介绍一种光电互联网络架构及数据传输方法与流程

本站介绍的介绍一种光电互联网络架构及数据传输方法与流程,小编为您具体介绍一下


本发明涉及光电互联网络技术领域,尤其涉及一种光电互联网络架构及数据传输方法。



背景技术:

随着大规模集成电路的发展和通信数据量的激增,高速数据采集传输系统逐渐受到追捧。传统的基于总线形式的传输系统架构由于扩展性差、功耗和面积等问题,逐渐不适合现代技术发展。因此一种新的片上网络通信系统技术成为了新的解决方案,通过将系统的计算资源和通信资源分离开,利用系统的路由器进行处理器之间的互联,相对比原有的基于总线形式的传输系统架构具有不可比拟的优势,但是基于电互联的片上网络由于集成过多的ip核会带来高的传输时延、容易受到电磁干扰、功率和通信带宽等方面的问题。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种光电互联网络架构及数据传输方法,降低传输时延,提高抗干扰性和通信带宽。

为实现上述目的,第一方面,本发明提供了一种光电互联网络架构,所述光电互联网络架构包括资源节点、资源网络接口、路由控制器、电路路由器、光电转换接口和光路路由器,所述资源节点、所述资源网络接口和所述路由控制器电性连接,所述电路路由器与所述路由控制器电性连接,所述光电转换接口分别与所述资源网络接口和所述光路路由器电性连接,所述光路路由器还与所述路由控制器电性连接,

所述资源节点,用于产生和接收链路配置数据和有效数据;

所述资源网络接口,用于数据的打包和控制数据包的传输方式;

所述路由控制器,用于根据所述链路配置数据包中的路由信息进行配置请求的传输,对所述光路路由器的链路进行配置,根据链路释放信号的信息对链路进行释放;

所述电路路由器,用于传输电信号的数据包和相关的控制信号;

所述光电转换接口,用于将电信号的数据包转换成光信号的数据包;

所述光路路由器,用于传输光信号的数据包。

其中,所述资源网络接口包括链路配置资源打包器、数据包打包器和传输方式控制器,所述链路配置资源打包器和所述数据包打包器分别与所述传输方式控制器电性连接,

所述链路配置资源打包器,用于将所述资源节点产生的链路配置数据中的路由信息组成链路配置数据包;

所述数据包打包器,用于将所述资源节点产生的有效数据组成数据包;

所述传输方式控制器,用于根据所述链路配置数据包进行传输方式的判断,并将所述数据包进行传输。

其中,所述传输方式控制器包括路由信息计算模块和交换开关,所述路由信息计算模块与所述链路配置资源打包器电性连接,所述交换开关与所述数据包打包器电性连接,

所述路由信息计算模块,用于提取所述链路配置数据包中的路由信息,计算源节点到目的节点的路由跳数和传输数据包的数量,进行传输方式的判断;

所述交换开关,用于将所述数据包传输至所述路由器。

其中,所述光电转换接口包括数据缓存模块、数据转换模块和高速串行收发器,所述数据缓存模块、所述数据转换模块和所述高速串行收发器依次电性连接,

所述数据缓存模块,用于匹配数据传输位宽,提高数据的传输效率并且进行数据的跨时钟域处理;

所述数据转换模块,用于将数据包格式转化成axi4_stream协议格式发送到所述高速串行收发器;

所述高速串行收发器,用于解决时钟速率匹配和相位补偿的问题,并通过并串转换将所述数据包以差分数据信号发送出去。

第二方面,本发明提供一种光电互联网络数据传输方法,包括:

将链路配置数据包通过传输方式控制器传输至路由控制器网络;

接收所述链路配置数据包,进行配置请求的传输,得到配置完成信号;

根据所述配置完成信号产生数据包,通过光电转换接口传输至光路路由器;

经过所述光路路由器的传输后,通过所述光电转换接口将数据包传输至资源节点并计数;

完成计数,释放传输链路,完成光电互联网络的数据传输。

其中,所述将链路配置数据包通过传输方式控制器传输至路由控制器网络,包括:

通过伪随机序列的方法,使资源节点产生路由信息数据,由资源网络接口将所述路由信息进行打包得到链路配置数据包,并由传输方式控制器提取所述链路配置数据包中的路由信息,根据路由信息将所述链路配置数据包传输至路由控制器网络。

其中,接收所述链路配置数据包,进行配置请求的传输,得到配置完成信号,包括:

接收所述链路配置数据包后,所述路由控制器根据所述链路配置数据包的路由信息,进行配置请求的传输,直至得到配置请求准许信号后,将所述链路配置数据包传输至目的路由控制器,完成对光路路由器的链路配置,并对所述链路配置数据包进行修改,得到配置完成信号。

其中,所述根据所述配置完成信号产生数据包,通过光电转换接口传输至光路路由器,包括:

将所述配置完成信号通过光电转换传输至所述资源节点后,由所述资源节点产生数据包,并通过光电转换传输至光路路由器。

其中,经过所述光路路由器的传输后,通过所述光电转换接口将数据包传输至资源节点并计数,包括:

经过所述光路路由器的传输后,将所述数据包通过光电转换接口传输至所述资源节点,并对传输的数据包进行计数,当数据包的计数值达到链路配置数据包中的数据包数量时,标志着数据包全部传输完成,并发出数据传输完成信号。

其中,所述完成计数,释放传输链路,完成光电互联网络的数据传输,包括:

接收所述数据传输完成信号,并发出链路释放信号,释放所有数据占用的所述光路路由器的链路,完成所述光电互联网络的数据传输。

本发明的一种光电互联网络架构及数据传输方法,所述光电互联网络架构包括资源节点、资源网络接口、路由控制器、电路路由器、光电转换接口和光路路由器,所述资源节点、所述资源网络接口和所述路由控制器电性连接,所述电路路由器分别与所述资源网络接口和所述路由控制器电性连接,所述光电转换接口分别与所述资源网络接口和所述光路路由器电性连接,所述光路路由器还与所述路由控制器电性连接,将链路配置数据包通过传输方式控制器传输至路由控制器网络;接收所述链路配置数据包,进行配置请求的传输,得到配置完成信号;根据所述配置完成信号产生数据包,通过光电转换接口传输至光路路由器;经过所述光路路由器的传输后,通过所述光电转换接口将数据包传输至资源节点并计数;完成计数,释放传输链路,完成光电互联网络的数据传输,降低传输时延,提高抗干扰性和通信带宽。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的一种光电互联网络架构的结构示意图。

图2是本发明提供的一种光电互联网络架构的拓扑结构示意图。

图3是本发明提供的资源网络接口结构示意图。

图4是本发明提供的光电转换接口的结构示意图。

图5是本发明提供的一种光电互联网络数据传输方法的步骤示意图。

1-资源节点、2-资源网络接口、3-路由控制器、4-电路路由器、5-光电转换接口、6-光路路由器、21-链路配置资源打包器、22-数据包打包器、23-传输方式控制器、231-路由信息计算模块、232-交换开关、51-数据缓存模块、52-数据转换模块、53-高速串行收发器。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中,需要理解的是,术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。

请参阅图1,本发明提供一种光电互联网络架构,所述光电互联网络架构包括资源节点1、资源网络接口2、路由控制器3、电路路由器4、光电转换接口5和光路路由器6,所述资源节点1、所述资源网络接口2和所述路由控制器3电性连接,所述电路路由器4与所述资源网络接口2电性连接,所述光电转换接口5分别与所述资源网络接口2和所述光路路由器6电性连接,所述光路路由器6还与所述路由控制器3电性连接,

所述资源节点1,用于产生和接收链路配置数据和有效数据;

所述资源网络接口2,用于数据的打包和控制数据包的传输方式;

所述路由控制器3,用于根据所述链路配置数据包中的路由信息进行配置请求的传输,对所述光路路由器6的链路进行配置,根据链路释放信号的信息对链路进行释放;

所述电路路由器4,用于传输电信号的数据包和相关的控制信号;

所述光电转换接口5,用于将电信号的数据包转换成光信号的数据包;

所述光路路由器6,用于传输光信号的数据包。

在本实施方式中,所述光电互联网络架构包括资源节点1、资源网络接口2、路由控制器3、电路路由器4、光电转换接口5和光路路由器6,所述资源节点1、所述资源网络接口2和所述路由控制器3电性连接,所述电路路由器4与所述资源网络接口2电性连接,所述光电转换接口5分别与所述资源网络接口2和所述光路路由器6电性连接,所述光路路由器6还与所述路由控制器3电性连接,其中,所述光电互联网络的拓扑结构如图2所示,首先将所述资源节点1通过伪随机序列的方法产生的路由信息,通过所述资源网络接口2进行数据打包,组成链路配置数据包,并提取所述链路配置数据包中的路由信息,计算源节点到目的节点的路由跳数和传输数据包的数量,进行传输方式的判断,当传输方式为光路路由器6传输时,利用所述路由控制器3根据所述链路配置数据包中的路由信息进行配置请求的传输,对所述光路路由器6的链路进行配置,当所述光路路由器6的传输链路配置完成之后,所述资源网络接口2接收到配置完成信号,由所述资源节点1根据所述配置完成信号产生数据包,利用光电转换接口5转换成光信号在所述光路路由器6中传输,传输到目的节点之后通过所述光电转换接口5传输至所述资源节点1,数据包传输到所述资源节点1时,并对传输的数据包计数,当接收的数据包数量等于路由信息中的数据包数量时,数据传输完成,由所述资源网络接口2产生数据传输完成信号发送到所述路由控制器3进行所述光路路由器6的传输链路的释放,当光路路由器6的传输链路释放完成,完成光电互联网络的数据传输,降低传输时延,提高抗干扰性和通信带宽,并且利用fpga进行开发和所述光电转换接口5实现光电互联网络的设计,便于设计开发和较低的使用成本。

进一步的,所述资源网络接口2包括链路配置资源打包器21、数据包打包器22和传输方式控制器23,所述链路配置资源打包器21和所述数据包打包器22分别与所述传输方式控制器23电性连接,

所述链路配置资源打包器21,用于将所述资源节点1产生的链路配置数据中的路由信息组成链路配置数据包;

所述数据包打包器22,用于将所述资源节点1产生的有效数据组成数据包;

所述传输方式控制器23,用于根据所述链路配置数据包进行传输方式的判断,并将所述数据包进行传输。

在本实施方式中,所述资源网络接口2包括链路配置资源打包器21、数据包打包器22和传输方式控制器23,所述链路配置资源打包器21和所述数据包打包器22分别与所述传输方式控制器23电性连接,其结构如图3所示,当所述资源节点1的数据包到来之前,首先传输路由信息,路由信息进入所述链路配置数据包打包器22,组成链路配置数据包,链路配置数据包发送到所述传输方式控制器23,传输方式控制器23提取链路配置数据包中的路由信息,计算源节点到目的节点的路由跳数和传输数据包的数量,进行传输方式的判断,当所述资源节点1产生有效数据时,利用所述数据包打包器22进行数据打包,并传输至传输方式控制器23,所述传输方式控制器23根据所述链路配置数据包中源节点到目的节点的路由跳数、发送数据包的数量来确定数据的传输方式,以提高数据的传输速度,降低数据的传输时延。

进一步的,所述传输方式控制器23包括路由信息计算模块231和交换开关232,所述路由信息计算模块与所述链路配置资源打包器21电性连接,所述交换开关232与所述数据包打包器22电性连接,

所述路由信息计算模块,用于提取所述链路配置数据包中的路由信息,计算源节点到目的节点的路由跳数和传输数据包的数量,进行传输方式的判断;

所述交换开关232,用于将所述数据包传输至所述路由器。

在本实施方式中,所述传输方式控制器23包括路由信息计算模块231和交换开关232,所述路由信息计算模块与所述链路配置资源打包器21电性连接,所述交换开关232与所述数据包打包器22电性连接,如图3所示,利用所述路由信息计算模块231提取所述链路配置数据包中的路由信息,便于所述传输方式控制器23对传输方式进行判断,而所述交换开关232则根据所述判断结果,将对应的数据包传输至对应的所述电路路由器4或所述光路路由器6。

进一步的,所述光电转换接口5包括数据缓存模块51、数据转换模块52和高速串行收发器53,所述数据缓存模块51、所述数据转换模块52和所述高速串行收发器53依次电性连接,

所述数据缓存模块51,用于匹配数据传输位宽,提高数据的传输效率并且进行数据的跨时钟域处理;

所述数据转换模块52,用于将数据包格式转化成axi4_stream协议格式发送到所述高速串行收发器53;

所述高速串行收发器53,用于解决时钟速率匹配和相位补偿的问题,并通过并串转换将所述数据包以差分数据信号发送出去。

在本实施方式中,所述光电转换接口5包括数据缓存模块51、数据转换模块52和高速串行收发器53,所述数据缓存模块51、所述数据转换模块52和所述高速串行收发器53依次电性连接,其结构如图4所示,当所述资源网络接口2发送过来的32位的数据包进入所述数据缓存模块51缓存,所述数据缓存模块51接收所述数据转换模块52发送过来的控制信号进行数据的读取,读出的数据位宽为64位,数据进入所述数据转换模块52转换成axi4_stream协议的数据格式发送到所述高速串行收发器53,在所述高速串行收发器53中数据包经过64/66b编码后,数据进入发送缓存区,用于解决时钟速率匹配和相位补偿的问题,之后通过并串转换将数据以差分数据信号发送出去,并且采用基于fpga的所述高速串行收发器53作为所述光电转换接口5的物理层电路,并行数据通过axi4_stream协议转换接口与所述高速串行收发器53连接,之后并行数据通过64/66b编码,经过并串转换成差分数据信号,连接sfp组成所述光电转换接口5,改变数据的传输方式,降低了网络的拥塞程度,提高了数据传输效率。

请参阅图5,本发明提供一种光电互联网络数据传输方法,包括:

s101、将链路配置数据包通过传输方式控制器传输至路由控制器网络。

具体的,通过伪随机序列的方法,使所述资源节点1产生路由信息数据,由资源网络接口2中的链路配置资源打包器21将所述路由信息进行打包得到链路配置数据包,并由传输方式控制器23中的路由信息计算模块231提取所述链路配置数据包中的路由信息,利用所述交换开关232根据路由信息决定链路配置数据包的数据传输为电路路由器4传输或者光路路由器6传输,若为电路路由器4传输,则利用分组交换的方式进行,直接将数据包传输至所述资源网络接口2缓存传输,若为光路路由器6传输,则利用电路传输的方式进行数据包的传输,将所述链路配置数据包传输至所述路由控制器3进行链路配置。

s102、接收所述链路配置数据包,进行配置请求的传输,得到配置完成信号。

具体的,所述路由控制器3接收所述链路配置数据包后,根据所述链路配置数据包的路由信息,进行配置请求的传输,具体的,在所述路由控制器3中,根据所述路由信息,进行下一跳方向的判定,并发送配置请求,得到下一个路由控制器3的配置请求准许信号后,所述链路配置数据包则进行传输,否则,所述链路配置数据包则在当前所述路由控制器3等待,直至得到配置请求准许信号后,才进行传输,直至传输至目的路由控制器3,完成对所述光路路由器6的路径配置,并对所述链路配置数据包进行修改,得到配置完成信号。

s103、根据所述配置完成信号产生数据包,通过光电转换接口传输至光路路由器。

具体的,将所述配置完成信号传输至所述资源节点1中,所述资源节点1接收到所述配置完成信号后产生数据包,利用所述光电转换接口5将所述资源网络接口2发送过来的32位的有效数据包转换为数据位宽为64位的数据包,axi4_stream协议的数据格式发送到高速串行收发器53,在高速串行收发器53中数据包经过64/66b编码后,数据进入发送缓存区,用于解决时钟速率匹配和相位补偿的问题,之后通过并串转换将数据以差分数据信号发送通过sfp将数据包以光信号的形式发送,利用光纤传输到所述光路路由器6中。

s104、经过所述光路路由器的传输后,通过所述光电转换接口将数据包传输至资源节点并计数。

具体的,完成所述光路路由器6的传输后,通过所述光电转换接口5将数据包传输至目的资源节点1,并对传输的数据包进行计数,当数据包的计数值达到链路配置数据包中的数据包数量时,标志着数据包全部传输完成,同时发出数据传输完成信号。

s105、完成计数,释放传输链路,完成光电互联网络的数据传输。

具体的,传输完成后,接收所述数据传输完成信号,并发出链路释放信号,解除当前路由控制器3的占用并释放链路,直至所述链路释放信号传输到源路由控制器3,释放所有数据占用的所述光路路由器6的链路,完成所述光电互联网络的数据传输。

本发明的一种光电互联网络架构及数据传输方法,所述光电互联网络架构包括资源节点1、资源网络接口2、路由控制器3、电路路由器4、光电转换接口5和光路路由器6,所述资源节点1、所述资源网络接口2和所述路由控制器3电性连接,所述电路路由器4分别与所述资源网络接口2和所述路由控制器3电性连接,所述光电转换接口5分别与所述资源网络接口2和所述光路路由器6电性连接,所述光路路由器6还与所述路由控制器3电性连接,将链路配置数据包通过传输方式控制器23传输至路由控制器3网络;接收所述链路配置数据包,进行配置请求的传输,得到配置完成信号;根据所述配置完成信号产生数据包,通过光电转换接口5传输至光路路由器6;经过所述光路路由器6的传输后,通过所述光电转换接口5将数据包传输至资源节点1并计数;完成计数,释放传输链路,完成光电互联网络的数据传输,降低传输时延,提高抗干扰性和通信带宽。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程,并依本发明权利要求所作的等同变化,仍属于发明所涵盖的范围。


技术特征:

1.一种光电互联网络架构,其特征在于,所述光电互联网络架构包括资源节点、资源网络接口、路由控制器、电路路由器、光电转换接口和光路路由器,所述资源节点、所述资源网络接口和所述路由控制器电性连接,所述电路路由器与所述资源网络接口电性连接,所述光电转换接口分别与所述资源网络接口和所述光路路由器电性连接,所述光路路由器还与所述路由控制器电性连接,

所述资源节点,用于产生和接收链路配置数据和有效数据;

所述资源网络接口,用于数据的打包和控制数据包的传输方式;

所述路由控制器,用于根据所述链路配置数据包中的路由信息进行配置请求的传输,对所述光路路由器的链路进行配置,根据链路释放信号的信息对链路进行释放;

所述电路路由器,用于传输电信号的数据包和相关的控制信号;

所述光电转换接口,用于将电信号的数据包转换成光信号的数据包;

所述光路路由器,用于传输光信号的数据包。

2.如权利要求1所述的一种光电互联网络架构,其特征在于,所述资源网络接口包括链路配置资源打包器、数据包打包器和传输方式控制器,所述链路配置资源打包器和所述数据包打包器分别与所述传输方式控制器电性连接,

所述链路配置资源打包器,用于将所述资源节点产生的链路配置数据中的路由信息组成链路配置数据包;

所述数据包打包器,用于将所述资源节点产生的有效数据组成数据包;

所述传输方式控制器,用于根据所述链路配置数据包进行传输方式的判断,并将所述数据包进行传输。

3.如权利要求2所述的一种光电互联网络架构,其特征在于,所述传输方式控制器包括路由信息计算模块和交换开关,所述路由信息计算模块与所述链路配置资源打包器电性连接,所述交换开关与所述数据包打包器电性连接,

所述路由信息计算模块,用于提取所述链路配置数据包中的路由信息,计算源节点到目的节点的路由跳数和传输数据包的数量,进行传输方式的判断;

所述交换开关,用于将所述数据包传输至所述路由器。

4.如权利要求1所述的一种光电互联网络架构,其特征在于,所述光电转换接口包括数据缓存模块、数据转换模块和高速串行收发器,所述数据缓存模块、所述数据转换模块和所述高速串行收发器依次电性连接,

所述数据缓存模块,用于匹配数据传输位宽,提高数据的传输效率并且进行数据的跨时钟域处理;

所述数据转换模块,用于将数据包格式转化成axi4_stream协议格式发送到所述高速串行收发器;

所述高速串行收发器,用于解决时钟速率匹配和相位补偿的问题,并通过并串转换将所述数据包以差分数据信号发送出去。

5.一种光电互联网络数据传输方法,其特征在于,包括:

将链路配置数据包通过传输方式控制器传输至路由控制器网络;

接收所述链路配置数据包,进行配置请求的传输,得到配置完成信号;

根据所述配置完成信号产生数据包,通过光电转换接口传输至光路路由器;

经过所述光路路由器的传输后,通过所述光电转换接口将数据包传输至资源节点并计数;

完成计数,释放传输链路,完成光电互联网络的数据传输。

6.如权利要求5所述的一种光电互联网络数据传输方法,其特征在于,所述将链路配置数据包通过传输方式控制器传输至路由控制器网络,包括:

通过伪随机序列的方法,使资源节点产生路由信息数据,由资源网络接口将所述路由信息进行打包得到链路配置数据包,并由传输方式控制器提取所述链路配置数据包中的路由信息,根据路由信息将所述链路配置数据包传输至路由控制器网络。

7.如权利要求6所述的一种光电互联网络数据传输方法,其特征在于,接收所述链路配置数据包,进行配置请求的传输,得到配置完成信号,包括:

接收所述链路配置数据包后,所述路由控制器根据所述链路配置数据包的路由信息,进行配置请求的传输,直至得到配置请求准许信号后,将所述链路配置数据包传输至目的路由控制器,完成对光路路由器的链路配置,并对所述链路配置数据包进行修改,得到配置完成信号。

8.如权利要求7所述的一种光电互联网络数据传输方法,其特征在于,所述根据所述配置完成信号产生数据包,通过光电转换接口传输至光路路由器,包括:

将所述配置完成信号通过光电转换传输至所述资源节点后,由所述资源节点产生数据包,并通过光电转换传输至光路路由器。

9.如权利要求8所述的一种光电互联网络数据传输方法,其特征在于,经过所述光路路由器的传输后,通过所述光电转换接口将数据包传输至资源节点并计数,包括:

经过所述光路路由器的传输后,将所述数据包通过光电转换接口传输至所述资源节点,并对传输的数据包进行计数,当数据包的计数值达到链路配置数据包中的数据包数量时,标志着数据包全部传输完成,并发出数据传输完成信号。

10.如权利要求9所述的一种光电互联网络数据传输方法,其特征在于,所述完成计数,释放传输链路,完成光电互联网络的数据传输,包括:

接收所述数据传输完成信号,并发出链路释放信号,释放所有数据占用的所述光路路由器的链路,完成所述光电互联网络的数据传输。

技术总结
本发明公开了一种光电互联网络架构及数据传输方法,所述光电互联网络架构包括资源节点、资源网络接口、路由控制器、电路路由器、光电转换接口和光路路由器,将链路配置数据包通过传输方式控制器传输至路由控制器网络;接收所述链路配置数据包,进行配置请求的传输,得到配置完成信号;根据所述配置完成信号产生数据包,通过光电转换接口传输至光路路由器;经过所述光路路由器的传输后,通过所述光电转换接口将数据包传输至资源节点并计数;完成计数,释放传输链路,完成光电互联网络的数据传输,降低传输时延,提高抗干扰性和通信带宽。

技术研发人员:许川佩;吴辉;张硕;廖加锋;梁志勋;朱爱军
受保护的技术使用者:桂林电子科技大学
技术研发日:2020.02.24
技术公布日:2020.06.26

介绍一种光电互联网络架构及数据传输方法与流程的相关内容如下: