多路网络接口的反向复用方法

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技术领域：
本发明涉及一种多路网络接口的反向复用方法，尤其涉及一种多 路E1/T1反向复用方法。
背景技术：
目前公网中的专线(Leased Line)传输系统(包括SDH，PDH， ATM)提供的网络接口通常为E1/T1(一种传输接口的电气特性定义， 见标准ITU-T G.703)，带宽为2Mbps或1.5Mbps，利用多个E1/T1接 口在传输网中进行传输的方案，提供了大于2Mbps(对于T1是 1.5Mbps)小于16Mbps(对于T1是12Mbps)带宽的数据传输方法。 现有的多路E1/T1反向复用技术一般将需要传输的码流按照不同的 应用分解为相关应用格式的数据包序列，并将每一个数据包添加包标 识头；按顺序将数据包进行编号，将编号填写在包头中。
这种方案有两个问题：
1)增加了包标识头，使传输效率降低，造成额外冗余。
2)对于不同的应用需要开发不同的软件，比如传输MPEG媒体流， 需要按照TS(传输流)格式分割数据包；传输TCP/IP数据，则需要 按照IP格式分割数据包。这样增加了算法的复杂度。而且在设备实 现上无法做到通用。
发明内容：
本发明的目的就是为了解决以上问题，提出一种多路网络接口的 反向复用方法，该方法传输效率高且通用性好。
为实现上述目的，本发明提出一种多路网络接口的反向复用方 法，包括如下过程：
1)帧定位过程：该帧定位包括如下步骤：1-1)帧定位过程由一 方即主动连接方发起，在网络接口上开始发送反向复用帧，被动连接 方在参加反向复用的一组网络接口上寻找帧定位字(FAW)，当在任何 一个网络接口上找到确定个数的帧定位字(FAW)时，则认为收到对 方的连接请求；同时自身也向对端发送反向复用帧；1-2)当找到第 一个网络接口帧定位时，即去获取信息通道(IC)中的网络接口数量 (Interface NUM)，进行网络接口数量(InterfaceNUM)协商，如果 超出本端的能力，则接口协商通不过，反向复用失败；接口数量协商 通过之后，寻找剩余网络接口上的帧定位，直到找到帧定位的网络接 口达到网络接口数量(Interface NUM)为止。2)网络接口次序的确 定：根据网络接口标识(CID)确定该网络接口在反向复用中的逻辑 次序。3)相对时延的确定：根据网络接口标识(CID)和帧编号(FC) 确定网络接口的相对时延，确认反向复用完成。
由于采用了以上的方案，在码流的净负荷传输之前先进行多路网 络接口的反向复用，确定各网络接口的次序和时延完成后，线路上传 输的是码流的净负荷，能够做到无损传输，传输效率为100％，且不需 考虑数据包的格式，从而提高通用性，且方案实现简单。
附图说明：
图1是本发明多路网络接口的反向复用方法中反向复用帧格式；
图2是本发明多路网络接口的反向复用方法中帧定位字八位组格 式；
图3是本发明多路网络接口的反向复用方法中帧编号八位组格 式；
图4是本发明多路网络接口的反向复用方法中循环冗余校验 (CRC)八位组格式；
图5是本发明多路网络接口的反向复用方法中信息通道帧格式；
图6a：是流程图中表示状态的图例；
图6b：是流程图中表示收到系统外的消息的图例；
图6c：是流程图中表示发送消息到系统外的图例；
图6d：是流程图中表示选择判断的图例；
图6e：是流程图中表示收到系统内的消息的图例；
图6f：是流程图中表示发送信息到系统内的图例；
图6g：是流程图中表示过程执行的图例。
图7是本发明多路网络接口的反向复用方法状态迁移图；
图8是本发明多路网络接口的反向复用方法初始状态流程图；
图9是本发明多路网络接口的反向复用方法帧定位流程图；
图10是本发明多路网络接口的反向复用方法确定网络接口次序 流程图；
图11是本发明多路网络接口的反向复用方法确定接收相对时延 流程图；
图12是本发明多路网络接口的反向复用方法确认反向复用过程 结束流程图；
图13是本发明多路网络接口的反向复用方法在节目传输中的应 用；
图14是本发明多路网络接口的反向复用方法在会议电视中的应 用。
具体实施方式：
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描 述。
如前所述，目前公网中的专线(Leased Line)传输系统(包括 SDH，PDH，ATM)提供的网络接口通常为E1/T1(一种传输接口的电 气特性定义，见标准ITU-T G.703)，带宽为2Mbps或1.5Mbps，利用 多个E1/T1接口在传输网中进行传输的方案，提供了大于2Mbps(对 于T1是1.5Mbps)小于16Mbps(对于T1是12Mbps)带宽的数据传 输方法。即当两个通信终端间信道带宽大于网络接口所提供带宽时， 需要将传输的高带宽的数据分散(Devide)到多个网络接口上发送， 而在接收端再将多个网络接口的数据集合(Integrate)。本发明提出 的一种多路网络接口的反向复用方法，包括如下过程：
1)帧定位过程：发送反向复用帧，根据传输数据的带宽确定接 口的数量，并完成相应数量发送方接口与接收方接口的帧定位过程。
2)网络接口次序的确定：根据网络接口标识(CID)确定该网络 接口在反向复用中的逻辑次序。
3)相对时延的确定：根据网络接口标识(CID)和帧编号(FC) 确定网络接口的相对时延，确认反向复用完成。
上述的多路网络接口的反向复用方法，可以针对每一个网络接口 进行帧定位过程、网络接口次序的确定、相对时延的确定后再处理第 二个网络接口，直到完成所有的网络接口的反向复用。也可以在所有 的网络接口都完成帧定位过程后再进行网络接口次序的确定和相对 时延的确定。
下述描述的利用2～8个E1/T1接口传输16M以下高带宽数据流的 方法，即采用多路网络接口的反向复用法，是用E1接口阐述的，但是 完全可以适用于T1接口。
如图1所示，为反向复用帧格式。其中FAW为帧定位字，IC为信息 通道，FC为帧编号，CRC为循环冗余校验，D为数据八位组，F1-F64 为帧，其中将一个E1接口上连续128个时隙定为一个帧，时隙1为帧定 位时隙(FAW)，用于进行帧定位，时隙33为信息控制时隙(IC)， 用于传送控制消息，时隙65为帧编号(FC)时隙，时隙97为进行循环 冗余校验(CRC校验)时隙。
下面对各字节进行详细的描述：
在协议中，八位组用b1-bg编号表示传输的顺序；
1、帧定位字(FAW)
八位组B1为帧定位字(FAW)。排列顺序如图2所示：
2、帧编号(FC)
如图3所示，八位组B65为帧编号。它可采用64为模进行编号，此 时bit8和bit1总是设为1，复帧的第一帧必须编号为0。当所有参加反 向复用的接口都已经帧定位后，才开始在帧编号时隙发送帧编号。对 于帧编号(FC)也可根据需要选用128为模进行编号。
3、信息通道(IC)
如图1所示，八位组B33为信息通道(IC)，IC提供端到端的信息 交换。如图5所示，信息通道(IC)由第一八位组、第二八位组、第 三八位组和第四八位组组成。其中各组的描述如下：
ALIGN：定位八位组(第一八位组)
ALIGN提供信息通道的帧定位机制。
CID：网络接口标识(第二八位组)
当N个网络接口提供信道时，CID用来标识该网络接口在反向复用 中的次序。同一个网络接口上发送方向的CID和接收方向的CID可以不 相同。0＜＝CID＜＝63
GID：组标识(第三八位组)
组标识用来区分多个反向复用，当多个网络接口上同时进行多个 反向复用时，相关联的网络接口上置上相同的组标识。0＜＝GID＜＝63
RI：远端标识(第四八位组)
标识远端已经将相对延迟计算完成。当所有网络接口上的RI标识 都设为1时，即反向复用完成。
Interface NUM：网络接口个数(第四八位组)
标识本次反向复用有几个网络接口标识参加。
4、循环冗余校验(CRC)
八位组B97为循环冗余校验(CRC)，注意循环冗余校验(CRC) 的bit8和bit1设为1。
A：帧定位比特-A＝1表示远端已经帧定位
在接收端寻找对方的帧定位字FAW，如果连续3次反向复用帧周期 收到的帧定位时隙中的数据都等于FAW，则认为找到对方的反向复用 帧定位，则将循环冗余校验(CRC)时隙的A比特置为1，帧定位之前 A＝0。当本端在参加这组反向复用的所有网络接口上都找到帧定位时， 即认为本端帧定位完成；当本端在网络接口接收方向的CRC时隙的A 比特为1时，即认为在此网络接口上远端已经帧定位，当在参加这组 反向复用的所有网络接口上接收方向的CRC时隙的A比特都为1时，则 认为远端帧定位完成。当本端帧定位和远端帧定位都完成时，则认为 本次反向复用帧定位完成。
E：错误比特-E＝1表示远端检测到CRC4错误
CRC4可选，若不采用CRC4，则将E比特设为0，CRC4比特设为1。
若采用循环冗余校验过程，当检测到循环冗余校验错误，则将错 误比特置位。
下面对本发明的多路网络接口的反向复用方法中通信流程作详 细描述。
1)帧定位过程如下：
帧定位过程由一方即主动连接方发起，在网络接口上开始发送反 向复用帧，此时帧编号时隙(FC)统一置为0xFF。在帧定位之前，将 帧定位比特(A)置为0，被动连接方在参加反向复用的一组网络接口 上寻找帧定位字(FAW)，当在任何一个网络接口上找到连续三个帧定 位字(FAW)时，则认为已经找到对端该网络接口的帧定位；同时自 身也向对端发送反向复用帧；2)当找到第一个网络接口帧定位时， 即去获取信息通道(IC)中的网络接口数量(InterfaceNUM)，进 行网络接口数量(InterfaceNUM)协商，如果超出本端的能力，则接 口协商通不过，反向复用失败；接口数量协商通过之后，根据所要求 的速率继续寻找剩余网络接口上的帧定位，直到找到帧定位的网络接 口达到网络接口数量(Interface NUM)为止。
当本端在任一个网络接口接收方向帧定位后，即将此网络接口发 送方向的循环冗余校验(CRC)时隙的A比特置为1，当本端在参加这 组反向复用的所有网络接口上都找到帧定位时，即认为本端帧定位完 成；当本端在网络接口接收方向的CRC时隙的A比特为1时，即认为在 此网络接口上远端已经帧定位，当在参加这组反向复用的所有网络接 口上接收方向的CRC时隙的A比特都为1时，则认为远端帧定位完成。 当本端帧定位和远端帧定位都完成时，则认为本次反向复用帧定位完 成。
2)接口次序的确定过程如下：
根据网络接口标识(CID)确定该网络接口在反向复用中的逻辑 次序。
当存在多组反向复用同时进行时，可以根据各网络接口GID标识 确定哪几个网络接口为一组。
在反向复用帧定位完成后，在信息通道上重复发送4个字节的信 息帧，信息帧包括帧定位机制(ALIGN)、组标识(GID)和网络接口 标识(CID)和远端标识(RI)，交换本次反向复用中使用的网络接 口个数标识(InterfaceNUM)和网络接口标识(CID)，确定反向复 用中使用的网络接口个数、及各接口的次序。
3)相对时延的确定：
根据帧编号(FC)确定各网络接口之间的相对时延。在双方所有 相关网络接口的反向复用帧定位都完成以后，发送FC时隙。各网络接 口的FC时隙必须同时发送同样的编号。本协议支持各网络接口之间的 相对时延为32毫秒，当然也能根据需要扩展，改变反向复用帧的发送 周期，就可以改变各网络接口之间允许的线路相对时延。例如定义反 向复用帧的缺省的发送周期为500微秒，如果改为2000微秒，则各网 络接口之间允许的线路相对时延为128毫秒。
当各网络接口的相对时延确定之后，发送远端标识(RI＝1)，当 各网络接口接收方向的远端标识(RI)全部置1时，对端网络接口相 对时延完成；将帧定位比特(A)置为0，在所有网络接口上发送帧定 位比特(A)，当在所有网络接口上收到对端的帧定位比特(A)＝0 的信息时，将停止发送反向复用帧，则反向复用过程结束，当未收到 对端的帧定比特(A)时，帧定位丢失返回重新进行反向复用过程。
或者如果在所有网络接口上都收到远端标识(RI＝1)后，连续三 次无法收到反向复用帧定位，则认为反向复用完成。停止发送反向复 用帧。
4)反向复用完成
当本地的各E1接口相对时延和远端的各E1接口相对时延都确定 以后，发送远端标识(RI)；当所有网络接口上都收到远端标识(RI) 时，表示已经准备好，将进入数据搬移状态。反向复用完成，反向复 用帧将停止发送，此时线路上传输的是码流的净负荷。
另外，在反向复用过程中，在帧定位过程、接口次序的确定过程、 相对时延的确定过程中需要使用定时器，当定时器超时时，则确认反 向复用失败，返回到反向复用方法的初始阶段。
下面是各定时器的说明：
1)帧定位定时器(称Tframe)
当寻找到任一个网络接口的帧定位字(FAW)时，就将设置帧 定位定时器(Tframe)；
当反向复用帧定位完成时，就停止定位定时器(Tframe)；
定位定时器(Tframe)超时，则反向复用失败。
定位定时器(Tframe)缺省值为10sec。
2)信息通道帧定位定时器(称TIC)
第一个网络接口反向复用帧定位完成后就设置帧定位定时器 (TIC)；
当在此网络接口找到IC帧定位时就停止帧定位定时器(TIC)；
帧定位定时器(TIC)超时，则反向复用失败。
TIC缺省值为1sec。
3)相对延时定时器(称Tdelay)
反向复用帧定位完成后，就设置Tdelay；
当确认相对时延后，就停止Tdelay；
Tdelay超时，则发向复用失败。
Tdelay缺省值为1sec。
各定时器的具体工作过程如下：
当找到第一个网络接口的帧定位字(FAW)，设置帧定位定时器 (Tframe)，当反向复用帧定位完成时，停止帧定位定时器(Tframe)， 如果帧定位定时器(Tframe)超时，则帧定位失败，重新过行帧定位； 第一个网络接口反向复用帧定位完成后就设置信息通道定时器 (TIC)，当在此网络接口找到信息通道(IC)帧定位时就停止信息 通道定时器(TIC)，信息通道定时器(TIC)超时，则反向复用失败， 重新过行帧定位；反向复用帧定位完成后，就设置相对延时定时器 (Tdelay)，当确认相对时延后，就停止相对延时定时器(Tdelay)； 相对延时定时器(Tdelay)超时，则反向复用失败，重新进行帧定位。
如图6至图12所示为多路网络接口反向复用方法中的各阶段流程 图；
如图13所示，为将本发明多路网络接口的反向复用方法应用于视 音频编解码(Codec)节目传输(Program Transfer)项目的实施例： 编码器(Encoder)处于节目制作源所在地，需要将节目传输到远端 经过解码器(Decoder)播出，因为编码的速率大于2Mbps，所以必须 通过一对反向复用器(Inverse Multiplexer)做为网络适配，以便 在本地通过反向复用器将编码器数据接口来的码流分解(Devide)到 多个2Mbps(E1接口)进行传输，在远端再通过反向复用器将码流集 成(Integrate)到解码器的数据接口。
将本发明多路网络接口的反向复用方法用于专线式(Leased Line)宽带会议电视系统(Videoconference System)的(MCU)和 终端之间的连接或两个终端之间的双向连接，如图14所示，实际相当 于节目传输的双向应用，即本地需要得到远端的图象和声音，远端需 要得到本地的图象和声音。此时每个反向复用器(Inverse Multiplexer)都需要配备两个数据接口，分别与视音频编码器和解 码器连接。
本发明多路网络接口的反向复用方法提出的方案有以下优势：
1.能够做到线路无损传输，传输效率为100％。
2.能适用于不同格式不同要求的数据传输。
3.能够适应较高的线路相对时延。
下面是对流程图中的英文缩略字符及数学变量的说明：
NULL：空闲状态
IMUX REQ：反向复用请求
Set Tframe：设置Tframe定时器
Frame Search：帧定位搜索状态
Tframe Expire：Tframe定时器超时
SetTIC：设置IC定时器
IMUX FAIL：反向复用失败
TIC Expire：定时器TIC超时
Frame Sync：帧定位状态
Set Tdelay：设置定时器Tdelay
Tdelay Expire：定时器Tdelay超时
Order confrim：时延确定状态
IMUX Finished：反向复用完成状态
CountFAW(i)：程序数据，下标i表示端口标识，表示i端口收到帧定 位字FAW的次数。
FAWStat(i)：程序数据，标识i端口是否帧定位的变量
NINum：程序数据，表示接口数目
NINum(i)：程序数据，收到的对端发送的IC帧中的接口数目
LocFAWStat(i)：程序数据，标识本地i端口是否帧定位的变量
RmtFAWStat(i)：程序数据，标识远端i端口是否帧定位的变量
FAWStat_Loc：程序数据，标识本地所有相关端口是否帧定位的变量
FAWStat_Rmt：程序数据，标识远端所有相关端口是否帧定位的变量
LocDelay(i)：程序数据，标识本地i端口绝对时延值是否确定的变量
RmtDelay(i)：程序数据，标识远端i端口绝对时延值是否确定的变量
Delay_Loc：程序数据，标识本地各相关端口相对时延值是否已确定 的变量
Delay_Rmt：程序数据，标识远端各相关端口相对时延值是否已确定 的变量
Finish(i)：程序数据，标识端口i已收到A＝1的变量