[發明專利]一種多端口高速數據同步傳輸方法

有效

• 申請號: 202011364620.5
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112543349B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 王澤錕;樓大年;張靜宇;翟盛華;張璐;孫漢汶
• 申請（專利權）人: 西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: H04N21/236
• 分類號: H04N21/236;H04N21/242
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 程何

一種多端口高速數據同步傳輸方法，屬于吉比特高速數據傳輸技術領域。該方法包括以下步驟：1、根據有效載荷數據量和傳輸速率對數據幀結構進行設計；2、建立傳輸幀結構中的鏈路開銷碼字；3、計算一個數據傳輸幀的字節長度；4、利用同步信號進行多端口同步發送處理。該方法能夠實現多種數據傳輸幀類型判決和多端口數據同步發送能力，由于采用了自定義的輕量級傳輸協議，從而具有較高的有效載荷數據占比率，且幀結構中有效載荷數據量和開銷碼字等參數配置靈活，適用于傳輸速率不同、端口數量不同的高速數據傳輸系統，應用范圍廣。

技術領域

本發明涉及一種多端口高速數據同步傳輸方法，特別涉及一種多端口高速數據同步傳輸方法，可應用在數字透明處理器系統、高通量衛星系統，以及各種多點對多點的高速數據傳輸系統中，屬于吉比特高速數據傳輸技術領域。

背景技術

數字透明處理器系統相比于模擬透明處理器系統，具有端口數據量多、單端口帶寬大、單端口信道化子帶規模大、子帶交換靈活性強等特點，能夠支持任意子信道間子帶數據交換的功能。這些特點使得多端口超大容量子帶路由交換過程中存在交換數據量大、數據速率高的特點，傳輸的數據總量高達幾十，甚至上百Gbps。目前的硬件水平難以在單端口內承擔如此龐大規模的數據傳輸，往往是將其拆分到多端口后，再完成數據傳輸。為了滿足產品小型化要求，需要盡可能減少拆分后的數據鏈路數量，這就要求盡可能提高每條數據鏈路上的傳輸能力，因此設計穩健性高的鏈路傳輸幀格式非常重要。在數字透明處理器的多端口交換過程中，來自外部輸入的子帶傳輸數據具有多種不同的幀類型，在傳輸過程中，需要嚴格確保接收端幀類型的順序與發送端保持一致，這樣才能保證交換前后子帶順序不會出現錯位等異常狀態。在交換端接收的多端口子帶數據必須來自同一幀的發送數據，為了保證多端口接收的子帶數據同步，需要進行多端口的同步接收處理。數據傳輸過程中，造成多端口數據接收不同步的原因主要分為兩部分：一是發送端多端口不同步；二是多端口數據傳輸路徑中時延不一致。針對多端口鏈路接收不同步問題，可以在接收端采用同步機制進行處理，但同步機制的處理能力有限，為了降低接收端同步機制的復雜度，需要盡可能地保證多端口的數據在發送端保持同步。數字透明處理器系統中的數據傳輸過程存在幀類型判決和多端口同步兩個問題，為了降低鏈路傳輸幀結構的開銷和發送端緩存區的存儲空間，以達到提高鏈路有效數據傳輸速率和降低系統功耗的目的，本專利給出了一種多端口高速數據同步傳輸方法，能夠在不增加開銷碼字的情況下將幀類型判決與鏈路碼字同步同時完成，并且具備多端口數據發送同步能力，極大地降低了接收端同步處理的復雜度，減少了鏈路傳輸過程中的額外開銷?，F有的高速數據傳輸方法大多采用主流的數據幀格式，無法完美契合數字透明處理器的系統需求，導致系統的硬件結構設計具有較多冗余，從而使得硬件平臺的通用性較低，縮小了系統的適用范圍。

文獻1：“板間高速數據傳輸接口的設計與實現”(滑莎，李鋒，無線電工程，2017年第47卷11期)給出了基于aurora串行傳輸協議的板間高速率數據傳輸方法，能夠滿足數據傳輸過程中的大容量和高速率需求。然而aurora協議對于數字透明處理器系統而言具有較大的鏈路開銷，該協議在XILINX公司的FPGA平臺上具有較好的通用性，而在ASIC等平臺無法適用。aurora協議本身對數據幀類型不加區分，需要增加額外的開銷碼進行幀類型判決，因此在數字透明處理器系統中的協議有效率較低。

文獻2：“一種板間高速傳輸系統的設計與實現”(劉麗格，李天保，無線電通信技術，2011年第37卷4期)給出了高速并行數據傳輸總線的實現原理和具體方案，該方法采用并行傳輸線，在高傳輸速率下對硬件設計提出了嚴格的等長布線要求，且硬件連線多，不易實現產品小型化。該方法適用于點對點數據傳輸，無法應用在多端口的數據傳輸系統中。

文獻3：“基于FPGA的多通道高速傳輸鏈路的實現”(賈建超，西安電子科技大學，2014年)給出了基于PCI Express總線結構的高速數據傳輸方法，該方法側重考慮物理層并串轉換模塊的具體實現，對鏈路層數據幀格式、數據幀類型判決以及多端口數據同步等問題沒有進行詳細分析。