CN101882975A - 一种利用以太帧前导码传输数据的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种利用以太帧前导码(Preamble)传输数据的方法。本发明把前导码的一部分用于传输数据，步骤为：(1)发送节点改变以太帧前导码(Preamble)的定义；(2)发送允许时，发送节点封装数据，并发送封装好的数据；(3)接收节点接收到封装好的数据，去除数据封装，并获取数据进行相应处理。本发明不改变以太帧结构，所传输数据可以通过路由器、交换机等以太设备，适用范围较广，有效地提高了以太网的使用率。

Description

一种利用以太帧前导码传输数据的方法
技术领域
本发明涉及一种以太网数据传输方法，特别涉及一种利用以太帧前导码(Preamble)传输数据的方法。
背景技术
以太网技术已成为局域网的主流技术。在网络带宽需求不断增长的背景下，提高以太网的带宽利用率有很重要的现实意义。为提高带宽利用率，常采用的方法有提高端口数量、利用帧间隙传输信息等，上述方法或需要增加硬件成本、或在不同设备之间不能传输。IEEE802.3对以太网帧结构作了定义。图1为IEEE802.3以太网帧结构图。它包括7字节前导码(Preamble)101，接收站通过该字段知道导入帧，并且该字段提供了同步化接收物理层帧接收部分和导入比特流的方法；1字节帧起始界定符(Start-of-Frame Delimiter，SFD)102；6字节目标地址(Destination Address，DA)103；6字节源地址(Source Address，SA)104；2字节长度/类型(Length/Type)105，如果采用可选格式组成帧结构，该字段既表示包含在帧数据字段中的MAC客户机数据长度，也表示帧类型；46-1500字节的数据(Data)字段106；4字节的帧校验序列(Frame Check Sequence，FCS)107，该序列包括32位的循环冗余校验(CRC)值。图2为IEEE802.3以太帧前导码(Preamble)/帧起始界定符(SFD)的定义示意图。7字节前导码(Preamble)101字段中1和0交互使用，具体数值为01010101，即0x55。1字节帧起始界定符(SFD)102字段中1和0交互使用，结尾是两个连续的1，具体数值为11010101，即0xD5。EPON的帧结构在原IEEE802.3的基础上对前导码(Preamble)和帧起始界定符(SFD)做了修改，图3为EPON前导码(Preamble)/帧起始界定符(SFD)的定义示意图。保持第1、2、4、5字节(即201、202、204、205)不变，即为0x55；逻辑链路起始界定符(Start of LLID Delimiter，SLD)203字段，其值为0xD5；逻辑链路标识符LLID[15:8]206字段为逻辑链路标识符的高八位；逻辑链路标识符LLID[7:0]207字段为逻辑链路标识符的低八位；循环冗余校验(CRC8)208字段为CRC校验值。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种利用以太帧前导码传输数据的方法，有效提高以太网的利用率。
为达到上述目的本发明采用下述技术方案：
一种利用以太帧前导码传输数据的方法，实现步骤为：
(1)发送节点改变以太帧前导码(Preamble)的定义；
(2)发送允许时，发送节点封装数据，并发送封装好的数据；
(3)接收节点接收到封装好的数据，去除数据封装，并获取数据进行相应处理。
上述利用以太帧前导码(Preamble)传输数据的方法所述的步骤(1)前还包括：判断是否有数据需要通过前导码进行传输，如果有则上述利用以太帧前导码(Preamble)传输数据的方法所述步骤进行传输，否则，不改变以太帧前导码的定义并按照传统以太网帧结构进行传输。
上述利用以太帧前导码(Preamble)传输数据的方法步骤(1)所述的改变以太帧前导码(Preamble)的定义，包括：
保留原前导码(Preamble)中若干字节为同步(SYN)字段，用于同步；
设置数值标识(VID)字段，用于标识所传输数据的数值是否为帧起始界定符(SFD)的值；
设置数据起始标识(SID)字段，用于表示数据的开始；
设置数据(DATA)字段，用于传输数据；
设置校验(CRC)字段，用于所传数据的循环冗余校验(CRC)。
上述利用以太帧前导码(Preamble)传输数据的方法步骤(2)所述封装数据，进一步包括以下步骤：
(21)判断是否包含数值为帧起始界定符(SFD)值的数据，如果不包含，则直接封装到前导码(Preamble)的数据(DATA)字段中发送，否则，继续执行如下步骤：
(22)标记数值标识(VID)；
(23)修改数值为帧起始界定符(SFD)值的数据，使其不等于帧起始界定符(SFD)值；
(24)将数据封装到前导码(Preamble)的数据(DATA)字段中发送。
上述利用以太帧前导码(Preamble)传输数据的方法步骤(3)所述的去除数据封装，进一步包括以下步骤：
(31)判断数值标识(VID)，查看是否有数值为帧起始界定符(SFD)值的数据，如果没有，则直接去除封装获取数据，否则，继续执行以下步骤：
(32)把对应的数据还原成帧起始界定符(SFD)值。
本发明不改变以太帧结构，所传输数据可以通过路由器、交换机等以太设备，适用范围较广，有效地提高了以太网的利用率。
附图说明
图1是IEEE802.3以太网帧结构图；
图2是IEEE802.3以太帧前导码(Preamble)/帧起始界定符(SFD)的定义示意图；
图3是EPON前导码(Preamble)/帧起始界定符(SFD)的定义示意图；
图4是本发明的前导码(Preamble)的定义示意图；
图5是本发明一实施例中前导码(Preamble)的具体定义图a；
图6是本发明一实施例中前导码(Preamble)的具体定义图b；
图7是本发明数据封装过程示意图；
图8是本发明去除数据封装过程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举优选实施例进行说明。该方法首先要判断是否有数据需要通过前导码进行传输：如果没有，则不改变以太帧前导码的定义并按照传统以太网帧结构进行传输；如果有，则对前导码进行定义。图5是本发明的前导码(Preamble)的定义示意图：保留原前导码(Preamble)中若干字节为同步(SYN)字段301，用于同步；设置数值标识(Value Identification，VID)字段302，用于标识所传输数据的数值是否为帧起始界定符(SFD)的值；设置数据起始标识(Start Identification，SID)字段303，用于表示数据的开始；设置数据(DATA)字段304，用于传输数据；设置校验(CRC)字段305，用于所传数据的循环冗余校验(CRC)。
本利用以太帧前导码(Preamble)传输数据地方法，实现步骤为：
(1)发送节点改变以太帧前导码(Preamble)的定义；
(2)发送允许时，发送节点封装数据，并发送封装好的数据；
(3)接收节点接收到封装好的数据，去除数据封装，并获取数据进行相应处理。
图5是本发明一实施例中前导码(Preamble)的具体定义图a。在一实施例中，前导码中各个字节可定义如下：保留原前导码(Preamble)中第1字节为同步(SYN)字段301，具体数值为01010101，即0x55；设置第2字节的低4位为数值标识(Value Identification，VID)字段302，每位对应数据(DATA)字段304中的一个字节，数据(DATA)字段中如果有数据的数值为帧起始界定符(SFD)值(0xD5)时，把该字节对应的标识位置1，否则置0；设置第2字节的高4位为数据起始标识(Start Identification，SID)字段303，用于表示数据的开始，具体数值可以为1010，即表示下一字节为数据字节；设置第3、4、5、6字节为数据(DATA)字段304，用于传输数据；设置第7字节为校验(CRC)字段305，用于循环冗余校验。
图6是本发明一实施例中前导码(Preamble)的具体定义图b。在一实施例中，前导码中各个字节可定义如下：保留原前导码(Preamble)中第1、2字节为同步(SYN)字段301，具体数值均为01010101，即0x55；设置第3字节为数值标识(Value Identification，VID)字段302，保留高6位，低2位中每位对应数据(DATA)字段304中的一个字节，数据(DATA)字段中如果有数据的数值为帧起始界定符(SFD)值(0xD5)时，把该字节对应的标识位置1，否则置0；设置第4字节的为数据起始标识(Start Identification，SID)字段303，用于表示数据的开始，具体数值可以为10101010，即表示下一字节为数据字节；设置第5、6字节为数据(DATA)字段304，用于传输数据；设置第7字节为校验(CRC)字段305，用于循环冗余校验。
图7为本发明数据封装过程示意图。当步骤401发送允许时，发送节点根据上述前导码的定义封装数据，并发送封装好的数据。封装过程具体包括以下步骤：步骤402首先判断传输数据中是否包含数值为帧起始界定符(SFD)值的数据(SFD值一般为0xD5，为方便说明，以下出现SFD值处，均用0xD5代替)如果不包含，则直接封装到前导码(Preamble)的数据(DATA)字段中发送，否则，继续执行步骤403、404、405；步骤403标记数值标识(VID)，即把对应数值为0xD5的位置为1；步骤404修改数值为0xD5的数据，SFD在以太帧表示帧起始界定符，如有0xD5的数据时，系统会误把该数据所在的位置作为帧起始界定符，因此需要作出修正，如把该数据加1(或减1)，使其不等于0xD5；步骤405将数据封装到前导码(Preamble)的数据(DATA)字段中发送。
接收节点接收到封装好的数据，去除数据封装，并获取数据进行相应处理。图8是本发明去除数据封装过程示意图。步骤501节点接收到数据，步骤502判断数值标识(VID)，查看是否有置1的位，如果没有，则直接去除封装获取数据，否则，继续执行步骤503、504；步骤503把对应的数据进行修正，如减1(或加1)，还原成0xD5；步骤504获取数据并进行相应处理。
本发明不改变以太帧结构，所传输数据可以通过路由器、交换机等以太设备，适用范围较广，有效地提高了以太网的使用率。
以上所述为本发明的较佳实施方式，并非用于限制本发明的范围，凡在本发明精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均含于本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以本发明的权利要求为准。

Claims (5)

1.一种利用以太帧前导码传输数据的方法，其特征在于，实现步骤为：
(1)发送节点改变以太帧前导码的定义；
(2)发送允许时，发送节点封装数据，并发送封装好的数据；
(3)接收节点接收到封装好的数据，去除数据封装，并获取数据进行相应处理。
2.根据权利要求1所述的一种利用以太帧前导码传输数据的方法，其特征在于所述的步骤
(1)前还包括：判断是否有数据需要通过前导码进行传输，如果有则按照权利要求1所述步骤进行传输，否则，不改变以太帧前导码的定义并按照传统以太网帧结构进行传输。
3.根据权利要求1所述的一种利用以太帧前导码传输数据的方法，其特征在于所述步骤(1)的发送节点改变以太帧前导码的定义，包括：
保留原前导码中若干字节为同步SYN字段，用于同步；
设置数值标识VID字段，用于标识所传输数据的数值是否为帧起始界定符SFD的值；
设置数据起始标识SID字段，用于表示数据的开始；
设置数据DATA字段，用于传输数据；
设置校验CRC字段，用于传输数据的循环冗余校验CRC；
4.根据权利要求1所述的一种利用以太帧前导码传输数据的方法，其特征在于所述步骤(2)的封装数据，包括以下步骤：
(21)判断是否包含数值为帧起始界定符SFD值的数据，如果不包含，则直接封装到前导码的数据DATA字段中发送，否则，继续执行如下步骤：
(22)标记数值标识VID；
(23)修改数值为帧起始界定符SFD值的数据，使其不等于帧起始界定符SFD值；
(24)将数据封装到前导码的数据DATA字段中发送。
5.根据权利要求1所述的一种利用以太帧前导码传输数据的方法，其特征在于所述步骤(3)的去除数据封装，包括以下步骤：
(31)判断数值标识VID，查看是否有数值为帧起始界定符SFD值的数据，如果没有，则直接去除封装获取数据，否则，继续执行以下步骤：
(32)把对应的数据还原成帧起始界定符SFD值。
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