[發明專利]一種光以太網數據鏈路層碼元恢復及容錯方法及裝置

有效

• 申請號: 202110982278.3
• 申請日: 2021-08-25
• 公開（公告）號: CN113747276B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發明（設計）人: 劉宇;王振華;周東杰;沈沉;倪傳坤;李寶偉;王曉鋒;李旭;閆志輝
• 申請（專利權）人: 許繼集團有限公司;國網上海市電力公司;國家電網有限公司
• 主分類號: H04Q11/00
• 分類號: H04Q11/00
• 代理公司: 北京中創云知識產權代理事務所(普通合伙) 11837
• 代理人: 任必為

本發明公開了一種光以太網數據鏈路層碼元恢復及容錯方法及裝置，其中方法包括如下步驟：接收光以太網載波信號，對其高速異步碼元進行過采樣，獲得過采樣值結果；將高速異步碼元按照存儲順序依次讀出，將過采樣值按位前后依次進行異或操作，查找碼元跳變沿確定尋沿數據；通過典型值遞推法索引尋沿數據的跳變沿，得出翻轉碼元和非翻轉碼元，依據翻轉碼元和非翻轉碼元進行碼元容錯恢復并輸出碼元。通過對高速異步碼元進行數據處理得到尋沿數據，進而對尋沿數據進行典型值遞推計算，確定翻轉碼元和非翻轉碼元，消除各種因素造成的碼元采樣數據的畸變，并從畸變數據中還原原始數據，提升通訊的容錯能力，實現光以太網數據鏈路層的碼元恢復及容錯。

技術領域

本發明涉及電力網絡數據傳輸技術領域，特別涉及一種光以太網數據鏈路層碼元恢復及容錯方法及裝置。

背景技術

在以太網七層模型中，PHY芯片主要實現數據鏈路層的功能，PHY的內部功能和結構如圖1所示，PHY芯片用于實現以太網數據鏈路層的數據編碼和解碼功能?；诠庑盘柺瞻l的PHY芯片功能相對來說比較單一，其通訊速率固定在百兆或者千兆,編碼格式固定為NRZI模式，同時不需要自協商等功能。由于其電平標準固定，且主要功能基于數字邏輯，因此通過FPGA等純數字器件及數字邏輯實現光以太網數據鏈路層的編解碼功能具備可行性。

光以太網鏈路層的通過數字邏輯編碼來實現，其中涉及到的主要難點為高速異步碼元的采集解碼及容錯技術。以太網數據鏈路層底層的編碼方式為NRZI碼元，NRZI碼元又名非歸零反相編碼，是一種不歸零碼元，主要通過電平的跳變沿來代表碼元。首先需要對125M波特率的光以太網載波信號(NRZI編碼)進行數據采樣，按照奈奎斯特采樣定律，一個周期的采樣點一般不低于8個點。光以太網高速串行數據進行8倍的過采樣后，要將采樣的數值存貯在緩存中。我們以一串異步串行數據序列為例：“0101101010，10100110”。每個碼元的寬度持續一個時鐘周期8ns。理想情況下8倍過采樣后，碼元1對應8個BIT的過采樣值為：11111111，碼元0對應8個BIT的過采樣值為00000000，以上碼元經過過采樣后在緩存中的存儲序列應該是“00000000，11111111，00000000，11111111，11111111，00000000，11111111，00000000，11111111，…………”。

由于接收端收到的是異步串行數據,實際采樣的數據不是理想值，真實的采樣數據具有很大的畸變，如表1所示，造成采樣數據畸變的原因包括：一是異步串行數據通訊，收發端的時鐘存在差異，由于收發側時鐘偏差的累積，造成過采樣數據的偏差，累積后會出現過采樣BIT的增加或者減少；二是電路造成波形畸變，特別是以太網光電信號轉換過程，容易造成方波高低電平占空比失真，最終造成過采樣值的偏差；三是接收端過采樣時鐘抖動造成過采樣數據的偏差。如表1所示，實際的采樣數據和理想的數據存在較大的差異，因此要從畸變波形和時鐘偏差造成的失真波形中還原出原始的碼元并完成碼元的容錯具有較大的難度，目前光PHY都是通過模擬鎖相環等模擬回路來實現反饋補償。單純的通過數字邏輯沒有成熟的算法來實現。

發明內容

本發明實施例的目的是提供一種光以太網數據鏈路層碼元恢復及容錯方法及裝置，通過對高速異步碼元進行數據處理得到尋沿數據，進而對尋沿數據進行典型值遞推計算，確定翻轉碼元和非翻轉碼元，消除各種因素造成的碼元采樣數據的畸變，并從畸變數據中還原原始數據，提升通訊的容錯能力，實現光以太網數據鏈路層的碼元恢復及容錯。

為解決上述技術問題，本發明實施例的第一方面提供了一種光以太網數據鏈路層碼元恢復及容錯方法，包括如下步驟：

接收光以太網載波信號，對其高速異步碼元進行過采樣，獲得過采樣值結果；

將所述高速異步碼元按照存儲順序依次讀出，將所述過采樣值按位前后依次進行異或操作，查找碼元跳變沿確定尋沿數據；

通過典型值遞推法索引所述尋沿數據的跳變沿，得出翻轉碼元和非翻轉碼元，依據所述翻轉碼元和所述非翻轉碼元進行碼元容錯恢復并輸出碼元。