多路网络接口的反向复用方法

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技术领域：\n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。\n背景技术：\n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。\n这种方案有两个问题：\n1)增加了包标识头，使传输效率降低，造成额外冗余。\n2)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。\n发明内容：\n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。\n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：\n1)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。\n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。\n附图说明：\n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；\n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；\n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；\n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；\n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；\n图6a：是流程图中表示状态的图例；\n图6b：是流程图中表示收到系统外的消息的图例；\n图6c：是流程图中表示发送消息到系统外的图例；\n图6d：是流程图中表示选择判断的图例；\n图6e：是流程图中表示收到系统内的消息的图例；\n图6f：是流程图中表示发送信息到系统内的图例；\n图6g：是流程图中表示过程执行的图例。\n图7是本发明多路网络接口的反向复用方法状态迁移图；\n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；\n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；\n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；\n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；\n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；\n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；\n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。\n具体实施方式：\n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。\n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：\n1)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。\n2)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。\n3)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。\n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。\n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。\n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。\n下面对各字节进行详细的描述：\n在协议中，八位组用b1-bg编号表示传输的顺序；\n1、帧定位字(FAW)\n八位组B1为帧定位字(FAW)。排列顺序如图2所示：\n2、帧编号(FC)\n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。\n3、信息通道(IC)\n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：\nALIGN：定位八位组(第一八位组)\nALIGN提供信息通道的帧定位机制。\nCID：网络接口标识(第二八位组)\n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\nGID：组标识(第三八位组)\n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\nRI：远端标识(第四八位组)\n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。\nInterface NUM：网络接口个数(第四八位组)\n标识本次反向复用有几个网络接口标识参加。\n4、循环冗余校验(CRC)\n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。\nA：帧定位比特-A＝1表示远端已经帧定位\n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。\nE：错误比特-E＝1表示远端检测到CRC4错误\nCRC4可选，若不采用CRC4，则将E比特设为0，CRC4比特设为1。\n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。\n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。\n1)帧定位过程如下：\n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。\n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。\n2)接口次序的确定过程如下：\n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。\n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。\n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。\n3)相对时延的确定：\n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。\n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。\n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。\n4)反向复用完成\n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。\n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。\n下面是各定时器的说明：\n1)帧定位定时器(称Tframe)\n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)；\n当反向复用帧定位完成时，就停止定位定时器(Tframe)；\n定位定时器(Tframe)超时，则反向复用失败。\n定位定时器(Tframe)缺省值为10sec。\n2)信息通道帧定位定时器(称TIC)\n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)；\n当在此网络接口找到IC帧定位时就停止帧定位定时器(TIC)；\n帧定位定时器(TIC)超时，则反向复用失败。\nTIC缺省值为1sec。\n3)相对延时定时器(称Tdelay)\n反向复用帧定位完成后，就设置Tdelay；\n当确认相对时延后，就停止Tdelay；\nTdelay超时，则发向复用失败。\nTdelay缺省值为1sec。\n各定时器的具体工作过程如下：\n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。\n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；\n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。\n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。\n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：\n1.能够做到线路无损传输，传输效率为100％。\n2.能适用于不同格式不同要求的数据传输。\n3.能够适应较高的线路相对时延。\n下面是对流程图中的英文缩略字符及数学变量的说明：\nNULL：空闲状态\nIMUX REQ：反向复用请求\nSet Tframe：设置Tframe定时器\nFrame Search：帧定位搜索状态\nTframe Expire：Tframe定时器超时\nSetTIC：设置IC定时器\nIMUX FAIL：反向复用失败\nTIC Expire：定时器TIC超时\nFrame Sync：帧定位状态\nSet Tdelay：设置定时器Tdelay\nTdelay Expire：定时器Tdelay超时\nOrder confrim：时延确定状态\nIMUX Finished：反向复用完成状态\nCountFAW(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。\nFAWStat(i)：程序数据，标识i端口是否帧定位的变量\nNINum：程序数据，表示接口数目\nNINum(i)：程序数据，收到的对端发送的IC帧中的接口数目\nLocFAWStat(i)：程序数据，标识本地i端口是否帧定位的变量\nRmtFAWStat(i)：程序数据，标识远端i端口是否帧定位的变量\nFAWStat_Loc：程序数据，标识本地所有相关端口是否帧定位的变量\nFAWStat_Rmt：程序数据，标识远端所有相关端口是否帧定位的变量\nLocDelay(i)：程序数据，标识本地i端口绝对时延值是否确定的变量\nRmtDelay(i)：程序数据，标识远端i端口绝对时延值是否确定的变量\nDelay_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\nDelay_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\nFinish(i)：程序数据，标识端口i已收到A＝1的变量