CN102457426A - 一种汇聚型EoPDH网桥设备及其数据传输方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汇聚型EoPDH网桥设备及其数据传输方法，所述方法中上行数据的传输过程包括：在每个E1-MAC模块端，同时接收来自线路接口模块的n个E1接口上发的E1数字信号，并将所接收到的E1数字信号转换为以太网数据包后依次通过1个以太网接口发送给以太网交换芯片，由其将以太网数据包转发至服务器端；下行数据的传输过程包括：在每个E1-MAC模块端，在接收到以太网交换芯片下发的以太网数据包时，将该以太网数据包转换为E1数字信号后复制n份，分别发送至对应的n个E1接口，之后由线路接口模块进行信号处理后通过传输线路传送至客户端。本发明降低了设备的实现难度，节省了FPGA资源，可实现更多的E1接入数量。
Description
技术领域
本发明涉及通信网络技术，尤其涉及一种适合远程数据采集、集中监控等星状组网要求的高密度汇聚型EoPDH（Ethernet-over-PDH）网桥设备及其数据传输方法。
背景技术
EoPDH网桥一般采取E1点对点方式形成两点间的连接，两端各放一台EoPDH网桥。
在实际的远程数据采集、集中监控接入网组网应用中，利用现有的丰富的星型E1资源，EoPDH网桥常用于单点到多点的星状组网：如图1所示，在汇聚侧放置多路EoPDH网桥，EoPDH网桥的数量和远方客户端的数量一样且每个EoPDH网桥包括一个E1接口和一个以太网接口，所有的EoPDH网桥转换出来的以太网数据包经过SWITCH（交换机设备）汇聚后接入到服务器侧。
在汇聚侧，也有布置汇聚型EoPDH设备的。但是，这些传统的汇聚型EoPDH网桥设备如图2所示，仅仅是把多个EoPDH网桥和具有与EoPDH网桥相等数量的以太网端口的以太网交换芯片简单地整合成单台，具有系统结构复杂、成本高的缺点。这种设备一般使用逻辑芯片（FPGA）实现，一个E1接口对应一个100M以太网接口，E1接口所接收到的E1信号经转换成以太网数据包后通过对应的100M以太网接口发送至内置多端口的以太网交换芯片，以太网交换芯片将多路以太网数据包汇聚后通过外部以太网接口发送至服务器端。因为每一路E1信号带宽只有2Mbps，而100M网口的效能是E1信号速率的50倍，所以该传统的汇聚型EoPDH网桥设备采用一个100M网口接入一路E1信号还造成了资源的严重浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种汇聚型EoPDH网桥设备及其数据传输方法，降低设备结构复杂度和实现成本，节省资源。
本发明实施例是这样实现的： 一种汇聚型EoPDH网桥设备，包括：依次连接的以太网交换机芯片、E1-MAC模块和线路接口模块；其中，
所述以太网交换机芯片，包括内置的与E1-MAC模块相同数量的以太网接口和外置的以太网接口，通过各个内置的以太网接口与各个E1-MAC模块分别连接，通过外置的以太网接口与服务器通信，用于实现以太网数据包的转发；
所述E1-MAC模块，同时与n个E1接口连接，所述n≥1且n≤32；用于同时接收来自n个E1接口的E1数字信号，并将所接收到的E1数字信号转换为以太网数据包后依次发送至与本模块连接的以太网接口；接收来自与本模块连接的以太网接口的以太网数据包并将其转换为E1数字信号后复制n份，分别发送至对应的n个E1接口；
线路接口模块，用以提供多个E1接口，分别与所述E1-MAC模块连接；用于接收所述E1-MAC模块的E1数字信号并将其转换后发送到通信线路上传输，或者将通信线路上传输来的信号转换为E1数字信号后发送给所述E1-MAC模块。
其中，所述E1-MAC模块包括：1个以太网MAC模块、1个E1发送缓冲区、16个E1接收缓冲区、1个E1发送子模块、16个E1接收子模块，所述16个E1接收子模块分别与线路接口模块的16个E1接口一一对应连接。
所述以太网MAC模块进一步包括1个以太网发送子模块和1个以太网接收子模块，同时与所述以太网交换机芯片内置的一个以太网接口连接；所述E1接收缓冲区和E1接收子模块一一对应连接。
其中，所述E1发送缓冲区，用于缓存以太网接收子模块所收到的以太网数据包。
所述E1接收缓冲区，用于缓存对应E1接收子模块对所接收的E1数字信号进行协议转换后输出的以太网数据包。
所述以太网接收子模块，用于接收来自以太网接口的以太网数据包并将其缓存于E1发送缓冲区，由E1发送子模块按序发送。
所述E1发送子模块，同时与线路接口模块的对应16个E1接口分别连接，用于将缓存于E1发送缓冲区中的以太网数据包转换为E1数字信号并复制16份后分别发送给对应的16个E1接口。
所述E1接收子模块，用于接收来自与其连接的E1接口的E1数字信号并将其转换为以太网数据包后缓存于对应的E1接收缓冲区。
所述以太网发送子模块，用于轮询所述16个E1接收缓冲区，将其中缓存的以太网数据包依次发送至以太网接口。
其中，所述E1-MAC模块的数量为一个，且所述线路接口模块采用具有16个E1接口的线路接口单元。
其中，所述E1-MAC模块的数量为4个，且所述线路接口模块采用具有64个E1接口的线路接口单元。
其中，所述E1-MAC模块的数量为4个，且所述线路接口模块采用同步数据传输体系处理芯片。
一种如上所述的汇聚型EoPDH网桥设备的数据传输方法，包括上行数据的传输过程和下行数据的传输过程；其中，上行数据的传输过程包括：
在每个E1-MAC模块端，同时接收来自线路接口模块的n个E1接口上发的E1数字信号，并将所接收到的E1数字信号转换为以太网数据包后依次通过1个以太网接口发送给以太网交换芯片，由其将以太网数据包转发至服务器端。
下行数据的传输过程包括：
在每个E1-MAC模块端，在接收到以太网交换芯片下发的以太网数据包时，将该以太网数据包转换为E1数字信号后复制n份，分别发送至对应的n个E1接口，之后由线路接口模块进行信号处理后通过传输线路传送至客户端。
其中，所述E1-MAC模块将所接收到的E1数字信号转换为以太网数据包后依次发送给以太网交换芯片的步骤进一步包括：
所述E1-MAC模块的以太网发送子模块轮询各个E1接收子模块对应的E1接收缓冲区，查询其中是否缓存有以太网数据包，若有，则将该以太网数据包发送通过以太网接口发送至以太网交换芯片；若没有，则继续下一E1接收缓冲区的查询。
其中，在上行数据的传输过程中，所述E1-MAC模块端同时接收来自线路接口模块的16个E1接口上发的E1数字信号。
在下行数据的传输过程中，所述E1-MAC模块端将所述E1数字信号复制16份，分别发送至对应的16个E1接口。
本发明实施例与现有技术相比，有益效果在于：
本发明采用多路（16路）E1信号共享一个100M以太网接口的方式，大大降低了设备的实现难度，简化了组网系统的复杂度，提高了可靠性，为远程数据采集、集中监控应用提供了一种高性价比的组网方案；另外，与传统的汇聚型EoPDH网桥设备相比，本发明可节省一半以上的FPGA资源，可以实现大于一倍的接入数量。
附图说明
图1是采用传统的EoPDH网桥实现的星状组网系统结构图。
图2是采用传统的汇聚型EoPDH网桥实现的星状组网系统结构图。
图3是本发明实施例中16E1-MAC模块的结构图。
图4是本发明实施例中16E1-MAC模块的下行数据传输方法原理图。
图5是本发明实施例中16E1-MAC模块的上行数据传输方法原理图。
图6是本发明实施例中16路E1汇聚型EoPDH网桥设备结构图。
图7是本发明实施例中64路E1汇聚型EoPDH网桥设备结构图。
图8是本发明实施例中设有STM-1接口的63路E1汇聚型EoPDH网桥设备结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明中，采用16路E1数字信号共享一个以太网接口的方式为优选方式，以下部分将按照该优选方式进行描述，相应的E1-MAC模块称为16E1-MAC模块。
请参阅图3，本实施例所提供的16E1-MAC模块包括1个以太网MAC模块301、1个E1发送缓冲区302、16个E1接收缓冲区303、1个E1发送子模块304、16个E1接收子模块305；以太网MAC模块301与以太网交换机芯片内置的一个以太网接口连接，进一步包括1个以太网发送子模块311和1个以太网接收子模块312；16个E1接收缓冲区303和16个E1接收子模块305一一对应连接。
其中，E1发送缓冲区302，用于缓存以太网接收子模块312所收到的来自以太网接口的以太网数据包。
E1接收缓冲区303，用于缓存对应E1接收子模块305对所接收到的来自E1接口的E1数字信号进行协议转换后输出的以太网数据包。
以太网接收子模块312，用于接收来自以太网接口的以太网数据包并将其缓存于E1发送缓冲区302，由E1发送子模块304按序发送。
E1发送子模块304，同时与线路接口模块的16个E1接口连接，用于将缓存于E1发送缓冲区302中的以太网数据包转换为E1数字信号并复制16份后分别发送给对应的16个E1接口。
E1接收子模块305，用于接收来自与其连接的E1接口的E1数字信号并将其转换为以太网数据包后缓存于对应的E1接收缓冲区303。
以太网发送子模块311，用于轮询16个E1接收缓冲区303，将其中缓存的以太网数据包发送至以太网接口。
综上，16E1-MAC模块具有以下特点。
请参阅图4，该图所示为上述16E1-MAC模块在数据下行方向的工作原理，包括：
以太网接收子模块接收到以太网数据包时，将以太网数据包缓存于E1发送缓冲区中；E1发送子模块从E1发送缓冲区中提取以太网数据包，将该以太网数据包转换成E1数字信号后复制16份，分别发送给与其连接的16个E1接口。其中，E1发送子模块对发送信号的“复制”，是通过把1路E1发送信号线连接到16路发送端口实现，在逻辑芯片里，只消耗极少的连线资源。
请参阅图5，该图所示为上述16E1-MAC模块在数据上行方向的工作原理，包括：
16个相互独立的E1接收子模块分别将所接收到的E1数字信号转换为以太网数据包后缓存于对应的E1接收缓冲区中；以太网发送子模块采用“轮询”的方式，查询各个E1接收子模块是否接收到以太网数据包，如果有，则将数据包通过以太网接口发送至以太网。该过程中，由于每路E1数字信号的接收速率最大仅2Mbps，而以太网发送子模块发送的最大速率最大可达100 Mbps，所以以太网发送子模块轮询16路接收数据时仅使用了32%的带宽效能。
“轮询”方式工作流程顺序如下。
a、判断当前轮询的E1端口号n，若1≤n≤16，则查询E1接口号为n的E1接收子模块对应的E1接收缓冲区中是否缓存有以太网数据包；否则，查询E1接口号为1的E1接收子模块。
b、如果当前E1接口号为n的E1接收子模块对应的E1接收缓冲区中缓存有以太网数据包，则通过以太网发送子模块发送到以太网交换机芯片；如果没有收到，则无需处理。
c、准备查询下一个E1接口的E1接收子模块，n = n+1。
d、返回到步骤a。
请参阅图6，该图所示为本发明实施例提供的16路E1汇聚型EoPDH网桥设备结构，包括：1个以太网交换机芯片RTL8306、1个16E1-MAC模块、1个具有16个E1接口的LIU（Line Interface Unit，线路接口单元）。
其中，以太网交换机芯片RTL8306包括一个内置的100M以太网接口（MII），与16E1-MAC模块连接；还包括外置的由内置以太网接口扩展出的多个互通的100M以太网接口，用以满足用户双网口备份、本地监听的需求。
16E1-MAC模块，用以完成16路E1数字信号通过一路100M以太网接口转发。
LIU具有16个E1接口，分别与16E1-MAC模块连接，把16E1-MAC模块输出的16路E1数字信号转换成适合在传输线路上传输的E1模拟信号，之后发送至传输线路上，可以支持75欧姆阻抗匹配，也可以支持120欧姆阻抗。
请参阅图7，该图所示为本发明实施例提供的64路E1汇聚型EoPDH网桥设备结构，包括：1个以太网交换机芯片88E6095、内含4个16E1-MAC模块的FPGA、1个具有64个E1接口的LIU。
其中，以太网交换机芯片88E6095包括四个内置的以太网接口，分别与各16E1-MAC模块连接；还包括外置的2个1000M以太网接口和1个100M以太网接口，这样可以满足用户双网口备份、本地监听的需求。
内含4个16E1-MAC模块的FPGA，用以完成64路E1数字信号通过4个100M以太网接口的数据转发。
LIU，具有64个E1接口，分别与4个16E1-MAC模块连接，把所有16E1-MAC模块输出的64路E1数字信号转换成适合在传输线路上传输的E1模拟信号，之后发送至传输线路上，可以支持75欧姆阻抗匹配，也可以支持120欧姆阻抗。
请参阅图8，该图所示为本发明实施例提供的外设有STM-1接口的63路E1汇聚型EoPDH网桥设备结构，包括：1个以太网交换机芯片、内含4个16E1-MAC模块的FPGA、1个具有63个E1接口的SDH处理芯片。
其中，以太网交换机芯片包括四个相互连接的内置的100M以太网接口，分别与各16E1-MAC模块连接，还包括扩展得到的外置的1个1000M以太网接口。
内含4个16E1-MAC模块的FPGA，用以完成63路E1数字信号通过4个100M以太网接口的数据转发。
SDH处理芯片，具有63个E1接口且分别与4个16E1-MAC模块连接，还具有一个光接口，用以将63路E1数字信号转换为E1模拟信号后封装在SDH开销里通过光纤传输出去，或者接收光纤传输来的光信号并经转换为E1数字信号后通过相应E1接口发送至16E1-MAC模块。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种汇聚型EoPDH网桥设备，其特征在于，包括：依次连接的以太网交换机芯片、E1-MAC模块和线路接口模块；其中，
所述以太网交换机芯片，包括内置的与E1-MAC模块相同数量的以太网接口和外置的以太网接口，通过各个内置的以太网接口与各个E1-MAC模块分别连接，通过外置的以太网接口与服务器通信，用于实现以太网数据包的转发；
所述E1-MAC模块，同时与n个E1接口连接，所述n≥1且n≤32；用于同时接收来自n个E1接口的E1数字信号，并将所接收到的E1数字信号转换为以太网数据包后依次发送至与本模块连接的以太网接口；接收来自与本模块连接的以太网接口的以太网数据包并将其转换为E1数字信号后复制n份，分别发送至对应的n个E1接口；
线路接口模块，用以提供多个E1接口，分别与所述E1-MAC模块连接；用于接收所述E1-MAC模块的E1数字信号并将其转换后发送到通信线路上传输，或者将通信线路上传输来的信号转换为E1数字信号后发送给所述E1-MAC模块。
2.如权利要求1所述的汇聚型EoPDH网桥设备，其特征在于，所述E1-MAC模块包括：1个以太网MAC模块、1个E1发送缓冲区、16个E1接收缓冲区、1个E1发送子模块、16个E1接收子模块，所述16个E1接收子模块分别与线路接口模块的16个E1接口一一对应连接；
所述以太网MAC模块进一步包括1个以太网发送子模块和1个以太网接收子模块，同时与所述以太网交换机芯片内置的一个以太网接口连接；所述E1接收缓冲区和E1接收子模块一一对应连接；其中，
所述E1发送缓冲区，用于缓存以太网接收子模块所收到的以太网数据包；
所述E1接收缓冲区，用于缓存对应E1接收子模块对所接收的E1数字信号进行协议转换后输出的以太网数据包；
所述以太网接收子模块，用于接收来自以太网接口的以太网数据包并将其缓存于E1发送缓冲区，由E1发送子模块按序发送；
所述E1发送子模块，同时与线路接口模块的对应16个E1接口分别连接，用于将缓存于E1发送缓冲区中的以太网数据包转换为E1数字信号并复制16份后分别发送给对应的16个E1接口；
所述E1接收子模块，用于接收来自与其连接的E1接口的E1数字信号并将其转换为以太网数据包后缓存于对应的E1接收缓冲区；
所述以太网发送子模块，用于轮询所述16个E1接收缓冲区，将其中缓存的以太网数据包依次发送至以太网接口。
3.如权利要求2所述的汇聚型EoPDH网桥设备，其特征在于，所述E1-MAC模块的数量为一个，且所述线路接口模块采用具有16个E1接口的线路接口单元。
4.如权利要求2所述的汇聚型EoPDH网桥设备，其特征在于，所述E1-MAC模块的数量为4个，且所述线路接口模块采用具有64个E1接口的线路接口单元。
5.如权利要求2所述的汇聚型EoPDH网桥设备，其特征在于，所述E1-MAC模块的数量为4个，且所述线路接口模块采用同步数据传输体系处理芯片。
6.一种如权利要求1所述的汇聚型EoPDH网桥设备的数据传输方法，其特征在于，包括上行数据的传输过程和下行数据的传输过程；其中，
上行数据的传输过程包括：
在每个E1-MAC模块端，同时接收来自线路接口模块的n个E1接口上发的E1数字信号，并将所接收到的E1数字信号转换为以太网数据包后依次通过1个以太网接口发送给以太网交换芯片，由其将以太网数据包转发至服务器端；
下行数据的传输过程包括：
在每个E1-MAC模块端，在接收到以太网交换芯片下发的以太网数据包时，将该以太网数据包转换为E1数字信号后复制n份，分别发送至对应的n个E1接口，之后由线路接口模块进行信号处理后通过传输线路传送至客户端。
7.如权利要求6所述的汇聚型EoPDH网桥设备的数据传输方法，其特征在于，所述E1-MAC模块将所接收到的E1数字信号转换为以太网数据包后依次发送给以太网交换芯片的步骤进一步包括：
所述E1-MAC模块的以太网发送子模块轮询各个E1接收子模块对应的E1接收缓冲区，查询其中是否缓存有以太网数据包，若有，则将该以太网数据包发送通过以太网接口发送至以太网交换芯片；若没有，则继续下一E1接收缓冲区的查询。
8.如权利要求6或7所述的汇聚型EoPDH网桥设备的数据传输方法，其特征在于，
在上行数据的传输过程中，所述E1-MAC模块端同时接收来自线路接口模块的16个E1接口上发的E1数字信号；
在下行数据的传输过程中，所述E1-MAC模块端将所述E1数字信号复制16份，分别发送至对应的16个E1接口。
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