一种GFP数据性能监控方法及GFP设备

摘要

本发明公开了一种GFP数据性能监控方法，包括以下步骤：A、源节点对GFP净负荷计算纠错码，将该GFP净负荷纠错码与GFP净负荷组成GFP数据包内的GFP净负荷区，随GFP数据包发送至下游中间节点或宿节点；B、中间节点对接收到的GFP数据包的所述GFP净负荷区的内容不作任何变更；C、宿节点接收到GFP数据包后，解离出GFP净负荷区并利用GFP净负荷纠错码对GFP净负荷进行检错和纠错；在此基础上，还公开了一种GFP设备。本发明利用增加的GFP净负荷纠错码实现端到端的GFP数据性能监控；利用保留的负荷区纠错码实现逐段的GFP数据性能监控；本发明对两种纠错码的结合使用，简便、有效地实现了对GFP数据性能进行监控，保证了GFP数据能够安全、有效地传送。

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体指一种GFP数据性能监控方法及GFP设备。

背景技术

GFP(Generic Framing Procedure，通用成帧规程)是在ITU-TG.7041/Y.1303中定义的一种新型的数据链路成帧协议，主要针对基于位同步传输信道的块状编码或面向分组的数据流。

GFP采用了与ATM技术相似的帧定界方式，使用以HEC(帧头错误检验)为基础的自描述技术，通过两字节的当前帧的净负荷长度和两字节的帧头错误检验来确定帧的边界，克服了靠帧标志定位带来的种种缺点，因此适合高速处理。GFP的帧头同时又是净负荷长度指示，因此GFP帧封装形式灵活，可以支持固定或可变长度的数据，能对可变长度的用户PDU(协议数据单元)进行全封装，免去对数据的拆分、重组及对帧的填充，简化了操作，提高了系统的处理速度和稳定度。可见，GFP是一种简单而又灵活的数据适配方法。

GFP的另一个特征是引入了IDLE(空闲)帧。当GFP未从业务侧收到任何数据时，自身会产生IDLE帧，以解决业务速率与下层传送服务层速率不匹配的问题，从而保证下层的字节同步传送和上层的数据业务都不会受到任何制约。GFP的这一特性使其得到广泛应用。

如图1所示，GFP帧包含两个部分：帧头Core Header和负荷区Payload Area。

如图2所示，帧头结构由两个字节的负荷区长度标识PLI和两个字节的CRC(cyclic redundancy code，循环冗余码)纠错码cHEC组成；负荷区长度标识和CRC纠错码之间的关联关系被用来作为帧定位，而负荷区长度标识又可以用来定位帧结束和下一帧开始。

如图3所示，负荷区由三部分组成：负荷头Payload Header、净负荷区Payload Information Field和负荷区纠错码Payload FCS(FrameCheck Sequence，帧检查序列)。负荷头长度为4～64个字节，它又分成两个部分，分别是类型帧头和扩展帧头(参见图4)；其中类型帧头占4个字节，用来指示后述扩展帧头类型和负荷类型；扩展帧头用于存放OAM&P(operations，administration，maintenance，andprovisioning，操作，管理，维护和供应)等开销信息。负荷区纠错码FCS则是对负荷头和净负荷区同时进行CRC计算所得，其放于GFP帧的最后4个字节。

当GFP仅作为速率适配和多协议映射层使用时，GFP帧在源产生之后到宿终结过程中保持不变，因此可利用负荷区纠错码FCS作为从源端到宿端GFP性能监控的手段。

现有GFP数据性能监控方法存在某些不足之处，如将扩展帧头中的ID作为类似MPLS(Multi-Protocol Label Switching，多协议标签交换)标识的方法，由于中间节点会对GFP扩展帧头中的ID进行更换，所以这种方法涉及GFP负荷区纠错码的重新计算问题。如果接收到的GFP包发生错误时，中间节点可以抛弃该数据包，这会导致宿节点无法接收GFP数据包更无法进行故障定位；既使中间节点不抛弃发生错误的GFP数据包，但由于重新计算的FCS纠错码已纠正了该错误，则导致宿端无法检测该错误；因此，此方法无论GFP数据包抛弃与否，都无法实现GFP数据包端到端的性能监控。

在GFP帧映射模式下，部分客户帧中也携带FCS纠错码，虽可利用其以Non-intrusive(非侵入式)方式实现端到端性能监控，但此方式的不足在于，如果客户帧信号进来时就出现错码，则在GFP对端无法检测出该错误是发生在业务侧接入段；其次，在GFP透传模式下，客户帧中的FCS纠错码无法被用来对GFP数据实现端到端性能检测。

在美国专利US20020090007中，就如何解决GFP端到端监数据性能监控公开了三种方法：

第一种方法是不对包含负荷帧头在内的整个负荷区进行FCS计算，而只对净负荷计算FCS。

此方法相当于改变了GFP帧结构定义，难与现有的GFP兼容，且破坏了负荷区的整体性，无法实现逐段错误检测。

第二种方法不是对整个负荷区重新计算FCS，而是对负荷帧头改变部分计算FCS并将之与原来的FCS计算结果结合生成新的FCS。

此方法将GFP数据包的错误继续保留，其缺陷首先在于，一个传输段导致的GFP数据错误将致使后续所有跨段都产生错误告警，故未起到告警相关抑制功能；其次，该方法计算复杂，处理时间也会延长，而且，因需要比较新旧扩展负荷帧头的差异，故所需缓冲区也相对较大，特别当负荷帧头长度发生变更时，复杂程度更是大大增加。

第三种方法是通过在帧头中引入错误标识比特，在中间节点检测到错误后在帧头中进行标识，原有的FCS计算方法继续保留。

此方法的缺陷在于，首先，多个中间节点需要多个错误标识比特，而中间节点个数与GFP数据包所经过的具体路径有关，其数值并不固定，GFP帧头中如何分配该错误标识比特成为一大难题，其次，在GFP负荷帧头中增加错误比特标识，会增加GFP负荷帧头的长度，也增加了GFP负荷帧头模拟MPLS(多协议标签交换)信元模式的复杂程度。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供一种GFP数据性能监控方法，在对GFP数据在相邻跨断的传输质量实现逐段的性能监控的同时，还对GFP数据实现端到端的性能监控；在此基础上，还提供了一种GFP设备，对传输过程中的GFP数据进行逐段及端到端的性能监控，保证GFP数据安全、有效地传输。

为达到上述目的，采用如下技术方案：

一种GFP数据性能监控方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

A、源节点对GFP净负荷计算纠错码，将所述GFP净负荷纠错码与GFP净负荷组成GFP数据包内的GFP净负荷区，随GFP数据包发送至下游的中间节点或宿节点；

B、所述中间节点对接收到的GFP数据包的所述GFP净负荷区的内容不作任何变更；

C、所述宿节点接收到GFP数据包后，解离出GFP净负荷区并利用所述GFP净负荷纠错码对GFP净负荷进行检错和纠错。

其中步骤A，GFP净负荷区组成后进一步包括：为所述GFP净负荷区生成负荷帧头，组建GFP负荷区；对所述GFP负荷区计算GFP负荷区纠错码；生成GFP帧头，扰码、映射后组合成帧发送GFP数据包。

中间节点利用所述GFP负荷区纠错码检测到GFP数据包发生错误时，不抛弃所述发生错误的GFP数据包，而是重新计算GFP负荷区纠错码后继续将GFP数据包向下游节点传递；

所述GFP净负荷纠错码可以但不限于是CRC(cyclic redundancycode，循环冗余码)纠错码；

为支持多比特错误的同时检测，较佳地，所述GFP净负荷纠错码域可取为4个字节。

一种GFP设备，包括：业务适配单元，用于从客户侧提取有效负荷并构建GFP净负荷，并将从网络侧传送来的GFP净负荷转换为客户侧协议方式传送给客户设备；交换单元，用于对本地不同端口接收到的GFP数据包进行交换；控制单元，用于产生及传递控制信息，控制相关单元对GFP数据包进行处理；GFP终端单元，用于对交换单元传送过来的GFP数据进行GFP封装或对线路侧传送过来的GFP包进行解包封处理；扰码、映射、成帧发送单元：用于发送GFP数据包到下一个节点设备；接收、提取、解扰码单元：用于接收并提取有效的GFP数据包；其特征在于还包括：

GFP净负荷纠错码计算单元：用于对所述业务适配单元传送过来的GFP净负荷计算GFP净负荷纠错码，并将GFP净负荷纠错码与GFP净负荷组建为GFP净负荷区；

检错纠错单元：用于将所述交换单元传送过来的GFP净负荷区分解为GFP净负荷纠错码和GFP净负荷，利用GFP净负荷纠错码对GFP净负荷检错和纠错。

所述GFP净负荷纠错码可以但不限于是CRC(cyclic redundancycode，循环冗余码)纠错码。

通过上述方案，由于中间节点对GFP数据进行处理时，对GFP净负荷区的内容不作任何变更，因此，利用只针对GFP净负荷计算的GFP净负荷纠错码，即可在源、宿节点之间实现对GFP净负荷端到端的监控；同时，利用保留的GFP负荷区纠错码对GFP数据在相邻跨断的传输质量进行检测和故障定位；本发明方案并没有更改GFP的架构，故可与现有的GFP兼容；中间节点不抛弃发生错误的GFP数据包而是在重新计算GFP负荷区纠错码的后继续传送，故可保证宿端能够接收到GFP数据包。总之，本发明方案两种纠错码的结合使用，可简便、有效地对GFP数据性能进行监控，并保证GFP数据能够安全、有效地传送。

附图说明

图1为GFP帧结构示意图；

图2为GFP帧头结构示意图；

图3为GFP负荷区结构示意图；

图4为GFP负荷帧头结构示意图；

图5为本发明方案源节点处理流程图；

图6为本发明方案所涉及的GFP帧结构示意图；

图7为本发明方案中间节点及宿节点处理流程图；

图8为实现端到端GFP数据性能监控及传送设备实施例示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明：

源节点对GFP数据的处理过程如图5所示，具体如下：

源节点设备需先从用户侧提取数据帧，以以太网为例，源节点从以太网中提取以太网帧(步骤S1)；剥离以太网帧的间隔字节及前序字节等无效数据后得到有效负荷，然后将得到的有效负荷经编码转换后按帧映射方式(GFP-F)或帧透传方式(GFP-T)产生GFP净负荷(步骤S2)；为GFP净负荷计算GFP净负荷纠错码；为方便说明，将GFP净负荷纠错码命名为PCS(Payload Check Sequence)，将PCS与GFP净负荷组和在一起即为GFP净负荷区(步骤S3)；为GFP净负荷区产生负荷帧头，与GFP净负荷组建为GFP负荷区(步骤S4)；为GFP负荷区计算GFP负荷区纠错码FCS(步骤S5)并生成GFP帧头(步骤S6)；最后在扰码、映射(步骤S7)进入字节同步流并将之组合成帧发送到下游节点(步骤S8)。

经过上述处理后的GFP帧结构如图6所示。鉴于GFP净负荷长度一般较长，因此PCS域可取为4个字节，以使其能与FCS同样可支持多比特错误的同时检测。

下面结合图7对中间节点及宿节点的处理流程进行说明：

当下游节点接收到源节点发来的数据时，首先终结同步帧(步骤T1)；经映射、解扰码等操作后从字节同步流中提取出GFP数据帧(步骤T2)；然后对GFP数据包进行解包处理：解离GFP帧头(步骤T3)，对负荷帧头检错纠错，并利用FCS对GFP负荷区是否出错进行检测，当检测到错误数据错误时，通过控制层面或GFP控制数据包发送告警信息(步骤T4)；利用解离后的负荷帧头中的相关内容如扩展帧头中的ID字节判断该GFP数据包的目的节点是否为本节点(步骤T5)，如否，则本节点即为中间节点，如是，则本节点为宿节点。

其中，中间节点继续进行如下操作：对负荷帧头进行处理并将之与原GFP净负荷区组合在一起形成新的GFP负荷区(步骤T6)，之后经为负荷区计算FCS(步骤T7)，产生GFP帧头后重构该帧(步骤T8)，最后经过扰码映射(步骤T9)组合成帧继续向下游节点发送(步骤T10)。在上述处理过程中，GFP净负荷区的内容保持不变。

宿节点在步骤T5之后则进行如下操作：解离出GFP净负荷区后利用净负荷区中的纠错码PCS对净负荷进行检错和纠错(步骤t6)，这一步骤实现了对GFP数据性能端到端的的监控；然后对净负荷进行解码处理，恢复出用户有效数据(步骤t7)，然后按用户侧协议生产数据帧并与用户侧设备进行对接(步骤t8)。

图8为实现端到端GFP数据性能监控及传送设备的实施例示意图，下面根据该图对该设备对GFP数据的传输及性能监控的过程进行说明，如图所示：业务适配单元1负责接入业务，并将客户设备传送过来的有效负荷提取出来按GFP-F或GFP-T方式产生GFP净负荷，之后通过GFP净负荷纠错码计算单元2对该GFP净负荷计算出对应的PCS纠错码，并将GFP净负荷和PCS纠错码组合在一起构成GFP净负荷区，该GFP净负荷区之后即被作为一个整体从源节点传送到宿节点，中间节点不再对该GFP净负荷区进行任何处理。控制单元3依据从业务单元中获取的信息如该GFP净负荷来自的端口等控制交换单元4将该GFP净负荷交换到对应的端口上，对于本地上路需要传送到其它节点的业务会被交换到对应的线路端口上，在线路端口上的GFP终端单元5会根据GFP净负荷信息以及从控制单元3传送过来的信息为之产生对应的GFP负荷帧头，其与GFP净负荷区组合成GFP负荷区后为之产生负荷纠错码FCS，最后产生GFP帧头，完成整个GFP的包封过程，之后经扰码、映射、成帧发送单元6进行扰码并加入适当的GFP IDLE帧将之适配到字节同步流中，并对字节同步流完成成帧并发送到下一个节点，至此完成了源节点的处理过程。控制单元3还完成和其它节点的控制单元之间的通信，以传递相关控制消息。

在中间节点，从线路侧的同步接收口中收到信号后，经过接收、提取、解扰码单元7解复用解扰码之后提取出有效的GFP数据包，之后在GFP终端单元对该GFP数据包剥离GFP帧头和GFP负荷帧头，还原出GFP净负荷区，FCS被用来检测该GFP数据包是否出错，如出错，则证明在上游相邻GFP节点和本GFP节点之间出现了传输质量问题，可以通过控制层面或随路的GFP控制数据包向上游或下游节点报告此错误。与之同时，控制单元3根据GFP负荷帧头中的内容判定该GFP数据包继续向下一节点传递，此时GFP净负荷区在交换单元4被交换到对应的线路端口被再次包封(按GFP负荷帧头信息以及控制单元的信息产生新的GFP负荷帧头)，之后经和源节点一样的处理过程如扰码、映射、成帧发送过程向下一节点继续传递。

在宿节点，从线路侧的同步接收口中收到信号后，接收、提取、解扰码单元7经过解复用解扰码之后提取出有效的GFP数据包，之后在GFP终端单元4对该GFP数据包剥离GFP帧头和GFP负荷帧头，还原出GFP净负荷区，FCS和GFP负荷帧头中的内容被做类似的相同处理，如FCS用来检测GFP负荷是否在上一相邻节点到本节点的传送过程中发生传送错误，而GFP负荷帧头被控制单元3用来识别当前GFP数据包不需要在本节点终结或继续向一节点传递。控制单元3控制交换单元4将GFP净负荷区交换到本地下路端口，下路检错纠错单元8会将GFP净负荷区分解成两部分：GFP净负荷和PCS，并利用PCS来检测GFP净负荷是否出错并对之进行纠错，因为GFP净负荷区在源节点到宿节点的整个传递过程中保持不变，因此通过PCS检测到的错误就能看出GFP净负荷从源节点到宿节点整个端到端的传送质量，如此便可实现对净负荷的端到端传送质量的监控。最后，业务适配单元1将GFP净负荷以客户侧接口形式还原为原来的协议传递给客户设备。

本发明通过将PCS与FCS的检错纠错功能结合使用，可方便有效地进行故障检测和故障定位；利用两种纠错码的检错纠错机制可实现各种保护，如利用PCS实现双发选手、1:1端到端的保护，利用FCS完成类似复用段、某跨断的专用或共享保护等。

以上所述并非用于限定本发明的保护范围。任何熟悉该技术的人员，在本发明所披露的技术范围之内所作的任何修改、等同替换及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。