CN101090365A - 异步串行数据通信通道仿真方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及数据通信技术，尤其涉及在PSN(Packet Switched Network，分组交换网络)上传送异步串行数据的技术。本发明所要解决的技术问题是，针对现有在PSN上传送异步串行数据通信方法通用性差的问题，提供一种异步串行数据通信通道仿真的方法，以及提供一种实现该方法的设备。异步串行数据通信通道仿真方法为，本端从其异步串口数据信号线接收字符数据、Break序列和Idle序列，并将字符数据、Break序列和Idle序列通过分组交换网络传送；对端根据通道仿真数据报文中的信息，恢复出字符数据、Break序列和Idle序列。本发明还提供了一种实现上述方法的异步串行数据通信通道仿真设备。本发明的有益效果是，其实施与应用系统通信协议无关，达到在PSN上仿真异步串行数据通信通道的效果。
Description
技术领域
本发明涉及数据通信技术，尤其涉及在PSN(Packet Switched Network，分组交换网络)上传送异步串行数据的技术。
背景技术
异步串行数据通信是应用最广泛的传统数据通信业务之一，在近距离情况下采用电缆作为一对通信接口之间的通信媒介；在实际使用中还需要解决异步串行数据通信接口之间的远程通信问题，目前常用的解决方案主要有以下几种：
(1)使用具有异步串行数据通信接口的调制解调器远程传送异步串行数据；
(2)使用同步电路的子速率复用通道远程传送异步串行数据；
(3)直接使用同步通信电路远程传送异步串行数据；
(4)在PSN上远程传送异步串行数据。
随着IP(因特网协议)技术、MPLS(Multi-Propocol Label Switching，多协议标记交换)技术等PSN应用的发展，在PSN上传送异步串行数据的需求日益迫切。
目前通过PSN传送异步串行数据的比较常用的为以下两种方案：
(1)协议转换方案，该方案通过识别应用系统通信协议报文后，将其直接转换为适宜在PSN上传送的私有协议报文，通过PSN传送；由于现场应用系统存在繁多的通信协议，其中不乏私有协议，如果要实现通用的协议转换设备，就必须掌握全部的应用系统通信协议，这几乎不可能，所以协议转换方案不是通用解决方案。
(2)透明字符传送方案，该方案只识别信号线上的字符数据或字符数据和Break序列；Break序列是大于等于一个字符长度(含起始、停止位)的连续的逻辑0，作为带内控制信号。透明字符传送方案只传送字符数据或者只传送字符数据和Break序列，由于异步串行信号线上不仅只包括字符数据和Break序列，所以透明字符传送方案只适用部分应用系统，不是通用的异步数据传送方案。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有在PSN上传送异步串行数据通信方法通用性差的问题，提供一种异步串行数据通信通道仿真的方法，以及提供一种实现该方法的设备。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是，提供一种异步串行数据通信通道仿真方法，其特征在于，本端通道仿真设备从其异步串口数据信号线接收字符数据、Break序列和Idle序列，并将字符数据、Break序列和Idle序列通过分组交换网络传送给对端通道仿真设备；对端通道仿真设备根据通道仿真数据报文中的信息，恢复出字符数据、Break序列和Idle序列，向其异步串口发送。具体包括以下步骤：
a)本端通道仿真设备将字符数据、Break序列和Idle序列封装为通道仿真数据报文，Break序列和Idle序列由其序列类型和序列长度组成；
b)本端通道仿真设备将通道仿真数据报文承载于分组交换网络报文之上进行传送；
c)对端通道仿真设备接收到分组交换网络报文后，解封装出通道仿真数据报文，恢复字符数据，根据异步串行数据报文中的序列类型和序列长度恢复出Break序列和Idle序列；
d)对端通道仿真设备发送字符数据、Break序列和Idle序列至异步串口。
具体的，本端通道仿真设备从其异步串口数据信号线接收Break序列和Idle序列时统计序列长度。
进一步的，步骤a)中在本端通道仿真设备进行报文封装前，还要进行删除处理；所述删除处理为删除Break序列或Idle序列的冗余部分或者删除两个字符数据之间的较短的Idle序列。所述较短的Idle序列为其信息段长度小于设定Idle序列最小值的Idle序列。
进一步的，步骤a)中在本端通道仿真设备进行封装前，还要进行分段处理；所述分段处理为将较长的字符数据流、Break序列或Idle序列划分为信息段。
具体的，在本端通道仿真设备进行报文封装前，确定各信息段之间的接续关系，所述的接续关系分为连续和非连续。
具体的，通道仿真数据报文封装一个或多个信息段；在一个异步串行数据报文内封装多个信息段时，各信息段的接续关系须为连续。
进一步的，本端通道仿真设备进行报文封装前，确定本报文最后一个信息段和下个报文的第一个信息段之间的接续关系。
本发明还提供了一种实现上述方法的异步串行数据通信通道仿真设备，其特征在于，包括异步串口信息传输处理单元、互通功能单元、分组交换网络信息传输单元，异步串口信息传输处理单元通过互通功能单元与分组交换网络信息传输单元相连；异步串口信息传输处理单元与应用系统设备的异步串口相连；分组交换网络信息传输单元与分组交换网络相连；
异步串口信息传输处理单元，用于收发字符数据、Break序列和Idle序列，并在接收Break序列和Idle序列时统计接收到的序列长度。；
互通功能单元，用于将收到的字符数据、Break序列和Idle序列封装成通道仿真数据报文，或将通道仿真数据报文解封装；
分组交换网络信息传输单元，用于收发承载有通道仿真数据报文的分组交换网络报文。
进一步的，所述异步串口信息传输处理单元，还用于对Break序列或Idle序列进行删除处理。
进一步的，所述异步串口信息传输处理单元，还用于对字符数据、Break序列或Idle序列进行分段处理。
进一步的，所述异步串口信息传输处理单元，还用于确定各信息段之间的接续关系，所述的接续关系分为连续和非连续。
具体的，所述异步串口信息传输处理单元包括有发送标准水平线参数寄存器、发送高水平线参数寄存器、发送低水平线参数寄存器。
本发明的有益效果是：与应用系统通信协议无关的通用异步串行数据通信技术，达到在PSN上仿真异步串行数据通信通道的效果。
附图说明
图1是本发明实施方式的网络应用示意图。
具体实施方式
异步串行数据信号线上除了包括字符数据和Break序列外，还包括Idle序列。Idle序列是连续的逻辑1，表示接口数据信号线空闲。异步串行数据通信系统在多数情况下不仅需要正确传送字符数据流和Break序列，还
需要正确传送Idle序列，基本原因如下：
1)为了避免使用特定字符为报文定界时的字符转义，使用Idle序列为报文定界；
2)为了检测通信错误而限制消息帧内字符之间的Idle序列时间，如果超时即可判为通信错误。
所以为了在PSN上准确传送任意应用系统的异步串行数据信号，应传送异步串行数据的全部有效信息：字符数据、Break序列与Idle序列。
异步串行数据通信通道仿真设备包括异步串口信息传输处理单元、互通功能单元和一PSN信息传输单元；异步串口信息传输处理单元包括一异步串口，所述的互通功能单元包括封装和解封装通道仿真数据报文功能模块，所述的PSN信息传输单元包括PSN接口，所述通道仿真设备通过其异步串口与应用系统相连，异步串口信息传输处理单元通过互通功能单元与PSN信息传输单元相连，PSN接口与PSN连接。
在图1所示的网络应用示意图中，异步串行数据通信通道仿真设备a和异步串行数据通信通道仿真设备b的异步串口分别与应用系统设备a和应用系统设备b的异步串口相连，其PSN接口与PSN相连。通过异步串行数据通信通道仿真设备a与异步串行数据通信通道仿真设备b的信息传递来实现应用系统设备a与b串口之间的远程通信。
在应用系统设备a向应用系统设备b传送数据的方向：异步串行数据通信通道仿真设备a的异步串口信息传输处理单从其异步串口接收异步串行数据包括字符数据、Break序列和Idle序列，根据实际需要经过删除处理和分段处理；异步串行数据通信通道仿真设备a的互通功能单元将其封装进通道仿真数据报文；PSN信息传输单元用于将通道仿真数据报文承载于标准的PSN协议报文之上；通过PSN接口传送PSN报文，通过PSN传送到异步串行数据通信通道仿真设备b。
异步串行数据通信通道仿真设备b的PSN信息传输单元从PSN报文解封装出通道仿真数据报文，恢复报文顺序；异步串行数据通信通道仿真设备b的互通功能单元从异步串行数据报文中取出信息段；异步串行数据通信通道仿真设备b的异步串口信息传输处理单元按照信息段间的接续关系处理各信息段信息，从异步串口向应用系统设备b发送。
数据从应用系统设备b向应用系统设备a传送时，其处理步骤是相应的，不再赘述。
本实施例中删除处理是指：删除Break序列和Idle序列的冗余部分，以及两个字符之间较短的Idle序列。
对于Idle序列定义2个参数：
Idle_delete：Idle序列最小值；
Idle_hold：Idle序列最大值。
1)两个字符数据之间有Idle序列，但Idle序列长度小于或等于Idle_delete，则删除该Idle序列，这两个字符之间的接续关系视为连续，则删除该Idle序列(被删除的Idle序列为上述较短的Idle序列)；在其它情况下，两个字符数据之间的接续关系视为非连续；
2)两个字符数据之间的Idle序列长度大于Idle_delete并小于或等于Idle_hold，那么保留该Idle序列；
3)如果接收Idle序列大于Idle_hold，只保留长度为Idle_hold的Idle序列部分，Idle序列长度大于Idle_hold的部分则删除(Idle序列信息段长度大于Idle_hold的部分为上述Idle序列的冗余部分)；
Idle_delete和Idle_hold可设置，Idle_delete可以设置为0，Idle_hold可以设置为无穷大，因此对于任意应用系统，都存在一对不影响正常通信的参数。
对于Break序列定义1个参数：
Break_hold：Break序列最大值。
如果接收的一个Break序列长度大于Break_hold，只保留长度为Break_hold的Break序列，其余删除(Break序列信息段长度大于Break_hold的部分为上述Break序列的冗余部分)；如果接收的Break序列的长度小于或等于Break_hold，则完整保留此Break序列。
Break_hold也可设置，Break_hold的值应大于等于一个字符码元长度，最大可为无穷大。
本实施例中，分段处理是指：将过长的字符数据流、Break序列或Idle序列分为较短的信息段。分段的一个目的是控制通道异步串行数据报文的长度，使其小于PSN的最大传输单元；另一个目的是控制通信的延时时间。
本实施例异步串行数据报文格式定义见表1：
。
。
。
| character | ||
| Tail | payload type | payload length_h |
| payload length_l | ||
| Tail | payload type | payload length_h |
| payload length_l | ||
| character | ||
| character | ||
。
。
。
| character |
| FEC0 |
| FEC1 |
表1
flag1、flag2：报文起始定界标志，共2字节；
next：本报文最后一个信息段与下一报文第一个信息段的接续关系。1为连续，0为非连续；
packet type：报文类型。0000为异步串行数据通道仿真数据报文，其余值表示参数协商报文、维护管理报文等；
version：异步串行数据协议版本号；
DTE/DCE：应用系统源端串口类型；
DTR、DSR、RTS、CTS、DCD：应用系统源端串口带外控制信号；
packet number：异步串行数据报文编号，用于向接收异步串行数据报文的一端指示报文的顺序；
channel number：异步通道编号，用于多串口的异步串行数据通道仿真设备；
HEC：报文头部校验值；
tail：尾标志。0：本信息段不是报文最后信息段，1：本信息段是报文最后信息段；
payload type：本信息段类型。00：字符数据，01：Idle序列，10：Break序列，其余保留；
payload length_h：本信息段长度高5位比特。字符数据信息段长度以字节为单位；因为Idle序列和Break序列都是重复的码元序列，所以Idle序列和Break序列信息段长度以码元为单位；Idle序列和Break序列在报文中采用类型(payload type)+长度(payload length_h、payloadlength_l)来表示；
payload length_l：本信息段长度低8位比特；
character：字符数据净荷。Idle序列和Break序列信息段没有这个字段信息；
FEC0、FECl：报文校验值。
| flag1 | |||||||
| flag2 | |||||||
| next | packet type | version | |||||
| DTE/DC | DTR | DSR | RTS | CTS | DCD | reserve | reserve |
| packet number | |||||||
| channel number | |||||||
| reserve | |||||||
| HEC | |||||||
| Tail(0) | payload type(00) | payload length_h | |||||
| payload length_l | |||||||
| character | |||||||
| character | |||||||
| character | |||||||
| Tail(0) | payload type(01) | payload length_h(00000) | |||||
| payload length_l(11000101) | |||||||
| Tail(1) | payload type(00) | payload length_h | |||||
| payload length_l | |||||||
| character | |||||||
| character | |||||||
| character | |||||||
| FEC0 | |||||||
| FEC1 | |||||||
表2
表2表示的第一个信息段为字符数据信息段，紧接一个197码元长度的Idle序列信息段(payload length_l为11000101)，再接一个字符数据信息段的异步串行数据通道仿真数据报文，报文内各信息段的接续关系为连续。
本实施例中，异步串行数据通信通道仿真设备的异步串口信息传输处理单元具有通用异步串行收发器，发送异步串行数据报文的主要操作步骤是：
a)异步串口信息传输处理单元从应用系统设备的异步串口接收字符数据、Idle序列、Break序列和接口控制信号，接收时统计Idle序列和Break序列的序列长度；
b)异步串口信息传输处理单元按照配置的Idle_delete、Idle_hold和Break_bold参数值和参数的操作规则处理接收到的Idle序列和Break序列信息；
c)通道仿真设备的异步串口信息传输处理单元将过长的连续字符流、Break序列或Idle序列分为较短的信息段；确定各信息段之间的接续关系，如果删除了两个字符之间度小于或等于Idle_delete的Idle序列；这两个字符数据之间的接续关系视为连续；在其它情况下前、后的字符数据之间的接续关系视为非连续；
d)互通功能单元将处理后的字符数据、Idle序列和Break序列信息段按序封装进通道仿真数据报文，在一个通道仿真数据报文中内可封装单个信息段，也可封装多个信息段，在一个通道仿真数据报文内封装多个信息段时，各信息段的接续关系须为连续；
e)互通功能单元将本通道仿真数据报文最后信息段与下一异步串行数据报文第一个信息段之间的接续关系填写在本报文中；
f)互通功能单元填写通道仿真数据报文的其它字段；
g)PSN信息传输单元将通道仿真数据报文承载于标准的PSN协议报文之上；
h)PSN信息传输单元通过PSN传送承载有通道仿真数据报文的PSN报文。
异步串行数据通信通道仿真设备的异步串口信息传输处理单元还配置有BD(buffer descriptor缓冲区描述符)和对应的数据缓冲区(buffer)，每个缓冲区存储一个从PSN接收的信息段。BD描述的内容包括缓冲区操作状态、信息段类型、信息段接续关系、信息段长度、缓冲区指针、下一BD指针等。配置发送标准水平线寄存器、发送高水平线寄存器和发送低水平线参数寄存器，以适应PSN的延时和延时抖动。
接收异步串行数据报文时将数据存入缓冲区的操作步骤是：
a)PSN信息传输单元从PSN接收承载有通道仿真数据报文的PSN报文，解封装出通道仿真数据报文，如报文校验错则丢弃报文；
b)检查通道仿真数据报文序号，整理报文顺序；
c)通道仿真设备的互通功能单元从通道仿真数据报文解封装出信息段及其接续关系；
d)互通功能单元将接收的信息段及其相应接续关系存入BD和对应的缓冲区。
异步串口信息传输处理单元从BD和对应的缓冲区取出信息段，向异步串口发送的操作步骤是：
a)从BD和对应的缓冲区取出数据向应用系统设备异步串口发送字符数据流、Break序列、Idle序列和接口控制信号，控制发送Idle和Break序列长度；
b)如当前信息段next＝0，可立即取出数据发送；
c)如当前信息段next＝1，须从当前缓冲区开始向后检查已收到的连续数据长度：
如果前一信息段next＝0、当前信息段next＝1，已收到的连续数据长度小于发送低水平线，等待连续数据长度达到发送标准水平线或收到后续非连续数据，开始发送，等待时期发送Idle码元序列；
如果前一信息段next＝1、当前信息段next＝1，已收到的连续数据长度大于等于发送低水平线且小于等于发送高水平线，立即发送；
如果前一信息段next＝1、当前信息段next＝1，已收到的连续数据长度大于发送高水平线，立即发送并调高发送标准水平线；
如果前一信息段next＝1、当前信息段next＝1，已收到的连续数据长度小于发送低水平线，立即发送并调低发送标准水平线。
d) 如果调整发送标准水平线将超越发送高、低水平线范围或者在前一信息段next＝1、当前信息段next＝1的情况下发送数据时缓冲区发生溢出，产生告警事件并自动调整发送标准水平线和高、低水平线参数，调整方法不赘述。
以上所述仅为本发明较佳的一种具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明揭露的技术范围以内轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (10)
1、异步串行数据通信通道仿真方法，其特征在于，本端通道仿真设备从其异步串口数据信号线接收字符数据、Break序列和Idle序列，并将字符数据、Break序列和Idle序列通过分组交换网络传送给对端通道仿真设备；对端通道仿真设备根据通道仿真数据报文中的信息，恢复出字符数据、Break序列和Idle序列，向其异步串口发送。
2、如权利要求1所述异步串行数据通信通道仿真方法，其特征在于，本端通道仿真设备从其异步串口数据信号线接收Break序列和Idle序列时统计序列长度。
3、如权利要求1或2所述异步串行数据通信通道仿真方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
a)本端通道仿真设备将字符数据、Break序列和Idle序列封装为通道仿真数据报文，所述Break序列和Idle序列由其序列类型和序列长度组成；
b)本端通道仿真设备将通道仿真数据报文承载于分组交换网络报文之上进行传送；
c)对端通道仿真设备接收到分组交换网络报文后，解封装出通道仿真数据报文，恢复字符数据，根据异步串行数据报文中的序列类型和序列长度恢复出Break序列和Idle序列；
d)对端通道仿真设备发送字符数据、Break序列和Idle序列至异步串口。
4、如权利要求3所述异步串行数据通信通道仿真方法，其特征在于，所述步骤a)中在本端通道仿真设备进行报文封装前，还要进行删除处理；所述删除处理为删除Break序列或Idle序列的冗余部分或者删除两个字符数据之间的较短的Idle序列；所述较短的Idle序列为其信息段长度小于设定Idle序列最小值的Idle序列。
5、如权利要求4所述异步串行数据通信方法，其特征在于，所述Break序列的冗余部分为该Break序列信息段长度大于设定Idle序列最大值的部分；所述Idle序列的冗余部分为该Idle序列信息段长度大于设定Idle序列最大值的部分。
6、如权利要求3所述异步串行数据通信通道仿真方法，其特征在于，所述步骤a)中在本端通道仿真设备进行报文封装前，还要进行分段处理；所述分段处理为将较长的字符数据流、Break序列或Idle序列划分为信息段。
7、如权利要求4所述异步串行数据通信通道仿真方法，其特征在于，所述步骤a)中在本端通道仿真设备进行报文封装前，还要进行分段处理；所述分段处理为将较长的字符数据流、Break序列或Idle序列划分为信息段。
8、异步串行数据通信通道仿真设备，其特征在于，包括异步串口信息传输处理单元、互通功能单元、分组交换网络信息传输单元，异步串口信息传输处理单元通过互通功能单元与分组交换网络信息传输单元相连；异步串口信息传输处理单元与应用系统设备的异步串口相连；分组交换网络信息传输单元与分组交换网络相连；
异步串口信息传输处理单元，用于收发字符数据、Break序列和Idle序列，在接收Break序列和Idle序列时统计接收到的序列长度；
互通功能单元，用于将收到的字符数据、Break序列和Idle序列封装成通道仿真数据报文，或将通道仿真数据报文解封装；
分组交换网络信息传输单元，用于收发承载有通道仿真数据报文的分组交换网络报文。
9、如权利要求8所述异步串行数据通信通道仿真设备，其特征在于，所述异步串口信息处理单元，还用于对Break序列或Idle序列进行删除处理。
10、如权利要求8或9所述异步串行数据通信通道仿真设备，其特征在于，所述异步串口信息处理单元，还用于对字符数据、Break序列或Idle序列进行分段处理。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |