LCAS动态无损切换数据带宽的解映射方法技术领域：
本发明涉及一种LCAS动态无损切换数据带宽的解映射方法。
背景技术：
在SDH传输业务中，LCAS(Link Capacity Adjustment Scheme，链路容量调
整方案)主要功能是利用SDH开销字节自定义控制帧结构，以带内方式控制所
承载的数据业务带宽解映射所需要的VC(Virtual Capacity，虚容器)的个数，
并支持动态无损的带宽(即虚容器个数)切换。这里，对LCAS技术作以简单介
绍。LCAS最初又称为VBA(Variable Bandwidth Allocation，可变带宽分配)技
术。可以看出，LCAS技术具有带宽灵活和动态调整等特点，当用户带宽发生变
化时，可以调整VCG(Virtual Concatenation Group，虚容组)中的Member(成
员)个数，这一调整不会对用户的正常业务产生中断。此外，LCAS技术还提供
一种容错机制：当虚容组中的某成员失效，不会使整个虚容组失效，而是自动地
将失效的成员从虚容组中剔除，剩下的正常成员继续传输业务；当失效的成员恢
复后，系统自动将该失效成员加入虚容组。一般来说，LCAS技术对VCG调整
有两个原因，分别为，链路状态发生变化：当LCAS检测到网络上出现某Member
失效时，自动减小VCG的容量；如果检测到失效的Member修复后，则自动地
增加VCG的容量。这种容量调整对对每个Member来说，都是可行的。带宽配
置发生变化：LCAS的源端和目的端之间的控制机制，可根据实际开展的业务带
宽需求调整VCG的容量，具体地根据业务流量和带宽来调整所用到的VCG容
量。另外，VCG还有标识字段GID(Group Identification bit，组标识)，其用来
标识VCG，同一个VCG的所有成员GID相同。
LCAS中考虑了多种可能的控制过程。为方便理解，下面仅以VCG中处于
序列中间的某一VC失效时的LCAS控制过程来阐述其工作原理。VCG中某VC
(设为成员I)失效：
a.VCG链路末端节点首先检测出故障并向首端发送成员失效消息
(MST＝FAIL)，指出失效成员(成员i)；
b.首端节点将成员i的控制字段CTRL置为“不可用(DNU)”，发往末端
节点；
c.末端节点开始仅采用正常的VC重组VCG，即将失效的VC从VCG中暂
时删除；
失效VC恢复后：
d.首端节点亦将失效的VC从VCG中暂时删除，仅采用正常的VC发送数
据；
e.VCG链路末端节点首先检测出失效的VC恢复，向首端发送“成员恢复
消息(MST＝OK)”；
f.首端将该成员的控制字段CTRL置为“正常(NORM)”，发往末端节点。
虽然LCAS技术承载多数据业务时提高了传输系统的带宽利用率，但其在对
VCG输出字节(解映射过程)时为单字节填入，即其单次解映射字节为单字节，
在带宽变动时，容易造成从SDH帧中解间插的VC静荷数据的错乱，从而影响
数据传输的质量，造成部分数据丢失。
发明内容：
针对现有的LCAS切换数据带宽的解映射方法所存在的问题和不足，本发明
的目的是提供一种可动态调整带宽且没有数据损失的LCAS动态无损切换数据
带宽的解映射方法。
本发明是这样实现的：一种LCAS动态无损切换数据带宽的解映射方法，其
中的虚容组包含有16个成员，每个成员由16个虚容器串行连接而成，并建立主
解映射表和备用解映射表，所述解映射表以以下方式对数据进行解映射：
若虚容组的有效成员个数n小于4，则对所述虚容组进行4次输出操作作为
一个解映射周期；
若虚容组的有效成员个数n大于等于4而小于等于16，则对所述虚容组进
行16次输出操作作为一个解映射周期，其中，前n次为实操作，后16-n次为空
操作。
进一步地，该方法还包括：若数据带宽有变动，根据新带宽值对备用解映射
表进行配置，配置完成后，等待主解映射表中配置有效成员的虚容器中输出完上
一LCAS复帧的数据后马上将备用解映射表切换为主解映射表，原主解映射表自
动变为备用解映射表。
进一步地，所述输出操作为每次填入最多4个字节，最少为0字节。
进一步地，所述空操作为不输出字节的操作。
进一步地，所述数据带宽调整后，虚容组以新配置的主解映射表的0地址作
为起始地址。
进一步地，所述带宽变动配置备用解映射表为指定备用解映射表的有效成员
的数量。
进一步地，所述虚容组中组成各成员的虚容器均相同。
进一步地，所述虚容器组各成员的虚容器可以为VC-3、VC-4、VC-12或
VC-11中的任意一种。
本发明通过设置VCG，采用16个Member，每个Member又由16个相同的
VC串行连接，在本发明采用多字节映射，大大提高了数据带宽。由于LCAS的
复帧由16个单帧组成，本发明通过设置主解映射表，数据按主解映射表的映射
关系进行数据输出，在带宽调整后，首先配置备用解映射表，其提供带宽调整后
的数据输出关系，待配置结束并等待VCG中配置有效的VC中输出完上一LCAS
复帧的数据后马上将备用解映射表切换为主解映射表，之后到达的数据流将以新
的带宽从VCG中新配置有效的VC内输出。也即本发明仅在VCG的有效Member
所有字节输出时才对VCG进行调整，也即只在LCAS复帧的边界处切换。这保
证了整个数据的有序性，数据不会错乱。
附图说明：
下面结合附图，对本发明作出详细描述。
图1为本发明多字节解映射过程示意图；
图2为本发明的FPGA内部结构示意图。
具体实施方式：
本发明的虚容组(VCG)包含有16个成员(Member)，每个成员由16个虚
容器(VC)串行连接而成，对数据解映射的方式如下：
若虚容组的有效成员个数n小于4，则对所述虚容组进行4次输出操作作为
一个解映射周期；
若虚容组的有效成员个数n大于等于4而小于等于16，则对所述虚容组进
行16次输出操作作为一个解映射周期，其中，前n次为实操作，后16-n次为空
操作。若数据带宽有变动，仅在虚容组中的所有有效成员所有字节输出时调整有
效成员个数，即调整在复帧的边界进行。
本发明的单次解映射可同时输出多个字节，最小0字节，最大为4字节；数
据带宽每次调整后，虚容组均以0地址作为起始地址。这里，虚容组中组成各成
员的虚容器均相同，其可以为任意种类，包括有VC-3、VC-4、VC-12和VC-11。
本发明可通过FPGA平台得以实现，FPGA包括有数据流模块、主解映射表、
备用解映射表、LCAS协议解析模块和VCG。其中数据流模块将VCG中配置有
效的VC内的数据字节按照解映射表提供的抽取关系取出，并整理成4字节宽的
数据流；解映射表提供的抽取关系由LCAS协议解析模块配置，为了方便调整，
设计了主备两张解映射表，主用解映射表提供当前带宽对应的数据抽取关系，备
用解映射表提供带宽调整后的数据抽取关系。当LCAS协议解析模块解析到数据
带宽将要发生变化后，会根据新的带宽值对备用解映射表进行配置，配置结束并
等待VCG中配置有效的VC中抽取完上一LCAS复帧的数据后马上将备用解映
射表切换为主用解映射表，之后将从VCG中新带宽配置有效的VC内抽取数据。
在本本发明中每个虚容器组预留了16个成员的带宽，为了解映射表配置的简化，
对虚容器组的成员的有效性作了以下定义：每个有效的组成员必须是在LCAS
协议协商后确定在该VCG中使用的VC虚容器，且每个组成员在VCG中排列
顺序必须以其在LCAS协议中被分配的SQ(顺序号)排列，对于出现DNU(Don’t
Use)状态的组成员需要自动剔除，并由下一个SQ对应的VC虚容器填补。这
样，解映射表就有16张。
本发明为多字节虚容器解映射：在目前的系统内由于时钟频率的限制，为了
提供更高带宽的数据流量，往往采用扩展数据位宽的方式，但数据位宽的增加使
得传统的以单个字节为单位的解映射方式无法满足带宽的要求，因此本发明采用
解映射表的方式设计了适用于m(m＝0、1、2、3、4)字节的解映射方法。如
图1所示，为单次解映射4字节的情况，虚容器VC_4、VC_5、VC_6和VC_0
中的字节A1、A2、A3、A4按照解映射表的配置分别同时解映射到数据流模块
中，直到VC_0至VC_6所有的虚容器的所有字节均输出。本发明的解映射表是
指用于将多个VC虚容器的净荷字节取出到多字节位宽的数据流中所需的对应
关系的表项。为了提高解映射带宽，每次可同时填入m(m＝0、1、2、3、4)
个字节，具体个数与已配置的VC个数有关。由于LCAS协议要求无损动态调整
业务的数据带宽，即动态调整有效的VC的个数，而每张解映射表仅表示一种数
据带宽的对应关系，因此在动态调整数据带宽时需要在不同配置的解映射表之间
切换。
本发明目前支持每种数据带宽的配置中有效的VC个数为j(j＝0、1、
2、....16)，每单次解映射的结果都是从某个VC虚容器中取出一个字节，在多
字节虚容器解映射的情况下，每次可能从多个VC虚容器中同时各取出入一字
节。但由于解映射表控制输出的字节数每次最大为4，在有效VC虚容器个数为
非4的整数倍的情况下，每单次解映射结果可能导致当前数据带宽下所使用的各
个有效VC虚容器的剩余的字节数不等，即VC虚容器的边界在每单次解映射结
束可能未对齐。在数据带宽不变的情况下，上述VC虚容器边界未对齐的状况并
不影响输出多字节的数据流，但在带宽调整的时候，如果输出的字节使映射表的
边界未对齐，如果切换解映射表可能会导致一部分数据错乱和丢失，从而导致输
出的多字节数据流的字节顺序错乱。本设计为了支持动态无损的调整数据业务的
带宽，由LCAS控制切换解映射表的时机。首先必须满足解映射表循环一周输出
的字节数应该能使每个VC虚容器剩余的字节容量相等，由于解映射表输出字节
数最大为4，有效VC虚容器的个数又在0到16之间不定，因此若每循环一周
从每个有效VC虚容器仅取出4个字节，就可在16次操作后最多从16个有效的
VC虚容器各取出4字节，假如配置的有效VC虚容器个数为n(4＜＝n＜＝16)，则
在n次操作后即可从n个VC虚容器取出4字节，剩余(16-n)个单次解映射的
操作不取出字节；0＜n＜4时仅需要4次取出操作。这样以16为循环周期，每循
环一周可使每个有效的VC虚容器取出相同的字节数。其次，以4字节的倍数作
为解映射一周后的VC虚容器剩余的字节容量值，就要求Member的容量必须为
4字节的整数倍，这样在SDH的单独应用VC-3、VC-4均无法满足，但由于LCAS
复帧由16个单帧组成这一条件，只要在LCAS复帧的边界处切换，即不会造成
数据的错乱和丢失。因此，每个Member采用16个VC串行连接，其容量即可
满足上述条件，并可支持任何字节在复帧边界解映射切换。
由于动态调整数据带宽需要在不同的解映射表之间切换，为了方便表项内容
的读取，在每次切换时要求都以0地址作为起始。本发明中的数据流位宽为32bit
即4字节，每次可接收的字节数可能为0、1、2、3、4中任意一个，若要每次表
项起始位置的输出字节数具有周期性，即解映射关系可循环由表项配置的话，表
项循环一周输出的字节数必须是4的整数倍，再结合LCAS复帧由16个单帧组
成这一条件，每个Member由16个VC串行连接。
如图2所示，本发明以FPGA作为验证平台即可实现，FPGA由数据流模块
D、主解映射表M、备用解映射表M`、LCAS协议解析模块L、VC虚容器组
VCG等模块构成。其中数据流模块D将VCG中配置有效的VC内的数据字节按
照解映射表M提供的抽取关系取出，并整理成4字节宽的数据流；解映射表M
提供的抽取关系由LCAS协议解析模块配置，为了方便调整，设计了主备两张解
映射表，主用解映射表M提供当前带宽对应的数据抽取关系，备用解映射表M`
提供带宽调整后的数据抽取关系。当LCAS协议解析模块L解析到数据带宽将
要发生变化后，会根据新的带宽值对备用解映射表M`进行配置，配置结束并等
待VCG中配置有效的VC中抽取完上一LCAS复帧的数据后马上将备用解映射
表M`切换为主用解映射表M，之后数据流模块D将从VCG中新带宽配置有效
的VC内抽取数据。