專利名稱：Eoc網絡中物理層幀的封裝與解封裝方法
技術領域：
本發明涉及一種E0C網絡的終端設備的物理層處理數據的方法。
背景技術：
廣電網絡原本用于傳輸單向的有線電視信號。為了充分利用廣電網絡資源，廣電 系統逐漸對單向的有線電視網絡進行雙向改造，使其既能傳輸單向的有線電視信號，又能 傳輸雙向的數據信號。當前，廣電系統的骨干網絡已經實現了光纖化，只有離用戶最近的一公里范圍內 還是有線同軸電纜。在光纖到戶成本還是太高的情況下，為了節約成本，需要在現有的有線 同軸電纜上傳輸網絡信號。EOC(Ethernet over C0AX，以太網基于同軸電纜傳輸)網絡是一種在有線同軸電 纜上傳輸以太網幀的方法。以太網幀主要用于在雙絞線上傳輸，而不適合直接在E0C網絡 的有線同軸電纜上傳輸。請參閱圖1，目前E0C網絡的物理層處理以太網幀的方法是E0C網絡的終端設備 (包括局端設備和用戶端設備)的物理層將每個以太網幀重新封裝為一個物理層幀(或稱 為物理層傳輸流)，每個以太網幀作為每個物理層幀的數據部分，另外在該數據部分之前加 上物理層幀的幀頭，和/或在該數據部分之后加上物理層幀的幀尾。上述方法存在一個弊端，由于將每個以太網幀都重新封裝為一個物理層幀，而每 個物理層幀的幀頭和/或幀尾包括的物理層信道信息是重復的，這便造成了物理層數據傳 輸的浪費。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種E0C網絡中物理層幀的封裝與解封裝方 法，該方法可以提高物理層的傳輸效率。為解決上述技術問題，本發明E0C網絡中物理層幀的封裝方法是，將E0C網絡的一 個時段內的所有以太網幀封裝為一個物理層幀，將所述一個時段內的所有以太網幀作為物 理層幀的數據部分，在該數據部分之前加上物理層幀的幀頭，和/或在該數據部分之后加 上物理層幀的幀尾。所述幀頭和/或幀尾包括物理層信道信息，所述一個時段內的所有以太網幀共享 這些物理層信道信息。本發明E0C網絡中物理層幀的解封裝方法是，提取所述物理層幀的數據部分，恢 復出一個或多個以太網幀。本發明可以使同一物理層幀中的所有以太網幀共享相同的物理層信道信息，提高 了傳輸效率。
圖1是現有的E0C網絡中物理層幀的封裝方法的示意圖；圖2a是半雙工E0C網絡的下行時段和上行時段的示意圖；圖2b是全雙工E0C網絡的下行周期和上行周期的示意圖；圖3是本發明E0C網絡中物理層幀的封裝方法的示意圖；圖4是本發明E0C網絡中物理層幀的解封裝方法的示意圖；圖5是本發明E0C網絡中物理層幀的封裝方法的一個具體實施例的示意圖；圖6是本發明E0C網絡中形成的一個物理層幀的幀結構的具體實施例的示意圖；圖7是本發明E0C網絡中形成的一個物理層幀的幀結構中slice的示意圖。
具體實施例方式E0C網絡包括半雙工和全雙工兩種模式，請參閱圖2a，半雙工E0C網絡中下行通信 和上行通信不能同時進行。局端設備交替分配下行時段和上行時段。請參閱圖2b，全雙工 E0C網絡中下行通信和上行通信可以同時進行，因此下行通信和上行通信都是連續的。局端 設備分別定義各自獨立的下行周期和上行周期。本發明將E0C網絡的一個時段內的所有以 太網幀封裝為一個物理層幀，所述“一個時段”對半雙工E0C網絡而言是指一個下行時段或 一個上行時段，對全雙工E0C網絡而言是指一個下行周期或一個上行周期。請參閱圖3，本發明E0C網絡中物理層幀的封裝方法包括如下步驟第1步，在每個以太網幀之前加入以太網幀頭部信息，以太網幀頭部信息簡寫為h 表不；第2步，將一個時段內的所有加入了 h的以太網幀以固定長度分割為多個數據塊， 最后一個數據塊可以小于固定長度或者進行填充以達到固定長度；第3步，在分割后的每個數據塊之前加入物理層分段頭部信息，物理層分段頭部 信息簡寫為H表示；第4步，將加入了 H的每個數據塊以一種前向糾錯(FEC，foward errorcorrect) 方法進行編碼，產生的校驗信息簡寫為F表示，將F加入到每個數據塊之后；之前加入H、之后加入F的每個數據塊作為一個物理層分段；第5步，將所有物理層分段依次連接，形成一個物理層幀的數據部分，在該數據部 分之前加入幀頭，和/或在該數據部分之后加入幀尾，形成一個物理層幀；所述幀頭和/或 幀尾包括物理層信道信息。上述h用于接收端恢復以太網幀，也用于一個物理層分段包括兩個或兩個以上以 太網幀的情況，包括位置信息和指示信息兩部分。其中的位置信息指示當前物理層分段內 下一個h的位置，如果當前物理層分段內不存在下一個h，則位置信息無效。其中的指示信 息指示位置信息是否有效，以太網幀的數據是否有效，以太網幀的起始或結束標志等。上述H用于物理層分段的傳輸可靠性，也用于一個以太網幀跨越兩個或兩個以上 物理層分段的情況，包括位置信息和指示信息兩部分。其中的位置信息指示當前物理層分 段內第一個h的位置，如果當前物理層分段內不存在h，則位置信息無效。其中的指示信息 指示位置信息是否有效，物理層分段的數據是否有效，物理層分段的起始或結束標志等。請參閱圖4，本發明E0C網絡中物理層幀的解封裝方法包括如下步驟
第1步，去除物理層幀的幀頭和/或幀尾，僅保留數據部分，將數據部分分解為多 個物理層分段；第2步，對每個物理層分段進行前向糾錯校驗，當出現不可糾正的錯誤，舍棄該物 理層分段；第3步，通過前向糾錯校驗后，舍棄所有物理層分段的F ；第4步，依次讀取每個物理層分段的H，以及每個物理層分段中的h ；當一個以太網幀完全在一個物理層分段內時，恢復該以太網幀；當一個物理層分段包括一個以上以太網幀時，恢復所述一個以上以太網幀；當一個以太網幀跨越兩個或更多物理層分段時，讀取所述兩個或多個物理層分段 頭部信息，恢復該以太網幀；重復第4步直至恢復出所有以太網幀。上述E0C網絡中物理層幀的解封裝方法是根據H和h從物理層幀中恢復以太網 幀。該方法不需要將整個物理層幀接收完畢后再開始恢復，只需要以物理層分段為單位即 可進行恢復。下面給出本發明E0C網絡中物理層幀的封裝與解封裝方法的一個具體實施例。首先給出h的一種實現方式，h的長度為兩字節，第一字節是指示位(Indicator)， 簡寫為i表示(位置信息)；第二字節是指針(Pointer)，簡寫為p表示(指示信息)。i中 的低三比特包含有效信息，其中第0個比特指示其后緊接著的p是否是一個有效指針；第1 個比特指示從緊接著的P到下一個i或到當前物理層分段結束之間的數據是否是有效的以 太網幀數據；第2個比特指示當前的h之后的下一個i或物理層分段的結束是否是一個以 太網幀的結束。P指向當前物理層分段內下一個i的位置，如果沒有下一個i，則P無效。P 的范圍局限于當前物理層分段，不會跨越多個物理層分段。然后給出H的一種實現方式，H的長度為兩字節，第一字節是指示位，簡寫為以I表 示(位置信息)；第二字節是指針，簡寫為P表示(指示信息)。I中的低三比特包含有效 信息，其中的第0個比特指示其后緊接著的P是否是一個有效指針；第1個比特指示從緊接 著的P到當前H之后的下一個i (如果i存在)或到當前物理層分段的結束(如果i不存 在)之間的數據是否有效；第2個比特指示當前H之后的下一個i或當前物理層分段的結 束是否是一個以太網幀的結束。P指向當前物理層分段內第一個i的位置，如果沒有i，則 P無效。P的范圍局限于當前物理層分段，不會跨越多個物理層分段。請參閱圖5，本發明E0C網絡中物理層幀的封裝的過程如下借用IEEE 802. 3標準中的Mil接口作為E0C網絡中數據鏈路層和物理層的數據 傳遞接口。TX_EN為高表示一個有效的以太網幀，TX_EN為低表示幀間隔(IPG)。第1步，在每個以太網幀之前加入兩字節的h。另外，為了保證接收端的以太網幀 之間有足夠的間隔，需要保留IPG的時間段，物理層在原IPG的時間段插入同樣長度的無效 以太網幀，無效以太網幀簡寫為IPG-2表示。接收時這些IPG-2會被丟棄，但保留對應的時 間段空余出來。第2步，將加入了 h和IPG-2的以太網幀的連續數據以186字節為單位分割為多 個數據塊，最后一個數據塊可以小于186字節或者進行填充以達到186字節。第3步，在每個長度為186字節的數據塊(最后一個數據塊可以小于186字節)之前加入兩字節的H，形成長度為188字節的數據塊。第4步，將每個長度為188字節的數據塊(最后一個數據塊可以小于188字節) 以RS(204，188) (RS(204,188)是一種FEC編碼方法，也可以采用其他FEC編碼方法)進行 編碼，產生16字節的F，將F加入到每個長度為188字節的數據塊之后，形成長度為204字 節的物理層分段。如果最后一個數據塊的長度小于188字節，先填充全零至188字節，再做RS (204， 188)編碼，產生16字節F之后將全零填充丟棄。第5步，將所有物理層分段依次連接，形成一個物理層幀的數據部分，在該數據部 分之前加入幀頭，和/或在該數據部分之后加入幀尾，形成一個物理層幀；所述幀頭和/或 幀尾包括物理層信道信息。最終得到的物理層幀的幀結構如圖6所示。每個h由i和p組成，每個p指向當 前物理層分段的下一個i (如果存在的話；如果不存在則P無效)。每個H由I和P組成， 每個P指向當前物理層分段的第一個i (如果存在的話；如果不存在則P無效)。圖6所示的物理層幀的解封裝的過程如下第1步，去除物理層幀的幀頭和/或幀尾，僅保留數據部分，將數據部分分解為多 個物理層分段；第2步，對每個物理層分段進行前向糾錯校驗，當出現不可糾正的錯誤，舍棄該物 理層分段；第3步，通過前向糾錯校驗后，舍棄所有物理層分段的F ；第4步，讀取第1個物理層分段開頭兩字節的I和P，初始時開辟一個空的以太網幀作為當前幀。當I的第0比特指示P有效、且I的第1個比特指示當前P的位置到P指向的位 置(即下一個i)之間(不包括這兩個位置本身)的數據有效、且I的第2個比特指示當前 H之后的下一個i就是以太網幀的結束標志時，提取當前P的位置到P指向的位置之間(不 包括這兩個位置本身)的數據作為當前以太網幀的數據，同時結束當前以太網幀。然后重 新開辟一個空的以太網幀作為當前幀。當I的第0比特指示P有效、且I的第1個比特指示當前P的位置到P指向的位 置(即下一個i)之間(不包括這兩個位置本身)的數據有效、且I的第2個比特指示當前 H之后的下一個i不是以太網幀的結束標志時，提取當前P的位置到P指向的位置之間(不 包括這兩個位置本身)的數據作為當前以太網幀的數據，但不會結束當前以太網幀。當I的第0比特指示P有效、且I的第1個比特指示當前P的位置到P指向的位 置(即下一個i)之間(不包括這兩個位置本身)的數據無效(此時忽略I的第2個比特) 時，丟棄當前P的位置到P指向的位置之間(不包括這兩個位置本身)的數據。當I的第0比特指示P無效、且I的第1個比特指示當前P的位置到當前物理層 分段的結束之間的數據有效、且I的第2個比特指示當前物理層分段的結束就是以太網幀 的結束標志時，提取當前P的位置到當前物理層分段的結束之間(不包括當前P，但包括分 段的結束)的數據作為當前以太網幀的數據，同時結束當前以太網幀。然后重新開辟一個 空的以太網幀作為當前幀。當I的第0比特指示P無效、且I的第1個比特指示當前P的位置到當前物理層分段的結束之間的數據有效、且I的第2個比特指示當前物理層分段的結束不是以太網幀 的結束標志時，提取當前P的位置到當前物理層分段的結束之間(不包括當前P，但包括分 段的結束)的數據作為當前以太網幀的數據，但不會結束當前以太網幀。當I的第0比特指示P無效、且I的第1個比特指示當前P的位置到當前物理層 分段的結束之間的數據無效(此時忽略I的第2個比特)時，丟棄當前P的位置到當前物 理層分段的結束之間的數據。在處理完當前物理層分段開頭的I、P后，如果P有效，即該物理層分段中還有第2 個i、P，繼續按和處理I、P相同的步驟處理完分段內所有的i、P。按相同步驟依次處理完所有的物理層分段，該物理層幀的解封裝即處理完畢。上述方法的第4步具有如下特點其一，I、P和i、p具有大致相同的格式，在解封裝時處理過程完全相同。其二，每個物理層分段都是獨立的。其三，每個物理層分段都至少含有一個開頭的I、P，零個或多個i、p。我們可以把 每個I、P(i、P)及其后跟隨的數據(不論是否有效)作為一個slice(片段)。那么物理層 分段就可以看作是由一個或多個slice通過指針串聯起來的結構。解封裝的過程就是根據 物理層分段固定位置的I、P作為起始指針，然后順次找到所有的slice，并從slice中解析 出所有數據的過程。請參閱圖7，圖中的橢圓形方框即是slice。其四，每個以太網幀可以看作是分布在一個或多個物理層分段中的一個或多個 slice組成的。解封裝的過程就是將這些分布的slice提取出來并組成一個以太網幀的過程。其五，按照以上的說明，I(i)中低三位比特的意義就可以解釋為I⑴的第0個比特表示當前slice中的P是否有效，有效則表明當前物理層分 段中存在下一個slice，無效則表明當前的slice已經是分段中的最后一個slice 了。I(i)的第1個比特表示當前slice中的數據是否有效。I⑴的第2個比特表示當前slice是否是其所在的以太網幀的最后一個slice。本發明E0C網絡中物理層幀的封裝與解封裝方法具有如下有益效果其一，封裝和解封裝操作都在物理層完成，對其上的數據鏈路層而言是完全透明 的，并且可以使同一物理層幀中的所有以太網幀共享相同的物理層信道信息，提高了傳輸 效率。其二，每個以太網幀所增加的只是兩字節的h，每個物理層分段所增加的只是兩字 節的H和16字節的F，有利于數據鏈路層對數據傳輸的調度。其三，新設計的物理層幀采用鏈表結構，形成物理層分段的過程中可以處理各種 長度的以太網幀(而不需要所有以太網幀都有一個固定長度)，解封裝物理層幀的過程中 不需要存儲整個物理層幀而是以物理層分段為單位。其四，每個物理層分段具有獨立的H和F，一個物理層分段出錯不會影響下一個物 理層分段。
權利要求
一種EOC網絡中物理層幀的封裝方法，其特征是，將EOC網絡的一個時段內的所有以太網幀封裝為一個物理層幀，將所述一個時段內的所有以太網幀作為物理層幀的數據部分，在該數據部分之前加上物理層幀的幀頭，和/或在該數據部分之后加上物理層幀的幀尾。
2.根據權利要求1所述的EOC網絡中物理層幀的封裝方法，其特征是，所述幀頭和/或 幀尾包括物理層信道信息，所述一個時段內的所有以太網幀共享這些物理層信道信息。
3.根據權利要求1所述的EOC網絡中物理層幀的封裝方法，其特征是，所述一個時段是 指半雙工EOC網絡中的一個下行時段或一個上行時段，或者指全雙工EOC網絡中的一個下 行周期或一個上行周期。
4.根據權利要求1所述的EOC網絡中物理層幀的封裝方法，其特征是，所述方法包括如 下步驟第1步，在每個以太網幀之前加入以太網幀頭部信息；第2步，將一個時段內的所有加入了以太網幀頭部信息的以太網幀以固定長度分割為 多個數據塊，最后一個數據塊的長度小于固定長度或者進行填充以達到固定長度；第3步，在分割后的每個數據塊之前加入物理層分段頭部信息；第4步，將加入了物理層分段頭部信息的每個數據塊以一種前向糾錯方法進行編碼， 產生的校驗信息加入到每個數據塊之后；之前加入物理層分段頭部信息、之后加入校驗信息的每個數據塊作為一個物理層分段；第5步，將所有物理層分段依次連接，形成一個物理層幀的數據部分，在該數據部分之 前加入幀頭，和/或在該數據部分之后加入幀尾，形成一個物理層幀；所述幀頭和/或幀尾 包括物理層信道信息。
5.根據權利要求4所述的EOC網絡中物理層幀的封裝方法，其特征是，所述以太網幀頭部信息包括位置信息和指示信息，其中的位置信息指示當前物理層分 段內下一個以太網幀頭部信息的位置，若當前物理層分段內不存在下一個以太網幀頭部信 息則該位置信息無效；其中的指示信息指示位置信息是否有效，以太網幀的數據是否有效， 以太網幀的起始或結束標志；所述物理層分段頭部信息包括位置信息和指示信息，其中的位置信息指示當前物理層 分段內第一個以太網幀頭部信息的位置，若當前物理層分段內不存在以太網幀頭部信息則 該位置信息無效；其中的指示信息指示位置信息是否有效，以太網幀的數據是否有效，以太 網幀的起始或結束標志。
6.根據權利要求5所述的EOC網絡中物理層幀的封裝方法，其特征是，所述以太網幀頭部信息以h表示，h的長度為兩字節，第一字節是指示位，以i表示；第 二字節是指針，以P表示；i中的第O個比特指示其后緊接著的P是否是一個有效指針；第 ι個比特指示從緊接著的P到下一個i或到當前物理層分段結束之間的數據是否是有效的 以太網幀數據；第2個比特指示當前的h之后的下一個i或物理層分段的結束是否是一個 以太網幀的結束；P指向當前物理層分段內下一個i的位置，如果沒有下一個i，則P無效； P的范圍局限于當前物理層分段；所述物理層分段頭部信息以H表示，H的長度為兩字節，第一字節是指示位，以I表示；第二字節是指針，以P表示；I中的第O個比特指示其后緊接著的P是否是一個有效指針； 第1個比特指示從緊接著的P到當前H之后的下一個i或到當前物理層分段的結束之間的 數據是否有效；第2個比特指示當前H之后的下一個i或當前物理層分段的結束是否是一 個以太網幀的結束；P指向當前物理層分段內第一個i的位置，如果沒有i，則P無效；P的 范圍局限于當前物理層分段。
7.根據權利要求5所述的EOC網絡中物理層幀的封裝方法，其特征是，所述方法包括如 下步驟第1步，在每個以太網幀之前加入兩字節的以太網幀頭部信息； 第2步，將加入了以太網幀頭部信息的以太網幀的連續數據以186字節為單位分割為 多個數據塊，最后一個數據塊小于186字節或者進行填充以達到186字節；第3步，在每個長度為186字節的數據塊之前加入兩字節的物理層分段頭部信息，形成 長度為188字節的數據塊；第4步，將每個長度為188字節的數據塊以RS (204，188)進行編碼，產生16字節的校 驗信息并將其加入到每個長度為188字節的數據塊之后，形成長度為204字節的物理層分 段；當最后一個數據塊的長度小于188字節時，先填充全零至188字節，再做RS (204，188) 編碼，產生16字節的校驗信息后將全零填充丟棄；第5步，將所有物理層分段依次連接，形成一個物理層幀的數據部分，在該數據部分之 前加入幀頭，和/或在該數據部分之后加入幀尾，形成一個物理層幀；所述幀頭和/或幀尾 包括物理層信道信息。
8.—種EOC網絡中物理層幀的解封裝方法，其特征是，提取所述物理層幀的數據部分， 恢復出一個或多個以太網幀。
9.根據權利要求8所述的EOC網絡中物理層幀的解封裝方法，其特征是，所述方法包括 如下步驟第1步，去除物理層幀的幀頭和/或幀尾，僅保留數據部分，將數據部分分解為多個物 理層分段；第2步，對每個物理層分段進行前向糾錯校驗，當出現不可糾正的錯誤，舍棄該物理層 分段；第3步，通過前向糾錯校驗后，舍棄所有物理層分段的校驗信息； 第4步，依次讀取每個物理層分段的物理層分段頭部信息，以及每個物理層分段中的 以太網幀頭部信息；當一個以太網幀完全在一個物理層分段內時，恢復該以太網幀； 當一個物理層分段包括一個以上以太網幀時，恢復所述一個以上以太網幀； 當一個以太網幀跨越兩個或更多物理層分段時，讀取所述兩個或多個物理層分段頭部 信息，恢復該以太網幀；重復第4步直至恢復出所有以太網幀。
10.根據權利要求6或9所述的EOC網絡中物理層幀的解封裝方法，其特征是，所述方 法的第4步具體包括如下步驟讀取第1個物理層分段開頭的I和P ；初始時開辟一個空的以太網幀作為當前幀； 當I的第O個比特指示P有效、且I的第1個比特指示當前P的位置到P指向的位置 之間的數據有效、且I的第2個比特指示當前H之后的下一個i就是以太網幀的結束標志 時，提取當前P的位置到P指向的位置之間的數據作為當前以太網幀的數據，同時結束當前 以太網幀；然后重新開辟一個空的以太網幀作為當前幀；當I的第O比特指示P有效、且I的第1個比特指示當前P的位置到P指向的位置之 間的數據有效、且I的第2個比特指示當前H之后的下一個i不是以太網幀的結束標志時， 提取當前P的位置到P指向的位置之間的數據作為當前以太網幀的數據，但不會結束當前 以太網幀；當I的第O比特指示P有效、且I的第1個比特指示當前P的位置到P指向的位置之 間的數據無效時，丟棄當前P的位置到P指向的位置之間的數據；當I的第O比特指示P無效、且I的第1個比特指示當前P的位置到當前物理層分段 的結束之間的數據有效、且I的第2個比特指示當前物理層分段的結束就是以太網幀的結 束標志時，提取當前P的位置到當前物理層分段的結束之間的數據作為當前以太網幀的數 據，同時結束當前以太網幀。然后重新開辟一個空的以太網幀作為當前幀；當I的第O比特指示P無效、且I的第1個比特指示當前P的位置到當前物理層分段 的結束之間的數據有效、且I的第2個比特指示當前物理層分段的結束不是以太網幀的結 束標志時，提取當前P的位置到當前物理層分段的結束之間的數據作為當前以太網幀的數 據，但不會結束當前以太網幀；當I的第O比特指示P無效、且I的第1個比特指示當前P的位置到當前物理層分段 的結束之間的數據無效時，丟棄當前P的位置到當前物理層分段的結束之間的數據；在處理完當前物理層分段開頭的I、P后，如果P有效，即該物理層分段中還有第2個i、 P，繼續按和處理I、P相同的步驟處理完分段內所有的i、P ；按相同步驟依次處理完所有的物理層分段，該物理層幀的解封裝即處理完畢。
全文摘要
本發明公開了一種EOC網絡中物理層幀的封裝方法，將EOC網絡的一個時段內的所有以太網幀封裝為一個物理層幀，將所述一個時段內的所有以太網幀作為物理層幀的數據部分，在該數據部分之前加上物理層幀的幀頭，和/或在該數據部分之后加上物理層幀的幀尾。所述幀頭和/或幀尾包括物理層信道信息，所述一個時段內的所有以太網幀共享這些物理層信道信息。本發明EOC網絡中物理層幀的解封裝方法是，提取所述物理層幀的數據部分，恢復出一個或多個以太網幀。本發明可以使同一物理層幀中的所有以太網幀共享相同的物理層信道信息，提高了傳輸效率。
文檔編號H04L29/06GK101841513SQ20091005696
公開日2010年9月22日 申請日期2009年3月20日 優先權日2009年3月20日
發明者聶紅兒, 高慶峰 申請人:天際微芯(北京)科技有限公司;普然技術公司