CN108040301A - 光通信系统、方法及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光通信系统、方法及存储介质，PCIE装置通过光纤与数据汇总装置连接，并基于PCIE协议接收PET/MR成像系统数据，将接收的PET/MR成像系统数据通过PCIE端口传输至重建计算机，重建计算机重建影像。通过光纤连接通信，消除传输中线缆间距离短，易产生干扰的问题。光通信方法，使PCIE系统在获取多条通道的光纤信号后，对光纤信号优先级进行划分，使PCIE交换装置与数据汇总装置、重建计算机间有规律传输，解决设备连接过多，易干扰的问题。

Description

光通信系统、方法及存储介质

技术领域

本发明涉及数据通信领域，特别是涉及一种光通信系统、方法、存储介质。

背景技术

随着社会的发展，时代的进步，通信技术越来越被重视。各大企业、机构对数据通信的使用十分频繁，若通过无线传输的方式进行连接，会发生带宽低、速度慢的情况。

传统技术中采用铜芯线缆进行互连，由于设备连接过多，铜芯线缆间距离较短，易产生干扰。

发明内容

基于传统技术中，因设备连接过多且线缆间距离近，导致产生干扰的问题，本发明的目的在于提供一种光通信系统、方法、存储介质。

一种光通信系统，所述通信系统包括：数据汇总装置、PCIE交换装置和重建计算机；所述数据汇总装置用于采集PET/MR成像系统数据；所述PCIE交换装置与所述数据汇总装置通过光纤连接，并基于PCIE协议接收所述PET/MR成像系统数据，用于将采集的PET/MR成像系统数据通过PCIE端口传输至重建计算机；所述重建计算机用于接收PET/MR成像系统数据，并进行影像重建，得到PET/MR影像。

在其中一个实施例中，所述PCIE交换装置包括：接收端和发送端；所述接收端包括多个接收端口，用于与多个数据汇总装置连接，接收多个通道的PET/MR成像系统数据；或用于与所述重建计算机连接，接收控制指令；所述发送端通过PCIE端口与所述重建计算机连接，用于将接收到的多个通道的PET/MR成像系统数据，并传输至重建计算机；或与所述多个数据汇总装置连接，用于将接收到的控制指令传输至所述多个数据汇总装置。

在其中一个实施例中，所述数据汇总装置包括第一光纤收发模块及数据采集模块，所述数据采集模块用于采集PET/MR成像系统数据；所述第一光纤收发模块与PCIE交换装置连接，用于将所述PET/MR成像系统数据转换成光信号并发送至所述PCIE交换装置；所述PCIE交换装置包括第二光纤收发模块及PCIE交换芯片，所述第二光纤收发模块与所述第一光纤收发模块相连，用于接收所述第一光纤收发模块输出的光信号，并将所述光信号转换为电信号，通过PCIE交换芯片发送至重建计算机。

在其中一个实施例中，所述PCIE交换芯片包括多个虚拟PCI-to-PCI桥，所述PCIE交换芯片通过所述多个虚拟PCI-to-PCI桥连接至多个所述数据汇总装置。

在其中一个实施例中，所述PCIE芯片还包括逻辑处理模块，用于根据仲裁机制来判断各数据汇总装置采集的数据报文的优先级，并根据所述优先级分配各个数据汇总装置与重建计算机的通信。

一种光通信方法，所述方法包括如下步骤：获取多个所述数据汇总装置通过多条通信通道的通信数据报文；通过PCIE交换装置对所述通信数据报文进行优先级划分，得到每一通信数据报文的等级；根据所述通信数据报文的等级通过所述PCIE交换装置传输通信数据。

在其中一个实施例中，所述PCIE交换装置与所述数据汇总装置、重建计算机之间采用PCIE协议进行数据通信。

在其中一个实施例中，获取多个所述数据汇总装置通过多条通信通道的通信数据报文的步骤前包括：对所述PCIE交换装置与所述数据汇总装置之间的PCIE链路训练；若PCIE链路训练成功，则控制所述重建计算机与所述数据汇总装置进行模拟信号传输；若PCIE链路训练失败，则跳转至对所述PCIE交换装置与所述数据汇总装置之间的PCIE链路训练，直到训练成功为止。

在其中一个实施例中，对所述PCIE交换装置与所述数据汇总装置之间的PCIE链路训练的步骤包括：检测链路接收器是否存在；若检测链路接收器存在，则进一步检测链路轮询状态；若检测链路轮询成功，则检测链路配置状态；若检测链路配置成功，则进行模拟信号传输。

一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现光通信方法的方法。

本发明的光通信系统、方法及存储介质，PCIE装置通过光纤与数据汇总装置连接，并基于PCIE协议接收PET/MR成像系统数据，将接收的PET/MR成像系统数据通过PCIE端口传输至重建计算机，重建计算机重建影像。通过光纤连接通信，消除传输中线缆间距离短，易产生干扰的问题。

附图说明

图1为一实施例的光通信系统的结构图；

图2为一实施例的应用场景下通信系统的多端口的结构图；

图3为一实施例的通信方法的流程图；

图4为一实施例的链路训练的流程图；

图5为一实施例的模拟信号传输的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案更加清楚，以下结合附图，对本发明的技术方案进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明并不用于限定本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明一实施例提供的一种光通信系统，如图1所示，该系统包括：数据汇总装置1001、PCIE交换装置1002和重建计算机1003；数据汇总装置1001用于采集PET/MR成像系统数据；PCIE交换装置1002与数据汇总装置1001通过光纤连接，并基于PCIE协议接收PET/MR成像系统数据，与重建计算机1003通过端口连接，用于将采集的PET/MR成像系统数据通过PCIE端口传输至重建计算机1003；重建计算机1003用于接收PET/MR成像系统数据，并进行影像重建，得到PET/MR影像；也就是说，数据汇总装置1001将采集每条通道传输而来的数据，再汇总所有数据形成统一传输状态，并且在传输过程中避免了PCIE协议的转换过程。

如图1所示，光通信系统可以是包括：数据汇总装置、PCIE交换装置、重建计算机以及光纤收发模块，光纤收发模块用于光电转换。其中，PCIE交换装置可以是单板0，数据汇总装置可以是单板1、单板2等。单板0通过PCIE电接口(如金手指插槽等，被称为上游端口)与重建计算机互连，经过PCIE交换装置引出4路PCIE通道(或更多路，由PCIE交换装置决定，被称为下游端口)，每一路经过光纤收发模块将电信号转给光信号传输，单板1、单板2、……为系统中多个不同的数据汇总设备，与重建计算机通过光纤互连成多个不同的PCIEX1链路，如此，每一个设备都可与重建机实现PCIE Gen1/Gen2/Gen3的光通信，通信速率根据实际数据量决定。

在其中一个实施例中，如图2所示，光通信系统包括：1个PCIE交换装置端口与1个数据汇总装置4个端口通过光纤互连成一个PCIE X4链路。PCIE交换装置实现了1个上游端口(与重建计算机通过插槽互连)和4个下游端口(通过光纤与下游数据汇总设备)互连，PCIE交换装置内部由多个虚拟PCI-to-PCI桥组成。在实际互连中，重建计算机可经过PCIE交换装置判断出下游链路通过光纤连接的设备数量及位置，并通过PCIE交换装置内部的虚拟PCI桥与下游设备建立互连，当有多个下游设备(如图1中单板1、单板2、……)需要同时与重建计算机建立通信时PCIE交换装置根据内部自有的仲裁机制来判断各单板设备通信数据报文的优先级，从而确定设备对PCIE上游链路的优先使用权，如此实现多个下游数据汇总设备与上游重建计算机的PCIE通信。

可看出，PCIE交换装置无需额外增加处理器将PCIE总线数据转换为其他协议数据，从而也就无需额外的软件代码开发，减少了设计开发的工作量，同时实现了设备间直接采用PCIE协议进行光通信，更为可靠、稳定。

PET/MR系统也称为正电子发射计算机断层扫描，正电子发射计算机断层扫描是核医学领域比较先进的临床检查影像技术。PET采用湮没辐射和正电子准直技术，从体外无损伤地、定量地、动态地测定PET显像剂或其代谢物分子在活体内的空间分布、数量及其动态变化，从分子水平上获得活体内PET显像剂与靶点相互作用所产生的生化、生理及功能代谢变化的影像信息，为临床研究提供重要资料。

重建计算机用于影像重建，影像重建是在放射医疗设备中应用，显示人体各部分的图像。影像重建主要有投影重建、明暗恢复形状、立体视觉重建和激光测距重建。

在其中一个实施例中，PCIE交换装置包括：接收端和发送端；

接收端包括多个接收端口，用于与多个数据汇总装置连接，接收多个通道的PET/MR成像系统数据；或用于与所述重建计算机连接，接收控制指令；

发送端通过PCIE端口与所述重建计算机连接，用于将接收到的多个通道的PET/MR成像系统数据，并传输至重建计算机；或与多个数据汇总装置连接，用于将接收到的控制指令传输至所述多个数据汇总装置。

PCIE交换装置接收端拥有多个端口，多个端口通过光纤与多台设备相连接，可以同时接收多条通道传输的数据信号，数据信号可以是PET/MR成像系统数据。PCIE交换装置发送端与重建计算机相连接，PCIE交换装置将接收的多条光信号汇总后，转换为统一形态的数据信号，PCIE交换装置将汇总后的数据信号，也就是PET/MR成像系统数据传输至重建计算机。重建计算机再进行重建影像，得到PET/MR影像。

PCIE交换装置还可以通过接收端与所述重建计算机连接，用于接收重建计算机下发的控制命令。PCIE交换装置发送端与多个数据汇总装置连接，将接收到的控制命令传输至多个数据汇总装置，使数据汇总装置通过PCIE交换装置将采集到的图像数据传输给重建计算机。

在其中一个实施例中，数据汇总装置包括第一光纤收发模块及数据采集模块，数据采集模块用于采集PET/MR成像系统数据；第一光纤收发模块与PCIE交换装置连接，用于将PET/MR成像系统数据转换成光信号并发送至PCIE交换装置；PCIE交换装置包括第二光纤收发模块及PCIE交换芯片，第二光纤收发模块与所述第一光纤收发模块相连，用于接收所述第一光纤收发模块输出的光信号，并将所述光信号转换为电信号，通过PCIE交换芯片发送至重建计算机。

数据汇总装置中的数据采集模块，接收多条通道传输而来的PET/MR成像系统数据，再通过第一光纤收发模块将PET/MR成像系统数据转换成光信号，传输至PCIE交换装置，第二光纤模块将上述光信号转换成电信号，通过PCIE交换芯片将包含PET/MR成像系统数据的电信号传输至重建计算机进行影像重建。

在其中一个实施例中，所述PCIE交换芯片包括多个虚拟PCI-to-PCI桥，所述PCIE交换芯片通过所述多个虚拟PCI-to-PCI桥连接至多个所述数据汇总装置。也就是说，PCIE交换芯片包括多个虚拟PCI-to-PCI桥，PCIE交换芯片与多个数据汇总装置通过虚拟PCI-to-PCI桥进行连接，并传输数据。

PCI-to-PCI桥是对系统内PCI总线的扩展，PCI-to-PCI是用来连接两条PCI总线。PCI-to-PCI桥设备既可以嵌入在PCI总线上，也可以安装在PCI扩展连接器的一个插卡上。PCI-to-PCI提供了一条PCI总线至另一条PCI总线之间的桥接，但它在其主PCI总线上只相当于一个电气负载。新的PCI总线就可以支持一定数量的额外设备或PCI扩展连接器。

在其中一个实施例中，所述PCIE芯片还包括逻辑处理模块，用于根据仲裁机制来判断各数据汇总装置采集的数据报文的优先级，并根据所述优先级分配各个数据汇总装置与重建计算机的通信。数据报文中包含了将要发送的完整的数据信息，光纤是承载数据的介质，通过光纤对封装好的数据报文进行传输。

PCIE芯片通过自身的仲裁机制对数据汇总装置采集的数据报文进行优先级的判定，根据优先级的划分将汇总的数据传输至重建计算机。仲裁机制是通过人工对PCIE芯片的进行设置，指定不同报文优先级的高低，从而进行数据通信。

一个实施例还提供一种光通信方法，如图3所示，所述方法包括如下步骤：

步骤S301，获取多个所述数据汇总装置通过多条通信通道的通信数据报文；PCIE交换装置接收到多个数据汇总装置通过多条通道传输的数据报文，对每条通道的数据传输状态进行调整。

步骤S302，通过PCIE交换装置对所述通信数据报文进行优先级划分，得到每一通信数据报文的等级；优先级划分是对PCIE交换装置接收到的多条通道的数据报文进行数据通信的优先级排序。

步骤S303，根据所述通信数据报文的等级通过所述PCIE交换装置传输通信数据。通过PCIE交换装置与数据汇总装置、重建计算机数据的连接，使数据汇总装置与重建计算机间通过PCIE交换装置进行传输状态调整，进行数据通信。

在其中一个实施例中，PCIE交换装置与数据汇总装置、重建计算机之间采用PCIE协议进行数据通信。在整个数据通信过程中，PCIE交换装置、数据汇总装置、重建计算机之间始终采用PCIE协议进行数据通信。

PCIE协议是一种高速串行计算机扩展总线标准。PCIE属于高速串行点对点双通道高带宽传输，所连接的设备分配独享通道带宽，不共享总线带宽，主要支持主动电源管理，错误报告，端对端的可靠性传输，热插拔以及服务质量(QOS)等功能。

在其中一个实施例中，如图4所示，获取多个所述数据汇总装置通过多条通信通道的通信数据报文的步骤前包括：

步骤S401，对所述PCIE交换装置与所述数据汇总装置之间的PCIE链路训练；上述过程也可以成为准备过程，首先数据汇总设备上电，然后数据汇总设备等待PCI，重建计算机准备对互连PCIE设备进行链路训练。

步骤S402，若PCIE链路训练成功，则控制所述重建计算机与所述数据汇总装置进行模拟信号传输；PCIE训练成功后，在进行正常通信前，使重建计算机与数据汇总设备进行模拟信号通信，确认传输状态。

若PCIE链路训练失败，则跳转至对所述PCIE交换装置与所述数据汇总装置之间的PCIE链路训练，直到训练成功为止。当PCIE训练失败时，则返回PCIE链路训练初始化状态的步骤，重复至训练成功。

在数据采集、传输前，需要对链路进行初始化和训练，指的是设备物理层的配置与初始化，端口和相关链路的物理层控制，使链路可以正常工作。使用链路训练模块检测链路通信状态，模拟数据传输过程，上电复位后这个过程就会自动开始。

在其中一个实施例中，如图5所示，对所述PCIE交换装置与所述数据汇总装置之间的PCIE链路训练的步骤包括：

步骤S501，检测链路接收器是否存在；

步骤S502，若检测链路接收器存在，则检测链路轮询状态；

步骤S503，若检测链路轮询成功，则检测链路配置状态；

步骤S504，若检测链路配置成功，则进行模拟信号传输。

步骤S501中，首先检测是否有符合条件的接收器存在，在本发明中可以是在检测光纤收发模块是否在位，以及光纤收发模块的电气接口是否符合PCIE接收器要求规范，若未检测得到，会重复继续检测；若检测到接收器存在，则进入下一步链路轮询阶段，主要进行比特/符号的锁定，以及确定PCIE通道的极性等，若遇到错误，返回至第一步接收器检测；若轮询成功，则进入下一步链路配置阶段，主要为每条链路分配链路号以及通道号等，若配置成功，在进入正常工作状态前，确认模拟信号传输状态良好，此时数据汇总设备可与重建计算机进行正常的数据通信，若配置失败，则返回第一步接收器检测阶段。

在一个实施例中，还提供一种计算机设备，该计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，处理器执行所述程序时实现如上述各实施例中的任意一种光通信方法的步骤。

该计算机设备，其处理器执行程序时，通过实现如上述各实施例中的任意一种光通信方法，使PCIE装置通过光纤与数据汇总装置连接，并基于PCIE协议接收PET/MR成像系统数据，将接收的PET/MR成像系统数据通过PCIE端口传输至重建计算机，重建计算机重建影像。通过光纤连接通信，消除传输中线缆间距离短，易产生干扰的问题。光通信方法，使PCIE系统在获取多条通道的光纤信号后，对光纤信号优先级进行划分，使PCIE交换装置与数据汇总装置、重建计算机间有规律传输，解决设备连接过多，易干扰的问题。

此外，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性的计算机可读取存储介质中，如本发明实施例中，该程序可存储于计算机系统的存储介质中，并被该计算机系统中的至少一个处理器执行，以实现包括如上述各光通信方法的实施例的流程。

在一个实施例中，还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，其中，该程序被处理器执行时实现如上述各实施例中的任意一种光通信方法的步骤。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随即存储记忆本(RandomAccess Memory，RAM)等。

该计算机存储介质，其存储的计算机程序，通过实现包括如上述各光通信方法的实施例的流程，使PCIE装置通过光纤与数据汇总装置连接，并基于PCIE协议接收PET/MR成像系统数据，将接收的PET/MR成像系统数据通过PCIE端口传输至重建计算机，重建计算机重建影像。通过光纤连接通信，消除传输中线缆间距离短，易产生干扰的问题。光通信方法，使PCIE系统在获取多条通道的光纤信号后，对光纤信号优先级进行划分，使PCIE交换装置与数据汇总装置、重建计算机间有规律传输，解决设备连接过多，易干扰的问题。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种光通信系统，其特征在于，所述通信系统包括：数据汇总装置、PCIE交换装置和重建计算机；

所述数据汇总装置用于采集PET/MR成像系统数据；

所述PCIE交换装置与所述数据汇总装置通过光纤连接，并基于PCIE协议接收所述PET/MR成像系统数据，用于将采集的PET/MR成像系统数据通过PCIE端口传输至重建计算机；

所述重建计算机用于接收PET/MR成像系统数据，并进行影像重建，得到PET/MR影像。

2.根据权利要求1所述的光通信系统，其特征在于，所述PCIE交换装置包括：接收端和发送端；

所述接收端包括多个接收端口，用于与多个数据汇总装置连接，接收多个通道的PET/MR成像系统数据；或用于与所述重建计算机连接，接收控制指令；

所述发送端通过PCIE端口与所述重建计算机连接，用于将接收到的多个通道的PET/MR成像系统数据，并传输至重建计算机；或与所述多个数据汇总装置连接，用于将接收到的控制指令传输至所述多个数据汇总装置。

3.根据权利要求2所述的光通信系统，其特征在于，所述数据汇总装置包括第一光纤收发模块及数据采集模块，所述数据采集模块用于采集PET/MR成像系统数据；所述第一光纤收发模块与PCIE交换装置连接，用于将所述PET/MR成像系统数据转换成光信号并发送至所述PCIE交换装置；

所述PCIE交换装置包括第二光纤收发模块及PCIE交换芯片，所述第二光纤收发模块与所述第一光纤收发模块相连，用于接收所述第一光纤收发模块输出的光信号，并将所述光信号转换为电信号，通过PCIE交换芯片发送至重建计算机。

4.根据权利要求3所述的光通信系统，其特征在于，所述PCIE交换芯片包括多个虚拟PCI-to-PCI桥，所述PCIE交换芯片通过所述多个虚拟PCI-to-PCI桥连接至多个所述数据汇总装置。

5.根据权利要求4所述的光通信系统，其特征在于，所述PCIE芯片还包括逻辑处理模块，用于根据仲裁机制来判断各数据汇总装置采集的数据报文的优先级，并根据所述优先级分配各个数据汇总装置与重建计算机的通信。

6.一种应用权利要求1-5任意一项所述光通信系统进行通信的光通信方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

获取多个所述数据汇总装置通过多条通信通道的通信数据报文；

通过PCIE交换装置对所述通信数据报文进行优先级划分，得到每一通信数据报文的等级；

根据所述通信数据报文的等级通过所述PCIE交换装置传输通信数据。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述PCIE交换装置与所述数据汇总装置、重建计算机之间采用PCIE协议进行数据通信。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，获取多个所述数据汇总装置通过多条通信通道的通信数据报文的步骤前包括：

对所述PCIE交换装置与所述数据汇总装置之间的PCIE链路训练；

若PCIE链路训练成功，则控制所述重建计算机与所述数据汇总装置进行模拟信号传输；

若PCIE链路训练失败，则跳转至对所述PCIE交换装置与所述数据汇总装置之间的PCIE链路训练，直到训练成功为止。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，对所述PCIE交换装置与所述数据汇总装置之间的PCIE链路训练的步骤包括：

检测链路接收器是否存在；

若检测链路接收器存在，则进一步检测链路轮询状态；

若检测链路轮询成功，则检测链路配置状态；

若检测链路配置成功，则进行模拟信号传输。

10.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求6-9任意一项所述的光通信方法。