CN111586721A - 一种基于cpe的e1数据传输方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种基于CPE的E1数据传输方法，用于用户终端与TDMoP设备之间的数据业务数据传输，所述方法包括参数配置步骤、流量预算步骤、目标网络接入步骤、目标小区锁定步骤、转发队列缓存步骤以及报文发送步骤。本发明的数据传输方法基于CPE的移动通信网络，只要有移动网络信号覆盖的地方就可以实现TDMoP设备间的通信，使得传统的E1终端可以开拓新的使用场景，相比传统的专线通信，使用场地不受限制，可以快速部署，即插即用，维护成本较低。

Description

一种基于CPE的E1数据传输方法
技术领域
本发明属于数据通信技术领域，尤其涉及一种基于CPE的E1数据传输方法。
背景技术
E1是电信标准之一，我国采用的是欧洲的E1标准，欧洲的30路脉码调制PCM简称E1，速率是2.048Mbit/s，即采用同步时分复用技术将30个语音信道和2个控制信道复合在一条2.048Mbit/s的高速信道上。
新一代移动通信系统要求支持高的数据速率和非对称业务，需要一种高效、灵活的双工方式，以达到动态调整上下行数据速率比例的目的。
时分双工(TDD)方式可以灵活划分上下行容量，但会带来2个问题：①往返时延引起的系统容量损失———在下行数据发送完成后需要1个安静期(quiet period)以防止下行对上行的干扰，安静期的长度取决于基站与最远用户驻地设备(CPE)之间的距离.②同信道干扰———相邻或者相近蜂窝中，TDD帧不同步或者由于动态调整上下行速率造成的干扰。
1999年，RAD公司首次将TDM over IP技术推向市场。TDM over IP技术可以提供E1或者T1等电路业务在IP网上的传输，与传统的电信网络相比较，TDM over IP技术充分发挥了数据网络的带宽和成本优势，为服务商提供了一种简单低廉的由传统的电信网络向全IP网络转型的过渡方案。
TDM(时分复用)电路仿真网关设备，就是基于TDM over IP技术开发的产品，该设备一般具有多路E1接口，部署在TDM网络与PSN(分组交换网络)网络边缘，是基于PSN来实现传统TDM设备的互通应用的，在PSN分组交换网络如IP，以太网以及MPLS网络上透传E1业务(如图1所示)。但是这些传统应用对网络环境的要求局限性较大，只能借助于有线网络，维护成本较高，且一旦网络环境或者连接需求出现变化，两端网关设备的配置都得做出相应的修改。
目前，4G网络在我国的覆盖率已经高达95％以上，较低的网络时延和高峰值的网络速率也可以满足TDM电路仿真网关设备互通业务的需求，所以使用4G网络来替代PSN传输E1业务成为了可能，但是目前并没有有效便利的方式实现4G网络传输E1业务，从而实现能够借助无线网络传输E1业务。
为此，申请号为CN201910636253.0的中国发明专利申请提出一种E1点对点通信的方法、终端及系统，在公网中接收第一CPE转发的第一路E1报文；根据预设的E1通路转发表，将所述第一路E1报文转发给对应的第二CPE，通过所述第二CPE将所述第一路E1报文发送至对应的第二路E1；将E1报文通过CPE发送，并经公网转发，由于CPE是将高速4G或者5G信号转换为WiFi信号或有线网络信号的设备，因此，能够实现E1报文通过无线网络的点对点通信，只要有无线信号覆盖的地方就可以实现E1的点对点通信，便于业务的展开，能够使用4G网络或5G网络替代PSN传输E1业务，维护成本低。
然而，针对用户终端与TDMoP(Time Division Multiplexing Over PacketSwitched Networks)设备之间的数据业务的数据传输，现有技术并未给出有效的技术方案。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出一种基于CPE的E1数据传输方法，用于用户终端与TDMoP设备之间的数据业务数据传输，所述方法包括参数配置步骤、流量预算步骤、目标网络接入步骤、目标小区锁定步骤、转发队列缓存步骤以及报文发送步骤。本发明的数据传输方法基于CPE的移动通信网络，只要有移动网络信号覆盖的地方就可以实现TDMoP设备间的通信，使得传统的E1终端可以开拓新的使用场景相比传统的专线通信，使用场地不受限制，可以快速部署，即插即用，维护成本较低。
具体来说，本申请的技术方案整体上概括如下：
一种基于CPE的E1数据传输方法，用于用户终端与TDMoP设备之间的数据业务数据传输，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
参数配置步骤：在CPE支持的通信频段内，配置数据使用频段与数据传输优先级；
流量预算步骤：将TDMoP设备与CPE连接，CPE接收TDMoP数据包，计算出数据传输流量值；
目标网络接入步骤：根据所述参数配置步骤配置的数据使用频段与数据传输优先级对当前的移动网络信号频段进行锁定后接入所述移动网络：
目标小区锁定步骤：调用预先配置的测速脚本对当前移动网络进行测速，判断当前移动网络的上下行速率是否均大于所述数据传输值；
如果是，则锁定当前小区为目标小区；
否则，切换到下一个数据传输优先级对应的数据使用频段，重复所述目标网络接入步骤以及所述目标小区锁定步骤；
转发队列缓存步骤：CPE与对端CPE建立好转发隧道，开始转发TDMoP数据包，对端CPE收到数据包后，根据数据包头的L3信息判断对应的E1通道，然后缓存到对应的队列；
报文发送步骤：判断当前转发队列的缓存数据是否达到预设标准阈值，如果达到，则以预定的速率向所述TDMoP设备发送报文。
更具体的，所述报文发送步骤进一步包括：
判断报文数据量是否达到缓存要求，如果是，则初始化时间戳，并计算计划发送报文数量；
根据计划发送报文数，从队列中提取相应数量的报文发送给所述TDMoP设备；
记录发送报文时间戳；
在一个休眠周期之后，判断队列报文数量是否为空，如果是，进入下一个休眠周期；
如果否，则重新计算计划发送报文数量。
所述初始化时间戳为上次发送时间戳，上次发送时间戳为当前时间戳与发送周期的差值。
所述计算计划发送报文数量，具体包括如下步骤：
计算当前计划发送报文数量Sa：
Figure BDA0002495931380000051
其中，Tc为当前时间戳，Tf为上次发送时间戳，ΔT为发送周期，Λ为每个周期内发送的报文数据量；
获取缓存队列中的当前的报文数量Sb；
则计划发送报文数量S＝min{Sa，Sb}。
所述发送报文时间戳Tb计算如下：
Figure BDA0002495931380000052
其中，Ta为上次发送报文时间，
Figure BDA0002495931380000053
为发送报文的数量。
本发明的有益效果至少体现在：
1、本发明基于CPE的移动通信网络，只要有移动网络信号覆盖的地方就可以实现TDMoP设备间的通信，使得传统的E1终端可以开拓新的使用场景，相比传统的专线通信，使用场地不受限制，可以快速部署，即插即用，维护成本较低。
2、CPE锁小区可以保障数据传输的稳定性，避免CPE在数据传输中，切换到网络状况较差的小区，造成业务中断。
3、缓存队列的应用，可以从一定程度上避免移动网络的波动，导致E1业务出现不稳定或中断的情况。
本发明的进一步优点将结合说明书附图在具体实施例部分进一步详细体现。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明所述技术方案的使用场景示意图。
图2是本发明一个实施例的一种基于CPE的E1数据传输方法的主要流程图。
图3是利用图2所述方法进一步优选的实施例流程图。
图4是图1-图3中所使用的CPE的一个实施例的内容电路图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1，是是本发明所述技术方案的使用场景示意图。
基于图1可知，本发明所述的基于CPE的E1数据传输方法，用于用户终端与TDMoP设备之间的数据业务数据传输。
在本实施例中，E1是用于传输时分复用(Time Division Multiplexing，TDM)业务流的一种物理连接技术，是数字网络，速率是2.048Mbps。TDMoP(Time DivisionMultiplexing Over Packet Switched Networks)是指基于包交换网络的时分复用业务透传。主要是将E1、T1这类TDM基群信号按照伪线仿真协议进行打包，然后携带上L2、L3层头后，在IP、MPLS(Multi-Protocol Label Switching)等网络上传输，它为传统传输网业务向数据网业务切换提供了一条有效途径。但是由于有线网络的局限性，如果想要随时随地开展E1的互通业务，只能借助于移动网络通信技术。
在图1基础上进一步参见图2，周2是本发明一个实施例的一种基于CPE的E1数据传输方法的主要流程图，所述方法主要包括参数配置步骤、流量预算步骤、目标网络接入步骤、目标小区锁定步骤、转发队列缓存步骤以及报文发送步骤。
概括来说，所述方法包括三个部分：
(1)CPE与TDMoP设备连接，CPE开始接收TDMoP设备发出的报文，统计流量。
(2)CPE锁定频段，连接上移动网络，检测网络上下行带宽能否满足报文流量要求。
(3)CPE网络带宽检测通过后，与对端CPE建立传输隧道，进入数据传输状态，此时用户可以将终端接入到TDMoP设备开展业务。
结合图2，进一步对上述三个步骤进行展开说明如下：
参数配置步骤：在CPE支持的通信频段内，配置数据使用频段与数据传输优先级；
流量预算步骤：将TDMoP设备与CPE连接，CPE接收TDMoP数据包，计算出数据传输流量值；
目标网络接入步骤：根据所述参数配置步骤配置的数据使用频段与数据传输优先级对当前的移动网络信号频段进行锁定后接入所述移动网络：
目标小区锁定步骤：调用预先配置的测速脚本对当前移动网络进行测速，判断当前移动网络的上下行速率是否均大于所述数据传输值；
如果是，则锁定当前小区为目标小区；
否则，切换到下一个数据传输优先级对应的数据使用频段，重复所述目标网络接入步骤以及所述目标小区锁定步骤；
转发队列缓存步骤：CPE与对端CPE建立好转发隧道，开始转发TDMoP数据包，对端CPE收到数据包后，根据数据包头的L3信息判断对应的E1通道，然后缓存到对应的队列；
报文发送步骤：判断当前转发队列的缓存数据是否达到预设标准阈值，如果达到，则以预定的速率向所述TDMoP设备发送报文。
更具体的结合图3，详细说明本发明的实施方式。
1、配置参数实施方式如下：
(1)用户可以在CPE支持的4G或5G频段范围内，配置要使用的频段及优先级。
(2)用户可以根据实际网络状况，对CPE缓存数据大小进行配置，避免网络不稳定带来的业务中断。
2、业务流程实施方式如下：
(1)将TDMoP设备与CPE连接，CPE接收TDMoP数据包，计算出流量值。
(2)CPE根据预先设置好的频段优先级对移动网络信号频段进行锁定，然后接入到移动网络，并调用speedtest测速脚本，进行网络测速，若上下行速率都能大于TDMoP数据包流量，则锁定当前小区，若不满足需求，则切换到下一个优先级频段继续测速，直到找到满足需求的小区。
(3)CPE与对端CPE建立好转发隧道，开始转发TDMoP数据包，对端CPE收到数据包后，要根据数据包头的L3信息判断对应的E1通道，然后缓存到对应的队列。
(4)如附图3所示，待缓存队列达到用户的预置值时，开始以2.048Mbps的速率往TDMoP设备发送报文，例如单个TDMoP数据包大小为1024，则只要保持4ms发一个报文的速率，就可以满足E1的速率要求，若碰到缓存队列为空的情况，只要延迟的时间不超过TDMoP设备的缓存时间，根据延迟的时长补发的报文还是能保持E1业务的正常运行。
在图3中，所述报文发送步骤进一步包括：
判断报文数据量是否达到缓存要求，如果是，则初始化时间戳，并计算计划发送报文数量；
根据计划发送报文数，从队列中提取相应数量的报文发送给所述TDMoP设备；
记录发送报文时间戳；
在一个休眠周期之后，判断队列报文数量是否为空，如果是，进入下一个休眠周期；
如果否，则重新计算计划发送报文数量。
所述初始化时间戳为上次发送时间戳，上次发送时间戳为当前时间戳与发送周期的差值。
值得指出的是，图3所述的计算计划发送报文数量，是与缓存队列报文数进行比较，取其中的较小者，但是具体是采用比较判断的方式。为便于计算机更高效的实现，优选实现方式为：
计算当前计划发送报文数量Sa：
Figure BDA0002495931380000101
其中，Tc为当前时间戳，Tf为上次发送时间戳，ΔT为发送周期，Λ为每个周期内发送的报文数据量；
获取缓存队列中的当前的报文数量Sb；
则计划发送报文数量S＝min{Sa，Sb}。
图3中，所述发送报文时间戳Tb计算如下：
Figure BDA0002495931380000111
其中，Ta为上次发送报文时间，
Figure BDA0002495931380000112
为发送报文的数量。
最后，图4给出了CPE终端设备的一个具体实例。
图4示出了CPE终端的结构示意图，包括：主控模块、射频收发模块以及支持公网与专网切换的4G通讯模块；主控模块通过4G通讯模块接收射频收发模块转发的信息，并下发至业务终端，和/或将业务终端发送的信息传送至4G通讯模块，经4G通讯模块转发至射频收发模块。
其中，主控模块可以采用M6G2C系列核心板，以实现远程4G通信、网口及串口数据传送的协调控制。M6G2C系列核心板是基于NXP i.MX6UL处理器为核心的嵌入式工业控制核心板，采用性能更优的Cortex-A7内核处理器，可提供快速的数据处理，处理器工作频率可达528MHz，内嵌Linux操作系统；外置独立硬件看门狗，支持SD卡、USB，网口等多种升级方式等。主控模块还提供了CPE终端的调试登陆WEB界面、网管及用户定制APP开发功能，为海量终端的管理和调试提供了便捷。
为了进一步提高CPE终端的安全性能，主控模块上还设有TF卡SIM卡槽，用于连接安全加密芯片，在本地通信无法提供网络额外安全防护时，安全加密芯片可用于提供应用层安全防护，确保业务安全。
由于CPE(Customer Premise Equipment)是一种接收移动信号并以无线WIFI或有线信号转发出来的移动信号接入设备，可以将高速4G或者5G信号转换成WIFI或有线网络信号，能节省铺设公网有线网络的费用，只要有移动信号覆盖的地方都可以正常使用。本发明基于CPE的移动通信网络，只要有移动网络信号覆盖的地方就可以实现TDMoP设备间的通信，使得传统的E1终端可以开拓新的使用场景，相比传统的专线通信，使用场地不受限制，可以快速部署，即插即用，维护成本较低；同时，CPE锁小区可以保障数据传输的稳定性，避免CPE在数据传输中，切换到网络状况较差的小区，造成业务中断；此外，缓存队列的应用，可以尽量避免移动网络的波动，导致E1业务出现不稳定或中断的情况。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于CPE的E1数据传输方法，用于用户终端与TDMoP设备之间的数据业务数据传输，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
参数配置步骤：在CPE支持的通信频段内，配置数据使用频段与数据传输优先级；
流量预算步骤：将TDMoP设备与CPE连接，CPE接收TDMoP数据包，计算出数据传输流量值；
目标网络接入步骤：根据所述参数配置步骤配置的数据使用频段与数据传输优先级对当前的移动网络信号频段进行锁定后接入所述移动网络：
目标小区锁定步骤：调用预先配置的测速脚本对当前移动网络进行测速，判断当前移动网络的上下行速率是否均大于所述数据传输值；
如果是，则锁定当前小区为目标小区；
否则，切换到下一个数据传输优先级对应的数据使用频段，重复所述目标网络接入步骤以及所述目标小区锁定步骤；
转发队列缓存步骤：CPE与对端CPE建立好转发隧道，开始转发TDMoP数据包，对端CPE收到数据包后，根据数据包头的L3信息判断对应的E1通道，然后缓存到对应的队列；
报文发送步骤：判断当前转发队列的缓存数据是否达到预设标准阈值，如果达到，则以预定的速率向所述TDMoP设备发送报文。
2.如权利要求1所述的基于CPE的E1数据传输方法，其特征在于：
所述E1用于传输时分复用业务流，传输速率为2.048Mbps。
3.如权利要求1所述的基于CPE的E1数据传输方法，其特征在于：
所述TDMoP设备基于包交换网络实现时分复用业务透传，具体包括：将DM基群信号按照伪线仿真协议进行打包后携带上L2、L3层头通过网络传输。
4.如权利要求1所述的基于CPE的E1数据传输方法，其特征在于：
所述CPE接收移动信号并以无线WIFI或有线信号转发。
5.如权利要求1所述的基于CPE的E1数据传输方法，其特征在于：
所述目标小区锁定步骤使用的预先配置的测速脚本为speedtest测速脚本。
6.如权利要求1所述的基于CPE的E1数据传输方法，其特征在于：
所述报文发送步骤使用的预定的速率为2.048Mbps。
7.如权利要求1或6所述的基于CPE的E1数据传输方法，其特征在于：所述报文发送步骤进一步包括：
判断报文数据量是否达到缓存要求，如果是，则初始化时间戳，并计算计划发送报文数量；
根据计划发送报文数，从队列中提取相应数量的报文发送给所述TDMoP设备；
记录发送报文时间戳；
在一个休眠周期之后，判断队列报文数量是否为空，如果是，进入下一个休眠周期；
如果否，则重新计算计划发送报文数量。
8.如权利要求7所述的所述的基于CPE的E1数据传输方法，其特征在于：
所述初始化时间戳为上次发送时间戳，上次发送时间戳为当前时间戳与发送周期的差值。
9.如权利要求7所述的所述的基于CPE的E1数据传输方法，其特征在于：
所述计算计划发送报文数量，具体包括如下步骤：
计算当前计划发送报文数量Sa：
Figure FDA0002495931370000031
其中，Tc为当前时间戳，Tf为上次发送时间戳，ΔT为发送周期，Λ为每个周期内发送的报文数据量；
获取缓存队列中的当前的报文数量Sb；
则计划发送报文数量S＝min{Sa，Sb}。
10.如权利要求7所述的所述的基于CPE的E1数据传输方法，其特征在于：
记录发送报文时间戳Tb，所述发送报文时间戳Tb计算如下：
Figure FDA0002495931370000041
其中，Ta为上次发送报文时间，
Figure FDA0002495931370000042
为发送报文的数量。
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