CN103327132B - 基于tdma体制无线通信系统的ip传输适配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及IP网络传输通信领域，具体涉及一种基于TDMA体制无线通信系统的IP传输适配方法。该方法建立MAC地址和系统TDMA传输信道以及IP地址和MAC地址之间的映射关系，对进入系统的IP数据包进行路由探测，生成路由信息，并根据路由信息进行桥接处理，生成MAC帧，通过MAC帧识别MAC地址，对应出传输信道，传递到对端设备，由对端设备反向处理后传到外部网络。本发明实现方式简单，只需采用通用处理器和操作系统平台，通过增加相应的驱动程序软件，并对特殊MAC地址的以太网帧进行处理即可。协议开销小，传输效率高，无线信道传输容量利用率高。

Description

基于TDMA体制无线通信系统的IP传输适配方法

技术领域

本发明涉及IP网络传输通信领域，具体涉及一种基于TDMA体制无线通信系统的IP传输适配方法。

背景技术

IP技术作为一种承载业务和沟通传输的中间体，随着Internet的成功而得到极大发展，一方面基于IP的业务应用快速发展，从数据通信业务发展到语音及视频业务；另一方面IP协议需要基础传输网络的承载，可以建立在多种基础传输平台上，需要通过各种传输适配手段对IP数据包进行传输。

常用的IP传输方式包括有线光网络中的GFP协议、基于同轴电缆的DVB协议、以太网协议等有线传输协议、基于2G移动通信中GPRS、EVDOlx的技术、基于3G移动通信中的WCDMA、CDMA2000的技术以及基于IEEE802.11a/b/g/n/ac等标准的无线局域网（wifi）技术等。但是在上述技术方法中，GFP协议、DVB协议和以太网协议主要面向有线点对点连接的通信网络，不适合在基于时隙结构的点对多点无线传输系统中使用，而基于2G、3G移动通信技术和基于无线局域网技术的IP传输方式，主要面向局端对于终端用户的接入，不具备路由和中继能力，因此不适合在作为干线传输的无线通信系统中采用，并且基于现有移动通信技术的IP传输实现方式复杂，其主要知识产权被各大通信设备商和运营商掌握，技术的实现难度和成本都较高，不适合在小规模的专用通信网中使用。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种基于TDMA体制无线通信系统的IP传输适配方法，主要面向基于时隙传输结构的TDMA点对多点无线通信系统，实现IP数据包的多方向路由处理和基于时隙的分片传输。

为达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于TDMA体制无线通信系统的IP传输适配方法，所用系统设备设有用于网络层处理的网络处理单元以及用于MAC层和物理层处理的多址单元，网络处理单元设有与外部网络连接的WAN接口和与多址单元连接的单元间接口，该方法通过网络处理单元和多址单元的统一配合实现，该方法包括以下步骤：

1)建立MAC层和物理层的映射关系：系统内部采用指定的MAC地址，并在多址单元中建立MAC地址和系统TDMA传输信道的对应机制；

2)建立IP地址和MAC地址的映射关系：

2-1）在网络处理单元中建立与每一个TDMA传输信道相对应的虚拟以太网网卡，并为其分配指定的MAC地址；这里的MAC地址与多址单元中用于与TDMA传输信道对应的MAC地址一致。

2-2）设置IP网络地址参数，网络处理单元在各虚拟以太网网卡和连接外部网络的WAN接口间进行IP路由探测，生成路由信息并写入操作系统内核路由表，建立系统网络与外部网络的路由信息；

2-3）网络处理单元根据路由信息对经WAN接口进入系统的IP数据包进行路由和桥接处理，通过某个虚拟以太网网卡、采用其指定的MAC地址形成MAC帧；

其中，路由探测由路由探测软件来执行，路由和桥接处理由网络处理单元利用其上运行的操作系统内核提供的路由处理和桥接转发功能来实现。

3)网络处理单元通过单元间接口将MAC帧发送给多址单元，由多址单元识别其MAC地址，对应出相应传输信道，并且对MAC帧缓存分片封装后，经多址单元分接处理后通过相应传输信道发送到对端设备；

4)对端设备多址单元将接收的分片数据重新组装成完整的MAC帧，经单元间接口传递给该设备的网络处理单元，由其识别MAC帧的地址通过指定的虚拟以太网网卡传到网络层，经路由和转发处理后，通过WAN接口传到外部网络。

网络处理单元以单元间互联的以太网接口为基础，建立针对每个TDMA传输信道的虚拟以太网网卡，并为其分配适当的网络地址。网络处理单元通过路由探测软件，在各个虚拟以太网网卡与连接外部网络的WAN接口上进行路由探测，并通过操作系统内核提供的路由处理和桥接机制，对接收到的IP数据包根据路由信息进行转发。网络处理单元为其所有的虚拟以太网网卡分配指定的MAC地址，这样通过虚拟以太网网卡转发的数据包在成为MAC帧时，就具有了对应的MAC地址，经过单元间连接的网络接口，传递到多址单元。对端多址单元将一个TDMA信道接收的MAC帧分片重新组装后，形成完整的MAC帧，然后经过单元间接口，传递到网络处理单元，在网络层经过路由和转发处理后，最终交付网络层以上各层进行处理。

网络处理单元和多址单元之间采用基于IEEE802.3标准的以太网连接，通过MAC帧进行通信。网络处理单元和多址单元之间传输的是具有指定MAC地址的以太网数据帧。

上文所述的多址单元采用FPGA时序电路实现MAC帧缓存、识别和TDMA分片传输。多址单元根据接收到的MAC帧地址，与TDMA信道对应，MAC帧经过缓存、分片后，由多址单元的复分接控制，经过传输系统的传输信道传递到对端。

本发明在同步TDMA无线传输系统中的IP路由转发处理和多址传输之间建立了一套IP传输适配机制，可保证变长的异步IP数据包能够通过定长的同步TDMA信道进行传输，并实现IP网络地址和TDMA传输方向之间的对应。本发明实现方式简单，只需采用通用处理器和操作系统平台，通过增加相应的驱动程序软件，并对特殊MAC地址的以太网帧进行处理即可。协议开销小，传输效率高，无线信道传输容量利用率高。

附图说明

图1是本发明IP传输适配原理框图；

图中，1、网络处理单元，2、多址单元，3、WAN接口，4、单元间接口。

具体实施方式

一种基于TDMA无线通信系统的IP传输适配方法，所用系统设备设有用于网络层处理的网络处理单元1以及用于MAC层和物理层处理的多址单元2，网络处理单元1设有与外部网络连接的WAN接口3和与多址单元2连接的单元间接口4，所述的多址单元2采用FPGA时序电路实现MAC帧缓存、识别和TDMA分片传输。该方法通过网络处理单元1和多址单元2的统一配合实现，具体包括以下步骤：

1)建立MAC层和物理层的映射关系：系统内部采用指定的MAC地址，并在多址单元中建立MAC地址和系统TDMA传输信道的对应机制；

2)建立IP地址和MAC地址的映射关系：

2-1）在网络处理单元中建立与每一个TDMA传输信道相对应的虚拟以太网网卡，并为其分配指定的MAC地址；

2-2）设置IP网络地址参数，网络处理单元通过路由探测软件在各虚拟以太网网卡和连接外部网络的WAN接口间进行IP路由探测，生成路由信息并写入操作系统内核路由表，建立系统网络与外部网络的路由信息；

2-3）网络处理单元利用其上运行的操作系统内核提供的路由处理和桥接转发功能，根据已建立的路由信息对经WAN接口进入系统网络处理单元的IP数据包进行路由和桥接处理，通过某个虚拟以太网网卡、采用其指定的MAC地址形成MAC帧；

3)网络处理单元通过单元间接口将MAC帧发送给多址单元，由多址单元识别其MAC地址，对应出相应传输信道，经过缓存后，按照TDMA空中帧结构将较长的MAC帧分片封装后，经多址单元分接处理后通过相应传输信道发送到对端设备；网络处理单元和多址单元间采用基于IEEE802.3标准的以太网连接，通过MAC帧进行通信。

4)对端设备多址单元根据TDMA空中帧结构将接收的分片数据重新组装成完整的MAC帧，经单元间接口传递给该设备的网络处理单元，由于MAC地址是指定的，网络处理单元的虚拟以太网网卡驱动程序识别MAC帧的地址，并将其由指定的虚拟以太网网卡传到操作系统内核网络层，再经路由和转发处理后，通过WAN接口传到外部网络，完成一次数据传输过程。

Claims (3)

1.一种基于TDMA体制无线通信系统的IP传输适配方法，所用系统设备设有用于网络层处理的网络处理单元以及用于MAC层和物理层处理的多址单元，网络处理单元设有与外部网络连接的WAN接口和与多址单元连接的单元间接口，该方法通过网络处理单元和多址单元的统一配合实现，其特征在于包括以下步骤：

1)、建立MAC层和物理层的映射关系：系统内部采用指定的MAC地址，并在多址单元中建立MAC地址和系统TDMA传输信道的对应机制；

2)、建立IP地址和MAC地址的映射关系：

2-1)在网络处理单元中建立与每一个TDMA传输信道相对应的虚拟以太网网卡，并为其分配指定的MAC地址；

2-2)设置IP网络地址参数，网络处理单元在各虚拟以太网网卡和连接外部网络的WAN接口间进行IP路由探测，生成路由信息并写入操作系统内核路由表，建立系统网络与外部网络的路由信息；

2-3)网络处理单元根据路由信息对经WAN接口进入系统的IP数据包进行路由和桥接处理，通过某个虚拟以太网网卡、采用其指定的MAC地址形成MAC帧；

3)、网络处理单元通过单元间接口将MAC帧发送给多址单元，由多址单元识别其MAC地址，对应出相应传输信道，并且对MAC帧缓存分片封装后，经多址单元分接处理后通过相应传输信道发送到对端设备；

4)、对端设备多址单元将接收的分片数据重新组装成完整的MAC帧，经单元间接口传递给该设备的网络处理单元，由其识别MAC帧的地址通过指定的虚拟以太网网卡传到网络层，经路由和转发处理后，通过WAN接口传到外部网络。

2.根据权利要求1所述的基于TDMA体制无线通信系统的IP传输适配方法，其特征在于：网络处理单元和多址单元之间采用基于IEEE802.3标准的以太网连接，通过MAC帧进行通信。

3.根据权利要求1所述的基于TDMA体制无线通信系统的IP传输适配方法，其特征在于：所述多址单元采用FPGA时序电路实现MAC帧缓存、识别和TDMA分片传输。