摘要： 本文介紹了TD-SCDMA信令測試儀中基于PowerPC網(wǎng)絡處理器的ATM數(shù)據(jù)采集卡的實現(xiàn)方案,主要分析了ATM數(shù)據(jù)采集軟件的各個模塊,詳細說明了數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)處理流程。實際使用表明,本文提出的數(shù)據(jù)采集卡已經成功的對ATM不同適配層的信元進行了正確的接收重組和組裝發(fā)送,具有很大的實用價值。

關鍵詞： TD-SCDMA;網(wǎng)絡測試儀;ATM數(shù)據(jù)采集卡;數(shù)據(jù)處理流程
引言

我國自主提出的TD-SCDMA標準隨著標準的完善和系統(tǒng)設備的逐漸成熟,再加上政府的強力支持,必將在我國的3G建設中占重要的一席之地。而能對TD-SCDMA網(wǎng)絡各個接口(Iub、Iur、Iu等)進行監(jiān)控和仿真的信令測試儀是TD-SCDMA產業(yè)鏈中的重要一環(huán)。目前TD-SCDMA傳輸網(wǎng)各接口之間的數(shù)據(jù)傳送主要采用IMA協(xié)議和STM-1(甚至更高速率)接口的ATM傳輸。而實現(xiàn)對各接口的數(shù)據(jù)采集是TD-SCDMA信令測試儀實現(xiàn)的重要基礎。本文主要介紹基于PowerPC的TD-SCDMA網(wǎng)絡測試儀中ATM數(shù)據(jù)采集卡的軟件模塊的實現(xiàn)。
　　
AAL2和AAL5的分段與重組

ATM信元是ATM傳送信息的基本載體,采用固定長度的信元格式,只有53字節(jié),其中5個字節(jié)為信頭,其余的48個字節(jié)為信元凈荷。信元頭有2種格式：用戶網(wǎng)絡接口UNI和網(wǎng)絡節(jié)點接口NNI,具體格式如圖1所示。圖1中,GFC為一般流量控制,4bit。只用于UNI接口,目前置為“0000”,將來可能用于流量控制;VPI為虛通道標識,其中NNI為12bit,UNI為8bit;VCI為虛通路標識,16bit,標識虛通道內的虛通路,VCI與VPI組合起來標識一個虛連接TI為凈荷類型指示,3bit,用來指示信元類型;CLP為信元丟失優(yōu)先級,1bit。用于信元丟失級別的區(qū)別,CLP是1,表示該信元為低優(yōu)先級;HEC為信頭差錯控制,8bit,監(jiān)測出有錯誤的信頭,可以糾正信頭中1比特的錯誤。HEC還被用于信元定界[1]。

圖1 ATM信元頭格式

ATM適配層AAL主要負責ATM層與高層之間的信元轉發(fā)過程。從上層收到轉發(fā)信息后,AAL將數(shù)據(jù)分割成信元;從ATM層收到轉發(fā)信息后,AAL必須重新集合負載形成一個上層能夠辨識的格式。上述操作稱之為分段與重組SAR,它是AAL的主要任務。不同的AAL支持不同的流量或服務類型。下面介紹在TD－SCDMA中采用的AAL2和AAL5的信元格式及它們的分段與重組。[2]

AAL2的分段與重組

AAL2適用于傳輸?shù)退俾收Z音流量。AAL2又被分為通用部分子層(CPS,Common Part Sublayer)和服務特定會聚子層(SSCS,Service Specific Convergence Sublayer)。圖2給出了CPS包的格式。其中CID：信道標識,CPS-PH中的CID可方便CPS-PP判別在VCC中的狀況,它有8個位元,共255個取值,但只有248個CID保留給使用者;LI：長度指示器。數(shù)據(jù)包有效載荷的長度與每個獨立用戶相關聯(lián),值小于有效載荷且具有一個45字節(jié)(可能設置為64字節(jié))的缺省值,它指的是封包載乘的長度 (CPS-PP),當它為零時,則表示長度為1byte,因此CPS-PP 至少為1byte;UUI：用戶對用戶指示,提供 CPS 和一個適當?shù)腟SCS間的鏈路,以滿足高層應用程序要求;HEC：信頭錯誤控制。多個CPS包就組成了CPS－PDU,多個CPS－PDU就組成了SSSAR－PDU,多個SSSAR－PDU就組成了一個SSSAR－SDU。圖3給出了AAL2的數(shù)據(jù)單元的分段與重組情況。

圖2AAL2的CPS包格式

圖3AAL2的分段與重組

AAL5的分段與重組

AAL5是簡單且有效的AAL(SEAL),基本上用于數(shù)據(jù)流量問題上。它不包含Per-Cell長度或Per-Cell CRC字段。圖4給出了AAL5的數(shù)據(jù)單元結構。CPCS－PDU Payload：可變長用戶信息字段AD：間隙,長度在0到47字節(jié)之間;UU：CPCS用戶對用戶指示;CPI—通用部分指示;Length：長度指示器。

圖4AAL5的數(shù)據(jù)結構單元

AAL5的重組和AAL2很相似,就是把SAR－PDU進行合并,成為一個CPCS－SDU的凈荷。唯一不同的是在AAL5中不含有CID號,所以它的重組要比AAL2簡單。圖5示出AAL5的數(shù)據(jù)單元的分段與重組情況。

圖5AAL5的分段與重組[4]
ATM數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)處理流程

網(wǎng)絡處理器是一種可編程器件,通常由若干微碼處理器和硬件協(xié)處理器組成,可實現(xiàn)業(yè)務靈活性和高性能的有機結合。摩托羅拉公司(編者注：現(xiàn)為Freescale)的PowerPC是一塊功能強大的網(wǎng)絡處理器,由G2_LE Core、通信處理模塊(CPM)構成一個雙核處理器。在本設計中,我們主要用它來實現(xiàn)ATM協(xié)議,完成ATM信元的分組與重組功能。具體的數(shù)據(jù)流程如圖6所示。

圖6STM-1數(shù)據(jù)流程框圖
ATM數(shù)據(jù)采集卡的軟件設計

數(shù)據(jù)在發(fā)送時,消息體被劃分成一個個標準的ATM信元,封裝成STM-1幀傳送;接收時必須從STM-1幀中取出標準的ATM信元,對數(shù)據(jù)進行重組,還原出具體的消息。為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集,主要工作由PowerPC處理器運行固化在數(shù)據(jù)采集卡上的軟件模塊實現(xiàn)。軟件模塊由四個部分組成：初始化模塊、地址映射模塊、接收控制模塊、激活模塊組成。

初始化模塊

初始化模塊完成PowerPC的參數(shù)RAM的配置、FCC相應寄存器的配置和中斷隊列的初始化,使整個系統(tǒng)維持在一種待機狀態(tài),其配置流程如圖7所示。

圖7 初始化模塊

地址映射模塊

地址映射模塊負責把來自不同的VPI/VCI組合的ATM信元放置到SDRAM的不同位置。圖8給出了地址映射的處理機制,地址映射的流程如下：

A.利用VPI、VP_MASK得到VPpointer,此值用于此VPI在VPT表格中的索引;

B.根據(jù)VPT_BASE＋VPpointer