CN101707544A - E1信道多向网桥透传装置及方法 - Google Patents

E1信道多向网桥透传装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于窄带数据传输与交换技术领域，特别涉及一种利用E1信道透传以太网数据的装置和方法。E1信道多向网桥透传装置包括10M/100M以太网接口[1]，PHY接口[2]，E1接口及控制电路[3]，FPGA大规模交换矩阵芯片[4]，SDRAM存储器[5]，FPGA配置芯片[6]，CPU[7]；本发明所实现的功能可解决现有技术不能应用于点到多点的缺点。经实际测试，本发明的以太网数据至E1转换效率即E1信道利用率达90％。当两台设备点对点使用时，可完全替代现有技术；当多台设备使用时，可进行E1组网，实现对点多点以太网数据传输，且组网的设备间形成基于E1(2M)信道的局域网，各设备间也可自由传输以太网数据；此外利用E1接口的中继功能，多台设备间还可跨节点传输以太网数据。

Description

E1信道多向网桥透传装置及方法
技术领域
本发明属于窄带数据传输与交换技术领域，特别涉及一种利用E1信道透传以太网数据的装置和方法。
背景技术
当前，应用E1(2M)信道传输多种音频、数据越来越广泛，但在传输以太网数据时，现有的技术应用都是以点对点的方式形成一个以太网桥来透传，并使用流控技术及TCP/IP自身具有的一定程度的自适应能力，实现将10M/100M的宽带数据复合至只有2M带宽的E1信道中传输，应用较为广泛的是利用以太网转E1电路直接将以太网数据复合至E1信道中。这种方式虽实现了利用E1信道传输以太网数据的功能，但多数是独占方式，即E1信道被独占，不能再传输其它业务(如市场上的以太网至E1转换器)；目前虽已经出现可以不独占E1信道的技术，但仍然属于点对点传输，即同一时刻利用E1信道只能在两点之间传输以太网数据。
以上技术在需要点到多点同时传输时便无法应用，必须使用多对设备来完成，并且需要将多对设备的数据进行一定程度的整合，以及在中心节点占用额外的多个网口实现数据汇总。
发明内容
本发明的目的是：提供一种利用E1信道实现多向以太网数据透传功能，简称E1信道多向网桥透传功能，且不需额外占用多个网口来实现数据汇总的装置和方法。
本发明的技术方案是：一种E1信道多向网桥透传装置，它包括：10M/100M以太网接口，PHY接口，E1接口及控制电路，FPGA大规模交换矩阵芯片，SDRAM存储器，FPGA配置芯片，CPU；
所述10M/100M以太网接口连接以太网，接收或发送以太网数据；
所述PHY接口连接所述10M/100M以太网接口和所述FPGA大规模交换矩阵芯片，双向传递以太网数据；
所述E1接口及控制电路内设4个E1接口，连接所述FPGA大规模交换矩阵芯片，双向传递4路E1信道数据；
所述FPGA大规模交换矩阵芯片内置有4个出缓存器，4个入缓存器，4个发送缓存器；所述4个出缓存器分别接收所述E1接口及控制电路内设4个E1接口的数据，经缓存后发至所述PHY接口；所述4个入缓存器接收所述PHY接口的以太网数据，经所述SDRAM存储器、所述4个发送缓存器、所述E1接口及控制电路内设4个E1接口到4路E1信道；
所述FPGA配置芯片；
所述CPU以HDLC格式向所述FPGA大规模交换矩阵芯片发出控制命令；并对所述E1接口及控制电路[3]的可用时隙进行配置，选择独占E1方式或不独占方式。
一种E1信道多向网桥透传方法，它使用如上所述的E1信道多向网桥透传装置，并包括以下操作步骤：
A.从以太网到E1方向：
A1.所述FPGA大规模交换矩阵芯片[4]收到IP包，首先作解包处理，解掉RMII口数据的Preamble和SFD，对IP数据包不做任何处理，将每个IP数据包从所述入缓存器中读出并缓存到所述SDRAM存储器[5]；
A2.根据配置的E1时隙号将每个IP包拆分成以Byte为单位的数据流，再根据其目的地址送入相应的所述发送缓存器中，并在下一个时序来到时复合到相应的E1时隙中；
A3.IP数据传输时，总是在某个帧的第一个被配置为IP转E1的时隙处开始传输第一个Byte数据，紧接着其他的数据也被不断地复合到相应的时隙上，直到本包数据传输完成；同时，一个包的传输状态信息也被传送过去；
A4.在数据传输的过程中每帧数据的第16时隙，固定用来指示本帧的数据传输信息；具体规定为：在本帧传输之前，即上一帧的最后1bit处判断，如果待传输的IP包Byte个数大于32则在第16时隙放入十六进制数“h’FF”，如待发送的IP包Byte个数小于或等于32则在第16时隙的0～4Bit内放入实际剩下的十六进制Byte数目，5～7Bit补填二进制数“3’b000”；接收端根据第16时隙的数据内容和设备的配置数据从本帧32时隙中筛选出有效的数据，并重新组合成完整的IP包；
A5.当前一个IP包传输完成后，间隔1帧数据，再传输下一个IP包的数据；在此间隔帧中，第16时隙填十六进制数“h’00”；
B.从E1到以太网方向：
从E1送来的IP包数据也按照A步骤所述的相应时序关系和数据要求进行传输。
本发明所实现的功能可解决现有技术不能应用于点到多点的缺点。经实际测试，本发明的以太网数据至E1转换效率即E1信道利用率达90％，与现有技术相当。当两台设备点对点使用时，可完全替代现有技术；当多台设备使用时，可进行E1组网，实现对点多点以太网数据传输，且组网的设备间形成基于E1(2M)信道的局域网，各设备间也可自由传输以太网数据；此外利用E1接口的中继功能，多台设备间还可跨节点传输以太网数据，极大的方便了用户的使用。
附图说明
附图为本发明原理框图。
具体实施方式
实施例1：参见附图，一种E1信道多向网桥透传装置，其特征是：它包括：10M/100M以太网接口1，PHY接口2，E1接口及控制电路3，FPGA大规模交换矩阵芯片4，SDRAM存储器5，FPGA配置芯片6，CPU7；
所述10M/100M以太网接口1连接以太网，接收或发送以太网数据；
所述PHY接口2连接所述10M/100M以太网接口1和所述FPGA大规模交换矩阵芯片4，双向传递以太网数据；
所述E1接口及控制电路3内设4个E1接口，连接所述FPGA大规模交换矩阵芯片，双向传递4路E1信道数据；
所述FPGA大规模交换矩阵芯片4内置有4个出缓存器，4个入缓存器，4个发送缓存器；所述4个出缓存器分别接收所述E1接口及控制电路3内设4个E1接口的数据，经缓存后发至所述PHY接口2；所述4个入缓存器接收所述PHY接口2的以太网数据，经所述SDRAM存储器5、所述4个发送缓存器、所述E1接口及控制电路3内设4个E1接口到4路E1信道；
所述FPGA配置芯片6存储所述FPGA大规模交换矩阵芯片4的工作程序；
所述CPU7以HDLC格式向所述FPGA大规模交换矩阵芯片4发出控制命令；并对所述E1接口及控制电路3的可用时隙进行配置，选择独占E1方式或不独占方式。
实施例2：如实施例1所述E1信道多向网桥透传装置，其特征是：所述PHY接口2采用RTL8204芯片；所述FPGA大规模交换矩阵芯片4采用XC3S1200E芯片；所述FPGA配置芯片6采用XCF04S芯片；所述CPU7采用MPC866处理器。
实施例3：如实施例1或2所述的E1信道多向网桥透传装置，其特征是：所述FPGA大规模交换矩阵芯片4内4个发送存储器的数据存入时钟频率为50MHz，数据读取的时钟频率为100MHz。
实施例4：一种E1信道多向网桥透传方法，它使用如上1所述的E1信道多向网桥透传装置，并包括以下操作步骤：
A.从以太网到E1方向：
A1.所述FPGA大规模交换矩阵芯片4收到IP包，首先作解包处理，解掉RMII口数据的Preamble和SFD，对IP数据包不做任何处理，将每个IP数据包从所述入缓存器中读出并缓存到所述SDRAM存储器5；
A2.根据配置的E1时隙号将每个IP包拆分成以Byte为单位的数据流，再根据其目的地址送入相应的所述发送缓存器中，并在下一个时序来到时复合到相应的E1时隙中；
A3.IP数据传输时，总是在某个帧的第一个被配置为IP转E1的时隙处开始传输第一个Byte数据，紧接着其他的数据也被不断地复合到相应的时隙上，直到本包数据传输完成；同时，一个包的传输状态信息也被传送过去；
A4.在数据传输的过程中每帧数据的第16时隙，固定用来指示本帧的数据传输信息；具体规定为：在本帧传输之前，即上一帧的最后1bit处判断，如果待传输的IP包Byte个数大于32则在第16时隙放入十六进制数“h’FF”，如待发送的IP包Byte个数小于或等于32则在第16时隙的0～4Bit内放入实际剩下的十六进制Byte数目，5～7Bit补填二进制数“3’b000”；接收端根据第16时隙的数据内容和设备的配置数据从本帧32时隙中筛选出有效的数据，并重新组合成完整的IP包；
A5.当前一个IP包传输完成后，间隔1帧数据，再传输下一个IP包的数据；在此间隔帧中，第16时隙填十六进制数“h’00”；
B.从E1到以太网方向：
从E1送来的IP包数据也按照A步骤所述的相应时序关系和数据要求进行传输。

Claims (4)

1.一种E1信道多向网桥透传装置，其特征是：它包括：10M/100M以太网接口[1]，PHY接口[2]，E1接口及控制电路[3]，FPGA大规模交换矩阵芯片[4]，SDRAM存储器[5]，FPGA配置芯片[6]，CPU[7]；
所述10M/100M以太网接口[1]连接以太网，接收或发送以太网数据；
所述PHY接口[2]连接所述10M/100M以太网接口[1]和所述FPGA大规模交换矩阵芯片[4]，双向传递以太网数据；
所述E1接口及控制电路[3]内设4个E1接口，连接所述FPGA大规模交换矩阵芯片，双向传递4路E1信道数据；
所述FPGA大规模交换矩阵芯片[4]内置有4个出缓存器，4个入缓存器，4个发送缓存器；所述4个出缓存器分别接收所述E1接口及控制电路[3]内设4个E1接口的数据，经缓存后发至所述PHY接口[2]；所述4个入缓存器接收所述PHY接口[2]的以太网数据，经所述SDRAM存储器[5]、所述4个发送缓存器、所述E1接口及控制电路[3]内设4个E1接口到4路E1信道；
所述FPGA配置芯片[6]存储所述FPGA大规模交换矩阵芯片[4]的工作程序；
所述CPU[7]以HDLC格式向所述FPGA大规模交换矩阵芯片[4]发出控制命令；并对所述E1接口及控制电路[3]的可用时隙进行配置，选择独占E1方式或不独占方式。
2.根据权利要求1所述的E1信道多向网桥透传装置，其特征是：所述PHY接口[2]采用RTL8204芯片；所述FPGA大规模交换矩阵芯片[4]采用XC3S1200E芯片；所述FPGA配置芯片[6]采用XCF04S芯片；所述CPU[7]采用MPC866处理器。
3.根据权利要求1或2所述的E1信道多向网桥透传装置，其特征是：所述FPGA大规模交换矩阵芯片[4]内4个发送存储器的数据存入时钟频率为50MHz，数据读取的时钟频率为100MHz。
4.一种E1信道多向网桥透传方法，它使用如权利要求1所述的E1信道多向网桥透传装置，并包括以下操作步骤：
A.从以太网到E1方向：
A1.所述FPGA大规模交换矩阵芯片[4]收到IP包，首先作解包处理，解掉RMII口数据的Preamble和SFD，对IP数据包不做任何处理，将每个IP数据包从所述入缓存器中读出并缓存到所述SDRAM存储器[5]；
A2.根据配置的E1时隙号将每个IP包拆分成以Byte为单位的数据流，再根据其目的地址送入相应的所述发送缓存器中，并在下一个时序来到时复合到相应的E1时隙中；
A3.IP数据传输时，总是在某个帧的第一个被配置为IP转E1的时隙处开始传输第一个Byte数据，紧接着其他的数据也被不断地复合到相应的时隙上，直到本包数据传输完成；同时，一个包的传输状态信息也被传送过去；
A4.在数据传输的过程中每帧数据的第16时隙，固定用来指示本帧的数据传输信息；具体规定为：在本帧传输之前，即上一帧的最后1bit处判断，如果待传输的IP包Byte个数大于32则在第16时隙放入十六进制数“h’FF”，如待发送的IP包Byte个数小于或等于32则在第16时隙的0～4Bit内放入实际剩下的十六进制Byte数目，5～7Bit补填二进制数“3’b000”；接收端根据第16时隙的数据内容和设备的配置数据从本帧32时隙中筛选出有效的数据，并重新组合成完整的IP包；
A5.当前一个IP包传输完成后，间隔1帧数据，再传输下一个IP包的数据；在此间隔帧中，第16时隙填十六进制数“h’00”；
B.从E1到以太网方向：
从E1送来的IP包数据也按照A步骤所述的相应时序关系和数据要求进行传输。
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