CN111817784B - 一种光通信中的编解码方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种用于光通信的编解码方法，该方法中通过将通信芯片和光模块之间传输的信号按照承载的信息及实时性要求的不同分为数据信号、延时信号和实时信号三类，并将延时信号编码为控制数据，与业务数据复用一个信道进行传输。同时，将实时信号的电平跳变情况与控制数据和业务数据统一进行编码再传输。利用本申请实施例提供的编解码方法，能够采用一条线路传输多路信号，有效提高信号传输效率以及线路利用率，能够减少通信芯片的引脚数量，进而减少通信芯片的尺寸。此外，由于通信线路减少，还能降低各路信号之间的干扰。

Description

一种光通信中的编解码方法及装置

技术领域

本申请涉及光通信领域，尤其涉及光通信设备内部传输信号的编解码方法、及装置。

背景技术

随着多媒体业务的不断丰富，对接入网带宽的需求越来越大，在这种情况下，无源光网络(passive optics network，PON)的应用越来越广，它可以提供长距离、大带宽的接入，这是传统的非对称数字用户线(asymmetric digital subscriber Line，ADSL)做不到的。

PON是指由作为局端设备的光线路终端(optics line terminal，OLT)和作为终端设备的光网络单元(optics network unit，ONU)以及光分配网络(optics distributionnetwork，ODN)组成的无源电子设备系统。其中，OLT和ONU可以统称为光通信设备，光通信设备中包括PON芯片和光模块(optical module)。

OLT包括多个端口，端口密度大，每个端口都可以支持一个光模块与OLT的PON芯片连接，OLT通过光模块可以与多个ONU通信。光模块的控制信号与数据信号都通过不同的引脚连接到PON芯片上，每个光模块需要传输的信号类型和数量多，包括复位信号、速率设置信号、集成电路总线(inter-integrated circuit，IIC)信号、时钟信号、上线信号，以及用于收发业务数据的Serdes(serializer/deserializer，串行器/解串器)。

现有技术中，OLT上连接的光模块数量较多，并且每个光模块与OLT之间都需要通过不同的连线传输多种不同的信号，造成通信信道的利用率不高。

发明内容

有鉴于此，本申请的实施例提供了一种编解码方法、编解码器、PON芯片、光模块以及光通信设备，提出了一种新的编码方式，将多路信号编码为一路信号并传输，能够提高通信信道的利用率。

第一方面，本申请实施例提供一种编码方法，该方法中，编码器根据实时信号的电平状态变化情况，确定同步码的值，编码器再将待编码数据与同步码编码，得到比特块。其中，同步码用于标识实时信号的电平状态变化情况，电平状态变化情况包括电平状态保持不变，电平状态由高电平跳变到低电平，电平状态由低电平跳变到高电平。

本申请实施例提供的方法中，利用同步码标识实时信号的状态变化情况，并将实时信号的状态变化情况与待编码数据编码为比特块，通过相同的信道发送，不需要独立的信道和引脚来传输实时信号，能够提高信道的利用效率。同时，由于传输信号的引脚和印制电路板上的走线减少，能够减小PON芯片的封装尺寸和传输信号时不同信号间的干扰。

本申请实施例中，编码器会根据实时信号的电平状态变化的不同情况执行不同的操作。

当实时信号的电平状态不变，编码器根据缓存模块缓存的数据量确定待编码数据的类型以及同步码的值。作为一种确定待编码数据的类型的方式，当缓存的业务数据大于阈值，所述编码器确定待编码数据的类型为业务数据；或者，当缓存的业务数据小于阈值，编码器确定待编码数据的类型为控制数据。本申请实施例中，若实时信号的电平状态不变，可以直接利用同步码标识数据类型，待编码的数据类型确定之后，即确定了相应的同步码的值。

当实时信号的电平状态改变，包括电平状态由低电平跳变到高电平，或者由高电平跳变到低电平，编码器根据实时信号的状态改变情况确定同步码的值。此时，由于同步码用于标识实时信号的电平改变情况，无法直接标识本次编码的数据类型，因此，需要另外的途径标识本次编码的数据类型。作为一种实现方式，当实时信号的电平状态改变时，编码器可以确定待编码数据的类型与前一次编码的数据类型相同；或者，编码器可以根据预设的同步码的值与数据类型的对应关系确定待编码数据的类型。例如，可以预先设置当实时信号的电平状态改变时，确定本次编码的数据为业务数据，反之亦然。本领域技术人员可以根据需要自行设置预设的规则。

可选的，在某些情况下，需要编码传输多路实时信号，编码器还需要根据电平状态发生改变的实时信号的类型，确定需要发送同步码的次数，比较计数器的数值和上述次数：

当计数器的数值小于该次数，编码器确定本次编码的同步码的值与前一次编码的同步码的值相同，并将计数器的数值加1；当计数器的数值等于该次数，表示已经发送了足够次数的同步码，编码器清零计数器的数据，并重新根据实时信号的电平状态的变化情况确定同步码的值。通过上述步骤，编码器能够同时将多路实时信号的电平变化情况进行编码传输，并通过连续编码发送的同步码的次数表征电平状态发生变化的实时信号类型，能够进一步提高信道利用率。

可选的，若编码器收到是并非控制数据，而是延时信号，编码器还需要将收到的延时信号转换为控制数据。可以通过多种方法将延时信号转换为控制数据，例如可以设置寄存器采集各路延时信号的电平，当延时信号的电平发生跳变时，读取寄存器中的值，并将读取的数值作为控制数据。这样，就可以将多路延时信号转换为控制数据，并与业务数据复用一路信道传输，能够显著减少引脚和走线数量，提高信道利用效率。由于光通信设备内的其他部件可能不能直接发送控制数据，编码器可以将延时信号转换为控制数据，能够减少对现有部件的改变，并扩展本申请实施例提供的技术方案的适用范围。

由于本申请实施例提供的方法适用于光通信，用于光通信设备内的PON芯片和光模块，编码器可以设置在PON芯片或者光模块，因此编码器编码得到比特块后，将得到的比特块发送给对端的PON芯片或光模块。本申请实施例提供的方法能够适用于PON芯片和光模块两端，能够减少两端设备的引脚，提高PON芯片和光模块之间的信道利用效率。

第二方面，本申请实施例提供一种用于光通信的解码方法，该方法中，解码器接收比特块，提取比特块中的同步码，然后根据同步码的值确定实时信号的电平状态变化情况及比特块中数据的类型，再按照比特块中数据的类型解析比特块中的数据，得到业务数据或控制数据。

本申请实施例提供的方法中，利用同步码标识实时信号的状态变化情况以及比特块中的数据类型，利用同一个信道传输的比特块来传输业务数据、控制数据以及实时信号的电平变化情况，不需要独立的信道和引脚来传输实时信号，能够提高信道的利用效率。同时，由于传输信号的引脚和印制电路板上的走线减少，能够减小PON芯片的封装尺寸和传输信号时不同信号间的干扰。

本申请实施例中，能够预先设置同步码的值跟电平变化情况以及比特块中数据类型之间的对应关系。

作为一种实施方式，当同步码为第一类同步码，确定此时实时信号电平状态不变，此类同步码可以直接标识比特块中的数据类型，并根据同步码的值确定所述比特块中数据的类型。当同步码为第二类同步码，此时同步码直接表征实时信号的电平状态改变情况，根据同步码的值确定实时信号电平状态改变情况，并根据预设规则确定比特块中数据的类型。其中，本领域技术人员可以根据实际情况设置预设规则，例如当同步码为第二类同步码时，确定该比特块中数据的类型与上一个比特块中数据的类型相同，或者根据预设的同步码的值与数据类型的对应关系确定该比特块中数据的类型。本申请实施例中，将同步码分为两类同步码，并分别表示不同的含义，能够灵活地传输实时信号的电平变化情况。

可选的，解码器从比特块中解析得到业务数据和控制数据后，将控制数据转换为延时信号并传输给设备内的其他部件进行相应操作。由于光通信设备内的其他部件可能不能直接读取控制数据，解码器可以将控制数据转换为其他部件能够识别的控制信号，能够减少对现有部件的改变，并扩展本申请实施例提供的技术方案的适用范围。

可选的，若需要传输多路实时信号，解码器检测到同步码为第二类同步码时，还需要继续统计第二类同步码连续出现的次数，根据连续出现的相同第二类同步码的次数，确定电平状态改变的实时信号的类型。根据通过上述步骤，解码器能够准确分辨出多路实时信号中电平状态发生改变的实时信号类型，利用本申请实施例提供的方法传输多路实时信号的电平变化情况，能够进一步提高信道利用率。

第三方面，本申请实施例还提供了一种用于光通信的编码器，该编码器包括控制模块和编码模块，该编码器用于实现第一方面所述的编码方法。

第四方面，本申请实施例还提供了一种用于光通信的解码器，该解码器包括同步码提取模块、信号解析模块，该解码器用于实现第二方面所述的解码方法。

第五方面，本申请实施例还提供了一种用于光通信的编码电路，该编码电路包括控制电路和数据处理电路，该编码电路用于实现第一方面所述的编码方法。

第六方面，本申请实施例还提供了一种用于光通信的解码电路，该解码电路包括同步码提取电路、信号解析电路，该解码电路用于实现第二方面所述的解码方法。

第七方面，本申请实施例还提供了一种编解码器，该编解码器包括如第三方面所述的编码器和第四方面所述的解码器。作为另一种实现方式，该编解码器包括如第五方面所述的编码电路和第六方面所述的解码电路。

第八方面，本申请实施例还提供了一种PON芯片，该PON芯片包括至少一个如第七方面所述的编解码器。

第九方面，本申请实施例还提供了一种光模块，该光模块包括如第七方面所述的编解码器。

第十方面，本申请实施例还提供了一种光通信设备，该光通信设备包括至少一个如第八方面所述的PON芯片和至少一个如第九方面所述的光模块。

本申请的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。

附图说明

图1为现有技术中的无源光网络架构示意图。

图2为现有技术中光模块结构示意图。

图3为现有技术中PON芯片和光模块连接示意图。

图4为现有技术中PON芯片和光模块更为具体的连接示意图。

图5为本申请实施例提供的PON芯片和光模块的结构示意图及连接示意图。

图6为本申请实施例提供的编解码器的结构示意图。

图7为本申请实施例提供的编码方法示意图。

图8为本申请实施例提供的编码方法中确定同步码的流程示意图。

图9为本申请实施例提供的另一种PON芯片和光模块的结构示意图。

图10为本申请实施例提供的解码方法示意图。

图11为本申请实施例提供的解码方法中确定数据类型及实时信号状态的流程示意图。

图12为本申请实施例提供的编解码器的另一种结构示意图。

具体实施方式

在详细阐述本申请实施例提供的方案之前，为了方便理解本申请实施例提供的技术方案，首先介绍本申请实施例涉及的相关技术和概念。

1、光模块与PON芯片之间需要传输的信号：光模块与PON芯片之间需要发送多种信号，如承载光通信设备间上下行业务数据的数据信号，以及I2C信号、Rx_SD、Tx_Fault、On_Line、Power_On、Reset、Rate_Select、Tx_Disable、RSSI_Triger等控制信号。其中，业务数据为光通信设备需要通过光模块传输给其他光通信设备的数据，控制信号用于传输光模块与PON芯片之间的状态和控制信息，如复位、速率选择、上下线、报错、告警或者关闭发射光信号等。

现有技术中，上述每种信号都是通过独立的引脚和走线来传输。本申请实施例中，光模块与PON芯片之间的控制信号中某些信号的实时性要求较高，需要实时地传输信号的变化情况，如当Reset信号的电平发生变化时，PON芯片指示光模块进行复位操作，此时需要光模块立即执行复位操作，因此需要将Reset信号的变化情况尽快传输给光模块，RX_SD、Rate_Select或RSSI_Triger等也属于此类信号。光模块与PON芯片之间的管理和控制信号中其他信号对实时性要求不高，当此类信号发生变化时，不需要立即传输给对方，而可以延迟一段时间再发送也不会影响系统的正常运转，如当Power_On的电平发生变化时，PON芯片指示光模块关闭光发送电源，此时可以延迟一定时间再将该指示信息传输给光模块，此类信号还可以有IIC信号、Tx_Fault和On_Line等。本申请实施例中根据对实时性的要求不同，将光模块与PON芯片之间传输的控制信号分为两类：延时信号和实时信号。其中，延时信号为PON芯片和光模块之间传输的信号中实时性要求不高的控制信号；实时信号为光模块和PON芯片之间需要传输的对实时性要求较高的控制信号。作为一种划分方式，可以设定一个控制信号的时延阈值，若必须在该时延阈值之内将某控制信号的电平变化情况发送给接收方，则该控制信号可以划分为实时信号；若允许在该时延阈值之外将某控制信号的电平变化情况发送给接收方，同时不至于影响业务的正常进行以及设备间的管理，则可以将该控制信号划分为延时信号。需要说明的是，不同的场景可能对各控制信号的实时性要求不同，本领域技术人员可以根据实际场景需要，在不影响业务正常进行和设备间有效管理的情况下，设置具体的时延阈值，进而将控制信号划分为实时信号和延时信号。

本申请实施例中采用控制数据来传输各延时信号的状态变化情况及其包括的信息，以减少PON芯片和光模块之间的连线，因此需要将延时信号转换为控制数据。作为一种将延时信号转换为控制数据的方式，可以设置寄存器以采集各路延时信号的电平状态，当某路延时信号的电平发生变化时，则读取寄存器中的值，并将读取的值作为控制数据缓存并等待传输。作为又一种转换方式，某些延时信号(如IIC信号)本身传递的就是速率较低的比特流，可以将这类延时信号传递的比特流缓存为控制数据并等待编码发送。根据实际场景的需要，本领域技术人员可以确定延时信号的编码方式，本申请实施例对此不作限定。

需要说明的是，根据技术发展，光模块与PON芯片之间还可能传输其他类型的信号，上述对光模块与PON芯片之间传输的控制信号的划分仅为示例性，根据上述实例，本领域技术人员可以按照上述标准将其他按照对实时性要求的不同进行划分，进而确定将该其他信号利用控制数据还是实时信号传输。

2、编码单位：本申请实施例中，PON芯片和光模块之间传输数据和信号时，需要对传输的数据和信号进行编码，在编码时是以固定大小的数据比特为编码单位进行编码，即每次编码时，从需要传输的业务数据或控制数据中输出固定大小的数据用于编码，其中，每次编码时数据比特的大小即为编码单位。例如，可以将编码单位设置为64bit、96bit、128bit等，可以根据实际需要灵活选择合适的编码单位，本申请技术方案对此不作限定。为方便阐述，本申请实施例中编码单位以64bit为例，即每次编码时从需要传输的数据中输出64bit的业务数据或控制数据。

3、同步码：本申请实施例提供的方案中，在编码时是以固定大小的编码单位对需要传输的数据进行编码，本申请实施例在编码时还需要确定同步码，同步码用于标识实时信号的状态变化情况。同步码还用于直接或间接标识本次编码输出的数据类型，具体的标识方法将在后文进一步阐述。本申请实施例中，根据同步码的作用不同，可以将同步码分为两类：第一类同步码用于在实时信号的电平状态保持不变时，直接标识传输的数据类型，第二类同步码用于标识实时信号的电平跳变并间接标识传输的数据类型。例如，作为一种实现方式，同步码可以设置为2bit，可以用01标识本次传输的是业务数据，用10标识控制数据，即01和10为第一类同步码；还可以用00标识实时信号由高电平跳变到低电平，用11标识低电平跳变到高电平，即00和11为第二类同步码。可选的，也可以将同步码设置为1bit、3bit或4bit，可以根据应用场景中的信号传输速率以及缓存大小等情况选择合适的同步码大小，本申请实施例以2bit为例进行说明。

4、比特块：本申请实施例中，将待编码的业务数据或控制数据和同步码编码合并在一起，得到的结果即为比特块。同样的，比特块的大小固定，比特块中包括同步码和数据。可选的，可以将同步码编码在比特块的头端，也可以编码在比特块的尾端。在将业务数据或控制数据与同步码进行编码之前，还可以对业务数据或控制数据进行加扰，以提高抗干扰能力。需要说明的是，在实际实现中，本申请实施例中的比特块也可以被称为数据块、比特单位、数据包、比特包等，本申请实施例对此不做限定。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

图1为PON100的网络架构，PON100可以包括一个OLT110、多个ONU120以及一个ODN130，ODN130可以耦合到OLT110以及ONU120。PON100可以为不需要任何有效组件来在OLT110与ONU120之间分配数据的通信网络，实际上，PON100可以使用ODN130中的无源光组件来在OLT110与ONU120之间分配数据。PON100可以为万兆比特系统，其可具有约10Gbps的下行带宽以及至少约2.5Gbps的上行带宽。可适用本申请技术方案的PON的其他实例包括由国际电信联盟电信标准化部门(ITU-T)G.983标准界定的异步传递模式PON(AsynchronousPON，APON)及宽带PON(Broad-band PON，BPON)、由ITU-T G.984标准界定的GPON、由ITU-TG.989系列标准界定的40G下一代无源光网络(NG-PON2)，由电气与电子工程师协会(Institute of Electrical and Electronics Engineers，IEEE)802.3ah标准界定的以太网(Ethernet PON，EPON)、IEEE802.3av标准中描述的万兆比特EPON，波分多路复用(Wavelength Division Multiplexing，WDM)PON(WPON)，IEEE802.3ca标准界定的100G-EPON标准其全部以全文引用的方式并入本文中。随着技术发展，本申请实施例提供的技术方案还可以适用于未来其他的PON系统。本申请实施例提供的技术方案不仅仅适用于PON系统，还可以适用于以太网或其他任何需要光通信的网络系统。

在PON100系统中，OLT110一般布置在局端，提供面向用户的无源光纤网络的光纤接口。OLT110用于上联上层网络，实现PON的上行接入，同时通过ODN130网络连接多个用户端设备ONU120，将网络的下行方向数据以广播的方式发送到连接的ONU120。OLT110还可以实现对ONU120的控制、管理和测距等功能。

ONU120是PON100中的用户端设备，布置在用户端，为用户提供语音、数据和其他多媒体业务。ONU120可以选择接收OLT110发送的下行数据，并在收到终端的数据后，根据分配的时隙分时发送上行数据。

光模块在光通信系统中承担着光电转换和电光转换的作用，是光通信系统中不可或缺的部分。如图2所示，光模块200主要由电接口210、功能电路220、光电转换器件230和光接口240等组成。当需要发送信号时，光通信设备将系统内需要发送的信号通过光模块200的电接口210传输到光模块内部，经光模块内驱动芯片处理后驱动半导体激光器(法布里-珀罗(Fabry-perot，FP)型、分布式反馈(Distribute Feedback，DFB)型或垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL)型等)发射出相应速率的调制光信号，通过光纤传输到远端接收方；当光模块接收光信号时，光模块内部的光探测二极管将接收的光信号转换为电信号，经内部的放大器对信号进行整形处理后，通过光模块内电接口210传输给光通信设备。

如图3所示，以光通信设备为OLT300为例，OLT包括多个端口320以及多个光模块330，OLT300中的PON芯片310中有多个MAC模块311，每个MAC模块311通过端口320与光模块330连接，实现PON芯片310与光模块330之间的信号传输。光模块330一般为可插拔式，当光通信设备之间需要通信时，可以将光模块330插入光通信设备对应的端口。PON芯片310用于执行光通信设备之间的通信协议，将上层的业务数据在光通信设备之间传输。

图4以一组端口420和光模块430为例，示出了现有技术中光通信设备400的PON芯片410与光模块430的具体连接关系。如图4所示，光模块430与PON芯片410之间需要传输多种信号，如复位信号、速率设置信号、集成电路总线(inter-integrated circuit，IIC)信号、时钟信号、上线信号，以及用于传输业务数据的信号。以OLT为例，每个OLT通常具有8-16个端口，有的甚至具有32个端口，PON芯片通过每个端口上一组信号与一个光模块连接。当前每种信号都采用专用的线路连接，OLT在连接多个光模块时由于需要传输的信号过多，造成布线困难。同时，印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)上布线过长，信号之间容易相互干扰。此外，光通信设备的PON芯片需要采用较多引脚，导致芯片封装变大，也会降低芯片的可靠性。

需要说明的是，如图4所示PON芯片410与光模块430之间传输的控制信号可以由PON芯片410中的MAC模块411传输，也可以由PON芯片410中的中央处理单元(centralprocess unit，CPU)412传输，本领域技术人员可以根据需要设定MAC模块411与CPU412传输的控制信号，本申请实施例对此不作限定，下文以对MAC模块传输的控制信号为例阐述本申请实施例提供的编解码方法，CPU传输的控制信号可以参照下述编解码方法。

有鉴于此，本申请实施例提供如图5所示的光通信设备400，该光通信设备包括PON芯片410和光模块430，PON芯片410和光模块430连接时，相比于现有技术，能够采用更少的引脚和连线用于传输信号。图5所示的是本申请实施例提供的光通信设备400的一种具体的实施方式。由于本申请技术方案主要涉及光通信设备400的PON芯片410与光模块430的改进，图5仅示出了光通信设备400的PON芯片410和光模块430连接处的结构，光通信设备400还包括的其他组成部件对于本领域技术人员来说是公知的，图5中并未示出光通信设备400的其他组成部件。其中，PON芯片410包括至少一个MAC模块411，编解码器414和串行/解串器(serializer/deserializer，Serdes)413。其中，编解码器414包括编码器和解码器。编码器用于将需要发送的控制信号和数据信号进行编码，得到比特块。解码器用于从接收的比特块中提取控制信号和业务数据。编码器还用于将控制信号中的延时信号转换为控制数据，解码器还用于将控制数据转换为控制信号中的延时信号。

MAC模块411用于根据光通信设备采用的通信协议管理信道资源，并对连接介质的访问进行控制。例如，OLT可以采用时分复用的方式，MAC模块将通信信道分时隙分配给连接的各个ONU，ONU从下行的信号中各自分配的时隙读取数据，或者通过分配的时隙上传数据。PON芯片中的各MAC模块负责对接不同的光模块，以及与对端光通信设备通信。

Serdes413用于串行数据和并行数据的相互转化，Serdes作为一种重要的高速串行链路物理层的部件，被广泛应用于各种通用I/O(Input and Output，输入输出)接口中，在两个装置进行通信时，Serdes用于在数据发送端将多路低速并行业务数据转换成高速串行业务数据，经过传输介质后在接收端将高速串行业务数据重新转换成多路低速并行业务数据。Serdes可以作为PON芯片410的一部分集成在PON芯片上，也可以作为独立的电路与PON芯片连接并执行相应功能，本申请实施例对此不作限定。

当光通信设备400通过光模块430接收业务数据时，光模块430接收到外部的光信号，并利用光电转换模块435将光信号转换为电信号。光模块430可以利用时钟和数据恢复(clock and data recovery，CDR)单元433或者模数转换等技术解析出光信号中的业务数据，并将业务数据存入光模块中的缓存区，等待编码并通过电接口将数据传输给PON芯片。在光通信系统中，光模块430与PON芯片410之间不仅需要传输光通信设备间的业务数据，还可能需要传输各种用于控制和管理的控制信号。现有技术中通常是通过专门引脚和连线传输各路信号，本申请实施例中，光模块和PON芯片上并未设置专门的引脚用来传输每路信号，而是将某些对实时性要求不高的控制信号编码为控制数据，再将另一些对实时性要求较高的控制信号的状态变化情况与业务数据和控制数据统一编码并通过相同的线路传输。即本申请实施例中，发送端的编解码器将缓存的待传输的业务数据和控制数据跟实时信号的变化状态统一编码，得到比特块，再将比特块传输给Serdes。Serdes接收到比特块之后，将接收到的比特块进行串并转换，得到串行的比特流，并将得到的比特流高速发送给接收端。接收端的Serdes接收到比特流之后，进行串并转换得到比特块，编解码器从比特块中提取同步码，并根据同步码得到实时信号的状态，同时解析比特块，分别得到业务数据和控制数据。编解码器将从比特块中提取的实时信号、控制数据和业务数据发送给接收端的其他部件进行后续处理。其中，光模块430和PON芯片410具体的编解码方法将在下文做进一步说明。

相比于现有技术，本申请实施例中由于并未为所有信号设置独立的引脚和通信信道，而是将对实时性要求不高的延时信号转换为控制数据，并将对实时性要求较高的实时信号的状态变化情况与控制数据和业务数据统一编码并发送。以PON芯片410向光模块430发送信号为例，当PON芯片410发送信号时，编解码器414用于将数据信号转换为业务数据，将延时信号转换为控制数据，并将业务数据和控制数据跟实时信号的状态变化情况统一编码为比特块，并经Serdes413传输给光模块430。光模块430在接收到PON芯片410发送的比特流之后，将该比特流分割为比特块并解析比特块，从比特块中提取出实时信号的状态变化情况、控制数据和业务数据。光模块430的编解码器436将实时信号的状态变化情况传输给光模块内的MCU434以进行相应操作，并将控制数据解码并交给光模块内的MCU430执行相应操作，同时将需要传输的业务数据缓存，并由光模块430内部的光接口将业务数据转换为光信号再通过光纤发送给业务数据的接收端。光模块430向PON芯片410发送信号的过程与上述示例相似，在此不再赘述。

本申请实施例提供的PON芯片可以采用芯片级系统(System on Chip，SoC)实现，其中编解码器的功能可以由独立的芯片实现，也可以为集成在其他芯片中的功能模块，还可以通过计算机软件驱动硬件实现，本领域技术人员可以根据需要采用具体的实现方式，本申请实施例对此不做限定。

如图6所示，为本申请实施例提供的编解码器600的具体实施方式。其中，编码器610包括控制模块611，缓存模块612和编码模块613。缓存模块612可以包括业务数据缓存器和控制数据缓存器，用于分别缓存业务数据和控制数据。缓存模块612的控制数据缓存器还用于将延时信号转换为控制数据，以及将数据信号转换为业务数据。缓存模块612还可以包括复用器(multiplexer，MUX)，用于根据控制模块的命令，向编码模块613传输业务数据或者控制数据。控制模块611用于根据缓存模块612缓存的数据量以及实时信号的电平状态变化情况确定同步码，并选择本次编码时缓存模块612输出的数据类型。进一步的，控制模块611可以包括控制电路和同步码选择器。编码模块630用于将缓存模块612输出的待编码数据进行扰码处理，再与控制模块611确定的同步码统一编码得到比特块。

解码器包括同步码提取模块621，信号解析模块622以及缓存模块623。同步码提取模块621用于从接收的信号中提取同步码，信号解析模块622用于根据同步码确定实时信号的状态以及比特块中的数据类型并提取数据，缓存模块623用于将提取的数据按照数据类型缓存，以供后续处理。

需要说明的是，编码器610和解码器620中的缓存模块可以分别独立设置，也可以共用相同的缓存模块，并在缓存模块划定不同的存储空间，用于分别存储待编码的业务数据和控制数据以及解码得到的业务数据和控制数据，还可以设置独立于编解码器的缓存器，用于缓存编解码时的数据。

本申请实施例提供的编解码器进行了功能模块的划分，将对应各个功能划分为各个功能模块，也可以将两个或两个以上的功能集成在一个处理模块中，上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。需要说明的是，本申请实施例中对模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。同时，本领域技术人员应该很容易意识到，结合本文中所公开的实施例描述的方法步骤，本申请能够以硬件或硬件和计算机软件的结合形式来实现。某个功能究竟以硬件还是计算机软件驱动硬件的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

如前所述，在光通信中，光通信设备与光模块之间需要传输多种信号，现有技术中需要通过不同的引脚和连线来传输这些不同的信号，但这样会造成PON芯片和光模块上的引脚过多以及PCB上走线过长，本申请实施例提供的编解码器可以将上述多种信号编码为一路信号并传输，能够有效减少PON芯片上的引脚数量，进而减少PCB上的走线，提高引脚及线路的利用效率。

下面将结合图5和图6对本申请实施例提供的编解码方法进行具体阐述。具体地，如图7所示，本申请实施例还提供了一种适用于图5和图6的编码方法。

步骤S710、编码器610根据实时信号的电平状态的变化情况确定同步码的值。

本申请实施例中，编码器610用于将PON芯片410与光模块430之间传输的信号编码为一路信号并采用一个信道传输。如前所述，PON芯片410与光模块430之间需要传输数据信号和控制信号，本申请实施例中，根据对实时性要求的不同，将控制信号分为对实时性要求不高的延时信号和对实时性要求较高的实时信号。在编码前，编码器610需要将数据信号转换为业务数据并缓存，将延时信号转换为控制数据并缓存，具体的转换方法在前文已经阐述，在此不再赘述。

编码器610在每次编码时需要确定本次编码输出的数据以及同步码的值，本申请实施例中根据同步码的含义不同，将同步码分为两类：第一类同步码，用于直接标识本次编码的数据为业务数据还是控制数据。第二类同步码，用于标识实时信号的状态变化情况。作为一种实施方式，第一类同步码可以为01和10，第二类同步码可以为00和11。

现有技术中，光通信设备的PON芯片410和光模块430之间通常采用专门的引脚和连线来传输实时信号。实时信号通常表现为高电平或低电平，通过本申请实施例提供的编码方式，利用第二类同步码标识实时信号的电平状态改变情况，在不需要独立引脚和连线的情况下，实现实时信号的传输。

具体的，作为一种实现方式，PON芯片410与光模块430之间需要传输一路实时信号，记该路实时信号为A信号，A信号作为编解码器的一路输入信号。当编码器610的控制模块611检测到A信号的状态保持不变时，确定同步码为第一类同步码，并根据预设规则确定本次编码的数据类型，进而确定同步码的值。当编码器610的控制模块611检测到A信号的状态改变时，确定同步码为第二类同步码，并根据电平状态的改变情况确定同步码的值。如A信号由高电平跳变到低电平时，则在编码时将同步码设置为00，如果A信号由低电平跳变为高电平时，则在编码时将同步码设置为11。这样，接收端的解码器620检测到同步码为00时，表示此时A信号由高电平跳变为低电平，接收端检测到同步码为11时，表示此时A信号由低电平跳变为高电平，接收端可以根据实时信号的跳变所反映的指令执行相应的操作。

需要说明的是，也可以利用00和11来标识数据类型，利用01和10来标识实时信号的状态变化情况，还可以利用00来标识实时信号由低电平跳变为高电平，用11来标识实时信号由高电平跳变为低电平，上述举例并不构成对本申请技术方案的限定，本申请实施例并不限定具体采用何种同步码来标识数据类型或实时信号的状态变化情况。

本申请实施例中，为保证及时传输实时信号的电平状态的改变，当实时信号的电平状态发生改变时，需要利用第二类同步码将电平状态改变情况发送给接收端。但当实时信号跳变时，由于同步码用来标识实时信号的跳变，无法标识本次编码传输的数据类型。因此，需要采用另外的规则来标识本次编码传输的数据类型，下文将阐述当同步码为第二类同步码时，如何确定本次编码的数据类型。

在某些场景中，光模块410与PON芯片430之间需要传输多路不同类型的实时信号，例如需要传输A信号和B信号两路实时信号。此时，可以通过连续多次编码时传输相同的第二类同步码的次数来表示发生电平跳变的不同类型的实时信号。例如，当控制模块611检测到A信号的电平从低电平跳变到高电平时，将同步码设置为11，当检测到A信号的电平从高电平跳变到低电平时，将同步码设置为00；当控制模块检测到B信号从低电平跳变到高电平时，将同步码设置为11，并在连续两次编码中均将同步码设置为11，当B信号从高电平跳变到低电平时，将同步码设置为00，并连续在两次编码中发送00。

具体的，作为一种实现方式，编码器610可以在内部设置一个计数器，计数器的初始状态为0。首先，根据状态改变的实时信号类型，确定第二类同步码需要发送的次数，然后在确定同步码时，比较计数器的数值和第二类同步码需要发送的次数，当计数器的数值小于该次数,则确定本次编码的同步码为前一次编码的同步码，同时将计数器的数值加1；当计数器的数值等于该确定的次数,则表示此时已经发送了对应次数的第二类同步码，则需要清零计数器的数值，再另外根据实时信号状态和缓存的数据量确定同步码。

相应的，接收端在接收到比特流时，若检测到同步码为00或11，则需要再检测下一个同步码，若两个同步码相同，都是00或11，则B信号发生了跳变，若两个同步码不同，则A信号发生了跳变。通过本实施方式，实现利用传输业务数据和控制数据的通道传输两路实时信号。

图8示出了编码器610的控制模块611确定同步码的流程图，如图8所示，控制模块611在确定本次编码需要传输的同步码时，首先需要确定实时信号状态是否发生改变。当实时信号电平发生跳变时，需要通过同步码将实时信号的状态改变情况传输给接收端，若实时信号没有发生跳变，则只需要根据本次编码输出的数据类型确定同步码，若输出业务数据，则同步码为01，若输出控制数据，则同步码为10。当实时信号发生跳变时，若存在多路实时信号，则还需要根据具体的发生跳变的实时信号确定连续发送同步码的次数，若只存在一路实时信号，则可以省略本步骤。当实时信号发生跳变时，若实时信号由高电平跳变到低电平，则同步码为00，若实时信号由低电平跳变到高电平，则同步码为11。需要说明的是，在实时信号发生跳变时，也可以先确定同步码的值，再根据跳变的实时信号确定采用相同的同步码的次数。

以上描述了传输一路实时信号和两路实时信号的实施方式，根据实际应用场景，还可以根据本申请实施例提供的方法传输多于两路实时信号，本领域技术人员根据上述记载可以很容易推断出如何传输多路实时信号，本申请实施例在此不再赘述。

步骤S720、编码器610确定需要本次编码的数据类型。

如前所述，本申请实施例中根据控制信号对实时性的要求不同，将控制信号分为延时信号和实时信号，并将延时信号进行编码得到控制数据，再将控制数据与业务数据复用一路信道传输。本申请实施例中将需要传输的业务数据和控制数据缓存在缓存模块中，在编码时，需要确定本次编码需要输出的数据类型。当同步码为第一类同步码时，编码器610需要进一步确定本次编码待编码的数据类型，进而确定同步码。编码器610在确定本次编码待编码的数据类型时，可以获取缓存模块612当前缓存的业务数据和控制数据的数据量，并根据缓存模块612当前缓存的业务数据和控制数据的数据量，确定本次编码输出的数据类型。

作为一种实施方式，由于在光通信中PON芯片410与光模块430之间传输的主要是业务数据，因此在编码时优先输出业务数据，当缓存的业务数据输出完毕时再输出控制数据。作为另一种实施方式，由于控制数据通常比较少，控制模块也可以选择当缓存有控制数据时，优先传输控制数据。

可选的，为平衡业务数据和控制数据传输的及时性，也可以为业务数据的缓存数据量设置一定阈值，当缓存的业务数据的容量低于该阈值时，则输出控制数据。

可选的，作为一种实施方式，还可以交叉输出业务数据和控制数据，即输出一次业务数据再输出一次控制数据。当控制模块611选择输出控制数据，若此时缓存模块612中并未缓存控制数据或者没有缓存足够的控制数据时，缓存模块612可以输出默认数据，以保证信号传输不会中断，其中默认数据可以根据实际情况自定义或遵照业界的规范，如可以设置为全部为0或全部为1。

如前所述，当同步码为第二类同步码时，由于同步码用来标识实时信号的跳变，无法标识本次编码传输的数据类型。因此，需要采用另外的规则来标识本次编码传输的数据类型，即需要通过另外的规则来确定本次编码待编码的数据类型。

作为一种实施方式，当同步码为第二类同步码时，本次编码时，控制模块611可以选择待编码的数据类型与上一次编码选择输编码的数据类型一致。若本次编码相比于上次编码传输的数据类型发生变化，也可以等待下一次编码时再传输实时信号的电平变化情况，下次编码时编码的数据类型与本次编码的数据类型保持一致。相应的，当接收端的编解码器检测到同步码为00或11时，将上一个比特块中数据的数据类型作为本比特块中数据的数据类型并进行解码。

作为另一种实施方式，也可以预先设定同步码与数据类型的对应关系。例如可以设定当实时信号的状态发生变化时，此时同步码为第二类同步码，对应的，编码时控制模块611选择缓存模块612输出控制数据。可选的，当确定同步码为第二类同步码时，也可以选择缓存模块输出业务数据。作为另一种实现方式，还可以设定当实时信号由低电平跳变为高电平时，在编码时控制模块控制缓存模块输出控制数据，当实时信号由高电平跳变为低电平时，在编码时控制模块控制缓存模块输出业务数据，反之亦然。对应的，接收端的解码器620检测到同步码为第二类同步码时，可以根据预先设定的对应关系确定本次编码传输的数据类型。

需要说明的是，根据不同的应用场景及业务需求，可以选择不同的确定编码的数据类型的策略，上述实施例仅为示例性举例，本申请实施例对此不作限定。

需要说明的是，步骤S710和S720并无明显的先后顺序。例如，当实时信号状态不变时，此时同步码为第一类同步码，需要确定本次发送的数据类型，并根据发送的数据类型确定对应的同步码；当实时信号发生电平跳变时，需要根据上次编码和本次编码需要传输的数据类型，确定是否传输标识实时信号电平跳变的同步码，或者根据实时信号的状态变化情况以及第二类同步码的值，确定本次编码输出的数据类型。实际实现中，根据需要可以选择具体的实现方式，本申请实施例不限定步骤S710和S720的执行顺序。

步骤S730、编码器610将待编码的数据与同步码编码，生成比特块。

确定本次编码需要输出的数据类型后和同步码之后，缓存模块612输出数据类型对应的待编码数据给编码模块613，编码模块613将待编码的数据和同步码编码在一起并生成比特块。

作为一种实现方式，当业务数据传输完毕或开始传输时，可以通过控制数据标记业务数据传输完毕或开始传输。具体地，表1示出了上述实现方式的编码结果，其中编码单位以64bit，同步码以2bit为例。

表1一种可能的编码方式

表1中，一个编码单元中包括8个字节的数据，“D”表示该字节为业务数据，每个“D”为8bit；“Z”表示该字节为控制数据，每个“Z”为8bit；“T”表示该字节为一个数据包的结束字节，“S”表示该字节为一个数据包的起始字节；“C”为信道的编号；“X”表示该字节可以为控制数据也可以为业务数据。

当传输的数据为业务数据时，同步码为01，编码单元中全部为业务数据；当传输的数据为控制数据时，同步码为10，编码单元中包括控制数据。可选的，可以将业务数据的起始和结束字节作为特殊的控制数据，此时编码单元中可以同时包括控制数据和业务数据。如表1所示，D0的数据为0x87至0x33时，编码单元中同时包括控制数据和业务数据。其中，当D0的数据为0xFF时，虽然编码单元中并未包括控制数据，但由于该数据单元表示业务数据传输结束，也为“特殊的”控制数据。同样的，当D0的数据为0x78时，该数据单元表示开始传输业务数据，此时传输的也为“特殊的”控制数据。此时，在将业务数据和控制数据写入缓存器中时，可以将包括起始的业务数据和结束的业务数据作为“特殊的”控制数据保存在控制数据的缓存器中。

当实时信号发生电平跳变时，则采用00或11来表示电平跳变，根据发生电平跳变的实时信号的种类不同，可以选择连续发送00或11的次数，如当A路实时信号发生电平跳变时，可以发送一次00或11，当B路实时信号发生电平跳变时，可以连续两次发送00或11来表示B路实时信号发生电平跳变。

上述编码方法可以利用图6所示的编解码器600中的编码器610实现。其中，缓存模块612用于缓存待传输的业务数据和控制数据。控制模块611用于根据缓存模块中缓存的业务数据和控制数据选择输出的数据，以及根据实时信号的状态确定同步码。编码模块613用于将缓存模块输出的信号和控制模块确定的同步码编码为比特块。

编码器610的缓存模块612在缓存待传输的业务数据时，需要从接收到的数据信号中读取业务数据，并将读取的业务数据缓存在缓存模块612中等待编码。缓存模块612在缓存控制数据时，需要先将延时信号转换为控制数据，再缓存在缓存模块612中以等待编码。

具体地，缓存模块612中可以设置寄存器用于读取延时信号的状态，当延时信号的状态改变时，读取寄存器中的值作为控制数据。

具体的，当缓存的业务数据低于阈值时，控制模块611可以选择输出控制数据。可选的，也可以等到业务数据发送完毕再发送控制数据。

当实时信号的电平状态保持不变时，确定同步码为01或10，此时同步码表示实时信号的电平状态保持不变，同步码还用于标识此次编码输出的数据类型，是业务数据还是控制数据，记01和10为第一类同步码。当实时信号的电平状态发生跳变时，如由高电平转换为低电平或由低电平转换为高电平，确定同步码为00或11，此时同步码用于标识实时信号的状态跳变，记00和11为第二类同步码。

当PON芯片410与光模块430之间具有多个实时信号时，可以利用连续发送第二类同步码的次数来表示不同实时信号的跳变。例如，当A实时信号发生跳变时，控制模块611可以控制发送一次第二类同步码，当B实时信号发生跳变时，控制模块可以在连续两次编码时都将同步码设置为第二类同步码。同理，当还存在C实时信号时，可以连续发送三次相同的第二类同步码来表示C实时信号的跳变。

当利用同步码表示实时信号的跳变时，此时同步码无法反映本次编码的数据类型，而需要利用前一次编码的同步码来表示本次编码输出的数据类型。因此，在需要利用同步码表示实时信号的跳变时，控制模块611需要控制本次编码传输的数据类型跟上一次传输的数据类型一致，这样接收端才能准确解析本次编码传输的数据类型。作为另一种实施方式，也可以预先设置同步码为第二类同步码时本次编码传输的数据类型。

进一步的，图6中的缓存模块612可以包括业务数据缓存器和控制数据缓存器，以及复用器，业务数据缓存器中缓存有业务数据，控制数据缓存器中缓存有控制数据。作为一种实现方式，业务数据中仅包括业务数据，控制数据中仅包括控制数据。作为另一种实现方式，可以将起始的业务数据和结束的业务数据编码为特殊的控制数据，此时控制数据中可以包括一部分特殊的业务数据。根据信号格式的不同，控制模块611可以采用不同的信号传输控制策略，本申请实施例对此不作限定。在编码时，控制模块611确定本次编码传输的信号并控制复用器输出对应的信号。

上述编码方法还可以利用图5所示的PON芯片410或光模块430实现，该PON芯片410或光模块630包括编解码器和Serdes。以PON芯片410为例。在编码时，编解码器414用于将实时信号、控制数据和业务数据进行编码，得到比特块，Serdes413用于将编码得到的比特块进行串并转换，并发送给接收端。

编解码器414在编码之前，需要从接收到的数据信号中读取业务数据，并将读取的业务数据缓存并等待编码。编解码器414在缓存控制数据时，需要先将延时信号转换为控制数据以等待传输。具体地，编解码器414中可以设置寄存器用于读取延时信号的状态，当延时信号的电平状态改变时，读取寄存器中的值作为控制数据。作为另一种实现方式，编解码器可以直接接收其他部件发送的业务数据或控制数据，而不需要将数据信号或延时信号转换为业务数据或控制数据。

具体地，编解码器414用于确定输出的数据类型以及同步码，并将输出的待编码数据和同步码编码为比特块。编解码器414可以根据缓存的控制数据和业务数据的容量确定本次编码输出的数据类型，并根据实时信号的状态确定同步码。

可选地，当缓存的业务数据低于阈值时，编解码器414可以选择输出控制数据。可选的，编解码器414也可以先将业务数据发送完毕再发送控制数据。

当实时信号的电平状态保持不变时，编解码器414确定同步码为第一类同步码，并根据缓存的数据量确定同步码的值和编码的数据类型，此时同步码表示电平状态保持不变，并标识此次编码输出的数据类型，是业务数据还是控制数据，第一类同步码可以为01和10。当实时信号的电平状态改变时，如由高电平转换为低电平或由低电平转换为高电平，编解码器414确定同步码为第二类同步码并根据电平状态发生了何种改变确定同步码的值，此时同步码用于标识实时信号的状态跳变，第二类同步码可以为00和11。

当PON芯片410与光模块430之间具有多个实时信号时，可以利用连续发送第二类同步码的次数来表示不同实时信号的跳变。例如，当A实时信号发生跳变时，编解码器414可以控制发送一次第二类同步码，当B实时信号发生跳变时，编解码器414可以在连续两次编码时都将同步码设置为第二类同步码。同理，当还存在C实时信号时，编解码器414可以连续三次编码都采用相同的第二类同步码来表示C实时信号的跳变。

当利用同步码表示实时信号的跳变时，此时同步码无法反映本次编码的数据类型，而需要利用预先设定的规则确定本次编码的数据类型。作为一种实现方式，可以利用前一次编码的同步码来表示本次编码输出的数据类型。此种情况下，在需要利用同步码表示实时信号的跳变时，编解码器414需要控制本次编码传输的数据类型跟上一次传输的数据类型一致，这样接收端才能准确解析本次编码传输的数据类型，即只能在相邻两次编码传输同类型的信号时，才能在后一次编码时利用第二类同步码表示实时信号的跳变。作为另一种实施方式，也可以预先设置同步码为第二类同步码时，本次编码传输的数据类型，编解码器根据预先设置的规则确定同步码以及对应的数据类型。

如图9所示，作为另一种实现方式，PON芯片410中还包括缓存模块415，光模块430中还包括缓存模块438，即将编解码器414或编解码器436中的缓存模块独立设置，用于缓存业务数据和控制数据。以PON芯片为例，在编码时，编解码器用于控制缓存模块415输出的待编码数据，并根据缓存模块415输出的数据类型以及实时信号的状态确定同步码，再将待编码数据和同步码编码为比特块。

以上结合图5和图6介绍了PON芯片410与光模块430在通信时如何进行编码，相应的，将编码得到的比特流发送到接收侧时，接收侧需要将收到的比特流进行解码。如图10所示，为本申请实施例提供的解码方法，该解码方法可以适用于图5和图6所示的装置，该方法包括以下步骤：

S1010、解码器620接收比特块并提取比特块的同步码。

PON芯片410和光模块430进行通信时，接收端的Serdes收到发送端发送的比特流，将比特流进行串并转换，并传输给编解码器600进行解码。由于在编码时是按照固定编码单位进行编码得到比特块，编解码器600在解码时也是以这样一个个比特块为最小的处理单位进行解码。因此，接收端在解码时首先对接收到的比特流进行同步处理，按照比特块的固定大小，将比特流分割为比特块，解码器620的同步码提取模块621提取其中各比特块的同步码。

S1020、解码器620根据提取的同步码的值确定数据类型及实时信号状态。

接收端在提取到同步码后，信号解析模块622根据提取到的同步码确定实时信号状态。以上述实施例提供的编码方法为例，当同步码为第一类同步码时，表示此时实时信号保持不变，该同步码对应的比特块的数据类型为业务数据或者控制数据，当接收端提取到的同步码为第二类同步码时，表示此时实时信号发生了跳变，并根据预先设置的规则确定发生了何种跳变以及确定同步码对应比特块中数据的类型。若需要传输不止一路实时信号，则信号解析模块622在检测到某个比特块的同步码为第二类同步码时，还需要检测相邻的一个或多个比特块的同步码，根据相邻几个比特块的同步码来确定状态发生改变的实时信号。

以需要传输两路实时信号为例，当信号解析模块622检测到某个比特块的同步码为00，则还需要提取下一个比特块的同步码，若下一个比特块的同步码也为00，则代表B路实时信号发生了跳变，下一个比特块的数据类型与上一个比特块的数据类型相同，若下一个比特块的同步码为01或10，则代表A路实时信号发生了跳变。

图11示出了一种可能的信号解析模块622确定实时信号状态以及比特块的数据类型的流程图。如图11所示，提取同步码之后，信号解析模块判断同步码的类型，若同步码为第一类同步码，则表示此时实时信号状态未改变，可以直接根据同步码的数值确定数据类型，即若同步码为01，则本次传输的是业务数据，若同步码为10，则传输的是控制数据。若同步码为第二类同步码时，表示此时实时信号发生了跳变。当需要传输多路实时信号时，信号解析模块622需要确定连续出现的相同第二类同步码的次数，以确定是哪路实时信号发生了跳变，若只需要传输一路实时信号，则可以省略本步骤。此时信号解析模块622还需要确定本次同步码相邻的上一个同步码的数值，上一个同步码的数值标识了本次同步码对应的比特块的数据类型。在确定同步码为第二类同步码之后，还需要根据同步码数值确定实时信号的状态发生了怎样的变化，若同步码为00，则实时信号的电平由高电平跳变为低电平，若同步码为11，则实时信号的电平由低电平跳变为高电平。需要说明的是，也可以先根据第二类同步码的数值确定实时信号的状态如何变化，再根据第二类同步码连续出现的次数确定哪路实时信号发生了跳变，以及根据上一个同步码的数值确定本次传输的数据的类型，本申请实施例对此不做限定。

作为另一种实现方式，若预先设定当同步码为第二类同步码时第二类同步码与传输的数据类型的对应关系，信号解析模块622可以直接根据提取的同步码的值确定数据类型。例如，预先设定当同步码为第二类同步码时传输业务数据，若提取到同步码为第二类同步码，则信号解析模块622确定此时传输的数据为业务数据。又如，若预先设定当同步码为00时传输业务数据，当同步码为11时传输控制数据，接收端可以根据提取到的同步码的值确定此时传输的数据类型。上述仅为示例性描述，反之亦然。

以上描述了两种可能的根据同步码确定实时信号状态及数据类型的场景，根据编码时确定同步码的规则不同，解码时也可以采用对应的规则根据同步码的值确定实时信号状态及数据类型。上述仅为示例性举例，本领域技术人员可以根据上述示例提出另外的确定同步码的规则以及根据同步码确定实时信号状态及数据类型的规则。

确定比特块中的数据类型之后，根据比特块的数据类型解析数据，得到业务数据或控制数据，并传输给缓存模块。

可选的，若发送端对数据进行了扰码操作，则在接收端解析数据之前需要对数据进行解扰。

S1030、解码器620缓存解析得到的数据。

解析得到比特块的数据类型后，解码器620再将解析得到的数据缓存在相应的缓存空间。作为一种简便的实现方式，业务数据的比特块可以专门用于传输业务数据，控制数据的比特块可以专门用于传输控制数据，而不需要包括业务数据。此时，可以根据比特块的数据类型，将比特块中的数据写入对应的缓存区。作为另一种实现方式，可以采用如表1所示的编码方式，此时控制数据的比特块中可能既包括控制数据，也包括业务数据，需要按照该编码方式将业务数据和控制数据分离并分别缓存。

解码器620将解析得到的业务数据和控制数据缓存在缓存模块623之后，还需要将业务数据传输给其他部件进行后续处理，例如光模块420的解码器可以将业务数据传输给光电转换器件进行光电转换并发送，PON芯片410的解码器可以将业务数据发送给MAC芯片411进行处理。同样的，解码器620的缓存模块623还可以将控制数据转换为延时信号并传输给其他部件进行后续处理。

上述解码方法可以利用如图6所示的编解码器600的解码器620实现，图6所示的解码器620包括同步码提取模块621，信号解析模块622以及缓存模块623。其中，同步码提取模块621用于从比特块中提取同步码，信号解析模块622用于根据同步码确定比特块中数据的类型并提取数据，缓存模块623用于将提取的数据按照数据类型缓存。

PON芯片410和光模块430进行通信时，由于在编码时是按照固定编码单位进行编码的，编码得到的比特流可以看作是由同步码分隔而成的一个个比特块，在解码时解码器620的同步码提取模块621也可以先对接收到的比特流进行同步处理，并将比特流分隔为一个个比特块并提取各比特块的同步码。

在同步码提取模块621提取到同步码后，信号解析模块622根据提取到的同步码确定实时信号状态以及该同步码对应的比特块的数据类型。由于本申请实施例提供的编码方法将实时信号、控制数据和业务数据编码为一路信号，接收端在接收到信号时需要从一路信号中恢复上述三种信号和数据。如前所述，同步码可以分为两类，第一类同步码用于标识该同步码对应的比特块的数据类型，若提取的同步码为第一类同步码，则此时实时信号并未发生跳变，并且可以直接确定比特块的数据类型。若提取的同步码为第二类同步码，则表示此时实时信号发生了跳变，并根据第二类同步码确定实时信号是由高电平跳变为低电平还是由低电平跳变为高电平。由于此时同步码无法直接标识对应的比特块的数据类型，需要利用预先设置的规则确定本次传输的数据类型。

可选的，若发送端与接收端之间需要传输多路不同类型的实时信号，则在检测到第二类同步码之后还需要继续检测相邻的多个同步码，以确定发生了跳变的实时信号类型。

提取到同步码并根据同步码确定该同步码对应的比特块携带的数据类型之后，信号解析模块622解析该比特块，得到业务数据或者控制数据，再将业务数据或者控制数据发送给缓存模块623分别缓存以供后续处理。

解码器620的缓存模块623还可以将业务数据发送给其他部件进行后续处理。同样的，解码器620的缓存模块623还可以将控制数据转换为延时信号并传输给其他部件进行后续处理，以实现控制功能。

上述解码方法还可以利用图5所示的PON芯片410或光模块430实现。以PON芯片410为例，图5所示的PON芯片410包括编解码器414和Serdes413。其中，在解码时，Serdes413用于将接收的比特流进行串并转换并发送给编解码器414进行解码。编解码器414用于从比特块中提取实时信号的状态，以及从比特块中解析得到业务数据和控制数据并分别缓存。

具体地，编解码器414用于提取比特块中的同步码，并根据同步码确定该同步码对应比特块的数据类型以及实时信号的状态，再从比特块中解析得到业务数据和控制数据，并分别缓存。

当提取的同步码为第一类同步码时，表示此时实时信号的状态并未发生变化。由于第一类同步码用于标识该同步码对应的比特块的数据类型，可以直接确定该比特块的数据类型，再解析该比特块，得到业务数据或控制数据并分别缓存。当提取的同步码为第二类同步码时，代表此时实时信号发生电平跳变，根据同步码的值确定电平是由高电平跳变为低电平还是由低电平跳变为高电平。另外，由于第二类同步码无法直接标识比特块的数据类型，还需要根据预先设定的规则确定比特块的数据类型。

当发送端和接收端需要传输多个实时信号时，若某个同步码为第二类同步码，还需要提取该同步码相邻的若干个同步码，以确定电平发生跳变的实时信号。例如，当只有一个第一类同步码是，表示A实时信号发生跳变；若连续出现两个相同的第二类同步码时，表示B实时信号发生跳变。同理，若连续出现三个相同的第二类同步码时，表示C实时信号发生电平跳变。

编解码器414还可以利用数据信号将业务数据发送给其他部件。同样的，编解码器414还可以将控制数据转换为延时信号并传输给其他部件进行后续处理。

如图9所示，作为另一种实现方式，PON芯片410中还包括缓存模块415，光模块430中还包括缓存模块438，即将编解码器414或编解码器436中的缓存模块独立设置，用于缓存解析得到的业务数据和控制数据，并利用数据信号将业务数据发送给其他部件。以PON芯片为例，缓存模块415还可以将控制数据转换为延时信号并传输给其他部件进行后续处理。在解码时，编解码器414用于从比特块中提取实时信号的状态，从比特块中解析得到业务数据和控制数据，并将业务数据和控制数据写入缓存模块415中。

上述实施例结合图5提供的PON芯片410或光模块430以及图6提供的编解码器600介绍了本申请实施例提供的编解码方法，通过本申请实施例提供的编解码方法，可以利用一路信号同时传输数据信号和多路控制信号，能够显著减少PON芯片和光模块之间的引脚以及PON芯片上的走线，使得PON芯片封装更为可靠，同时能够提高PON芯片连接光模块的数量。

如图12所示，为本申请实施例提供的又一种编解码器1200，该编解码器包括编码电路1210和解码电路1220。其中，编码电路1210用于将控制信号和数据信号进行编码得到比特块并发送给其他器件，解码电路1220用于接收比特块，并从比特块中提取控制信号和业务数据。编码电路还用于将控制信号中的延时信号转换为控制数据，解码电路还用于将控制数据转换为控制信号中的延时信号。

具体的，图12中的编码电路包括控制电路1211、缓存器1212和数据处理电路1213。其中，缓存器用于缓存业务数据和控制数据。控制电路用于根据实时信号的电平状态变化情况，确定同步码的值。数据处理电路用于将待编码数据和同步码合并，得到比特块。

当实时信号的电平状态不变，控制电路用于根据缓存器中缓存的数据量确定待编码数据的类型以及同步码的值，当缓存器缓存的业务数据大于阈值，控制电路将待编码数据的类型确定为业务数据，当缓存器缓存的业务数据小于阈值，控制电路确定所述待编码数据的类型为控制数据。

当实时信号的电平状态改变，控制电路用于根据实时信号的状态改变情况确定同步码的值，例如当实时信号由低电平跳变为高电平，可以将同步码确定为11，当实时信号由高电平条变为低电平时，将同步码确定为00。当实时信号的电平状态改变时，同步码用于标识实时信号的电平状态改变情况，而无法直接得到比特块中数据的类型，需要通过其他的规则标识数据的类型。作为一种实现方式，当实时信号的状态改变时，控制电路还可以用于确定待编码数据的类型与前一次编码的数据类型相同；或者，控制电路还可以用于根据预设的同步码的值与数据类型的对应关系确定待编码数据的类型。例如，可以预先设定当实时信号的电平状态改变时，即此时同步码为00或者11，对应的数据类型为业务数据，控制电路确定本次编码时传输的数据类型为业务数据。

如果需要传输多路实时信号，则当实时信号的电平状态改变时，还需要根据电平状态发生改变的实时信号的类型，确定需要发送同步码的次数。具体的，控制电路用于根据电平状态改变的实时信号类型，确定需要发送同步码的次数，控制电路用于比较计数器的数值和上述次数；当计数器的数值小于该次数，控制电路确定本次编码的同步码的值与前一次编码的同步码的值相同，并将计数器的数值加1；当计数器的数值等于该次数，表明此时已经发送了足够次数的同步码，控制电路需要清零计数器的数值，并重新根据实时信号的电平状态的变化情况，确定同步码的值。

由于本申请实施例中将控制信号中对实时性要求不高的延时信号转换为控制数据，并与业务数据复用一条信道传输，缓存器还用于接收延时信号，并将延时信号转换为控制数据。

图12中还包括解码电路1220,解码电路包括同步码提取电路1221、信号解析电路1222和缓存器1223，其中同步码提取电路1221用于提取比特块中的同步码，信号解析电路1222用于根据同步码的值确定实时信号的电平状态变化情况及比特块中数据的类型，并根据数据类型解析比特块，缓存器1223用于缓存解析所述比特块得到的数据。

需要说明的是，解码电路1220中的缓存器1223可以与编码电路中的缓存器1212共用一个存储器，并将该存储器中的存储空间划分为不同区域，并分别存储待编码数据和解码得到的数据。

信号解析电路1222根据提取到的同步码判断实时信号的电平状态变化情况以及比特块内数据的类型。当同步码为第一类同步码，信号解析电路1222确定实时信号电平状态不变，并根据同步码的值确定比特块中数据的类型；当同步码为第二类同步码，信号解析电路1222根据同步码的值确定实时信号电平状态改变情况，并根据预设规则确定比特块中数据的类型。

具体的，当同步码为第二类同步码时，信号解析电路1222可以确定比特块中数据的类型与上一个比特块中数据的类型相同；或者，信号解析电路1222根据预设的同步码的值与数据类型的对应关系确定比特块中数据的类型。

当需要传输多路实时信号时，在同步码为第二类同步码的情况下，信号解析电路还需要根据连续出现的相同第二类同步码的次数，确定电平状态改变的实时信号类型。

本申请实施例中的编解码器可以为一种编解码芯片，用于对多路信号进行编解码，以减少信号传输的线路。该编解码芯片可以为ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit，专用集成电路)，也可以为FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)，或者其他类型的集成电路。上述编解码芯片包括根据本申请提供的任意一种编解码器，其中编解码器中的电路被集成在一片晶圆(die)上。

本申请实施例还提供一种PON芯片，包括一个或多个上述编解码芯片。在一种实施方式中，上述一个或多个编解码芯片被独立地封装，并设置于一个PCB(Printed CircuitBoard，印制电路板)上；在一种实施方式中，上述一个或多个编解码芯片也可以被独立地封装，并被分立地设置于多个PCB上，并通过PCB之间的连接口或数据连接线进行通信；在另一种实施方式中，上述多个编解码芯片也可以被封装于一个封装结构中，并设置于PCB上。

需要说明的是，上述实施例提供的编解码芯片和PON芯片与编解码方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，能够取得与方法实施例相同的技术效果，在此不再赘述。

上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本申请的可选实施例，在此不再一一赘述。

本申请中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本申请中的字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

以上仅为本申请的可选实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (31)

1.一种用于光通信的编码方法，其特征在于，所述方法包括：

编码器根据实时信号的电平状态变化情况，确定同步码的值，所述同步码用于向接收端标识所述实时信号的电平状态变化情况；

所述编码器将待编码数据和所述同步码编码，得到比特块；

其中，所述编码器根据实时的电平状态变化情况，确定同步码的值包括：

当实时信号的电平状态不变，所述编码器根据缓存的数据量确定待编码数据的类型以及所述同步码的值；或者，

当实时信号的电平状态改变，所述编码器根据所述实时信号的状态改变情况确定所述同步码的值。

2.如权利要求1所述的编码方法，当所述实时信号的电平状态不变时，其特征在于，所述编码器根据缓存的数据量确定待编码数据的类型包括：

当缓存的业务数据大于阈值，所述编码器确定所述待编码数据的类型为业务数据；或者，

当缓存的业务数据小于阈值，所述编码器确定所述待编码数据的类型为控制数据。

3.如权利要求1所述的编码方法，当所述实时信号的状态改变时，其特征在于，在所述编码器将待编码数据和所述同步码编码之前，所述方法还包括：

所述编码器确定所述待编码数据的类型与前一次编码的数据类型相同；或者，

所述编码器根据预设的同步码的值与数据类型的对应关系确定所述待编码数据的类型。

4.如权利要求1所述的编码方法，其特征在于，当所述实时信号的电平状态改变时，所述编码器根据所述实时信号的状态改变情况确定所述同步码的值，还包括：

所述编码器根据电平状态改变的实时信号，确定所述同步码需要发送的次数；

所述编码器比较计数器的数值和所述次数；

当所述计数器的数值小于所述次数,所述编码器确定本次编码的同步码的值与前一次编码的同步码的值相同，所述计数器的数值加1；

当所述计数器的数值等于所述次数,所述编码器清零所述计数器的数值，并根据实时信号的电平状态的变化情况,确定同步码的值。

5.如权利要求1-4任一所述的编码方法，其特征在于，所述编码器在确定同步码的值之前，所述方法还包括：

所述编码器接收延时信号，将所述延时信号转换为控制数据。

6.如权利要求1所述的编码方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述编码器将所述比特块发送到接收端，所述接收端为PON芯片或光模块。

7.一种用于光通信的解码方法，其特征在于，所述方法包括：

解码器接收比特块，提取所述比特块中的同步码；

所述解码器根据所述同步码的值确定实时信号的电平状态变化情况及所述比特块中数据的类型；

所述解码器解析所述比特块中的数据，得到业务数据或控制数据；

其中，所述解码器根据所述同步码的值确定实时信号的电平状态变化情况及所述比特块中数据的类型，包括：

当所述同步码为第一类同步码，确定所述实时信号电平状态不变，并根据所述同步码的值确定所述比特块中数据的类型；或者，

当所述同步码为第二类同步码，根据所述同步码的值确定实时信号电平状态改变情况，并根据预设规则确定所述比特块中数据的类型。

8.如权利要求7所述的解码方法，其特征在于，当所述同步码为第二类同步码，所述根据预设规则确定所述比特块中数据的类型包括：

确定所述比特块中数据的类型与上一个比特块中数据的类型相同；或者，

根据预设的同步码的值与数据类型的对应关系确定所述比特块中数据的类型。

9.如权利要求7所述的解码方法，其特征在于：

当所述同步码为第二类同步码，所述解码器根据连续出现的相同第二类同步码的次数，确定电平状态改变的实时信号。

10.一种用于光通信的编码器，其特征在于，所述编码器包括控制模块，编码模块和缓存模块，其中：

当实时信号的电平状态不变，所述控制模块用于根据所述缓存模块缓存的数据量确定待编码数据的类型以及同步码的值，或者，当实时信号的电平状态改变，所述控制模块用于根据所述实时信号的状态改变情况确定同步码的值，所述同步码用于向接收端标识所述实时信号的电平状态变化情况；

所述编码模块用于将待编码数据和所述同步码编码，得到比特块。

11.如权利要求10所述的编码器，当所述实时信号的电平状态不变时，其特征在于：

当所述缓存模块缓存的业务数据大于阈值，所述控制模块用于确定所述待编码数据的类型为业务数据；或者，

当所述缓存模块缓存的业务数据小于阈值，所述控制模块用于确定所述待编码数据的类型为控制数据。

12.如权利要求10所述的编码器，当所述实时信号的状态改变时，其特征在于：

所述控制模块还用于确定所述待编码数据的类型与前一次编码的数据类型相同；或者，

所述控制模块还用于根据预设的同步码的值与数据类型的对应关系确定所述待编码数据的类型。

13.如权利要求10所述的编码器，当所述实时信号的电平状态改变时，其特征在于：

所述控制模块用于根据电平状态改变的实时信号类型，确定所述同步码需要发送的次数；

所述控制模块用于比较计数器的数值和所述次数；

当所述计数器的数值小于所述次数，所述控制模块用于确定本次编码的同步码的值与前一次编码的同步码的值相同，所述计数器的数值加1；

当所述计数器的数值等于所述次数,所述控制模块清零所述计数器的数值，并根据实时信号的电平状态的变化情况,确定同步码的值，清零所述计数器的数值。

14.如权利要求10-13任一所述的编码器，其特征在于：所述缓存模块还用于接收延时信号，并将所述延时信号转换为控制数据。

15.如权利要求10所述的编码器，其特征在于：所述编码模块还用于将所述比特块发送到接收端，所述接收端为PON芯片或光模块。

16.一种用于光通信的解码器，其特征在于，所述解码器包括同步码提取模块、信号解析模块，其中：

所述同步码提取模块用于提取比特块中的同步码；

当所述同步码为第一类同步码，所述信号解析模块用于确定实时信号电平状态不变，并根据所述同步码的值确定所述比特块中数据的类型；或者，当所述同步码为第二类同步码，所述信号解析模块用于根据所述同步码的值确定实时信号电平状态改变情况，并根据预设规则确定所述比特块中数据的类型；

所述信号解析模块还用于根据所述比特块中数据的类型解析所述比特块，得到业务数据或控制数据。

17.如权利要求16所述的解码器，当所述同步码为第二类同步码时，其特征在于：

所述信号解析模块，还用于确定所述比特块中数据的类型与上一个比特块中数据的类型相同；或者，

所述信号解析模块，还用于根据预设的同步码的值与数据类型的对应关系确定所述比特块中数据的类型。

18.如权利要求16所述的解码器，其特征在于：

当所述同步码为第二类同步码，所述信号解析模块，还用于根据连续出现的相同第二类同步码的次数，确定电平状态改变的实时信号的类型。

19.一种用于光通信的编码电路，其特征在于，所述编码电路包括控制电路和数据处理电路，其中：

当实时信号的电平状态不变，所述控制电路用于根据缓存模块缓存的数据量确定待编码数据的类型以及同步码的值，或者，当实时信号的电平状态改变，所述控制电路用于根据所述实时信号的状态改变情况确定同步码的值，所述同步码用于向接收端标识所述实时信号的电平状态变化情况；

所述数据处理电路用于将待编码数据和所述同步码合并，得到比特块。

20.如权利要求19所述的编码电路，当所述实时信号的电平状态不变时，其特征在于：

当所述缓存模块缓存的业务数据大于阈值，所述控制电路用于确定所述待编码数据的类型为业务数据；或者，

当所述缓存模块缓存的业务数据小于阈值，所述控制电路用于确定所述待编码数据的类型为控制数据。

21.如权利要求19所述的编码电路，当所述实时信号的状态改变时，其特征在于：

所述控制电路还用于确定所述待编码数据的类型与前一次编码的数据类型相同；或者，

所述控制电路还用于根据预设的同步码的值与数据类型的对应关系确定所述待编码数据的类型。

22.如权利要求19所述的编码电路，当所述实时信号的电平状态改变时，其特征在于：

所述控制电路用于根据电平状态改变的实时信号类型，确定所述同步码需要发送的次数；

所述控制电路用于比较计数器的数值和所述次数；

当所述计数器的数值小于所述次数，所述控制电路用于确定本次编码的同步码的值与前一次编码的同步码的值相同，所述计数器的数值加1；

当所述计数器的数值等于所述次数,所述控制电路清零所述计数器的数值，并根据实时信号的电平状态的变化情况,确定同步码的值。

23.如权利要求19-22任一所述的编码电路，其特征在于：所述缓存模块还用于接收延时信号，并将所述延时信号转换为控制数据。

24.如权利要求19所述的编码电路，其特征在于：所述数据处理电路还用于将所述比特块发送到接收端，所述接收端为PON芯片或光模块。

25.一种用于光通信的解码电路，其特征在于，所述解码电路包括同步码提取电路、信号解析电路，其中：

所述同步码提取电路用于提取比特块中的同步码；

当所述同步码为第一类同步码，所述信号解析电路用于确定实时信号电平状态不变，并根据所述同步码的值确定所述比特块中数据的类型；或者，当所述同步码为第二类同步码，所述信号解析电路用于根据所述同步码的值确定实时信号电平状态改变情况，并根据预设规则确定所述比特块中数据的类型；

所述信号解析电路还用于根据所述比特块中数据的类型解析所述比特块，得到业务数据或控制数据。

26.如权利要求25所述的解码电路，当所述同步码为第二类同步码时，其特征在于：

所述信号解析电路，还用于确定所述比特块中数据的类型与上一个比特块中数据的类型相同；或者，

所述信号解析电路，还用于根据预设的同步码的值与数据类型的对应关系确定所述比特块中数据的类型。

27.如权利要求26所述的解码电路，其特征在于：

当所述同步码为第二类同步码，所述信号解析电路，还用于根据连续出现的相同第二类同步码的次数，确定电平状态改变的实时信号的类型。

28.一种用于光通信的编解码器，其特征在于：

所述编解码器包括如权利要求10-15任一所述的编码器和如权利要求16-18任一所述的解码器；或者，

所述编解码器包括如权利要求19-24任一所述的编码电路和如权利要求25-27任一所述的解码电路。

29.一种光模块，其特征在于，所述光模块包括如权利要求28所述的编解码器。

30.一种PON芯片，其特征在于，所述PON芯片包括至少一个如权利要求28所述的编解码器。

31.一种光通信设备，其特征在于，所述光通信设备包括至少一个如权利要求29所述的光模块和如权利要求30所述的PON芯片。

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