TD-SCDMA网络测试仪的ATM数据采集卡的实现*

摘要： 本文介绍了TD-SCDMA信令测试仪中基于PowerPC网络处理器的ATM数据采集卡的实现方案，主要分析了ATM数据采集软件的各个模块，详细说明了数据采集卡的数据处理流程。实际使用表明，本文提出的数据采集卡已经成功的对ATM不同适配层的信元进行了正确的接收重组和组装发送，具有很大的实用价值。

关键词： TD-SCDMA；网络测试仪；ATM数据采集卡；数据处理流程

引言

我国自主提出的TD-SCDMA标准随着标准的完善和系统设备的逐渐成熟，再加上政府的强力支持，必将在我国的3G建设中占重要的一席之地。而能对TD-SCDMA网络各个接口(Iub、Iur、Iu等)进行监控和仿真的信令测试仪是TD-SCDMA产业链中的重要一环。目前TD-SCDMA传输网各接口之间的数据传送主要采用IMA协议和STM-1(甚至更高速率)接口的ATM传输。而实现对各接口的数据采集是TD-SCDMA信令测试仪实现的重要基础。本文主要介绍基于PowerPC的TD-SCDMA网络测试仪中ATM数据采集卡的软件模块的实现。
　　
AAL2和AAL5的分段与重组

ATM信元是ATM传送信息的基本载体，采用固定长度的信元格式，只有53字节，其中5个字节为信头，其余的48个字节为信元净荷。信元头有2种格式：用户网络接口UNI和网络节点接口NNI，具体格式如图1所示。图1中，GFC为一般流量控制，4bit。只用于UNI接口，目前置为“0000”，将来可能用于流量控制；VPI为虚通道标识，其中NNI为12bit，UNI为8bit；VCI为虚通路标识，16bit，标识虚通道内的虚通路，VCI与VPI组合起来标识一个虚连接；PTI为净荷类型指示，3bit，用来指示信元类型；CLP为信元丢失优先级，1bit。用于信元丢失级别的区别，CLP是1，表示该信元为低优先级；HEC为信头差错控制，8bit，监测出有错误的信头，可以纠正信头中1比特的错误。HEC还被用于信元定界[1]。

图1 ATM信元头格式

ATM适配层AAL主要负责ATM层与高层之间的信元转发过程。从上层收到转发信息后，AAL将数据分割成信元；从ATM层收到转发信息后，AAL必须重新集合负载形成一个上层能够辨识的格式。上述操作称之为分段与重组SAR，它是AAL的主要任务。不同的AAL支持不同的流量或服务类型。下面介绍在TD－SCDMA中采用的AAL2和AAL5的信元格式及它们的分段与重组。[2]

AAL2的分段与重组

AAL2适用于传输低速率语音流量。AAL2又被分为通用部分子层(CPS，Common Part Sublayer)和服务特定会聚子层(SSCS，Service Specific Convergence Sublayer)。图2给出了CPS包的格式。其中CID：信道标识，CPS-PH中的CID可方便CPS-PP判别在VCC中的状况，它有8个位元，共255个取值，但只有248个CID保留给使用者；LI：长度指示器。数据包有效载荷的长度与每个独立用户相关联，值小于有效载荷且具有一个45字节(可能设置为64字节)的缺省值，它指的是封包载乘的长度 (CPS-PP)，当它为零时，则表示长度为1byte，因此CPS-PP 至少为1byte；UUI：用户对用户指示，提供 CPS 和一个适当的SSCS间的链路，以满足高层应用程序要求；HEC：信头错误控制。多个CPS包就组成了CPS－PDU，多个CPS－PDU就组成了SSSAR－PDU，多个SSSAR－PDU就组成了一个SSSAR－SDU。图3给出了AAL2的数据单元的分段与重组情况。

图2  AAL2的CPS包格式

图3  AAL2的分段与重组

AAL5的分段与重组

AAL5是简单且有效的AAL(SEAL)，基本上用于数据流量问题上。它不包含Per-Cell长度或Per-Cell CRC字段。图4给出了AAL5的数据单元结构。CPCS－PDU Payload：可变长用户信息字段；PAD：间隙，长度在0到47字节之间；UU：CPCS用户对用户指示；CPI—通用部分指示；Length：长度指示器。

图4  AAL5的数据结构单元

AAL5的重组和AAL2很相似，就是把SAR－PDU进行合并，成为一个CPCS－SDU的净荷。唯一不同的是在AAL5中不含有CID号，所以它的重组要比AAL2简单。图5示出AAL5的数据单元的分段与重组情况。

图5  AAL5的分段与重组[4]

ATM数据采集卡的数据处理流程

网络处理器是一种可编程器件，通常由若干微码处理器和硬件协处理器组成，可实现业务灵活性和高性能的有机结合。摩托罗拉公司(编者注：现为Freescale)的PowerPC是一块功能强大的网络处理器，由G2_LE Core、通信处理模块(CPM)构成一个双核处理器。在本设计中，我们主要用它来实现ATM协议，完成ATM信元的分组与重组功能。具体的数据流程如图6所示。

图6  STM-1数据流程框图

ATM数据采集卡的软件设计

数据在发送时，消息体被划分成一个个标准的ATM信元，封装成STM-1帧传送；接收时必须从STM-1帧中取出标准的ATM信元，对数据进行重组，还原出具体的消息。为了实现数据的采集，主要工作由PowerPC处理器运行固化在数据采集卡上的软件模块实现。软件模块由四个部分组成：初始化模块、地址映射模块、接收控制模块、激活模块组成。

初始化模块

初始化模块完成PowerPC的参数RAM的配置、FCC相应寄存器的配置和中断队列的初始化，使整个系统维持在一种待机状态，其配置流程如图7所示。

图7 初始化模块

地址映射模块

地址映射模块负责把来自不同的VPI/VCI组合的ATM信元放置到SDRAM的不同位置。图8给出了地址映射的处理机制，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.根据VPT_BASE＋VPpointer