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CN111130961B - 一种散射通信中的高效率千兆以太网接入装置 - Google Patents

一种散射通信中的高效率千兆以太网接入装置 Download PDF

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CN111130961B
CN111130961B CN201911387445.9A CN201911387445A CN111130961B CN 111130961 B CN111130961 B CN 111130961B CN 201911387445 A CN201911387445 A CN 201911387445A CN 111130961 B CN111130961 B CN 111130961B
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徐志平
翟平衡
何占林
毛晶晶
李志勇
张越
王培南
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CETC 54 Research Institute
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Abstract

本发明公开了一种散射通信中的高速率千兆以太网接入装置，涉及到高速率散射通信设备中以太网业务的并行接入。本发明采用FPGA+AR8035+DDR3的模式，可以实现10M/100M/1000M，实现了将突发并行数据高效的转换成连续的串行码流。本发明恢复后的数据没有对元数据包进行修改，能够兼容多有的以太网业务，同时本发明可以用于任何并行业务的传输，可移植性好，具有良好的通用性和可移植性。

Description

一种散射通信中的高效率千兆以太网接入装置
技术领域
本发明涉及散射通信领域，尤其涉及散射通信系统中的一种高效率以太网接入方式，特别适用于高速率散射通信设备中高速率以太网业务并行接入。
背景技术
随着通信技术的不断发展，高速率散射通信已经成为了必然趋势。传统的散射通信中采用了Xbridge+百兆以太网PHY的架构，该架构设计简单，使用方便，但是无法满足用户对高速率以太网业务速率的需求。本发明中采用FPGA+AR8035+DDR3 SDRAM的方式。该方式现将散射业务速率从100Mbps提升到1000Mbps，大大提高了业务的接入速率。但是在散射调制解调中采用的是连续的串行码流，而AR8035输出的是突发并行数据。为了适应散射的调制解调方式，在该发明中实现将突发并行数据高效的转换成连续的串行码流。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于避免上述背景技术中的不足之处而提出了一种散射通信中的高效率千兆以太网接入方式。本发明是将PHY传输的突发并行数据高效的转换成连续的串行码流。
本发明采用的技术方案为：
一种散射通信中的高速率千兆以太网接入装置，包括上行前级缓存模块1、帧处理模块2、后级缓存模块3、复接模块4、调制解调器5、分接模块6、下行前级缓存模块7和帧恢复模块8；
上行前级缓存模块1用于将从物理层接收的数据进行缓存；帧处理模块2用于将上行前级缓存模块1缓存的数据进行帧重组；后级缓存模块3用于将帧处理模块2帧重组后的数据进行缓存，并通过写入时钟和读出时钟的换钟操作，进行数据的并串变换；复接模块4用于将串行业务数据与其他业务数据进行复接，将复接后的数据送入到调制解调器；调制解调器5用于将复接后的数据进行编码和调制后发送出去，还用于接收外部数据进行解调和解码；分接模块6用于将解调和解码后的数据进行分接处理，分成以太网数据和其他业务数据；下行前级缓存模块7用于将分接后的以太网数据进行缓存；帧恢复模块8用于将下行前级缓存模块7缓存的以太网数据进行帧重构后通过物理层发送。
其中，帧处理模块2包括去前导位模块9、加帧头模块10和上行替换关键字模块11；去前导位模块9用于检测数据帧的前导位，通过从物理层中接收到的控制使能，去掉数据中前导位和校验位，得到有用信息；加帧头模块10用于在使能控制下，在去掉前导位和校验位的数据帧中加入固定码字，作为帧头；上行替换关键字模块11用于将加入帧头后数据流中与帧头重复的关键词去掉。
其中，帧恢复模块8包括检测帧头模块12、下行替换关键字模块13和增加前导位模块14；
检测帧头模块12用于从下行前级缓存模块7中缓存的以太网数据中检测固定帧头码字并去掉，将去掉帧头后的数据进行串并变换和使能生成，读出有用数据，并找到起始位置；下行替换关键字模块13用于将上行替换关键字模块11替换的与帧头重复的关键字恢复出来；增加前导位模块14用于在使能的作用下加入前导位和校验位，将重构后的数据通过物理层发送出去。
本发明相比背景技术具有如下优点：
1、该发明相对于传统的散射以太网业务，简化了硬件设计、降低成本；将硬件接口的最大传输速率从100Mbps提升到1000Mbps。
2、该发明基于L2层处理，恢复后的数据没有对原数据包进行修改，能够兼容所有的以太网业务。
3、该发明在帧处理中，替换与帧头相同的内容，在信道稳定的情况下，不会发生误检和漏检帧头的情况，可靠性高。
4、该发明硬件基于FPGA平台，其处理能力强，实时性好，DDR3的加入可以满足各种带宽速率的无损切换。
5、该发明可以用于任何并行业务传输，可移植性好，具有良好的通用性和可移植性。
附图说明
图1是本发明的整体组成方框图；
图2是本发明的帧处理模块组成图；
图3是本发明的帧恢复模块组成框图。
具体实施方式
下面结合附图1-3对本发明作进一步解释说明。
本发明采用FPGA+AR8035+DDR3的模式，可以实现10M/100M/1000M，实现了将突发并行数据高效的转换成连续的串行码流。
本发明的整体组成方框图如图1所示，包括上行前级缓存模块1、帧处理模块2、后级缓存模块3、复接模块4、调制解调器5、分接模块6、下行前级缓存模块7和帧恢复模块8；
上行前级缓存模块1用于将从物理层PHY接收的数据进行缓存，是由宽度为8bit的fifo完成，避免突发数据过多导致帧处理不完全而丢包现象；
帧处理模块2用于将上行前级缓存模块1缓存的数据进行帧重组；如图2所示，包括去前导位模块9、加帧头模块10和上行替换关键字模块11；去前导位模块9用于检测数据帧的前导位，通过从物理层中接收到的控制使能，去掉数据中前导位和校验位，得到有用信息；加帧头模块10用于在使能控制下，在去掉前导位和校验位的数据帧中加入固定码字，作为帧头；上行替换关键字模块11用于将加入帧头后数据流中与帧头重复的关键词去掉，防止误检帧头。
后级缓存模块3用于将帧处理模块2帧重组后的数据放入到DDR3中，锁存起始地址，在读出时通过地址位控制完成操作。该功能是为了在发生突发的高速率以太网数据时，而调制解调采用固定速率的连续码流，可以有效避免数据包的丢失；
后级缓存模块3在地址位用格雷码表示，在切换时钟域时，地址位最多只有一位发生变化。写入时钟采用的是AR8035内部锁相环产生的125M钟，读出时钟采用的是FPGA的PLL生成的高钟，通过换钟操作，完成数据的并串变换；将从DDR3中读出的以太网数据与其他业务数据进行复接，在调制解调模块中进行编码和调制。
复接模块4用于将串行业务数据与其他业务数据进行复接，将复接后的数据送入到调制解调器；
调制解调器5用于将复接后的数据进行编码和调制后发送出去，还用于接收外部数据进行解调和解码；
分接模块6用于将解调和解码后的数据进行分接处理，分成以太网数据和其他业务数据；
下行前级缓存模块7用于将分接后的以太网数据进行缓存，由宽度为1bit的fifo完成，防止数据丢失；
帧恢复模块8用于将下行前级缓存模块7缓存的以太网数据进行帧重构后通过物理层发送。如图3所示，包括检测帧头模块12、下行替换关键字模块13和增加前导位模块14；
检测帧头模块12用于从下行前级缓存模块7中缓存的以太网数据中检测到加帧头模块10添加的固定帧头码字，并去掉，将去掉帧头后的数据进行串并变换和使能生成，读出有用数据，并找到起始位置；下行替换关键字模块13上行替换关键字模块11的逆过程，用于将上行替换关键字模块11替换的与帧头重复的关键字恢复出来；增加前导位模块14是去前导位模块9的逆过程。用于在在检测帧头模块12中生成的使能作用下加入前导位，并计算CRC校验值，加到数据的尾部，完成数据的重构，将重构后的数据通过PHY发送出去，完成以太网数据的传输。

Claims (2)

1.一种散射通信中的高速率千兆以太网接入装置，包括上行前级缓存模块(1)、后级缓存模块(3)、复接模块(4)、调制解调器(5)、分接模块(6)和下行前级缓存模块(7)；其特征在于，还包括帧处理模块(2)和帧恢复模块(8)；
上行前级缓存模块(1)用于将从物理层接收的数据进行缓存；帧处理模块(2)用于将上行前级缓存模块(1)缓存的数据进行帧重组；后级缓存模块(3)用于将帧处理模块(2)帧重组后的数据放入到DDR3中，写入时钟采用的是AR8035内部锁相环产生的125M钟，读出时钟采用的是FPGA的PLL生成的高钟，通过写入时钟和读出时钟的换钟操作，进行数据的并串变换；复接模块(4)用于将从DDR3中读出的串行业务数据与其他业务数据进行复接，将复接后的数据送入到调制解调器；调制解调器(5)用于将复接后的数据进行编码和调制后发送出去，还用于接收外部数据进行解调和解码；分接模块(6)用于将解调和解码后的数据进行分接处理，分成以太网数据和其他业务数据；下行前级缓存模块(7)用于将分接后的以太网数据进行缓存；帧恢复模块(8)用于将下行前级缓存模块(7)缓存的以太网数据进行帧重构后通过物理层发送；
其中，帧处理模块(2)包括去前导位模块(9)、加帧头模块(10)和上行替换关键字模块(11)；去前导位模块(9)用于检测数据帧的前导位，通过从物理层中接收到的控制使能，去掉数据中前导位和校验位，得到有用信息；加帧头模块(10)用于在使能控制下，在去掉前导位和校验位的数据帧中加入固定码字，作为帧头；上行替换关键字模块(11)用于将加入帧头后数据流中与帧头重复的关键词去掉。
2.根据权利要求1所述的散射通信中的高速率千兆以太网接入装置，其特征在于，帧恢复模块(8)包括检测帧头模块(12)、下行替换关键字模块(13)和增加前导位模块(14)；
检测帧头模块(12)用于从下行前级缓存模块(7)中缓存的以太网数据中检测固定帧头码字并去掉，将去掉帧头后的数据进行串并变换和使能生成，读出有用数据，并找到起始位置；下行替换关键字模块(13)用于将上行替换关键字模块(11)替换的与帧头重复的关键字恢复出来；增加前导位模块(14)用于在使能的作用下加入前导位和校验位，将重构后的数据通过物理层发送出去。
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