基于状态机自适应控制的低时延GMP映射方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于状态机自适应控制的低时延GMP映射方法及系统，涉及GMP映射领域。该方法包括以下步骤：根据GMP映射状态机的自适应机制，自动感知GMP映射的输入和输出两侧业务频偏情况，完成GMP映射状态的切换和FIFO水位控制。本发明专利技术能最小化FIFO的深度，最大限度满足低时延性能。

【技术实现步骤摘要】
基于状态机自适应控制的低时延GMP映射方法及系统
本专利技术涉及GMP映射领域，具体是涉及一种基于状态机自适应控制的低时延GMP映射方法及系统。
技术介绍
近年来，人们对移动通信需求的不断增长，推动着移动互联网技术的飞速发展。移动网络进入4G时代后，虽在用户接入速率上较3G网络而言有了本质的提升，但人们对更高性能移动通信的追求从未停止。为了应对未来爆炸性的移动数据流量增长、海量的设备连接、不断涌现的各类新业务和应用场景，第五代移动通信(5G)系统应运而生。未来5G网络，不仅对数据接入速率有更高的要求，同时也对时延提出了“无感知”的苛刻要求。5G网络对端到端提出了毫秒级的时延要求。端到端时延包含接入网时延和传输网时延，OTN(OpticalTransportNetwork，光传送网)传输网时延又分为信息传送时延和设备内部处理时延，而OTN设备处理时延主要包含FEC(ForwardErrorCorrection，前向纠错)编译码时延和数据流映射处理时延等。在OTN光传送网各种业务颗粒映射场景中，GMP(GenericMappingProcedure，通用映射规程)映射被广泛采用。GMP映射是一种通用异步映射规程，主要通过插入填充字节，完成异步数据流的转换。按照OTNG.709协议，GMP异步映射既可在OTN网络内部实现低速OTN业务流到高速OTN业务流的汇聚，也可以完成对OTN网络外部固定比特速率客户信号的承载，即通过GMP映射实现CBR(ConstantBitRate，固定码率)OverOTN。由此可见，GMP映射为OTN光传送网的一项核心技术，GMP映射技术的性能指标(例如时延特性)将会直接影响OTN网络的相关性能。按照协议规定的GMP映射方法，实现GMP映射有多种方案，不同方案带来的处理延时会有较大的差别。OTN光传送网中实现GMP映射，主要涉及如何实时计算Cm(numberofm-bitClientdataentities，m比特块客户数据个数)、CnD值、ΣCnD值以及对填充块的插入控制，m为承载侧每个数据块中的比特数，n为客户侧每个数据块中的比特数，参见G.709标准17.7节第100页，m取值为8、16、64、256或640，n取值为8或1，CnD表示Cn与m/n*Cm_down之间的差值(differencebetweenCnand(m/n*Cm))，Cm为m比特块客户数据个数，Cm_up表示对Cm值向上取整，Cm_down表示对Cm值向下取整，Cn为一个承载帧周期或者复帧周期需要承载的客户侧n比特数据块的数量；ΣCnD值表示Cn与m/n*Cm_down之间的差值求和。本帧的Cm值决定了下一帧是否插入以及插入多少填充块，插入填充块的具体位置则由误差求和算法的固定规律决定；收端利用上一帧的Cm值，剥离出当前帧中的所有填充块，并将当前帧承载的客户侧数据解下来，然后利用接收的ΣCnD值的统计规律得出精确的CnD值，利用CnD可以精确恢复出客户侧业务时钟。GMP映射的核心就是如何准确实时计算Cm、CnD、ΣCnD的值。计算Cm、CnD、ΣCnD值有多种方法，不同方法带来的时延有较大的差别。急需一种全新的计算Cm、CnD、ΣCnD的方法，最大限度满足低时延性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了最大限度满足低时延性能，提供一种基于状态机自适应控制的低时延GMP映射方法及系统，能够最小化FIFO的深度，最大限度满足低时延性能。第一方面，提供一种基于状态机自适应控制的低时延GMP映射方法，包括以下步骤：根据GMP映射状态机的自适应控制机制，自动感知GMP映射的输入和输出两侧业务频偏情况，完成GMP映射状态的切换和FIFO水位控制，通过FIFO水位控制GMP映射状态机的状态转移。根据第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，该方法具体包括以下步骤：GMP映射状态机至少有2种状态，根据GMP映射状态机的当前状态，计算下一个映射处理周期对应的各组Cm、CnD、∑CnD值序列，每种状态对应不同的实际频偏情况，m为承载侧每个数据块中的比特数，n为客户侧每个数据块中的比特数，m取值为8、16、64、256或640，n取值为8或1，Cm为m比特块客户数据个数，Cn为一个承载帧周期或者复帧周期需要承载的客户侧n比特数据块的数量，CnD为Cn与m/n*Cm_down之间的差值，Cm_down为对Cm值向下取整，ΣCnD值为Cn与m/n*Cm_down之间的差值求和。根据第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，该方法具体包括以下步骤：无频偏时，GMP映射状态机有2种状态，以M字节块的颗粒度进行映射，每N帧有1帧相对前N-1帧多插入一个数据块，少一个填充块，按下式计算N值：M表示Cm中的m/8取值，表示对向上取整，表示对向下取整，N_up表示对向上取整后的数值，N_down表示对向下取整后的数值。根据第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，该方法还包括以下步骤：无频偏时，GMP映射状态机有以下2种状态：状态1：每N_up帧有1帧以Cm＝Cm_up进行映射，其他帧以Cm＝Cm_down进行映射，Cm_up表示对Cm值向上取整；状态1对应的Cm值序列为：CnD平均值为：状态2：每N_down帧有1帧以Cm＝Cm_up进行映射，其他帧以Cm＝Cm_down进行映射；状态2对应的Cm值序列为：CnD平均值为：每种GMP映射状态形成一组对应的Cm值序列，依据Cm值序列，计算CnD值序列、ΣCnD值序列。根据第一方面的第三种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，该方法还包括以下步骤：无频偏时，定时采样FIFO水位，判断当前GMP映射状态是否需要切换，具体过程为：当承载侧读出的速率大于客户侧写入速率，使得FIFO水位降低达到门限值时，由状态2切换到状态1，通过读使能控制，降低承载侧读出数据的速率，从而使水位适当升高；当承载侧读出的速率小于客户侧写入速率，使得FIFO水位升高达到门限值时，由状态1切换到状态2，通过读使能控制，提高承载侧读出数据的速率，从而使水位适当降低；GMP映射状态机根据水位值的变化，在状态1、状态2两种状态之间自动切换，完成GMP映射，并使得FIFO水位在中值水位附近一定门限值内波动。根据第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，该方法具体包括以下步骤：有频偏时，对GMP映射状态机进行分解，并插入新状态，插入新状态的原则是：使任意相邻的状态之间CnD序列变化不超过2；下边界状态：小于CnD的最小值CnD_min；上边界状态：大于CnD的最大值CnD_max；每个状态的最后一帧∑CnD＝0。根据第一方面的第五种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，该方法还包括以下步骤：有频偏时，GMP映射状态机有多于2种状态，根据以下公式计算GMP映射状态机的状态个数：先计算CnD_max和CnD_min，GMP映射状态机的状态个数＝floor(CnD_max)-floor(CnD_min)+1，floor表示向下取整。根据第一方面的第六种可能的实现方式，在第一方面的第七种可能的实现方式中，该方法还包括以下步骤：有频偏本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于状态机自适应控制的低时延GMP映射方法，其特征在于，包括以下步骤：根据GMP映射状态机的自适应控制机制，自动感知GMP映射的输入和输出两侧业务频偏情况，完成GMP映射状态的切换和FIFO水位控制，通过FIFO水位控制GMP映射状态机的状态转移。

【技术特征摘要】
1.一种基于状态机自适应控制的低时延GMP映射方法，其特征在于，包括以下步骤：根据GMP映射状态机的自适应控制机制，自动感知GMP映射的输入和输出两侧业务频偏情况，完成GMP映射状态的切换和FIFO水位控制，通过FIFO水位控制GMP映射状态机的状态转移。2.如权利要求1所述的基于状态机自适应控制的低时延GMP映射方法，其特征在于：该方法具体包括以下步骤：GMP映射状态机至少有2种状态，根据GMP映射状态机的当前状态，计算下一个映射处理周期对应的各组Cm、CnD、∑CnD值序列，每种状态对应不同的实际频偏情况，m为承载侧每个数据块中的比特数，n为客户侧每个数据块中的比特数，m取值为8、16、64、256或640，n取值为8或1，Cm为m比特块客户数据个数，Cn为一个承载帧周期或者复帧周期需要承载的客户侧n比特数据块的数量，CnD为Cn与m/n*Cm_down之间的差值，Cm_down为对Cm值向下取整，ΣCnD值为Cn与m/n*Cm_down之间的差值求和。3.如权利要求2所述的基于状态机自适应控制的低时延GMP映射方法，其特征在于：该方法具体包括以下步骤：无频偏时，GMP映射状态机有2种状态，以M字节块的颗粒度进行映射，每N帧有1帧相对前N-1帧多插入一个数据块，少一个填充块，按下式计算N值：M表示Cm中的m/8取值，表示对向上取整，表示对向下取整，N_up表示对向上取整后的数值，N_down表示对向下取整后的数值。4.如权利要求3所述的基于状态机自适应控制的低时延GMP映射方法，其特征在于：该方法还包括以下步骤：无频偏时，GMP映射状态机有以下2种状态：状态1：每N_up帧有1帧以Cm＝Cm_up进行映射，其他帧以Cm＝Cm_down进行映射，Cm_up表示对Cm值向上取整；状态1对应的Cm值序列为：CnD平均值为：状态2：每N_down帧有1帧以Cm＝Cm_up进行映射，其他帧以Cm＝Cm_down进行映射；状态2对应的Cm值序列为：CnD平均值为：每种GMP映射状态形成一组对应的Cm值序列，依据Cm值序列，计算CnD值序列、ΣCnD值序列。5.如权利要求4所述的基于状态机自适应控制的低时延GMP映射方法，其特征在于：该方法还包括以下步骤：无频偏时，定时采样FIFO水位，判断当前GMP映射状态是否需要切换，具体过程为：当承载侧读出的速率大于客户侧写入速率，使得FIFO水位降低达到门限值时，由状态2切换到状态1，通过读使能控制，降低承载侧读出数据的速率，从而使水位适当升高；当承载侧读出的速率小于客户侧写入速率，使得FIFO水位升高达到门限值时，由状态1切换到状态2，通过读使能控制，提高承载侧读出数据的速率，从而使水位适当降低；GMP映射状态机根据水位值的变化，在状态1、状态2两种状态之间自动切换，完成GMP映射，并使得FIFO水位在中值水位附近一定门限值内波动。6.如权利要求2所述的基于状态机自适应控制的低时延GMP映射方法，其特征在于：该方法具体包括以下步骤：有频偏时，对GMP映射状态机进行分解，并插入新状态，插入新状态的原则是：使任意相邻的状态之间CnD序列变化不超过2；下边界状态：小于CnD的最小值CnD_min；上边界状态：大于CnD的最大值CnD_max；每个状态的最后一帧∑CnD＝0。7.如权利要求6所述的基于状态机自适应控制的低时延GMP映射方法，其特征在于：该方法还包括以下步骤：有频偏时，GMP映射状态机有多于2种状态，根据以下公式计算GMP映射状态机的状态个数：先计算CnD_max和CnD_min，GMP映射状态机的状态个数＝floor(CnD_max)-floor(CnD_min)+1，floor表示向下取整。8.如权利要求7所述的基于状态机自适应控制的低时延GMP映射方法，其特征在于：该方法还包括以下步骤：有频偏时，每种GMP映射状态形成一组对应的Cm值序列，各个状态中假设每x帧有y帧以Cm＝Cm_up进行映射，其他帧以Cm＝Cm_down映射，根据以下公式计算每个状态中的x和y值及对应的CnD平均值状态W：满足floor(CnD_min)+(W-1)<＝M*y/x<＝floor(CnD_min)+W与x+y求和最小的x、y取值，W为非零自然数，取值从1到状态个数，x和y为非零自然数，此时对应的即M*y/(floor(CnD_min)+W)<＝x<＝M*y/(floor(CnD_min)+W-1)，y取最小值时，对应的x+y的值最小；依据Cm值序列，计算CnD值序列、ΣCnD值序列。9.如权利要求8所述的基于状态机自适应控制的低时延GMP映射方法，其特征在于：该方法还包括以下步骤：有频偏时，GMP映射状态机有多于2种状态，初始化时选择中间状态进行映射，对应最接近理想无频偏情况，每个映射处理周期完成一次FIFO水位定时采样和判断，如果水位升高，GMP映射状态机往映射速率高的相邻状态转移；如果水位不变，GMP映射状态机维持当前状态；如果水位下降，GMP映射状态机往映射速率低的相邻状态转移；GMP映射状态机最终自适应稳定在相邻的两个状态之间来回切换，FIFO水位锁定在中值水位附近波动。10.如权利要求4或8所述的基于状态机自适应控制的低时延GMP映射方法，其特征在于：该方法还包括以下步骤：无频偏和有频偏两种情况下，CnD值序列值的计算过程均为：CnD(z)表示CnD序列的第z个CnD值，z取值范围为[1，x]，x为状态中所有帧的个数，delta为每次计算的误差累计值，delta初值为0；若ceiling表示向上取整，则floor表示向下取整，否则11.如权利要求2所述的基于状态机自适应控制的低时延GMP映射方法，其特征在于：该方法还包括以下步骤：根据Cm值序列中的每一个Cm值决定下一帧填充块的数量，填充块的位置由误差求和算法决定；在调整控制字节JC开销中填入Cm值序列中的Cm值及Cm值的校验信息、ΣCnD值序列中的ΣCnD值及ΣCnD值的校验信息。12.一种基于状态机自适应控制的低时延GMP映射系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘福，施泓昊，钟永波，
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