CN110995559B

CN110995559B - 一种有线载波网络构建方法

Info

Publication number: CN110995559B
Application number: CN201911258040.5A
Authority: CN
Inventors: 刘晓平; 王红春; 赵多; 王国栋
Original assignee: Xi'an Yunwei Zhilian Technology Co ltd
Current assignee: Xi'an Yunwei Zhilian Technology Co ltd
Priority date: 2019-12-10
Filing date: 2019-12-10
Publication date: 2021-08-24
Anticipated expiration: 2039-12-10
Also published as: CN110995559A

Abstract

本发明公开了一种有线载波网络构建方法。本发明的构建方法是通过发送端固定周期发送训练帧，接收端根据异步周期步进/动态调整当前接收增益并实时接收，直到接收到正确数据帧并记录当前的源ID、通道编号和增益值。该方法解决了当前载波通信链路因链路增益损耗不能自动建立物理链接的问题，本发明在不改变原有通信物理信道环境，不影响1553B总线通信功能和性能的基础上，以载波通信方式构建全新的通信链路为目标，实现了基本通信能力，为提高系统易用性和通用性，不依赖任何外部仪器、设备，仅借助标准高速1553载波通信模块单元快速构建载波网络。

Description

一种有线载波网络构建方法

技术领域

本发明涉及通信领域，具体涉及一种有线载波网络总线，当物理连接确定后，快速构建网络拓扑链接参数的训练方法。

背景技术

目前，1553B总线线缆和耦合器都满足MIL-STD-1553B标准，MIL-STD-1553B标准定义了4种硬件组成，如图1所示：传输介质(耦合器、线缆、终止器)、远终端RT(RemoteTerminal)、总线控制器BC(Bus Controler)、总线监视器MT(Moniter)。其中：传输介质为屏蔽双绞线，总线耦合方式有直接耦合和变压器耦合。远程终端(RT)对从总线上总线的控制接收到的有效命令作出响应，回送状态字,完成相应动作。总线控制器(BC)为总线的控制、管理者，也是所有通信动作的发起者。任何时刻总线上只有一个终端对总线系统实施控制。终端执行总线控制器操作时，负责发送命令、参与数据传输、接收状态响应和监测总线系统。总线监视器(MT)是一个终端，它监视在数据总线上的交换的信息。用于总线上数据的监视、记录。

MIL-STD-1553B标准仅规定了最高1Mbps下的电气特性和物理链路要求。1553B总线大量使用了耦合器对各节点的信号进行耦合到同一个串行主干网络中。根据实际测试发现耦合器的特性在超过1553B标准之上，更高频段使用时，其衰减特性和频率选择特性会发生极大的变化，对20MHz以上信号呈现出不同的功率抑制和频率选择，线缆的衰减和频率选择性衰落，并且当前已经批量在用的耦合器呈现的曲线并不相同。

随着通讯技术和数字信号处理技术的快速发展，网络互联和通信手段不断革新，军用MIL-STD-1553B总线原有有线网络的通信能力已经不能满足现代化升级改造的高速数据传输需求，如果直接更换成光纤总线，代价过高，集成验证工作量巨大。

随着高速载波调制解调技术和OFDM基带信号处理算法的成熟，在工程研制中，开展了基于1553B总线带宽扩展能力的分析和研究。在不影响现有1553B通信条件下，根据信道特性选择频谱利用率高、抗频率选择性衰落的OFDM技术作为扩展带宽的技术。受原有1553B链路耦合器、线缆和连接器等影响，在工程实现层面发现不同的链路拓扑结构中，两两通信节点之间的链路参数，尤其是接收增益需要根据不同节点的实际情况进行调整。

一般对于无线通信系统接收机，接收增益范围可以预设，并且具体接收增益值在接收范围内的调整采用自动算法自动识别调整。而对于1553B这样的有线网络，受耦合器等因素的影响线缆的衰减和频率选择性衰落变化不固定，并且该网络相关专用元器件、组件在设计制造中并未考虑是否符合宽带载波信号的信道质量要求，因此通过常规的自动增益调整算法已经不能满足大动态范围的增益调整。

发明内容

针对现有技术的缺陷或不足，本发明提供了一种有线载波网络的构建方法。

本发明提供的一种有线载波网络构建方法，所述有线载波网络包括1553B总线，所述1553B总线包括多个耦合器，各耦合器上连接有高速1553终端，多个高速1553终端中一个为BC节点，其他为RT节点或MT节点，所有节点共享8个相互独立的通信通道，所述方法是通过训练获取节点之间的有效CAM表构建有线载波网络，方法包括：

步骤一，对各节点设置ID，且各节点的ID不同；对各通道编号；

步骤二，采用(2.1)、(2.2)、(2.3)对其中一个目的ID及其中一个通道进行训练，当前目的ID为所有RT节点和MT节点中的任一ID：

(2.1)BC节点以恒定功率P通过当前通道向当前目的ID间隔发送训练帧，发送总次数为N₁，相邻两次间隔时长为t₁ms；所述训练帧包括源ID、当前目的ID、帧类型、帧长度、SN号和帧校验；各帧的SN号随发送次数逐渐增大；

同时，所有的RT节点和MT节点各自进行步进，所述步进是从0～M dB循环步进，每次步进m dB，间隔t₂ms，M与m均大于0且M为m的整数倍，t₂＞t₁，m＝1、2或3，N₁＞M/m；在步进过程中，对于任一RT节点或MT节：

如果该节点收到的训练帧中的当前目的ID与本地ID不符合，则丢弃；

如果该节点收到的训练帧中的当前目的ID与本地ID相同，该节点记录当前训练帧中的源ID、当前通道编号以及当前自身步进增益值，并且该节点获取当前训练帧中的SN号，同时在(该SN号*t₁)ms的基础上步进至大于等于N₁*t₁ms后执行步骤(2.2)；

(2.2)当前目的ID节点以恒定功率P通过当前通道向BC节点ID间隔发送训练帧，发送总次数为N₁，相邻两次间隔时长为t₁ms；所述训练帧包括源ID、目的ID、帧类型、帧长度、SN号和帧校验；

(2.3)BC节点发送完后，从0～M dB循环步进，每次步进m dB，间隔t₂ms，步进过程中，如果BC节点接收到的ID号与本地ID不符合，则丢弃；

如果收到的训练帧中的目的ID与本地ID相同，记录当前训练帧中的源ID、当前通道编号和当前自身步进增益值，并且BC节点获取当前训练帧中的SN号，同时在(该SN号*t₁)ms的基础上步进至大于等于N₁*t₁ms后停止步进；

步骤三，采用步骤二对其余七个通道分别进行训练，之后执行步骤四；

步骤四，采用步骤二和三对其余目的ID分别进行训练；训练过程中的所有记录信息构成初始CAM表；

步骤五，筛选出初始CAM表中节点间信息传送成功率高的通道构成通道向量，得到至少包含源ID信息、增益信息和通道向量的有效CAM表。

具体的，所述高速1553终端的个数小于等于32。

可选的，所述步骤五包括：

(1)BC节点依据初始CAM表中自身记录的源ID及相应通道编号，连续发送固定帧，总发送次数为N₂次；统计接收正确率，剔除初始CAM表中正确率小于100％的通道，更新初始CAM表；所述固定帧包括源ID、目的ID、数据帧、帧长度、数据载荷和帧校验，所述数据载荷为根据帧长度范围内的连续递增数；

(2)更新后的初始CAM表中每个节点的可用通道编号组成该节点的通道配置向量，所有节点的通道配置向量的交集为最终配置通道向量。

可选的，所述各通道编号分别为1-8的自然数，节点ID为自然数。

进一步，本发明还提供了一种有线载波网络，所述有线载波网络包括1553B总线，所述1553B总线包括多个耦合器，其特征在于，各耦合器上连接有高速1553终端，各高速1553终端上述方法进行训练。

本发明载波通信网络的快速构建训练方法以1553B总线相关物理信道(包括传输介质、耦合器等)为基础，在不改变原有通信物理信道环境，不影响1553B总线通信功能和性能的基础上，以载波通信方式构建全新的通信链路为目标，实现了基本通信能力，为提高系统易用性和通用性，不依赖任何外部仪器、设备，仅借助标准高速1553载波通信模块单元快速构建载波网络。

本发明的训练方法在特定接收端针对不同发送端建立一一对应的接收增益索引值，在通信时根据发送节点的身份信息提前建立链路匹配准备，快速实现通信业务。

附图说明

图1为现有1553B总线的连接示意图；

图2为本发明的高速1553网络的连接示意图；

图3为本发明训练过程的固定发送与步进接收示意图；

图4为本发明训练过程中BC节点对各个RT或MT节点进行训练得到量化增益示意图。

具体实施方式

本发明的有线载波网络(高速1553网络)兼容1553B总线传输介质、端口连接方式和节点分布，定义了三种角色：BC、RT、MT。本发明的高速1553网络及高速1553终端在不同节点的连接关系如图2所示。其中高速1553终端对总线占用同1553B一样都是分时复用，任何时刻总线上只有一个终端对总线系统实施控制，终端执行总线控制器操作时，负责发送命令、参与数据传输、接收状态响应和监测总线系统，不同终端在不同时刻从消息发送或接收来看，高速1553终端存在BC、RT、MT三种类型。本发明的高速1553终端为CN201821063500.X所公开的模块。对于高速1553总线物理连接拓扑关系建立后，并且固定不变时，需要通过增益训练获得满足接收机解调门限的大致的接收增益，结合图3和4所示，本发明的增益训练是通过发送端固定周期(恒定功率、间隔发送)发送训练帧，接收端根据异步周期步进(动态调整)当前接收增益并实时接收，直到接收到正确数据帧。

本发明所述BC节点是指充当总线控制器(Bus Controler，简写：BC)角色的终端；RT节点是指充当远终端(Remote Terminal，简写：RT)角色的终端；MT节点是指充当总线监视器MT(Moniter，简写：MT)角色的终端；在多个终端中任意指定一个终端充当BC节点，其余终端为RT节点或MT节点。

本发明所述源ID是指消息帧发送方终端的ID号；目的ID是指消息帧目标接收方终端的ID号。目的ID节点是指本地或自身ID与目的ID相同的节点。

本发明的训练方法中所涉及的相关参数取值根据网络的硬件性能确定，具体的其中接收节点的步进增益范围最大值M根据硬件的增益可调范围确定，其他相关参数根据本发明所限定条件取值。

除非另有说明，本发明的其他术语按照本领域常规认识理解。

以下结合具体实施例对本发明做进一步解释说明。

实施例：

参考图2所示，该实施例中的终端个数为32个，各终端共享8个通道，采用本发明的方法对网络进行训练，其中N₁＝37，t₁＝4，M＝90，t₂＝5，m＝3，N₂＝1000，训练初始需配置网络所有节点ID和通道编号，该实施例中各节点ID为1-32，通道编号为1-8；训练所得初始CAM表头项构成如下：

该初始CAM表共8*31行，其中物理地址是CAM表寄存器访问地址，5bit是该实施例寄存器长度/位宽，7bit是该实施例增益寄存器位宽；

接着筛选出初始CAM表中节点间信息传送成功率高的通道构成通道向量。具体采用以下方法：

(1)BC节点依据初始CAM表中自身记录的源ID及相应通道编号，连续发送固定帧，总发送次数为N₂次；人工参与统计接收正确率，剔除初始CAM表中正确率小于100％的通道，更新初始CAM表；所述固定帧包括源ID、目的ID、数据帧、帧长度、数据载荷和帧校验；该实施例中N₂取值1000，在该筛选过程中N₂可取大于0的合理数值，N₂取值越大后期筛选结果越可靠。

(2)更新后的初始CAM表中每个节点的可用通道编号组成该节点的通道配置向量，所有节点的通道配置向量的交集为最终配置通道向量，进而得到有效CAM表，完成网络构建。

训练完成后，因物理连接安装都已固定，在正常通信模式时，各个节点根据发送ID和接收ID的关系，仅需通过直接访问包含最终配置通道向量的CAM表，即可获取不同节点之间的物理连接参数，直接进行可靠通信。

Claims

1.一种有线载波网络构建方法，所述有线载波网络包括1553B总线，所述1553B总线包括多个耦合器，各耦合器上连接有高速1553终端，多个高速1553终端中一个为BC节点，其他为RT节点或MT节点，所有节点共享8个相互独立的通信通道，其特征在于，所述方法是通过训练获取节点之间的有效CAM表构建有线载波网络，方法包括：

步骤一，对各节点设置ID，且各节点的ID不同；对各通道编号，各通道编号不同；

同时，所有的RT节点和MT节点各自进行步进，所述步进是从0～MdB循环步进，每次步进m dB，间隔t₂ms，M与m均大于0且M为m的整数倍，t₂＞t₁，m＝1、2或3，N₁＞M/m；在步进过程中，对于任一RT节点或MT节：

(2.3)BC节点发送完N₁次后，从0～M dB循环步进，每次步进m dB，间隔t₂ms，步进过程中，如果BC节点接收到的ID号与本地ID不符合，则丢弃；

步骤四，采用步骤二和三对其余目的ID分别进行训练；训练过程的所有记录信息构成初始CAM表；

步骤五，筛选出初始CAM表中节点间信息传送成功率高的通道构成通道向量，得到至少包含源ID信息、增益信息和通道向量的有效CAM表，包括：

2.如权利要求1所述的有线载波网络构建方法，其特征在于，所述高速1553终端的个数小于等于32。

3.如权利要求1所述的有线载波网络构建方法，其特征在于，所述各通道编号分别为1-8的自然数，节点ID为自然数。

4.一种有线载波网络，所述有线载波网络包括1553B总线，所述1553B总线包括多个耦合器，其特征在于，各耦合器上连接有高速1553终端，各高速1553终端被权利要求1所述方法进行训练。