采用独立通道传输网管数据的环网的制作方法

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种采用独立通道传输网管数据的环网。

背景技术：

环网的站点(环网设备)之间需要互通信令，比如拿起电话手柄拨号，摘机这个事件就是一个信令，所拨的号码也是一种信令。这些信令很重要，需要通过信令传输通道及时传输。

为了方便环网的管理和维护，现有的环网一般采用集中管理的方式，即在环网的某一个站点(网管站点)配置环网网络管理的配置数据，由该站点的环网设备将这些数据下发至各个站点。同时，需要将环网站点设备的运行状态和告警信息上传至这个站点，这样在这个站点处即可管理和查看整个环网上所有设备的数据和运行情况。现有的环网中，这些配置数据或者告警信息是通过信令传输通道进行传输的。

然而，由于环网的信令传输带宽低，如果在信令传输通道传输环网的其它数据(如环网网络管理配置数据、各站点告警数据等)，将占用信令传输通道的带宽，会导致信令数据包的传输不及时，语音呼叫建立过程加长。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提出了一种采用独立通道传输网管数据的环网，该环网中采用具有广播通信和点对点通信功能的网管数据传输通道，在环网的各站点中确定一个拥有永久令牌的网管站点；通过网管站点为选定的一个站点发送或回收临时令牌；使得该被选定的站点拥有或释放与网管站点进行网管数据的能力。该环网将信令传输通道留给信令数据包，解决了现有信令传输通道被其他数据占用时，导致信令数据包的传输不及时，语音呼叫建立过程加长的问题。

为了实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种采用独立通道传输网管数据的环网，包括若干个站点。各站点之间通过e1线依次循环连接。e1线包含网管通道。各站点中包含一网管站点。网管站点选择其他站点中的一个站点，并通过网管通道对所选择的站点派发令牌或回收令牌。拥有令牌的站点具有通过网管通道与网管站点进行网管数据通信的临时权限。

进一步地，网管站点通过网管通道下发回收令牌数据包；该回收令牌数据包通过网管通道依次向下行站点传输，直至被拥有令牌的站点接收或被网管站点本身接收。拥有令牌的站点接收到回收令牌数据包后，通过网管通道向网管站点发送释放令牌应答数据包；该释放令牌应答数据包通过网管通道依次向下行站点传输，直至被网管站点接收。网管站点接收到释放令牌应答数据包后，表明成功的回收了拥有令牌的站点的令牌。拥有令牌的站点被回收令牌后，失去通过网管通道与网管站点进行网管数据通信的临时权限。

进一步地，在网管站点派发令牌状态下，网管站点选择一个等待通信的站点，并通过网管通道向该网管站点所选择的站点下发派发令牌数据包。该派发令牌数据包通过网管通道依次向下行站点传输，直至被网管站点所选择的站点接收；该派发令牌数据包被网管站点所选择的站点接收并继续向下行站点传输，直至被网管站点本身接收后终结。网管站点所选择的站点接收到该派发令牌数据包后，通过网管通道向网管站点发送接收令牌应答数据包；该接收令牌应答数据包通过网管通道依次向下行站点传输，直至被网管站点接收。

进一步地，网管站点通过网管通道向该网管站点所选择的站点下发派发令牌数据包后，在预设时间内判断自身是否接收到派发令牌数据包；若为是，则等待接收所述接收令牌应答数据包；若为否，则下发回收令牌数据包，回收环网中的令牌。

进一步地，网管站点自身接收到派发令牌数据包后，在预设的时间内判断是否接收到所述接收令牌应答数据包；若为是，则与发出接收令牌应答数据包的站点进行网管数据通信；若为否，则重新通过网管通道向该网管站点所选择的站点下发派发令牌数据包。

进一步地，网管通道占用环网中每个站点的若干个时隙；并且，网管通道占用的每个站点的时隙相同。

进一步地，e1线还包含信令通道。该信令通道用于传输环网中各站点间的信令数据包。

进一步地，在语音通信占用环网的时隙较少的状态下，网管站点通过信令通道为其它所有站点下发信令数据包，增加网管通道占用环网中每个站点的时隙个数。在语音通信占用环网的时隙较多的状态下，网管站点通过信令通道为其它所有站点下发信令数据包，减少网管通道占用环网时隙个数。

本发明的有益效果：

本发明采用具有广播通信和点对点通信功能的网管数据传输通道，在环网的各站点中确定一个拥有永久令牌的网管站点；通过网管站点为选定的一个站点发送或回收临时令牌；使得该被选定的站点拥有或释放与网管站点进行网管数据的能力。该环网将信令传输通道留给信令数据包，网管数据包传输不会对信令数据包传输造成影响，保证了信令数据包的及时传输、站点间的语音呼叫的快速建立。

附图说明

图1为本发明中网管通道处于点对点通信模式下的数据流向示意图。

图2为本发明中网管通道处于广播通信模式下的数据流向示意图。

其中，图1至图2的附图标记为：站点1、e1线2；网管站点11。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。

如图1所示，一种采用独立通道传输网管数据的环网，包括若干个站点1。各站点1之间通过e1线2依次循环连接。e1线2包含网管通道、信令通道。网管通道、信令通道分别占用了e1线2的若干个时隙。各站点1中包含一网管站点11。网管站点11选择其他站点1中的一个站点1，并通过网管通道对所选择的站点1派发令牌或回收令牌。拥有令牌的站点1具有通过网管通道与网管站点11进行网管数据通信的临时权限。信令通道用于传输环网中各站点1间的信令数据包。

本发明的网管通道与信令通道是相互独立运行的。即使没有信令通道，网管通道也能工作；反之，亦然。网管站点11拥有永久的令牌，即拥有对网管通道的永久的使用权限。非网管站点通过接收到网管站点11派发给本站的临时的令牌，获取对网管通道的临时的使用权限。同一时刻，网管站点11只有持有永久的令牌，且只能最多有一个非网管站点持有临时的令牌。此外，令牌只能有网管站点11主动下发，非网管站点不得申请令牌。

令牌指的是包含控制信息的帧。令牌过程允许网络设备向环网传输数据。为了方便环网的长期管理和维护，本发明舍用低效的分散维护，而采用高效的集中统一管理和维护的方式，即在环网中设置某一个站点1为网管站点11，拥有配置环网网络管理的配置数据。由该网管站点11上的环网设备将这些数据下发至其它各个站点1；同时，需要将环网的站点1的运行状态和站点1产生的告警信息上传至该网管站点11上。这样，在该网管站点11处即可管理和查看整个环网上所有站点1上的环网设备的数据和运行情况。

网管通道的通信特点是：1、主要的通信过程是点对点的；由网管站点11和每个站点1单独通信，同一时刻只和一个站点1(即拥有令牌的站点)交互；网管站点11与一个选定的站点1结束数据通信后，选择另外一个站点1准备与之通信。2、通信角色不对等；网管站点11和其它站点1通信，理论上非网管站点之间不需要相互通信。3、实时性要求不像信令通信那么高。

具体地，初始状态下，网管站点11通过网管通道下发回收令牌数据包。该回收令牌数据包通过网管通道依次向下行站点1传输，直至被拥有令牌的站点1接收或被网管站点11本身接收。拥有令牌的站点1接收到回收令牌数据包后，通过网管通道向网管站点11发送释放令牌应答数据包。该释放令牌应答数据包通过网管通道依次向下行站点1传输，直至被网管站点11接收。网管站点11接收到释放令牌应答数据包后，表明成功的回收了拥有令牌的站点1的令牌。拥有令牌的站点1被回收令牌后，失去通过网管通道与网管站点11进行网管数据通信的临时权限。

如前所述，网管站点11在同一时刻只和一个站点1(即拥有令牌的站点)交互；因此，网管站点11在与下一个站点1进行交互时，需要提前回收本时刻用用令牌的站点1的令牌。如果回收令牌数据包在环网中循环一周后被网管站点11本身接收，则认为环网中没有拥有令牌的站点1。

如果回收令牌数据包被拥有令牌的站点1接收，则被该站点1终止，不再向下行站点1继续传输。因为，当环网中某一站点1拥有令牌时，网管通道采用点对点通信。如图1所示，为环网中网管通道处于点对点通信模式下的数据流向示意图(图1中的虚线的箭头表示了网管通道中数据包的流向；虚线的起始点和终点分别表示了网管通道中数据包的发送站点和接收站点。图2亦然)。此时，网管站点11发出的数据包可以透传其下行方向到拥有令牌站点1之间的所有站点1；而拥有令牌站点1发出的数据包可以透传其下行方向到网管站点11之间的所有站点1。所谓透传即数据包不被站点1所理会，直接下发到下一站点1。而网管站点11发出的数据包的生命在拥有令牌的站点1终结；拥有令牌的站点1发出的数据包的生命在网管站点11终结，不会在环上继续传输。也就是说，拥有令牌的站点1和网管站点11才可以通过网管通道发送数据，且通过网管通道收到的数据不再被透传，改为发送本站点的数据直到失去令牌；而没有令牌的站点1只能通过网管通道接收数据，在接收数据后直接透传。

具体地，在网管站点11派发令牌状态下，网管站点11选择一个等待通信的站点1，并通过网管通道向该网管站点11所选择的站点1下发派发令牌数据包。该派发令牌数据包通过网管通道依次向下行站点1传输，直至被网管站点11所选择的站点1接收；该派发令牌数据包被网管站点11所选择的站点1接收并继续向下行站点1传输，直至被网管站点11本身接收后终结。网管站点11所选择的站点1接收到该派发令牌数据包后，通过网管通道向网管站点11发送接收令牌应答数据包；该接收令牌应答数据包通过网管通道依次向下行站点1传输，直至被网管站点11接收。

如图2所示，在网管站点11未下发令牌前或者网管站点11回收令牌后，网管通道采用广播通信，发出的数据包可以达到环网上的所有站点1，包括自己本身。网管站点11正是在这时才下发令牌，因为，只有此时的派发令牌数据包才能到达所有站点1(非网管站点根据数据包的目的地址来判断下发的派发令牌数据是不是属于本站点；如果是发给本站点的，则需要向网管站点11发出接收令牌应答数据包；如果不是发给本站点的，则只透传，不理会)。这种模式下，网管站点11发出的数据包的生命在回到网管站点11后终结，不会在环上继续传输。

较佳地，网管站点11通过网管通道向该网管站点11所选择的站点1下发派发令牌数据包后，在预设时间内判断自身是否接收到派发令牌数据包；若为是，则等待接收所述接收令牌应答数据包；若为否，则重新下发回收令牌数据包。

网管站点11下发派发令牌数据包无论是否被所选择的站点1接收，都会最终被网管站点11本身接收；网管站点11接收到该派发令牌数据包后将其终结，避免该派发令牌数据包在环网中一直被循环。

如前所述，拥有令牌的站点1接收到网管站点11的任何数据包都会被该站点1终止。可以理解的是，如果网管站点11始终没有接收到该派发令牌数据包，说明环网中有站点1没有释放令牌，因此，网管站点11重新下发回收令牌数据包，回收环网中的令牌。然后重新通过网管通道向该等待通信的站点1下发派发令牌数据包。

较佳地，网管站点11自身接收到派发令牌数据包后，在预设的时间内判断是否接收到所述接收令牌应答数据包；若为是，则与发出接收令牌应答数据包的站点1进行网管数据通信；若为否，则重新通过网管通道向该网管站点11所选择的站点1下发派发令牌数据包。

可以理解的是，如果网管站点11在预设的时间内判断接收到所述接收令牌应答数据包，说明所选择的等待通信的站点1已经接收到了派发令牌数据包，并获取了令牌。此时，拥有令牌的站点1具有通过网管通道与网管站点11进行网管数据通信的临时权限。如果超时没有收到接收令牌应答数据包，则说明派发令牌数据包在传输过程中出现丢包或错包等情况，所以重新通过网管通道向该等待通信的站点1下发派发令牌数据包，以使该站点1获取令牌。

网管站点11在下发派发令牌数据包时，通过判断是否能够接收到派发令牌数据包和接收令牌应答数据包，可以确保在“令牌异常持有”时重新恢复正常。

如果拥有令牌的站点1因软件异常导致死机时，可以通过看门狗复位本站点，收到复位信号，本站点fpga/cpld逻辑会立刻关闭与网管通道连接的发送通道。这段过程网管站点11会发现通信超时，等异常的站点1关闭其发送通道后，网管站点11会发现通信方式为广播方式(自己收能到自己发送的数据包)。此时，环网的网管通道的通信得以恢复。

具体地，环网的网管通道中的数据包格式(格式与信令通道中的数据包格式相同)如下：

信令数据包依次包括起始帧、目的地址、源地址、包序号、信息内容、crc校验、结束帧；其中，起始帧、目的地址、源地址为信令数据包的包头，crc校验、结束帧为信令数据包的包尾。

0x7e，dstaddr，srcaddr，framenum，data1，data2，......，datan，crchigh，crclow，0x7e。

0x7e标志序列，数据包起始和结束标志。

dstaddr目的地址，接收数据包的站点(设备)的地址，由软件指定(0x0保留，0xff为广播地址)。

srcaddr源地址，发送数据包的站点的地址，由软件指定(0x0保留，0xff为广播地址)。

framenum包序号，每发送一帧数据包序号加一，用于剔除重复帧和丢包测试。

data1，data2，......，datan信息数据内容。

crchigh，crclow为crcccitt校验，参与校验的数据从dstaddr到datan。

具体地，网管通道的设置如下：

1、网管通道占用环网上所有站点(包括网管站点11)的一个或者多个时隙来传输数据。占用时隙越多，通信带宽越大。由于总时隙数相对固定，网管通道占用的时隙数越多，则留给语音通信的时隙越少，支持的语音通话并发数量越少。

2、环网上所有站点(包括网管站点11)的网管通道占时隙必须相同。

3、网管通道占的时隙数可以事先约定好作为强制性的配置数据保存在每个站点设备中。也可以通过信令通道下发通知做灵活的实时配置：如果语音时隙空闲通道较多，网管站点11可以其它所有站点1实时下发信令数据包，增加网管通道占的时隙个数；如果忙时，语音时隙占用较多时隙，时隙不够使用，网管站点11可以实时下发信令数据包，减少网管通道占的时隙个数。优先保证语音通信的时隙占用。

4、如果网管通道占每一帧的最后四个时隙，发送的数据包为abcdefghijklmn(每个字母表示一个字节)，则数据在e1时隙上的传输顺序为：

|--------abcd||--------efgh||--------hijk||--------lmnx||--------xxxx|；

其中，“|--------xxxx|”表示为一帧数据。

网管通道每一帧占用一个或者多个时隙，每一帧传输一个或多个字节数据，每秒传输速率为占用时隙数量*64kbps，以并行方式传输数据。那么，在站点1的接收侧如何区分接收到的0x7e数据是数据包的包头还是数据内容呢？此时采用类似ppp异步传输时的字节填充方式，具体为：

1)若无包传输时，输出0x7e；

2)若包中数据为0x7e时，用0x7d,0x5e替代；

3)若包中数据为0x7d时，用0x7d,0x5d替代；

该填充方式的缺点是如果数据中很多7e、7d，那转码后的信息量将倍增导致实际数据传输速率降低。解封装时，只需提取出两个7e之间的数据，并将转码后的数据再译码回原码即可提取出整包数据。该方案受误码影响会导致空闲时出现若干字节的超短包，或者若干包拼接而成的超长包。

为了能实时处理数据流，一般使用fpga/cpld逻辑来协助处理器完成底层的功能，各站点1的与网管通道连接的发送侧的fpga/cpld逻辑功能包括但不限于：

1、自动添加数据包的包头与结尾；

2、将数据内容中的0x7e和0x7d按照字节填充方式进行填充；

3、对数据包做crc校验，并将校验结果插入到结束标志之前；

4、如果本站点拥有令牌，则fpga/cpld逻辑发送通道的数据来自本站；如果本站点未拥有令牌，则fpga/cpld逻辑将接收通道的数据原封不动的搬至发送通道(使其透传)；

5、fpga/cpld逻辑根据发送数据包的特殊标记，发现是本站点回收令牌的应答数据包，则发送完这个数据包后，fpga/cpld逻辑将发送模式改为透传模式。

各站点1的与网管通道连接的接收侧的fpga/cpld逻辑功能包括但不限于：

1、数据包包头检测，异常终止检测、正常结束检测；

2、根据字节填充协议还原出数据内容中的0x7e和0x7d；

3、对数据包做crc校验，并将校验结果通知处理器；

4、目的地址过滤：只接收属于目的地址是自己的数据包和广播数据包。

fpga/cpld逻辑只关心数据包的0x7e、dstaddr、srcaddr和crc，对于其他内容不关心也不解析不处理。

本发明采用具有广播通信和点对点通信功能的网管数据传输通道，在环网的各站点1中确定一个拥有永久令牌的网管站点11；通过网管站点11为选定的一个站点1发送或回收临时令牌；使得该被选定的站点1拥有或释放与网管站点11进行网管数据的能力。该环网将信令传输通道留给信令数据包，网管数据包传输不会对信令数据包传输造成影响，保证了信令数据包的及时传输、站点1间的语音呼叫的快速建立。

本发明中，网管站点11的迁移很容易。现实使用中，在某些情形下，环网的网管站点11需要迁移，比如原网管站点11发生异常(灾害等)、行政迁移等。此时，可以通过以下方式完成：将原网管站点11设置为非网管站点，即通过设置取消原网管站点11的永久令牌，则网管通道透传(前面规定，不是网管站点11的设备在未拥有令牌时网管通道透传)；选择网管通道所在一新的站点1，设置该站点1为新的网管站点11。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的基本构思的前提下直接导出或联想到的其它改进和变化均应认为包含在本发明的保护范围之内。