TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò )測試儀的ATM數據采集卡的實(shí)現*

摘要： 本文介紹了TD-SCDMA信令測試儀中基于PowerPC網(wǎng)絡(luò )處理器的ATM數據采集卡的實(shí)現方案，主要分析了ATM數據采集軟件的各個(gè)模塊，詳細說(shuō)明了數據采集卡的數據處理流程。實(shí)際使用表明，本文提出的數據采集卡已經(jīng)成功的對ATM不同適配層的信元進(jìn)行了正確的接收重組和組裝發(fā)送，具有很大的實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞： TD-SCDMA；網(wǎng)絡(luò )測試儀；ATM數據采集卡；數據處理流程

引言

我國自主提出的TD-SCDMA標準隨著(zhù)標準的完善和系統設備的逐漸成熟，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(luò )各個(gè)接口(Iub、Iur、Iu等)進(jìn)行監控和仿真的信令測試儀是TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)鏈中的重要一環(huán)。目前TD-SCDMA傳輸網(wǎng)各接口之間的數據傳送主要采用IMA協(xié)議和STM-1(甚至更高速率)接口的ATM傳輸。而實(shí)現對各接口的數據采集是TD-SCDMA信令測試儀實(shí)現的重要基礎。本文主要介紹基于PowerPC的TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò )測試儀中ATM數據采集卡的軟件模塊的實(shí)現。
　　
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(cháng)度的信元格式，只有53字節，其中5個(gè)字節為信頭，其余的48個(gè)字節為信元凈荷。信元頭有2種格式：用戶(hù)網(wǎng)絡(luò )接口UNI和網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)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(lái)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(lái)標識一個(gè)虛連接；PTI為凈荷類(lèi)型指示，3bit，用來(lái)指示信元類(lèi)型；CLP為信元丟失優(yōu)先級，1bit。用于信元丟失級別的區別，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(guò)程。從上層收到轉發(fā)信息后，AAL將數據分割成信元；從ATM層收到轉發(fā)信息后，AAL必須重新集合負載形成一個(gè)上層能夠辨識的格式。上述操作稱(chēng)之為分段與重組SAR，它是AAL的主要任務(wù)。不同的AAL支持不同的流量或服務(wù)類(lèi)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適用于傳輸低速率語(yǔ)音流量。AAL2又被分為通用部分子層(CPS，Common Part Sublayer)和服務(wù)特定會(huì )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(gè)位元，共255個(gè)取值，但只有248個(gè)CID保留給使用者；LI：長(cháng)度指示器。數據包有效載荷的長(cháng)度與每個(gè)獨立用戶(hù)相關(guān)聯(lián)，值小于有效載荷且具有一個(gè)45字節(可能設置為64字節)的缺省值，它指的是封包載乘的長(cháng)度 (CPS-PP)，當它為零時(shí)，則表示長(cháng)度為1byte，因此CPS-PP 至少為1byte；UUI：用戶(hù)對用戶(hù)指示，提供 CPS 和一個(gè)適當的SSCS間的鏈路，以滿(mǎn)足高層應用程序要求；HEC：信頭錯誤控制。多個(gè)CPS包就組成了CPS－PDU，多個(gè)CPS－PDU就組成了SSSAR－PDU，多個(gè)SSSAR－PDU就組成了一個(gè)SSSAR－SDU。圖3給出了AAL2的數據單元的分段與重組情況。

圖2  AAL2的CPS包格式

圖3  AAL2的分段與重組

AAL5的分段與重組

AAL5是簡(jiǎn)單且有效的AAL(SEAL)，基本上用于數據流量問(wèn)題上。它不包含Per-Cell長(cháng)度或Per-Cell CRC字段。圖4給出了AAL5的數據單元結構。CPCS－PDU Payload：可變長(cháng)用戶(hù)信息字段；PAD：間隙，長(cháng)度在0到47字節之間；UU：CPCS用戶(hù)對用戶(hù)指示；CPI—通用部分指示；Length：長(cháng)度指示器。

圖4  AAL5的數據結構單元

AAL5的重組和AAL2很相似，就是把SAR－PDU進(jìn)行合并，成為一個(gè)CPCS－SDU的凈荷。唯一不同的是在A(yíng)AL5中不含有CID號，所以它的重組要比AAL2簡(jiǎn)單。圖5示出AAL5的數據單元的分段與重組情況。

圖5  AAL5的分段與重組[4]

ATM數據采集卡的數據處理流程

網(wǎng)絡(luò )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(shí)現業(yè)務(wù)靈活性和高性能的有機結合。摩托羅拉公司(編者注：現為Freescale)的PowerPC是一塊功能強大的網(wǎng)絡(luò )處理器，由G2_LE Core、通信處理模塊(CPM)構成一個(gè)雙核處理器。在本設計中，我們主要用它來(lái)實(shí)現ATM協(xié)議，完成ATM信元的分組與重組功能。具體的數據流程如圖6所示。

圖6  STM-1數據流程框圖

ATM數據采集卡的軟件設計

數據在發(fā)送時(shí)，消息體被劃分成一個(gè)個(gè)標準的ATM信元，封裝成STM-1幀傳送；接收時(shí)必須從STM-1幀中取出標準的ATM信元，對數據進(jìn)行重組，還原出具體的消息。為了實(shí)現數據的采集，主要工作由PowerPC處理器運行固化在數據采集卡上的軟件模塊實(shí)現。軟件模塊由四個(gè)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(gè)系統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(lái)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VPT_BASE＋VPpointer