一種基于高可視化全景調(diào)測平臺的以太網(wǎng)口對接方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于高可視化全景調(diào)測平臺的以太網(wǎng)口對接方法，通過在鏈路兩端設(shè)備的任何一端的PHY中增加并行檢測功能，保證鏈路兩端的設(shè)備中有一個PHY芯片能夠清楚獲知對端PHY芯片的工作模式，隨后將本端設(shè)備中PHY芯片的工作模式與對端匹配，通過將PHY芯片設(shè)備進(jìn)行兼容來建立連接，最終實(shí)現(xiàn)PHY芯片能夠支持100BASE?FX、1000BASE?X的物理層協(xié)議，支持100BASE?FX/1000BASE?X自適應(yīng)協(xié)議。
【專利說明】
一種基于高可視化全景調(diào)測平臺的以太網(wǎng)口對接方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及智能變電站網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對接技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于高可視化全景 調(diào)測平臺的以太網(wǎng)口對接方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前變電站中的光以太網(wǎng)還有大量應(yīng)用的是100M光以太網(wǎng)和1000M光以太網(wǎng)，隨 著IED設(shè)備的增加以及報文數(shù)據(jù)的指數(shù)級增長，用戶對網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求日漸增大，1000M光 以太網(wǎng)替代100M光以太網(wǎng)是大勢所趨，智能變電站高可視化全景調(diào)測平臺即搭載1000M光 以太網(wǎng)口。但是在1000M光以太網(wǎng)替代100M光以太網(wǎng)的過程中，考慮到投資費(fèi)用問題，往往 不會將光纖兩端同時更換為1000M光以太網(wǎng)的設(shè)備，而是通過逐級更換接入層、匯集層、核 心層設(shè)備的方式進(jìn)行升級工作，由于這兩個接口的速率不同，100M光以太網(wǎng)接口數(shù)據(jù)速率 時125Mbps，而1000M光以太網(wǎng)接口數(shù)據(jù)速率時1250Mbps，無法直接對接建立鏈路，所以在這 個過程中必然存在1000M光以太網(wǎng)設(shè)備和IOOM光以太網(wǎng)設(shè)備對接的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種基于高可視化全景調(diào)測平臺的以太網(wǎng)口對接方法，能夠 設(shè)計速率不同的光以太網(wǎng)接口進(jìn)行對接，同時該技術(shù)也能夠?qū)崿F(xiàn)在支持自動協(xié)商和不支持 自動協(xié)商的1000M光以太網(wǎng)接口之間自動建立連接。
[0004] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是： 一種基于高可視化全景調(diào)測平臺的以太網(wǎng)口對接方法，包括有如下步驟： A:采用包含PHY芯片的FPGA進(jìn)行對接，所述的包含PHY芯片的FPGA主要包含五部分，分 別是以太網(wǎng)接口電路、100BASE-FX收發(fā)器、1000BASE-X收發(fā)器、100BASE-FX/1000BASE-X自 適應(yīng)和配置接口；基于100BASE-FX收發(fā)器和1000BASE-X收發(fā)器的物理層中PCS層、PMA層和 PMD層的結(jié)構(gòu)和協(xié)議，提取、識別現(xiàn)有的接收碼流的碼型和速率： B:當(dāng)PMA層指示有信號在接收時，并行檢測進(jìn)程同時打開100BASE-FX和1000BASE-X的 PM層的串行數(shù)據(jù)對齊功能： 基于PMA層設(shè)計NRZI編碼與解碼，PMA層將NRZI碼型的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成為PCS層鏈路對應(yīng) 可用的數(shù)據(jù)流； 對PCS層進(jìn)行串行數(shù)據(jù)與并行數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換，從串行數(shù)據(jù)中恢復(fù)時鐘信號和串行數(shù) 據(jù)對齊； C:任意一個PMA層的串行數(shù)據(jù)對齊功能指示對齊后，就將整個PHY芯片切換到指示對齊 的那個PMA層相同的工作模式，也即對齊功能調(diào)整本端設(shè)備PHY芯片的工作模式與對端匹 配； D:最終，當(dāng)兩個PMA層都指示對齊，則將所有的PHY芯片切換到1000BASE-X的工作模式； 所述的步驟A中具體包括如下步驟： Al:在物理編碼層中即PCS層，通過GMII接口的8bit/10bit數(shù)據(jù)按照8B/10B的規(guī)則編碼 為10bit/8bit-組的數(shù)據(jù)組，并生成載波監(jiān)聽和沖突檢測信號來支持半雙工的MAC層使用， 管理自動協(xié)商進(jìn)程； A2:物理介質(zhì)附加層，即在PCS層和PMD層之間傳輸數(shù)據(jù)的PMA層將IObit-組的數(shù)據(jù)組 與串行數(shù)據(jù)進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換，同時為PMD層提供數(shù)據(jù)環(huán)路。
[0005] 本端和對端兩個已實(shí)現(xiàn)支持自動適應(yīng)功能的PHY芯片正常建立鏈路，默認(rèn)工作模 式設(shè)置為1000BASE-X，用于保證兩個設(shè)備的發(fā)送初始狀態(tài)相同，避免出現(xiàn)循環(huán)鎖死。
[0006] 所述的光口包括以串行高速收發(fā)器的FPGA芯片為核心搭建硬件平臺，實(shí)現(xiàn)1000M 光以太網(wǎng)和100M光以太網(wǎng)接口對接。
[0007] 本發(fā)明通過在鏈路兩端設(shè)備的任何一端的PHY中增加并行檢測功能，保證鏈路兩 端的設(shè)備中有一個PHY芯片能夠清楚獲知對端PHY芯片的工作模式，隨后將本端設(shè)備中PHY 芯片的工作模式與對端匹配，通過將PHY芯片設(shè)備進(jìn)行兼容來建立連接，最終實(shí)現(xiàn)PHY芯片 能夠支持100BASE-FX、1000BASE-X的物理層協(xié)議，支持100BASE-FX/1000BASE-X自適應(yīng)協(xié) 議。通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備智能化的方式應(yīng)用于智能變電站二次系統(tǒng)的運(yùn)維過程中，提高了智能變 電站中網(wǎng)絡(luò)升級換代過程中的端口配置效率，為現(xiàn)場施工的高效運(yùn)轉(zhuǎn)提供便利。本方法可 以廣泛引用于以太網(wǎng)PHY芯片上，實(shí)現(xiàn)100M光以太網(wǎng)和1000M光以太網(wǎng)的自適應(yīng)，從而節(jié)約 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備升級過程中的端口配置時間。
【附圖說明】
[0008] 圖1為本發(fā)明的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009] 如圖1所示，一種基于高可視化全景調(diào)測平臺的以太網(wǎng)口對接方法，包括有如下步 驟： A:采用包含PHY芯片的FPGA進(jìn)行對接，所述的包含PHY芯片的FPGA主要包含五部分，分 別是以太網(wǎng)接口電路、100BASE-FX收發(fā)器、1000BASE-X收發(fā)器、100BASE-FX/1000BASE-X自 適應(yīng)和配置接口；基于100BASE-FX收發(fā)器和1000BASE-X收發(fā)器的物理層中PCS層、PMA層和 PMD層的結(jié)構(gòu)和協(xié)議，提取、識別現(xiàn)有的接收碼流的碼型和速率:其中，100BASE-FX收發(fā)器包 括：100BASE-FX接收器，主要完成100BASE-FX PMA層的工作。首先需要從接收到的125Mbps 的串行差分?jǐn)?shù)據(jù)流十恢復(fù)出125MHz的時鐘信號，然后對這125Mbps的差分信號進(jìn)行NRZI解 碼，最后對NRZI解碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行對齊操作，然后輸出鏈路狀態(tài)信號給100/1000M光以太網(wǎng) 自動匹配器。
[0010] l〇〇BASE_FX發(fā)連器，用以發(fā)送-個125Mbps的串行差分?jǐn)?shù)據(jù)，其發(fā)送的差分?jǐn)?shù)據(jù)流 為進(jìn)行了 NRZI編碼后的4B/5B編碼。當(dāng)發(fā)送器沒有數(shù)據(jù)需要發(fā)送的時候需要發(fā)送IDLE碼流 以便維持鏈路的連接。
[0011] 所述的I〇〇〇BASE_X收發(fā)器包括：1000BASE-X接收器，主要完成10D0BASE-X物理層 的功能首先需要從接收到的125Gbps的串行數(shù)據(jù)流中恢復(fù)出125Gbps的時鐘信號，然后對這 個125Gbps的串行數(shù)據(jù)進(jìn)行對齊操作，緊接著對齊的數(shù)據(jù)進(jìn)行8B/10B解碼，最后輸出鏈路狀 態(tài)信號給100/1000M光以太網(wǎng)自動適配器。
[0012] 1000BASEX發(fā)送器，用以發(fā)送125Gbps的串行差分?jǐn)?shù)據(jù)，其發(fā)送的數(shù)據(jù)為8B/10B編 碼后的串行數(shù)據(jù);發(fā)送器沒有數(shù)據(jù)發(fā)送的時候，需要發(fā)送IDLE碼流以便維持?jǐn)?shù)據(jù)鏈路的連 接。
[0013] 所述的100BASE-FX /1000BASE-X自適應(yīng)，用于解析100BASE-FX收發(fā)器和 1000BASE-X收點(diǎn)器的狀志，調(diào)整100BASE-FX收發(fā)器和I000BASE-X收發(fā)器的工作模式。
[0014] 實(shí)現(xiàn)1000M光以太網(wǎng)接口與100M光以太網(wǎng)接口對接并執(zhí)行數(shù)據(jù)交換，通過串行高 速收發(fā)器的FPGA芯片實(shí)現(xiàn)邏輯功能。
[0015] 所述的步驟A中具體包括如下步驟： Al:在物理編碼層中即PCS層，通過GMII接口的8bit/10bit數(shù)據(jù)按照8B/10B的規(guī)則編碼 為10bit/8bit-組的數(shù)據(jù)組，并生成載波監(jiān)聽和沖突檢測信號來支持半雙工的MAC層使用， 管理自動協(xié)商進(jìn)程； A2:物理介質(zhì)附加層，即在PCS層和PMD層之間傳輸數(shù)據(jù)的PMA層將IObit-組的數(shù)據(jù)組 與串行數(shù)據(jù)進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換，同時為PMD層提供數(shù)據(jù)環(huán)路； B:當(dāng)PMA層指示有信號在接收時，并行檢測進(jìn)程同時打開100BASE-FX和1000BASE-X的 PMA層的串行數(shù)據(jù)對齊功能：基于PMA層設(shè)計NRZI編碼與解碼，PMA層將NRZI碼型的數(shù)據(jù)流 轉(zhuǎn)換成為PCS層鏈路對應(yīng)可用的數(shù)據(jù)流； 對PCS層進(jìn)行串行數(shù)據(jù)與并行數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換，從串行數(shù)據(jù)中恢復(fù)時鐘信號和串行數(shù) 據(jù)對齊； C:任意一個PMA層的串行數(shù)據(jù)對齊功能指示對齊后，就將整個PHY芯片切換到指示對齊 的那個PMA層相同的工作模式，也即對齊功能調(diào)整本端設(shè)備PHY芯片的工作模式與對端匹 配； D:最終，當(dāng)兩個PMA層都指示對齊，則將所有的PHY芯片切換到1000BASE-X的工作模式； 自適應(yīng)模式下的PHY工作模式真值表，如表1所不。
[0016] 表1 本端和對端兩個已實(shí)現(xiàn)支持自動適應(yīng)功能的PHY芯片正常建立鏈路，默認(rèn)工作模式設(shè) 置為1000BASE-X，用于保證兩個設(shè)備的發(fā)送初始狀態(tài)相同，避免出現(xiàn)循環(huán)鎖死。
[0017] 以串行高速收發(fā)器的FPGA芯片為核心搭建硬件平臺，實(shí)現(xiàn)1000M光以太網(wǎng)和100M 光以太網(wǎng)接口對接。以太網(wǎng)接口電路實(shí)現(xiàn)光信號到電信號的轉(zhuǎn)換以及電信號到光信號的轉(zhuǎn) 換。接收方向上光電轉(zhuǎn)換器將光信號轉(zhuǎn)換為高速串行差分電信號提供給FPGA處理，發(fā)送方 向上將FPGA輸出的高速差分串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為光信號發(fā)送到光纖鏈路上。
[0018]本專利旨在智能變電站二次系統(tǒng)高可視化全景調(diào)測平臺的基礎(chǔ)之上設(shè)計兩種速 率的光以太網(wǎng)接口對接的方法，同時該技術(shù)也能夠?qū)崿F(xiàn)在支持自動協(xié)商和不支持自動協(xié)商 的1000M光以太網(wǎng)接口之間自動建立連接，能夠應(yīng)用于智能變電站二次系統(tǒng)的運(yùn)維過程中， 有效提高變電站網(wǎng)絡(luò)升級換代過程中的端口配置效率。本設(shè)計可以為1G/10G光以太網(wǎng)接 口，10G/40G光以太網(wǎng)接口實(shí)現(xiàn)自動對接以及同樣模式的網(wǎng)絡(luò)升級提供參考。通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 智能化的方式應(yīng)用于智能變電站二次系統(tǒng)的運(yùn)維過程中，提高了智能變電站中網(wǎng)絡(luò)升級換 代過程中的端口配置效率，為現(xiàn)場施工的高效運(yùn)轉(zhuǎn)提供便利。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于高可視化全景調(diào)測平臺的以太網(wǎng)口對接方法，其特征在于:包括有如下步 驟： A:采用包含PHY芯片的FPGA進(jìn)行對接，所述的包含PHY芯片的FPGA主要包含五部分，分 別是以太網(wǎng)接口電路、100BASE-FX收發(fā)器、1000BASE-X收發(fā)器、100BASE-FX/1000BASE-X自 適應(yīng)和配置接口；基于100BASE-FX收發(fā)器和1000BASE-X收發(fā)器的物理層中PCS層、PMA層和 PMD層的結(jié)構(gòu)和協(xié)議，提取、識別現(xiàn)有的接收碼流的碼型和速率： B:當(dāng)PMA層指示有信號在接收時，并行檢測進(jìn)程同時打開100BASE-FX和1000BASE-X的 PM層的串行數(shù)據(jù)對齊功能： 基于PMA層設(shè)計NRZI編碼與解碼，PMA層將NRZI碼型的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成為PCS層鏈路對應(yīng) 可用的數(shù)據(jù)流； 對PCS層進(jìn)行串行數(shù)據(jù)與并行數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換，從串行數(shù)據(jù)中恢復(fù)時鐘信號和串行數(shù) 據(jù)對齊； C:任意一個PMA層的串行數(shù)據(jù)對齊功能指示對齊后，就將整個PHY芯片切換到指示對齊 的那個PMA層相同的工作模式，也即對齊功能調(diào)整本端設(shè)備PHY芯片的工作模式與對端匹 配； D:最終，當(dāng)兩個PMA層都指示對齊，則將所有的PHY芯片切換到1000BASE-X的工作模式。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高可視化全景調(diào)測平臺的以太網(wǎng)口對接方法，其特征在 于:所述的步驟A中具體包括如下步驟： Al:在物理編碼層中即PCS層，通過GMII接口的8bit/10bit數(shù)據(jù)按照8B/10B的規(guī)則編碼 為10bit/8bit-組的數(shù)據(jù)組，并生成載波監(jiān)聽和沖突檢測信號來支持半雙工的MAC層使用， 管理自動協(xié)商進(jìn)程； A2:物理介質(zhì)附加層，即在PCS層和PMD層之間傳輸數(shù)據(jù)的PMA層將IObit-組的數(shù)據(jù)組 與串行數(shù)據(jù)進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換，同時為PMD層提供數(shù)據(jù)環(huán)路。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于高可視化全景調(diào)測平臺的以太網(wǎng)口對接方法，其特征在 于:本端和對端兩個已實(shí)現(xiàn)支持自動適應(yīng)功能的PHY芯片正常建立鏈路，默認(rèn)工作模式設(shè)置 為1000BASE-X，用于保證兩個設(shè)備的發(fā)送初始狀態(tài)相同，避免出現(xiàn)循環(huán)鎖死。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于高可視化全景調(diào)測平臺的以太網(wǎng)口對接方法，其特征在 于:所述的光口包括以串行高速收發(fā)器的FPGA芯片為核心搭建硬件平臺，實(shí)現(xiàn)1000M光以太 網(wǎng)和100M光以太網(wǎng)接口對接。
【文檔編號】H04L12/24GK105915382SQ201610273381
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月28日
【發(fā)明人】吳春紅, 石光, 韓偉, 劉磊, 馬偉東, 張峰, 時晨, 蔡得雨, 喬利紅, 孔圣立, 魏文秀
【申請人】國網(wǎng)河南省電力公司電力科學(xué)研究院, 國家電網(wǎng)公司