TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)測試儀的ATM數(shù)據(jù)采集卡的實現(xiàn)*

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(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(xì)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(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，具有很大的實用價值。

關(guān)鍵詞： TD-SCDMA；網(wǎng)絡(luò)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(biāo)準(zhǔn)隨著標(biāo)準(zhǔn)的完善和系統(tǒng)設(shè)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(shè)中占重要的一席之地。而能對TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)各個接口(Iub、Iur、Iu等)進(jìn)行監(jiān)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(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(chǔ)。本文主要介紹基于PowerPC的TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)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(luò)接口UNI和網(wǎng)絡(luò)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(biāo)識，其中NNI為12bit，UNI為8bit；VCI為虛通路標(biāo)識，16bit，標(biāo)識虛通道內(nèi)的虛通路，VCI與VPI組合起來標(biāo)識一個虛連接；PTI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(fù)責(zé)ATM層與高層之間的信元轉(zhuǎn)發(fā)過程。從上層收到轉(zhuǎn)發(fā)信息后，AAL將數(shù)據(jù)分割成信元；從ATM層收到轉(zhuǎn)發(fā)信息后，AAL必須重新集合負(fù)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(wù)。不同的AAL支持不同的流量或服務(wù)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(wù)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(biāo)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(guān)聯(lián)，值小于有效載荷且具有一個45字節(jié)(可能設(shè)置為64字節(jié))的缺省值，它指的是封包載乘的長度 (CPS-PP)，當(dāng)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(dāng)?shù)腟SCS間的鏈路，以滿足高層應(yīng)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(jié)構(gòu)。CPCS－PDU Payload：可變長用戶信息字段；PAD：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4  AAL5的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)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5  AAL5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(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，可實現(xiàn)業(yè)務(wù)靈活性和高性能的有機結(jié)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(luò)處理器，由G2_LE Core、通信處理模塊(CPM)構(gòu)成一個雙核處理器。在本設(shè)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6  STM-1數(shù)據(jù)流程框圖

ATM數(shù)據(jù)采集卡的軟件設(shè)計

數(shù)據(jù)在發(fā)送時，消息體被劃分成一個個標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)的ATM信元，對數(shù)據(jù)進(jìn)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(yīng)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(fù)責(zé)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