專利名稱：：光纖數(shù)據(jù)傳輸方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及光傳輸
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及光纖數(shù)據(jù)傳輸方法及裝置。
背景技術(shù)：
：在光纖傳輸中，為實現(xiàn)高速傳輸，一般采用串行的方式發(fā)送數(shù)據(jù)流，即發(fā)送端將原始的多路并行數(shù)據(jù)進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為高速的串行碼流并發(fā)送，接收端再通過串并轉(zhuǎn)換，恢復(fù)為原始的多路并行數(shù)據(jù)。在這種高速的串行數(shù)據(jù)流的傳輸和識別中，涉及兩個重要的技術(shù)問題，即直流平衡和幀頭定位。當(dāng)高速串行碼流中的邏輯1或邏輯0有多個位沒有產(chǎn)生變化時，信號的轉(zhuǎn)換就會因為電壓位階的關(guān)系而造成信號錯誤，為解決該問題，在高速光纖數(shù)據(jù)傳輸過程中，通常都需要對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號進(jìn)行調(diào)整，避免出現(xiàn)多個連續(xù)的邏輯1或邏輯0，這就是“直流平衡”(DCBalance)。常用的直流平衡方法是8b/10b的編碼，即發(fā)送端采用8b/10b的編碼方式，將8位原始數(shù)據(jù)經(jīng)過映射機(jī)制轉(zhuǎn)化為10位的編碼數(shù)據(jù)，如在連續(xù)的“0”中插入“1”，從而平衡數(shù)據(jù)流中“0”與“1”的排列，使得編碼后的數(shù)據(jù)流不會出現(xiàn)大量連續(xù)相同的碼字。而在接收端，按照10b/8b解碼即可得到實際的數(shù)據(jù)。另外，在串行的數(shù)據(jù)傳輸中，所有的數(shù)據(jù)幀按順序排列成長串，此時，接收端需要從長串的碼流中確定出每一個數(shù)據(jù)幀的幀頭位置，以區(qū)分識別不同的數(shù)據(jù)幀，即幀頭定位?，F(xiàn)有的幀頭定位，一般是采用K碼實現(xiàn)。K碼是來自于PCIEXPRESS協(xié)議中的一種串行數(shù)據(jù)流幀頭定位方法，PCIEXPRESS協(xié)議里面有使用K碼的詳細(xì)闡述，這里不再贅述。現(xiàn)有的光傳輸通過上述的K碼+8b/10b編碼，實現(xiàn)了串行數(shù)據(jù)傳輸，即在發(fā)送端先發(fā)K碼與接收端建立鏈接和定位之后，再發(fā)送經(jīng)過并串轉(zhuǎn)換及8B/10B編碼后的數(shù)據(jù)幀；在接收端，先是從碼流中找到K碼確認(rèn)鏈接和定位之后，再對后續(xù)的碼流進(jìn)行10B/8B解碼和串并轉(zhuǎn)換，得到實際的數(shù)據(jù)幀。由于8B/10B編碼是一種冗余編碼，編碼后的數(shù)據(jù)量要比實際數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量要大，因此會增加業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸捳加?，減少了帶寬的利用率。以1.25Gbps的高速帶寬為例，在采用了8b/10b編碼之后，實際上能夠用于傳輸業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的帶寬只有l(wèi)Gbps，這就極大地浪費(fèi)了傳輸帶寬。另外，對于幀頭定位來說，使用K碼需要較多的信令交互，在硬件實現(xiàn)上較為復(fù)雜，如目前流行的現(xiàn)場可編程邏輯陣列(FPGA)的實現(xiàn)方式，實現(xiàn)K碼定位的難度很大，且需要消耗非常多的邏輯資源，成本較高。最后，由于K碼在傳輸中采用明碼傳輸，即K碼不經(jīng)過8b/IOb編碼，而且K碼是一些固定的碼字，有規(guī)律可循，很容易被截獲和破解，數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩圆桓摺?br/>發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明實施例提供一種光纖數(shù)據(jù)傳輸方法，能夠增加帶寬利用率，提高數(shù)據(jù)安全性。本發(fā)明實施例提供一種光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置，能夠增加帶寬利用率，提高數(shù)據(jù)安全性。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案具體是這樣實現(xiàn)的一種光纖數(shù)據(jù)傳輸方法，該方法包括發(fā)送端在原始并行碼流中加入幀頭定位碼；發(fā)送端進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換，并對轉(zhuǎn)換后的串行碼流進(jìn)行加擾；發(fā)送端將加擾后的串行碼流向接收端發(fā)送；接收端解擾接收到的串行碼流，并搜索解擾后的串行碼流中的幀頭定位碼，定位解擾后串行碼流的幀頭位置；接收端根據(jù)解擾后串行碼流的幀頭位置，將解擾后的串行碼流進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換，得到原始并行碼流。一種光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置，該裝置包括發(fā)送端和接收端；所述發(fā)送端，用于在原始并行碼流中加入幀頭定位碼；將加入幀頭定位碼的并行碼流進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換，并對轉(zhuǎn)換后的串行碼流進(jìn)行加擾；將加擾后的串行碼流向接收端發(fā)送；所述接收端，用于解擾接收到的串行碼流，并搜索解擾后的串行碼流中的幀頭定位碼，定位解擾后串行碼流的幀頭位置；根據(jù)解擾后串行碼流的幀頭位置，將解擾后的串行碼流進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換，得到原始并行碼流。由上述的技術(shù)方案可見，本發(fā)明的這種光纖數(shù)據(jù)傳輸方法和裝置，將幀頭定位碼和數(shù)據(jù)在發(fā)送端一起加擾，而沒有采用冗余編碼，因此，接收端只要按照加擾原理進(jìn)行相應(yīng)的解擾就可以自動恢復(fù)出幀頭定位碼和數(shù)據(jù)，實現(xiàn)自恢復(fù)式的幀同步，而且，不知道加擾方法的非法用戶無法對數(shù)據(jù)流進(jìn)行解擾，也就不能確定幀頭位置，無法截獲到數(shù)據(jù)流，從而進(jìn)一步提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。另外，由于沒有采用冗余編碼，還提高了光纖帶寬的利用率。圖1為本發(fā)明實施例的光纖數(shù)據(jù)傳輸方法流程圖；圖2為本發(fā)明實施例的光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明主要是在發(fā)送端將幀頭定位碼插入多個并行數(shù)據(jù)流中，進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換并加擾后發(fā)送，接收端解擾接收到的串行數(shù)據(jù)流，并搜索到幀頭定位碼后，進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換，將串行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為原始的多個并行數(shù)據(jù)流。圖1為本發(fā)明實施例的光纖數(shù)據(jù)傳輸方法流程圖，如圖1所示，該方法包括如下步驟步驟101，發(fā)送端在并行碼流中加入幀頭定位碼；幀頭定位碼添加在并行碼流中，幀頭定位碼是預(yù)先與接收端約定的一個特征碼，幀頭定位碼的位數(shù)為8位，碼字可以任意定義，我們這里定義為11101000(通過實驗驗證此碼比較可靠)，具體添加方法每64位數(shù)據(jù)中加入一位幀頭定位碼，每512位數(shù)據(jù)中加入整個8位的幀頭定位碼。步驟102，發(fā)送端進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換；將添加幀頭定位碼后的并行碼流轉(zhuǎn)換為串行碼流，并串轉(zhuǎn)換是本領(lǐng)域的常用技術(shù)，這里不再詳述。步驟103，發(fā)送端對轉(zhuǎn)換后的串行碼流進(jìn)行加擾；加擾技術(shù)，就是在不增加多余碼字的條件下而擾亂信號，改變數(shù)字信號的統(tǒng)計特性。本步驟中，加擾可以采用反饋移位寄存器移位寄存器來實現(xiàn)，反饋移位寄存器的級數(shù)任意，經(jīng)實驗，7級反饋移位寄存器效果較好。采用7級反饋移位寄存器加擾的具體方法是將7級反饋移位寄存器的第3級抽頭和第7級抽頭做同或運(yùn)算的結(jié)果與輸入碼流做異或運(yùn)算，將異或運(yùn)算的結(jié)果送給7級反饋移位寄存器的輸入，將7級反饋移位寄存器的第一級作為串行碼流的加擾輸出；從而保證碼流中邏輯1或邏輯0的均衡，達(dá)到與冗余編碼相似的直流平衡效果。步驟104，接收端對接收到的串行碼流進(jìn)行解擾；這里的解擾是步驟103中加擾過程的逆過程，具體解擾方法是將7級反饋移位寄存器的第3級抽頭和第7級抽頭做同或運(yùn)算的結(jié)果與輸入碼流做異或運(yùn)算，將異或運(yùn)算的結(jié)果作為串行碼流的解擾輸出。步驟105，接收端搜尋幀頭定位碼，定位數(shù)據(jù)幀；通過搜索預(yù)先插入碼流的幀頭定位碼，定位串行數(shù)據(jù)碼流的幀頭位置；步驟106，接收端進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換；根據(jù)解擾后串行碼流的幀頭位置，將解擾后的串行碼流進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換，得到原始并行碼流。本步驟是步驟102的逆過程。以上加解擾設(shè)計、幀頭定位碼設(shè)計均可采用VHDL語言設(shè)計，采用FPGA實現(xiàn)，具體實現(xiàn)方法還有很多，這里不再一一詳述。本方法中，由于幀頭定位碼和數(shù)據(jù)在發(fā)送端是一起加擾的，在接收端只要按照我們的加擾原理進(jìn)行相應(yīng)的解擾就可以自動恢復(fù)出幀頭定位碼和數(shù)據(jù)，并且能夠自動檢測幀碼實現(xiàn)定位，無需進(jìn)行額外的幀同步動作，實現(xiàn)了自恢復(fù)式的幀同步。另外，在現(xiàn)有的8B/10B編碼+K碼的傳輸方法中，實際上K碼是沒有經(jīng)過8B/10B編碼的，這就存在了一個安全隱患，因為無論選擇什么樣的K碼信令(實際上PCIEXPRESS協(xié)議里的K碼都是固定的數(shù)值)，都是有規(guī)律的，在接收端可以輕易破解出K碼信令，這樣就存在數(shù)據(jù)被截獲的可能性，有安全隱患。而本發(fā)明中幀頭定位碼和數(shù)據(jù)是一起加擾之后再發(fā)送的，我們的幀頭定位碼雖然也是固定的數(shù)值，但經(jīng)過加擾之后的幀頭定位碼就毫無規(guī)律可言了，而加擾的方式由發(fā)送端控制，不知道加擾方法的非法用戶無法對數(shù)據(jù)流進(jìn)行解擾，也就不能確定幀頭位置，無法截獲到數(shù)據(jù)流。從而進(jìn)一步提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。在上述方法中，由于采用加擾而不是冗余編碼實現(xiàn)直流平衡，所以數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜哂喽却蟠鬁p少，如果以2.5Gbps帶寬為例，一路視頻信號和一路以太網(wǎng)的帶寬均為125Mbps，若采用傳統(tǒng)的8b/10b編碼，帶寬利用率只有80%，即2.5Gbps帶寬的實際傳輸業(yè)務(wù)的帶寬僅為2Gbps，最多只能傳送16路視頻。如果采用本發(fā)明的編碼方式，則最多可以傳輸19路視頻(或者18路視頻+1路以太網(wǎng))和多路數(shù)據(jù)、音頻和開關(guān)量業(yè)務(wù)，還大大提高了帶寬利用率和數(shù)據(jù)傳輸能力。在上述的數(shù)據(jù)傳輸方法下，以光纖信道的帶寬設(shè)定為2.5Gbps為例，我們設(shè)計了如下的幀結(jié)構(gòu)以具體實現(xiàn)高帶寬利用率的數(shù)據(jù)傳輸將2.5Gbps分成20個支路，每個支路的帶寬為125Mbps。支路0用來傳輸數(shù)據(jù)、語音和開關(guān)量等業(yè)務(wù)。支路1-18傳輸視頻，支路19用來傳以太網(wǎng)數(shù)據(jù)。幀頭定位碼(Frame)設(shè)置為11101000，幀結(jié)構(gòu)如下<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表一，數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)上表中，廣表示視頻數(shù)據(jù)，F(xiàn)e表示以太網(wǎng)數(shù)據(jù)，F(xiàn)rame為幀頭定位碼。其中，支路0(125Mbps)又分為64個時隙，其中幀頭定位碼、網(wǎng)管和共享數(shù)據(jù)各占用一個時隙，環(huán)網(wǎng)開銷占用2個時隙，數(shù)據(jù)占用18個時隙，語音占用18個時隙，其他的時隙為固定電平，當(dāng)然，實際上傳輸固定電平的時隙也可以傳輸數(shù)據(jù)、語音和開關(guān)量業(yè)務(wù)，具體時隙劃分見下表二。表一中各支路具體的業(yè)務(wù)劃分任意，表一的劃分方法僅是一個可行的例子。可以看出，通過表一的幀結(jié)構(gòu)劃分，在2.5Gbps高速光纖帶寬中，可以實現(xiàn)同時傳送18路視頻和一路以太網(wǎng)數(shù)據(jù)，以及其他語音、控制等數(shù)據(jù)的傳輸，相比現(xiàn)有技術(shù)的帶寬利用率有很大提高。具體地，上表中的支路0中，各時隙劃分如下表所示<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表二，支路。的時隙劃分表表二中，一個通道(CH)中包括8個時隙，其中，Audi0一**為語音一一**為數(shù)據(jù)，VCC為固定電平，F(xiàn)rame為幀頭定位碼，Ral和CC是通道開銷，可以用來測試和維護(hù)通道，SDl／SD2是共享數(shù)據(jù)(是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的一種)，NM是網(wǎng)管通道(可以提供設(shè)備信息的管理功能)。圖2為本發(fā)明實施例的光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，該裝置包括發(fā)送端201和接收端202，發(fā)送端201，用于在原始并行碼流中加入幀頭定位碼；將加入幀頭定位碼的并行碼流進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換，并對轉(zhuǎn)換后的串行碼流進(jìn)行加擾；將加擾后的串行碼流向接收端202發(fā)送；接收端202，用于解擾接收到的串行碼流，并搜索解擾后的串行碼流中的幀頭定位碼，定位解擾后串行碼流的幀頭位置；根據(jù)解擾后串行碼流的幀頭位置，將解擾后的串行碼流進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換，得到原始并行碼流。其中，發(fā)送端201包括幀頭定位碼插入模塊203，用于在原始并行碼流中加入幀頭定位碼；并串轉(zhuǎn)換模塊204，用于將加入幀頭定位碼的并行碼流進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換；加擾模塊205，用于對轉(zhuǎn)換后的串行碼流進(jìn)行加擾，將加擾后的串行碼流向接收端202發(fā)送。其中，接收端202包括解擾模塊206，用于解擾接收到的串行碼流；幀頭定位碼搜索模塊207，用于搜索解擾后的串行碼流中的幀頭定位碼，定位解擾后串行碼流的幀頭位置；串并轉(zhuǎn)換模塊208，用于根據(jù)解擾后串行碼流的幀頭位置，將解擾后的串行碼流進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換，得到原始并行碼流。較佳地，所述加擾模塊205和解擾模塊206可以采用反饋移位寄存器實現(xiàn)，反饋移位寄存器的級數(shù)任意，經(jīng)實驗，7級反饋移位寄存器可達(dá)到較好效果。較佳地，所述加擾模塊采用7級反饋移位寄存器實現(xiàn)時，具體加擾方法為將7級反饋移位寄存器的第3級抽頭和第7級抽頭做同或運(yùn)算的結(jié)果與輸入碼流做異或運(yùn)算，再將異或運(yùn)算的結(jié)果送給7級反饋移位寄存器的輸入，將7級反饋移位寄存器的第一級作為串行碼流的加擾輸出。較佳地，所述解擾模塊采用7級反饋移位寄存器實現(xiàn)時，具體解擾方法為將7級反饋移位寄存器的第3級抽頭和第7級抽頭做同或運(yùn)算的結(jié)果與輸入碼流做異或運(yùn)算，將異或運(yùn)算的結(jié)果作為串行碼流的解擾輸出。上述裝置可以實現(xiàn)本發(fā)明所述的光纖數(shù)據(jù)傳輸方法，其中各模塊中具體的功能實現(xiàn)可以參考方法實施例，這里不再詳述。由上述的實施例可見，本發(fā)明的這種光纖數(shù)據(jù)傳輸方法和裝置，將幀頭定位碼和數(shù)據(jù)在發(fā)送端一起加擾，而沒有采用冗余編碼，因此，接收端只要按照加擾原理進(jìn)行相應(yīng)的解擾就可以自動恢復(fù)出幀頭定位碼和數(shù)據(jù)，實現(xiàn)自恢復(fù)式的幀同步，而且，不知道加擾方法的非法用戶無法對數(shù)據(jù)流進(jìn)行解擾，也就不能確定幀頭位置，無法截獲到數(shù)據(jù)流，從而進(jìn)一步提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。另外，由于沒有采用冗余編碼，還提高了光纖帶寬的利用率。權(quán)利要求一種光纖數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，該方法包括發(fā)送端在原始并行碼流中加入幀頭定位碼；發(fā)送端進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換，并對轉(zhuǎn)換后的串行碼流進(jìn)行加擾；發(fā)送端將加擾后的串行碼流向接收端發(fā)送；接收端解擾接收到的串行碼流，并搜索解擾后的串行碼流中的幀頭定位碼，定位解擾后串行碼流的幀頭位置；接收端根據(jù)解擾后串行碼流的幀頭位置，將解擾后的串行碼流進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換，得到原始并行碼流。2.如權(quán)利要求1所述的光纖數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，所述幀頭定位碼為11101000。3.如權(quán)利要求1所述的光纖數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，所述加擾和解擾通過反饋移位寄存器實現(xiàn)。4.如權(quán)利要求3所述的光纖數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，所述加擾包括將7級反饋移位寄存器的第3級抽頭和第7級抽頭做同或運(yùn)算的結(jié)果與輸入碼流做異或運(yùn)算，再將異或運(yùn)算的結(jié)果送給7級反饋移位寄存器的輸入，將7級反饋移位寄存器的第一級作為串行碼流的加擾輸出。5.如權(quán)利要求3所述的光纖數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，所述解擾包括將7級反饋移位寄存器的第3級抽頭和第7級抽頭做同或運(yùn)算的結(jié)果與輸入碼流做異或運(yùn)算，將異或運(yùn)算的結(jié)果作為串行碼流的解擾輸出。6.一種光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置，其特征在于，該裝置包括發(fā)送端和接收端；所述發(fā)送端，用于在原始并行碼流中加入幀頭定位碼；將加入幀頭定位碼的并行碼流進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換，并對轉(zhuǎn)換后的串行碼流進(jìn)行加擾；將加擾后的串行碼流向接收端發(fā)送；所述接收端，用于解擾接收到的串行碼流，并搜索解擾后的串行碼流中的幀頭定位碼，定位解擾后串行碼流的幀頭位置；根據(jù)解擾后串行碼流的幀頭位置，將解擾后的串行碼流進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換，得到原始并行碼流。7.如權(quán)利要求6所述的光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置，其特征在于，所述發(fā)送端包括幀頭定位碼插入模塊，用于在原始并行碼流中加入幀頭定位碼；并串轉(zhuǎn)換模塊，用于將加入幀頭定位碼的并行碼流進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換；加擾模塊，用于對轉(zhuǎn)換后的串行碼流進(jìn)行加擾，將加擾后的串行碼流向接收端發(fā)送。8.如權(quán)利要求6所述的光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置，其特征在于，所述接收端包括解擾模塊，用于解擾接收到的串行碼流；幀頭定位碼搜索模塊，用于搜索解擾后的串行碼流中的幀頭定位碼，定位解擾后串行碼流的幀頭位置；串并轉(zhuǎn)換模塊，用于根據(jù)解擾后串行碼流的幀頭位置，將解擾后的串行碼流進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換，得到原始并行碼流。9.如權(quán)利要求7所述的光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置，其特征在于，所述加擾模塊采用7級反饋移位寄存器實現(xiàn)，具體加擾方法包括將7級反饋移位寄存器的第3級抽頭和第7級抽頭做同或運(yùn)算的結(jié)果與輸入碼流做異或運(yùn)算，再將異或運(yùn)算的結(jié)果送給7級反饋移位寄存器的輸入，將7級反饋移位寄存器的第一級作為串行碼流的加擾輸出。10.如權(quán)利要求8所述的光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置，其特征在于，所述解擾模塊采用7級反饋移位寄存器實現(xiàn)，具體解擾方法包括將7級反饋移位寄存器的第3級抽頭和第7級抽頭做同或運(yùn)算的結(jié)果與輸入碼流做異或運(yùn)算，將異或運(yùn)算的結(jié)果作為串行碼流的解擾輸出。全文摘要本發(fā)明公開了一種光纖數(shù)據(jù)傳輸方法和裝置，該方法包括發(fā)送端在原始并行碼流中加入幀頭定位碼；發(fā)送端進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換，并對轉(zhuǎn)換后的串行碼流進(jìn)行加擾；發(fā)送端將加擾后的串行碼流向接收端發(fā)送；接收端解擾接收到的串行碼流，并搜索解擾后的串行碼流中的幀頭定位碼，定位解擾后串行碼流的幀頭位置；接收端根據(jù)解擾后串行碼流的幀頭位置，將解擾后的串行碼流進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換，得到原始并行碼流。該方法和裝置實現(xiàn)了自恢復(fù)式幀同步，且提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩裕黾恿斯饫w帶寬的利用率。文檔編號H04B10/12GK101820331SQ20101013194公開日2010年9月1日申請日期2010年3月23日優(yōu)先權(quán)日2010年3月23日發(fā)明者王喜光申請人:北京蛙視通信技術(shù)有限責(zé)任公司