CN111478763B - 用于帧格式公开的数字同步通信设备通信链路建立的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于帧格式公开的数字同步通信设备通信链路建立的方法，包括如下步骤：1）发送端结合与被连设备双方约定的策略，向被连设备对方发送有规律时长的不同通信帧格式的帧；2）接收端依据帧同步信号对发送端发送的不同通信帧格式下的帧进行主动探测，在探测过程中，获取到的同步指示时间最长的帧认定为对端设备支持的最佳通信帧格式；3）建立链路：通信双方都获取对端最佳通信帧格式信息后，根据双方共同遵守的策略选择适合双方的通信帧格式，建立通信链路。这种方法使得通信双方根据共同的策略，实现通信链路帧格式的自协商，能降低通信网络开通和运维的难度、提升通信网络设备的用户体验感觉。

Description

用于帧格式公开的数字同步通信设备通信链路建立的方法
技术领域
本发明涉及数字通信链路，具体是用于帧格式公开的数字同步通信设备通信链路建立的方法。
背景技术
数字同步通信设备之间建立通信链路，需要通信双方遵守相同的技术体制。除了帧频、复用\解复用定义、映射\解映射定义要双方统一，最基本的是双方的帧格式要相同。一般来说，数字同步通信设备的帧包括帧头、数据、校验等字段，由于帧头的码型、频率是特定的，因此接收双方可以通过帧头信号实现通信双方的同步，继而建立通信链路。通信双方帧同步后，才可以从数据帧中提取负载数据、管理数据和状态信息。因此，帧同步指示信号是通信链路是否建立的指示标。
实际通信网络也存在不同通信帧格式的设备，这些设备是根据现实的需要或者功能的划分衍生出来的。每种设备为了尽可能适用不同的场合、提高扩展性，一般又会尽可能设计多种通信速率接口，这些接口的帧格式都不同，通信网络中，后接入的设备若要和前期接入的设备互通，则要主动和这些接口进行适配。通信网络中，如果存在多种不同类型的帧格式接口，则需要考虑多种对应的接口进行适配，这些现实因素会在设备开通或者运维管理时，对操作人员造成诸多不便，甚至一个简单的错误设置可能就会大大增加调试或故障排查的时间。
帧格式公开的现有数字同步通信设备之间通信不能自协商，不利于设备开通和运维。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种用于帧格式公开的数字同步通信设备通信链路建立的方法。这种方法使得通信双方根据共同的策略，实现通信链路帧格式的自协商，能降低通信网络开通和运维的难度、提升通信网络设备的用户体验感觉。
实现本发明目的的技术方案是：
用于帧格式公开的数字同步通信设备通信链路建立的方法，包括如下步骤：
1）发送端：结合与被连设备双方约定的策略，向被连设备对方发送有规律时长的不同通信帧格式的帧，发送时长覆盖帧同步所需要检测时间，发送时长值可通过参数进行设置，发送端在发送本地支持的最优通信帧格式时的发送时长是其他帧格式发送时长的NUM倍，NUM值可设，一般为3，具体为：
1-1）在发送端通信设备内部建立一个发送计时计数器；
1-2）发送端通信设备检测到通信链路探测启动信号的上升沿后，清零发送计时计数器，然后该计数器开始计数；
1-3）当当前帧格式为优先级最高的帧格式时，发送计时计数器的阈值设置为最高优先级帧格式发送时长的NUM倍，NUM值可设，一般为3；
1-4）通知发送端开始按照选定帧格式发送帧；
1-5）若发送端通信设备计时计数器到达阈值时，检测是否发送完所有帧格式，若不是，则跳到步骤1-2），若是，则执行步骤1-6），其中，阈值由通信链路自协商模块端口信号中的TIME_WIDTH给定，是由CPU设定的，比如当TIME_WIDTH=1时，阈值为1ms；
1-6）发送优先级最高速率的帧格式，跳转到步骤2），等待下一次探测的启动；
2）接收端：依据帧同步信号对发送端发送的不同通信帧格式下的帧进行主动探测，在探测过程中，获取到的同步指示时间最长的帧认定为对端设备支持的最佳通信帧格式，整个探测时间默认不超过1s，具体为：
2-1）发送端设备建立接收计时计数器；
2-2）判定接收端的同步指示信号的上升沿是否有效，若有效，执行步骤2-3），其中，同步信号的上升沿通过通信链路自协商模块端口信号中的clk信号进行采样获得，当采样后的信号在第1个周期的值为0，第2个周期的值=1，则为上升沿；
2-3）锁存当前接收端的速率、清零计时计数器计数器，然后该计数器开始计数；
2-4）判定接收端的同步指示信号是否失效，若失效，执行步骤2-5），否则等待，其中，通信链路自协商模块端口信号中的 rx_syn为1代表同步，为0代表失步，因此为0就是失效；
2-5）帧同步信号最长对应的帧格式为最佳帧格式，否则认为是非最佳帧格式；2-6）将步骤2-5）结果上报，按照优先级从高到低的顺序，通知接收端按照选定的帧格式进行接收；
3）建立链路：通信双方都获取对端最佳通信帧格式信息后，根据双方共同遵守的策略选择适合双方的通信帧格式，建立通信链路。
所述双方约定的策略为：
1）通信双方都支持相同的一种或几种通信帧格式；
2）通信设备可以提供接收端的帧同步指示信号；
3）通信设备基于相同的策略选择双方均可接受的最佳通信帧格式；
4）通信设备的发送端在上电初始化结束或者探测启动信号有效后，开始遍历发送设备内部支持的所有帧格式；
5）接收端可以针对不同通信帧格式进行遍历探测；
6）通信双方基于相同的策略，在双方的最佳通信帧格式之间选择最终的通信帧格式，继而确定通信链路。
所述最佳通信帧格式为：
1）不考虑功耗时，通信设备传输带宽最大时对应的帧格式优先级最高；
2）考虑功耗时，通信设备以功耗最低时对应的帧格式优先级最高；
3）当同时考虑性能和功耗而不能确定帧格式优先级时，确定通信设备以功耗最低时对应的帧格式优先级最高；
4）当本地接收信号正常时无法判断对端是否接收也正常，接收端的优先级应主动适配发送端的优先级。
所述接收端主动探测为：
1）仅依据帧同步指示信号，就可以完成对端设备支持的通信帧格式确定；
2）帧同步指示时长最长的帧格式确定为对端支持的最高优先级的通信帧格式。
本技术方案特点为：
1）可以适用于不同的物理传输介质；
2）仅适用于帧格式公开的设备；
3）不更改现有设备帧结构；
4）可以根据设备内部的帧同步指示信号，与不具备本技术方案功能的现有设备实现通信链路建立，也可以与具备本发明功能的新设备实现通信链路建立；
5）可以嵌入到现有设备中，且可在不同的平台实现，比如CPU、FPGA、ARM、单片机等；
6）借助设备内部的帧同步指示信号，可以实现对对端设备通信帧格式信息的自动探测、获取及分析；
7）优先级最高的帧发送时间窗口是非最高优先级帧发送时间窗的N倍。
8）非最高优先级速率的时间发送窗口长度TIME_WIDTH可以通过程序设置；TIME_WIDTH默认为5ms；
9）非最高优先级速率的同步检测时间窗口长度可以通过程序设置，默认是同步检测时间1ms。
这种方法使得通信双方根据共同的策略，实现通信链路帧格式的自协商，能降低通信网络开通和运维的难度、提升通信网络设备的用户体验感觉。
附图说明
图 1为实施例中数字同步通信设备帧结构通用模型示意图；
图 2为施例中数字同步通信设备通信链路自协商架构原理示意图；
图 3为施例中通信双方共同遵守的帧格式编码示意图；
图 4为施例中发送端工作流程示意图；
图 5为施例中接收端工作流程示意图；
图 6为施例中通信链路自协商模块端口信号示意图；
图 7为施例中发送状态机示意图；
图8为施例中接收状态机示意图。
具体实施方式：
下面结合附图和实施例对本发明的内容作进一步的阐述，但不是对本发明的限定。
实施例：
数字同步通信设备之间的通信依赖于相同的帧结构，帧结构的模型如图1所示，在此基础上，本例用于帧格式公开的数字同步通信设备通信链路建立的方法原理架构图2所示，本例支持的帧结构如图3所示，后续可扩展，具体为：
用于帧格式公开的数字同步通信设备通信链路建立的方法，包括如下步骤：
1）发送端：结合与被连设备双方约定的策略，向被连设备对方发送有规律时长的不同通信帧格式的帧，发送时长覆盖帧同步所需要检测时间，发送时长值可通过参数进行设置，发送端在发送本地支持的最优通信帧格式时的发送时长是其他帧格式发送时长的NUM倍，NUM值可设，本例为3，本例以FPGA平台上实施为例，模块的端口信号如图6所示：
参见图4、图7，
1-1）当复位信号rst信号位高时，不做任何处理，否则执行步骤1-2）；
1-2）当复位信号的下降沿到来或者start_negotiate信号的上升沿到来后，执行步骤1-3），否则等待；
1-3）开始清零模块内部的发送计时计数器tx_time_cnt，然后开始计数，执行步骤1-4）；
1-4）设置tx_time_cnt的阈值：当当前帧格式为RATE1帧格式时，其阈值为3*TIME_TIME_WIDTH，否则为TIME_WIDTH，通知如图2所示的帧发送模块发送选择帧格式的帧，执行步骤1-5）；
1-5）当tx_time_cnt达到阈值时，停止发送，执行步骤1-6）；
1-7）当前所有帧都已经遍历发送完毕，若是，执行步骤1-7），否则执行步骤1-3）；
1-8）通知如图2所示的帧发送模块按照RATE1发送帧，然后跳转到步骤2）；
2）接收端：依据帧同步信号对发送端发送的不同通信帧格式下的帧进行主动探测，在探测过程中，获取到的同步指示时间最长的帧认定为对端设备支持的最佳通信帧格式，整个探测时间默认不超过1s，本例以FPGA平台上实施为例，模块的端口信号如图6所示：
参见图5、图8，
2-1）判断Rx_syn信号是否为高，若是，执行步骤2-2），否则等待；
2-2）清零模块内部的接收计时计数器rx_valid_cnt，然后开始计数，执行步骤2-3）；
2-3）判断Rx_syn信号是否为低，若是，执行步骤2-4），否则等待；
2-4）判断rx_valid_cnt的值是否大于3*TIME_TIME_WIDTH，若是，则认为当前帧格式是对端最优帧格式，即data_rate[3]=1, data_rate[2:0]=rx_rate，若不是，则输出data_rate[3]=0, data_rate[2:0]=rx_rate，然后跳转到步骤2-1）。
3）建立链路：通信双方都获取对端最佳通信帧格式信息后，根据双方共同遵守的策略选择适合双方的通信帧格式，建立通信链路。
所述双方约定的策略为：
1）通信双方都支持相同的一种或几种通信帧格式；
2）通信设备可以提供接收端的帧同步指示信号；
3）通信设备基于相同的策略选择双方均可接受的最佳通信帧格式；
4）通信设备的发送端在上电初始化结束或者探测启动信号有效后，开始遍历发送设备内部支持的所有帧格式；
5）接收端可以针对不同通信帧格式进行遍历探测；
6）通信双方基于相同的策略，在双方的最佳通信帧格式之间选择最终的通信帧格式，继而确定通信链路。
所述最佳通信帧格式为：
1）不考虑功耗时，通信设备传输带宽最大时对应的帧格式优先级最高；
2）考虑功耗时，通信设备以功耗最低时对应的帧格式优先级最高；
3）当同时考虑性能和功耗而不能确定帧格式优先级时，确定通信设备以功耗最低时对应的帧格式优先级最高；
4）当本地接收信号正常时无法判断对端是否接收也正常，接收端的优先级应主动适配发送端的优先级。
所述接收端主动探测为：
1）仅依据帧同步指示信号，就可以完成对端设备支持的通信帧格式确定；
2）帧同步指示时长最长的帧格式确定为对端支持的最高优先级的通信帧格式。

Claims (4)

1.用于帧格式公开的数字同步通信设备通信链路建立的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）发送端：结合与被连设备双方约定的策略，向被连设备对方发送有规律时长的不同通信帧格式的帧，发送时长覆盖帧同步所需要检测时间，发送时长值可通过参数进行设置，发送端在发送本地支持的最优通信帧格式时的发送时长是其他帧格式发送时长的NUM倍，NUM值可设，一般为3，具体为：
1-1）在发送端通信设备内部建立一个发送计时计数器；
1-2）发送端通信设备检测到通信链路探测启动信号的上升沿后，清零发送计时计数器，然后该计数器开始计数；
1-3）当当前帧格式为优先级最高的帧格式时，发送计时计数器的阈值设置为最高优先级帧格式发送时长的NUM倍，NUM值可设，一般为3；
1-4）通知发送端开始按照选定帧格式发送帧；
1-5）若发送端通信设备计时计数器到达阈值时，检测是否发送完所有帧格式，若不是，则跳到步骤1-2），若是，则执行步骤1-6），其中，阈值由通信链路自协商模块端口信号中的TIME_WIDTH给定，是由CPU设定的；
1-6）发送优先级最高速率的帧格式，跳转到步骤2），等待下一次探测的启动；
2）接收端：依据帧同步信号对发送端发送的不同通信帧格式下的帧进行主动探测，在探测过程中，获取到的同步指示时间最长的帧认定为对端设备支持的最佳通信帧格式，整个探测时间默认不超过1s，具体为：
2-1）发送端设备建立接收计时计数器；
2-2）判定接收端的同步指示信号的上升沿是否有效，若有效，执行步骤2-3），其中，同步信号的上升沿通过通信链路自协商模块端口信号中的clk信号进行采样获得，当采样后的信号在第1个周期的值为0，第2个周期的值=1，则为上升沿；
2-3）锁存当前接收端的速率、清零计时计数器计数器，然后该计数器开始计数；
2-4）判定接收端的同步指示信号是否失效，若失效，执行步骤2-5），否则等待，其中，通信链路自协商模块端口信号中的 rx_syn为1代表同步，为0代表失步，因此为0就是失效；
2-5）帧同步信号最长对应的帧格式为最佳帧格式，否则认为是非最佳帧格式；2-6）将步骤2-5）结果上报，按照优先级从高到低的顺序，通知接收端按照选定的帧格式进行接收；
3）建立链路：通信双方都获取对端最佳通信帧格式信息后，根据双方共同遵守的策略选择适合双方的通信帧格式，建立通信链路。
2.根据权利要求1所述的用于帧格式公开的数字同步通信设备通信链路建立的方法，其特征在于，所述双方约定的策略为：
1）通信双方都支持相同的一种或几种通信帧格式；
2）通信设备可以提供接收端的帧同步指示信号；
3）通信设备基于相同的策略选择双方均可接受的最佳通信帧格式；
4）通信设备的发送端在上电初始化结束或者探测启动信号有效后，开始遍历发送设备内部支持的所有帧格式；
5）接收端可以针对不同通信帧格式进行遍历探测；
6）通信双方基于相同的策略，在双方的最佳通信帧格式之间选择最终的通信帧格式，继而确定通信链路。
3.根据权利要求2所述的用于帧格式公开的数字同步通信设备通信链路建立的方法，其特征在于，所述最佳通信帧格式为：
1）不考虑功耗时，通信设备传输带宽最大时对应的帧格式优先级最高；
2）考虑功耗时，通信设备以功耗最低时对应的帧格式优先级最高；
3）当同时考虑性能和功耗而不能确定帧格式优先级时，确定通信设备以功耗最低时对应的帧格式优先级最高；
4）当本地接收信号正常时无法判断对端是否接收也正常，接收端的优先级应主动适配发送端的优先级。
4.根据权利要求1所述的用于帧格式公开的数字同步通信设备通信链路建立的方法，其特征在于，所述接收端主动探测为：
1）仅依据帧同步指示信号，就可以完成对端设备支持的通信帧格式确定；
2）帧同步指示时长最长的帧格式确定为对端支持的最高优先级的通信帧格式。
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CN104410479A (zh) * 2014-10-15 2015-03-11 江苏中兴微通信息科技有限公司 一种支持mimo通信系统单载波两种带宽的数据通信方法

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基于CFDP标准的空间数据链路传输协议的研究与实现;邹业楠;《中国优秀硕士学位论文全文数据库》;20160815;全文 *

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