基于FPGA的波分设备电层保护实现系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于FPGA的波分设备电层保护实现系统及方法，涉及波分设备领域。该系统包括用户管理单元、主控盘、业务盘，主控盘、业务盘均含有FPGA，业务盘的FPGA发起APS请求TLV和告警，到达主控盘的FPGA；主控盘的FPGA解析保护组对应的APS请求TLV和告警，作为APS协议状态机的输入参数进行运算；主控盘的FPGA发送APS响应TLV和倒换命令到框内业务盘，框内业务盘解析倒换命令中的开销信息，执行倒换命令，转发APS开销。本发明专利技术采用FPGA对APS协议进行高速并行处理，避免波分设备大批量保护组倒换超时和CPU占用过高。

Realization system and method of electric layer protection of wave division equipment based on FPGA

The invention discloses a system and method for realizing electric layer protection of wave division equipment based on FPGA, which relates to the field of wave division equipment. The system includes user management unit, main control unit, main control unit, business, business plates containing FPGA, FPGA business disk APS requests by TLV and alarm, arrive at the FPGA main control unit; APS TLV and FPGA analysis of the main alarm request Kongpan protection group corresponding to the input parameters of the APS protocol state machine operation FPGA; send APS master control response TLV and switching command to the box business disk overhead information box plate switch command in business analysis, implementation of switch command, APS forwarding overhead. The invention uses FPGA to carry out high speed parallel processing to the APS protocol, avoiding the overturn time of the large batch protection group and the high occupancy of the CPU.

【技术实现步骤摘要】
基于FPGA的波分设备电层保护实现系统及方法
本专利技术涉及波分设备领域，具体是涉及一种基于FPGA的波分设备电层保护实现系统及方法。
技术介绍
在POTN(PacketenhancedOpticalTransportNetwork，分组增强型光传送网络)系统中，业务保护的状态机逻辑处理采用集中式的方案。随着现在波分设备业务容量大幅度提高，基于维护业务的稳定性，一般业务都以保护组的方式存在，保护组的数目也随之增加。现行方案采用一种基于CPU(CentralProcessingUnit，中央处理器)的集中式处理方案，CPU逐个串行执行每个保护组的状态机逻辑，所有保护组逻辑都计算结束后，然后采用以太网帧的方式下达保护控制命令。当保护组数量过大的时候，会产生两个问题，一是CPU要消耗大量的时间进行逻辑处理，从而导致业务不能及时倒换，产生超时；二是保护处理长时间不间断占用CPU，导致CPU占用率太高。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述
技术介绍
的不足，提供一种基于FPGA的波分设备电层保护实现系统及方法，采用FPGA对APS协议进行高速并行处理，避免波分设备大批量保护组倒换超时和CPU占用过高。本专利技术提供一种基于FPGA的波分设备电层保护实现系统，该系统包括用户管理单元、主控盘、业务盘，主控盘、业务盘均含有现场可编程门阵列FPGA，业务盘的FPGA发起自动保护倒换APS请求TLV和告警，APS请求TLV包括业务端口标示值和APS消息，经过业务盘二层交换，将APS请求TLV和告警发送到主控盘的交换芯片，并经过交换芯片到达主控盘的FPGA；主控盘的FPGA根据开销ID，解析保护组对应的APS请求TLV和告警，作为APS协议状态机的输入参数进行运算，主控盘的CPU定时对FPGA的状态和告警存储寄存器进行读操作，获取告警和当前信息用于上报；主控盘的FPGA发出APS响应TLV和倒换命令后，经过交换芯片，发送到框内业务盘；框内业务盘通过本盘的交换芯片，接收主控盘发来的APS响应TLV和倒换命令，并且到达本盘的FPGA和业务盘CPU，业务盘解析倒换命令中的开销信息，执行倒换命令，转发APS开销。在上述技术方案的基础上，所述主控盘还包括APS模块，APS模块用于：接收适配层下发的配置数据和控制命令，转发到FPGA中，并读取FPGA中运行的保护逻辑状态数据和告警信息，输出到用户管理单元；用户管理单元将配置数据输出到主控盘的适配层，主控盘的适配层解析后输出到APS模块，APS模块对配置数据进行合法性判断，如果全部合法，则经内部总线写入FPGA的配置寄存器，同时APS模块向适配层反馈已成功接收配置数据；只要其中有一个配置数据有错误，则返回配置数据接收失败；FPGA将配置数据作为参数，运行APS协议状态机，以太网口通过背板以太网总线向业务盘发送倒换动作指令和APS数据，同时APS模块读取FPGA内APS协议处理单元寄存器的值，向主控盘的适配层上报状态信息和告警数据，主控盘的适配层再向用户管理单元输出数据。在上述技术方案的基础上，所述FPGA包括配置接收寄存器、逻辑处理有限状态机、定时器、控制命令判决片选单元、状态存储单元、事件记录单元和处理结果输出单元，其中：配置接收寄存器用于：存储APS模块发来的配置数据，配置数据包括被保护对象和保护对象的信息、延时参数、保护算法类型；逻辑处理有限状态机是基于光传输网线性保护标准《ITU-TG873.1》的保护算法运算单元，用于：使用收到的APS消息值、各业务通道的告警情况、当前的控制命令，根据选取的保护算法进行运算，输出结果，发送倒换指令，确定业务盘的工作状态；定时器用于：提供逻辑处理有限状态机单元所需要的延时；控制命令片选单元用于：根据光传输网线性保护标准《ITU-TG873.1》标准中对控制命令优先级的规定，作出逻辑判断，防止用户对控制命令的错误下发而出现的逻辑错误；状态存储单元是FPGA中为保护逻辑划分出的随机存储器RAM存储资源，用于存储逻辑处理有限状态机运行的结果数据，APS模块主动查询该结果数据，上报到用户管理单元；事件记录单元用于：将逻辑运算发生的保护组变化情况记录在FPGA的RAM中，便于问题定位、系统调试、工程维护；处理结果输出单元用于：通过背板以太网总线，将逻辑运算产生的倒换指令和APS响应消息发送到业务盘，业务盘执行倒换指令。在上述技术方案的基础上，所述业务盘向主控盘发送TLV告警信息、APS请求信息，主控盘向业务盘发送TLV倒换指令、APS响应信息，业务盘的CPU根据倒换指令，控制处理业务的驱动芯片来执行动作。在上述技术方案的基础上，所述FPGA收到背板侧发来的TLV请求帧，对其属性进行解析，判断TLV来源槽位、业务颗粒层次、编号，确定唯一性后，提取告警和APS开销，作为输入参数，送入APS协议状态机，进行逻辑运算后，发送响应TLV和倒换命令，加上槽位、业务颗粒层次、编号信息，附带响应APS开销和动作指令；业务盘的FPGA收到背板侧发来的响应TLV和倒换命令，对其属性进行解析，判断TLV来源槽位、业务颗粒层次、编号，确定唯一性，提取倒换指令和APS开销，执行倒换动作。本专利技术还提供一种基于FPGA的波分设备电层保护实现方法，包括以下步骤：业务盘的FPGA发起自动保护倒换APS请求TLV和告警，APS请求TLV包括业务端口标示值和APS消息，经过业务盘二层交换，将APS请求TLV和告警发送到主控盘的交换芯片，并经过交换芯片到达主控盘的FPGA；主控盘的FPGA根据开销ID，解析保护组对应的APS请求TLV和告警，作为APS协议状态机的输入参数进行运算，主控盘的CPU定时对FPGA的状态和告警存储寄存器进行读操作，获取告警和当前信息用于上报；主控盘的FPGA发出APS响应TLV和倒换命令后，经过交换芯片，发送到框内业务盘；框内业务盘通过本盘的交换芯片，接收主控盘发来的APS响应TLV和倒换命令，并且到达本盘的FPGA和业务盘CPU，业务盘解析倒换命令中的开销信息，执行倒换命令，转发APS开销。在上述技术方案的基础上，所述主控盘还包括APS模块，APS模块用于：接收适配层下发的配置数据和控制命令，转发到FPGA中，并读取FPGA中运行的保护逻辑状态数据和告警信息，输出到用户管理单元；用户管理单元将配置数据输出到主控盘的适配层，主控盘的适配层解析后输出到APS模块，APS模块对配置数据进行合法性判断，如果全部合法，则经内部总线写入FPGA的配置寄存器，同时APS模块向适配层反馈已成功接收配置数据；只要其中有一个配置数据有错误，则返回配置数据接收失败；FPGA将配置数据作为参数，运行APS协议状态机，以太网口通过背板以太网总线向业务盘发送倒换动作指令和APS数据，同时APS模块读取FPGA内APS协议处理单元寄存器的值，向主控盘的适配层上报状态信息和告警数据，主控盘的适配层再向用户管理单元输出数据。在上述技术方案的基础上，所述FPGA包括配置接收寄存器、逻辑处理有限状态机、定时器、控制命令判决片选单元、状态存储单元、事件记录单元和处理结果输出单元，配置接收寄存器存储APS模块发来的配置数据，配置数据包括被保护对象和保护对象的信息、延时参数、保护算法类型；逻辑处理有限状态本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于FPGA的波分设备电层保护实现系统，该系统包括用户管理单元、主控盘、业务盘，主控盘、业务盘均含有现场可编程门阵列FPGA，其特征在于：业务盘的FPGA发起自动保护倒换APS请求TLV和告警，APS请求TLV包括业务端口标示值和APS消息，经过业务盘二层交换，将APS请求TLV和告警发送到主控盘的交换芯片，并经过交换芯片到达主控盘的FPGA；主控盘的FPGA根据开销ID，解析保护组对应的APS请求TLV和告警，作为APS协议状态机的输入参数进行运算，主控盘的CPU定时对FPGA的状态和告警存储寄存器进行读操作，获取告警和当前信息用于上报；主控盘的FPGA发出APS响应TLV和倒换命令后，经过交换芯片，发送到框内业务盘；框内业务盘通过本盘的交换芯片，接收主控盘发来的APS响应TLV和倒换命令，并且到达本盘的FPGA和业务盘CPU，业务盘解析倒换命令中的开销信息，执行倒换命令，转发APS开销。

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的波分设备电层保护实现系统，该系统包括用户管理单元、主控盘、业务盘，主控盘、业务盘均含有现场可编程门阵列FPGA，其特征在于：业务盘的FPGA发起自动保护倒换APS请求TLV和告警，APS请求TLV包括业务端口标示值和APS消息，经过业务盘二层交换，将APS请求TLV和告警发送到主控盘的交换芯片，并经过交换芯片到达主控盘的FPGA；主控盘的FPGA根据开销ID，解析保护组对应的APS请求TLV和告警，作为APS协议状态机的输入参数进行运算，主控盘的CPU定时对FPGA的状态和告警存储寄存器进行读操作，获取告警和当前信息用于上报；主控盘的FPGA发出APS响应TLV和倒换命令后，经过交换芯片，发送到框内业务盘；框内业务盘通过本盘的交换芯片，接收主控盘发来的APS响应TLV和倒换命令，并且到达本盘的FPGA和业务盘CPU，业务盘解析倒换命令中的开销信息，执行倒换命令，转发APS开销。2.如权利要求1所述的基于FPGA的波分设备电层保护实现系统，其特征在于：所述主控盘还包括APS模块，APS模块用于：接收适配层下发的配置数据和控制命令，转发到FPGA中，并读取FPGA中运行的保护逻辑状态数据和告警信息，输出到用户管理单元；用户管理单元将配置数据输出到主控盘的适配层，主控盘的适配层解析后输出到APS模块，APS模块对配置数据进行合法性判断，如果全部合法，则经内部总线写入FPGA的配置寄存器，同时APS模块向适配层反馈已成功接收配置数据；只要其中有一个配置数据有错误，则返回配置数据接收失败；FPGA将配置数据作为参数，运行APS协议状态机，以太网口通过背板以太网总线向业务盘发送倒换动作指令和APS数据，同时APS模块读取FPGA内APS协议处理单元寄存器的值，向主控盘的适配层上报状态信息和告警数据，主控盘的适配层再向用户管理单元输出数据。3.如权利要求1所述的基于FPGA的波分设备电层保护实现系统，其特征在于：所述FPGA包括配置接收寄存器、逻辑处理有限状态机、定时器、控制命令判决片选单元、状态存储单元、事件记录单元和处理结果输出单元，其中：配置接收寄存器用于：存储APS模块发来的配置数据，配置数据包括被保护对象和保护对象的信息、延时参数、保护算法类型；逻辑处理有限状态机是基于光传输网线性保护标准《ITU-TG873.1》的保护算法运算单元，用于：使用收到的APS消息值、各业务通道的告警情况、当前的控制命令，根据选取的保护算法进行运算，输出结果，发送倒换指令，确定业务盘的工作状态；定时器用于：提供逻辑处理有限状态机单元所需要的延时；控制命令片选单元用于：根据光传输网线性保护标准《ITU-TG873.1》标准中对控制命令优先级的规定，作出逻辑判断，防止用户对控制命令的错误下发而出现的逻辑错误；状态存储单元是FPGA中为保护逻辑划分出的随机存储器RAM存储资源，用于存储逻辑处理有限状态机运行的结果数据，APS模块主动查询该结果数据，上报到用户管理单元；事件记录单元用于：将逻辑运算发生的保护组变化情况记录在FPGA的RAM中，便于问题定位、系统调试、工程维护；处理结果输出单元用于：通过背板以太网总线，将逻辑运算产生的倒换指令和APS响应消息发送到业务盘，业务盘执行倒换指令。4.如权利要求1所述的基于FPGA的波分设备电层保护实现系统，其特征在于：所述业务盘向主控盘发送TLV告警信息、APS请求信息，主控盘向业务盘发送TLV倒换指令、APS响应信息，业务盘的CPU根据倒换指令，控制处理业务的驱动芯片来执行动作。5.如权利要求1所述的基于FPGA的波分设备电层保护实现系统，其特征在于：所述FPGA收到背板侧发来的TLV请求帧，对其属性进行解析，判断TLV来源槽位、业务颗粒层次、编号，确定唯一性后，提取告警和APS开销，作为输入参数，送入APS协议状态机，进行逻辑运算后，发送响应TLV和倒换命令，加上槽位、业务颗粒层次、编号信息，附带响应APS开销和动作指令；业务盘的FPGA收到背板侧发来的响应TLV和倒换命令，对其属性进行解析，判断TLV来源槽位、业务颗粒层次、...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘啸，刘涛，
申请(专利权)人：烽火通信科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42