一种以太网数据复分接方法与流程

本发明涉及一种以太网数据复分接方法，属于微波通信技术领域。

背景技术：

微波通信系统是在视距范围或经中继转接，以微波波段电磁波为介质进行语音、数据、视频等信息传输的一种通信系统。

对于微波通信系统帧结构，通常分为控制信道和业务信道，考虑到无线系统特点，通常设计信道长度一致。控制信道作为系统组网维护使用，业务信道则承载整个系统的通信数据。对于传统的话音、E1等业务，由于其数据为连续码流，易于复接到通信信道。而对于以太网数据或基于以太网格式的视频数据等，因其具有突发性、长度可变性等特点，给信道复分接提供了不小的难度。如何设计一种适用于微波通信系统的通用性好、可靠性高、易于移植的以太网数据复分接装置，是需要解决的技术问题。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供了一种以太网数据复分接方法；

术语解释：

前导码：前导码是位于数据包起始处的一组bit组，接收者可以据此同步并准备接收实际的数据。

帧开始符：标识帧有效数据的开始。

CRC即循环冗余校验码(Cyclic Redundancy Check)：是数据通信领域中最常用的一种查错校验码，其特征是信息字段和校验字段的长度可以任意选定。循环冗余检查(CRC)是一种数据传输检错功能，对数据进行多项式计算，并将得到的结果附在帧的后面，接收设备也执行类似的算法，以保证数据传输的正确性和完整性。

本发明的技术方案为：

一种以太网数据复分接方法，该方法运行在微波通信系统链路层FPGA上，通过FPGA平台来实现该电路功能，主要完成以太网MAC层处理、以太网数据复接和分接。链路层FPGA包括以太网数据复分接装置，以太网数据复分接装置包括控制信息域和业务数据域，所述控制信息域包括设备编号、载荷标记、载荷长度、分段计数器、校验位；所述业务数据域包括数据载荷；设备编号为通信设备识别号，用于区分通信设备，设备编号长度为6bit，取值范围1～63；载荷标记通过定义不同的数值，来分别标识以太网数据开始段、以太网数据中间段、以太网数据结束段，长度为2bit，“01”表示以太网数据开始段，“11”表示以太网数据中间段，“10”表示以太网数据结束段，“00”暂不使用；载荷长度用于标记业务数据域中以太网数据的实际有效长度，长度为7bit；分段计数器，对于每个以太网数据均从0开始连续计数，每发走一个以太网数据分割包就自动加1，直到该以太网数据发送结束，长度为5bit；校验位为对设备编号、载荷标记、载荷长度、分段计数器进行纠错编码后得到的校验值；数据载荷长度(LEN_DATA),取值范围48～127字节，有效数据不足数据载荷长度的部分，在后面填充0；具体步骤包括：

复接过程：

(1)对从以太网接口芯片发送来的以太网数据，链路层FPGA对其进行协议解析，包括前导码、帧开始符、CRC校验，把以太网数据缓冲，同时记录下以太网数据的长度和以太网数据发往的设备编号；

(2)根据步骤(1)记录下的以太网数据发往的设备编号信息，在对应的业务信道上发送该以太网数据,判断该以太网数据长度是否小于等于数据载荷长度，如果小于等于数据载荷长度，则封装到业务信道上，继续下一个以太网数据的复接，否则，封装数据载荷长度以太网数据后，进入步骤(3)；

(3)计算剩余以太网数据的长度，判断剩余以太网数据的长度是否小于等于数据载荷长度，如果小于等于数据载荷长度则封装到业务信道上，返回到步骤(2)，否则，封装数据载荷长度以太网数据后，执行步骤(3)直至封装完所有的以太网数据；

根据控制信息域的设备编号，分别接收各设备发送来的以太网数据，进行以下分接过程：

A、接收业务信道上送来的以太网数据，进入步骤B；

B、把接收到控制信息域与校验矩阵H进行运算，得到6bit校验结果，如果为“000000”，则表示数据无错误位，否则，根据校验值定位的数据位进行纠错和检错，进入步骤C；

C、如果控制信息域的数据有错误，则丢弃当前业务信道上送来的以太网数据，返回到A，否则进入步骤D；

D、判断分段计数器的值是否连续，如果不连续，则丢弃当前业务信道上送来的以太网数据，返回到A，否则，进入步骤E；

E、将已经完成整个数据恢复的以太网数据发送到以太网接口，返回步骤A继续接收新的以太网数据；

所述校验矩阵H如式(Ⅰ)下：

式(Ⅰ)中，I₆是单位矩阵，Q是P矩阵的转置。

根据本发明优选的，所述步骤B，采用(26，20)缩短汉明码对控制信息域数据进行校验，(26，20)缩短汉明码由(63，57)汉明码缩短得到，最小码距为4。纠正单个错误并检测两个错误。

特点如下：(1)编解码速度快，校验矩阵中每行1的个数相等，这说明用于产生每位校验位的电路延时几乎相等，不仅速度快，而且便于优化；(2)电路面积小，所用到的XOR门比扩展汉明码中少很多，不仅能减小面积，同时能降低功耗；(3)3位错误的误纠概率低于扩展汉明码，而4位错误的检测概率高于扩展汉明码。

本发明的有益效果为：

本发明以太网数据复分接硬件电路主要采用FPGA为处理平台，发挥FPGA处理速度快、电路实现灵活和代码移植好等特点；结合通信信道和以太网数据特点，制定了符合以太网数据复分接的控制装置及以太网数据复分接流程，具有简洁、高效、可靠等优点；结合高效的校验装置，保证了关键信息的传输可靠性。

附图说明

图1为本发明以太网数据复接方法流程示意图；

图2为本发明以太网数据分接方法流程示意图；

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例对本发明作进一步限定，但不限于此。

实施例1

一种以太网数据复分接方法，该方法运行在微波通信系统链路层FPGA上，通过FPGA平台来实现该电路功能，主要完成以太网MAC层处理、以太网数据复接和分接。链路层FPGA包括以太网数据复分接装置，以太网数据复分接装置包括控制信息域和业务数据域，所述控制信息域包括设备编号、载荷标记、载荷长度、分段计数器、校验位；所述业务数据域包括数据载荷；设备编号为通信设备识别号，用于区分通信设备，设备编号长度为6bit，取值范围1～63；载荷标记通过定义不同的数值，来分别标识以太网数据开始段、以太网数据中间段、以太网数据结束段，长度为2bit，“01”表示以太网数据开始段，“11”表示以太网数据中间段，“10”表示以太网数据结束段，“00”暂不使用；载荷长度用于标记业务数据域中以太网数据的实际有效长度，长度为7bit；分段计数器，对于每个以太网数据均从0开始连续计数，每发走一个以太网数据分割包就自动加1，直到该以太网数据发送结束，长度为5bit；校验位为对设备编号、载荷标记、载荷长度、分段计数器进行纠错编码后得到的校验值；数据载荷长度(LEN_DATA),取值范围48～127字节，有效数据不足数据载荷长度的部分，在后面填充0；如表1所示：

表1

具体步骤包括：

复接过程，如图1所示：

(1)对从以太网接口芯片发送来的以太网数据，链路层FPGA对其进行协议解析，包括前导码、帧开始符、CRC校验，把以太网数据缓冲，同时记录下以太网数据的长度和以太网数据发往的设备编号；

(2)根据步骤(1)记录下的以太网数据发往的设备编号信息，在对应的业务信道上发送该以太网数据,判断该以太网数据长度是否小于等于数据载荷长度，如果小于等于数据载荷长度，则封装到业务信道上，继续下一个以太网数据的复接，否则，封装数据载荷长度以太网数据后，进入步骤(3)；

(3)计算剩余以太网数据的长度，判断剩余以太网数据的长度是否小于等于数据载荷长度，如果小于等于数据载荷长度则封装到业务信道上，返回到步骤(2)，否则，封装数据载荷长度以太网数据后，执行步骤(3)直至封装完所有的以太网数据；

根据控制信息域的设备编号，分别接收各设备发送来的以太网数据，进行以下分接过程，如图2所示：

A、接收业务信道上送来的以太网数据，进入步骤B；

B、把接收到控制信息域与校验矩阵H进行运算，得到6bit校验结果，如果为“000000”，则表示数据无错误位，否则，根据校验值定位的数据位进行纠错和检错，进入步骤C；

C、如果控制信息域的数据有错误，则丢弃当前业务信道上送来的以太网数据，返回到A，否则进入步骤D；

D、判断分段计数器的值是否连续，如果不连续，则丢弃当前业务信道上送来的以太网数据，返回到A，否则，进入步骤E；

E、将已经完成整个数据恢复的以太网数据发送到以太网接口，返回步骤A继续接收新的以太网数据；

所述校验矩阵H如式(Ⅰ)下：

式(Ⅰ)中，I₆是单位矩阵，Q是P矩阵的转置。

步骤B，采用(26，20)缩短汉明码对控制信息域数据进行校验，(26，20)缩短汉明码由(63，57)汉明码缩短得到，最小码距为4。纠正单个错误并检测两个错误。

特点如下：(1)编解码速度快，校验矩阵中每行1的个数相等，这说明用于产生每位校验位的电路延时几乎相等，不仅速度快，而且便于优化；(2)电路面积小，所用到的XOR门比扩展汉明码中少很多，不仅能减小面积，同时能降低功耗；(3)3位错误的误纠概率低于扩展汉明码，而4位错误的检测概率高于扩展汉明码。