本發(fā)明屬于繼電保護(hù)領(lǐng)域中的縱聯(lián)通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及1b4b與曼徹斯特編碼的正向、反向傳輸方法及裝置、系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在繼電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域中，線路縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的實(shí)現(xiàn)需要線路兩端的保護(hù)裝置進(jìn)行遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)交互。目前的實(shí)現(xiàn)方式普遍是保護(hù)裝置將數(shù)據(jù)通過(guò)光纖鏈路傳輸?shù)揭粋€(gè)復(fù)用接口裝置，復(fù)用接口裝置按照e1信道的通信標(biāo)準(zhǔn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換后通過(guò)同軸電纜傳輸?shù)絪dh網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，保護(hù)裝置通過(guò)電力通信sdh網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。

目前保護(hù)裝置光纖縱聯(lián)通信采用的編碼方式有1b4b編碼和曼徹斯特編碼，這兩種編碼方式的示意圖如圖1所示。有效數(shù)據(jù)“1”經(jīng)過(guò)1b4b編碼轉(zhuǎn)換為“1100”，有效數(shù)據(jù)“0”經(jīng)過(guò)1b4b編碼轉(zhuǎn)換為“1010”；有效數(shù)據(jù)“1”經(jīng)過(guò)曼徹斯特編碼轉(zhuǎn)換為“10”，有效數(shù)據(jù)“0”經(jīng)過(guò)曼徹斯特編碼轉(zhuǎn)換為“01”。縱聯(lián)通信有效信息速率為1.024mbps，若采用曼徹斯特編碼，編碼后信號(hào)的波特率為2.048mbps；若采用1b4b編碼，編碼后信號(hào)的波特率為4.096mbps。e1信道要求傳輸信號(hào)波特率為2.048mbps，這就需要復(fù)用接口裝置在保證有效信息速率不變和時(shí)間延遲盡量小的情況下，實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸模式的有效轉(zhuǎn)換。

目前，不同編碼方式的保護(hù)裝置配套不同的復(fù)用接口裝置，而沒(méi)有適用于這兩種編碼方式的復(fù)用接口裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種1b4b編碼與曼徹斯特編碼自適應(yīng)正向傳輸方法及裝置，用以實(shí)現(xiàn)適用于兩種編碼方式的將光纖鏈路數(shù)據(jù)傳輸?shù)絜1信道；還提供一種1b4b編碼與曼徹斯特編碼自適應(yīng)反向傳輸方法及裝置，用以實(shí)現(xiàn)適用于兩種編碼方式的將e1信道數(shù)據(jù)傳輸給光纖鏈路；還提供一種1b4b編碼與曼徹斯特編碼自適應(yīng)傳輸系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中不同編碼方式的保護(hù)裝置配套不同的復(fù)用接口裝置的傳輸適用性不強(qiáng)的問(wèn)題。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

本發(fā)明的一種1b4b編碼與曼徹斯特編碼自適應(yīng)正向傳輸方法，包括如下正向方法方案：

正向方法方案一，包括如下步驟：根據(jù)1b4b編碼與曼徹斯特編碼兩種碼型的特點(diǎn)，識(shí)別待傳輸?shù)恼蛐盘?hào)的碼型；根據(jù)識(shí)別出的正向信號(hào)的碼型特點(diǎn)和待接收的通信信道波特率的要求，將識(shí)別出的正向信號(hào)進(jìn)行等波特率處理，并存入正向緩存區(qū)；將正向緩存區(qū)的正向信號(hào)發(fā)送到待接收的通信信道。

正向方法方案二，在正向方法方案一的基礎(chǔ)上，識(shí)別待傳輸?shù)恼蛐盘?hào)的碼型的步驟包括：以一時(shí)鐘為第一基準(zhǔn)時(shí)鐘，將待傳輸?shù)恼蛐盘?hào)的高電平和低電平進(jìn)行采樣計(jì)數(shù)，在一定的時(shí)間范圍內(nèi)，若采樣計(jì)數(shù)結(jié)果中包含第一設(shè)定整數(shù)集中的數(shù)，則待傳輸?shù)恼蛐盘?hào)采用的是1b4b編碼，否則采用的是曼徹斯特編碼；或者若采樣計(jì)數(shù)結(jié)果中包含第二設(shè)定整數(shù)集中的數(shù)，則待傳輸?shù)恼蛐盘?hào)采用曼徹斯特編碼，否則采用的是1b4b編碼；

其中，所述第一設(shè)定整數(shù)集為：

所述第二設(shè)定整數(shù)集為：

其中，int()表示取整操作，k1表示第一基準(zhǔn)時(shí)鐘的頻率，a1表示第一設(shè)定整數(shù)集，a2表示第二設(shè)定整數(shù)集。

正向方法方案三、四，分別在正向方法方案一、二的基礎(chǔ)上，將識(shí)別出的正向信號(hào)進(jìn)行等波特率處理，并存入正向緩存區(qū)的步驟包括：以邏輯生成的、與識(shí)別出的正向信號(hào)具有固定相位差的同步時(shí)鐘為基準(zhǔn)，對(duì)識(shí)別出的正向信號(hào)進(jìn)行采樣：若采用1b4b編碼，將前后兩次采樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行異或運(yùn)算后存入正向緩存區(qū)；若采用曼徹斯特編碼，則直接存入正向緩存區(qū)。

本發(fā)明的一種1b4b編碼與曼徹斯特編碼自適應(yīng)反向傳輸方法，包括如下反向方法方案：

反向方法方案一，包括如下步驟：根據(jù)通信信道傳輸來(lái)的反向信號(hào)碼型的特點(diǎn)，識(shí)別待傳輸?shù)姆聪蛐盘?hào)的碼型；根據(jù)識(shí)別出的反向信號(hào)的碼型特點(diǎn)，將識(shí)別出的反向信號(hào)存入反向緩存區(qū)；將反向緩存區(qū)的反向信號(hào)進(jìn)行反編碼后進(jìn)行發(fā)送。

反向方法方案二，在反向方法方案一的基礎(chǔ)上，識(shí)別待傳輸?shù)姆聪蛐盘?hào)的碼型的步驟包括：以一時(shí)鐘為第二基準(zhǔn)時(shí)鐘，將待傳輸?shù)姆聪蛐盘?hào)的高電平和低電平進(jìn)行采樣計(jì)數(shù)，在一定的時(shí)間范圍內(nèi)，若采樣計(jì)數(shù)結(jié)果中包含第三設(shè)定整數(shù)集中的數(shù)，則待傳輸?shù)姆聪蛐盘?hào)采用的是曼徹斯特編碼，否則采用的是1b4b編碼；若采樣計(jì)數(shù)結(jié)果中包含第四設(shè)定整數(shù)集中的數(shù)，則待傳輸?shù)姆聪蛐盘?hào)采用的是1b4b編碼，否則采用的是曼徹斯特編碼；

其中，所述第三設(shè)定整數(shù)集為：

所述第四設(shè)定整數(shù)集為：

a4＝n*a5

其中，int表示取整操作，k2表示第二基準(zhǔn)時(shí)鐘的頻率，a3表示第三設(shè)定整數(shù)集，a4表示第四設(shè)定整數(shù)集，n表示大于1的正整數(shù)。

方向方法方案三、四，分別在反向方法方案一、二的基礎(chǔ)上，將識(shí)別出的反向信號(hào)存入反向緩存區(qū)的步驟包括：若采用1b4b編碼，則以通信信道時(shí)鐘的二分頻時(shí)鐘為基準(zhǔn)對(duì)識(shí)別出的反向信號(hào)進(jìn)行采樣接收，存入反向緩存區(qū)；若采用曼徹斯特編碼，則以通信信道時(shí)鐘為基準(zhǔn)對(duì)識(shí)別出的反向信號(hào)進(jìn)行采樣接收，存入反向緩存區(qū)。

本發(fā)明的一種1b4b編碼與曼徹斯特編碼自適應(yīng)正向傳輸裝置，包括如下正向裝置方案：

正向裝置方案一，包括如下模塊：

正向編碼識(shí)別模塊：用于根據(jù)1b4b編碼與曼徹斯特編碼兩種碼型的特點(diǎn)，識(shí)別待傳輸?shù)恼蛐盘?hào)的碼型的模塊；

正向接收和存儲(chǔ)模塊：用于根據(jù)識(shí)別出的正向信號(hào)的碼型特點(diǎn)和待接收的通信信道波特率的要求，將識(shí)別出的正向信號(hào)進(jìn)行等波特率處理，并存入正向緩存區(qū)的模塊；

正向發(fā)送模塊：用于將正向緩存區(qū)的正向信號(hào)發(fā)送到待接收的通信信道的模塊。

正向裝置方案二，在正向裝置方案一的基礎(chǔ)上，所述正向編碼識(shí)別模塊還用于：

以一時(shí)鐘為第一基準(zhǔn)時(shí)鐘，將待傳輸?shù)恼蛐盘?hào)的高電平和低電平進(jìn)行采樣計(jì)數(shù)，在一定的時(shí)間范圍內(nèi)，若采樣計(jì)數(shù)結(jié)果中包含第一設(shè)定整數(shù)集中的數(shù)，則待傳輸?shù)恼蛐盘?hào)采用的是1b4b編碼，否則采用的是曼徹斯特編碼；或者若采樣計(jì)數(shù)結(jié)果中包含第二設(shè)定整數(shù)集中的數(shù)，則待傳輸?shù)恼蛐盘?hào)采用曼徹斯特編碼，否則采用的是1b4b編碼；

其中，所述第一設(shè)定整數(shù)集為：

所述第二設(shè)定整數(shù)集為：

其中，int()表示取整操作，k1表示第一基準(zhǔn)時(shí)鐘的頻率，a1表示第一設(shè)定整數(shù)集，a2表示第二設(shè)定整數(shù)集。

正向裝置方案三、四，分別在正向裝置方案一、二的基礎(chǔ)上，所述正向接收和存儲(chǔ)模塊還用于：

以邏輯生成的、與識(shí)別出的正向信號(hào)具有固定相位差的同步時(shí)鐘為基準(zhǔn)，對(duì)識(shí)別出的正向信號(hào)進(jìn)行采樣：若采用1b4b編碼，將前后兩次采樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行異或運(yùn)算后存入正向緩存區(qū)；若采用曼徹斯特編碼，則直接存入正向緩存區(qū)。

本發(fā)明的一種1b4b編碼與曼徹斯特編碼自適應(yīng)反向傳輸裝置，包括如下反向裝置方案：

反向裝置方案一，包括如下模塊：

反向編碼識(shí)別模塊：用于根據(jù)通信信道傳輸來(lái)的反向信號(hào)碼型的特點(diǎn)，識(shí)別待傳輸?shù)姆聪蛐盘?hào)的碼型的模塊；

反向接收與存儲(chǔ)模塊：用于根據(jù)識(shí)別出的反向信號(hào)的碼型特點(diǎn)，將識(shí)別出的反向信號(hào)存入反向緩存區(qū)的模塊；

反向發(fā)送模塊：用于將反向緩存區(qū)的反向信號(hào)進(jìn)行反編碼后進(jìn)行發(fā)送的模塊。

反向裝置方案二，在反向裝置方案一的基礎(chǔ)上，所述反向編碼識(shí)別模塊還用于：

以一時(shí)鐘為第二基準(zhǔn)時(shí)鐘，將待傳輸?shù)姆聪蛐盘?hào)的高電平和低電平進(jìn)行采樣計(jì)數(shù)，在一定的時(shí)間范圍內(nèi)，若采樣計(jì)數(shù)結(jié)果中包含第三設(shè)定整數(shù)集中的數(shù)，則待傳輸?shù)姆聪蛐盘?hào)采用的是曼徹斯特編碼，否則采用的是1b4b編碼；若采樣計(jì)數(shù)結(jié)果中包含第四設(shè)定整數(shù)集中的數(shù)，則待傳輸?shù)姆聪蛐盘?hào)采用的是1b4b編碼，否則采用的是曼徹斯特編碼；

其中，所述第三設(shè)定整數(shù)集為：

所述第四設(shè)定整數(shù)集為：

a4＝n*a5

其中，int表示取整操作，k2表示第二基準(zhǔn)時(shí)鐘的頻率，a3表示第三設(shè)定整數(shù)集，a4表示第四設(shè)定整數(shù)集，n表示大于1的正整數(shù)。

反向裝置方案三、四，分別在反向裝置方案一、二的基礎(chǔ)上，反向接收和緩存模塊還用于：

若采用1b4b編碼，則以通信信道時(shí)鐘的二分頻時(shí)鐘為基準(zhǔn)對(duì)識(shí)別出的反向信號(hào)進(jìn)行采樣接收，存入反向緩存區(qū)；

若采用曼徹斯特編碼，則以通信信道時(shí)鐘為基準(zhǔn)對(duì)識(shí)別出的反向信號(hào)進(jìn)行采樣接收，存入反向緩存區(qū)。

本發(fā)明的一種1b4b編碼與曼徹斯特編碼自適應(yīng)傳輸系統(tǒng)，包括如下系統(tǒng)方案：

系統(tǒng)方案一，包括用于轉(zhuǎn)換光纖信號(hào)和電信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換器，用于接收、處理、發(fā)送電信號(hào)的fpga和用于與fpga信號(hào)連接的e1芯片；所述fpga包括正向傳輸單元和反向傳輸單元；

所述正向傳輸單元包括：

正向編碼識(shí)別模塊：用于根據(jù)1b4b編碼與曼徹斯特編碼兩種碼型的特點(diǎn)，識(shí)別待傳輸?shù)恼蛐盘?hào)的碼型；

正向接收和存儲(chǔ)模塊：用于根據(jù)識(shí)別出的正向信號(hào)的碼型特點(diǎn)和待接收的通信信道波特率的要求，將識(shí)別出的正向信號(hào)進(jìn)行等波特率處理，并存入正向緩存區(qū)；

正向發(fā)送模塊：用于將正向緩存區(qū)的正向信號(hào)發(fā)送到待接收的通信信道；

所述反向傳輸單元包括：

反向識(shí)別模塊：用于根據(jù)通信信道傳輸來(lái)的反向信號(hào)碼型的特點(diǎn)，識(shí)別待傳輸?shù)姆聪蛐盘?hào)的碼型；

反向接收和存儲(chǔ)模塊：根據(jù)識(shí)別出的反向信號(hào)的碼型特點(diǎn)，將識(shí)別出的反向信號(hào)存入反向緩存區(qū)的模塊；

反向發(fā)送模塊：用于將反向緩存區(qū)的反向信號(hào)進(jìn)行反編碼后進(jìn)行發(fā)送。

系統(tǒng)方案二，在系統(tǒng)方案一的基礎(chǔ)上，所述正向編碼識(shí)別模塊還用于：以一時(shí)鐘為第一基準(zhǔn)時(shí)鐘，將待傳輸?shù)恼蛐盘?hào)的高電平和低電平進(jìn)行采樣計(jì)數(shù)，在一定的時(shí)間范圍內(nèi)，若采樣計(jì)數(shù)結(jié)果中包含第一設(shè)定整數(shù)集中的數(shù)，則待傳輸?shù)恼蛐盘?hào)采用的是1b4b編碼，否則采用的是曼徹斯特編碼；或者若采樣計(jì)數(shù)結(jié)果中包含第二設(shè)定整數(shù)集中的數(shù)，則待傳輸?shù)恼蛐盘?hào)采用曼徹斯特編碼，否則采用的是1b4b編碼；

其中，所述第一設(shè)定整數(shù)集為：

所述第二設(shè)定整數(shù)集為：

其中，int()表示取整操作，k1表示第一基準(zhǔn)時(shí)鐘的頻率，a1表示第一設(shè)定整數(shù)集，a2表示第二設(shè)定整數(shù)集。

系統(tǒng)方案三、四，分別在系統(tǒng)方案一、二的基礎(chǔ)上，所述正向接收和緩存模塊還用于：

以邏輯生成的、與識(shí)別出的正向信號(hào)具有固定相位差的同步時(shí)鐘為基準(zhǔn)，對(duì)識(shí)別出的正向信號(hào)進(jìn)行采樣：若采用1b4b編碼，將前后兩次采樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行異或運(yùn)算后存入正向緩存區(qū)；若采用曼徹斯特編碼，則直接存入正向緩存區(qū)。

系統(tǒng)方案五，在系統(tǒng)方案一的基礎(chǔ)上，所述反向編碼識(shí)別模塊還用于：以一時(shí)鐘為第二基準(zhǔn)時(shí)鐘，將待傳輸?shù)姆聪蛐盘?hào)的高電平和低電平進(jìn)行采樣計(jì)數(shù)，在一定的時(shí)間范圍內(nèi)，若采樣計(jì)數(shù)結(jié)果中包含第三設(shè)定整數(shù)集中的數(shù)，則待傳輸?shù)姆聪蛐盘?hào)采用的是曼徹斯特編碼，否則采用的是1b4b編碼；若采樣計(jì)數(shù)結(jié)果中包含第四設(shè)定整數(shù)集中的數(shù)，則待傳輸?shù)姆聪蛐盘?hào)采用的是1b4b編碼，否則采用的是曼徹斯特編碼；

其中，所述第三設(shè)定整數(shù)集為：

所述第四設(shè)定整數(shù)集為：

a4＝n*a5

其中，int表示取整操作，k2表示第二基準(zhǔn)時(shí)鐘的頻率，a3表示第三設(shè)定整數(shù)集，a4表示第四設(shè)定整數(shù)集，n表示大于1的正整數(shù)。

系統(tǒng)方案六、七，分別在系統(tǒng)方案一、五的基礎(chǔ)上，所述反向接收和存儲(chǔ)模塊還用于：若采用1b4b編碼，則以通信信道時(shí)鐘的二分頻時(shí)鐘為基準(zhǔn)對(duì)識(shí)別出的反向信號(hào)進(jìn)行采樣接收，存入反向緩存區(qū)；若采用曼徹斯特編碼，則以通信信道時(shí)鐘為基準(zhǔn)對(duì)識(shí)別出的反向信號(hào)進(jìn)行采樣接收，存入反向緩存區(qū)。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明的1b4b編碼與曼徹斯特編碼自適應(yīng)正向傳輸方法及裝置，根據(jù)這兩種碼型的特點(diǎn)，正確快速地識(shí)別出這兩種碼型，并根據(jù)確定的碼型，將信號(hào)處理后傳輸給通信信道。該方法及裝置具有良好的適應(yīng)性，既適用于采用1b4b編碼方式的保護(hù)裝置，也適用于采用曼徹斯特編碼方式的保護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、可靠。

本發(fā)明的1b4b編碼與曼徹斯特編碼自適應(yīng)反向傳輸方法及裝置，根據(jù)正向傳輸設(shè)計(jì)的方式及裝置，相應(yīng)設(shè)計(jì)反向傳輸方法及裝置，與正向傳輸功能獨(dú)立，互不影響。

本發(fā)明的1b4b編碼與曼徹斯特編碼自適應(yīng)傳輸系統(tǒng)，通過(guò)在相互獨(dú)立的正向傳輸單元和反向傳輸單元中分別設(shè)計(jì)編碼識(shí)別模塊、接收和存儲(chǔ)模塊、發(fā)送模塊，實(shí)現(xiàn)了既適用于采用1b4b編碼方式的保護(hù)裝置的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于采用曼徹斯特編碼方式的保護(hù)裝置的數(shù)據(jù)傳輸。解決了現(xiàn)有技術(shù)中針對(duì)不同的編碼方式的保護(hù)裝置需要配置不同的接口裝置的問(wèn)題。而且，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單，可靠性高。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的1b4b編碼與曼徹斯特編碼自適應(yīng)傳輸系統(tǒng)圖；

圖2是本發(fā)明的正向編碼識(shí)別模塊的識(shí)別示意圖；

圖3是正向接收模塊中1b4b編碼的碼型轉(zhuǎn)換示意圖；

圖4是本發(fā)明的反向編碼識(shí)別模塊的識(shí)別示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加明確，下面結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不局限于此。

本發(fā)明的1b4b編碼與曼徹斯特編碼自適應(yīng)傳輸系統(tǒng)實(shí)施例：

為了實(shí)現(xiàn)不同編碼方式的縱聯(lián)通信數(shù)據(jù)能夠自適應(yīng)地復(fù)接入電力專用sdh網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)提供一種1b4b編碼與曼徹斯特編碼自適應(yīng)傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)根據(jù)縱聯(lián)通信數(shù)據(jù)的編碼特點(diǎn)，能夠自動(dòng)識(shí)別編碼方式，在保證有效數(shù)據(jù)速率不變的情況下，將通信數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換為e1信道要求的波特率為2.048mbps、編碼形式為hdb3的串行信號(hào)。

整個(gè)系統(tǒng)的硬件架構(gòu)主要包括fpga、光電轉(zhuǎn)換器和e1芯片。光電轉(zhuǎn)換器完成光電信號(hào)轉(zhuǎn)換，e1芯片完成fpga側(cè)nrz碼與e1信道側(cè)hdb3碼之間的轉(zhuǎn)換。基于fpga的可擴(kuò)展性強(qiáng)、靈活方便的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)硬件編程語(yǔ)言在fpga內(nèi)部設(shè)計(jì)正向傳輸和反向傳輸兩大邏輯功能模塊，分別完成光電轉(zhuǎn)換器至e1芯片的轉(zhuǎn)換傳輸和e1芯片至光電轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換傳輸，時(shí)序控制精度高，具備并行處理的能力，實(shí)現(xiàn)方法靈活可靠，從而無(wú)需設(shè)計(jì)外部電路進(jìn)行編碼方式的切換。

fpga選用xilinx公司的spartan6系列xc6slx4，e1芯片選用exar公司的xrt82d20，光電轉(zhuǎn)換器選用宇光公司的gtl9系列光電轉(zhuǎn)換器。

整體來(lái)說(shuō)，fpga的功能設(shè)計(jì)主要包括兩部分：

一是正向傳輸單元，包括正向編碼識(shí)別模塊、正向接收模塊、正向緩存模塊和正向發(fā)送模塊，主要實(shí)現(xiàn)的功能如下：首先，根據(jù)1b4b和曼徹斯特兩種編碼方式的特點(diǎn)，通過(guò)可編程邏輯設(shè)計(jì)正向編碼識(shí)別模塊完成對(duì)兩種編碼方式的識(shí)別；然后，根據(jù)確定的編碼方式及相應(yīng)的編碼方式的特點(diǎn)，通過(guò)可編程邏輯設(shè)計(jì)正向接收模塊和正向緩存模塊完成通信數(shù)據(jù)信號(hào)的同步、碼型處理與接收，并將其存入緩存區(qū)；最后，設(shè)計(jì)正向發(fā)送模塊將緩存區(qū)中的數(shù)據(jù)以nrz碼形式發(fā)送給e1芯片。

二是反向傳輸單元，包括反向編碼識(shí)別模塊、反向接收模塊、反向緩存模塊和反向發(fā)送模塊，主要實(shí)現(xiàn)的功能如下：首先，根據(jù)e1芯片傳輸給fpga的信號(hào)碼型的特點(diǎn)，通過(guò)可編程邏輯設(shè)計(jì)反向識(shí)別模塊完成對(duì)對(duì)側(cè)裝置編碼方式的識(shí)別；然后，根據(jù)確定的編碼方式及相應(yīng)的編碼方式的特點(diǎn)，通過(guò)可編程邏輯設(shè)計(jì)反向接收和反向緩存模塊，將e1芯片輸出到fpga端口的nrz碼進(jìn)行碼型處理與接收，并將數(shù)據(jù)存入緩存區(qū)；最后，設(shè)計(jì)反向發(fā)送模塊將緩存區(qū)中的數(shù)據(jù)編碼后傳輸給td端口。

正向傳輸單元的正向存儲(chǔ)模塊和反向傳輸單元的反向存儲(chǔ)模塊均通過(guò)fpga內(nèi)置fifo核來(lái)實(shí)現(xiàn)，fifo深度可進(jìn)行配置，且通過(guò)標(biāo)志位判斷其是否為空以及已存儲(chǔ)數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。而且，正向傳輸單元和反向傳輸單元功能獨(dú)立，互不影響。正向傳輸單元中的正向緩存模塊和反向傳輸單元的反向緩存模塊均可同時(shí)進(jìn)行讀寫(xiě)操作，發(fā)送模塊無(wú)需等待接收模塊將有效數(shù)據(jù)幀完全接收存儲(chǔ)完成便可啟動(dòng)發(fā)送，使通信延遲較小。

具體來(lái)說(shuō)，整個(gè)過(guò)程如下：

一、fpga在上電加載程序完成后，對(duì)e1芯片進(jìn)行初始化。

二、當(dāng)信號(hào)進(jìn)行正向傳輸時(shí)，光纖信號(hào)經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成rd端口信號(hào)，rd端口信號(hào)經(jīng)fpga內(nèi)部的正向傳輸單元實(shí)現(xiàn)將rd端口信號(hào)的碼型識(shí)別、碼型處理與接收、緩存，并發(fā)送給e1芯片。具體過(guò)程如下：

1、正向編碼識(shí)別模塊通過(guò)在fpga內(nèi)部設(shè)計(jì)脈沖寬度計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。該計(jì)數(shù)器以本地時(shí)鐘32.768mhz為基準(zhǔn)，對(duì)rd信號(hào)的高電平和低電平脈沖進(jìn)行采樣計(jì)數(shù)，并在rd信號(hào)的上升沿和下降沿清零。

如果本側(cè)保護(hù)裝置采用1b4b編碼方式，則rd信號(hào)的波特率為4.096mbps，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的縱聯(lián)通信協(xié)議，設(shè)定的空閑碼中數(shù)據(jù)位不全為“1”，即通信鏈路中不會(huì)出現(xiàn)有效數(shù)據(jù)全為“1”的情況，所以1b4b編碼方式下的rd信號(hào)中高低脈沖寬度或?yàn)?44ns左右，或?yàn)?88ns左右。同理，如果本側(cè)保護(hù)裝置采用曼徹斯特編碼方式，rd信號(hào)中高低脈沖寬度或?yàn)?88ns左右，或?yàn)?76ns左右，如圖2所示。

在一定的時(shí)間范圍內(nèi)，用脈沖寬度計(jì)數(shù)器對(duì)rd信號(hào)進(jìn)行采樣計(jì)數(shù)，如果計(jì)數(shù)結(jié)果中有值為7的情況，而且沒(méi)有值為31的情況，則認(rèn)為本側(cè)保護(hù)裝置采用的編碼方式是1b4b編碼；同理，如果計(jì)數(shù)結(jié)果中有值為31的情況，而且沒(méi)有值為7的情況，則認(rèn)為本側(cè)保護(hù)裝置采用的編碼方式為曼徹斯特編碼。另外，考慮到rd信號(hào)與本地時(shí)鐘信號(hào)不是同一個(gè)時(shí)鐘域，可能存在偏差，所以計(jì)數(shù)結(jié)果為6-8時(shí)均認(rèn)為是7，計(jì)數(shù)結(jié)果為30-32均認(rèn)為是31。

2、根據(jù)步驟1中對(duì)編碼方式識(shí)別的結(jié)果，正向接收模塊啟動(dòng)不同的工作模式。根據(jù)1b4b編碼和曼徹斯特編碼兩種編碼方式中信號(hào)跳變沿的特點(diǎn)，可根據(jù)本地32.768mhz時(shí)鐘生成與rd信號(hào)具有一定相位差的2.048mhz的同步時(shí)鐘，利用該同步時(shí)鐘對(duì)rd信號(hào)進(jìn)行采樣。

如果本側(cè)裝置采用1b4b編碼方式，以生成的同步時(shí)鐘為基準(zhǔn)進(jìn)行采樣時(shí)，前后兩次采樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行異或運(yùn)算后存入緩存區(qū)，結(jié)果如圖3所示。由于通信中有效數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)速率為1.024mbps，而fpga以內(nèi)部2.048mhz的同步時(shí)鐘進(jìn)行接收，所以當(dāng)有效數(shù)據(jù)為“1”時(shí)，存入緩存區(qū)的數(shù)據(jù)為“11”，有效數(shù)據(jù)為“0”時(shí)，存入緩存區(qū)的數(shù)據(jù)為“00”。這樣便實(shí)現(xiàn)了1b4b編碼的波特率從4.096mbps到2.048mbps的轉(zhuǎn)換。

如果本側(cè)裝置采用的編碼方式為曼徹斯特編碼，rd信號(hào)波特率為2.048mbps，與e1信道要求的標(biāo)準(zhǔn)一致，直接以內(nèi)部生成的2.048mhz的同步時(shí)鐘為基準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行采樣接收和緩存，當(dāng)有效數(shù)據(jù)為“1”，則存入緩存區(qū)的數(shù)據(jù)為“10”，有效數(shù)據(jù)為“0”，則存入緩存區(qū)的數(shù)據(jù)為“01”。

接收和存儲(chǔ)過(guò)程通過(guò)設(shè)計(jì)狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)，根據(jù)通信協(xié)議約定的空閑碼，接收狀態(tài)機(jī)實(shí)時(shí)檢測(cè)判斷數(shù)據(jù)是否為空閑碼，如果為空閑碼，則不存入緩存區(qū)，如果數(shù)據(jù)不是空閑碼，則認(rèn)為數(shù)據(jù)是有效數(shù)據(jù)，存入緩存區(qū)。

3、fpga通過(guò)正向發(fā)送模塊以nrz碼形式向e1芯片傳輸數(shù)據(jù)。正向發(fā)送模塊將本地32.768mhz時(shí)鐘16分頻得到的2.048mhz時(shí)鐘作為發(fā)送時(shí)鐘輸出到e1芯片的tclk端口，同時(shí)以分頻得到的2.048mhz時(shí)鐘為基準(zhǔn)，將待發(fā)送數(shù)據(jù)串行發(fā)送給e1芯片的tda端口。

發(fā)送時(shí)鐘以本地分頻時(shí)鐘為基準(zhǔn)，而步驟2中接收時(shí)鐘以邏輯生成的同步時(shí)鐘為基準(zhǔn)，考慮到兩種時(shí)鐘可能存在的偏差，發(fā)送模塊在緩存區(qū)存儲(chǔ)兩個(gè)字節(jié)的有效數(shù)據(jù)之后再?gòu)木彺鎱^(qū)讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送，同時(shí)將緩存區(qū)的深度設(shè)置足夠大，避免緩存區(qū)同時(shí)讀寫(xiě)可能導(dǎo)致的空讀或溢出現(xiàn)象。在緩存區(qū)為空的情況下，正向發(fā)送模塊一直向e1芯片發(fā)送空閑碼。

三、當(dāng)信號(hào)進(jìn)行反向傳輸時(shí)，e1芯片將e1通道輸入的信號(hào)通過(guò)rda端口傳輸給fpga，fpga內(nèi)部的反向傳輸單元實(shí)現(xiàn)將nrz碼進(jìn)行碼型識(shí)別、碼型處理與接收、緩存，并傳輸給光電轉(zhuǎn)換器的td端口。具體過(guò)程如下：

1、反向編碼識(shí)別模塊也通過(guò)設(shè)計(jì)脈沖寬度檢測(cè)計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)。根據(jù)正向傳輸部分的設(shè)計(jì)，如果對(duì)側(cè)保護(hù)裝置采用1b4b編碼，經(jīng)過(guò)e1信道傳輸和e1芯片轉(zhuǎn)后，對(duì)應(yīng)有效數(shù)據(jù)“1”的輸出為“11”，對(duì)應(yīng)有效數(shù)據(jù)“0”的輸出為“00”，波特率為2.048mbps，此編碼方式下e1芯片rda端口輸出信號(hào)的脈沖寬度至少976ns左右，如果連續(xù)為“0”或者連續(xù)為“1”，則輸出信號(hào)的脈沖寬度為976ns的整數(shù)倍；同理，如果對(duì)側(cè)保護(hù)裝置采用曼徹斯特編碼，則經(jīng)過(guò)復(fù)用接收裝置后對(duì)應(yīng)有效數(shù)據(jù)“1”的輸出為“10”，對(duì)應(yīng)有效數(shù)據(jù)“0”的輸出為“01”，波特率為2.048mbps，此編碼方式下e1芯片rda端口輸出信號(hào)的脈沖寬度或?yàn)?88ns左右，或者為976ns左右，如圖4所示。

脈沖寬度檢測(cè)計(jì)數(shù)器以本地32.768mhz時(shí)鐘為基準(zhǔn)對(duì)rda端口信號(hào)進(jìn)行采樣和計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器在信號(hào)上升沿和下降沿清零。在一定的時(shí)間范圍內(nèi)，如果計(jì)數(shù)結(jié)果為15或者31，則認(rèn)為是曼徹斯特編碼；如果計(jì)數(shù)結(jié)果為31或者其整數(shù)倍，則認(rèn)為編碼方式為1b4b編碼。由于rda信號(hào)與本地時(shí)鐘也不是同一個(gè)時(shí)鐘域，考慮到可能存在的偏差，預(yù)留一個(gè)周期的偏差裕度，結(jié)果為14-16均認(rèn)為是15，結(jié)果為30-32均認(rèn)為是31。

2、根據(jù)步驟1所確定的編碼方式識(shí)別的結(jié)果，反向接收模塊啟動(dòng)不同的工作模式。

如果編碼方式為1b4b編碼，為便于下述步驟3中發(fā)送模塊的設(shè)計(jì)，以rclk時(shí)鐘的二分頻時(shí)鐘為基準(zhǔn)對(duì)rda端口數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣接收和緩存。rclk為rda信號(hào)的同步時(shí)鐘信號(hào)，頻率為2.048mhz，由e1芯片生成輸出，其二分頻時(shí)鐘頻率為1.024mhz。根據(jù)步驟1中對(duì)1b4b編碼方式下rda信號(hào)特點(diǎn)的分析可知，rda為“11”時(shí)則存入的數(shù)據(jù)為“1”，rda為“00”時(shí)則存入的數(shù)據(jù)為“0”，即波特率為1.024mbps的有效數(shù)據(jù)。

如果編碼方式為曼徹斯特編碼，則以rclk為基準(zhǔn)直接對(duì)rda端口輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣接收和緩存，根據(jù)步驟1中對(duì)曼徹斯特編碼方式下rda信號(hào)特點(diǎn)的分析可知，rda為“10”時(shí)則存入的數(shù)據(jù)仍為“10”，rda為“01”時(shí)則存入的數(shù)據(jù)仍為“01”，即波特率為2.048mbps的未經(jīng)解碼的曼徹斯特編碼數(shù)據(jù)。

3、反向發(fā)送模塊根據(jù)步驟1中確定的編碼模式啟動(dòng)不同的工作模式。

如果編碼方式為1b4b編碼，根據(jù)步驟2可知，緩存區(qū)中存入數(shù)據(jù)是波特率為1.024mbps的有效數(shù)據(jù)，以本地32.768mhz時(shí)鐘分頻得到1.024mhz分頻時(shí)鐘為基準(zhǔn)從緩存區(qū)讀取數(shù)據(jù)，并對(duì)讀出的數(shù)據(jù)重新進(jìn)行1b4b編碼和發(fā)送。

如果編碼方式為曼徹斯特編碼，根據(jù)步驟2可知，存入緩存區(qū)中的數(shù)據(jù)形式為未經(jīng)解碼的曼徹斯特編碼數(shù)據(jù)，波特率為2.048mbps，以本地32.768mhz時(shí)鐘分頻得到2.048mhz分頻時(shí)鐘為基準(zhǔn)從緩存區(qū)讀取數(shù)據(jù)，并將讀取的數(shù)據(jù)直接進(jìn)行串行發(fā)送。

反向發(fā)送模塊輸出串行信號(hào)連接到光電轉(zhuǎn)換器的td端口。反向發(fā)送模塊以本地分頻時(shí)鐘為基準(zhǔn)，而步驟2中緩存區(qū)數(shù)據(jù)存入以rclk為基準(zhǔn)，考慮到可能存在的時(shí)間偏差，反向發(fā)送模塊在緩存區(qū)存儲(chǔ)兩個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)之后再啟動(dòng)發(fā)送，并將緩存區(qū)深度設(shè)置足夠大，避免對(duì)緩存區(qū)同時(shí)進(jìn)行讀寫(xiě)操作時(shí)可能出現(xiàn)的空讀或者溢出現(xiàn)象。

整體來(lái)講，該系統(tǒng)除光電轉(zhuǎn)換器完成光電轉(zhuǎn)換以及e1芯片完成hdb3編碼解碼功能外，其他功能均通過(guò)fpga內(nèi)部可編程邏輯實(shí)現(xiàn)，從而識(shí)別不同的編碼方式，進(jìn)而切換不同的工作模式，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，方法靈活，可擴(kuò)展性強(qiáng)，便于擴(kuò)展為支持多路縱聯(lián)通信的復(fù)用接口。

而且，本發(fā)明中fpga的正向發(fā)送模塊和反向發(fā)送模塊均以本地時(shí)鐘為基準(zhǔn)，輸出信號(hào)脈沖寬度及波特率穩(wěn)定，提高了通信的穩(wěn)定性和可靠性。

另外，本發(fā)明不僅可用于線路差動(dòng)保護(hù)中的光纖縱聯(lián)通信，也可以應(yīng)用于其它工程領(lǐng)域的sdh網(wǎng)絡(luò)非成幀模式的復(fù)用接入領(lǐng)域。

本發(fā)明的1b4b編碼與曼徹斯特編碼自適應(yīng)正向傳輸方法實(shí)施例：

在上述1b4b編碼與曼徹斯特編碼自適應(yīng)傳輸系統(tǒng)實(shí)施例中介紹到，當(dāng)信號(hào)正向傳輸時(shí)，即光纖信號(hào)經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成rd端口信號(hào)，rd端口信號(hào)經(jīng)fpga傳輸給e1芯片的整個(gè)過(guò)程中，fpga中設(shè)計(jì)的各個(gè)模塊是如何實(shí)現(xiàn)rd端口信號(hào)的碼型識(shí)別、碼型處理與接收、緩存、發(fā)送的。而實(shí)現(xiàn)這個(gè)過(guò)程核心就在于本發(fā)明提供的1b4b編碼與曼徹斯特編碼自適應(yīng)正向傳輸方法。在上述實(shí)施例中已經(jīng)介紹的足夠清楚，對(duì)1b4b編碼與曼徹斯特編碼自適應(yīng)正向傳輸方法不再做過(guò)多說(shuō)明。

本發(fā)明的1b4b編碼與曼徹斯特編碼自適應(yīng)正向傳輸裝置實(shí)施例：

該裝置包括：用于根據(jù)1b4b編碼與曼徹斯特編碼兩種碼型的特點(diǎn)，識(shí)別待傳輸?shù)恼蛐盘?hào)的碼型的模塊；用于根據(jù)識(shí)別出的正向信號(hào)的碼型特點(diǎn)和待接收的通信信道波特率的要求，將識(shí)別出的正向信號(hào)進(jìn)行等波特率處理，并存入正向緩存區(qū)的模塊；用于將正向緩存區(qū)的正向信號(hào)發(fā)送到待接收的通信信道的模塊。

該裝置實(shí)際上是基于本發(fā)明的1b4b編碼與曼徹斯特編碼自適應(yīng)正向傳輸方法流程的一種計(jì)算機(jī)解決方案，即一種軟件構(gòu)架，上述各種單元即為與方法流程相對(duì)應(yīng)的各處理進(jìn)程或程序。對(duì)上述方法的介紹已經(jīng)足夠清楚完整，故對(duì)該裝置不再進(jìn)行詳細(xì)描述。

本發(fā)明的1b4b編碼與曼徹斯特編碼自適應(yīng)反向傳輸方法實(shí)施例：

在上述介紹1b4b編碼與曼徹斯特編碼自適應(yīng)傳輸系統(tǒng)實(shí)施例中介紹到，當(dāng)信號(hào)進(jìn)行反向傳輸時(shí)，即e1芯片將e1通道輸入的信號(hào)通過(guò)rda端口傳輸給fpga，fpga再傳輸給光電轉(zhuǎn)換器的td端口的過(guò)程中，fpga內(nèi)部設(shè)計(jì)的各個(gè)模塊是如何實(shí)現(xiàn)將nrz碼進(jìn)行碼型識(shí)別、碼型處理與接收、緩存、發(fā)送的。而實(shí)現(xiàn)這個(gè)過(guò)程核心就在于本發(fā)明提供的1b4b編碼與曼徹斯特編碼自適應(yīng)反向傳輸方法。在上述實(shí)施例中已經(jīng)介紹的足夠清楚，對(duì)1b4b編碼與曼徹斯特編碼自適應(yīng)反向傳輸方法不再做過(guò)多說(shuō)明。

本發(fā)明的1b4b編碼與曼徹斯特編碼自適應(yīng)反向傳輸裝置實(shí)施例：

該裝置包括：用于根據(jù)通信信道傳輸來(lái)的反向信號(hào)碼型的特點(diǎn)，識(shí)別待傳輸?shù)姆聪蛐盘?hào)的碼型的模塊；用于根據(jù)識(shí)別出的反向信號(hào)的碼型特點(diǎn)，將識(shí)別出的反向信號(hào)存入反向緩存區(qū)的模塊；用于將反向緩存區(qū)的反向信號(hào)進(jìn)行反編碼后進(jìn)行發(fā)送的模塊。

該裝置實(shí)際上是基于本發(fā)明的1b4b編碼與曼徹斯特編碼自適應(yīng)反向傳輸方法流程的一種計(jì)算機(jī)解決方案，即一種軟件構(gòu)架，上述各種單元即為與方法流程相對(duì)應(yīng)的各處理進(jìn)程或程序。對(duì)上述方法的介紹已經(jīng)足夠清楚完整，故對(duì)該裝置不再進(jìn)行詳細(xì)描述。