基于雙通道捆綁的光纖鏈路點對點傳輸系統(tǒng)及傳輸方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于雙通道捆綁的光纖鏈路點對點傳輸系統(tǒng)，包含雙通道捆綁控制模塊、同步緩存模塊、位寬轉換模塊和字對齊模塊，將待發(fā)送的4字節(jié)數(shù)據(jù)會被拆分成單個字節(jié)分別在兩條光纖鏈路上進行傳輸；接收過程中，不同光纖鏈路上的單字節(jié)數(shù)據(jù)首先進入同步緩存區(qū)。配置后的捆綁控制器通過鏈路延遲檢測模塊來對光纖鏈路同步緩存區(qū)的讀地址進行調(diào)整，保證雙鏈路上字節(jié)的同步獲取。同步后的數(shù)據(jù)重新組合成4字節(jié)接收，最后通過字對齊模塊還原出有效的數(shù)據(jù)內(nèi)容。本發(fā)明利用有限的硬件資源，快速提高系統(tǒng)通信帶寬，有效降低開發(fā)成本。
【專利說明】基于雙通道捆綁的光纖鏈路點對點傳輸系統(tǒng)及傳輸方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及光纖通道（Fiber Channel)網(wǎng)絡通信系統(tǒng)中，針對航空電子設備間點 對點通信和航空電子數(shù)字視頻總線傳輸中利用通道捆綁技術提高系統(tǒng)通信帶寬的方法。
【背景技術】
[0002] 航空電子技術不斷發(fā)展下，基于光纖通道（FC)技術的航空匿名消息協(xié)議（FC-AE) 和光纖通道音視頻傳輸協(xié)議（FC-AV)已經(jīng)得到了應用與發(fā)展。圖1顯示了光纖總線在機載 視頻分系統(tǒng)中的應用。
[0003] 現(xiàn)代先進航空電子系統(tǒng)中，對主座艙等顯示器的分辨率，刷新率和清晰度等要求 非常高，這就直接使得系統(tǒng)中各個設備之間的通信帶寬的需求急劇增加。而傳統(tǒng)光纖通道 網(wǎng)絡通信技術是單鏈路的傳輸通信協(xié)議，提高單FC鏈路傳輸速率來增加系統(tǒng)帶寬的成本 非常高，整個通信系統(tǒng)需要重新設計，開發(fā)周期長。并且國產(chǎn)化的高速光電轉換模塊有著技 術成熟度低、不穩(wěn)定等因素無法應用于機載航空電子系統(tǒng)中。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種基于雙通道捆綁的光纖鏈 路點對點傳輸系統(tǒng)，通過采用通道捆綁技術提高光纖通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)吞吐量，有效地解決通 信過程中造成的系統(tǒng)瓶頸，在快速提高帶寬同時，無需改動硬件，有效利用資源并降低了開 發(fā)成本。
[0005] 本發(fā)明的發(fā)明目的通過以下技術方案來實現(xiàn)：
[0006] -種基于雙通道捆綁的光纖鏈路點對點傳輸系統(tǒng)，包含雙通道捆綁控制模塊、同 步緩存模塊、位寬轉換模塊和字對齊模塊，其特征在于所述雙通道捆綁控制模塊用于將雙 通道配置成主鏈路、從鏈路，將經(jīng)過拆分的數(shù)據(jù)分別送入主、從鏈路后進行進行傳輸，以及 在數(shù)據(jù)接收時根據(jù)主、從鏈路上各個鏈路的延遲讀取同步緩存模塊中的數(shù)據(jù)送入位寬轉換 模塊；
[0007] 所述同步緩存模塊用于緩存接收到的來自各個高速串行接收器的數(shù)據(jù)流按照主、 從鏈路進行緩存；
[0008] 所述位寬轉換模塊用于在發(fā)送時將4字節(jié)數(shù)據(jù)拆分成單字節(jié)數(shù)據(jù)，以及在接收時 將同步后的數(shù)據(jù)轉換成4字節(jié)送入字對齊模塊；
[0009] 所述字對齊模塊用于將4字節(jié)數(shù)據(jù)對齊后還原出有效的數(shù)據(jù)。
[0010] 依據(jù)上述特征，所述雙通道捆綁控制模塊包括通道捆綁配置模塊、鏈路延遲檢測 模塊和讀指針控制模塊；
[0011] 所述通道捆綁配置模塊用于確定主、從鏈路；
[0012] 所述鏈路延遲檢測模塊根據(jù)主、從鏈路中的特殊字來啟動鏈路延遲計數(shù)器，來確 定王、從鏈路上的延遲；
[0013] 讀指針控制模塊以主鏈路數(shù)據(jù)為參考，根據(jù)延遲計數(shù)值來向前、向后調(diào)整從鏈路 數(shù)據(jù)緩存的讀地址，完成主、從鏈路數(shù)據(jù)緩存的同步獲取。
[0014] 依據(jù)上述特征，所述同步緩存模塊中緩存的數(shù)據(jù)分為主、從特殊字標識緩存以及 主、從數(shù)據(jù)緩存。
[0015] 依據(jù)上述特征，所述光纖鏈路點對點傳輸系統(tǒng)還包含時鐘配置模塊，時鐘配置模 塊通過外部鎖相環(huán)對用戶時鐘進行倍頻配置，選擇相鄰的兩路高速收發(fā)器作為參考時鐘， 輸出時鐘為輸入時鐘的2倍，通過同步緩存模塊和位寬轉換模塊，最終4字節(jié)的工作時鐘即 為輸出時鐘。
[0016] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種基于雙通道捆綁的光纖鏈路點對點傳輸系統(tǒng)的 傳輸方法，包含以下步驟：
[0017] 步驟一、鏈路工作前，將雙鏈路配置成主、從模式，即其中一個鏈路為主鏈路，從鏈 路將以主鏈路為依據(jù)來進行配置；
[0018] 步驟二、將發(fā)送模塊送出的4字節(jié)數(shù)據(jù)拆分成單字節(jié)數(shù)據(jù)輸入主鏈路、從鏈路后， 分別進行8b/10b編碼和并入串出轉換后通過高速串行發(fā)送器進行傳輸；
[0019] 步驟三、收到來自各個高速串行接收器的數(shù)據(jù)流后，先通過串并轉換，特殊字檢測 和對齊和10b/8b解碼后，按照主、從鏈路寫入同步緩存模塊；
[0020] 步驟四、先讀取主鏈路地址，再根據(jù)鏈路延遲，對從鏈路的讀地址進行調(diào)整控制， 同步后重新組合成4字節(jié)的數(shù)據(jù)，最后進行字節(jié)對齊。
[0021] 依據(jù)上述特征，數(shù)據(jù)拆分方法為：將4字節(jié)數(shù)據(jù)進行左右拆分，分成奇、偶兩個雙 字節(jié)，再分成高、低字節(jié)，將高字節(jié)寫入主鏈路，低字節(jié)寫入從鏈路。
[0022] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明在遵循光纖通道通信協(xié)議 (FC-FS-2)同時，設計了將單光纖鏈路上的數(shù)據(jù)傳輸，利用通道捆綁技術在雙光纖鏈路上 進行通信的實現(xiàn)方法。使用2. 125Gbps傳輸速率的雙光纖鏈路，系統(tǒng)傳輸帶寬從單鏈路 200MB/S提高到400MB/S。并且該系統(tǒng)可以同時應用于光纖通道（FC)技術的航空匿名消息 協(xié)議（FC-AE)和光纖通道音視頻傳輸協(xié)議（FC-AV)，而不用改變系統(tǒng)輸入控制文件（I⑶)， 快速提升系統(tǒng)性能的同時降低系統(tǒng)開發(fā)成本?？梢钥焖俚靥岣吆娇针娮庸饫w鏈路點對點通 信和航空電子數(shù)字視頻總線的傳輸帶寬。通過捆綁的方式虛擬出的鏈路與原單鏈路MAC層 設計完全兼容，降低了系統(tǒng)開發(fā)成本和研發(fā)周期。同時該專利的設計方案可以應用于多個 開發(fā)平臺，適用性強，具有顯著的經(jīng)濟效益和應用前景。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023] 圖1為機載視頻系統(tǒng)；
[0024] 圖2為本發(fā)明的系統(tǒng)原理圖；
[0025] 圖3為本發(fā)明的硬件結構示意圖；
[0026] 圖4為本發(fā)明中時鐘配置模塊的結構示意圖
[0027] 圖5為本發(fā)明中雙通道捆綁控制模塊的結構示意圖
【具體實施方式】
[0028] 下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0029] 本發(fā)明一種基于雙通道捆綁的光纖鏈路點對點傳輸系統(tǒng)的硬件結構如圖3所示。 包括兩路高速串行收發(fā)器，雙通道捆綁控制器，一個光纖鏈路控制器，MAC層控制器和數(shù)據(jù) 發(fā)送、接收模塊。因為采用了通道捆綁技術，面向用戶層只需一個MAC層，通道捆綁控制器 會將后端數(shù)據(jù)在雙鏈路上進行發(fā)送和接收還原，可以快速與單鏈路MAC層設計完全兼容。
[0030] 如果不采用通道捆綁技術實現(xiàn)雙通道收發(fā)，則每個鏈路都需要一個鏈路控制器和 MAC層控制器，每個鏈路分別進行維護，數(shù)據(jù)需要分別組幀在各個鏈路上傳輸。而且由于鏈 路沒有進行同步，傳輸鏈路上的延遲會傳遞到后端模塊中去，導致接收數(shù)據(jù)的錯位和接收 時間上的差異。
[0031] 圖2給出了本發(fā)明一種基于通道捆綁技術的光纖鏈路點對點傳輸系統(tǒng)。將兩個光 纖鏈路傳輸通道捆綁在一起，等于虛擬成了一個光纖傳輸通道，后端設計仍舊面向單光纖 鏈路模塊進行設計，大大減低系統(tǒng)設計成本和研發(fā)周期，并且與面向單光纖鏈路的設計很 好的兼容。本發(fā)明需要1個時鐘配置模塊，1個數(shù)據(jù)位寬轉換模塊，1個雙通道捆綁控制模 塊，1組同步緩存模塊和1個字對齊模塊。
[0032] (一）雙通道捆綁控制模塊
[0033] 雙通道捆綁控制模塊結構如圖5所示。通道捆綁控制模塊包括通道捆綁配置模 塊，鏈路延遲檢測模塊和讀指針控制模塊。鏈路延遲檢測模塊根據(jù)主、從特殊字（K碼）指 示，啟動鏈路延遲計數(shù)器，來確定主、從鏈路上的延遲。讀指針控制模塊根據(jù)延遲計數(shù)值來 向前、向后調(diào)整從鏈路數(shù)據(jù)緩存的讀地址，完成主、從鏈路數(shù)據(jù)緩存的同步獲取。
[0034](二）同步緩存模塊
[0035] 同步緩存模塊包括主、從特殊字標識緩存，主、從數(shù)據(jù)緩存。
[0036](三）數(shù)據(jù)位寬轉換模塊
[0037] 用于將發(fā)送模塊送出的4字節(jié)（32-bit)數(shù)據(jù)進行左右拆分，分成奇、偶兩個雙字 節(jié)（16-bit)，再分成高、低字節(jié)（8-bit)，以及在接收時將經(jīng)過雙通道捆綁控制模塊同步后 的數(shù)據(jù)轉換成4字節(jié)送入字對齊模塊；
[0038] (四）字對齊模塊
[0039] 字對齊模塊會根據(jù)特殊字節(jié)在32位字中的位置，相應的向后調(diào)整，組合出有效數(shù) 據(jù)內(nèi)容。
[0040] (五）時鐘配置模塊
[0041] 時鐘配置模塊如圖4所不。以參考時鐘為輸入時鐘來對光纖鏈路傳輸時鐘，后端 并行時鐘進行配置。因為每個鏈路傳輸通道為1個字節(jié)，而高速收發(fā)器內(nèi)部是20-bit位寬， 所以通過外部鎖相環(huán)對用戶時鐘進行倍頻配置。又為了支持雙鏈路捆綁，所以選擇相鄰的 兩路高速收發(fā)器和同源參考時鐘。輸出時鐘2為輸入時鐘的2倍。通過位寬轉換模塊和同 步緩存后（16-bit/32_bit)，最終4字節(jié)的工作時鐘即為輸出時鐘。
[0042] 本發(fā)明一種基于通道捆綁技術的光纖鏈路點對點傳輸系統(tǒng)的傳輸方法如下：
[0043] 鏈路工作前，通道捆綁配置模塊將雙鏈路配置成主、從模式，也就是其中一個鏈路 為通道捆綁主通信鏈路，從鏈路將以主鏈路為依據(jù)來進行配置。
[0044] 首先將發(fā)送模塊送出的4字節(jié)（32-bit)數(shù)據(jù)進行左右拆分，分成奇、偶兩個雙字 節(jié)（16-bit)，再分成高、低字節(jié)（8-bit)，將高字節(jié)寫入主發(fā)送通道，低字節(jié)寫入從發(fā)送通 道，分別進行8b/10b編碼和并入串出轉換后通過高速串行發(fā)送器進行傳輸。
[0045] 收到來自各個高速串行接收器的數(shù)據(jù)流后，先通過串并轉換，特殊字檢測和對齊 和10b/8b解碼后，按照主、從通道進行高、低字節(jié)拼接寫入同步接收緩存。從通道的同步緩 存的讀地址由通道捆綁配置控制器通過鏈路延遲檢測模塊來調(diào)整，保證雙鏈路上字節(jié)的同 步獲取。一般地，通道捆綁控制器根據(jù)主、從鏈路上連續(xù)傳輸?shù)奶厥庾执a（K28. 5)來確定各 個鏈路延遲，并對從鏈路的讀地址進行調(diào)整控制。主、從鏈路的延遲只在鏈路初始化前進 行，并且一旦確定后不再進行調(diào)整，所以不會對光纖鏈路協(xié)議產(chǎn)生任何影響。
[0046] 同步后重新組合成4字節(jié)的數(shù)據(jù)，送入字對齊模塊進行字節(jié)對齊。字對齊模塊會 根據(jù)特殊字節(jié)在32位字中的位置，相應的向后調(diào)整，組合出有效數(shù)據(jù)內(nèi)容。
【權利要求】
1. 一種基于雙通道捆綁的光纖鏈路點對點傳輸系統(tǒng)，包含雙通道捆綁控制模塊、同步 緩存模塊、位寬轉換模塊和字對齊模塊，其特征在于所述雙通道捆綁控制模塊用于將雙通 道配置成主鏈路、從鏈路，將經(jīng)過拆分的數(shù)據(jù)分別送入主、從鏈路后進行進行傳輸，以及在 數(shù)據(jù)接收時根據(jù)主、從鏈路上各個鏈路的延遲讀取同步緩存模塊中的數(shù)據(jù)送入位寬轉換模 塊； 所述同步緩存模塊用于緩存接收到的來自各個高速串行接收器的數(shù)據(jù)流按照主、從鏈 路進行緩存； 所述位寬轉換模塊用于在發(fā)送時將4字節(jié)數(shù)據(jù)拆分成單字節(jié)數(shù)據(jù)，以及在接收時將同 步后的數(shù)據(jù)轉換成4字節(jié)送入字對齊模塊； 所述字對齊模塊用于將4字節(jié)數(shù)據(jù)對齊后還原出有效的數(shù)據(jù)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種基于雙通道捆綁的光纖鏈路點對點傳輸系統(tǒng)，其特征在 于雙通道捆綁控制模塊包括通道捆綁配置模塊、鏈路延遲檢測模塊和讀指針控制模塊； 所述通道捆綁配置模塊用于確定主、從鏈路； 所述鏈路延遲檢測模塊根據(jù)主、從鏈路中的特殊字來啟動鏈路延遲計數(shù)器，來確定主、 從鏈路上的延遲； 讀指針控制模塊以主鏈路數(shù)據(jù)為參考，根據(jù)延遲計數(shù)值來向前、向后調(diào)整從鏈路數(shù)據(jù) 緩存的讀地址，完成主、從鏈路數(shù)據(jù)緩存的同步獲取。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種基于雙通道捆綁的光纖鏈路點對點傳輸系統(tǒng)，其特征在 于所述同步緩存模塊中緩存的數(shù)據(jù)分為主、從特殊字標識緩存以及主、從數(shù)據(jù)緩存。
4. 根據(jù)權利要求1所述的一種基于雙通道捆綁的光纖鏈路點對點傳輸系統(tǒng)，其特征在 于所述光纖鏈路點對點傳輸系統(tǒng)還包含時鐘配置模塊，時鐘配置模塊通過外部鎖相環(huán)對用 戶時鐘進行倍頻配置，選擇相鄰的兩路高速收發(fā)器作為參考時鐘，輸出時鐘為輸入時鐘的2 倍，通過同步緩存模塊和位寬轉換模塊，最終4字節(jié)的工作時鐘即為輸出時鐘。
5. 根據(jù)權利要求1所述一種基于雙通道捆綁的光纖鏈路點對點傳輸系統(tǒng)的傳輸方法， 包含以下步驟： 步驟一、鏈路工作前，將雙鏈路配置成主、從模式，即其中一個鏈路為主鏈路，從鏈路將 以主鏈路為依據(jù)來進行配置； 步驟二、將發(fā)送模塊送出的4字節(jié)數(shù)據(jù)拆分成單字節(jié)數(shù)據(jù)輸入主鏈路、從鏈路后，分別 進行8b/10b編碼和并入串出轉換后通過高速串行發(fā)送器進行傳輸； 步驟三、收到來自各個高速串行接收器的數(shù)據(jù)流后，先通過串并轉換，特殊字檢測和對 齊和10b/8b解碼后，按照主、從鏈路寫入同步緩存模塊； 步驟四、先讀取主鏈路地址，再根據(jù)鏈路延遲，對從鏈路的讀地址進行調(diào)整控制，同步 后重新組合成4字節(jié)的數(shù)據(jù)，最后進行字節(jié)對齊。
6. 根據(jù)權利要求5所述的傳輸方法，其特征在于數(shù)據(jù)拆分方法為：將4字節(jié)數(shù)據(jù)進行 左右拆分，分成奇、偶兩個雙字節(jié)，再分成高、低字節(jié)，將高字節(jié)寫入主鏈路，低字節(jié)寫入從 鏈路。
【文檔編號】H04B10/25GK104158822SQ201410437687
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月29日 優(yōu)先權日:2014年8月29日
【發(fā)明者】王嘉良, 劉建中 申請人:中國航空無線電電子研究所