[發明專利]一種基于以太網鏈路的嵌入式低速數據傳輸系統

在審

• 申請號: 201410072438.0
• 申請日: 2014-02-28
• 公開（公告）號: CN104883283A
• 公開（公告）日: 2015-09-02
• 發明（設計）人: 孫秀清
• 申請（專利權）人: 上海茁苒信息科技有限公司
• 主分類號: H04L12/28
• 分類號: H04L12/28;H04L12/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種基于以太網鏈路的低速數據傳輸系統，屬于工業以太網通信和安防監控以及低速數據傳輸技術領域。?

背景技術

在安防監控和工業以太網中，在傳輸以太網數據包的同時，往往還需要同時傳輸多路低速數據，如RS232，RS485和一些監控報警信號。通常有兩種解決方式。(1)把一路低速數據封裝成IP包，通過網絡進行傳輸，在接收端再解析IP包還原為低速數據信號。這種方式每路低速數據都需要占用獨立的IP地址和端口，需要再進行復雜的網絡設置和低速數據格式設置之后才能工作，很難做到完全透明傳輸。這種方式的技術實現需要較為復雜的軟件和較多的處理器運算，因此實現成本較高。(2)通過傳統光端機的時分復用方式實現，這種方式需要采用高速串并、并串變換芯片，實現的成本較高，且光纖接口為私有協議，不能和其他廠家的設備對接，對以太網業務的兼容互通有極大限制。?

發明內容

為了解決現有工業以太網鏈路中低速數據傳輸的諸多缺點，發明了嵌入式的低速數據傳輸系統.本發明采用以太網鏈路作為傳輸介質，一般傳輸距離較遠的情況下采用光纖模式的以太網鏈路100Base—F×接口，把多路低速數據通過高速采樣的方式采集數據，然后再使用C?P?LD或F?PGA把數據封裝成短幀格式，嵌入到正常的以太網業務碼流中進行遠程傳輸。在接收端，把短幀中的采樣值恢復成原始的低速數據，從而完成低速數據通過以太網鏈路的遠程傳輸。?

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：?

信號處理過程和系統功能，如圖1所示。?

其中數據幀的格式符合以太網物理層的協議要求，分為PREAM?BLE(前導碼)、數據幀標識和采樣值。前導碼PREAM?BLE為8比特序列10101010，這是以太網物理層要求的用來同步以太網幀的比特序列。后面緊跟的一個比特定義為數據幀標識符，其值為0時，表示低速數據。這個比特實際上是以太網幀中SFD的第一個bit位，當其值為1時，表示以太網數據。所以根據這個比特的值，可以判斷當前幀是數據幀還是以太網幀，從而在接收側實現碼流分離。采樣值部分，根據需要傳輸的數據通道數量可以自定義長度，字節中的每個比特位置都可以傳輸一路低速數據，如果定義一個數據字節，就可以傳輸8路低速數據。一個數據幀中的前導碼、標識符和數據的比特總數應該為字節的整數倍。數據幀格式中的前導碼、標識符、各通道數據采樣值如圖2所示。?

數據幀的插入頻率根據低速數據的傳輸帶寬要求而定，一般使用1.25M?Hz或2.5M?Hz的頻率就可以滿足低速數據至少115200波特率的傳輸要求。當以太網滿負載時，其幀間隙較小，不宜插入更多的數據幀。?

正常傳輸的以太網幀之間都有至少12個字節的空閑期。本發明設計的數據幀插入到正常以太網幀的空閑期，從而可以和以太網業務一起傳輸，互不影響。低速數據幀插入機理如圖3所示。每個數據幀之間或數據幀和以太網幀之間都滿足最小幀間距(IFG)的要求。?

本發明的有益效果是，基于以太網的傳輸鏈路，采用嵌入低速“數據幀”的方式傳輸低速數據，方法簡單可靠，節省成本。本發明不需要配置和占用寶貴的IP地址和端口，不需要對設備進行配置，即插即用，便于工程安裝、開通和維護。本發明對于低速數據的內容、波特率和格式完全透明，兼容性好。該?系統接入普通的以太網光纖接口或電纜接口時，雖然低速數據無法通信，但是以太網業務仍然能夠保持正常傳輸，不會因為低速數據的嵌入而導致以太網連接失敗。?