一种异步光纤通信方法、装置及网络制造方法及图纸

一种异步光纤通信方法、装置及网络，通过长锁定报文对异步光纤通信网络中的各个节点实现采样时钟的同步，再通过定期发送的短同步锁定信息，对通信过程中时钟相位的偏差进行校正。本发明专利技术所提供的异步光纤通信技术发送和接收都是采用的本地时钟，无需增设额外的时钟，采样要求相对较低，数据负荷较小，锁定过程简单，配合相对简化的编码方式，本发明专利技术仅仅占用较少的FPGA资源即可实现与现有技术相同的同步效果。同时，基于这种同步方式，本发明专利技术还提供了一种新的网络拓扑结构，能够将网络中的主节点进行环接，进一步增加网络的扩展能力。

An asynchronous optical fiber communication method, device and network

An asynchronous optical fiber communication method, device and network can synchronize the sampling clock for each node in the asynchronous optical fiber communication network by long locked message, and then correct the deviation of the clock phase in the communication process through the short synchronous locking information sent regularly. The transmission and reception of asynchronous optical fiber communication technology provided by the invention are both local clocks, without additional clock, relatively low sampling requirements, small data load, simple locking process, and relatively simplified encoding methods, the invention can be realized only with less FPGA resources and the same technology as the existing technology. The synchronization effect. At the same time, based on this synchronization method, the invention also provides a new network topology, which can link the main nodes in the network to further increase the network scalability.

【技术实现步骤摘要】
一种异步光纤通信方法、装置及网络
本专利技术涉及光纤通信技术，尤其涉及一种异步光纤通信方法、装置及网络。
技术介绍
现有的异步光纤通信系统中，通常采用如下的三种方式实现同步：第一种，过采样方式：首先配置锁相环输出两路频率均为12.5倍速而相位相差90度的时钟,两路时钟同时分别在其信号的上升和下降沿进行采样，使采样频率达到50倍速，实现5倍的过采样。然后进行数据跳变检测，并记录下跳变的位置，当发生跳变的时候，开始进行数据的恢复。当两次跳变之间的数据大于或等于3位的时候，取采样数据的第5n+3位作为恢复的数据，将恢复的数据进行自对齐，使用滑动的窗口逐位在恢复出来的数据流中进行滑动，直到能够匹配10b的编码k28.5(直流平衡的8b/10b编码方法中的控制字符),同时记录下匹配位置。触发状态机由复位信号设置进入空闲状态，状态机由接收到的同步信息K28.5来驱动，每次收到K28.5之后，进入一次匹配状态，其他状况下仍保持空闲状态。在一次匹配状态下，若再次收到K28.5同步信息，且经对齐后的对齐位置与一次匹配状态的对齐位置相同，则进入二次配置状态，否则仍停留在一次匹配状态；二次匹配状态到锁定状态的转换与其类似，但若对齐位置发生了变化，则返回一次匹配状态；只有状态机进入了锁定状态才可以继续进行下一步的数据处理并输出。第二种，利用同频异相位的若干接收单元恢复数据：这种方式通过一个时钟单元，输出多个相位相差恒定的同频率时钟。系统包含有一个求或输出单元及其多个数据恢复单元和通信通道，每个数据恢复单元分别针对不用的时钟进行数据采样恢复工作。这种方式下要求数据恢复单元的数目不低于4个。假设接收通道设有n个接收单元，各接收单元的采样单元的采样时钟相位依次相差360°/n,以此可保证接收到的数据至少被一个接收单元正确恢复，最后将检验通过的数据传到控制单元。第三种，通过动态相位调整电路锁定时钟：例如，首先通过锁相环PLL输出8个不同相位的信号至DPA(动态相位调整)对时钟对输入的数据分别采样，由此判断出该数据线翻转的位置，这样，就可以从8个不同相位的时钟内选择一个位于有效数据中部的时钟来采样该数据，从而保证数据的正确性。然而，上述的三种异步通信方式均存在各自的缺陷：首先，过采样方式需要配置多路时钟，同时对时钟的下降沿和上升沿采样。一旦需要提升通信速率，则会对系统时序提出很高要求。第二种，利用同频异相位的若干接收单元的方式，虽然能得到部分有效的报文数据，但同时可能存在大量未通过检测的报文，由于没有标准的判断校准是否正确的方式，因此不能给出数据报文的准确性的指标。第三种，通过动态相位调整电路进行同步的方式，其缺陷在于:数据必须要有足够的翻转沿才能够使得DPA锁定，而且用来对数据进行采样的时钟一定要和输入数据的时钟源为同源时钟，如果两种时钟不同源，即使时钟源的标称频率一致，也将造成错误的数据的采样结果。因此，针对以上缺陷，目前急需一种能够通过单一时钟、无需增设额外时钟信号、节约过采样数量的异步光纤通信方法及装置。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种异步光纤通信方法、装置及。首先，为实现上述目的，提出一种异步光纤通信方法，包括以下步骤：第一步，根据长锁定报文进行同步位锁定，若完成同步位锁定，则跳转至第二步；否则，重新发送长锁定报文；第二步，传递用户报文，接收并检验的所述用户报文，同时根据所述用户报文中的短同步锁定信息调整采样时钟的相位；若接收并检验的所述用户报文出错，则舍弃检验结果，统计出错次数，重复所述第二步，直至连续出错的次数超过阈值后跳转至所述第一步；若接收并检验的所述用户报文正确，则输出所述检验结果，清空统计的所述出错次数，重复所述第二步；第三步，循环上述步骤至通信结束。具体的，上述的方法中，所述长锁定报文为连续的“1”或连续的“0”。进一步，上述的方法中，所述长锁定报文、用户报文以及其中的短同步锁定信息均采用直流平衡编码。具体的编码方案为：将待编码数据的“0”和“1”分别编码为两位的“01”和“10”，或将待编码数据的“0”和“1”分别编码为两位的“10”和“01”。具体的，上述的方法所述第二步中通过滑窗，或通过间隔固定相位的多个采样时钟，判断所述采样时钟的相位的偏移方向，并根据所述偏移方向以固定步长调整所述采样时钟的相位。其中，用于调整所述采样时钟的相位的固定步长具体选用编码后一位数据长度所对应的码元周期。具体，上述的方法中，所述短同步锁定信息为用户报文中固定位数的数据，其位数具体为一位待编码数据与所述采样时钟的过采样倍数N之积。其次，为实现上述目的，还提出一种异步光纤通信装置，包括：相互连接的发送模块和接收模块；其中，所述发送模块包括：用户报文单元、同步报文单元、链路同步控制单元、编码单元和物理发送单元；所述用户报文单元和所述同步报文单元同时连接所述链路同步控制单元的输入端，所述链路同步控制单元依次与所述编码单元和物理发送单元级联；所述接收模块包括：依次级联的物理采样单元和链路锁定单元，所述链路锁定单元还与查表单元、报文头检测单元、报文检验单元和控制单元级联为控制环；所述同步报文单元用于存储长锁定报文；所述链路同步控制单元用于根据所述报文检验单元的检验结果选择所述同步报文单元或所述用户报文单元内的报文输出至编码单元；所述物理采样单元内采样时钟的相位由所述控制单元根据接收的所述用户报文单元产生的短同步锁定信息进行调整；所述控制单元还用于根据所述报文头检测单元以及所述报文检验单元的检验结果判断所述接收模块与所述发射模块是否同步，调整所述链路锁定单元。具体的，上述的装置中，所述物理发送单元和所述物理采样单元分别为LVDS(低电压差分信号)发送接口和LVDS(低电压差分信号)接收接口。同时，所述物理采样单元内采样时钟的过采样频率为所述物理发送单元发送频率的N倍，其中，N表示所述采样时钟的过采样倍数，N>2，设计时根据数据传输需要选择合适的倍率。同时，基于上述装置，本专利技术还提供一种由如上所述异步光纤通信装置所组成的异步光纤通信网络，网络具体包括：由所述异步光纤通信装置构成所述异步光纤通信网络中的主节点和从节点；所述主节点的物理发送单元与所述从节点的物理采样单元之间通过光纤环接。进一步，基于上述的异步光纤通信网络，网络还包括次级节点；所述次级节点由所述异步光纤通信装置构成；所述从节点的物理发送单元与所述次级节点的物理采样单元之间通过光纤环接。就整个网络中的物理层而言，只有一个主节点，由主节点定时或者根据条件发起报文，由于网络是环路，主节点也能接收报文。其它节点都为从节点或从节点的从节点(即次级节点)，从节点先可以接收报文，之后可以转发数据或者根据接收的数据再次重新发起新的报文数据。主节点只是报文的最初发起点，从节点可以转发报文或者根据接收的报文为条件再次重新向下游节点发送其它类型报文。有益效果本专利技术通过长锁定报文对异步光纤通信网络中的各个节点实现采样时钟的同步，再根据周期性发送的用户报文中的短同步锁定信息，对通信过程中时钟相位的偏差进行校正。本专利技术所提供的异步光纤通信技术发送和接收都是采用的本地时钟，无需增设额外的时钟，采样要求相对较低，数据负荷较小，锁定过程简单，配合相对简化的编码本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种异步光纤通信方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步，根据长锁定报文进行同步位锁定，若完成同步位锁定，则跳转至第二步；否则，重新发送长锁定报文；第二步，传递用户报文，接收并检验的所述用户报文，同时根据所述用户报文中的短同步锁定信息调整采样时钟的相位；若接收并检验的所述用户报文出错，则舍弃检验结果，统计出错次数，重复所述第二步，直至连续出错的次数超过阈值后跳转至所述第一步；若接收并检验的所述用户报文正确，则输出所述检验结果，清空统计的所述出错次数，重复所述第二步；第三步，循环上述步骤直至通信结束。

【技术特征摘要】
1.一种异步光纤通信方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步，根据长锁定报文进行同步位锁定，若完成同步位锁定，则跳转至第二步；否则，重新发送长锁定报文；第二步，传递用户报文，接收并检验的所述用户报文，同时根据所述用户报文中的短同步锁定信息调整采样时钟的相位；若接收并检验的所述用户报文出错，则舍弃检验结果，统计出错次数，重复所述第二步，直至连续出错的次数超过阈值后跳转至所述第一步；若接收并检验的所述用户报文正确，则输出所述检验结果，清空统计的所述出错次数，重复所述第二步；第三步，循环上述步骤直至通信结束。2.如权利要求1所述的异步光纤通信方法，其特征在于，所述长锁定报文为连续的“1”或连续的“0”。3.如权利要求2所述的异步光纤通信方法，其特征在于，所述长锁定报文、用户报文以及其中的短同步锁定信息均采用直流平衡编码。4.如权利要求3所述的异步光纤通信方法，其特征在于，所述直流平衡编码方案的规则为：将待编码数据的“0”和“1”分别编码为两位的“01”和“10”，或将待编码数据的“0”和“1”分别编码为两位的“10”和“01”。5.如权利要求3所述的异步光纤通信方法，其特征在于，所述第二步中，通过滑窗，或通过间隔固定相位的多个采样时钟，判断所述采样时钟的相位的偏移方向，并根据所述偏移方向以固定步长调整所述采样时钟的相位。6.如权利要求5所述的异步光纤通信方法，其特征在于，用于调整所述采样时钟的相位的固定步长具体为编码后一位数据长度所对应的码元周期。7.如权利要求3所述的异步光纤通信方法，其特征在于，所述短同步锁定信息的位数为一位待编码数据与所述采样时钟的过采样倍数之积。8.一种异步光纤通信装置，其特征在于，包括：相互连接的发送模块和接收模...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：艾乐德电子南京有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32