CN101425843B - 串型连接系统及其通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种串型连接系统及其通信方法，所述方法包括步骤：当前远端设备接收到从其相邻下级远端设备传输来的子信道数据队列后，缓存收到的子信道数据队列；当前远端设备将自身传输的数据插入所缓存的子信道数据队列并向其上级远端设备传输子信道数据队列。通过本发明的串型连接系统及其通信方法，上行数据通信时，所有远端设备采用插队的方式发送数据，接入速度快，下行数据通信时各远端设备共用下行信道，信道利用率高。

Description

串型连接系统及其通信方法

技术领域

本发明涉及同步通信系统通信技术，特别是涉及一种串型连接系统及其通信方法。

背景技术

在一些同步通信系统中，由于系统结构的要求，同步通信系统由若干个远端设备(RE，Remote Equipment)和一个位于本地的远端设备控制器(REC，Remote Equipment Control)组成。如图1所示，一个以上RE，分别为RE0、RE1、......、REn等，通过光纤或电缆直接或通过其他RE间接连接到REC，RE受到REC控制，且与REC之间互相传输数据。每个RE的对外接口包括一个被控接口，称为S接口；一个主控接口，称为M接口，各RE之间并无数据交互，只存在下级RE通过上级RE向REC传输数据的上行数据通道，以及REC发出的经由上级RE向下级RE传输数据的下行数据通道。其中，所述上级RE是指相对而言靠近REC的RE，而下级RE为相对而言远离REC的RE；对于最靠近REC的RE而言，其上一级为REC，而最下级RE无下级RE。

这种REC和一个以上RE互相串型连接在一起的同步通信系统称为串型连接系统，如图1所示，串型连接系统上行数据通道由下一级RE的S接口连接至上一级RE的M接口，并逐级串接至REC；下行数据通道由REC开始，上一级RE的M接口连接至下一级RE的S接口，并逐级串接。物理上上下级RE之间或RE与REC之间通过IP网络、或串行总线、或其他连接方式实现连接。

串型连接系统中，逻辑上传输数据的通道称为信道，包括上行信道和下行信道，可以直接与物理意义上的上行数据通道或下行数据通道相对应，也可以仅仅是指上行数据通道或下行数据通道中承载某些特定业务的数据流。在串型连接系统中，REC和RE之间按照规定的同步数据帧进行通信，如图2(a)所示，信道可以承载全部同步数据帧的内容；或如图2(b)所示，信道只承载同步数据帧的部分内容，也即同步数据帧通过一个以上信道传输；或如图2(c)所示，信道周期性承载同步数据帧中的部分内容。同步数据帧中，通过定时传输帧头实现同步。

多级RE与REC之间通信的上行信道为一个多对一的通信信道，此时，多个RE需要复用该上行信道，为了避免数据发送冲突，多个RE分时发送数据，可以看作将上行信道分作了多个子信道。如图3所示，上行信道和下行信道均被分为N个子信道，其中N值为串型连接系统的容量，上行信道和下行信道的第1个子信道分别被称为上行公共子信道和下行公共子信道，第2到N个子信道分别称为上行私有子信道和下行私有子信道，由此，该串型连接系统能够最多支持N-1个RE，各RE在与其一一对应的私有子信道内与REC通信。这种方式下，各RE轮流发送数据，因此，串型连接系统中传输的数据帧从结构上看，等同于一个包含多个子信道数据的队列，队列包含多个子信道所发出的数据，其中每个子信道发出数据长度的上限相同。

现有技术中，串型连接系统初始化阶段内，或一个串型连接系统有新的RE加入时，初始化阶段的RE或新加入的RE最初没有与之对应的私有子信道，只能通过上行信道中的上行公共子信道对REC发送接入请求，并申请分配与之对应的私有子信道，REC监听所述上行公共子信道，接收到接入请求和私有子信道分配请求后，由编号为2到N的私有子信道中选取一个未分配的子信道作为发送请求RE的私有子信道，并通过下行公共子信道发送该私有子信道的信息至发起请求的RE，然后，REC和发起请求的RE更改为通过与该RE对应的上行私有子信道或下行私有子信道通信。

这种串型连接系统的现有通信方法中，为了避免数据冲突，上行公共子信道或下行公共子信道一个时刻只能被一个RE使用，所有没有对应私有子信道RE检测到上行公共子信道或下行公共子信道被其他RE所占用时，只能等到占用公共子信道RE分配到私有子信道并释放公共子信道后，才能发送接入请求和私有子信道分配请求，因此多个RE的接入操作必须依次进行，对于没有对应私有子信道RE数量较多的情况，接入操作所消耗的时间长，效率低。另外，RE和REC之间的通信从公共信道切换至私有子信道时操作复杂，容易出现切换不成功、控制信息丢失等现象。

另外，多级RE与REC之间通信的下行信道为一个一对多的通信信道，且REC知道已分配私有子信道RE的实际数目，而现有技术中还采用将下行信道分成下行公共子信道和一个或以上/下行私有子信道的方式，有下行数据发往的RE和无下行数据发往的RE的下行私有子信道宽度相等，这种通信方式下，信道利用率较低。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种串型连接系统及其通信方法，该方法能够解决现有技术中上行数据通信需要通过公共信道至私有子信道的切换才能实现远端设备接入，且下行信道利用率低的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种串型连接系统的通信方法，所述方法包括步骤：A、当前远端设备接收到从其相邻下级远端设备传输来的子信道数据队列后，缓存收到的子信道数据队列；B、当前远端设备将自身传输的数据插入所缓存的子信道数据队列，并向其上级远端设备传输子信道数据队列。

其中，所述将数据插入子信道数据队列的操作包括：当前远端设备将收到的子信道数据队列向后移动一个子信道位置，并在所述子信道数据队列的第一个子信道位置填入自身传输的数据。

本发明串型连接系统的通信方法步骤B之后，进一步包括：将当前远端设备的上级远端设备作为新的当前远端设备，重复执行步骤A和步骤B，直至所述子信道数据队列传输至远端设备控制器。

本发明串型连接系统的通信方法步骤A之前，进一步包括：串型连接系统根据其容量将上行信道划分为一个或一个以上子信道。

其中，所述自身传输的数据中包括当前远端设备的地址。

本发明串型连接系统的通信方法还包括：a、远端设备控制器为下行数据添加一个或一个以上目的远端设备的地址后，将发往所有远端设备的数据通过下行信道一起传输；b、每个远端设备收到下行数据后，直接传输给下一级远端设备，并根据自身地址从下行数据中提取发往自身的数据。

其中，所述远端设备的地址为远端设备的IP地址、或介质访问控制地址、或高级数据链路控制协议地址中的一种或多种。

一种串型连接系统，包括远端设备控制器和一个或以上远端设备，远端设备包括主控接口和被控接口，上级远端设备的主控接口连接至相邻下级远端设备的被控接口，远端设备控制器连接至第一级远端设备的被控接口，所述远端设备还包括数据缓存单元、移位操作单元和重组转发单元，数据缓存单元连接移位操作单元和主控接口，移位操作单元连接至重组转发单元，重组转发单元连接至被控接口，其中，数据缓存单元，用于在上行数据通信时，缓存从与本远端设备相邻下级远端设备传输来的子信道数据队列；移位操作单元，用于在上行数据通信时，将所缓存的子信道数据队列向后移动一个子信道，并将移动后的子信道数据队列传输给重组转发单元；重组转发单元，用于在上行数据通信时，在所述子信道数据队列的第一个子信道位置填入自身传输的数据，并通过被控接口向上级远端设备或远端设备控制器传输所述子信道数据队列。

其中，所述远端设备还包括直接转发单元和数据提取单元，所述直接转发单元连接主控接口和被控接口，数据提取单元连接至直接转发单元，直接转发单元用于在下行数据通信时，直接传输下行数据至下一级远端设备；数据提取单元用于在下行数据通信时，从直接转发单元所传输的下行数据中，根据自身地址提取发往本远端设备的数据。

本发明串型连接系统通信方法具有以下的优点：该方法上行信道的子信道不区分为公共子信道和私有子信道，所有RE采用插队的方式发送数据，因此不存在等候公共子信道的步骤，接入速度快、效率高，且不会发生公共信道切换至私有子信道的切换失败情况；该方法中下行信道不划分子信道，REC传输给RE的数据可以突破子信道的长度限制，因此信道利用率高。

本发明串型连接系统具有以下的优点：串型连接系统仅在RE内部添加数据缓存单元、移位操作单元和重组转发单元，即可完成子信道数据队列的缓存、移动和重组转发功能，实现RE通过插队方式发送数据的操作，结构简单，各RE不需要执行等候公共子信道的步骤，接入速度快、效率高。

附图说明

图1为现有技术串型连接系统的结构图；

图2(a)为串型连接系统信道和同步数据帧第一种关系示意图；

图2(b)为串型连接系统信道和同步数据帧第二种关系示意图；

图2(c)为串型连接系统信道和同步数据帧第三种关系示意图；

图3为现有技术串型连接系统上行或下行信道的结构示意图；

图4为本发明串型连接系统中远端设备结构图；

图5为本发明串型连接系统上行信道的结构示意图；

图6(a)为本发明串型连接系统通信方法上行数据通信方法的流程图；

图6(b)为本发明串型连接系统通信方法下行数据通信方法的流程图；

图7为本发明串型连接系统通信方法上行数据通信方法的示意图。

具体实施方式

本发明的基本思想是：上行信道的子信道不区分为公共子信道和私有子信道，所有RE采用插队的方式发送数据，下行信道不划分子信道，REC利用RE的地址给RE传输数据。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

本发明串型连接系统包括REC和一个或一个以上RE，RE包括M接口和S接口，上级RE的M接口连接至相邻下级RE的S接口，REC连接至第一级RE的S接口，如图4所示，所述RE还包括数据缓存单元、移位操作单元和重组转发单元，数据缓存单元连接移位操作单元和M接口，移位操作单元连接至重组转发单元，重组转发单元连接至S接口，另外，所述RE还包括直接转发单元和数据提取单元，所述直接转发单元连接M接口和S接口，数据提取单元连接至直接转发单元，其中，

M接口，用于在上行数据通信时，接收从下级相邻RE的S接口发送来的数据，或在下行数据通信时，向下级相邻RE的S接口传输数据；

S接口，用于在上行数据通信时，向上级相邻RE的M接口传输数据，或在下行数据通信时，接收来自上级相邻RE的传输来的数据；

数据缓存单元，用于在上行数据通信时，缓存从与本远端设备相邻下级RE传输来的子信道数据队列；

移位操作单元，用于在上行数据通信时，将所缓存的子信道数据队列向后移动一个子信道，并将移动操作后的子信道数据队列传输给重组转发单元；

重组转发单元，用于上行数据通信时，在所述子信道数据队列的第一个子信道位置中填入本RE传输的数据，重组子信道数据队列，并通过S接口向上级RE或REC传输所述子信道数据队列；

直接转发单元，用于下行数据通信时，通过本RE的M接口直接传输下行数据至下一级RE；

数据提取单元，用于下行数据通信时，从直接转发单元所传输的数据中，根据自身地址提取发往本RE的数据。

与现有技术不同，本发明的串型连接系统通信方法中上行信道的结构如图5所示，将上行信道分为N个子信道，其中N值为串型连接系统的容量，这N个子信道并不区分为公共子信道和私有子信道。

如图6(a)所示，本发明的串型连接系统通信方法中上行数据通信方法包括以下步骤：

步骤101：REC根据串型连接系统容量将上行信道划分为一个或一个以上子信道。

REC根据串型连接系统的容量，例如串型连接系统可以接入255个RE，则将上行信道分为255个子信道。所述子信道的划分，其实是指每个RE可以使用1/255的上行数据发送时间来发送数据，从而整个串型连接系统所传输的上行数据可以看作255个子信道数据所组成的队列。

步骤102：当前RE接收到从其下级相邻RE传输来的子信道数据队列后，缓存子信道数据队列。

对于最下级的RE而言，没有下级相邻RE，故不执行本步骤和步骤103中的移动操作，而直接执行步骤103中的填入数据操作。

非最下级RE接收到其下级相邻RE传输来的子信道数据队列后，将该子信道数据队列缓存在本RE的数据缓存单元。

步骤103：当前RE将该子信道数据队列向后移动一个子信道位置，并在所述子信道数据队列空出的第一个子信道位置填入自身传输的数据，重组子信道数据队列，并向本RE的上级传输该子信道数据队列。

步骤104：如果上级为REC，则REC接收所述子信道数据队列，此次上行数据传输过程结束，否则上级为RE，则由上级RE继续执行步骤102至103。

通过每一个RE将其下级RE传输来的子信道数据队列缓存、移动、填数据之后，串型连接系统中的所有RE都通过插队的方式发送了数据，因此这种方式中，各RE并不需要知道串型连接系统中一共拥有多少RE。也不需要关注公共信道是否被其他RE所占用，只需缓存、移动后，在子信道数据队列的首个子信道位置填入自己发送的数据即可。

为了保证REC能够从上行数据中辨识数据的来源，各RE发往REC的上行数据中可以携带自身地址以标识数据来源；所述地址由串型连接系统的连接方式或数据传输协议决定，可以为远端设备的IP地址、或介质访问控制(MAC，Media Access Control)地址、或高级数据链路控制(HDLC，High-Level Data LinkControl)协议地址中的一种或多种。

如图6(b)所示，本发明的串型连接系统通信方法中下行数据通信方法包括以下步骤：

步骤201：REC为下行数据添加一个或以上目的RE地址后，将发往所有RE的数据通过下行信道一起传输。

本发明串型连接系统通信方法中，下行信道不划分为多个子信道，REC发往各RE的数据共同占用下行信道，通过RE的地址来标识数据的发送目的RE，需要往多个RE发送数据时，发往多个RE的数据分别添加各自目的RE地址后共同组成下行数据。其中，所述地址为远端设备的IP地址、或MAC地址、或HDLC协议地址中的一种或多种。

步骤202：每个RE收到下行数据后，直接传输给下一级相邻RE，并根据自身地址从下行数据中提取发往本RE的数据。

每个RE收到下行数据后，由直接转发单元完成下行数据的直接转发，本RE的数据提取单元从直接转发单元传输的数据中，根据地址提取发往自身的数据。

通过上述方式，REC发往RE的数据不再限制在一个子信道所能够承载的范围内，如果REC发往某个RE的数据较多，则REC发网该RE的数据可以占据大部分甚至全部下行信道，这样能够提高下行信道的利用率。

举个例子说明本发明串型连接系统通信方法，如图7所示，一个串型连接系统包含REC和三个RE，分别为RE0、RE1和RE2。上行数据通信时，RE2首先在包含N个子信道数据的子信道数据队列的第1个子信道位置填入自身发往REC的数据；然后将该子信道数据队列传输到RE1，RE1接收到RE2传输来的子信道数据队列后，缓存该子信道数据队列，将RE2发送的数据后移至队列中第二个子信道位置，在空出的第一个子信道位置填入自己发送的数据，并将子信道数据队列传输给RE0；RE0接收到RE1传输来的子信道数据队列后，缓存该子信道数据队列，将RE0和RE1发送的数据后移至队列中第二个子信道位置和第三个子信道位置，在空出的第一个子信道位置填入自己发送的数据，并发送给REC。

REC不将下行信道划分为子信道，发往三个RE的数据共同占用下行信道，通过地址及其他符号例如长度标记、结束符等，来标识发往某个RE的数据的起始范围，例如：在发往RE的数据的起始位置填入RE地址，在最后位置填入结束符等。RE0、RE1和RE2分别根据地址及其他符号从下行数据中取出发往自身的数据。

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，本领域内技术人员应该能够联想到，通过不同的方式标识远端设备，将上行信道划分为不同数量的子信道，通过不同方式标识发往远端设备数据的起始范围，以及其它根据本发明的技术方案及其构思进行相应的等同改变或替换都应该属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种串型连接系统的通信方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

A、当前远端设备接收到从其相邻下级远端设备传输来的子信道数据队列后，缓存收到的子信道数据队列；

B、当前远端设备将自身传输的数据插入所缓存的子信道数据队列，并向其相邻上级远端设备传输子信道数据队列，

其中，所述将数据插入所缓存的子信道数据队列的操作包括：当前远端设备将所缓存的子信道数据队列向后移动一个子信道位置，并在移动后的子信道数据队列的第一个子信道位置填入自身传输的数据，

以及其中，步骤B之后，进一步包括：

将当前远端设备的相邻上级远端设备作为新的当前远端设备，重复执行步骤A和步骤B，直至子信道数据队列传输至远端设备控制器。

2.根据权利要求1所述的串型连接系统的通信方法，其特征在于，步骤A之前，进一步包括：串型连接系统根据其容量将上行信道划分为多个子信道。

3.根据权利要求1所述的串型连接系统的通信方法，其特征在于，步骤B中，所述自身传输的数据中包括当前远端设备的地址。

4.根据权利要求1所述的串型连接系统的通信方法，其特征在于，所述方法还包括：

a、远端设备控制器为下行数据添加一个以上目的远端设备的地址后，将发往所有远端设备的数据通过下行信道一起传输；

b、每个远端设备收到下行数据后，直接传输给下一级远端设备，并根据自身地址从下行数据中提取发往自身的数据。

5.根据权利要求3或4所述的串型连接系统通信方法，其特征在于，所述远端设备的地址为远端设备的IP地址、或介质访问控制地址、或高级数据链路控制协议地址中的一种或多种。

6.一种串型连接系统，包括远端设备控制器和多个远端设备，远端设备包括主控接口和被控接口，上级远端设备的主控接口连接至相邻下级远端设备的被控接口，远端设备控制器连接至第一级远端设备的被控接口，其特征在于，所述远端设备还包括数据缓存单元、移位操作单元和重组转发单元，数据缓存单元连接移位操作单元和主控接口，移位操作单元连接至重组转发单元，重组转发单元连接至被控接口，其中，

数据缓存单元，用于在上行数据通信时，缓存从与本远端设备相邻下级远端设备传输来的子信道数据队列；

移位操作单元，用于在上行数据通信时，将所缓存的子信道数据队列向后移动一个子信道位置，并将移动后的子信道数据队列传输给重组转发单元；

重组转发单元，用于在上行数据通信时，在移动后的子信道数据队列的第一个子信道位置填入自身传输的数据，并通过被控接口向相邻上级远端设备或远端设备控制器传输子信道数据队列。

7.根据权利要求6所述的串型连接系统，其特征在于，所述远端设备还包括直接转发单元和数据提取单元，所述直接转发单元连接主控接口和被控接口，数据提取单元连接至直接转发单元，其中，

直接转发单元，用于在下行数据通信时，直接传输下行数据至下一级远端设备；

数据提取单元，用于在下行数据通信时，从直接转发单元所传输的下行数据中，根据自身地址提取发往本远端设备的数据，

其中，所述下行数据是由发往多个远端设备的数据分别添加各自目的远端设备地址后共同组成的。

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