CN103166738B - 一种测量双端帧丢失的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测量双端帧丢失的装置及方法，所述装置装置包括：现场可编程门阵列(FPGA)模块用于从远端设备发来的快速CCM帧中提取出TxFCf、RxFCb和TxFCb字段中携带的帧计数数值，并发送给双端帧丢失测量(D‑LM)模块；所述D‑LM模块用于使用接收到的所述TxFCf、RxFCb和TxFCb字段中携带的帧计数数值，进行本端和远端的帧丢失测量。采用本发明后，借助FPGA的高处理性能，能够实现精度较高的基于快速CCM帧的双端帧丢失测量。

Description

一种测量双端帧丢失的装置及方法

技术领域

本发明涉及通信行业终端接入技术领域，尤其涉及一种测量双端帧丢失的装置及方法。

背景技术

双端帧丢失测量(Dual-ended ETH-LM，简称DLM)功能是基于国际电信联盟ITU-TY.1731标准的基本功能。在配置了正确的维护实体群(Maintenance Entity Group，简称MEG)和维护边界点(Maintenance End Point，简称MEP)后，双端帧丢失测量的基本原理如下：

MEP向其对等的对端MEP发送带有ETH-LM信息的双端帧(Continuity CheckMessage，简称CCM帧)，同时也从其对等的对端MEP接收带有ETH-LM信息的CCM帧来进行双端帧丢失测量。双端帧丢失测量由发送CCM帧的任何一方MEP发起并负责帧丢失计算，任何一方MEP根据前后连续接收到的2个CCM帧中的TxFCf、RxFCb、TxFCb字段以及本地帧接收计数器值计算出本端帧丢失和远端帧丢失。其中，TxFCf字段的值表示在CCM帧传输时本地计数器TxFCl的数值；RxFCb字段的值表示在从对等MEP接收到最后一个CCM帧时本地计数器RxFCl的数值；TxFCb字段的值表示在从对等MEP接收到的最后一个CCM帧中的TxFCf的数值。

图1为现有技术CCM帧的帧结构示意图。在一个CCM帧中，MEL字段的值表示MEG等级；Version字段表示版本信息，数值总是为0；OpCode字段表示CCM PDU类型值；Flags字段为标记位；TLV Offset字段表示TLV(Type-Length-Value，类型长度值)偏置值，固定置为70；Sequence Number字段表示序号，这一字段的值置为全零；MEP ID字段的值是一个13比特的整数值，用于识别MEG中发送的MEP；MEG ID字段是一个48字节的字段；TxFCf、TxFCb、RxFCb字段为4字节的整数值，它带有会归零的帧计数器的抽样值，这些字段在不用时设置为全零；Reserved字段为保留字段，通常置为全零；End TLV字段为终了TLV。

但现有技术存在如下缺陷：单纯依赖CPU(Central Processing Unit，中央处理器)无法对基于快速CCM帧(其发送周期不超过100毫秒)的双端帧丢失实现高精度的测量。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种测量双端帧丢失的装置及方法，以解决上述的单纯依赖CPU无法对基于快速CCM帧的双端帧丢失实现高精度的测量问题。

为解决上述问题，本发明提供了一种测量双端帧丢失的装置，包括：

现场可编程门阵列(FPGA)模块用于从远端设备发来的快速CCM帧中提取出TxFCf、RxFCb和TxFCb字段中携带的帧计数数值，并发送给双端帧丢失测量(D-LM)模块；

所述D-LM模块用于使用接收到的所述TxFCf、RxFCb和TxFCb字段中携带的帧计数数值，进行本端和远端的帧丢失测量。

进一步地，

所述D-LM模块用于使用接收到的所述TxFCf、RxFCb和TxFCb字段中携带的帧计数数值，进行本端和远端的帧丢失测量，具体包括：

所述远端的帧丢失等于前后连续两次接收到的TxFCb之差的绝对值与前后连续两次接收到的RxFCb之差的绝对值之差；

所述本端的帧丢失等于前后连续两次接收到的TxFCf之差的绝对值与前后连续两次接收到的RxFCl之差的绝对值之差。

进一步地，

所述D-LM模块还用于产生填充快速CCM帧中TxFCf、RxFCb和TxFCb字段的帧计数数值，并发送给所述FPGA模块；

所述FPGA模块还用于组装快速CCM帧并将所述D-LM模块发来的所述帧计数数值相应地填充到该快速CCM帧中的TxFCf、RxFCb和TxFCb字段后，将所述快速CCM帧发送出去。

进一步地，

所述D-LM模块还用于产生填充快速CCM帧中TxFCf、RxFCb和TxFCb字段的帧计数数值，具体包括：

所述D-LM用于在收到所述FPGA模块发来的请求信息后，产生填充快速CCM帧中TxFCf、RxFCb和TxFCb字段的帧计数数值。

进一步地，所述装置还包括：

驱动模块，用于传递所述D-LM模块和所述FPGA模块之间的帧计数数值及配置信息；其中，所述配置信息为所述FPGA模块启动时所需的配置参数信息。

相应地，本发明还提供了一种测量双端帧丢失的方法，应用于包含现场可编程门阵列(FPGA)模块和双端帧丢失测量(D-LM)模块的设备中，包括：

所述FPGA模块从远端设备发来的快速CCM帧中提取出TxFCf、RxFCb和TxFCb字段中携带的帧计数数值，并发送给所述D-LM模块；

所述D-LM模块使用接收到的所述TxFCf、RxFCb和TxFCb字段中携带的帧计数数值，进行本端和远端的帧丢失测量。

进一步地，

所述D-LM模块使用接收到的所述TxFCf、RxFCb和TxFCb字段中携带的帧计数数值，进行本端和远端的帧丢失测量，具体包括：

所述远端的帧丢失等于前后连续两次接收到的TxFCb之差的绝对值与前后连续两次接收到的RxFCb之差的绝对值之差；

所述本端的帧丢失等于前后连续两次接收到的TxFCf之差的绝对值与前后连续两次接收到的RxFCl之差的绝对值之差。

进一步地，所述方法还包括：

所述D-LM模块产生填充快速CCM帧中TxFCf、RxFCb和TxFCb字段的帧计数数值，并发送给所述FPGA模块；

所述FPGA模块组装快速CCM帧并将所述D-LM模块发来的所述帧计数数值相应地填充到该快速CCM帧中的TxFCf、RxFCb和TxFCb字段后，将所述快速CCM帧发送出去。

进一步地，

所述D-LM模块产生填充快速CCM帧中TxFCf、RxFCb和TxFCb字段的帧计数数值，具体包括：

所述D-LM在收到所述FPGA模块发来的请求信息后，产生填充快速CCM帧中TxFCf、RxFCb和TxFCb字段的帧计数数值。

采用本发明后，借助现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称为FPGA)的高处理性能，能够实现精度较高的基于快速CCM帧的双端帧丢失测量。

附图说明

图1为现有技术CCM帧的帧结构示意图；

图2为根据本发明装置实施例一双端帧丢失测量装置的示意图；

图3为根据本发明***实施例一双端帧丢失测量***的示意图；

图4为根据本发明方法实施例一双端帧丢失测量方法的流程图；

图5为根据本发明方法实施例二双端帧丢失测量方法中FPGA模块处理的流程图；

图6为根据本发明方法实施例二双端帧丢失测量方法中D-LM模块处理的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称为FPGA)处理报文的性能要高于普通CPU的处理性能，由于属于硬件处理的范畴，在物理层实现，因此能够很好的满足对快速报文进行及时处理的要求。本实施例基于FPGA模块实现高精度的基于快速CCM帧的双端帧丢失测量，可以正确反映当前测量节点设备之间的网络传输质量。

在本实施例中，一种测量双端帧丢失的装置，包括：D-LM模块和FPGA模块。其中，

FPGA模块用于从对端MEP发来的快速CCM帧中提取出字段TxFCf、RxFCb和TxFCb中携带的帧计数数值，并发送给D-LM模块；还可用于组装快速CCM帧并在该帧中为TxFCf、RxFCb和TxFCb字段填充帧计数数值后，将该快速CCM帧发送出去；

D-LM模块用于使用接收到的字段TxFCf、RxFCb和TxFCb中携带的帧计数数值，进行本端和远端的帧丢失测量；还用于产生填充CCM帧中TxFCf、RxFCb和TxFCb字段的帧计数数值，并发送给FPGA模块；

此外，上述装置中还可以包括：驱动模块，用于在D-LM模块和FPGA模块之间传递帧计数数值和配置信息；其中，该配置信息中包含：FPGA模块启动所需的配置参数信息。

在本发明实施例中，一种双端帧丢失测量***，包括本端设备和对端设备，本端设备和对端设备通过网络相连，本端设备和对端设备中均包括FPGA模块和D-LM模块，其中：本端D-LM模块或对端D-LM模块，分别用于产生填充快速CCM帧中TxFCf、RxFCb和TxFCb等字段的帧计数数值，发送给同一设备中的FPGA模块；本端FPGA模块或对端FPGA模块，分别用于组装快速CCM帧并在该帧中填充TxFCf、RxFCb和TxFCb等字段的帧计数数值后，发送快速CCM帧；本端D-LM模块或对端D-LM模块，还分别用于使用接收到的快速CCM帧中TxFCf、RxFCb和TxFCb等帧计数数值，进行本端和远端的帧丢失测量；本端FPGA模块或对端FPGA模块，还分别用于解析其他MEP发来的快速CCM帧并从中提取字段TxFCf、RxFCb和TxFCb中的帧计数数值，并发送给统一设备中的D-LM模块。

在本实施例中，一种双端帧丢失测量方法，由本端和对端完成，本端和对端均包括FPGA模块和D-LM模块，其中：本端D-LM模块或对端D-LM模块分别产生填充快速CCM帧中TxFCf、RxFCb和TxFCb字段的帧计数数值，并通过驱动模块发送给FPGA模块；本端FPGA模块或对端FPGA模块，组装快速CCM帧为该帧中的TxFCf、RxFCb和TxFCb字段填充帧计数信息后，发送快速CCM帧；本端D-LM模块或对端D-LM模块，还使用接收到FPGA模块发来的快速CCM帧中TxFCf、RxFCb和TxFCb等帧计数数值，进行本端和远端的帧丢失测量；本端FPGA模块或对端FPGA模块，解析从其它MEP接收到的快速CCM帧并从中提取TxFCf、RxFCb和TxFCb字段的帧计数数值发送给各自D-LM模块。

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面对本发明的实施方法作进一步的详细说明。

装置实施例一：

图2为根据本发明装置实施例一帧时延测量装置的示意图。如图2所示，本实施例中，双端帧丢失测量装置包括：双端帧丢失测量D-LM模块201，用于产生快速CCM帧中TxFCf、RxFCb和TxFCb等字段对应的帧计数数值；FPGA模块202，用于组装快速CCM帧并填充其中TxFCf、RxFCb和TxFCb等计数字段后，发送快速CCM帧；D-LM模块201，还用于使用接收到的快速CCM帧中TxFCf、RxFCb和TxFCb等帧计数数值，进行本端和远端的帧丢失测量；FPGA模块202，还用于对对端MEP发来的快速CCM帧进行解析并从中提取TxFCf、RxFCb和TxFCb等帧计数数值后，发给D-LM模块201。

本实施例中，帧时延测量装置还可以包括：驱动模块，用于D-LM模块和FPGA模块之间的帧计数数据和配置信息的传输。

本实施例基于硬件FPGA高处理性能实现高精度的基于快速CCM帧的双端帧丢失测量，克服了现有技术中单纯依赖CPU无法对基于快速CCM帧(其发送周期等于低于100毫秒)的双端帧丢失实现高精度测量的问题，从而可以准确反映当前测量节点设备之间网络传输质量。

***实施例一：

对于每一次的双端帧丢失测量而言，必须由两端的设备协作进行完成。图3为根据本发明***实施例一帧时延测量***的示意图。如图3所示，本实施例中，双端帧丢失测量***包括本端301和对端302，本端301和对端302通过网络相连。

本端301和对端302均包括FPGA模块和D-LM模块，其中：本端D-LM模块，用于产生快速CCM帧中TxFCf、RxFCb和TxFCb等字段对应的帧计数数值；本端或对端FPGA模块，组装快速CCM帧并填充其中TxFCf、RxFCb和TxFCb等计数字段后，发送快速CCM帧；本端或对端D-LM模块，还用于使用接收到的快速CCM帧中TxFCf、RxFCb和TxFCb等帧计数数值，进行本端和远端的帧丢失测量；本端或对端FPGA模块，还用于解析从对端MEP接收到的快速CCM帧并从中提取TxFCf、RxFCb和TxFCb等帧计数数值给各自D-LM模块。

本实施例中，本端D-LM模块和对端D-LM模块，还用于分别维护实体群MEG和维护边界点MEP的参数配置，将配置参数转化为对应FPGA对应的表项，并启动双端帧丢失测量功能。本端驱动模块和对端驱动模块，用于分别进行对应的FPGA模块和D-LM模块的帧计数数据和配置参数传输，初始化对应的FPGA模块。

本实施例中，任意支持ITU-T Y.1731标准的设备之间均可以进行高精度的双端帧丢失测量，正确反映了当前测量节点设备之间网络传输质量，解决了传统单纯依赖CPU进行双端帧丢失测量方式下测量精度不足的技术难题。

方法实施例一：

本实施例中，实现ITU-T Y.1731中双端帧丢失测量(Dual-Ended ETH-LM)功能的装置，包括：FPGA模块：主要实现为在发送方向进行CCM帧组装和发送；在接收方向进行CCM帧解析。D-LM模块：在发送方向产生快速CCM帧中TxFCf、RxFCb和TxFCb等字段对应的帧计数数值，并通过驱动模块通知FPGA模块；在接收方向处理通过驱动模块中断上报的帧计数数值，完成双端帧丢失测量功能。驱动模块：用于FPGA模块和D-LM模块互通，将D-LM模块下的配置信息转换为FPGA对应的表项；将D-LM模块下发的帧统计信息转发给FPGA模块；将FPGA从CCM帧中解析出来的帧统计信息通过中断通知D-LM模块进行处理；

图4为根据本发明方法实施例一双端帧丢失测量方法的流程图。如图4所示，本实施例包括：

步骤S401，本端和对端D-LM模块生成用于填充快速CCM帧中TxFCf、RxFCb和TxFCb等字段对应的帧计数数值，并通过驱动模块发送给FPGA模块；

步骤S402，本端和对端FPGA模块分别组装快速CCM帧并填充其中TxFCf、RxFCb和TxFCb等计数字段后，发送快速CCM帧；

步骤S403，对端和本端FPGA模块分别解析从对端MEP接收到的快速CCM帧并从中提取TxFCf、RxFCb和TxFCb等帧计数数值，通过驱动模块发送给各自D-LM模块；

步骤S404，对端和本端D-LM模块使用驱动模块通过中断上报的TxFCf、RxFCb和TxFCb等帧计数数值，进行本端和远端的帧丢失测量。

具体来讲，从技术方案完整的角度看，本实施例可以包括：1)D-LM模块负责生成用于填充快速CCM帧中TxFCf、RxFCb和TxFCb等字段对应的帧计数数值，通过驱动模块发送给FPGA处理；2)FPGA组装快速CCM帧并使用D-LM模块提供的技术信息填充其中TxFCf、RxFCb和TxFCb等计数字段后，发送快速CCM帧；3)D-LM模块完成双端帧丢失测量计算。

方法实施例二：

本实施例中，将结合装置实施例一，***实施例一，对双帧帧丢失测量方法进行详细说明。同理，本实施例双端帧丢失测量方法中的各特征同样也可应用于上述装置实施例和***实施例。

本实施例将从FPGA模块和D-LM模块进行说明，基于FPGA模块实现高精度的双端帧丢失测量方法，其功能由FPGA模块和D-LM模块通过驱动模块共同实现。

图5为根据本发明方法实施例二双端帧丢失测量方法中FPGA模块处理的流程图。如图5所示，FPGA模块处理流程包括：

步骤S501：D-LM模块按需通过驱动模块将FPGA模块中的CCM发送寄存器以及双端帧丢失寄存器置1使能，FPGA组装快速CCM帧，同时通过驱动模块以中断方式通知D-LM模块，从该D-LM模块获取填充快速CCM帧中TxFCf、RxFCb和TxFCb等字段对应的帧计数数值；

步骤S502：FPGA模块通过驱动模块从D-LM模块获取到帧计数统计值后，首先填充步骤S501中已经组装好的快速CCM帧中TxFCf、RxFCb和TxFCb等字段，最后通过网络将CCM帧发送至对端MEP；

步骤S503：FPGA模块从对端MEP接收到快速CCM帧后，首先判断CCM帧结构(如附图1)中OpCode字段是否是1，如果是，转步骤S504；否则，丢弃；

步骤S504：FPGA模块解析CCM帧，对CCM帧进行合法性检测，如果检测通过后，转步骤S505；否则，丢弃；

步骤S505：FPGA模块继续解析CCM帧，提取帧中TxFCf、RxFCb和TxFCb等帧计数统计字段，通过驱动模块以中断方式将这些字段内容上报给D-LM模块。

图6为根据本发明方法实施例二双端帧丢失测量方法中D-LM模块处理的流程图。如图6所示，D-LM模块处理流程包括：

步骤S601：D-LM模块配置正确的MEG和MEP，通过驱动模块将相关配置转换为FPGA对应的表项，使能CCM帧发送以及双端帧丢失测量功能；

步骤S602：D-LM模块收到驱动模块获取用于FPGA模块填充快速CCM帧中TxFCf、RxFCb和TxFCb等字段对应的帧计数统计值的中断消息后，产生对应的帧计数数值，并通过驱动模块返回给FPGA模块；

步骤S603：D-LM模块收到驱动模块上报的带有FPGA解析出的对端MEP发来的快速CCM帧中的TxFCf、RxFCb和TxFCb等字段的中断消息后，判断该中断消息是否是第一次上报，如果是，将TxFCf、RxFCb和TxFCb等字段内容保存下来作为初始统计值，同时作为上一次统计值；否则，转步骤S604；

步骤S604：D-LM模块将中断消息中的TxFCf、RxFCb和TxFCb等字段与本模块中保存的上一次统计值按照如下公式来计算本端以及远端帧丢失；同时将此次TxFCf、RxFCb和TxFCb等字段内容保存下来作为上一次统计值；

Frame Loss(远端)＝|TxFCb[本次]-TxFCb[上一次]|-|RxFCb[本次]-RxFCb[上一次]|

Frame Los(本端)＝|TxFCf[本次]-TxFCfI上一次]|-|RxFCl[本次]-RxFCl[上一次]|

本实施例中，任意支持ITU-T Y.1731标准的设备之间可以进行高精度的基于快速CCM帧的双端帧丢包测量，正确反映了当前测量节点设备之间网络传输质量，解决了单纯依赖CPU无法对基于快速CCM帧(其发送周期等于低于100毫秒)的双端帧丢失实现高精度测量的技术难题。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。根据本发明的发明内容，还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种测量双端帧丢失的装置，包括：

现场可编程门阵列FPGA模块用于解析从远端设备发来的快速CCM帧并从中提取出TxFCf、RxFCb和TxFCb字段中携带的帧计数数值，并发送给双端帧丢失测量D-LM模块；

所述D-LM模块用于使用接收到的所述TxFCf、RxFCb和TxFCb字段中携带的帧计数数值，进行本端和远端的帧丢失测量；

其中，所述D-LM模块还用于产生填充快速CCM帧中TxFCf、RxFCb和TxFCb字段的帧计数数值，并发送给所述FPGA模块；

所述FPGA模块还用于组装快速CCM帧并将所述D-LM模块发来的所述帧计数数值相应地填充到该快速CCM帧中的TxFCf、RxFCb和TxFCb字段后，将所述快速CCM帧发送出去。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述D-LM模块用于使用接收到的所述TxFCf、RxFCb和TxFCb字段中携带的帧计数数值，进行本端和远端的帧丢失测量，具体包括：

所述远端的帧丢失等于前后连续两次接收到的TxFCb之差的绝对值与前后连续两次接收到的RxFCb之差的绝对值之差；

所述本端的帧丢失等于前后连续两次接收到的TxFCf之差的绝对值与前后连续两次接收到的RxFCl之差的绝对值之差。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述D-LM模块还用于产生填充快速CCM帧中TxFCf、RxFCb和TxFCb字段的帧计数数值，具体包括：

所述D-LM用于在收到所述FPGA模块发来的请求信息后，产生填充快速CCM帧中TxFCf、RxFCb和TxFCb字段的帧计数数值。

4.如权利要求1～3中任意一项所述的装置，其特征在于，还包括：

驱动模块，用于传递所述D-LM模块和所述FPGA模块之间的帧计数数值及配置信息；其中，所述配置信息为所述FPGA模块启动时所需的配置参数信息。

5.一种测量双端帧丢失的方法，应用于包含现场可编程门阵列FPGA模块和双端帧丢失测量D-LM模块的设备中，包括：

所述FPGA模块解析从远端设备发来的快速CCM帧并从中提取出TxFCf、RxFCb和TxFCb字段中携带的帧计数数值，并发送给所述D-LM模块；

所述D-LM模块使用接收到的所述TxFCf、RxFCb和TxFCb字段中携带的帧计数数值，进行本端和远端的帧丢失测量；

其中，所述D-LM模块产生填充快速CCM帧中TxFCf、RxFCb和TxFCb字段的帧计数数值，并发送给所述FPGA模块；

所述FPGA模块组装快速CCM帧并将所述D-LM模块发来的所述帧计数数值相应地填充到该快速CCM帧中的TxFCf、RxFCb和TxFCb字段后，将所述快速CCM帧发送出去。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：

所述D-LM模块使用接收到的所述TxFCf、RxFCb和TxFCb字段中携带的帧计数数值，进行本端和远端的帧丢失测量，具体包括：

所述远端的帧丢失等于前后连续两次接收到的TxFCb之差的绝对值与前后连续两次接收到的RxFCb之差的绝对值之差；

所述本端的帧丢失等于前后连续两次接收到的TxFCf之差的绝对值与前后连续两次接收到的RxFCl之差的绝对值之差。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于：

所述D-LM模块产生填充快速CCM帧中TxFCf、RxFCb和TxFCb字段的帧计数数值，具体包括：

所述D-LM在收到所述FPGA模块发来的请求信息后，产生填充快速CCM帧中TxFCf、RxFCb和TxFCb字段的帧计数数值。