MSF250的DS1/E1信号格式

摘要：MSF250是一个多业务成帧芯片。它带有DS1/E1接口，可将２８个DS１或２１个Ｅ１信号以位异步方式映射／解映射到ＶＴ.５／TU2路径中。文章从各种不同的帧格式和成帧原理论述了MSF250在DS1／E1映射／解映射中的应用方法。 关键词：MSF250；DS1/E1；SONET；SDH；信号格式 通过多任务成帧器芯片ＭＳＦ２５０的ＤＳ１／Ｅ１接口，可将２８个ＤＳ１或２１个Ｅ１信号以位异步方式映射／解映射到ＶＴ．５／ＴＵ２路径里，以便通过ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ接口传输。而ＤＳ１／Ｅ１信号也能够被映射进入ＤＳ３／Ｅ３有效载荷，然后再通过ＤＳ３／Ｅ３功能模块中的Ｍ１３／Ｅ１３特性被映射进ＳＴＳ－１／ＶＣ－３／ＴＵ－３。ＤＳ１／Ｅ１功能模块由处于收发两端的各２８个ＤＳ１／Ｅ１成帧器组成，这种配置能保证比较可靠的失效隔离（ｆａｕｌｔ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）。 ＭＳＦ２５０支持各种ＤＳ１／Ｅ１信号格式，同时也可映射进入ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ帧格式。 １　ＤＳ１／Ｅ１ ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ 映射／解映射 ＭＳＦ２５０成帧器的异步ＤＳ１映射包括７７１个信息位（Ｉ—Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｂｉｔｓ）、６个填充控制位（Ｃ—Ｓｔｕｆｆ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｂｉｔｓ）、２个填充时机位（Ｓ—Ｓｔｕｆｆ Ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｙ ｂｉｔｓ）以及８个开销通信通道位（Ｏｖｅｒｈｅａｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａ-ｔｉｏｎ Ｃｈａｎｎｅｌｓ ｂｉｔｓ）。其中的填充控制位用于控制两个填充位的填充时机（Ｓ１和Ｓ２）。由于填充位当中可以包括有信息位，并可以通过多数判决机制来实现。因此，整个映射中可能会有０个、１个或者２个额外信息位。 该ＭＳＦ２５０成帧器中的Ｅ１异步映射包括１０２３个信息位、６个填充控制位、２个填充时机位和８个开销通信通道位。同理，这种映射中也可能有０个、１个或者２个额外信息位。 ２ ＤＳ１成帧 对于ＭＳＦ２５０中的两个成帧器来说，它们的每一个都能配置成超级帧ＳｕｐｅｒＦｒａｍｅ（ＳＦ），扩展超级帧Ｅｘｔｅｎｄｅｄ ＳｕｐｅｒＦｒａｍｅ（ＥＳＦ）或者ＳＬＣ－９６等帧格式来工作。 ２．１ 超级帧（ＳＦ） 一般情况下，一个超级帧（ＳＦ）由１２个帧组成（或者２３１６位），每一帧包含１９３位。帧比特中承载着终端比特和信令比特数据。其它的１９２位承载２４个ＤＳ０通道。ＳＦ超级帧可承载２状态和４状态的信令数据，这些信息位于第６和第１２帧中ＤＳ０通道的第８位（ＳＯＮＥＴ顺序）。在ＡＮＳＩ（美国国家标准协会）模式，当处于Ｊ１模式（参看日本电信标准）时，ＳＦ的每一个ＤＳ０通道的第２位都承载了ＲＡＩ（也称黄色告警）信息，ＳＦ超级帧的最后Ｆ位用于承载ＲＡＩ标志。 成帧器在输入码流中可搜索特定的帧指示符，从而确定帧和多帧的边界。成帧算法采用Ｆｔ和Ｆｓ两个位。捕获状态机可在输入码流中搜索特定的帧指示符，以确定帧定位的正确性。如果无误码地接收到１２个连续的Ｆｔ和Ｆｓ比特，则可以确定标准帧定位正常；若标准帧定位正常，则维持状态机，只要再接收到一个连续的无误码的成帧序列（Ｆｔ ＆ Ｆｓ），就可以确定多帧定位正常。因此，确定标准帧和多帧定位正常至少需要２个多帧的接收时间。一旦多帧定位正常后，帧失步（Ｏｕｔ ｏｆ Ｆｒａｍｅ，简称ＯＯＦ）告警就会撤消。 除了上述的主成帧定界状态机外，ＭＳＦ２５０成帧器内部还有一个辅助成帧状态机，该辅助成帧状态机的主要作用是在输入码流中搜索另外的定帧指示符，以帮助ＭＳＦ２５０在主成帧状态机帧定位出错时加快系统的成帧速度。 ５个成帧位中的２个连续两次出错就会触发ＯＯＦ告警。此时如果辅助成帧状态机捕获到了另一个定帧指示符，则主成帧定界状态机的状态将被同步成辅助成帧状态机的状态，这样，一个新的多帧定位正常状态将被确认，同时将触发一个帧定位状态改变ＣＯＦＡ告警。除此之外，主成帧状态机和辅助状态机都将启动一次全新的搜索。 实际上，系统软件也可以令ＭＳＦ２５０复位标准帧及多帧定位搜索电路，以开始一次全新的帧定位指示符的搜索过程。 超帧的主成帧状态机和辅助状态机的维持状态可以通过一个微处理器寄存器直接读出。 ２．２ ＥＳＦ帧 ＭＳＦ２５０成帧器的一个扩展超级帧ＥＳＦ通常由２４帧（或者４６３２位）组成。每一帧含有１９３位。帧内承载的数据包括：帧定位字节、４ｋｂｉｔ／ｓ的ＨＤＬＣ通道（Ｄ通道）及一个ＣＲＣ－６。其中Ｄ通道用于在ＤＳ１链路上传输管理数据。ＣＲＣ－６用来检查ＤＳ１多帧的完整性并有选择地用于加强成帧电路的可靠性。其余１９２位承载２４个ＤＳ０通道。ＥＳＦ超级帧承载２个、４个或６个状态信令信息，这些信息位于第６、１２、１８以及第２４帧中的每一个ＤＳ０通道的第８位（ＳＯＮＥＴ顺序）。当在ＨＤＬＣ通道中发送８个０，紧接着再发８个１时，将触发黄色告警。 成帧器可在输入码流中搜索帧定位字节，以确定帧和帧之间的边界。捕获状态机执行搜索算法使用的是帧定位字节序列ＦＰＳ。如果１８个连续的ＦＰＳ字节被依次正确地接收到（如３个连续的多帧），则ＭＳＦ２５０认为已经建立正常的标准帧定位。一旦确定标准帧定位正常，维持状态机将在检测到下一个连续多帧脉冲的位置正常后，令ＭＳＦ２５０确认已经建立正常的多帧定位机制。因此，确认标准帧及多帧定位正常至少需要４个多帧的捕捉时间。当ＭＳＦ２５０确认多帧定位正常后，将会撤消ＯＯＦ告警。 确认多帧定位正常前，可以先检查ＣＲＣ－６字节。如果使用ＣＲＣ－６检验，成帧器将在确认定位正常前检查若干个（最多可查３２个，缺省情况为２个）连续多帧的ＣＲＣ－６检验和。如果校验和没错，则可认定帧定位正常，同时ＯＯＦ告警撤消；如果校验和有错，则主维持状态机将返回ＯＯＦ状态。此时，若辅助状态机捕获到了另一个定帧指示符，则主成帧定界状态机的状态将被同步成辅助成帧状态机的状态，此时一个新的多帧定位正常状态将被确认，同时将触发一个帧定位状态改变ＣＯＦＡ告警信号。除此之外，主成帧状态机和辅助状态机都将启动一次全新的搜索。 一旦成帧器发现帧定位字节，帧内比特将被连续地与期望的帧定位字节相比较。５个成帧位中的２个连续两次出错就会触发ＯＯＦ告警。此时如果辅助成帧状态机捕获到了另一个定帧指示符，则主成帧定界状态机的状态将被同步成辅助成帧状态机的状态，此时一个新的多帧定位正常状态将被确认。除此之外，主成帧状态机和辅助状态机都将启动一次全新的搜索。与此同时，系统软件可以令ＭＳＦ２５０复位标准帧及多帧定位搜索电路，以开始一次全新的帧定位指示符的搜索过程。 扩展超级帧的主成帧状态机和辅助状态机的维持状态可以通过一个微处理器寄存器直接读出。 ２．３ ＳＬＣ－９６ 帧 在ＳＬＣ－９６模式中，７２帧通常被当作一个单独的超级帧来处理。 ＳＬＣ－９６帧中包括３６个终端信息位（奇位）和３６个信令位（偶位）。在３６个信令位中，２０个Ｆｓ位用于支持数据链路，其中１１个位用于集中（Ｃ位），３个位用于维护（Ｍ位），２个位用于告警（Ａ位），４个位用于线路交换（Ｓ位）；剩下的１６个Ｆｓ、Ｆｔ位用来实现帧、超帧定位，其中，固定值０１０１的位称为扰流器位，通常被置于第４６、４８、５０、７０帧中。另外，ＳＬＣ－９６帧还会在每个ＤＳ０通道的ｂｉｔ ２中携带ＲＡＩ信号（黄色告警）。 通过成帧器在输入码流中搜索帧定位字节可以确定帧和帧之间的边界。捕获状态机执行搜索算法使用Ｆｔ、Ｆｓ及扰流器位。如果４８个连续的Ｆｔ、Ｆｓ位被依次正确地接收到（如４８个连续帧），则ＭＳＦ２５０认为已经建立正常的标准帧定位。在帧边界搜索过程中，可以利用４个扰流器位。一旦确定标准帧定位正常，维持状态机将在检测到１２个连续多帧脉冲的位置正常后，令ＭＳＦ２５０确认已经建立正常的多帧定位机制。当ＭＳＦ２５０确认多帧定位正常后，将会撤消ＯＯＦ告警。 除了上述主成帧定界状态机外，ＭＳＦ２５０内部还有一个辅助成帧状态机，其主要作用是在输入码流中搜索另外的定帧指示符，以帮助ＭＳＦ２５０在主成帧状态机帧定位出错时加快系统的成帧速度。 一旦成帧器发现帧定位字节，帧内比特将被连续地与期望的帧定位字节相比较。当４个成帧位中的２个连续两次出错时，器件就会触发ＯＯＦ告警。如果ＳＰＯＩＬＥＲ＿ＣＨＥＣＫ使能，扰流器位将被包括在被比较之列。此时如果辅助成帧状态机捕获到了另一个定帧指示符，则主成帧定界状态机的状态将被同步成辅助成帧状态机的状态，此时将有一个新的多帧定位正常状态被确认，同时将触发一个帧定位状态改变ＣＯＦＡ告警。除此之外，主成帧状态机和辅助状态机都将启动一次全新的搜索。 同时，系统软件可以令ＭＳＦ２５０复位标准帧及多帧定位搜索电路，以开始一次全新的帧定位指示符的搜索过程。 ＳＬＣ－９６帧格式中的主成帧状态机和辅助状态机的维持状态通常都可以通过一个微处理器寄存器直接读出。 ３　Ｅ１帧格式 单个的Ｅ１帧有２５６位，被分割成３２个时隙。并不是所有的时隙都可用于承载语音或数据。Ｅ１帧包括ＦＡＳ（Ｆｒａｍｅ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ Ｓｉｇｎａｌｌｉｎｇ）定位帧和非ＦＡＳ帧。定位帧中的时隙０携带帧定位字节，因此可用于实现Ｅ１帧定位。而非定位帧中的时隙０则携带信令或数据链路消息。固定的ＦＡＳ序列用于帧及多帧的边界定位。ＣＲＣ多帧结构的Ｓｉ内部）位用于承载ＣＲＣ－４运算结果。 Ｓｉ（内部）位承载通常用于ＣＲＣ多帧队列目的中的一个指定值。第二位包括一个“１”，可被用于帧和多帧队列。第三位携带ＲＡＩ（黄色告警，检测到ＬＯＳ或ＬＯＦ时触发并置１，正常时置０）并传送至远端。第四位到第八位可提供一条速率为２０ｋｂｉｔ／ｓ的数据链路。 Ｅ１成帧器支持ＣＲＣ多帧和ＣＡＳ多帧。 ３．１ ＣＲＣ多帧 ＣＲＣ多帧有两个子多帧（Ｓｕｂ Ｍｕｌｔｉ Ｆｒａｍｅｓ），它们每一个都包括８个帧。Ｃ１至Ｃ４携带的ＣＲＣ－４数据可由前一个ＳＭＦ计算得到。每个非ＦＡＳ帧的ｂｉｔ １固定取值为００１０１１，可作为ＣＲＣ多帧定位字节。Ｅ位被用来表征本地Ｅ１成帧器检测到了一个错误的子多帧。 ３．２ ＣＡＳ多帧 ＣＡＳ多帧由１６个连续的Ｅ１帧组成。 ＣＡＳ多帧的第一帧的第１６时隙携带有该ＣＡＳ多帧的定位字节，同时，该时隙还携带性能信息并负责将其传送至远端。第１帧的第１６时隙携带语音信道１、１６的信令信息，第２帧的第１６时隙携带语音信道２、１７的信令信息，以此类推。 成帧器的捕获状态机在输入码流中搜索帧定位字节ＦＡＳ。当检测到ＦＡＳ时，ＭＳＦ２５０将检查非ＦＡＳ帧时隙０的ｂｉｔ ２，如果其值为０，则该状态机将开始一次全新的帧搜索过程；如果其值为１且下一个ＦＡＳ被正确地检测到，成帧器将确认帧定位基本正常。如果连续三个ＦＡＳ出错，将会产生定位丢失告警，并将触发一次全新的帧搜索过程。 当成帧器确认帧定位基本正常后，成帧器状态机可以进一步通过ＣＲＣ－４多帧定位或ＣＡＳ多帧定位精确确定帧边界。ＣＲＣ－４多帧定位依附在非ＦＡＳ帧１、３、５、７、９、１１的ｂｉｔ １中搜索帧定位字节００１０１１，如果状态机在８ｍｓ内能发现ｎ个连续的ＣＲＣ－４帧定位信号，则认为ＣＲＣ－４多帧定位正常。进入定位正常状态后，状态机将开始监测帧丢失情况，如果状态机检测到ｎ个连续的ＣＲＣ错误，则产生一个ＣＲＣ多帧定位丢失告警之后，状态机将强制重新开始在输入码流中搜索全新帧。 ＣＡＳ多帧定位状态机用于监测每一帧的第１６时隙，如果在收到一个定位字节后，下一个第１６时隙的第 １位到第４位为０值，则可确认ＣＡＳ多帧定位正常，同时ＣＡＳ帧丢失告警将被撤消。 除了基本的帧定位丢失情况之外（这将直接触发ＣＡＳ帧定位丢失告警），两个连续的第１６时隙４位全０标志接收出错，或者在一段时间内两个连续的多帧的第１６时隙的所有位为０时，也可以触发ＣＡＳ帧定位丢失告警。 同时，系统软件可以令ＭＳＦ２５０复位成帧器，以开始一次全新的帧定位指示符的搜索过程。ＦＡＳ成帧器的状态可以通过一个微处理器寄存器直接读出。 ４　结束语 ＭＳＦ２５０是一个功能非常强大的芯片，可被广泛应用于ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ设备中。它不仅有ＤＳ１／Ｅ１接口，还有ＤＳ３／Ｅ３、１０Ｍ／１００Ｍ／１０００Ｍ以太网等多种业务接口。在ＳＤＨ设备中，ＤＳ１／Ｅ１是最基本的电信号基群。了解ＭＳＦ２５０的ＤＳ１／Ｅ１的信号格式对熟悉、了解、应用该芯片非常有好处。