

图2-6ATM交换网络图
Fig.2-6 ATM switch network

2.5

ATM与IP技术的融合

2.5.1两种技术的研究背景
ATM技术是八十年代末由电信界提出的,为实现包括话音、数据和图像 在内的各种业务传输的宽带综合数据业务网B.ISDN而发展起来的网络技术。 ATM技术的实质是电路交换和分组交换的综合。因此ATM技术具有很大的灵 活性,任何时候都能按实际需要来占用资源;对特定业务,传送速率随信息到 达的速率而变化:能够适应任何类型的业务,无论其速率高低、突发性大小、 实时性要求和质量要求如何,都能提供满意的服务。ATM最初的思想就希望

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造就未来通信系统的统一平台,制定ATM规范的ATM论坛一直在通过各种 手段向ATM中容纳进新的内容以保证ATM最初的目标。但这样造成ATM 技术异常的复杂,标准化的过程缓慢。此外,昂贵的设备价格也是目前困扰 ATM技术普及推广的~大因素,因此ATM一般只限于电信运营商的骨干网的 建设【261。

IP技术起源于六十年代,最初只用于计算机局域网的组建。近十年来,随 着Intemet的快速普及,IP技术广为流传,已经成为一种事实上的开放系统互
联标准。IP技术实质上是一种不需要预先建立连接,而直接依赖于IP分组头 信息决定分组转发路径的数据传输技术。IP技术的主要特点是:IP协议是一种 网络级互联协议,容易实现异种网络的互联;采用无连接技术,特别适合于电 子邮件、信息检索等非实时的短报文通信;具有统一的寻址体系,网络可扩展 性强:采用独立服务的模块化结构,可以支持多种不同应用,容易增加新业 务。IP技术所具有的最大优势在于,它可以运行在任何介质和网络上,可以保 证异种网络的互通,即“IP
over

everything”。随着宽带IP技术的发

展,包括话音、数据和图像在内的各种业务均能在IP网上进行传输,出现了
所谓的“Everything
on

IP”的局面,IP业务也即将成为通信业务的主流。但

IP技术在发展过程中也遇到了路由器瓶颈、服务质量难以保证等问题的困扰。
ATM和IP都是发展前景良好的技术,但它们在各自的发展过程中都遇到

了一些问题。如果把这两项技术结合起来,利用ATM网络为IP用户提供高速
直达数据链路,既可以充分利用ATM网络的资源优势,发展ATM上的IP用

户业务,又可以解决IP网络发展中遇到的问题,进一步推动IP业务的发展
1271。

2.5.2

ATM与IP结合技术的分类

目前,IP与ATM结合技术主要分为两大类:重叠技术和集成技术。采用
重叠技术时,IP层叠加在ATM层之上,ATM端点使用ATM地址选择协议将 IP地址映射到ATM地址,并通过ATM路由协议为IP分组包选择路由。重叠

技术的优点是采用标准的ATM论坛/ITU.T的信令标准,与标准的ATM网络 及业务兼容:缺点是传送IP包的效率较低。采用集成技术时,ATM层被看作
IP层的对等层,ATM端点只需使用IP地址来标识,在ATM网络内使用现有

的网络层路由协议为IP分组包选择路由,在建立连接时使用非标准的ATM信 令协议。采用集成技术时,不需要地址解析协议,但增加了ATM交换机的复

·19·

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杂性,使ATM交换机看起来更像一个多协议的路由器。集成技术的优点是传 送IP包的效率比较高,不需要地址解析协议;缺点是与标准的ATM技术融合
较为困难【281。

2.5.3重叠技术
重叠技术的实现方式具体来说主要有三种,分别是CIPOA(Classical
over

IP

ATM).LANE(LAN Emulation)和MPOA(Multi.protocol

over

ATM)1291。

2.5.3.1

CIPOA(ATM上的传统IP技术)

IETF工作组在RFCl483(AAL5上

的多协议封装)和RFCl577(Classical IP and ARP over ATM)两个文件中定义并 规范了CIPOA。CIPOA的基本思想是利用IP对低层网络技术的包容能力, 在ATM网上支持IP协议。它继承了IP的基本思想,仅把ATM网络看作与以
太网、令牌环网等物理子网处于同样地位的一种异形子网。由于CIPOA规范

只支持IP协议,所以它适用于只使用IP协议的互联网和局域网。利用该规
范,用户可以在ATM网络上直接运行现存的基于IP的网络协议(如TCP,

UDP)和基于IP应用协议(如WWW、FTP、NFS等)。CIPOA的协议结构如图
2.7所示:

网络层

IP RCFl577

数据链路层

RCFl483

ATM层 物理层 物理层

图2.7 CIPOA的协议结构
Fig.2-7 The ffamework of CIPOA protocol

CIPOA引入了逻辑IP子网(LIS)的概念,所谓LIS是指根据用户和网络 管理者的连接要求,对直接连接到ATM网络的任意主机、路由器进行组合, 这种组合形成了一个逻辑的IP子网,其中的主机和路由器可位于网络中的任 何地方,即与它们的地理位置无关。不同的LIS相互独立操作和通信,在一个 LIS内,IP包可以在点到点的ATM永久虚通道(PVC)和ATM交换虚通道 (svc)上传送,位于两个LIS内的主机间的IP连接需要经过一个路由器。

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CIPOA网络的基本工作原理是:在每一个LIS内设有一个地址解析服务器 (AIU Server),负责完成IP地址和ATM地址的映射功能。当LIS中新增了一 个IP主机时,该主机首先利用配置好的地址建立与ATM ARP服务器的连接,
ATM ARP服务器检测到来自新主机的连接后,向该主机发送反向ARP请求

(InARP),从而获得新增主机的IP地址和ATM地址,并在ATM ARP服务器 中的IP地址.ATM地址映射表中进行登记。当一个主机需要向被叫发送IP数 据报时,由于它不知道对方的ATM地址,所以首先向ATM ARP服务器发送 ARP请求,获得被叫的ATM地址,再建立到被叫的ATM连接并进行通信。 在重叠技术中,CIPOA技术成熟,实现简单,在LIS上传送的广播业务量 最少,网络的资源利用率较高,同时简化了LIS内主机间的通信步骤,改善了

时延特性。但两个LIS中的主机问进行通信时需要经过路由器,仍不能完全解
决路由器瓶颈问题,并且每个LIS内都要配置一个地址解析服务器,将引入额 外的时延。此外,ClPOA只限于处理ATM上的IP协议,无法处理其它的网络 层协议f30J。
2.6.3.2

LANE(局域网仿真技术)

ATM论坛定义的局域网仿真(LANE)技术

造了条件。采用ATM局域网仿真技术时,对原局域网用户来说,删交换网
络的各种功能(如呼叫建立、信元拆装等)都是透明的,原局域网终端的硬件和 LAN协议包。

为在ATM网络上传送现有的LAN协议((IEEE802.3以太网和802.5令牌环)创

软件系统不需做任何改动,即可利用ATM网络提供的高速直达数据链路传送

LANE是对局域网的媒体访问控制子层(MAC层)进行仿真,LANE的协议 结构如图2.8所示:

网络层

IP、IPX等
LANE

数据链路层

RCFl483

ATM层 物理层 。物理层

图2-8LANE的协议结构
Fig.2-8 The framework of LANE protocol

由ATM层替代传统LAN的MAC子层,成为物理层和逻辑链路层之间的

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一层,因此局域网逻辑链路层以上的软件可以不做任何改动。LANE可以支持 任何局域网的高层协议(如IP、IPX等)。 LANE的服务体系是基于CLIENT/SERvER的查询和响应模型。在一个仿 真的局域网络(ELAN)中,需要配置局域网仿真客户机(LEC)、局域网仿真配
置服务器(LECS)、局域网仿真服务器(LES)和广播/未知服务器(BUS).LEC

是所仿真的局域网的端系统,它向现有局域网提供MAC层的服务接口,代理 原局域网中的所有终端向ATM网络传输数据,完成地址解析,实现整个 ELAN中的所有终端间的通信。LECS负责保存仿真局域网中的局域网仿真客 户机((LEC)fl?,置信息,并向新安装的LEC发送LES的ATM地址,每个管理 域只有一个LECS,它可为一个或多个仿真局域网(ELAN)提供服务。LES负责 实现MAC地址与ATM地址的映射功能,每个ELAN只有一个LES,每个 LES有一个专有的ATM地址来标识。BUS负责处理广播及未知的MAC地 址,在仿真局域网内提供广播和组播传送功能。 LEC与LES进行通信完成地址解析并把用户数据通过ATM数据直达链路 传送给另一个LEC的步骤为: 首先,发端LEC向LES发出局域网仿真地址解析协议(LE.ARP)请求,询
问收端的ATM地址。如果收端已在LES上注册,则LES就在LE.ARP应答中

将收端ATM地址返回给发端;如果收端未在LES上注册,LES就将LE.ARP 请求转发给ELAN上的所有LEC,收端LEC收到该请求后,就在LE.ARP应 答中将自己的ATM地址返回给LES,再由LES返回给发端LEC。在得到收 端ATM地址后,发端LEC就通过ATM SVC呼叫建立到收端的虚连接,并在 其上进行数据传送。 LANE对局域网从MAC层进行仿真,屏蔽了网络层以及其上的高层协 议,从而使ATM网络可以支持多种协议的传送。这既是它的优点,也是它的 缺点。优点是为LAN用户的互连创造了便利条件。缺点是无法利用ATM的多 业务及相应的特性,网络层的QOS(如IP协议中的RSVP)也无法对应到ATM 交换结构中,同时由于最大帧长度的限制,网络规模的扩展也受到限制;而且 两个ELAN内的用户进行通信时要经过路由器,仍不能完全解决路由器瓶颈问 题;最后,一个ELAN目前只能同时仿真一种局域网,不能完成异种局域网的 转换问题。
2.6.3.3

MPOA(ATM上的多协议技术)
CIPOA,

为了克服LANE和CIPOA的局限

性,ATM论坛推出了ATM上的多协议规范(MPOA)。MPOA集成了
LANE,

NHRP和Mars规范的功能,同时还引人虚拟路由器的概

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念。MPOA是一个功能强大的网络层路由解决方案,使任何具有MPOA功能 的设备都可以和另一台设备通过ATM交换建立直接连接,不必再经过中间的 路由器。这种直接跨越ATM网络建立直接连接的技术有时也称为“直通”或
“零跳”路由。

MPOA实际上采用了三种互补的技术来构成其基本功能:ATM论坛的局域 网仿真((LANE)协议、IETF的下一跳解析协议(NHRP)以及虚拟路由器的概 念。LANE是在ATM上仿真第二层的局域网技术,使得ATM透明于上层应 用,是MPOA的一个内部组成部分,适用于子网内部的通信。NHRP提供了 一种扩展的地址解析协议,是基于网络层的寻址技术,允许下一跳的客户在不 同的逻辑子网间发送查询,从而允许子网间直接建立ATM连接,让确定的数 据流不需使用中间的路由器。虚拟路由器是指将传统路由器的功能分离到网络 中各个不同的组成部分中去,也就是说,将网络中一系列设备集合共同完成传 统路由器在网络中的功能,从而降低了成本,提高了效率。 MPOA标准模型包括三个部分:边界设备、ATM直连主机和路由服务 器。边界设备使用网络层和MAC层目的地址在传统的局域网与ATM接口间 传送数据包,以使传统的局域网能够通过ATM进行高效传输。ATM直连主机 具有能够实现多协议信息传输标准功能的ATM网络接口卡,它允许ATM直连 主机相互通信,并允许ATM直连主机通过边界设备与传统局域网进行通信。 路由服务器是一组功能的集合体,它既可由作为单个产品实现,也可在现有路
由器和交换机中构建,它使用某些路由协议算法和构造响应MPOA系统的请

求。它完成网络层对ATM层地址的映射,对未知服务器的多路广播以及对网 络层、MAC层和ATM地址的维护功能【3ll。 MPOA系统规定了具体实现某种功能的逻辑组成部件:MPOA客户(MPC) 和MPOA服务器(MPS),它们可以在不同的硬件配置上实现。MPOA的逻辑
组件如图2.9所示:

MPOA边界设备或主机

MPOA路由器

图2-9 MPOA的逻辑组件
Fig.2-9 Logic module of MPOA

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MPC检测通信流,一旦发现就请求MPS为其提供收端的ATM地址,得 到该地址后通过SVC呼叫建立到收端的ATM连接,并在其上传送数据;MPS 负责维护本地的网络层、MAC层和ATM地址信息以及路由表,MPS处理来 自MPC的址解析请求并作出应答,MPS之间通过NHRP进行联络,以解决跨
子网的地址解析问题。

MPOA的实质是虚拟路由技术,即使用边界设备完成大部分交换功能,使 用路由服务器建立路由表,为边界设备提供路由。它的优点是不仅能在一个子 网内建立ATM虚通道连接,而且能够在不同的子网间建立直接的ATM虚通道 连接,跨子网的通信不再经过路由器,解决了路由器瓶颈问题。缺点是系统结 构比较复杂,具体实现比较困难,而且仍存在一些问题需要解决,如基于 NHRP协议的地址解析响应时间延迟较大等p引。


2.5.4集成技术
目前有代表性的集成技术主要有三种:IP交换(IP Switch)技术、标记交换
(Tag Switch)技术和多协议标记交换(MPLS)技术。
2.6.4.1

IP交换(IP Switching)IP交换是Ipsilon公司提出的专门用于在ATM 网络上传送IP分组的技术。它克服了CIPOA的一些缺陷,如在子网之间必须

使用传统的路由器,提高了在ATM上传送IP分组的效率,IP交换的核心是
IP交换机。

IP交换机由ATM交换机、IP交换控制器组成,IP交换控制器主要由路 由软件和控制软件组成,ATM交换机的一个ATM接口与IP交换控制器的 ATM接口相连,用于控制信号和用户数据的传送。在ATM交换机与IP交换 控制器之间使用的控制协议为RFCl987通用交换机管理协议(GSMP),在 IP交换机之间使用的协议是RFCl953Ipsilon流管理协议(IFMP)。GSMP是 一个多用途的协议,使得IP交换控制器能对ATM交换机进行控制,完成直接 ATM交换。它将IP交换控制器设置为主控制器,而把ATM交换机设置为从 属被控设备,IP交换控制器利用该协议向ATM交换机发出各种要求,如:建立 和释放经过ATM交换机的虚连接,在点到多点连接中增加或删除端点,进行 配置信息查询等。IFMP用于在相邻的IP交换机控制器、IP交换网关或支持 IFMP的网络接口卡之间的控制数据传送,以便把现有网络或主机接人IP交换 网中或实现相应的控制功能。 IP交换网络将用户数据流分为两类:持续时间长、业务量大的用户数据流

哈尔滨理丁人学T学硕一I:ep位论文

(In FTP数据、HTTP数据、多媒体音频、视频数据等)和持续时间短、业务量

小、呈突发分布的用户数据流(如DNS查询、SMTP数据、SNMP查询等), 对不同类型的流进行不同的处理。IP交换机的工作过程如下: 1.IP交换机的ATM输人端口从上游节点接收输入业务流,并把这些业务 流送往IP交换机控制器中的路由软件进行处理。IP交换机控制器根据输人业 务流的TCP或UDP信头中的端口号码进行流分类。持续时间长、业务量大的
用户数据流在ATM交换机硬件中直接进行交换;持续时间短、业务量小、呈突

发分布的用户数据流通过IP交换控制器中的IP路由软件进行传输,即与传统
路由器一样,也是一跳接一跳(hop

hop)进行存储转发传送。 2.一旦一个业务流被标识为直接ATM交换,P交换控制器将要求上游节
by



点把该业务流放在一条新的虚通道上。 送。

3.如果上游节点同意建立虚通道,则该业务流就在这条虚通道上进行传 4.下游节点也要求IP交换控制器为该业务流建立一条呼出的虚通道。 5.通过步骤(3)和(4),该业务流被分离到特定的呼入虚通道和呼出虚通
道上。

6.通过旁路路由,IP交换控制器指示ATM交换机完成直接交换。 IP交换的实质是基于信息流的传输方案,它的特点是对于持续时间长、业 务量大的用户数据流,利用ATM虚通道进行传输,因此传输时延小、容量 大;而对于持续时间短、业务量小、呈突发分布的用户数据流,使用IP路由 软件进行传输,从而节省了建立ATM虚电路的开销,提高了传输效率。IP交 换的缺点是只支持IP协议,同时它的效率有赖于具体的用户业务环境,对于 大多数是持续时间长、业务量大的用户数据的情况下,能获得较高的效率:但 对于大多数是持续时间短、业务量小、呈突发分布的用户数据的情况下,IP交 换的效率将大幅降低。 2.6.4.2标记交换(Tag Switching)标记交换是Cisco公司提出的一种多层交 换技术,它把ATM第二层交换技术和第三层路由技术结合起来,能充分利用 ATM的QOS特性、支持多种上层协议,是一种性能比较优越的IP和ATM结 合技术。 在标记交换网络中,处于边缘的路由器将每个输入帧的第三层地址映射为 简单的标记(Tag),然后把帧转化为打了标记的ATM信元;打了标记的信元 被映射到虚通道上,在网络核心由ATM交换机进行标记交换,并使用路由器 与交换机直连,用于保存标记信息,实现寻找第三层路由的功能;最后,目的

哈尔滨理丁人学T学硕J二学位论文

地的边缘路由器去掉信元中的标记,把信元转换为帧并将其送往接收用户。标 记交换的系统结构如图2.10所示。

LAN

LAN

LAN

LAN

图2.10标记交换的系统结构
Fig.2—1 0 System framework of sign switch

在标记交换网络中的边缘路由器主要根据下列信息对IP包加上标记:
1.目的地址前缀

以路由表中的路由为基础,允许来自多个源地址的IP

包向同一个目的地址发送时共享同一个标记,从而节省了标记资源。
2.边界路由

对标记交换系统的边缘路由器进行标记分配。在某些情况 使IP包沿着指定的且与路由算法选择的不同的路径流
同时考虑IP包的源地址和目的地址,以提供对诸如QoS

下,这种技术使用的标记比使用目的地址前缀技术少。 3.业务量调节
4.应用业务流

动,从而允许网络管理人员平衡中继线路上的负荷。 等特性更精确的控制。 标记交换的关键在于采取基于拓扑结构的选路方式。它使用标记分配协议 (TDP)与第三层路由协议,在标记交换网络的各设备间分发标纪信息,共同建 立合适的直通路由。采用此种技术,使得只有在网络拓扑结构发生变化时,才 需要使用TDP重新计算节点的标记,从而大幅度地降低了整个网络的开销。 标记交换的主要优点是:标记交换不依赖于路由过程中使用的特定网络层 协议,因此标记交换技术支持不同的路由协议(如OSPE,BOP,OSIISIS等) 以及各种网络层协议(如IP,IPX等);标记交换还借助标准的多点广播协议, 利用ATM交换机现有的广播硬件支持多点广播功能;另外,通过为不同的服务 质量等级分配不同的标记,并在标记交换机中使用排队和缓冲机制加以控制, 使得标记交换可以保证具有一定服务质量(QOS)要求的用户数据的传送;在网 络内部,标记交换机按照信元上的标记进行寻路,不再依赖于特定的第三层地 址(如IP地址),使得网络的分级组织容易实现,网络的扩展能力较强。标记 交换技术实际上已将ATM交换机用作多协议路由器,从而形成了更加统一的

哈尔滨理T人学T学硕.1:学位论文

网络模型并增加了网络间配置的共同性。

标记交换虽然有很多优点,但由于标记交换是Cisco。的专有技术,要求 网络中端到端都有Cisco的设备才能完成通信,推广使用受到了限制p
2.6.4.3
3‘。

MPLS(多协议标记交换)

近来MPLS越来越引起人们的关注,人们

普遍看好MPLS在广域网中的应用。作为一种ATM与lP相结合的技术,

MPLS是在标记交换的基础上发展而来,并正在成为集成技术的标准模型。目
前,IETF已制定了MPLS标准草案。

MPLS网络由核心部分的标签交换路由器(LSR)和边缘部分的标签边缘路 由(LER)组成。LER位于ATM骨干网络的边缘并作为MPLS的入口/出口路由 器。LER执行全部的第三层功能;运行标签分发协议((LDP),实现标签的分 配、绑定功能。LSR执行的标签交换可以看作ATM交换机和传统路由器的结 合,具有第三层转发分组和第二层交换分组的功能。 MPLS’的基本思想是采用标记交换的机理,是一种基于拓扑结构的选路机 制,MPLS网络的工作过程一般包括以下4个步骤: 1.使用现有的路由协议,例如OSPF,IGRP等建立到终点网路的连接,同 时使用LDP完成标签到终点网路的映射。 2.输人端LER接收到分组,完成第三层功能,并对分组进行标签粘贴。 3.LSR对带有标签的分组不再进行任何第三层处理,只依据分组上的标签 进行交换。 4.由输出端的LER去掉标签,并传送分组给终端用户。 MPLS的主要特点是:MPLS在网络中的分组转发是基于定长标签,由此 简化了转发机制,使得转发路由器容量很容易扩展;充分采用原有的IP路 由,在此基础上加以改进,保证了MPLS网络路由的灵活性;采用ATM的高 效传输变换方式,抛弃了复杂的ATM信令,无缝地将口技术的优点融合到 ATM的高效硬件转发中:MPLS网络的数据传输和路由计算分开,是一种面向 连接的传输技术,能够提供有效的QOS保障;MPLS不但支持多种网络层技 术,而且是一种与链路层无关的技术,它同时支持X.25、帧中继、ATM、 PPP、SDH、DWDM等,保证了多种网络的互联互通,将各种不同的网络传输 技术统一在同一个MPLS平台上,即MPLS垫层:MPLS支持大规模层次化的 网络拓扑结构,具有良好的网络扩展性;MPLS的标签合并机制支持不同的数 据流的合并传输,提高了网络传输效率;MPLS网络中显式路由的直接使用, 使得流量工程的应用变得简单,增强了IP网络流量控制和自愈恢复能力,为 支持更多的新业务提供了保障;同时MPLS在保证连接可靠性的条件下取消了

哈尔滨理丁人学_丁学硕I:学位论文

专线连接的要求,使得各种新业务可以在基于MPLS的IP网上实现;MPLS 技术进一步促进了网络功能的划分,它将复杂的事务处理推到网络边缘去完 成,核心网只负责完成传送功能,这有利于在一个规模庞大的网络中维护IP 协议的扩展性;MPLS网络中标签堆的使用将庞大的路由表变得很小,极大地
改善了路由扩展能力13训。

此外,MPLS还具备以下优势:首先是将先进技术迅速转化为实际的应用 产品的问题。一方面在于MPLS在定长标签的严格匹配下简化了转发过程,而 且这个转发的硬件基础是便宜、成熟的ATM交换技术,这大大减少了设备制
造商的研发投资,加快了MPLS设备的面市时间和产品的成熟稳定性。另一方

面由于MPLS将路由与分组转发从IP网中分离开来,这使得在MPLS网中可 以通过修正转发方法来推动路由技术的演进,新的路由技术可以在不间断网络 运行的情况下直接应用到网络中,而不必改动现有路由器上的转发技术,这是 目前的各种网络技术不易做到的。其次,MPLS简化了ATM与IP的集成技 术,推动了它们的统一,从而起到平衡用户在ATM和IP网上的巨大投资.消
除了现有网络的限制,由此减少了网络维护成本和扩展性问题。总之,MPLS

可用于多种链路层技术,做到对下层与上层的多协议,最大限度地兼顾了原有 的各种技术,保护了现有投资和网络资源,促进了网络互连互通和网络的融
合。

MPLS目前仍有一些问题还在研究之中,如:MPLS与PSTN之间信令的 转换和交互式通信的平滑性问题;如何将MPLS与光纤传输网(OTN),DWDM 技术结合起来,实现交叉连接与标签交换的统一;MPLS的组播技术和MPLS 的网络管理还需要进一步完善;如何实现MPLS到桌面的应用:如何将MPLS 技术引入到无线网络中等。 综上所述,交换功能与路由功能的结合是当今网络技术发展的一种趋势。 ATM技术与IP技术作为目前两大最优秀的网络技术,必将不断融合,最终实 现统一1351。

2.6本章小结
在本章中详细的介绍了ATM信元组成,各个部分的长度及作用;ATM的 协议体系结构,各个子层所实现的具体功能和作用;具体介绍了ATM的各种 主要的接口以及主要交换原理:并且在后半部着重介绍了ATM技术与IP技术 的结合,讨论了外来ATM技术的发展方向及实现方式。

哈尔滨理T人学T学硕”lj学位论文

第3章ATM反向复用(IMA)电路设计
3.1

IMA基本原理
IMA采用了反向复用的工作机制,与传统的复用方式J下好相反。在传统的

复用方式中,多个低速的数据流被组合复用到一个单一的高速管道中,在管道 的另一端该高速数据流又被解复用成原始的低速数据流。而反向复用是将多条 链路组合成一个单一的逻辑信道,以实现将一个大的、单一的数据流分解在多 个低速链路上传送;在另一端,这些被分解传送的数据流将重组成原始的数据
流。数据在这些链路上的传送是按照罗宾环分配机制进行的,在这种方式下,

每一个被分离的待传送单元是按照循环顺序被依次地放到这些链路上发送出 去,如图3.1所示Ij州。

堕塑
IMA功能
LINK l拌A PHY


D PHY

IMA功能

/,、
时间


/,、

时间

一 ■一

。B C D E F-.’

JI



LINK 2撑B PHY

E PHY
1l L

.-卜A B C D E F

睦自同一链 苦的数据流
LINK 3捍C F PHY

恢复成原 始数据流



PHY



图3.1 IMA工作原理
Fig.3—1 Operation principle of IMA

3.2

IMA技术的优点
IMA技术是以El/T1为基础的,网络管理者可以根据用户实际的带宽需求

来增减E1/TI的数量,可以逐步的增加带宽的容量,并且IMA技术大大地提 高了带宽利用率,尽可能地减少了所需链路的数目,便于升级,同时还充分体 现了本身所固有的流量管理、容错能力、对传统设备的兼容性、高效的带宽利

哈尔滨理T大学T学硕l:学位论文

用率和网络简化等优越性,多条传输链路来传输数据也大大降低了传输中断的 风险‘371。同时调查显示,在绝大多数地方建立8条Elfrl所花费的费用要低于 建立一条E3/T3的费用。因此,IMA是目前弥补El/T1和E3/T3之间带宽跨度

过大的有效方法,尤其是对带宽需求远远小于一条E3/T3而又大于一条El/T1
链路的用户【3引。

3.3设计要求
目前,IMA技术已经应用于大型的通信交换局内,在各大运营商的核心网

的交换机内部均有执行IMA功能的模块,用来实现使用El厂rl线代替光纤进
行传输的功能【391。同时可以利用大量闲置的E1厂rl链路,并且大大地提高了带

宽利用率。大型交换机内部的IMA模块功能十分强大,能同时处理几十甚至 上百条El/T1链路,并且还可以完成分解、汇聚数据功能以外的很多功能14…。 不过它要与大型交换机一起使用,需要专业技术人员维护且价格昂贵,中小型
的企业和用户或偏远地区根本无法使用。

目前,廉价且功能灵活的IMA传输系统还不多见,本人在电信工程局参
与了这方面技术的研究。设计要求为: 适用于中小型用户、设备价格低廉、拥有6Mbit/s的处理能力、可容忍的

速率波动为IMbit/s、功能灵活修改方便、拥有物理链路监控能力。本人负责
研究IMA系统中数据分解、汇聚和监控物理链路的方法以及用软、硬件将其 仿真实现。

IMA技术有多种方式可以实现:基于比特的反向复用(bit.base)、负载共享
(10ad sharing)、多链路(multilink PPP)以及多链路帧中继(multilink frame relay)

等。本文采用的是基于比特的反向复用(bit.base)的方式,应用移位置数法。 移位置数法即使用移位置数芯片或算法,通过与数据信号同频的提取时钟 将一个输入端的连续比特信号在几个时钟周期后加载到几个发送端上一齐发 送,在接收端再进行逆转换恢复原信号。这种方法要求发送端时钟的准确和同
步。在硬件设计中大量的使用了反向器,从而使电路中的本地脉冲、数据信号

以及置数信号的上跳沿错开,防止脉冲抖动而造成数据提取和传输错误。 本文中设备基于可编程逻辑器件设计,使用VHDL语言进行编程,通过
Quartus2 6.0软件实现仿真。开发过程为:首先在仿真软件中使用VHDL语言 编程,把将要使用到的芯片的功能用编程语言描述出来,经过仿真确认功能无 误。然后将编辑完成的语言程序在仿真软件中转换成可用的芯片资料,这些芯

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片资料可以在设计电路时被用到,电路设计完成后可用仿真软件仿真,以检验 电路的功能和效果。最后可将完成的电路文件传送到可编程逻辑器件芯片中, 这样就完成了数据跟踪电路的设计与实现。 本文中的可编程逻辑器件可以采用MAX7000系列的EPM7128芯片,这

种芯片的最大时钟频率为244MHz,内含128个逻辑单元,100个引脚,芯片 核心电压2.5V,外部I/O接口电压3.3Vt4¨。完全满足本文中的设计要求,并 且其价格便宜、能过广泛使用。文中的仿真平台也是基于EPM7128芯片。 文中设计的IMA传输系统拥有4条El传输,理论上可以支持8Mbit/s的 数据传输,但是针对6Mbit/s的研究标准开发。剩余的带宽可用于安全带宽或 速率波动,当4条传输链路中的某一条断路后或出现速率波动时,仍然有足够 的带宽来传输数据流;也可以当作备用带宽,以便以后增加业务时使用。
3.4

IMA发送端设计
本文在发送端的设计上使用移位置数法,即将一条中速信道中的数据通过

同步脉冲提取出来,放到多个链路上同时发送。同时在并行输出的链路上,数 据的速率变为串行输入数据的速率的1/4倍,以适应并行低速物理链路的物理 特性。并且在发送真正的数据之前,发送端还要将一些与数据提取相关的信息 (本地脉冲频率与数据流频率的比值)传送给接收端,以便接收端准确的接收数 据。发送端的流程图如图3.2所示。 数据跟踪电路:数据流与本地高速时钟一起进入数据跟踪电路,得到与数 据流同步、同频的跟踪脉冲,作为提取时钟。用这个跟踪脉冲来提取数据流中 的比特数据,即作为串入并出移位寄存器的输入时钟,同时还将跟踪脉冲输入
模可变计数器。

串入并出移位寄存器:用跟踪脉冲作为输入时钟,将串行的输入数据以比 特为单位提取放在多个并行输出口上。 置数开关:这是一个二进制的数字开关,需要人工置数,用来设置传输所
使用的El的数量,例如:使用4条El进行传输,那么就将开关置成0100。

倍数锁定电路:用来提取数据跟踪电路中得到的本地脉冲频率与数据流频 率的比值,并且通过传输信道在传输用户数据之前传给接受端,使接收端可以
产生同样的跟踪脉冲用来汇聚数据。

模可变计数器:使用置数开关的数据来计数跟踪脉冲,使并行数据以一定
的周期传输。

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置数芯片:使用模可变计数器输出的脉冲来传输并行数据,这种发式传输

将使在各条E1上传输的数据的周期得到延长,即频率降低。在低速信道上传 输低频率的数据,从而满足了幅频特性。

并行传输

图3-2 IMA系统发送端流程图
Fig.3-2 Transmission flow chart of IMA

3.5

IMA发送端模块设计

3.5.1数据跟踪电路
3.5.1.1电路组成本文中设计的数据跟踪电路由计数模块、比较模块、判别模 块以及使用VHDL语言编程设计的二进制数据比较芯片组成。可以在本地脉冲 频率是输入数据频率整数倍(3,4……)或大于输入数据频率五倍时以上时准 确跟踪输入数据。按照指定的设计标准,数据流的速率设为6Mbit/s,本地脉冲
的频率取60MHz,电路组成如图3.3所示。

本文描述的数据跟踪电路需要在输入信息数据前以同样的速率输入1010四 个码字,这些码子用来启动数据跟踪电路。 计数模块由计数芯片和置数芯片组成,用于计算同步调制信号1010中第一 个数字信号l的宽度(即所占本地脉冲的个数),之所以使用另一个计数模块本 地信号的反向信号与输入数据的逻辑与结果,是将与第一个计数模块的结果比

哈尔滨理T人学T学硕上学位论文

较,取二者中较小(相同时取相同值)的结果。这种方法可以在输入信号的码宽 是本地脉冲整数倍时准确的计数,也可以在不是整数倍时起到四舍五入的作
用。原理如图3-4

数据输 本地脉

图3-3数据跟踪电路框图
Fig.3-3 Data tracking circuit

本文描述的电路需要在输入信息数据前以同样的速率输/入.1010[]个码字,
用来启动数据跟踪电路。

计数 模块 数据 输出

图3-4计数模块原理图
Figure 3-4 Principle of counter module

调整模块是由计数芯片和D触发器组成,用来计算输入数据中上跳沿的个 数并且在计数达到1时输出一个本地脉冲周期的低电平(平时为高电平),使判

别模块中的计数芯片数据全部复位重新开始计数。这一设计可以调整和纠正输 入信号的码宽不是本地脉冲的码宽整数倍时所产生的时间误差,保证传输质
量。原理框图如图3—5所示。.

:)()_—一
调整 低电平 输出

图3.5调整模块原理图
Fig.3-5 Principle of modulate

module

比较器就是将两个计数模块的结果加以比较取二者中较小(相同时取相同 值)的结果。这样可以四舍五入的提取本地高速脉冲与用户数据之间的频率比 值,这样可以更好的提取数据,有利于数据的正确分散与聚合。比较器是一块 单一的芯片,在文中使用VHDL进行编程实现,编程的程序在下一节中将进行
描述。

开关模块有两个输出端口,一个的作用是在同步调制信号1010的第二个1
到来时打开开关向计数判别器输出本地高速脉冲;另一个用于数据信号的第一

个下跳沿结束后,然后再在本地脉冲输出两个脉冲之后,向置数芯片发送一个 上跳沿脉冲,持续一个本地脉冲周期然后就不再输出数据,一直置低电平,这 个器件使用计数芯片或算法可以很简单的完成,电路的组成和芯片的编程在本 文中便不再详细说明。 判别模块是由计数芯片和判别芯片组成,当计数芯片所计的数与从比较器 输入的二进制数据右移一位产生的新数据(即1010转换成0101)相等时 OUTPUT端口输出高电平,否则输出低电平。当计数芯片所计的数据与从比较 器输入的二进制数据相等时判别芯片的ZERO输出端输出低电平,此时计数芯

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片进入复位状态,在下一个脉冲到来时计数芯片从1开始重新计数,重复前面 的计数模式。具体的原理框图如图3—6所示
比较器

图3-6判别模块原理图
Fig.3-6 Principle of distinguish module

3.5.1.2芯片程序在数据跟踪电路中计数芯片程序比较普遍和简单,而且在仿 真软件中可以直接选用此类-心4-1-"片,以下详细介绍比较器、判别芯片和置数芯片 的编程程序: 比较芯片VHDL编程程序如下:
LlBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_I 164.ALL:
USE IEEE.STD LOGlC ARITH.ALL: USE IEEE.STD LOGIC UNSIGNED.ALL: ENTITY BI

PROCESS(CNT,FLAG)
BEGrN

IF

cNT<FLAGTHEN DATAi<--A; DATA2<=B; DATA3<=C;

JlA0 IS

POl玎 (QA,QB,Qc,QD,A,B,C,D:IN STD.-LOGIC;
DATA

DATA4<.o:.
ELSE

I,DATA2,DATA3,DATA4:OUT STD LOGIC); JIAO;

END BI

DATAI<sQA; DATA2<=QB;


ARCHITECTUIU!BEHAVE 0F BI JIA0 IS

.35·

哈尔滨理T人学T学硕Ij学位论文

SIGNAL SIGNAL BEGIN

cnt:STDJDGlC—VECTOR(3 DOWNTO 0); flag:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0):

D删《=l了C;
DATA4<=QD;
ENDIF; END PROCESS;

cnt《=D&C&B&A:

flag<_QD&QC&QB&QA;

END BEHAVE;

判别芯片的程序如下:
LIBR ARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC一1 164.ALL;

PROCESS(QA,QB,QC,QD)
BEGn、l IF

ENTITY PAN BIE IS PORT

CNTI=FLAG2 THEN 0U1PUT<--'I’:

(Q八QB,QC,QD,八B,C,D:IN STD_LOGIC;
ZERO.0UTPUT:0UT

ELSE OUTPUT<='O。:
ENDIF: lF

STD_LOGIC);

END洲BIE;
ARCHll'ECTURE BEH/笮 ̄,E OF BllS
SIGNAL

cNTI=FLAGl THEN
ZERO<-.J0';

CNTI:STD_LOGIC—VECTOR(3 DOWNTO 0): FLAGI:STD_LOGIC—VECTORO DOWNTO O); FLAG2:STD_LOGIC—VECTOR(2 DOWNTO 0);

SIGNAL SIGNAL
BEGIN

ELSE

ZERO<一!。;
ENDIF;

CNTl<==QD&QC&QB&QA;
FLAGl—,-D&C&B&A:

END PROCESS;:
END

BEHAVE;

FLAG2<=D&C&B:

置数芯片的程序如下:

LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD LOGIC ENTlTY ZHl SHU IS I I 64.ALL:

BEGlN

Qlqout(O);
Q2<=qout(I); Q3<。=qout(2); Q4<=qout(3); PROCESS(CLK)
BEGIN

PORT

(DI:刖STD-LOGIC;
D2:IN STD_LOGIC; D3:IN STD LOGIC;

·36.

哈尔滨理丁人学T学硕十学位论文

D4:IN

STD_LOGIC;

IF(CLK'EVENT AND CL-(=…i)THEN qout(0)<---Dl; qout(1)<=D2; qout(2)<--D3; qout(3)<=D4;
ENDIF;

CLK:IN STD_LOGIC;

Ql:OUT Q2:OUT Q3:OUT

STD_LOGIC; STD_LOGIC; STD_LOGIC;

Q4:OUT STD—LOGIC);
ENDZHI SHU;

END PROCESS;
END BEHAVE;

ARCHITECTURE BEHAVE OF ZHI SHU IS SIGNAL qout:STD_LOGlC.-vECTOR(3 DOWNTO O):

本文中的所有计数芯片均使用仿真软件中自带的芯片,为74161计数芯 片。由于74161芯片中的ENT和RCO端口在本文所要实现的功能中没有用 处,所以在电路组成图中的计数芯片中没有标出这两个端口,但在真正的仿真 电路连接时,ENT端口置高电平,RCO端口空置。并且四个输入端A、B、 C、D在没有使用的情况下一律接地,在电路组成图中没有一一标出。 同时计数芯片也可以使用VHDL编程语言自行设计,以满足不同的范围 要求。 计数芯片VHDL编程程序如下:
LIBRARY IEEE; USE USE

PROCESS(CL艮CLK)
BEGIN IF

IEEE.STD_LOGIC_1 1 64.ALL: IEEE.STD LOGIC UNSIGNED.ALL: JIIS

CLR=.o.THEN

ENTITY PORT

q‘,.=(others=>'0’);
ELSIF LDN—l’AND ENP一-OTHEN

(CLR,LDN,ENP,CLK:IN STD-LOGIC;
A,B,C,D:IN STD_LOGIC;

null;
ELSIF CLK’EVENTAND CLK-.1’THEN lF LDN--Jl’AND

Q八QB,OC,QD:OUT STD_LOGIC);
END Jl; ARCHITECllJRE BEHAvE SIGNAL BEGIN

ENP=.1‘THEN

q<1+l;

0F川S

ENDIF; ENDIF: IFLDN--'0'THEN

q:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO O);

QA<:q(0); QB<。q(1);

q《=D&C&B&A; ENDIF:

.37.

哈尔滨理T人学T学硕士学位论文

QC<=q(2); QD々=q(3);

END PROCESS; END BEHAVE;

以上程序均根据本文中的设计标准开发,它们可以根据用户的不同要求或 不同的标准加以改进来适应不同的情况,方便、快捷并且实用。

3.5.1.3仿真结果仿真图中的datain为输入用户数据流,为6Mbit/s:localclk
为本地脉冲,为60MHz;clkoutl为跟踪信号输出:clkout2为调整低电平输 出。

数据跟踪电路的本地脉冲频率为输入数据频率整数倍时(10倍)的工作仿 真结果如图3.7。

图3.7本地脉冲频率为数据频率10倍时仿真图
Fig.3-7 The emulationai result when local pulse frequency is ten times for data frequency

从图中的仿真结果可知,经过第二个调整低电平后跟踪信号变得稳定,数 据跟踪电路可以准确的跟踪用户的输入数据。这一结果说明本文中所涉及的数 据跟踪电路完全满足前文中移位置数法所提出的要求,即数据提取时钟的准确
和同步。

在现时情况中,有时数据的速率不会像设想的那样丝毫不差,有各种各样 的原因可以使传输速率产生上下的波动,例如:用户数据的暂时减少或增加 等。所以数据跟踪电路必须拥有在本地脉冲频率不是输入数据频率整数倍时也
可以准确的跟踪数据的能力,确保发送端设备可以精确地分散数据。本文所设

计的数据跟踪电路拥有这种处理非整数比值的能力,但前提条件是本地脉冲的
频率要大于用户数据频率的5倍。在这种情况下,数据跟踪电路可以正常的工

作,准确的跟踪用户数据。本地脉冲频率不是输入数据频率整数倍(大于5倍)时 的工作仿真结果如图3.8。

·38-

哈尔演理T人学1=学硕Ij学位论文

图3.8本地脉冲频率大于数据频率5倍时仿真图
Fig.3-8 The emulational result when
local pulse frequency is five times bigger than data

frequency

从上图可以看出调整低电平在数据信息为高电平后便紧跟着出现,每次出 现时就对跟踪信号做出相应得调整,来调整和纠正由于本地脉冲频率不是输入 数据频率整数倍所造成的跟踪信号的时间偏差。由上可知传输的数据在编码时 应该避免出现大量连续的1或0的情况,那么这时本地时钟的频率与数据流的 频率的比例越大,跟踪的就越准确。在数据速率产生1Mbit/s波动或更大时, 本文设计中使用的60MHz的本地脉冲仍然满足本地脉冲的频率大于数据速率 的5倍的条件,因此可以准确地跟踪用户的数据信号,满足使用移位置数法的
要求。

由上面的仿真结果可知,本文中设计的数据跟踪电路在使用60MHz的本 地脉冲的情况下,完全可以满足准确跟踪6Mbit/s,且速率波动为1Mbit/s左右 的数据流的要求。 数据跟踪电路的结构比较复杂,在发送端整体的电路组成中如使用如此复 杂的电路,会使得电路构造不清,线路繁杂。所以本文将数据跟踪电路的复杂 电路组成使用仿真软件Quartus2 6.0在自带的功能,将其转换成一个单一的芯 片,这样便可以方便、简洁的使用数据跟踪电路。数据跟踪电路芯片的详细情
况见附录l。

3.5.2倍数锁定电路
3.5.2.1电路组成倍数锁定电路可以提取数据跟踪电路中得到的本地脉冲频率 与数据流频率的比值,并且通过传输信道在传输用户数据之前传给接收端,然 后再开始传输有用的用户数据,并且在比值传输后,便不再向传输信道输入数 据,避免对将要传输的数据流产生干扰。同时在接收端,接收端的装置会根据

哈尔滨理T大学T学硕J:学位论文

传送来的比值数值,使用与发送端同频的本地脉冲,产生与发送端同频或近似 同频的跟踪脉冲来汇聚数据。 倍数锁定电路在发送端的具体电路组成及如何工作,详见框图3-9。

并 行 输


图3-9倍数锁定电路原理图
Fig.3-9 Principle of fix multiple module

3.5.2.2芯片程序倍数锁定电路程序如下:
LIBRARY ieec:
USE iccc.std_logic_l 164.all; end component;

ENTITY BEI SU0 IS
P0n

attribute attribute

black_box of\74161-o、:component is true; noopt of\74 1 6

1』:component

is true;

signal signal

SYNTHESIZED WlIu’-I 1:STD_LOGIC;

SYNTHESIZED_WIRE_12:STD_LOGIC;
SYNTHESIZED

DATA3:IN

STD_LOGIC;

signal
signal

WIRE_5:¥TD_LOGIC;

SYNTHESIZED_WIRE_6:STD_LOGIC;
SYNTHESIZED WlⅪ’-13:STD_LOGIC;

Qt:IN Q2:IN

STD_LOGIC;
STD._LOGIC;

signal BEGn、I

.40-

n^尔滨理T大学T学硕Ij学位论文

Q3:IN

STD_LOGIC; STD_LOGIC;

SYNTHESIZED_WII虹12牟’n
SYNTHESIZED_WIRE_5<.Q i
DI<--.--DATAI AND OR

Q4:IN

Q3

OR

Q4

OR I l;

Q2;

SYNTHESIZED_WIRE

D2:OUT
D3:OUT

STD_LOGIC; STD LOGIC;

D2<----DATA2

AND SYNTHESIZED_WIRE——I 1;

D3<=DATA3 AND
D4<.DATA4

SYNTHESIZED_WIl虹I l;

AND SYNTHESIZED WIREj I;

);
ENDBEI SUO;

b2v—inst52:74161-o
PORT

MAP(CLRN->SYNTHESIZED—WIRE_12,
CLK=>SYNTHESIZED_WIRE_5, ENP->SYNTHESIZED_WINE 6. LDN=》SYNTHESIZED_WIRE_i2, ENT=>SYNTHESIZED_WIRE_12. QA.>SYNTHESIZED_WIRE_1 3);

ARCHITECTURE bdf.type OF BEI SUO IS
attribute

black_box:boolean;

attribute noopt:boolean;

component\74161』
PORT(CLRN:IN STD_LOGIC;
CLK:IN STD_LOGIC;
ENP:IN

SYNTHESIZED WIRE__6<=NOT(SYNTHESIZED_WIREj 3);

STD_LOGIC;
LOGIC;

SYNTHESIZED_W]l过I l<2 NOT(SYNTHESIZED_WIRE-13);
END;

LDN:IN STD

上面程序中调用的子程序为:
LIBRARY ieee; USE ieee.std_logic_i 1

ARCHITECTURE bdf_type
64.all; BEGIN b2v_inst52:74 161
PORT

OF

74161-o

IS

LIBRARY work;
ENl’ITY 74161 0 IS PORT

MAP(CLRN.>CLRN. CLK=》CLk



CLRN



IN
IN

STD_LOGIC; STD_LOGIC; STD_LOGIC; STD..LOGIC;

ENP.>ENP,
LDN->LDN,

CLK:

ENP:IN
LDN:

ENT=>ENT,

IN
IN OUT

QA=>QA);
END:

ENT:

QA:
END

STD.上OGIC);

74161一o;

以上程序均根据本文中的设计标准开发,同时它们可以根据用户的不同要
.4l-

哈尔滨理T人学T学硕I二学位论文

求或不同的标准加以改进来适应不同的速率或不同数量的传输链路,使用方 便、快捷并且实用。 3.5.2.3仿真结果由于倍数锁定电路与其他设备和芯片连接在一起工作,所以 无法单独的得到仿真结果,它的仿真效果将在发送端的总体仿真中看到。见图
3.12。

3.5.3模可变计数器
模可变计数器是由计数器和同或门组成,它对数据跟踪脉冲进行计数。当 计数的结果与置数开关的数据相同时,输出一个高电平脉冲;不同时输出低电 平。本文在设计中将输入模可变计数器的跟踪脉冲进行了反向处理,使模可变 计数器的输出脉冲与跟踪脉冲的上跳沿不同时出现,这一设计可以使发送端提 取的数据更加的准确,防止因为时钟抖动或芯片间传输延时等原因,所造成数 据提取错误。 3.5.3.1电路组成模可变计数器的电路组成,输入的数据为数据跟踪电路的输
出,详见图3.10。

图3.10模可变计数器原理图
Fig.3-1 0 Principle of alterable value counter module

3.5.3.1芯片程序同或芯片程序如下:
LIBRARY IEEE; USE

BEGn、j
cnt<----D4&D3&D2&DI;

IEEE.STD_LOGIC-1 164.ALL;

哈尔滨理T人学丁学硕I:学位论文

USE USE

IEEE.STD_LOGIC_ARlTH.ALL:

flag<-Q4&Q3&Q2&Q1; PROCESS(CNT,FLAG)
BEGIN
IF CNT=FLAG THEN OI yT<.’I’; ELSE

IEEE.STD_LOGIC-L肘SIGNED.ALL:

ENTlTY TONG HU0 IS PORT

(Ql,Q2,Q3,Q4,Dl,D2,D3,D4:IN
OUT:OUT END TONG

STD_LOGIC;

STD_LOGIC);

HUO;

OUT<=’0’;
ENDIF; END PROCESS; END BEHAVE;

ARCHlTECTUIU!BEHAVE OF TONG HUO IS

SIGNAL cnt:STD_LOGIC-.VECTOR(3 DOWNTO O);
SIGNAL

flag:STD_LOGIC.-VECTOR(3 DOWNTO O);

以上程序均根据本文中的设计标准开发,它们可以根据用户的不同要求或 不同的标准加以改进来适应不同的速率或不同数量的传输链路,方便、快捷并
且实用。

3.5.3.1仿真结果模可变计数器的仿真结果如图3.11,图中的INPUT4. INPUTl(由高位至低位)为置数开关的输入,输入为0100,表示使用4条物 理链路传输数据;localclkl为跟踪信号脉冲的输入,由数据跟踪电路产生: OUTPUT为模可变计数器输出。
o,l∞-9砧

k● 净I肿lffl 睁IgllE

∞.9址

120.9皿l∞巾砧绷平砧240.9皿细巾懿锄巾m如巾越枷.P砧I∞巾Ⅱ伽巾皿

毋I舳
毋I肌肌 一loeddkl

雷0唧

].0 ;;.::n..n;厂]二门::::n::
‘::

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1‘

4 8 l I I LJ L 8 l 6 0:0;U.8_L L LLI 4 l 1.1。8 l 门. n
图3-ll模可变计数器的仿真结果
counter module

Fig.3-l l The emulational result of alterable value

由上面的仿真结果可知,模可变计数器能够根据置数开关的输入数据对跟

踪脉冲进行准确的计数,满足设计的要求。输出的结果将被输入到置数芯片,
用来作为发送端传输数据的信号脉冲,每当脉冲的上跳沿到达时,置数芯片就 进行一次取值和传输,同时传送多路数据。


哈尔滨理_丁:人学T学顶1:学位论文

3.5.4串入并出移位寄存器芯片
串入并出移位寄存器程序如下:

LIBRARY ieee; USE

Q4<‘=qout(3); Q3·:qout(2); Q2<’:qout(I);

ieee.std_logic_l 164.all;

ENTITY C-B IS PORT

Qlqout(O);
STD_LOGIC; STD

(CLK:IN

proccss(CLK)
begin

DATA:IN

LOGIC;

CLR:IN STD_LOGIC; Ql:OUT STD_LOGIC; Q2:OUT
STD_LOGIC;

if(CLK'event and CLK='I。)then iffCLR=’0。)then qout·,.=(o廿lers=>’o.);
else

Q3:OUTSTD LOGIC; Q4:OUT STD_LOGIC);
ENDC-B:


qout<=qout(2
endi£

downto

O)&DATA;

ARCHITECTURE C·B—architecture OF C·B IS signal qout:std_iogic begin

endif;
end process; END C-B_architccture;

vector(3

downto

0);

串入并出移位寄存器中DATA的输入为串行数据输入,CLK的输入为数
据跟踪电路的输出。

以上程序均根据本文中的设计标准开发,它们可以根据用户的不同要求或
不同的标准加以改进来适应不同的情况,方便、快捷并且实用。

3.5.5发送端的整体仿真结果
图3.12中DAlrAIN为串行数据输入,为6Mbit/s;localclk为本地高速时 钟脉冲,为60MHz:INPUTl.INPUT4(由低位到高位)为置数开关的输入;

localclkl为数据跟踪电路的输出数据;CLKOUT为模可变计数器的输出数据;
DATAl.DATA4(由低位到高位)为本地时钟频率与数据频率的比值(从低位到高

位)输出,这个数据在传输用户数据前被传输出去;Q1.Q4(从低位到高位)为
并行数据输出。

哈尔滨理T人学T学硕1j学位论文

由下面的仿真结果可知,Q1.Q4的输出结果在CLKOUT的第一个脉冲经 过后,输出的数据为本地时钟频率与数据频率的比值;第二个脉冲经过后,输
出的数据为串行传输的输入数据。同时可知,6Mbit/s的串行输入数据在本地

脉冲为60MHz的情况下,可以被准确地分配到并行输出的链路上且每条并行
链路上的数据速率均为串行数据速率的1/4倍,达到了用多条2Mbit/s传输链

路传输6Mbit/s数据的目的。因此,可以看出本文中发送端的电路设计完全可
以满足设计要求。发送端的整体电路组成见附录3。

图3.12发送端的整体仿真结果
Fig.3—1 2 The whole emulational result of transmission

3.6

IMA接收端设计
与发送端相同,接收端也使用移位置数法,即将多个信道上同时接收到的

数据汇聚到一条信道中进行传输。同时在串行输出的链路上,数据的速率变为 并行输入数据的速率的4倍,这样可以充分利用串行链路的物理特性。接收端 在接收真正的数据之前,接收端还要处理一些与数据提取相关的信息(本地脉 冲频率与数据流频率的比值),以便准确的接收数据。接收端的流程图如图3.
13所示。

哈尔滨理T大学T学硕Ij学位论文

本地

并 行 输 入



行 输 出 图3.13 IMA系统接收端流程图
Fig.3—1 3 Receiving terminal flow chart of

IMA

接收端与发送端使用同频的本地脉冲,即60MHz:这点在本文所介绍的 系统中尤为重要,这是保障数据准确传输和提取的关键。 倍数提取模块:用来提取发送端传来的本地时钟频率与数据频率的比值数

据,使用本地脉冲和比值数据还原出与发送端数据跟踪信号同频或接近同频的
信号。

模可变判别器:模可变计数器是由计数芯片和判别芯片组成,当计数芯片 所计的数与从置数开关输入的二进制数据右移一位产生的新数据(即1010转换
成0101)相等时输出高电平,否则输出低电平。当计数芯片所计的数据与从置

数开关输入的二进制数据相等时计数芯片的输出端进入复位状态。
并入串出移位寄存器:使用倍数提取模块和模可变判别器输出的脉冲信 号,将多条信道上的并行数据汇聚到一条信道上。

3.7

IMA接收端模块设计

3.7.1倍数提取模块
3.7.1.1电路组成倍数提取模块负责提取发送端传来的本地时钟频率与数据频 率的比值数据,并且使用与发送端同频的本地脉冲和比值数据产生出与发送端 数据跟踪信号同频或接近同频的信号,它的输出结果将用于接收端的数据信号
-46-

哈尔滨理T人学T学硕Jj学位论文

处理。原理框图如图3一14。

置数芯片 并 行

同或芯片




本 地




图3-14’倍数提取模块的电路组成
Fig.3·1 4 Principle of multiple distill module

置数芯片负责将发送端传来的倍数信息提取出来并且输入同或芯片:计数 芯片l负责在倍数数据到达后的若干个本地脉冲(本文中取6)后向置数芯片发 出一个脉冲,延迟若干个本地脉冲是为了确保倍数数据全部到达,防止提取得 数据不全。计数芯片2负责本地脉冲计数,结果输入同或芯片;同或芯片负责 比较置数芯片与计数芯片2的输入,当二者相同时输出高电平。 3.7.1.2芯片程序同或芯片程序如下:
LlBRARY lEEE; USE USE USE

BEGIN
cnt

IEEE.STD_LOGIC_1 164.ALL: IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL: IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;

t,-D4&D}3&D2&Dl:

flag<=Q4&Q3&Q2&Q i; PROCESS(CNT,FLAG)
BEGIN

ENlTrY TONG HU0 IS

PORT

IF CNr-FLAG 1WEN

哈尔滨理T大学T学硕}=学位论文

(QI,Q2,Q3,Q4,DI,D2,D3,D4:IN
OUT:OUT END

STD_LOGIC;

OUT.<一’l’; ELSE OUT<--’0’:

STD_LOGIC);

TONG HUO: BEHAVE OF TONG HU0 IS

ARCHITECTURE SIGNAL SIGNAL

ENDIF;
END PROCESS;

cnt:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO O); flag:STD_LOGlC-.VECTOR(3 DOWNTO 0);

END BEHAVE:

以上程序均根据本文中的设计标准开发,它们可以根据用户的不同要求或 不同的标准加以改进来适应不同的情况,方便、快捷并且实用。 3.7.1.3仿真结果图3.15为倍数提取模块的仿真结果,15.18为比值数据(由低 位到高位);localclk为本地脉冲,与发送端的本地脉冲频率相同,为60MHz; CLKOUT为倍数提取模块数据输出。

图3.1 5倍数提取模块的仿真结果
Fig.3-1 5 The emulational result of multiple distill module

从仿真中可看出倍数数据到达后经过若干个本地脉冲(6个)后被提取,开
始生成输出脉冲且比值数据被锁定,无论提取后并行输入如何变化,倍数提取 模块的输出脉冲均无变化,始终保持1 0个本地脉冲上跳沿经过后输出一个高

电平脉冲,持续一个本地脉冲周期。这样就确保了比值数据的提取准确以及输 出稳定。

3.7.2模可变判别器
3.7.2.1电路组成模可变计数器是由计数芯片和判别芯片组成,当计数芯片所 计的数与从置数开关输入的二进制数据右移一位产生的新数据(即1010转换成

-48.

哈尔滨理T火学T学硕1:学位论文

o101)寸相等时输出高电平,否则输出低电平。当计数芯片所计的数据与从置数

开关输入的二进制数据相等时判别芯片的输出端ZERO输出低电平,计数芯片 进入复位状态,在下一个脉冲到来时计数芯片从1开始重新计数,重复开始前 面的计数模式。原理框图如图3.16。

输出

图3.16模可变判别器的电路组成
Fig.3·1 0 Principle of alterable value distinguish module

3.7.2.2芯片程序
3.7.2.3仿真结果

本节中的判别芯片的程序与3.5.2.1节中定义的一致,所以 图3.17中INPUTl—烈PUT4(由低位到高位)为置数开关的

在本小节中便不再重复说明介绍。

取值,置数开关的输入为0100,即4条传输链路;CLK的输入为倍数提取电

路的输出;OUTPUT为判别芯片的输出。
,,l∞一PM
I一-
’!’
’:l

l∞.PⅡ瑚.P∞如PⅡmPu枷.PM鼬Pm枷.pu伽.Pn哪PH啪.pu咖巾。
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LJ U U LJ U U LIJ U LJ lI II II Ij I I I II l I I I—L II II i.几..门.:n 几: :n..n i..n:;.n::n: n.



I—IJ I

厂1..

图3.17模可变判别器的仿真结果
Fig.3-1 7 The emulational result of alterable value distinguish module

由下面的仿真结果可知,模可变判别器完全可以根据指数置数开关的输入

哈尔滨理T大学T学硕J:学位论文

情况,完成自身的功能;输出准确的计数数据,满足设计需求。

3.7.3并入串出移位寄存器
3.7.3.1电路组成并入串出移位寄存器再电路中是一块完整的芯片,由程序生 成。各个端口的作用:MR端口接入的信号为模可变判别器的输出; CLK端

口接入的信号为倍数提取电路的反向输出,使CLK与MR端口输入的信号不 同时出现上跳沿,这样接收端可以更准确的接收数据,防止时钟抖动或芯片阃

传输延时等原因所造成的提取错误:Q1.Q4(由低位到高位)为并行数据的输
入;DA为串行数据的输出。 3.7。3.2芯片程序并入串出移位寄存器的程序如下:

LIBRARY IEEE;

BEGIN

USE IEEE.STO

LOOC Il“.ALL;

IF(CLK'EVENT AND CLK--'IⅥHEN IF(MRdI’)THEN QOUr(O)<=Q I; QOUT(1)oQ2; QOUT(2)<=Q3; QOUT(3)<-叼4;
ELSE

EN‘几TY B-C REGISTER IS PORT

(CLK,MR,Ql,Q2,Q3,Q4:IN STD_LOGIC;
DA:OUT STD_LOGIC

);
END B-C REGISTER; ARCHITECTURE BEHAVE OF B-C REGISTER IS

QOUT<=QOUT(2 DOWNTO O)&O;
END

SIGNAL QOUT:STD_LOGIC—VECTOR(3 DOWNTO o);

IF;

BEGIN DA<=QOUT(3); PROCESS(CLK)

END IF;

END PROCESS; END BEHAVE;

以上程序均根据本文中的设计标准开发,它们可以根据用户的不同要求或 不同的标准加以改进来适应不同的情况,方便、快捷并且实用。

3.7.4接收端整体仿真结果
图3.18中INPUTI—INPUT4(由低位到高位)为置数开关的取值:15、
16、17、18(由低位到高位)为并行数据输入;LOCALCLK为本地脉冲:

CLKOUT为倍数提取模块的输出:OUTPUT3为模可变判别器的输出;
OUTPUT为串行数据输出。

哈尔滨理丁人学T学硕L学位论文

图3.1 8接收端整体仿真结果
Fig.3—1 8 The whole emulational result of reciving terminal

由上面的仿真结果可知,在并行输入的数据到达后,再经过几个本地脉冲 周期,倍数提取模块开始提取比值数据并且输出CLKOUT随之发生变化,开 始生成计数数据;模可变判别器的输出OUTPUT3也根据置数芯片的输入和倍 数提取模块的输出数据生成输出数据;同时可知,多条低于2Mbit/s的并行输

入数据在本地脉冲为60MHz的情况下,可以被准确地汇集到串行输出的链路
上且串行链路上的数据速率为并行数据速率的4倍,达到了将多条2Mbit/s传

输链路上传输的数据汇集到一条中速传输链路上的目的。因此,可以看出本文
中接收端的电路设计完全可以满足设计要求。 接收端的整体电路组成见附录4。

3.8本章小结
本章简单的介绍了一下IMA技术的原理和优点,使用VHDL变成语言和 仿真软件设计了一套可以实现IMA功能的收发系统,这套系统可以准确的处
理6Mbit/s数据流、可以容忍1Mbit/s左右的速率波动。并且系统中的芯片和程

序均可以灵活的改动,来适应不同的传输速率和不同数量的传输信道。用户可 以根据自身的需求随时改动,十分方便、快捷。

哈尔滨理T人学T学硕}:学位论文

第4章自动路由监控模块电路设计
4.1自动路由监控模块设计概述
在传输过程中,传输的介质会因为各种各样的原因而出现故障。如果传输

中出现问题没有及时发现或无法及时地调整传输模式那么将会有大量的数据传 输错误,对双方的通信质量造成很大的影响。 本章中将介绍一种同样基于可编程逻辑器件设计的自动路由监测模块,这 套模块可以自动的监测路由的通断,同时给出告警,并且可以将数据全部转移 到可用的信道上来,把断开的信道从传输信道组中剔除出去。本章中的设计只
可以应对一条传输链路的故障,因为在实际使用中传输链路的冗余也不会过 大,免得造成浪费,一条链路的冗余既经济又实用。 应用的主要原理为:若在一段时间内,A端发现一条接收信道上接收的数 据在一段时间内均为’O’,那么接收端将视这条接收信道为断开的,同时不再从 这条信道上接收数据:并且通知本端的发送端,发送端也将不在这条接收信道 所对应的发送信道上传输数据。这样B端同样会发现一条接收信道断开,从而

会如A端一样将上面的过程再执行一次。
这样一来,两端将都知道有一条信道出现问题,可以重新分配传输速率和

信道,而且也可以避开问题继续传输数据。过程如图4.1(a、b)
A端 B端


图4.10)正常情况下的传输
.52.



Fig.4·l(a)Transmission without trouble

哈尔滨理T人学T学硕L』学位论文

A端

3.发送端剔除问题信道

B端 发现断路

2。I-




.:
I I




1.发现断路 Fig.4-l(b)Transmission with
one


trouble

l I I

告 知 发 送 端

rI—
I I

6.发送端剔除问题信道

图4.1(b)信道出现问题的情况下的传输

4.2自动路由监控模块
自动路由监控模块由三部分组成:路由监控电路、路由重组芯片、减法电 路。这三部分在发送和接收端的位置见图4-2 路由监控电路:负责监控路由,如果在一段时间内,路由上的数据均 为一0,那么芯片的输出端口就置高电平,告知路由重组芯片和减法电路,同时 如果将芯片的输出端口设置成引脚,并在引脚连接LED,那么在出现链路故障
时LED灯会亮起,起到告警的作用。

路由重组芯片:根据从路由监控电路传来的数据,对芯片两端的两组传输 信道进行重新组合,使传输侧的可用信道依次连接到交换侧的数据端口上。这 个芯片需要连接模可变计数器或模可变判别器的输出作为触发信号,如需要路 由重组也要在触发信号到达后才执行。 减法电路:根据从路由监控电路传来的数据,对从置数开关输入的数据进 行处理,例如:有一条信道断开就将从置数开关输入的数据减l。这样就可以 调整发送端和接收端的数据提取周期,用来适应传输链路数量所产生的变化。 这个芯片同样需要连接模可变计数器或模可变判别器的输出作为触发信号,如 需要减法运算也要在触发信号到达后才执行。

置数开关


减法电路


…一j—
发 送 端

I模可变计数器

r一一I

厂一一I


由 重 组
JC一

‰茬:-:委:-

一…
I寄存器l l l l I



I l



由 监
毛膏 了= £

片 (T)7

并 行 输


:蜚鑫寝:·
接 收 端

路 由


圣 [1


I寄存器I I I L T—

d邑 星鲁
●_—___l-

。I >

并 行 输 入

J1
-一
J l

(]厂)

I顸蘸瓣嚼I
’d:0十11I口盘

I一



置数开关 图4.2自动路由监控模块组件在系统中的位置
Fig.4-2 The position of route auto-supervisory control device

4.3自动路由监控模块电路组成及相关程序
4.3.1路由监控电路
路由监控电路的原理就是一个计数器,它以模可变判别器的输出为时钟来 计数,当在一定的时间范围内一条传输链路上的数据始终为一0,那么路由监控 电路将视其断路,会输出高电平用以告警以及触发后续设备避免数据丢失。

哈尔滨理丁人学T学硕卜学位论文

4.3。1.1电路组成在每一路的信道链路上均要接入一个路由监控电路,一旦传

输路由断开或因为其他原因无法传输信号时,监控路由将发出告警并通知路由 监控模块的其他组件,使路由监控模块对整个接收以及发送系统做出调整,避
免数据的丢失。电路组成如图4.3

VCC

图4.3路由监控电路组成
Fig.4-3 Principle of route supervisory control device

4.3.1.2仿真结果图4-4中CLK的输入为模可变判别器的输出信号,DATA为
并行传输信道中的一条传输信道的输入数据,OUTPUTl为路由监控电路的输 出信号,同时可以作为一个告警灯的输入电源。由图可见,若在一定的时间段 内,输入信号均为’0’,那么路由监控电路将视这条传输信道断开,同时监控输

出置高电平,告警灯亮起。

he 毋 一 呱

)茚80.9珏160.9at 240.9Ⅱl锄.P越伽.P站伽.P璐弧l|。m鲫TP坫120巾皿湖巾越
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咖唧咖唧咖咖m0.
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图4-4路由监控电路仿真结果
Fig.4-4 The emulational result of route supervisory control device

由于每一条传输链路上均要有一个路由监控电路,在电路整体组合时会造

哈尔滨理1=人学T学硕.L学位论文

成芯片过多线路不清的情况,所以可以将四条链路的路由监控电路组合在一起

生成一个整体的芯片,以便整体电路组成是使用。
生成后的芯片详见附录2。

4.3.2路由重组芯片
在接收到路由监控电路的告警后,路由重组芯片负责根据具体的情况对路

由进行重新安排,将传输侧可用的信道依次连接到交换侧的数据端口上。但路 由重组芯片并不是一接到告警就重组路由,而是等到并行数据经过一次完整传
输或提取之后再进行,工作方式见图4.5

路由重组芯片(T)
Cl Tl T2 T3

路由重组芯片(R)

Tl

Cl

发 送 端

C2 C3

亿、、C2
\/ /\

1r3、、-C3
T4

接 收 端

~、

C4、、羽

C4

图4.5路由重组芯片的工作方式
Fig.4-5 The mode of rome regroup module

由于发送端的串入并出芯片与接收端的并入串出芯片工作原理有一些不同 所以在两端的路由重组芯片的程序也有些许不同。
4.3.2.I芯片程序
LIBRARY i∞c: USE ieec.std_logic_l 1

发送端路由重组芯片(T)程序如下:
qout(4)<.C4;

64.all;

proc:ess(CLK)
begin

ENlrITYRER.TIS
PORT

itlCLK’event and MR—l’)then ifOI--'i')then T2<=qout(0); 1r3<_qout(1);

(CI:lNSTD LOGIC;
C2:IN STD_LOGIC;

C3:IN STD_LOGIC;

’哈尔滨理T夫学T学硕1j学位论文

C4:IN STD_LOGIC; Jl:IN STD_LOGIC; J2:IN STD_LOGIC;

T4<-qout(2);
cndif;

ign--'l’)then
Tl<=qout(0); T3<_qout(I);

J3:IN J4:IN

S'IT).LOGIC; STD_LOGIC;

CLK:IN STD_LOGIC; TI:OUT STD—LOGIC; T2:OUT STD_LOGlC;

T4<_qout(2);
endif;

i即3dl。)tIl饥 Tl<-qout(0); T2<_qout(1); T4<-qout(2);
endi£ endi£
end process; END RER-T architecture;

T3:OUTSTD LOGIC;
T4:OUTSTD ENDRER; ARCHITECTURE RER··T_architecture OF RER··T IS signal

LOGIC);

qout:std_logic_vcctor(3

downto

O):

BEGIN

qout(O)(=CI: qout(1卜=C2;

qout(2M3;
程序中的J1-J4(由上至下)端口的输入是四条传输链路的路由监控电路的输
出,MR端口的输入为模可变计数器的输出。T1.T4和C1.C4为连接传输信道 的端口。

接收端路由重组芯片(R)程序如下:
LIBRARY ieel;
USE ie∞.std_logic_1 164.all;

qout(3)<=T4; process(MR)
begin

ENTITY RER.R IS PORT

if(MR'event and MRd l。)then if(J2-。l’)then C2<=qout(0); C3<=qouK2); C4<=qout(3); endif; if(J3=T)then

(TI:IN STD_LOGIC;

亿:IN

STD_LOGIC;

T3:IN STD LOGIC;
T4:IN STD LOGIC; JI:IN STD_LOGIC;

J2:INSTD LOGIC;

·57.

哈尔滨理1_人学T学硕l:学位论文

J3:IN STD LOGIC; J4:IN STD LOGIC; CLK:IN STD_LOGIC; CI:OUTSTD LOGIC;

C2《=qout(0); C3<-qout(1);
C4(-qout(3);
endif;

C2:OUT STD LOGIC; C3:OUT STD LOGIC; C4:OUT

if(J4-。l’)then C2<-qout(0); C3<一qout(1);

STD_LOGIC);

END RER:C4<-qout(2); ARCHITECTURE RER-R architecture OF PER·R IS signal end end

i£

qout:std_logic_vector(3 downto O);

if;

BEGIN

end process; END PER·R_architccturc;

qout(0)<=TI;

qout(1)<讥;
qout(2)<--T3;

程序中的J1.J4(由上至下)端ISl的输入是四条传输链路的路由监控电路的输 出,MR端口的输入为模可变判别器的输出。T1.T4和C1.C4为连接传输信道
的端口。

4.3.3减法电路
减法电路根据从路由监控电路传来的数据,对从置数开关输入的数据进行 处理,例如:有一条信道断开就将从置数开关输入的数据减l。使传输或接收 设备知道已经有一条传输链路不可用,需要调整模可变计数器或模可变判别器 的数据输出。这个芯片需要连接模可变计数器或模可变判别器的输出作为触发
信号,如需要减法运算也要在触发信号到达后才执行。 4.3.3.1芯片程序减法电路的芯片程序:

LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_I 1 64.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL:

03<-q(2); 040q(3);
p<-14&13&12&11;

ENTITY JI IS
PORT

PROCESS(CLK)
BEGIN

哈尔滨理T人学‘T学硕}:学位论文

(CLK,J1,J2,J3,J4-1N STD_LOGIC;
Il,12,13,14:IN STD_LOGIC;
O I,02,03,04:OUT END Jl;

IF(CLK'EVENTAND CLK=’1‘)THEN
IF儿一l’OR J2=‘l。oR J3=-l’OR j4='l’1’HEN

STD—LOGIC);
ELSE

仰-l:
q<=14&13&12&l!;
ENDIF; ENDIF; END

ARCHITECTURE BEH—ⅣE OF JI lS SIGNAL q:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO O); SIGNAL p:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO O);
BEGnq

PROCESS;

Ol<--q(0); 02<=q(I);

END BEHAVE;

程序中的J1-J4(fl:l上至下)端口的输入是四条传输链路的路由监控电路的输 出;CLK端El的输入为模可变判别器或模可变计数器的输出;11.14(由低位到 高位)的输入为置数开关的输出:01.04(1主1低位到高位)的输出为实际使用中的 传输链路的数量值。

4.3.4仿真结果
出现一条传输链路断开的的情况下,发送端的仿真结果如图4.6,DATAIN 为用户串行数据输入;localclk为本地高速脉冲;Q1.Q4的输入为路由监控电 路的输出;clkoutl为数据跟踪电路的输出;CLKOUT为模可变计数器的输 出;T1.T4为用户并行数据输出。 由下面的方针结果可知,如果一条传输链路发生故障,在发送端自动路由 监控模块可以很好的完成设计时的要求,能够将数据全部转移到可用的信道上 来,同时提高传输的速率,保持用户数据整体的传输速率不受影响。把断开的 信道从传输信道组中剔除出去,确保了数据传输的准确。 出现一条传输链路断开的的情况下,发送端的仿真结果如图4.7,
Q1.Q4

的输入为路由监控电路的输出;15.18为接收到的用户并行数据;LOCALCLK 为本地告诉脉冲,与发送端的本地高速脉冲同频;CLKOUT为倍数提取模块 的输出;OUTPUT3为模可变判别器的输出:output为用户串行数据的输出。 由下面的方针结果可知,如果一条传输链路发生故障,在接收端自动路由 监控模块同样可以很好的完成设计时的要求,能够把断开的信道从接收信道组
中剔除出去,只从可用的接收信道上接收数据,确保的数据接收的准确。

哈尔滨理T人学T学硕L学位论文





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图4-6一条传输链路断开的的情况下,发送端的仿真结果
Fig.4·6 Emulational result of reciving terminal

图4.7一条传输链路断开的的情况下,接收端的仿真结果
Fig.4—7 Emulational result oftransmission

4.4本章小结
本章设计了一套路由监控系统,可以应对一条传输链路出现故障。这套系

统可以根据路由的传输情况,对数据的传输进行相应的调整,不再使用出现故 障的信道传输数据,同时提高其他没有故障的传输链路上的传输速率,从而使

整体传输速率不受影响的情况下,将出现故障的传输信道从传输组中剔除出 去。这样便可以在传输链路出现故障的情况下,继续准确的传输数据,避免数 据的丢失。

-6I.

哈尔滨理T大学T学硕J:学位论文

结论
本文详细介绍了ATM技术的原理和与IP技术相结合的未来发展方向,同 时对ATM技术的反向技术的优点和工作原理也作了充分的阐述。ATM与IP
技术在大型的交换机中得到了用武之地,可以海量的传输数据,在大中型城市

得到广泛的使用。但是这种集中度很高的传输技术并不适用于中小型的用户或
没有能力铺设高速信道的偏远地区,往往这些用户的需求对于普通的El/T1传

输信道的传输速率已经无法满足,但还远远没有达到E3/T3传输信道的传输速 率。在这种两难的情况下,IMA技术将是一个很好的解决办法。 IMA技术可以将多条传输信道“捆绑’’起来作为一个信道来传输数据,这
样就很好的解决了以上的问题,用户可以逐渐的增加自己的使用带宽,减少投

资的成本、保护投资。 本文中设计了一整套基于IMA技术的数据收发装置,经仿真可以看出, 在满足运行条件的情况下,这套装置可以准确地将数据信号打散、发送及整 合,完全可以确保传输质量;而且还可以通过更换时钟振荡器、更改系统的程 序或者更换可编程逻辑器件来处理不同速率的数据流。 同时本文还设计一套自动路由监控装置,经仿真可以看出,该装置可以在 某一条传输信道出现问题时,及时调整传输方式,避免数据丢失。 由于本文是通过比较本地高速脉冲数量的方法,来判断所要传输的数据比 特的频率,所以在本地高速脉冲的频率与所要传输的数据频率之间的倍数过小 时,会产生传输错误;因此在使用时,一定要保证本地高速脉冲的频率是所要 传输的数据频率的5倍以上。 本文的所设计的收发装置在硬件条件允许的情况下,可以适用于更高速率 的数据传输,而且原理方式易于接受,方便其他人员使用及修改。本文所设计 的系统所需硬件简单,价格便宜,所使用程序也可以根据需要随时修改,十分
适合需要逐渐的增加自己使用带宽的中小型用户使用,同时也适用于没用高速

传输信道的偏远地区。

哈尔滨理丁人学丁学硕i二学位论文

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.64.

附录1
数据跟踪电路的电路组成:

以上是数据跟 踪电路的电路组成,在组建、编程以及仿真确定无误之后, 可以使用 Quartus2 6.0软件自带的功能将上述电路转换成一个芯片来使用,这 样十分方 便、易于使用。转换后的新片如下图:

哈尔演理下人学T学硕{:学位论文

DATAl


DATA2 DATA3 DATA4

DATAIN

LOCALCLK

OUTPUT

MC

DATAIN、LOCALCLK为输入,分别输入串行数据及本地脉冲;DATAl. DATA4、OUTPUT和MC为输出。DATAl.DATA4输出本地脉冲频率与串行数 据流频率的比值;OUTPUT的输出为数据跟踪信号,MC的输出为开关模块在 数据信号的第一个下跳沿结束后,然后在输出两个本地脉冲之后,向置数芯片 发送的一个上跳沿脉冲,持续一个本地脉冲周期然后就不再输出数据,一直置
低电平。

哈尔滨理丁人学1=学硕{j学位论文

附录2
四个路由监控电路的组合:

GND

-67.

哈尔滨理1=大学T学硕士学位论文

使用软件转换后得到的芯片:

其中11.14端口为输入端口,输入的数据为发送端传送来的4路并行数 据;CLK也是输入端口,输入的数据为模可变判别器的输出:01.04位输出 端口,输出路由监控信息,若那条传输链路断路便从相对应的输出端口输出高 电平,例如:11端口监控的传输链路出现问题,则01端口输出高电平,以此
类推。若链路状态均正常,01.04的输出均为低电平。

-68.

n八尔滨理T人学1=学硕f:学位论文

附录3
发送端整体电路组成:
串入并出移

并 行 输 出

-69-

哈尔滨理丁人学T学硕卜学位论文 自目E=目墨=目自目g自ljg|s目£,
一一

i[]…H

Pll|簟

附录4
接收端整体电路组成

井入串出咎位寄存■



行 ■


路由监控芯片糖出 I传爿发送墙)

-70.

哈尔滨理T大学T学硕Jj学位论文

攻读学位期间发表的学术论文

【1】叶光阳,王旭峰.IMA系统发送端数据跟踪电路设计。自动化技术与应
用,2008,3期。

哈尔滨理T人学T学硕Ij学位论文

致谢
值此论文完成之际,我衷心地感谢导师王慕坤教授。从论文的选题、开
题、研究、撰写到最后的定稿,我一直得到了王老师无微不至的指导。导师渊

博的理论知识、严谨求实的治学精神、胸怀宽广的高尚品格和平易近人的大师 风范使我受益匪浅。特别是导师对研究方向的敏锐的洞察力、对问题实质的精 确把握,以及对待科学研究的严谨和精益求精的工作态度,都深深地影响了学 生的成长,使我终生受益。在这里再次向王老师表示崇高的敬意和真诚的感
谢。

.72.

ATM技术及其反向技术(IMA)研究
作者: 学位授予单位: 叶光阳 哈尔滨理工大学

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9.期刊论文 刘玉静.黄伟.WANG Yu-yan.王玉艳 ATM交换控制电路设计验证技术 -计算机工程2008,34(14)
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