LCAS动态无损切换数据带宽的映射方法技术领域：
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填入字节时为单字节填入，即其单次映射字节为单字节，在带宽变动时，
容易造成间插后的VC数据在SDH帧中的位置错乱，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，并建立主映
射表和备用映射表，所述映射表以以下方式对数据进行映射：
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次填入操作作为
一个映射周期；
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次填入操作作为一个映射周期，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映射表
进行配置，配置完成后，等待主映射表中配置有效成员的虚容器中填充完上一
LCAS复帧的数据后马上将备用映射表切换为主映射表，原主映射表自动变为备
用映射表。
进一步地，所述填入操作为每次填入最多4个字节，最少为0字节。
进一步地，所述空操作为不填入字节的操作。
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映射表为指定备用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，本发明通过设置主映射表，数据按主映射表的映射关系
进行数据填入，在带宽调整后，首先配置备用映射表，其提供带宽调整后的数据
填充关系，待配置结束并等待VCG中配置有效的VC中填充完上一LCAS复帧
的数据后马上将备用映射表切换为主映射表，之后到达的数据流将以新的带宽填
入VCG中新配置有效的VC内。也即本发明仅在VCG的有效Member写满时才
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次填入操作作为
一个映射周期；
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次填入操作作为一个映射周期，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填满字节时调整有效成员
个数。
本发明的单次映射可同时填入多个字节，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、主映射表、
备用映射表、LCAS协议解析模块和VCG。其中数据流模块将待映射的LCAS
帧的净荷数据整理成4字节宽的连续数据流，并按照映射表提供的填充关系将数
据流的字节填入VCG中配置有效的VC内；映射表提供的填充关系由LCAS协
议解析模块配置，为了方便调整，设计了主备两张映射表，主映射表提供当前带
宽对应的数据填充关系，备用映射表提供带宽调整后的数据填充关系。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映射表
进行配置，配置结束并等待VCG中配置有效的VC中填充完上一LCAS复帧的
数据后马上将备用映射表切换为主映射表，之后到达的数据流将以新的带宽填入
VCG中新配置有效的VC内。
本发明为多字节虚容器映射：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映射方式无法满足带宽的要求，因此本发明采用映射
表的方式设计了适用于m(m＝0、1、2、3、4)字节的映射方法。如图1所示，
为单次映射4字节的情况，数据流模块中的字节A1、A2、A3、A4按照映射表
的配置分别同时映射到VC_4、VC_5、VC_6和VC_0这4个虚容器中，下次映
射时数据流模块中的待映射字节分别同时映射到VC_1、VC_2、VC_3和VC_4
中，直到VC_0至VC_6所有的虚容器均填满。本发明的映射表是指用于将多字
节位宽的数据流填入多个VC中所需的对应关系的表项。为了提高映射带宽，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映射表之间切换。本发明支持每种数据带宽的配置中
有效的VC个数为j(j＝0、1、2、3、....16)，每单次映射的结果都是向某个VC
虚容器中填入一个字节，在多字节虚容器映射的情况下，每次可能向多个VC虚
容器中同时各填入一字节。但由于映射表控制输出的字节数每次最大为4，在
VC虚容器个数为非4的整数倍的情况下，每单次映射结果可能导致当前数据带
宽下所使用的VC虚容器组中的各个VC的字节数不等，即VC虚容器的边界在
每单次映射结束可能未对齐。也就是说，普通的映射方法不能满足恰好填满所有
有效VC，也即在动态调整带宽时有数据损失。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下游模块的字节间插，但在带宽调整的时
候，如果随意切换映射表可能会使不同VC虚容器的当前容量不等，导致间插后
的VC数据在SDH帧中的位置错乱。本发明为了支持动态无损的调整数据业务
的带宽，由LCAS控制切换映射表的时机。首先必须满足映射表循环一周输出的
字节数应该能使每个VC虚容器的字节容量相等，这样，就形成了循环，加之
Member均由16个VC组成，无论映射多少字节，均能保证将所有有效VC填满，
在切换时不会有数据损失，具体采用以下方法：由于映射表输出字节数最大为4，
VC虚容器的个数又在0到16之间不定，因此若每循环一周给每个VC虚容器仅
添入4个字节，就可在16次操作后最多给16个VC虚容器各填入4字节，假如
配置的VC虚容器个数为n(4＜＝n＜＝16)，则在n次操作后即可给n个VC虚容
器填入4字节，剩余(16-n)个单次映射的操作不填入字节；0＜n＜4时仅需要4
次填入操作。这样以16为循环周期，每循环一周可使每个有效的VC虚容器填
入相同的字节数。其次，以4字节的倍数作为映射一周后的VC虚容器容量值，
就要求VC虚容器的容量必须为4字节的整数倍，这样在SDH的单个应用VC-3、
VC-4均无法满足，但结合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，即可满足上述两方面的要求，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，并可支持任何字节的映射切换。
由于本发明动态调整数据带宽需要在不同的映射表之间切换，为了方便表项
内容的配置，在每次切换时要求都以0地址作为起始。本设计中的数据流位宽为
32bit即4字节，每次输出的字节数可能为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、主映射表M、备映射表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将待映射的LCAS净荷数据整理成4字节宽的连
续数据流，并按照主映射表M提供的填充关系将数据流的字节填入VCG中配置
有效的VC内；映射表提供的填充关系由LCAS协议解析模块L配置，为了实现
无损的带宽调整，设计了主备两张映射表，主用映射表M提供当前带宽对应的
数据填充关系，备用映射表M`提供带宽调整后的数据填充关系。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映射表
M`进行配置，配置结束并等待VCG中配置有效的VC中填充完上一LCAS复帧
的数据后马上将备用映射表M`切换为主用映射表M，之后到达的数据流将以新
的映射关系填入VCG中新配置有效的VC内。