CN113206720B - 一种调顶消息通路的实现方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种调顶消息通路的实现方法及装置，包括设置应用层、链路层和物理层三个层次，设计每个层次需要完成的发送和接收功能，形成能够实现上述方法的电路。本发明便于设计实现，通过对中间存储器的合理设计，使得调顶消息通路的实现可以只支持一个或者同时支持多个行业技术规范或者企业定制化技术规范，通用性强。

Description

一种调顶消息通路的实现方法及装置
技术领域
本发明涉及5G前传技术领域，尤其是指一种调顶消息通路的实现方法及装置。
背景技术
5G作为新一代移动通信技术，具有大带宽，低时延和海量连接等特点。5G可为用户带来革命性的业务体验，也能开发新型商业模式，为通信运营商提供持续增长的新动力。5G承载网络由前传、中传、回传三部分组成，其中前传主要负责天线站点AAU与基带站点DU/CU之间的网络传输。目前5G前传的方案主要包括传统的光纤直驱方案、无源WDM方案、半有源WDM方案和有源WDM/OTN方案。光纤直驱方案成本最低，部署简便且后期运维便利，在光纤资源较为丰富的场景下是首选方案；无源WDM方案建设成本低廉，可解决光纤资源紧张的问题，此方案由纯光路器件构成，较有源WDM方案故障率更低，但出现故障后难以定位；半有源WDM方案在解决光纤资源紧张问题的同时在有源侧提供适当的运维功能，仍无法避免彩光模块对基站提出的管理要求；OTN承载方案和WDM-PON方案拥有丰富的OAM，有效提高了前传的维护管理能力，但对电源、空间、环境和机房条件要求高，建设难度大且后期维护成本高。
现有技术中，由于半有源方案平衡了建网成本和后期运维，并在大幅降低光纤使用量的同时具有一定的运维能力，成为5G前传建网的主流方案。在半有源方案中，通过在光数据通路上“叠加”一个小幅度信号，该小幅度信号几乎不会干扰现有信号的传输，就可以携带少量信息，依此来实现半有源方案的运维（OAM）功能，该运维消息的传输途径即调顶消息通路。
目前，各企业分别根据自己的实际需求，提出并制定了各自的半有源波分复用技术规范，在此基础上，亟需一种能够支持各种技术规范的调顶消息通路。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中调顶消息通路适用范围窄的缺陷，使得调顶消息通路的实现可以只支持一个或者同时支持多个行业技术规范或者企业定制化技术规范。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种调顶消息通路的实现方法，包括：
设置物理层、链路层和应用层；
设计物理层的接收方向，使其从数据信号通路的数据信号解调出调顶消息，并将调顶消息按约定传递方式传递给链路层；
设计物理层的发送方向，使其将链路层发送的调顶消息调制到数据信号通路上；
设计链路层的接收方向，使其将物理层发送的调顶消息解析出第二数据包，并将第二数据包以预定义格式填入中间存储器，通知应用层取走中间存储器中的第二数据包；
设计链路层的发送方向，使其将应用层填入中间存储器的第一数据包形成调顶消息按约定传递方式发送给物理层；
设计应用层的接收方向，使其按照技术规范需要执行的协议，遵从预定义格式从中间存储器中提取第二数据包；
设计应用层的发送方向，使其按照技术规范需要执行的协议，将执行发送协议过程中分解出的第一数据包按预定义格式填入与链路层沟通的中间存储器中；
其中，所述预定义格式由所述中间存储器定义，所述中间存储器实现在所述链路层或应用层中。
在本发明的一个实施例中，所述物理层发送和接收的调顶消息的编码和解码设计在所述物理层或链路层实现。
在本发明的一个实施例中，设计所述链路层的发送方向和接收方向时，设计链路层的发送方向在应用层没有安排链路层执行发送数据的任务时，选择性将技术规范中定义的空闲信息发送给物理层；设计链路层的接收方向在解析出第二数据包为技术规范中定义的空闲信息时，选择性不将空闲信息填入中间存储器。
在本发明的一个实施例中，还设计有系统任务，所述系统任务包括对端同步状态获取、统计发送或接收数据包数量信息及计算校验码，所述系统任务由链路层或应用层实现。
一种调顶消息通路的实现装置，包括微控制单元，应用层采用所述微控制单元实现，设置所述微控制单元完成上述规定的应用层的功能，链路层分别与所述应用层或物理层合体或分体设置，所述链路层与应用层在分体设置时通过低速数据总线沟通，所述链路层与物理层之间通过方便物理层处理的方式进行沟通。
在本发明的一个实施例中，所述链路层和物理层合体设置，所述链路层和物理层处于同一颗芯片内，所述链路层采取数字电路实现，所述物理层采取纯模拟或者数模混合电路实现，所述链路层与物理层之间采取编码后的串行数据线沟通。
在本发明的一个实施例中，所述链路层与物理层和应用层分别分体设置，所述链路层与所述物理层和应用层之间均通过低速数据总线沟通，所述链路层采用专用集成电路实现，所述物理层发送方向采用DAC芯片，接收方向采用ADC芯片实现。
在本发明的一个实施例中，所述链路层和应用层合体设置，所述链路层采用微控制单元实现，所述链路层与物理层之间通过低速数据总线沟通，所述物理层发送方向采用单通道运放芯片，接收方向采用高精度运放芯片。
在本发明的一个实施例中，所述链路层包括用于对数据包进行定义及存储数据包的中间存储器以及
低速通信总线控制模块，用于按照低速通信总线协议完成写操作译码、读操作译码、写数据送出和读数据返回操作；
TX链路层状态机，用于实现自动计算校验码、TX数据包按批次发送、TX空闲包自动插入和TX数据包循环控制；
RX链路层状态机，用于实现自动核对校验码、RX数据包按批次接收并解析还原和RX空闲包自动过滤；
TX/RX链路层数据发送/接收模块，用于实现链路层与物理层之间的时序同步；
TX/RX数据包统计模块，用于统计数据包传输的个数。
在本发明的一个实施例中，所述中间存储器包括：
TX/RX数据包定义区间，用于定义TX/RX数据包的存放格式和存储TX/RX数据包；
空闲包定义区间，用于定义空闲包的格式和存储空闲包；
TX/RX控制选项区间，用于定义TX/RX通道的所有控制选项；
通用控制选项区间，用于定义可以改变全局状态的选项；
TX/RX数据包数据统计区间，用于存储数据包传输个数信息。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明所述的实现方法和装置便于设计实现，能够只支持一个或者同时支持多个行业技术规范或者企业定制化技术规范，通用性强。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是本发明调顶消息通路的实现装置的实施例一；
图2是本发明调顶消息通路的实现装置的实施例二；
图3是本发明调顶消息通路的实现装置的实施例三；
图4是本发明调顶消息通路中链路层的具体实现；
图5是本发明调顶消息通路中中间存储的具体实现。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
本发明的调顶消息通路的实现方法，包括：
设置物理层、链路层和应用层；
设计物理层的接收方向，使其从数据信号通路的数据信号解调出调顶消息，并将调顶消息按约定传递方式传递给链路层；
设计物理层的发送方向，使其将链路层发送的调顶消息调制到数据信号通路上；
设计链路层的接收方向，使其将物理层发送的调顶消息解析出第二数据包，并将第二数据包以预定义格式填入中间存储器，通知应用层取走中间存储器中的第二数据包；
设计链路层的发送方向，使其将应用层填入中间存储器的第一数据包形成调顶消息按约定传递方式发送给物理层；
设计应用层的接收方向，使其按照技术规范需要执行的协议，遵从预定义格式从中间存储器中提取第二数据包；
设计应用层的发送方向，使其按照技术规范需要执行的协议，将执行发送协议过程中分解出的第一数据包按预定义格式填入与链路层沟通的中间存储器中。
为提高调顶消息通路的实现方法的通用性，本发明根据行业同行标准在实现调顶消息通路时设置应用层、链路层和物理层三个层次，并设计了每个层次需要完成的功能。
根据本实施例的设计方法，在接收方向上，数据信号通路的数据信号被物理层解调出调顶消息，传递给链路层，在传递中，物理层以方便物理层处理的约定方式发送；该调顶消息由链路层解析出第二数据包，第二数据包以预定义格式填入中间存储器；第二数据包包括应用层执行接收协议过程中必须的各种信息，应用层从中间存储器中提取第二数据包按照技术规范执行协议。由于第二数据包为预定义格式，即使采用不同的技术规范，也都能够被解析成同一种格式，从而调顶消息通路的实现可以只支持一个或者同时支持多个行业技术规范或者企业定制化技术规范。本实施例中，所述预定义格式由所述中间存储器定义，中间存储器用于沟通应用层与链路层，因此所述中间存储器既可以设计在所述链路层实现，也可以设计在应用层中实现，根据实现方法的具体应用而定。同样在发送方向上，应用层执行发送协议的过程中分解出第一数据包，将第一数据包按预定义格式填入中间存储器，即使不同的技术规范也能分解出相同格式的数据包，提高调顶消息通路的通用性；第一数据包被链路层提取，形成调顶消息，并将调顶消息按照方便物理层处理的约定方式发送给物理层；调顶消息最终被物理层按照规定的调制深度调制到数据信号通路上。由于调制到数据信号通路上的调顶消息一般是曼彻斯特编码等编码格式，实现调顶消息的编码和解码，可以设计在物理层实现，也可以设计在链路层实现，视该实现方法的具体应用而定。
本实施例中，由于技术规范中有定义空闲信息，为实现空闲信息的发送和接收，设计所述链路层的发送方向和接收方向时，设计链路层的发送方向在应用层没有安排链路层执行发送数据的任务时，选择性将技术规范中定义的空闲信息发送给物理层；设计链路层的接收方向在解析出第二数据包为技术规范中定义的空闲信息时，选择性不将空闲信息填入中间存储器。调顶消息通道还设计有系统任务，所述系统任务包括对端同步状态获取、统计发送或接收数据包数量等信息，以及计算校验码等，这些系统任务既可以设计由业务层完成，也可以设计由链路层完成，视该实现方法的具体应用而定。
本实施例中，应用层被设计为除了处理发送和接收两种任务外，还需要完成技术规范中规定的其他应用操作，比如设置本地环回测试等操作。同时应用层还被设计为除了完成技术规范中规定的应用，在链路层和物理层的实际工作时刻前，可能还需要应用层去配置链路层和物理层某些关键选项。
根据调顶消息通路的实现方法，参照图1-3所示，本发明给出了调顶消息通路的实现装置。在本发明的实施例一中，实现装置包括微控制单元，应用层采用所述微控制单元作为硬件实现。通过软件设置所述微控制单元完成上述规定的应用层的功能。本实施例中，链路层与应用层分体设置，应用层与链路层之间采取低速数据总线来沟通，比如I2C或者SPI等。链路层和物理层合体设置在单颗定制芯片上，链路层和物理层完成于同一颗芯片内，链路层采取数字电路实现，而物理层则采取纯模拟或者数模混合电路实现。此时由于链路层和物理层处于同一颗芯片内，方便物理层处理的沟通方式为编码后的串行数据线，本实施例中链路层与物理层之间可以采取曼彻斯特编码的串行数据线来沟通。为了降低MCU的查询负担，提升应用层和链路层的沟通效率，在链路层和应用层之间可以选择性增加中断沟通方式。包括微控制单元，应用层采用所述微控制单元实现，设置所述微控制单元完成如权利要求1-5规定的功能，链路层分别与所述应用层或物理层合体或分体设置，所述链路层与应用层在分体设置时通过低速数据总线沟通，所述链路层与物理层之间通过方便物理层处理的方式进行沟通。
在本发明的一个实施例中，所述链路层和物理层合体设置，所述链路层和物理层处于同一颗芯片内，所述链路层采取数字电路实现，所述物理层采取纯模拟或者数模混合电路实现，所述链路层与物理层之间采取编码后的串行数据线沟通。
在本发明的一个实施例中，所述链路层与物理层和应用层分别分体设置，所述链路层与所述物理层和应用层之间均通过低速数据总线沟通，所述链路层采用专用集成电路实现，所述物理层发送方向采用DAC芯片，接收方向采用ADC芯片实现。
在本发明的一个实施例中，所述链路层和应用层合体设置，所述链路层采用微控制单元实现，所述链路层与物理层之间通过低速数据总线沟通，所述物理层发送方向采用单通道运放芯片，接收方向采用高精度运放芯片。
在发明的实施例二中，实现装置包括微控制单元，应用层采用所述微控制单元作为硬件实现。通过软件设置所述微控制单元完成上述规定的应用层的功能。所述链路层与物理层和应用层分别分体设置，所述链路层与所述物理层和应用层之间均通过低速数据总线沟通，比如I2C或者SPI等。所述链路层采用专用集成电路来作为硬件实现，比如FPGA或者CPLD。所述物理层发送方向可以采用DAC等芯片，将调顶消息耦合到主数据通路上。物理层接收方向可以采用ADC等芯片，将调顶消息从主数据通路上解析出来。为了降低MCU的查询负担，提升应用层和链路层的沟通效率，在链路层和应用层之间可以选择性增加中断沟通方式。
在本发明的实施例三中，实现装置包括微控制单元，应用层采用所述微控制单元作为硬件实现。通过软件设置所述微控制单元完成上述规定的应用层的功能。所述链路层和应用层合体设置，即所述链路层同样采用微控制单元实现，通过软件设置所述微控制单元完成上述规定的链路层的功能。此时方便物理层处理的沟通方式为低速数据总线，比如I2C或者SPI等，即本实施例中所述链路层与物理层之间通过低速数据总线沟通。物理层发送方向可以采用单通道运放等芯片，将调顶消息耦合到主数据通路上。物理层接收方向可以采用高精度运放或ADC等芯片，将调顶消息从主数据通路上解析出来。这种方案MCU运算任务繁重，需要使用偏高端的MCU或者合理安排软件流程，考验软件人员的能力。
参照图4所示，为本发明的一种链路层结构。所述链路层包括用于对数据包进行定义及存储数据包的中间存储器以及
低速通信总线控制模块，用于按照低速通信总线协议完成写操作译码、读操作译码、写数据送出和读数据返回操作；低速通信总线为I2C或者SPI等。
TX链路层状态机，用于实现自动计算校验码、TX数据包按批次发送、TX空闲包自动插入和TX数据包循环控制等功能；
RX链路层状态机，用于实现自动核对校验码、RX数据包按批次接收并解析还原和RX空闲包自动过滤等功能；
TX/RX链路层数据发送/接收模块，用于实现链路层与物理层之间的时序同步；保证本端和对端在跨过不同时钟域后可以接收到正确的TX/RX数据包。
TX/RX数据包统计模块，用于统计数据包传输的个数，包括成功和失败发送或者接收的数据包的个数等信息。
本实施例的链路层能够应用于实施例一和实施例二。
为配合链路层的结构，物理层中包含：
TX/RX物理层数据发送/接收模块：用于实现链路层与物理层之间的时序同步，保证本端和对端在跨过不同时钟域后可以接收到正确的TX/RX数据包；
TX物理层状态机：用于实现把从链路层拿来的并行数据包按照诸如曼彻斯特等编码格式来编码和自动插入空闲数据字符等操作；
RX物理层状态机：用于按位正确解析出，经过诸如曼彻斯特等编码格式编码的数据，还原后的二进制数据自动过滤空闲数据字符等操作；
TX/RX物理层对外数据发送/接收模块：用于完成和其他芯片进行数据交换的功能。此部分应用于本发明的实施例二中，如果按照实施例一的方式，此部分则可以省略。
参照图5所示，为本发明的一种中间存储器。所述中间存储器包括：
TX/RX数据包定义区间，用于定义TX/RX数据包的存放格式和存储TX/RX数据包；应用层就可以按照存放格式，在此区间写入或者读取TX/RX数据包。
空闲包定义区间，用于定义空闲包的格式和存储空闲包；空闲包的内容可以从技术规范中获取。
TX/RX控制选项区间，用于定义TX/RX通道的所有控制选项；通过这些控制选项，应用层可以对链路层TX/RX电路实现在线调试、根据当前应用选择实时开/关诸如TX/RX空闲数据包是否自动插入或者TX链路层是否需要自动计算校验码等功能。
通用控制选项区间，用于定义可以改变全局状态的选项；比如更换技术规范类型，链路层功能关闭/开启等。
TX/RX数据包数据统计区间，用于存储数据包传输个数信息。诸如TX/RX成功发送数据包个数，失败发送数据包个数等。
本发明的调顶消息通路的实现方法及装置方便设计实现，可以只支持一个或者同时支持多个行业技术规范或者企业定制化技术规范，通用性强。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种调顶消息通路的实现方法，其特征在于：包括：
设置物理层、链路层和应用层；
设计物理层的接收方向，使其从数据信号通路的数据信号解调出调顶消息，并将调顶消息按约定传递方式传递给链路层；
设计物理层的发送方向，使其将链路层发送的调顶消息调制到数据信号通路上；
设计链路层的接收方向，使其将物理层发送的调顶消息解析出第二数据包，并将第二数据包以预定义格式填入中间存储器，通知应用层取走中间存储器中的第二数据包；
设计链路层的发送方向，使其将应用层填入中间存储器的第一数据包形成调顶消息按约定传递方式发送给物理层；
设计应用层的接收方向，使其按照技术规范需要执行的协议，遵从预定义格式从中间存储器中提取第二数据包；
设计应用层的发送方向，使其按照技术规范需要执行的协议，将执行发送协议过程中分解出的第一数据包按预定义格式填入与链路层沟通的中间存储器中；
其中，所述预定义格式由所述中间存储器定义，所述中间存储器实现在所述链路层或应用层中。
2.根据权利要求1所述的调顶消息通路的实现方法，其特征在于：所述物理层发送和接收的调顶消息的编码和解码设计在所述物理层或链路层实现。
3.根据权利要求1所述的调顶消息通路的实现方法，其特征在于：设计所述链路层的发送方向和接收方向时，设计链路层的发送方向在应用层没有安排链路层执行发送数据的任务时，选择性将技术规范中定义的空闲信息发送给物理层；设计链路层的接收方向在解析出第二数据包为技术规范中定义的空闲信息时，选择性不将空闲信息填入中间存储器。
4.根据权利要求1所述的调顶消息通路的实现方法，其特征在于：还设计有系统任务，所述系统任务包括对端同步状态获取、统计发送或接收数据包数量信息及计算校验码，所述系统任务由链路层或应用层实现。
5.一种调顶消息通路的实现装置，其特征在于：包括微控制单元，应用层采用所述微控制单元实现，设置所述微控制单元完成如权利要求1-4任一项规定的应用层的功能，链路层分别与所述应用层或物理层合体或分体设置，所述链路层与应用层在分体设置时通过低速数据总线沟通，所述链路层与物理层之间通过方便物理层处理的方式进行沟通。
6.根据权利要求5所述的调顶消息通路的实现装置，其特征在于：所述链路层和物理层合体设置，所述链路层和物理层处于同一颗芯片内，所述链路层采取数字电路实现，所述物理层采取纯模拟或者数模混合电路实现，所述链路层与物理层之间采取编码后的串行数据线沟通。
7.根据权利要求5所述的调顶消息通路的实现装置，其特征在于：所述链路层与物理层和应用层分别分体设置，所述链路层与所述物理层和应用层之间均通过低速数据总线沟通，所述链路层采用专用集成电路实现，所述物理层发送方向采用DAC芯片，接收方向采用ADC芯片实现。
8.根据权利要求5所述的调顶消息通路的实现装置，其特征在于：所述链路层和应用层合体设置，所述链路层采用微控制单元实现，所述链路层与物理层之间通过低速数据总线沟通，所述物理层发送方向采用单通道运放芯片，接收方向采用高精度运放芯片。
9.根据权利要求5至8任一项所述的调顶消息通路的实现装置，其特征在于：所述链路层包括用于对数据包进行定义及存储数据包的中间存储器以及
低速通信总线控制模块，用于按照低速通信总线协议完成写操作译码、读操作译码、写数据送出和读数据返回操作；
TX链路层状态机，用于实现自动计算校验码、TX数据包按批次发送、TX空闲包自动插入和TX数据包循环控制；
RX链路层状态机，用于实现自动核对校验码、RX数据包按批次接收并解析还原和RX空闲包自动过滤；
TX/RX链路层数据发送/接收模块，用于实现链路层与物理层之间的时序同步；
TX/RX数据包统计模块，用于统计数据包传输的个数。
10.根据权利要求9所述的调顶消息通路的实现装置，其特征在于：所述中间存储器包括：
TX/RX数据包定义区间，用于定义TX/RX数据包的存放格式和存储TX/RX数据包；
空闲包定义区间，用于定义空闲包的格式和存储空闲包；
TX/RX控制选项区间，用于定义TX/RX通道的所有控制选项；
通用控制选项区间，用于定义可以改变全局状态的选项；
TX/RX数据包数据统计区间，用于存储数据包传输个数信息。
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