CN104486211B - 数据帧路由装置和led显示控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数据帧路由装置和LED显示控制系统。该数据帧路由装置包括逻辑处理模块以及四个双向数据端口；每两个双向数据端口形成一对同组端口；逻辑处理模块，用于当其中一对同组端口中的其中一个双向数据端口的数据帧丢失时，控制另一对同组端口与所述其中一对同组端口中的另一个双向数据端口进行实时双向透明转发；当所有同组端口均有一个双向数据端口的数据帧丢失时，控制其中一对同组端口中的另一个双向数据端口与另一对同组端口中的另一个双向数据端口进行实时双向透明转发；当只有一个双向数据端口能够接收到数据帧时，控制所述双向数据端口在接收到数据帧后反向回传所述数据帧。本发明能够大大提高系统的可靠性。

Description

数据帧路由装置和LED显示控制系统

技术领域

本发明涉及LED显示控制技术。

背景技术

随着LED材料技术工艺的提升与采购成本的极速下降，LED显示屏以突出的优势成为平板显示的主流产品之一，并在社会经济的许多领域得到广泛应用，主要包括：

(1)证券交易、金融信息显示。

(2)机场航班动态信息显示。民航机场建设对信息显示系统的要求非常明确，LED显示屏是航班信息显示系统FIDS(Flight information Display system)的首选产品。

(3)港口、车站旅客引导信息显示。以LED显示系统为主体的信息系统和广播系统、列车到发揭示系统、票务信息系统等共同构成客运枢纽的自动化系统，成为国内火车站和港口技术发展和改造的重要内容。

(4)体育场馆信息显示。LED显示屏作为比赛信息显示和比赛实况播放的的主要手段已取代了传统的灯光及CRT显示屏，在现代化体育场馆成为必备的比赛设施。

(5)道路交通信息显示。智能交通系统(ITS)的兴起，在城市效通、高速公路等领域，LED显示屏作为可变情报板、限速标志等，得到普遍采用。

(6)安防监控、调度指挥中心信息显示。安防监控、电力调度、车辆动态跟踪、车辆调度管理等，也在逐步采用高密度的LED显示屏。

(7)邮政、电信、商场购物中心等服务领域的业务宣传及信息显示。

(8)广告媒体新产品。除单一大型户内、户外显示屏做为广告媒体外，集群LED显示屏广告系统、列车LED广告发布系统等也已得到采用并正在推广。

(9)演出和集会。大型显示屏越来越普遍的用于公共和政治目的的视频直播，如在我国建国50周年大庆、世界各地的新千年庆典等重大节日中，大型显示屏在播放实况和广告信息发布方面发挥了卓越的作用。

(10)展览会，LED显示大屏幕作为展览组织者提供的重要服务内容之一，一些较大的LED大屏幕的专业性租赁公司与大规模的制造商向参展商提供有偿租赁服务。

LED显示屏控制系统(LED Display Control System)也称LED显示屏控制器/LED显示屏控制卡。它是组成LED显示屏的核心部件,由发送端(内置发送卡、外置发送盒)/多个接收卡(又称扫描卡)及相关辅助单元构成。

在实际使用时，由一个发送单元通过有线传输介质串联驱动多个(大多数情况下不少于40个)接收单元，再由每个接收单元控制一定面积的LED发光显示单元完成显示工作。

由于整个系统拓扑呈串联型，只有在所有单元均正常工作时，系统才可以有效的传递信息。

系统框图如图1所示，如由3行5列显示单元构成的显示系统。其网络拓扑简化如图2所示。

由图1和图2可见，本例由一个发送端和15个呈串联分布的接收单元构成，如果任意单元或其间的链路中断，整个系统将无法正常工作。

假设其中每个接收单元的可靠性为达到了99.99％,接收单元间通讯链路的可靠性为99％，则本例的接收子系统总体可靠性为：(未计入发送单元可靠性数据)

R＝(99.99％x 99％)¹⁵＝85.88％。

由于高清晰度电视广播节目的兴起与普及，作为公众媒体的LED显示系统的显示分辨率也同时急速提升，显示单元的数量呈几何级数的方式增长，接收结点的数量也同时大幅提升，系统的整体可靠性将会急剧降低，已不能满足相关市场的技术标准与应用环境提出的稳定性要求。

因此，业内相关厂商为此提出了以下的可靠性解决方案。

现有技术的第一种解决方案(环形链路备份方案)以如下：

系统网络拓扑框图如图3所示，本例由一个发送端和6个呈串联分布的接收单元构成，与上例不同的是：

●使用通讯电缆将发送单元上的空闲端口与最后一个接收单元的空闲端口相连接；

●设置发送单元的两个相关端口处于复制输出状态(输出相同的数据)；

●允许接收单元处于双线备份模式；

如果任意两个单元间的链路断线，后续接收单元将自动切换到备用通讯链路，如第4与5接收单元间的链路中断，则系统网络拓扑变为图4所示。

本方案通过连接发送与接收单元的空闲端口，构成闭合环路。在环上任一通讯链路发生中断时，仍可保持工作，但有两个或两个以上的环上结点(无论是通讯链路或接收单元)失效时，显示系统依然无法正常运行。

此时本方案的可靠性为：R＝(99.99％*99％)³＝99％,随着显示单元数量的提升，本方案可靠性会呈指数下降，用户将会无法接受。

现有技术的第二种解决方案(双回路双接收热备份方案)以如下：

业内方案提供商增加一并行控制环路，通过简单热冗余的方式，希望进一步提高系统的可靠性，达到客户提出的相关需求。

系统框图如5所示。

整个系统依然包含着15个显示单元和一个(或两个)发送单元。其中每个显示单元内置两个完全相同的接收单元(RX与RA)。发送单元接收前端的信号，将数据打包成数据帧，在所有的输出端口上复制输出。

正常工作时，每个显示单元中的两个接收单元均处于正常工作状态，其输出信号经两者逻辑判定后选择输出。

本方案即使引入第二环路，也无法完全解决结点失效问题，只是提高了允许的失效结点数量到3个点，在第4点发生失效时，依然会造成系统无法正常工作。

例如：在图5中，上环RX2-RX3，RX13-RX14间链路失效，由于下环的存在，第3-13显示单元依然可以借由下环中正常工作的RA3-RA13接收单元维持正常工作状态，即使下环中继续发生一个链路失效也没有问题。但若在此时，如果下环存在两个链路失效，则系统依然无法运行。例如下环的RA4-RA5/RA11-RA12的链路失效，则上下两环的交集即第5-11号共7个显示单元将无法显示。

以下为本发明所涉及到的专业术语的解释。

LED：发光二极管的简称。由含镓(Ga)、砷(As)、磷(P)、氮(N)等的化合物制成的二极管。当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管。在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。

LED显示控制系统：又称LED显示屏控制系统(LED Display Control System)/LED显示屏控制器/LED显示屏控制卡。它是组成LED显示屏的核心部件,由发送端(内置发送卡、外置发送盒)/接收卡(又称扫描卡)及相关辅助单元构成。它主要负责接收来自信号源(如：计算机显卡接口的画面、视频显示信息、互联网络信息数据)，通过内部数据处理，由内部通讯链路，以分区驱动方式生成LED显示屏所能识别的串行显示数据和扫描控制时序。

数据帧：所谓数据帧，就是数据链路层的协议数据单元，它包括三部分：帧头，数据部分，帧尾。其中，帧头和帧尾包含一些必要的控制信息，比如同步信息、地址信息、差错控制信息等；数据部分则包含网络层传下来的数据，比如数据包。在发送端，数据链路层把网络层传下来得数据封装成帧，然后发送到链路上去；在接收端，数据链路层把收到的帧中的数据取出并交给网络层。不同的数据链路层协议对应着不同的帧，所以，帧有多种，比如显示数据帧、配置数据帧等，其具体格式也不尽相同。

热备份：从广义上讲，就是对于重要的服务，使用两台相同功能的设备，互相备份，共同执行同一服务。当一台出现故障时，可以由另一台承担服务任务，从而在不需要人工干预的情况下，自动保证系统能持续提供服务。

对于显示控制系统方面而言，热备份特指基于使用两套完全相同的显示控制系统同时工作的设备热备份方案。来自前端设备的显示媒体内容同时分发给两套处于工作状态的显示控制系统。在同一时间内只有一套显示控制系统运行支撑着分区显示工作。当其中运行着的一套显示控制系统出现故障无法正常工作时，另一套备份显示控制系统会通过内部硬件自诊测(一般是通过心跳诊断)将自动激活，保证整套显示系统在短时间内完全恢复正常使用状态。

结点：结点是电路(网络)中一个支路的端点，或两个或两个以上支路的会合点。

通信链路：网络中两个结点之间的物理通道称为通信链路。

链路，所谓链路就是从一个节点到相邻节点的一段物理线路，而中间没有任何其他的交换节点。

根据通信链路的连接方法，可把通信链路分为两类：

(1)点对点连接通信链路，这时的链路只连接两个结点；

(2)多点连接链路，指用一条链路连接多少个(n>2)结点。

根据通信方式不同，则又可把链路分为两类：(1)单向通信链路和(2)双向通信链路。

传输介质：是指在网络中传输信息的载体，常用的传输介质分为有线传输介质和无线传输介质两大类。有线传输介质是指在两个通信设备之间实现的物理连接部分，它能将信号从一方传输到另一方，有线传输介质主要有双绞线、同轴电缆和光纤。双绞线和同轴电缆传输电信号，光纤传输光信号。

发送单元:也称发送卡，英文简称：TX。主要负责与前端信号源的接口，它将信号源提供的图像与视频数据，按照给定通讯格式封装成显示数据帧；将从上位机通讯接口(如：USB/串行通讯接口等)获得的控制数据(包含但不限于显示位置、亮度控制、GAMMA查找表)封装成控制数据帧，通过硬件接口发送至通讯链路。根据通讯链路介质的不同，可分为双绞线(网线)发送单元和光纤发送单元两大类，同样根据安装位置的不同，又可分为(计算机)内置发送卡和独立外置盒两类。

接收单元:也称接收卡，英文简称：RX。接收单元分布安装于各个显示单元内，主要完成以下功能：

●通过自身的两个双向全双工通讯链路端口，提供数据接收、解码与中继转发工作；

●自动根据控制数据帧数据，完成链路逻辑地址的自配置工作，同时同步修改控制数据帧对应数据内容，并转发至后续接收单元；

●根据显示单元的硬件电路结构特性，生成对应的画面显示数据，在发送单元的同步控制下，完成显示画面的同步刷新显示；

●接收提取显示单元的相关数据，打包成状态数据帧，通过上行数据链路，发送至发送单元

LED显示控制系统目前使用基于千兆以太网物理层接口的双向多结点千兆链路，其传输介质为：双绞线、同轴电缆和光纤。

发明内容

本发明的目的之一在于提出一种数据帧路由装置，其能解决目前的LED显示控制系统的可靠性差的问题。

本发明的目的之二在于提出一种LED显示控制系统，其能解决可靠性差的问题。

为了达到上述目的之一，本发明所采用的技术方案如下：

数据帧路由装置，其包括一逻辑处理模块以及与所述逻辑处理模块连接的(2n+2)个双向数据端口，n＝1、2、3……；每两个双向数据端口形成一对同组端口，并且在正常工作状态时，一对同组端口的数据帧传输状态为透明直接转发状态；

所述逻辑处理模块，用于当其中一对同组端口中的其中一个双向数据端口的数据帧丢失时，控制另一对同组端口与所述其中一对同组端口中的另一个双向数据端口进行实时双向透明转发；当所有同组端口均有一个双向数据端口的数据帧丢失时，控制其中一对同组端口中的另一个双向数据端口与另一对同组端口中的另一个双向数据端口进行实时双向透明转发；当只有一个双向数据端口能够接收到数据帧时，控制所述双向数据端口在接收到数据帧后反向回传所述数据帧。

优选的，n＝1。

优选的，所述逻辑处理模块为一FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)。

优选的，所述逻辑处理模块包括第一FPGA、第一数据通讯模块、第二FPGA和第二数据通讯模块，其中一半数量的同组端口以及第一数据通讯模块均与第一FPGA连接，另一半数量的同组端口以及第二数据通讯模块均与第二FPGA连接，第一数据通讯模块与第二数据通讯模块进行数据通讯。

为了达到上述目的之二，本发明所采用的一种技术方案如下：

LED显示控制系统，其包括一发送卡、多个接收卡和二个如本发明所述的数据帧路由装置；其中一个数据帧路由装置的其中一个双向数据端口与所述发送卡的第一输出端口连接，其剩余的双向数据端口与其中一半数量的接收卡一一对应连接；另一个数据帧路由装置的其中一个双向数据端口与所述发送卡的第二输出端口连接，其剩余的双向数据端口与另一半数量的接收卡一一对应连接；其中一半数量的接收卡也与另一半数量的接收卡一一对应连接。

为了达到上述目的之二，本发明所采用的另一种技术方案如下：

LED显示控制系统，其包括一发送卡、多个接收卡和多个如本发明所述的数据帧路由装置；其中两个数据帧路由装置与发送卡连接，多个接收卡通过其余的数据帧路由装置与所述其中两个数据帧路由装置连接。

本发明具有如下有益效果：

数据帧路由装置的存在将单一的总线形式的网络有机的转换成不同规模的二维网络，使得数据帧可以通过多重链路以正确的路径到达指定的接收卡。能够完全兼容现有各厂商的LED显示控制系统，能够将用户现有的LED显示控制系统网络无缝升级为构成具有多种链接拓扑方式的高可靠网络架构，大大的提高了系统的可靠性。

附图说明

图1为现有技术的串联型LED显示控制系统的系统框图；

图2为现有技术的串联型LED显示控制系统的网络拓扑图；

图3为现有技术的环形链路备份方案的LED显示控制系统的网络拓扑图；

图4为现有技术的环形链路备份方案的LED显示控制系统中有部分接收单元的链路中断后的网络拓扑图；

图5为现有技术的双回路双接收热备份方案的LED显示控制系统的系统框图；

图6为本发明实施例一的数据帧路由装置的结构示意图；

图7为本发明实施例二的数据帧路由装置的结构示意图；

图8为本发明实施例三的数据帧路由装置的结构示意图；

图9为本发明实施例四的LED显示控制系统的结构示意图；

图10为本发明实施例五的LED显示控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述。

目前，产品的开发设计按照可靠性的高低通常分为以下几个级别：

1.民用级可靠性：低可靠、低成本的设计级别，满足日常消费需求；通常设备按照5X8小时的稳定性设计，甚至在设计时根本无需考虑可靠性，只要能实现出来就可以了。系统的运行通常能满足每天正常工作8小时左右的可靠运行，并经常出现宕机、复位、业务中断等现象。

2.商用级可靠性：中等可靠、中等成本的设计级别，设备的稳定性能够满足连续多天可靠运行，但系统会出现宕机、复位等现象，业务偶尔中断，产品通常用硬件结合软件实现。

3.运营级可靠性：系统按7*24小时连续不间断运行设计，可靠性极高，极少出现宕机、复位现象。同时，业务不应出现中断，出现业务中断则视为产品事故，产品通常用纯硬件实现，硬件在设计上进行冗余备份、负载均衡等可靠性设计措施。

现有的主流LED显示控制系统的备份技术都是在现有硬件的基础上，通过使用部件、链路冗余的方法，达到部分的可靠性要求。由现有技术的例子可以看到，用户即使是使用了两套LED显示控制系统组成了双闭环，也没法达到现代安全监控系统与分布式媒体发布系统所期待的7*24小时运营级可靠性要求。

其主要的缺点在于，可靠性相对较差的通讯链路(电缆、接插件)没有构成二维网络，依然是串联形式的总线拓扑架构，总线环路之间没有数据备份、交换机制，对于任意结点并没有提供额外的传输路径，所以系统的整体可靠性无法达到有效的改善。

本发明通过在保持原有系统主要硬件架构的基础上，在外部线缆间接入数据帧路由装置或者在接收卡中融入数据帧路由装置，达到构成二维多路径传输的架构，从而在不大幅度提高成本的前提下，达到较为理想的可靠性指标。同样为现有已安装的系统提供相同的无缝升级解决方案。

实施例一

如图6所示，一种数据帧路由装置，其包括一逻辑处理模块以及与所述逻辑处理模块连接的四个支持千兆率通讯的双向数据端口，四个双向数据端口分别记为双向数据端口A、双向数据端口B、双向数据端口C和双向数据端口D。本实施例的逻辑处理模块为一FPGA。本实施例的数据帧路由装置可由外围支持电路驱动，外围支持电路由外部电源与配置电路构成，负责电源的不间断提供与工作状态的配置工作。双向数据端口A和双向数据端口B形成一对同组端口，双向数据端口C和双向数据端口D形成另一对同组端口。并且在正常工作状态时，一对同组端口的数据帧传输状态为透明直接转发状态，即不管数据帧的类型，将无条件的将各类数据帧转发至同组端口，如：A到B,B到A,C到D,D到C。

LED显示控制系统的通讯数据帧根据协议和用途区分，通常以下两大类构成：

1.控制类协议数据帧：包括但不限于位置配置数据帧、亮度控制帧、GAMMA查找表配置帧等多种；

2.显示数据广播数据帧：仅只有包含全部显示信息的显示数据帧一种。

它们可以根据相应的通讯协议由数据帧中指定位置的特征字节加以区分。

发送卡在工作时，将信号源提供的图像与视频数据，按照给定通讯格式封装成显示数据帧以不间断广播的方式通过硬件接口发送至通讯链路。同时，根据需要定时将由上位机通讯接口(如：USB/串行通讯接口等)获得的控制数据(包含但不限于显示位置设定、亮度控制、GAMMA查找表)封装成控制数据帧也发送至通讯链路。

其中，控制数据帧中的用于显示位置设定的位置配置数据帧是系统配置软件根据显示单元的物理位置，按照其连接顺序打包的，其内容和实际显示单元的物理位置一一对应，必须由指定的通讯链路加以传送。

位置配置数据帧是由配置软件根据端口链接接收单元的顺序构建的配置数据包，其典型结构如下：帧头、起始字节、数据指针字节、有效数据段0、有效数据段1、有效数据段2……有效数据段n、校验字节。

帧头和起始字节表示这个是位置配置数据帧数据包，有效数据段包含对应接收卡的相关配置数据(如：起始位置、单元尺寸、亮度、扫描方式等工作信息)，有效数据段的数量等同于发送端口上所链接的接收卡数量，每一接收卡配置数据段在数据包中的顺序位置与其在对应发送端口上链接顺序相同。

当发送卡发送位置配置数据帧时，数据指针字节的值是16进值的数值0"0x00H"，但它被第一个接收卡接收后，第一个接收卡会取出数据包中的有效数据段0配置自己的工作状态，同时把数据指针字节的值加1成为"0X01H"后，通过后向链路发送至第2个接收卡。

通过数据指针字节的自增益，每个接收卡可以准确的取得自己工作参数配置数据，从而保证整个LED显示控制系统协调有效的工作。

工作时，FPGA接收来自四个双向数据端口的通讯数据，A-B端口间、C-D端口间处于透明转发状态，各种协议包数据将双向透明转发至同组的对应端口，除位置配置数据帧外的控制数据也同样双向透明转发；如果任意端口发生数据链路中断事件，FPGA将根据内置的路由表将不同类型的数据转发到对应端口，不同的备份使用环境要求有着不同的路由表一一对应。当FPGA判断到有双向数据端口发生数据丢失时(可通过数据接收超时状态进行判断，一般来说链接丢失意味着对应的通讯电缆中断或者对应方向的设备故障)，其根据路由表进行如下控制：

当双向数据端口A的数据帧丢失时，数据帧由双向数据端口C、双向数据端口D与双向数据端口B进行实时双向透明转发，而位置配置数据帧由于存在着物理地址映射逻辑关系，所以不转发，断点后续的各接收卡由发送卡的备份端口(如第二输出端口)提供的反向的位置配置数据帧支持完成配置；

当双向数据端口A和双向数据端口D的数据帧丢失时，数据帧由双向数据端口B与双向数据端口C进行实时双向透明转发，而位置配置数据帧由于存在着物理地址映射逻辑关系，所以不转发，断点后续的各接收卡由发送卡提供的正向、反向的位置配置数据帧支持完成配置；

当双向数据端口A、双向数据端口B和双向数据端口C都发生数据帧丢失时，即只有双向数据端口D能够接收到数据帧时，双向数据端口D在接收到数据帧后反向回传所述数据帧，而位置配置数据帧丢弃不转发，其他各接收卡可由接收到的正向、反向位置配置数据帧支持完成配置。

实施例二

如图7所示，本实施例与实施例一的区别在于：逻辑处理模块包括第一FPGA、第一数据通讯模块、第二FPGA和第二数据通讯模块。双向数据端口A、双向数据端口B以及第一数据通讯模块均与第一FPGA连接，双向数据端口C、双向数据端口D以及第二数据通讯模块均与第二FPGA连接，第一数据通讯模块与第二数据通讯模块进行数据通讯。

并且，第一FPGA与第一接收卡进行集成，还用于通过第一显示接口电路驱动第一显示单元。第二FPGA与第二接收卡进行集成，还用于通过第二显示接口电路驱动第二显示单元。

也就是说，本实施例将接收卡进行定制，两个相互通信的接收卡可构成一个本实施例的数据帧路由装置。

实施例三

如图8所示，本实施例与实施例一的区别在于FPGA还连接一显示接口电路，直接将接收卡定制成数据帧路由装置。

实施例四

如图9所示，一种LED显示控制系统，其包括一发送卡TX、接收卡RX1-RX6和两个如实施例一所述的数据帧路由装置L1、L2。数据帧路由装置L1的其中一个双向数据端口与所述发送卡TX的第一输出端口连接，其剩余的双向数据端口与接收卡RX1-RX3一一对应连接。数据帧路由装置L2的其中一个双向数据端口与所述发送卡的第二输出端口连接，其剩余的双向数据端口与接收卡RX4-RX6一一对应连接。接收卡RX1-RX3也与接收卡RX4-RX6一一对应连接。

在实施例中，数据帧路由装置被设置成为1分3的分线器环路备份状态。

不难看出，在实施例中，只要同一接收卡的两个通讯链路没有同时中断，均不影响系统正常工作，同样L1、L2只要有一个正常工作，系统仍然可以保持运行。

本实施例的可靠性为：

R＝(1-(1-R_线缆*R_{数据帧路由装置}*R_线缆)*(1-R_线缆*R_{数据帧路由装置}*R_线缆*R_接收单元*R_线缆))*R_接收单元

＝(1-(1-99％*99.99％*99％)*(1-99％*99.99％*99％*99.99％*99％))*99.99％＝99.93％

整体可靠性为：R＝(99.93％)⁶＝99.58％

与现有技术的双回路双接收热备份方案相比可见，即使在很小规模的案例中，通过使用简单的分配备份方式，也可有效的提高系统的整体可靠性。

实施例五

如图10所示，一种LED显示控制系统，其包括一发送卡TX、接收卡RX1-RX16和如实施例一所述的数据帧路由装置L1-L6。数据帧路由装置L1和数据帧路由装置L2分别与发送卡TX连接，数据帧路由装置L1和数据帧路由装置L2也相互连接，数据帧路由装置L1还与接收卡RX1、RX5连接，数据帧路由装置L2还与接收卡RX9、RX13连接，接收卡RX5、RX6、RX9、RX10均与数据帧路由装置L3形成“X”型连接，接收卡RX2、RX3、RX6、RX7均与数据帧路由装置L4形成“X”型连接，接收卡RX10、RX11、RX14、RX15均与数据帧路由装置L5形成“X”型连接，接收卡RX7、RX8、RX11、RX12均与数据帧路由装置L6形成“X”型连接，接收卡RX1与接收卡RX2连接，接收卡RX13与接收卡RX14连接，接收卡RX3与接收卡RX4连接，接收卡RX15与接收卡RX16连接。

在本实施例中，共使用6个被设置成为自动路由备份状态的数据帧路由装置，发送卡TX的两个输出端口同时接到L1、L2，完成对主干线路的热冗余备份。

可以看出，每个接收卡至发送卡TX都存在着多个传输路径，且随着接收卡数量的增加，其可能的传输路径将呈多次方的规模迅速增加。也就是说，在本实施例中LED显示控制系统规模越大，系统整体可靠性越高。

在本实施例中，可能造成LED显示控制系统故障的发生概率如下：

A.显示单元自身故障，其发生概率为1，R_接收卡＝1-99.99％＝0.01％；

B.连接接收卡的两根电缆同时断线，其发生概率为(1-R_线缆)*(1-R_线缆)＝(1-99％)*(1-99％)＝0.01％；

C.两个相邻的数据帧路由装置同时故障，其发生概率为(1–R_{数据帧路由装置})*(1-R_{数据帧路由装置})

＝(1-99.99％)*(1-99.99％)＝0.000001％；

可以看出，在本实施例中，随着显示单元的规模上升，整体可靠性并没有下降，反而随着系统规模的扩大而直线上升。

使用本发明，厂商可以用增加不到30％控制系统成本，即可将现有系统的可靠性提升2-3个数量级，而且这是在保持与现有系统兼容性的前提下达到的，这也就意味着现有的已安装的LED显示控制系统可以通过无缝升级的方法有效的提高可靠性，而且投资仅为其他类似方案的30％。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.数据帧路由装置，其特征在于，包括一逻辑处理模块以及与所述逻辑处理模块连接的(2n+2)个双向数据端口，n＝1、2、3……；每两个双向数据端口形成一对同组端口，并且在正常工作状态时，一对同组端口的数据帧传输状态为透明直接转发状态；

所述逻辑处理模块，用于当其中一对同组端口中的其中一个双向数据端口的数据帧丢失时，控制另一对同组端口与所述其中一对同组端口中的另一个双向数据端口进行实时双向透明转发；当所有同组端口均有一个双向数据端口的数据帧丢失时，控制其中一对同组端口中的另一个双向数据端口与另一对同组端口中的另一个双向数据端口进行实时双向透明转发；当只有一个双向数据端口能够接收到数据帧时，控制所述双向数据端口在接收到数据帧后反向回传所述数据帧。

2.如权利要求1所述的数据帧路由装置，其特征在于，n＝1。

3.如权利要求1所述的数据帧路由装置，其特征在于，所述逻辑处理模块为一FPGA。

4.如权利要求1所述的数据帧路由装置，其特征在于，所述逻辑处理模块包括第一FPGA、第一数据通讯模块、第二FPGA和第二数据通讯模块，其中一半数量的同组端口以及第一数据通讯模块均与第一FPGA连接，另一半数量的同组端口以及第二数据通讯模块均与第二FPGA连接，第一数据通讯模块与第二数据通讯模块进行数据通讯，且成对同组端口均与同一个FPGA连接。

5.LED显示控制系统，其特征在于，包括一发送卡、多个接收卡和二个如权利要求1-4任一项所述的数据帧路由装置；其中一个数据帧路由装置的其中一个双向数据端口与所述发送卡的第一输出端口连接，其剩余的双向数据端口与其中一半数量的接收卡一一对应连接；另一个数据帧路由装置的其中一个双向数据端口与所述发送卡的第二输出端口连接，其剩余的双向数据端口与另一半数量的接收卡一一对应连接；其中一半数量的接收卡也与另一半数量的接收卡一一对应连接。

6.LED显示控制系统，其特征在于，包括一发送卡、多个接收卡和多个如权利要求1-4任一项所述的数据帧路由装置；其中两个数据帧路由装置与发送卡连接，多个接收卡通过其余的数据帧路由装置与所述其中两个数据帧路由装置连接。