CN101325467A - 一种发送和接收以太网数据的方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发送以太网数据的方法、一种接收以太网数据的方法、一种发送端设备以及一种接收端设备。在本发明中，获取两种以上的编码方式；发送端利用获取的所有编码方式对以太网数据帧进行编码，并发送编码后的以太网数据帧；接收端利用获取的所有编码方式对以太网数据帧进行解码。本发明能够提高以太网中数据传输的灵活性，满足系统的多方面性能要求，从而提升系统的整体性能。

Description

一种发送和接收以太网数据的方法及设备

技术领域

本发明涉及以太网技术，特别是涉及一种发送和接收以太网数据的方法及设备。

背景技术

以太网技术以其成本低、高可靠性、安装简便、维护容易和易扩展等优点成为非常流行的局域网技术。

在以太网中，进行数据传输的基本过程包括：发送端与接收端预先约定一种编码方式；发送端采用所约定的编码方式对数据帧进行编码，然后将编码后的数据帧发送给接收端；接收端采用所约定的编码方式对接收到的数据帧进行解码，得到发送端所发送的真实数据。

目前，以太网中存在多种编码方式，比如曼彻斯特(Manchester)编码、多级转换3(MLT-3)编码和脉冲幅度调制(PAM)编码等。在现有的以太网数据传输过程中，发送端和接收端所约定并使用的编码方式可以是以太网中的任意一种编码方式。

然而，在现有的以太网数据传输过程中，发送端只会使用一种编码方式来对数据帧进行编码，同样，接收端也只会使用一种编码方式来对数据帧进行解码。比如，发送端和接收端采用Manchester编码方式来对数据帧进行编码和解码处理，再如，发送端和接收端采用PAM编码方式来对数据帧进行编码和解码处理。由于每一种编码方式均有各自的优缺点，因此，现有技术使用一种编码方式对数据帧进行编解码处理的做法，则会使得系统性能过于依赖该一种编码方式的编码性能。比如，采用Manchester编码时，由于Manchester编码具有时钟恢复快的优点，但具有编码效率低的缺点，因此，以太网数据传输虽然能够保证时钟的快速恢复，但却过多的占用了系统的频谱资源，从而无法提升系统的整体性能；再如，采用PAM编码时，由于PAM编码具有编码效率高的优点，但却具有时钟恢复慢的缺点，因此，以太网数据传输虽然能够占用较少的系统频谱资源，但却需要耗费过多的时间来进行时钟恢复，从而也无法提升系统的整体性能。

综上所述，现有技术使用一种编码方式对以太网数据帧进行编码和解码的做法不够灵活，无法满足系统的多方面性能要求，从而无法提升系统的整体性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种发送以太网数据的方法、一种接收以太网数据的方法、一种发送端设备以及一种接收端设备，以便于提高以太网中数据传输的灵活性，满足系统的多方面性能要求。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种发送以太网数据的方法，该方法包括：

发送端获取两种以上的编码方式；

发送端利用获取的所有编码方式对以太网数据帧进行编码，并发送编码后的以太网数据帧。

一种接收以太网数据帧的方法，该方法包括：

接收端获取两种以上的编码方式；

接收端利用获取的所有编码方式对接收到的以太网数据帧进行解码。

一种发送端设备，该发送端设备包括：

信息获取单元，用于获取两种以上的编码方式；

编码执行单元，用于利用信息获取单元获取的所有编码方式对以太网数据帧进行编码，并将编码后的以太网数据帧输出到收发单元；

收发单元，用于将接收到的编码后的以太网数据帧发送给接收端设备。

一种接收端设备，该接收端设备包括：

信息获取单元，用于获取两种以上的编码方式；

解码执行单元，用于利用信息获取单元获取的所有编码方式对接口单元发来的编码后的以太网数据帧进行解码；

接口单元，用于将发送端设备发来的编码后的以太网数据帧输出到解码执行单元。

由此可见，在本发明中，发送端和接收端利用两种以上的编码方式进行编码和解码处理。这样，本发明则可以灵活地根据系统的多方面性能要求来设置编解码使用的多种编码方式，大大增加了本发明实现的灵活性，并且，使得本发明能够利用多种编码方式的优点来满足系统的多方面性能要求，从而提升了系统的整体性能。

附图说明

图1是EPCN系统的组网示意图。

图2是在本发明实施例中发送端发送以太网数据的流程图。

图3是在本发明实施例中接收端接收以太网数据的流程图。

图4是在本发明实施例中发送端设备的内部结构示意图。

图5是在本发明实施例中接收端设备的内部结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。

对于每一个利用以太网技术的系统，其性能要求往往是多方面的。现有技术固定采用一种编码方式对数据帧进行编解码处理的做法通常无法满足系统的多方面的性能要求，无法提升系统的整体性能。

为了更加清楚地说明现有技术的问题，以目前出现的以太网无源同轴网络(EPCN，Ethernet Passive Coaxiable Network)为例。EPCN技术是以以太网为载体，采用点到多点结构、无源同轴电缆传输方式，上行以突发的以太网包方式发送数据流的技术。参见图1，EPCN系统中主要包括：同轴线路终端(CLT，Coaxial-cable Line Terminal)、分支器/分配器、以及同轴网络终端(CNU，Coaxial-Cable Network Unit)。EPCN系统通过CLT连接EPCN系统以外的各种以太网设备，并通过CNU连接用户设备。目前，EPCN系统主要是在楼内的以太网宽带到户使用，向用户传送广播电视信号和以太网数据。

在广播电视标准中，电视同轴的频带分布是从5MHz～1GHz，其中65MHz到1GHz是作为电视节目频道使用的。按照此种频带分布方式，在基带以太网和电视节目共同轴电缆传输的时候，由于不能干扰到电视的节目传输，因此基带以太网只能是占用5MHz～65MHz。也就是说，以太网数据传输只能占用5MHz～65MHz的较少的频谱资源。这样，在EPCN系统中，CLT和CNU传输以太网数据时，则必须使用编码效率较高的编码方式，如PAM-8编码。

而另一方面，EPCN系统是一个点对多点即一个CLT对应多个CNU的时分通信系统。从CLT到CNU的下行发送和从CNU到CLT的上行发送是时分关系，通常各自占用5ms的时间段。在上行方向，假设在5ms的时间段内，多个CNU都需要发送一次有效数据的话，那么为了保证CLT能够正确接收到所有CNU的上行数据，就必须要求每一个CNU与CLT在传输上行数据过程中所耗费的时钟同步时间要短，否则，就会导致系统的不可用。比如，在上行5ms的时间段内，CLT需要与48个CNU通信，而CLT与一个CNU同步的时间较长，为100us，那么，有效利用时间效率是(5ms-48*100us)/5ms＝4％，也就是说，在5ms内96％的时间用于进行时钟同步，只有4％的时间用于真正需要的数据帧收发和解析，此时则会导致系统不可用。因此，针对EPCN系统中点对多点的结构，每一个CNU在传输上行的以太网数据时，就必须使用时钟恢复快的编码方式，如Manchester编码。

可见，以EPCN系统为例，如果按照现有技术的处理，使用PAM编码或者使用Manchester编码，均无法同时满足EPCN系统对频谱资源的性能要求和对时钟恢复的性能要求。

针对上述特点，本发明提出了一种发送以太网数据的方法。在该方法中，发送端获取两种以上的编码方式；发送端利用获取的所有编码方式对以太网数据帧进行编码，并发送编码后的以太网数据帧。

相应地，本发明还提出了一种接收以太网数据的方法。在该方法中，接收端获取两种以上的编码方式；接收端利用获取的所有编码方式对接收到的以太网数据帧进行解码。

图2是在本发明实施例中发送端发送以太网数据的流程图。参见图2，该过程包括以下步骤：

步骤201：发送端获取两种以上的编码方式。

在本步骤中，发送端可以通过多种方式来获取两种以上的编码方式，比如，

方式A、在发送端设置两种以上的编码方式，发送端根据设置获取所述两种以上的编码方式；

方式B、在接收端设置两种以上的编码方式，接收端通过已有或新增的控制消息将所述两种以上的编码方式发送至发送端，发送端从接收到的所述控制消息中获取所述两种以上的编码方式。

在上述方式A和方式B中，在设置两种以上的编码方式时，具体的实现过程可以为：根据系统的多种性能要求，设置满足每一种性能要求的编码方式。比如，对于EPCN系统，由于其要求以太网数据传输占用较少的频谱资源并且要具有快速的时钟恢复性能，因此，可以设置占用较少频谱资源即编码效率高的编码方式，如PAM编码，并且，还要设置能够快速恢复时钟的编码方式，如Manchester编码。这样，在EPCN系统中，发送端最终获取的编码方式则为PAM编码和Manchester编码。

步骤202：在发送端将以太网数据帧划分为对应于各个编码方式的各个分段。

本步骤的处理是为了使得在后续过程中，在同时使用多种编码方式对一个以太网数据帧进行编码时，能够确定以太网数据帧各部分所分别使用的编码方式。

以EPCN系统为例，根据EPCN系统的性能要求，一个以太网数据帧需要使用PAM编码和Manchester编码，因此，在本步骤中，需要将以太网数据帧划分为对应于Manchester编码的分段和对应于PAM编码的分段。而从功能上来看，以太网数据帧由前导码和可变长度的静负荷两部分组成，其中，前导码主要包含了以太网数据帧的各种识别信息，静负荷部分则为真正有效的数据，因此，为了保证Manchester编码的快速时钟恢复特点和PAM编码的高效率特点能够在以太网数据帧的传输中得以体现，在本步骤中，具体地，是将以太网数据帧划分为对应于Manchester编码的前导码分段和对应于PAM编码的静负荷分段。

步骤203：当发送端需要发送一个以太网数据帧时，发送端利用获取的所有编码方式对以太网数据帧进行编码。

在本步骤中，对以太网数据帧进行编码的具体实现过程可以是：发送端分别利用步骤201所获取的每一种编码方式对以太网数据帧中对应于该种编码方式的分段进行编码。

以EPCN系统为例，在上述步骤202中，由于将以太网数据帧划分为对应于Manchester编码的前导码分段和对应于PAM编码的静负荷分段，因此，在本步骤中，发送端对以太网数据帧的前导码进行Manchester编码，对以太网数据帧的静负荷进行PAM编码。

进一步地，为了保证在后续过程中，接收端仅根据以太网数据帧就能够确定如何对该以太网数据帧进行解码，在本步骤203中，发送端还可以进一步将以太网数据帧中各个分段对应的编码方式信息携带在以太网数据帧的帧头。

步骤204：发送端将编码后的以太网数据帧发送出去。

至此，则完成了发送端采用多种编码方式对一个以太网数据帧进行编码发送的处理。

图3是在本发明实施例中接收端接收以太网数据的流程图。参见图3，该过程包括以下步骤：

步骤301：接收端获取两种以上的编码方式。

在本步骤中，接收端可以通过多种方式来获取两种以上的编码方式，比如，

方式一、在接收端设置两种以上的编码方式，接收端根据设置获取所述两种以上的编码方式；

方式二、在发送端设置两种以上的编码方式，发送端通过已有或新增的控制消息将所述两种以上的编码方式发送至接收端，接收端从接收到的所述控制消息中获取所述两种以上的编码方式；

方式三、由发送端在发送的以太网数据帧的帧头中携带各个分段对应的编码方式信息，接收端在接收到编码后的以太网数据帧后，可以根据该以太网数据帧帧头中携带的各个分段对应的各个编码方式信息，获取所述两种以上的编码方式。

在上述方式一和方式二中，在设置两种以上的编码方式时，具体的实现过程可以为：根据系统的多种性能要求，设置满足每一种性能要求的编码方式。比如，对于EPCN系统，由于其要求以太网数据传输占用较少的频谱资源并且要具有快速的时钟恢复性能，因此，可以设置占用较少频谱资源即编码效率高的编码方式，如PAM编码，并且，还要设置能够快速恢复时钟的编码方式，如Manchester编码。

步骤302：在接收端将以太网数据帧划分为对应于各个编码方式的各个分段。

在步骤301中，当接收端通过方式一和方式二来获取两种以上的编码方式时，由于接收端仅能确定一个以太网数据帧所使用的所有编码方式，但并不能确定以太网数据帧的各个部分对应的编码方式，因此，还需执行本步骤302的处理。

以EPCN系统为例，根据EPCN系统的性能要求，一个以太网数据帧的解码应该同时使用PAM编码方式和Manchester编码方式，因此，在本步骤中，需要将以太网数据帧划分为对应于Manchester编码的分段和对应于PAM编码的分段。而从功能上来看，以太网数据帧由前导码和可变长度的静负荷两部分组成，其中，前导码主要包含了以太网数据帧的各种识别信息，静负荷部分则为真正有效的数据，因此，为了保证Manchester编码的快速时钟恢复特点和PAM编码的高效率特点能够在以太网数据帧的传输中得以体现，在本步骤中，具体地，是将以太网数据帧划分为对应于Manchester编码的前导码分段和对应于PAM编码的静负荷分段。

当然，在步骤301中，当接收端通过方式三来获取两种以上的编码方式时，由于接收端已经能够从以太网数据帧的帧头中获取以太网数据帧中各个分段对应的各个编码方式，因此就无需执行本步骤302的处理。

步骤303：接收端利用获取的所有编码方式对接收到的以太网数据帧进行解码。

在本步骤中，对以太网数据帧进行解码的具体实现过程可以是：接收端分别利用步骤301所获取的每一种编码方式对接收到的以太网数据帧中对应于该种编码方式的分段进行解码。

以EPCN系统为例，由于可以将以太网数据帧划分为对应于Manchester编码的前导码分段和对应于PAM编码的静负荷分段，因此，在本步骤中，接收端可以对以太网数据帧的前导码进行Manchester编码方式下的解码处理，对以太网数据帧的静负荷进行PAM编码方式下的解码处理。

需要说明的是，在上述图2和图3所示流程中，在将以太网数据帧划分为对应于各个编码方式的各个分段时，本发明给出了在EPCN系统中将以太网数据帧划分为对应于Manchester编码的前导码分段和对应于PAM编码的静负荷分段的一种实现方式。在实际的业务实现中，划分各个分段可以有多种实现方法，比如，在EPCN系统或其他以太网系统中，还可以按照所设置的编码方式的个数，将以太网数据帧平均地划分为对应于各个编码方式的各个分段，如设置了3种编码方式，则可以将以太网数据帧划分为长度相同的对应3种编码方式的3个分段。

从上述图2和图3所示流程可以看出，采用本发明的处理方法，能够提高以太网中数据传输的灵活性，满足系统的多方面性能要求。以EPCN系统为例，对一个以太网数据帧，一部分数据采用时钟恢复快的编码方式如Manchester编码，而另一部分数据采用编码效率高的编码方式如PAM编码，从而使得以太网数据的传输既能够满足EPCN系统快速恢复时钟的要求，又能够满足EPCN系统占用较少频谱资源的要求，从而提升了EPCN系统的整体性能。

相应地，本发明还提出了一种发送端设备。图4是在本发明实施例中发送端设备的内部结构示意图。参见图4，该发送端设备包括：

信息获取单元，用于获取两种以上的编码方式；

编码执行单元，用于利用信息获取单元获取的所有编码方式对以太网数据帧进行编码，并将编码后的以太网数据帧输出到收发单元；

收发单元，用于将接收到的编码后的以太网数据帧发送给接收端设备。

当图4所示的发送端设备应用于EPCN系统时，所述信息获取单元用于获取Manchester编码和PAM编码；

所述编码执行单元，用于根据信息获取单元获取的Manchester编码对以太网数据帧中的前导码进行编码，并根据信息获取单元获取的PAM编码对以太网数据帧中的静负荷进行编码。

利用图4所示的发送端设备实现上述图2所示流程时，具体地，是由信息获取单元执行步骤201的处理，并由编码执行单元记录步骤202所划分出的对应于所设置的各个编码方式的各个分段的信息，以及由编码执行单元执行步骤203的处理，并且，在执行完步骤203的处理后，编码执行单元将编码后的以太网数据帧发送至收发单元，由收发单元来实现步骤204的处理。

相应地，本发明还提出了一种接收端设备。图5是在本发明实施例中接收端设备的内部结构示意图。参见图5，该接收端设备包括：

信息获取单元，用于获取两种以上的编码方式；

解码执行单元，用于利用信息获取单元获取的所有编码方式对接口单元发来的编码后的以太网数据帧进行解码；

接口单元，用于将发送端设备发来的编码后的以太网数据帧输出到解码执行单元。

当图5所示的接收端设备应用于EPCN系统时，所述信息获取单元用于获取Manchester编码和PAM编码；

所述解码执行单元，用于根据信息获取单元获取的Manchester编码对以太网数据帧中的前导码进行解码，并根据信息获取单元获取的PAM编码对以太网数据帧中的静负荷进行解码。

利用图5所示的接收端设备实现上述图3所示流程时，具体地，是由信息获取单元执行步骤301的处理，并由解码执行单元记录步骤302所划分出的对应于所设置的各个编码方式的各个分段的信息，对于步骤303，则由接口单元和解码执行单元配合实现，即接口单元将发送端设备发来的编码后的以太网数据帧发送给解码执行单元，由解码执行单元来实现解码相关处理。

需要说明的是，当本发明技术方案应用于EPCN系统时，本发明中的发送端可以是CLT，此时接收端则为CNU，或者，发送端也可以是CNU，此时接收端则是CLT。

还需要说明的是，本发明技术方案可以应用于采用以太网为载体的任意一种系统中。比如本发明技术方案除了应用于EPCN系统外，还可以应用于以太网无源光网络(EPON，Ethernet Pssive Optical Network)中，这样，本发明中的发送端可以是EPON系统中的光线路终端(OLT)，此时，接收端则是EPON系统中的光网络单元(ONU)，或者，发送端是EPON系统中的ONU，接收端是EPON系统中的OLT。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1、一种发送以太网数据的方法，其特征在于，该方法包括：

发送端获取两种以上的编码方式；

发送端利用获取的所有编码方式对以太网数据帧进行编码，并发送编码后的以太网数据帧。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发送端获取两种以上的编码方式的步骤包括：

在发送端设置两种以上的编码方式，发送端根据设置获取所述两种以上的编码方式；

或者，在接收端设置两种以上的编码方式，接收端通过已有或新增的控制消息将所述两种以上的编码方式发送至发送端，发送端从接收到的所述控制消息中获取所述两种以上的编码方式。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述设置两种以上的编码方式的步骤包括：根据系统的多种性能要求，设置满足每一种性能要求的编码方式。

4、根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：在发送端将以太网数据帧划分为对应于所述各个编码方式的各个分段；

所述发送端利用获取的所有编码方式对以太网数据帧进行编码的步骤包括：发送端分别利用获取的每一种编码方式对以太网数据帧中对应于该种编码方式的分段进行编码。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在发送编码后的以太网数据帧之前，进一步包括：发送端将以太网数据帧中各个分段对应的编码方式信息携带在以太网数据帧的帧头；

该方法进一步包括：接收端接收所述编码后的以太网数据帧，根据该以太网数据帧帧头中携带的各个分段对应的编码方式信息，对所述编码后的以太网数据帧进行解码。

6、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当该方法应用于点到多点的以太网无源同轴网络EPCN系统时；

所述编码方式包括：曼彻斯特Manchester编码和脉冲幅度调制PAM编码；

所述将以太网数据帧划分为对应于所述各个编码方式的各个分段的步骤包括：将以太网数据帧划分为对应于Manchester编码的前导码分段和对应于PAM编码的静负荷分段；

所述发送端分别利用获取的每一种编码方式对以太网数据帧中对应于该种编码方式的分段进行编码的步骤包括：发送端利用Manchester编码对以太网数据帧的前导码分段进行编码，并利用PAM编码对以太网数据帧的静负荷分段进行编码。

7、一种接收以太网数据帧的方法，其特征在于，该方法包括：

接收端获取两种以上的编码方式；

接收端利用获取的所有编码方式对接收到的以太网数据帧进行解码。

8、根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述接收端获取两种以上的编码方式的步骤包括：

在接收端设置两种以上的编码方式，接收端根据设置获取所述两种以上的编码方式；

或者，在发送端设置两种以上的编码方式，发送端通过已有或新增的控制消息将所述两种以上的编码方式发送至接收端，接收端从接收到的所述控制消息中获取所述两种以上的编码方式。

9、根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述设置两种以上的编码方式的步骤包括：根据系统的多种性能要求，设置满足每一种性能要求的编码方式。

10、根据权利要求8所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：在接收端将以太网数据帧划分为对应于所述各个编码方式的各个分段；

所述利用获取的所有编码方式对接收到的以太网数据帧进行解码的步骤包括：接收端分别利用获取的每一种编码方式对接收到的以太网数据帧中对应于该种编码方式的分段进行解码。

11、根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述接收端获取两种以上的编码方式的步骤包括：接收端接收以太网数据帧，根据该以太网数据帧帧头中携带的各个分段对应的各个编码方式信息，获取所述两种以上的编码方式；

所述利用获取的所有编码方式对接收到的以太网数据帧进行解码的步骤包括：接收端分别利用获取的每一种编码方式对接收到的以太网数据帧中对应于该种编码方式的分段进行解码。

12、根据权利要求7至11中任意一项所述的方法，其特征在于，当该方法应用于点到多点的以太网无源同轴网络EPCN系统时；

所述编码方式包括：Manchester编码和PAM编码；

所述接收到的以太网数据帧由Manchester编码的前导码和PAM编码的静负荷构成；

所述进行解码的步骤包括：根据Manchester编码方式对以太网数据帧中的前导码进行解码，并根据PAM编码方式对以太网数据帧中的静负荷进行解码。

13、一种发送端设备，其特征在于，该发送端设备包括：

信息获取单元，用于获取两种以上的编码方式；

编码执行单元，用于利用信息获取单元获取的所有编码方式对以太网数据帧进行编码，并将编码后的以太网数据帧输出到收发单元；

收发单元，用于将接收到的编码后的以太网数据帧发送给接收端设备。

14、根据权利要求13所述的发送端设备，其特征在于，所述信息获取单元，用于获取Manchester编码和PAM编码；

所述编码执行单元，用于根据信息获取单元获取的Manchester编码对以太网数据帧中的前导码进行编码，并根据信息获取单元获取的PAM编码对以太网数据帧中的静负荷进行编码。

15、一种接收端设备，其特征在于，该接收端设备包括：

信息获取单元，用于获取两种以上的编码方式；

解码执行单元，用于利用信息获取单元获取的所有编码方式对接口单元发来的编码后的以太网数据帧进行解码；

接口单元，用于将发送端设备发来的编码后的以太网数据帧输出到解码执行单元。

16、根据权利要求15所述的接收端设备，其特征在于，所述信息获取单元，用于获取Manchester编码和PAM编码；

所述解码执行单元，用于根据信息获取单元获取的Manchester编码对以太网数据帧中的前导码进行解码，并根据信息获取单元获取的PAM编码对以太网数据帧中的静负荷进行解码。

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