CN101056241A

CN101056241A - 总线通讯系统、数据链路建立及数据传送方法

Info

Publication number: CN101056241A
Application number: CN 200610035932
Authority: CN
Inventors: 石清泉
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2006-06-13
Filing date: 2006-06-13
Publication date: 2007-10-17

Abstract

本发明公开一种总线通讯系统，所述总线通讯系统，包括：承载数据传输的数据总线；通过所述数据总线连接的多个总线节点设备，所述总线节点设备之间包括按照不同的调制方式在相应总线处理时隙调制数据传送的不同数据类型链路。另外，本发明还公开相应的一种总线通讯系统中的数据链路建立及数据传送方法。本发明可以避免总线节点设备间传输多种类型数据时数据传输的相互影响，并提高传送效率，简化网络部署，进一步满足数据传输需求，特别适合于小范围的电力载波系统，尤其是家用电力载波系统。

Description

总线通讯系统、数据链路建立及数据传送方法

技术领域

本发明涉及一种总线通信技术，尤其涉及一种总线通讯系统、数据链路建立及数据传送方法。

背景技术

目前，总线的应用很广泛，通常，总线定义为一组信号线的集合。这些线是系统的各插件间(或插件内部芯片间)、各系统之间传送规定信息的公共通道，有时也称数据公路，通过它们可以把各种数据和命令传送到各自要去的地方，如图1所示为一种总线通讯系统示意图，其主要包括数据总线，及通过所述总线连接的多个总线节点设备。

另一方面，随着家庭网络的发展，从应用的角度，作为一个家庭网络应具有以下的特性：易用性，兼容性，鲁棒性。从通讯技术角度来看，作为一个家庭网络应具有以下的特点：是一个总线通讯系统，有突发的低速率码流，有比较长时间的高速码流。

当总线通讯系统部署在家庭网络上，其具有总线上通讯节点数比较多，拓扑结构比较复杂，具有多等级多速率的数据流的特点，还以图1为例，其中总线物理介质以采用电力线介质作为说明，电力线信道与其他的一些信道相比具有一些特别的特性，特别是作为总线传输时。其特征主要有频率的选择性衰落、比较明显的多径效应、时变特性、线路本底噪声比较大等。具有这些特性的信道在通讯的时候要求接收器对信道有比较强的自适应跟踪能力。如图1中当A1和C2进行通讯时，C2接收到的信号有从A1直接发送的信号，有从其他不同节点的反射信号，同时由于节点的位置和数目的不同，这些反射信号到达的时间、强弱均不同。在接收端要求有比较好的时域均衡和/或频域补偿。

通常，在总线通讯系统中数据可以采用多种调制方式进行传输，但由于传输的数据类型不同，单一的调制方式还不能满足传输的需求，例如，当A1和C2在进行大数据量的通讯时，A2需要和B1进行一些数据量比较小的控制信息的通讯。

如果使用时分的方法，采用单一的调制方式传送数据，则要停止A1和C2的通讯，把所用的频率分配给A2和B1进行通讯。由于线路的特征，在A2和B1能正常通讯的同时要花去比较长的时间进行训练。当A2和B1通讯完成后切换到A1和C2时，可能原来的物理层的参数已经不太适应现在的条件了。如果要求进行小数据量通讯的节点比较多，由于要进行频繁的切换，使得大数据量通讯的节点受到比较大的影响。

如果使用频分的方法，采用单一的调制方式传送数据，则必须为每一个可能通讯的物理链路分配一个频率资源，如图1所示共有121个上下链路，必须把整个频率段分成121个部分。这样每一个链路的工作速率不可能太高，同时在进行网络部署的时候也比较复杂。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种总线通讯系统、数据链路建立及数据传送方法，以避免总线节点设备间传输多种类型数据时数据传输的相互影响，并提高传送效率，简化网络部署，进一步满足数据传输需求，特别适合于小范围的电力载波系统，尤其是家用电力载波系统。

为解决上述问题，本发明的一种总线通讯系统，包括：

承载数据传输的数据总线；

通过所述数据总线连接的多个总线节点设备，所述总线节点设备之间包括按照不同的调制方式在相应总线处理时隙调制数据传送的不同数据类型链路。

其中，所述总线节点设备之间的链路可分为流数据类型链路和控制消息数据类型链路。

其中，所述流数据类型链路可采用正交频分复用方式调制数据传送。

其中，所述控制消息数据类型链路可采用码分复用、正交相移键控、相移键控和频移键控方式调制数据传送。

相应地，本发明的一种总线通讯系统中数据传送方法，所述总线通讯系统包括数据总线及通过所述数据总线连接的多个总线节点设备，包括：

确定总线节点设备之间的数据链路类型；

对于所述总线节点设备之间的不同数据类型链路按照相应不同的调制方式在其总线处理时隙调制数据传送。

相应地，本发明的一种总线通讯系统中数据链路建立方法，所述总线通讯系统包括数据总线及通过所述数据总线连接的多个总线节点设备，所述总线节点设备之间链路分为流数据类型链路和控制消息数据类型链路，该方法包括：

链路建立发起端通过控制消息数据类型链路向链路建立响应端发送建立流数据类型链路的申请消息；

链路建立响应端向链路建立发起端回送应答消息；

链路建立发起端判别应答消息，若链路建立响应端接受申请，则链路建立发起端与链路建立响应端协商确定链路复用方式，并通过训练建立流数据类型链路，若链路建立响应端拒绝申请，则结束建立流程。

其中，链路建立发起端与链路建立响应端协商确定链路复用方式为链路建立发起端与链路建立响应端根据收集的各总线节点设备各自的流数据类型链路情况协商确定。

可选地，所述链路建立发起端可为流数据类型链路中的数据发送端，所述链路建立响应端可为流数据类型链路中的数据接收端。

可选地，所述链路建立发起端为流数据类型链路中的数据接收端，所述链路建立响应端为流数据类型链路中的数据发送端。

其中，链路建立发起端与链路建立响应端通过训练建立流数据类型链路包括：

链路建立发起端与链路建立响应端通过训练建立流数据类型链路包括：

a、数据发送端不发送任何信号，数据接收端在这个时间内测量线路的本底噪声；

b、数据接收端调整自动增益控制以及调整锁相环路工作频率与数据发送端的工作频率锁定，并通过控制消息数据类型链路通知数据发送端相关信息；

c、数据发送端发送一段数据发送端与数据接收端同步的伪随机数据，数据接收端根据所述伪随机数据调节时域均衡和/或频域均衡以及可以使用的子载波以及在使用的子载波上能承载的比特数，并通过低速控制消息数据类型链路通知数据发送端完成训练。

可选地，步骤a之后还包括：

数据发送端在一段时间后在预定的总线处理时隙和频段内按一定的功率谱密度发送无任何调制内容的信号；

步骤b中数据接收端根据接收到的所述无调制内容的信号调整自动增益控制，并根据信号的功率确定是否要求数据发送端削减发送功率，并在确定为要求数据发送端削减发送功率后，通过控制消息数据类型链路通知数据发送端相关信息。

其中，步骤c具体包括：

数据发送端接收到锁相环路工作良好消息后，发送一段数据发送端与数据接收端同步的伪随机数据，所述伪随机数据按照QAM4的方式按顺序装载在不同的子频带上；

数据接收端根据接收到的信号和已知的伪随机数据调节时域均衡和/或频域均衡，当时域均衡和/或频域均衡收敛后，通知数据发送端；

数据发送端继续发送所述伪随机数据；

数据接收端根据发送功率谱密度、接收信号的强度、噪声容限、目标误码率和本底噪声等参数，确定可以使用的子载波以及在使用的子载波上能承载的比特数，并通过低速控制消息数据类型链路通知数据发送端；

数据发送端接收到数据接收端传送的参数后，给数据接收端发出确认信息。

其中，所述申请消息中携带建立流数据类型链路参数信息。

其中，所述建立流数据类型链路参数信息包括目标数据速率、业务类型、优先级。

其中，所述控制消息数据类型链路采用码分复用、正交相移键控、相移键控和频移键控调制数据传送。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明中总线节点设备间包括不同的数据类型链路，在所述总线节点设备之间的不同数据类型链路上按照不同的调制方式在其总线处理时隙调制数据传送。可避免总线节点设备间传输多种类型数据时数据传输的相互影响，并提高传送效率，简化网络部署，进一步满足数据传输需求，非常适合于小范围的电力载波系统，尤其是家用电力载波系统；

另外，本发明中对于高速流数据类型链路，其管理通道可由低速控制消息数据类型链路完成，即可通过所述控制消息数据类型链路来进行一些流数据类型链路建立之前的沟通协调工作，从而使流数据类型链路建立过程更加快速。

附图说明

图1是一种总线通讯系统示意图；

图2是本发明总线通讯系统中数据传送方法的一个具体实施例数据帧示意图；

图3是本发明包括高速数据类型链路和低速数据类型链路的总线通讯系统实施例示意图；

图4是图3所示总线通讯系统中的一种链路复用分配示意图；

图5是图3所示总线通讯系统中的另一种链路复用分配示意图；

图6是本发明总线通讯系统中一种高速数据类型链路和低速数据类型链路数据传送示意图；

图7是本发明数据发送端发起的数据链路建立流程示意图；

图8是本发明数据接收端发起的数据链路建立流程示意图。

具体实施方式

本发明核心在于将总线节点设备间的链路分为不同数据类型链路，在所述总线节点设备间的不同数据类型链路按照不同的调制方式在其总线处理时隙调制数据传送，从而避免总线节点设备间传输多种类型数据时数据传输的相互影响，并提高传送效率，简化网络部署，进一步满足数据传输需求，特别适合家庭应用，下面详细说明。

本发明提供的总线通讯系统包括有承载数据传输的数据总线；以及通过所述数据总线连接的多个总线节点设备，所述总线节点设备之间包括不同数据类型链路，在所述总线节点设备之间的不同数据类型链路上按照相应不同的调制方式在其总线处理时隙调制数据传送。

例如，对于家庭网络常见的低速控制消息数据和高速流数据，本发明中可使用多种调制技术来实现在同一个总线通讯系统中同时传送所述高速流数据和低速控制消息数据。根据实际使用环境总结，高速流数据往往是像接入、视频流等，一旦建立这种链路就需要使用一定的时间后才拆链。而一些低速的控制消息数据是用来传递一些即时的控制信息，一旦建立这样的链路后可能马上就要拆链。基于这个具体情况，本发明中可使用码分复用，正交相移键控(Quadrature Phase Shift Keying，QPSK)或相移键控(Phase Shift Keying，PSK)或频移键控(Frequency Phase Shift Keying，FSK)的调制方式来调制控制消息传送，使用OFDM调制方式来调制高速的流数据信息传送。

另外，本发明中也可采用简易OFDM调制方式来调制流数据信息传送，具体来说，如xDSL使用OFDM调制技术，由于每个子载波的衰减和噪声的影响，每个子载波能承载的比特数不一样。由于要高效率的利用信道容量等原因，在xDSL标准中还定义了一个Fine Gain参数，用来调整发送器的发送功率。这些参数是接收端通过训练、学习等过程获得的。接收端必须把这些信息传递到发送端，然后在一个相同的时刻两边同时使用新的参数工作，具体来说，所述的简易OFDM方式就是包括或不全部包括：

每个子载波使用固定的比特加载数目，如2比特或1比特。

每个子载波使用固定的功率发送；

纠错编码帧与OFDM符号间有明显的确定关系或不使用任何编码措施；

在正常通讯前不需要任何形式的训练。

如图2所示，为根据本发明总线通讯系统传送数据的一种实施例数据帧结构，所述数据帧的结构为一个同步帧加上N个OFDM数据帧。其中所述N个OFDM数据帧用来用来传输高速流数据，所述同步帧用来传输低速控制消息数据。本实施例中同步帧的传输可采用码分复用调制的方式用来传输低速控制消息数据；N个OFDM数据帧的调制方式可采用OFDM调制，另外可采用时分复用方式来解决多个链路同时通讯的问题，下面以具体实施例进行说明。

参考图3，该图为包括高速流数据类型链路和低速控制消息数据类型链路的总线通讯系统实施例示意图。

本实施例中101为A1和D1间的低速控制消息数据类型链路，102为B2和D3间的低速控制消息数据类型链路；103为B1和C2间的高速流数据类型链路，104为C1和D2间的高速流数据类型链路。所述高速流数据类型链路和低速控制消息数据类型链路复用分配如图4所示(不失一般性假设每9个OFDM帧插入一个同步帧)，也可以根据链路数据的比例来分配时隙，假设103与104的速率比例为3∶6，则时隙分配方法如图5所示(不失一般性假设每9个OFDM帧插入一个同步帧)。

另外，本发明中对于多个数据类型链路，例如流数据类型链路和控制消息数据类型链路，若已建立控制消息数据类型链路，在需要建立流数据类型链路时，可通过所述控制消息数据类型链路来进行一些流数据类型链路建立之前的沟通协调工作，从而使流数据类型链路建立过程更加快速，下面以具体实施例进行说明。

在一般的情况下，只有低速控制消息数据类型链路通道处于激活状态，高速流数据类型链路通道在网络体系里面是按需分配。当某两个总线节点设备间进行高速流数据通讯时，必须要根据当前的线路及业务情况确定是否能建立高速流数据类型链路，在确定为是后再建立高速流数据类型链路。

本发明中对于高速流数据类型链路，其管理通道可由低速控制消息数据类型链路完成。如图6所示的实施例中，低速控制消息数据类型链路通道使用码分复用调制方式，同时也使用与PSK或QPSK等其他的调制方式。高速流数据类型链路的调制方式是OFDM，具体调制如图6所示，在开通高速流数据类型链路的同时需要提供目标数据速率、业务类型、优先级等参数。提出开通高速流数据类型链路的主体可以是该高速流数据类型链路的数据发送端，也可以是数据接收端。

不失一般性，如图1的总线通讯系统中，假设开通一条目标速率为R的从A1到B1的单向高速流数据类型链路，可采用两种方式建立流数据类型链路：

第一种：数据发送端(A1)要求开通目标速率为R的至数据接收端(B1)的高速流数据类型链路，参考图7，所述流数据类型链路建立流程如下：

步骤s11，总线节点设备A1通过低速控制消息数据类型链路通道提出申请信息，包括目标速率、接收端、业务类型、优先级等；

步骤s12，总线节点设备B1通过低速控制消息数据类型链路通道对申请进行应答，相应的结果可以是接受申请或拒绝申请。

步骤s13，总线节点设备A1鉴别总线节点设备B1的应答信息；

如果总线节点设备B1拒绝，则高速流数据类型链路建立不成功，在步骤s16，结束建立流程；

如果总线节点设备B1接受申请，总线中所有的总线节点设备均侦听到这段对话，便报告目前各自的高速流数据类型链路情况，在步骤s14，总线节点设备A1和总线节点设备B1根据各节点上报的高速流数据类型链路情况通过协商确定链路复用方式，执行步骤s15；

步骤s15，总线节点设备A1和总线节点设备B1通过训练建立高速流数据类型链路。

如果高速流数据类型链路建立成功，则进行数据传输；如果高速流数据类型链路建立不成功，则终止所有流程。

第二种：数据接收端(B1)要求开通目标速率为R的数据发送端(A1)的高速流数据类型链路，参考图8，所述高速流数据类型链路建立流程如下：

步骤s21，总线节点设备B1通过低速控制消息数据类型链路通道提出申请信息，其中所述申请信息包括目标速率、发送端、业务类型、优先级等；

步骤s22，总线节点设备A1通过低速控制消息数据类型链路通道对申请进行应答，相应的应答结果可以是接受申请或拒绝申请；

步骤s23，总线节点设备B1鉴别应答信息；

如果总线节点设备A1拒绝，高速流数据类型链路建立不成功，在步骤s26，结束建立流程；

如果总线节点设备A1接受申请，总线中所有的节点设备均侦听到这段对话，便报告目前各自的高速流数据类型链路情况；在步骤s24，总线节点设备A1和总线节点设备B1根据各总线节点设备上报的高速流数据类型链路情况通过协商确定链路复用方式，然后执行步骤s25；

步骤s25，总线节点设备A1和总线节点设备B1通过训练建立高速流数据类型链路。

需要说明的，本发明中假设收发双方已经通过低速控制消息数据类型链路确定了链路复用方式，包括发送的时间片和频率段等，通过低速的控制消息数据类型链路进行训练主要包括：数据发送端不发送任何信号，数据接收端在这个时间内测量线路的本底噪声；数据接收端调整自动增益控制以及调整锁相环路工作频率与数据发送端的工作频率锁定，并通过控制消息数据类型链路通知数据发送端相关信息；数据发送端发送一段数据发送端与数据接收端同步的伪随机数据，数据接收端根据所述伪随机数据调节时域均衡和/或频域均衡以及可以使用的子载波以及在使用的子载波上能承载的比特数，并通过低速控制消息数据类型链路通知数据发送端完成训练，下面以详细流程进行说明，具体对高速流数据类型链路的训练可采用如下方法进行：

1、数据发送端不发送任何信号，数据接收端在这个时间内测量线路的本底噪声；

2、一段时间后，数据发送端在预定的总线处理时隙和频段内按一定的功率谱密度(PSDMASK)发送没有任何调制内容的信号；

3、数据接收端根据接收到的所述信号后调整自动增益控制(Auto GainControl，AGC)，并根据信号的功率确定是否需要数据发送端削减一些发送功率，如果要求数据发送端削减发送功率，则通过所述低速控制消息数据类型链路通知数据发送端相关信息；

4、数据接收端调节锁相环路使其工作频率与数据发送端的工作频率锁定，并通过低速控制消息数据类型链路通知数据发送端锁相环路工作良好；

5、数据发送端接收到这个消息后，发送一段与数据接收端同步的伪随机数据，所述伪随机数据按照QAM4的方式按顺序装载在不同的子频带上；

6、数据接收端根据接收到的信号和已知的伪随机数据调节时域均衡(Time Equility，TEQ)和/或频域均衡(Frequency Equility，FEQ)，当TEQ和/或FEQ收敛后，通知数据发送端；

7、数据发送端继续发送上述伪随机数据；

8、数据接收端根据发送功率谱密度、接收信号的强度、噪声容限、目标误码率和本底噪声等参数，确定可以使用的子载波以及在使用的子载波上能承载的比特数，并通过低速控制消息数据类型链路通道通知数据发送端；

9、数据发送端接收到数据接收端传送的参数后，给数据接收端发出确认信息，完成整个高速流数据类型链路的建立过程。

以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1、一种总线通讯系统，其特征在于，包括：

承载数据传输的数据总线；

2、根据权利要求1所述的总线通讯系统，其特征在于，所述总线节点设备之间的链路分为流数据类型链路和控制消息数据类型链路。

3、根据权利要求2所述的总线通讯系统，其特征在于，所述流数据类型链路采用正交频分复用方式调制数据传送。

4、根据权利要求2所述的总线通讯系统，其特征在于，所述控制消息数据类型链路采用码分复用、正交相移键控、相移键控和/或频移键控方式调制数据传送。

5、一种总线通讯系统中数据传送方法，所述总线通讯系统包括数据总线及通过所述数据总线连接的多个总线节点设备，其特征在于，包括：

确定总线节点设备之间的数据链路类型；

6、根据权利要求5所述的总线通讯系统中数据传送方法，其特征在于，所述总线节点设备之间的链路分为流数据类型链路和控制消息数据类型链路。

7、根据权利要求5所述的总线通讯系统中数据传送方法，其特征在于，所述流数据类型链路采用正交频分复用方式调制数据传送。

8、根据权利要求5所述的总线通讯系统中数据传送方法，其特征在于，所述控制消息数据类型链路采用码分复用、正交相移键控、相移键控和/或频移键控方式调制数据传送。

9、一种总线通讯系统中数据链路建立方法，所述总线通讯系统包括数据总线及通过所述数据总线连接的多个总线节点设备，所述总线节点设备之间链路分为流数据类型链路和控制消息数据类型链路，其特征在于，包括：

链路建立响应端向链路建立发起端回送应答消息；

10、根据权利要求9所述的总线通讯系统中数据链路建立方法，其特征在于，链路建立发起端与链路建立响应端协商确定链路复用方式为链路建立发起端与链路建立响应端根据收集的各总线节点设备各自的流数据类型链路情况协商确定。

11、根据权利要求9所述的总线通讯系统中数据链路建立方法，其特征在于，所述链路建立发起端为流数据类型链路中的数据发送端，所述链路建立响应端为流数据类型链路中的数据接收端。

12、根据权利要求9所述的总线通讯系统中数据链路建立方法，其特征在于，所述链路建立发起端为流数据类型链路中的数据接收端，所述链路建立响应端为流数据类型链路中的数据发送端。

13、根据权利要求9-12任一项所述的总线通讯系统中数据链路建立方法，其特征在于，链路建立发起端与链路建立响应端通过训练建立流数据类型链路包括：

c、数据发送端发送一段与数据接收端同步的伪随机数据，数据接收端根据所述伪随机数据调节时域均衡和/或频域均衡以及可以使用的子载波以及在使用的子载波上能承载的比特数，并通过低速控制消息数据类型链路通知数据发送端完成训练。

14、根据权利要求13所述的总线通讯系统中数据链路建立方法，其特征在于，步骤a之后还包括：

15、根据权利要求14所述的总线通讯系统中数据链路建立方法，其特征在于，步骤c具体包括：

数据发送端继续发送所述伪随机数据；

16、根据权利要求9-12任一项所述的总线通讯系统中数据链路建立方法，其特征在于，所述申请消息中携带建立流数据类型链路参数信息。

17、根据权利要求15所述的总线通讯系统中数据链路建立方法，其特征在于，所述建立流数据类型链路参数信息包括目标数据速率、业务类型、优先级。

18、根据权利要求9-12任一项所述的总线通讯系统中数据链路建立方法，其特征在于，所述流数据类型链路采用正交频分复用方式调制数据传送。

19、根据权利要求9-12任一项所述的总线通讯系统中数据链路建立方法，其特征在于，所述控制消息数据类型链路采用码分复用、正交相移键控、相移键控和/或频移键控调制数据传送。