一种基于FPGA的数字复分方法及数字复分系统技术方案

本发明专利技术提出了一种基于FPGA的数字复分方法及数字复分系统，通过轮询的方式对每一个支路数据进行复接；将异步的SLIP协议帧从新进行同步的HDLC帧封帧处理后使其变为HDLC帧结构数据；FPGA完成数据的接入及链路层协议HDLC帧的解帧封帧，并完成多业务的数字复分接功能。本发明专利技术可以在融合的交换体制下实现多类通信和终端设备之间实现无缝连接，并采用复分接技术使大量不同速率、不同链路层协议的多种业务数据，包括有较高实时性要求音频数据等综合业务数据在固定、移动网络的有机融合和高速的数据交换路由中进行高速低延时的信息交互。本发明专利技术对实现不同技术体制网系的互联互通，全面提高信息的传输质量有着重大意义。

A digital multiplex method and system based on FPGA

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA的数字复分方法及数字复分系统
本专利技术涉及一种基于FPGA的数字复分方法及数字复分系统，属于数字通信领域。
技术介绍
在数字通信系统中，为了扩大传输容量和提高传输效率，常常需要把若干路低速数字信号流(称为低次群)合并成一个高速数字信号流(称为高次群)，以便在高速信道中传输。我们把这种两路或两路以上的低逨数字信号合并成一路高速数字信号的过程称为数字复接。多业务数据复分系统能够将若干路不同技术体制网系的低速信号合并为一路高速信号进行传输，能够更好的提高带宽利用率和数据传输效率。在多兵种协同作战的现代科技战争中，因装备类型、体系多种多样，尤其为了适应特殊环境下各种数据、话音多业务高速可靠的传输与交换，实现不同技术体制网系的互联互通，全面提高信息的传输质量有着重大意义。目前常见的数字复分系统通常采用模拟电路来设计的，这种模拟电路式数字复分系统应用于单一同类型数据业务间的复分接传输，无法在多类通信和终端设备之间实现无缝连接，不适用于对实时性要求较高的场景。因此，目前常见的数字复分方法也是基于上述系统，同样具有上述问题。
技术实现思路
专利技术目的：提供一种基于FPGA的数字复分方法，以解决现有技术存在的上述不足。进一步目的是提供一种实现上述方法的系统。技术方案：一种基于FPGA的数字复分方法，包括以下步骤：步骤1、通过轮询的方式对每一个支路数据进行复接；步骤2、将异步的SLIP协议帧从新进行同步的HDLC帧封帧处理后使其变为HDLC帧结构数据；步骤3、FPGA完成数据的接入及链路层协议HDLC帧的解帧封帧，并完成多业务的数字复分接功能。在进一步的实施例中，所述步骤1进一步包括：通过轮询的方式对每一个支路数据进行复接，复接后其顺序是：第一路的第一帧，第二路的第一帧，第三路的第一帧，第四路的第一帧，第一路的第二帧，第二路的第二帧，依次类推；第一帧依次取过之后，再循环取以后的各个帧；先对数据原有HDLC/SLIP帧进解帧处理，提取净荷后加入端口类型标签及端口号标签再进行HDLC封帧处理，然后再统一按HDLC帧复分接；轮询周期定义为服务器按照门限服务规则依次对所有的数据帧完成轮询操作所花费的平均时间值：式中，tm表示轮询操作的总时长，t0表示轮询操作的空闲时长，Nep表示轮询的周期总数；从上一次调度实例起，遍历后面的每个实例；若所有实例已被遍历过一次，则将初始权重值设定为所有实例权重的最大公约数，并从头开始遍历；若初始权重值小于等于0，则将其重置为所有实例的最大权重值，直到遍历的实例的权重大于等于初始权重值时结束，此时实例为需调度的实例。在进一步的实施例中，所述步骤2进一步包括：对HDLC帧结构数据进行按帧复接的业务复分接处理，以达到多业务复分接的目标；对其原始的SLIP协议帧进行解帧处理后再经过HDLC同步封帧处理后与E1口、K口等业务数据一起参与多业务复分接器的按帧复接传送；在帧定位器捕获帧同步码时会产生漏同步事件，计算该漏同步事件的概率：式中，Pe表示帧定位码组每个码元发生错误的概率，n表示帧同步码的码元位数；根据漏同步事件的概率Pl和帧频率Fs得出平均失步间隔时间：式中，Ts表示帧周期，其余各符号含义同上。在进一步的实施例中，所述步骤3进一步包括：模拟语音信号经过转换成PCM话音码流后，经过定长的HDLC封帧处理后与E1口、K口等业务数据一起参与多业务复分接器的按帧复接传送；FPGA完成数据的接入及链路层协议HDLC帧的解帧封帧，并完成多业务的数字复分接功能；CPU完成HDLC帧到以太网帧的互相转换及系统的配置管理功能；接口电路完成物理线路的适配以及数据同步、时钟恢复等功能，向FPGA提供有效的数据信号及同步时钟信号；最后向对外提供各种接口，与骨干网、移动网、末端子网相连，实现多种网络的融合。一种基于FPGA的数字复分方法的数字复分系统，包括如下模块：用于对每一个支路数据进行复接的第一模块；用于将异步的SLIP协议帧从新进行同步的HDLC帧封帧处理后使其变为HDLC帧结构数据的第二模块；用于完成数据的接入及链路层协议HDLC帧的解帧封帧，并完成多业务的数字复分接功能的第三模块。在进一步的实施例中，所述第一模块进一步通过轮询的方式对每一个支路数据进行复接，复接后其顺序是：第一路的第一帧，第二路的第一帧，第三路的第一帧，第四路的第一帧，第一路的第二帧，第二路的第二帧，依次类推；第一帧依次取过之后，再循环取以后的各个帧；先对数据原有HDLC/SLIP帧进解帧处理，提取净荷后加入端口类型标签及端口号标签再进行HDLC封帧处理，然后再统一按HDLC帧复分接；轮询周期定义为服务器按照门限服务规则依次对所有的数据帧完成轮询操作所花费的平均时间值：式中，tm表示轮询操作的总时长，t0表示轮询操作的空闲时长，Nep表示轮询的周期总数；从上一次调度实例起，遍历后面的每个实例；若所有实例已被遍历过一次，则将初始权重值设定为所有实例权重的最大公约数，并从头开始遍历；若初始权重值小于等于0，则将其重置为所有实例的最大权重值，直到遍历的实例的权重大于等于初始权重值时结束，此时实例为需调度的实例；所述第二模块进一步对HDLC帧结构数据进行按帧复接的业务复分接处理，以达到多业务复分接的目标；对其原始的SLIP协议帧进行解帧处理后再经过HDLC同步封帧处理后与E1口、K口等业务数据一起参与多业务复分接器的按帧复接传送；在帧定位器捕获帧同步码时会产生漏同步事件，计算该漏同步事件的概率：式中，Pe表示帧定位码组每个码元发生错误的概率，n表示帧同步码的码元位数；根据漏同步事件的概率Pl和帧频率Fs得出平均失步间隔时间：式中，Ts表示帧周期，其余各符号含义同上；所述第三模块进一步将模拟语音信号经过转换成PCM话音码流后，经过定长的HDLC封帧处理后与E1口、K口等业务数据一起参与多业务复分接器的按帧复接传送；FPGA完成数据的接入及链路层协议HDLC帧的解帧封帧，并完成多业务的数字复分接功能；CPU完成HDLC帧到以太网帧的互相转换及系统的配置管理功能；接口电路完成物理线路的适配以及数据同步、时钟恢复等功能，向FPGA提供有效的数据信号及同步时钟信号；最后向对外提供各种接口，与骨干网、移动网、末端子网相连，实现多种网络的融合。在进一步的实施例中，所述第三模块进一步包括用于将数字信号进行编码的编码模块；用于将电流信号转换为数字信号、同时传输至编码模块的转换模块；用于检测电路信号转换过程中是否出现偏差的缓冲检测模块；以及用于当转换信号出现错误时或者在编码解码工作时码数出现误差时进行更正并重新进行工作的复位模块。在进一步的实施例中，所述编码模块进一步包括收发器U1、收发器U2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、光电耦合器E1、光电耦合器E2；所述收发器U1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于FPGA的数字复分方法，其特征是包括以下步骤：/n步骤1、通过轮询的方式对每一个支路数据进行复接；/n步骤2、将异步的SLIP协议帧从新进行同步的HDLC帧封帧处理后使其变为HDLC帧结构数据；/n步骤3、FPGA完成数据的接入及链路层协议HDLC帧的解帧封帧，并完成多业务的数字复分接功能。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的数字复分方法，其特征是包括以下步骤：
步骤1、通过轮询的方式对每一个支路数据进行复接；
步骤2、将异步的SLIP协议帧从新进行同步的HDLC帧封帧处理后使其变为HDLC帧结构数据；
步骤3、FPGA完成数据的接入及链路层协议HDLC帧的解帧封帧，并完成多业务的数字复分接功能。


2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的数字复分方法，其特征在于，所述步骤1进一步包括：
通过轮询的方式对每一个支路数据进行复接，复接后其顺序是：第一路的第一帧，第二路的第一帧，第三路的第一帧，第四路的第一帧，第一路的第二帧，第二路的第二帧，依次类推；第一帧依次取过之后，再循环取以后的各个帧；先对数据原有HDLC/SLIP帧进解帧处理，提取净荷后加入端口类型标签及端口号标签再进行HDLC封帧处理，然后再统一按HDLC帧复分接；
轮询周期定义为服务器按照门限服务规则依次对所有的数据帧完成轮询操作所花费的平均时间值：



式中，tm表示轮询操作的总时长，t0表示轮询操作的空闲时长，Nep表示轮询的周期总数；
从上一次调度实例起，遍历后面的每个实例；若所有实例已被遍历过一次，则将初始权重值设定为所有实例权重的最大公约数，并从头开始遍历；若初始权重值小于等于0，则将其重置为所有实例的最大权重值，直到遍历的实例的权重大于等于初始权重值时结束，此时实例为需调度的实例。


3.根据权利要求2所述的一种基于FPGA的数字复分方法，其特征在于，所述步骤2进一步包括：
对HDLC帧结构数据进行按帧复接的业务复分接处理，以达到多业务复分接的目标；对其原始的SLIP协议帧进行解帧处理后再经过HDLC同步封帧处理后与E1口、K口等业务数据一起参与多业务复分接器的按帧复接传送；
在帧定位器捕获帧同步码时会产生漏同步事件，计算该漏同步事件的概率：



式中，Pe表示帧定位码组每个码元发生错误的概率，n表示帧同步码的码元位数；
根据漏同步事件的概率Pl和帧频率Fs得出平均失步间隔时间：



式中，Ts表示帧周期，其余各符号含义同上。


4.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的数字复分方法，其特征在于，所述步骤3进一步包括：
模拟语音信号经过转换成PCM话音码流后，经过定长的HDLC封帧处理后与E1口、K口等业务数据一起参与多业务复分接器的按帧复接传送；FPGA完成数据的接入及链路层协议HDLC帧的解帧封帧，并完成多业务的数字复分接功能；CPU完成HDLC帧到以太网帧的互相转换及系统的配置管理功能；接口电路完成物理线路的适配以及数据同步、时钟恢复等功能，向FPGA提供有效的数据信号及同步时钟信号；最后向对外提供各种接口，与骨干网、移动网、末端子网相连，实现多种网络的融合。


5.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的数字复分方法，其特征在于，包括以下模块：
用于对每一个支路数据进行复接的第一模块；
用于将异步的SLIP协议帧从新进行同步的HDLC帧封帧处理后使其变为HDLC帧结构数据的第二模块；
用于完成数据的接入及链路层协议HDLC帧的解帧封帧，并完成多业务的数字复分接功能的第三模块。


6.根据权利要求5所述的一种基于FPGA的数字复分方法，其特征在于：
所述第一模块进一步通过轮询的方式对每一个支路数据进行复接，复接后其顺序是：第一路的第一帧，第二路的第一帧，第三路的第一帧，第四路的第一帧，第一路的第二帧，第二路的第二帧，依次类推；第一帧依次取过之后，再循环取以后的各个帧；先对数据原有HDLC/SLIP帧进解帧处理，提取净荷后加入端口类型标签及端口号标签再进行HDLC封帧处理，然后再统一按HDLC帧复分接；
轮询周期定义为服务器按照门限服务规则依次对所有的数据帧完成轮询操作所花费的平均时间值：



式中，tm表示轮询操作的总时长，t0表示轮询操作的空闲时长，Nep表示轮询的周期总数；
从上一次调度实例起，遍历后面的每个实例；若所有实例已被遍历过一次，则将初始权重值设定为所有实例权重的最大公约数，并从头开始遍历；若初始权重值小于等于0，则将其重置为所有实例的最大权重值，直到遍历的实例的权重大于等于初始权重值时结束，此时实例为需调度的实例；
所述第二模块进一步对HDLC帧结构数据进行按帧复接的业务复分接处理，以达到多业务复分接的目标；对其原始的SLIP协议帧进行解帧处理后再经过HDLC同步封帧处理后与E1口、K口等业务数据一起参与多业务复分接器的按帧复接传送；
在帧定位器捕获帧同步码时会产生漏同步事件，计算该漏同步事件的概率：



式中，Pe表示帧定位码组每个码元发生错误的概率，n表示帧同步码的码元位数；
根据漏同步事件的概率Pl和帧频率Fs得出平均失步间隔时间：



式中，Ts表示帧周期，其余各符号含义同上；
所述第三模块进一步将模拟语音信号经过转换成PCM话音码流后，经过定长的HDLC封帧处理后与E1口、K口等业务数据一起参与多业务复分接器的按帧复接传送；FPGA完成数据的接入及链路层协议HDLC帧的解帧封帧，并完成多业务的数字复分接功能；CPU完成HDLC帧到以太网帧的互相转换及系统的配置管理功能；接口电路完成物理线路的适配以及数据同步、时钟恢复等功能，向FPGA提供有效的数据信号及同步时钟信号；最后向...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚志虹，翟中敏，吕剑，
申请(专利权)人：江苏久高电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32