CN111131067A - 数传电台的以太网通信方法、数传电台 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种数传电台的以太网通信方法、数传电台，该方法包括：接收以太网侧的以太网帧，其中，以太网侧通信连接外部设备；对以太网帧进行处理得到发送信号；切换至发送模式；将发送信号发送至对端数传电台。通过本申请的技术方案实现了数传电台之间的以太网通信，使与数传电台连接并通过数传电台与其他设备通信的外部设备更加多样化，扩大了数传电台的使用范围。

Description

数传电台的以太网通信方法、数传电台

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种数传电台的以太网通信方法、数传电台。

背景技术

目前在无线数传电台领域，大部分数传电台要实现发送数据都是基于将接收到的UART端口的数据进行电台报文封装之后，再经过调制，然后通过收发器发送出去；对于接收数据，也是将解调后的数据，按照协议解包之后，直接发送到UART端口。这种数传电台的缺陷在于，在工业物联网越来越普及的情况下，这一类的数传电台已经无法满足用户需求，无法将数传电台自身的数据或与数传电台数据连接的外部设备的数据直接通过IP网络推送到数据中心，或者无法直接从数据中心访问到数传电台远端连接的外部设备。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本申请提供了一种数传电台的以太网通信方法、数传电台。

第一方面，本申请实施例提供了一种数传电台的以太网通信方法，该方法包括：

接收以太网侧的以太网帧，其中，以太网侧通信连接外部设备；

对以太网帧进行处理得到发送信号；

切换至发送模式；

将发送信号发送至对端数传电台。

可选地，对以太网帧进行处理得到发送信号，包括：

对以太网帧进行模数转换得到以太网报文；

对以太网报文进行封装得到电台报文；

对电台报文进行调制得到调制信号；

对调制信号进行功率放大得到发送信号。

可选地，对以太网报文进行封装得到电台报文，包括：

对以太网报文进行电台协议编码得到电台协议报文；

对电台协议报文进行高斯滤波编码得到电台报文。

可选地，在对以太网报文进行电台协议编码得到电台协议报文之前，对以太网报文进行封装得到电台报文，还包括：

对以太网报文进行过滤，

丢弃符合过滤规则的以太网报文，

将不符合过滤规则的以太网报文作为待封装以太网报文；

对以太网报文进行电台协议编码得到电台协议报文，包括：

对待封装以太网报文进行电台协议编码得到电台协议报文。

可选地，丢弃符合过滤规则的以太网报文，包括：

丢弃报文类型为广播报文的以太网报文；

或，

丢弃报文类型为广播报文或多播报文的以太网报文；

或，

丢弃非TCP协议传输和/或非UDP协议传输的以太网报文。

第二方面，本申请实施例提供了一种数传电台的以太网通信方法，该方法包括：

在接收模式下，接收对端数传电台发送的发送信号；

对发送信号进行处理得到以太网帧；

将以太网帧传输至以太网侧，其中，以太网侧通信连接外部设备。

可选地，对发送信号进行处理得到以太网帧，包括：

对接收到的发送信号进行信号放大得到待解调信号；

对待解调信号进行解调得到电台报文；

根据电台协议对电台报文进行解包得到以太网报文；

对以太网报文进行数模转换得到以太网帧。

第三方面，本申请实施例提供了一种数传电台，该数传电台包括：

第一接收模块，用于接收以太网侧的以太网帧，其中，以太网侧通信连接外部设备；

第一处理模块，用于对以太网帧进行处理得到发送信号；

切换模块，用于切换至发送模式；

第一发送模块，用于将发送信号发送至对端数传电台。

可选地，该第一处理模块包括：

模数转换模块，用于对以太网帧进行模数转换得到以太网报文；

封装模块，用于对以太网报文进行封装得到电台报文；

调制模块，用于对电台报文进行调制得到调制信号；

功率放大模块，用于对调制信号进行功率放大得到发送信号。

第四方面，本申请实施例提供了一种数传电台，该数传电台包括：

第二接收模块，用于在接收模式下，接收对端数传电台发送的发送信号；

第二处理模块，用于对发送信号进行处理得到以太网帧；

第二发送模块，用于将以太网帧传输至以太网侧，其中，以太网侧通信连接外部设备。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本申请实施例提供的技术方案实现了数传电台之间的以太网通信，实现了将数据直接通过IP网络发送至数据中心，或直接从数据中心访问数传电台远端连接的外部设备。使与数传电台连接并通过数传电台与其他设备通信的外部设备更加多样化，扩大了数传电台的使用范围。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一个实施例提供的数传电台的以太网通信方法的流程示意图；

图2为另一个实施例提供的数传电台的以太网通信方法的流程示意图；

图3为一个实施例提供的数传电台的以太网通信的时序示意图；

图4为一个实施例提供的数传电台的结构框图；

图5为另一个实施例提供的数传电台的结构框图；

图6为一个实施例提供的数传电台的结构原理图；

图7为一个实施例提供的数传电台的以太网通信方法的工作原理图；

图8为另一个实施例提供的数传电台的以太网通信方法的工作原理图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下面以其中一个通信节点作为发送端设备，另一个作为接收端设备为例进行说明。本领域技术人员可以理解，发送端设备和接收端设备并不特指某一专用于发送数据或者接收数据的通信设备，而是就某一时间发生的报文传输过程而言的；在另一时间，发送端设备和接收端设备的数据发送方或数据接收方的身份可以对换。在发送端，数传电台接收以太网侧与数传电台连接的外部设备发送的以太网帧，对以太网帧进行处理得到发送信号，切换至发送模式，将发送信号发送至对端数传电台。由此，实现了数传电台之间的以太网通信。

图1为一个实施例提供的数传电台的以太网通信方法的流程示意图；参考图1，在发送端发送信号的通信节点这一执行主体的角度上，该数传电台的以太网通信方法包括以下步骤：

S100：接收以太网侧的以太网帧。

具体地，以太网侧通信连接外部设备，发送端的数传电台与其外部设备连接，外部设备通过数传电台实现与外界设备以太网通信。数传电台是借助数字信号处理技术和软件无线电技术实现的高性能专业数据传输电台。外部设备要与外界设备通信，需将以太网帧传输至与其连接的数传电台，此时，数传电台接收以太网帧。数传电台与其外部设备可以通过RJ45连接器连接。

S200：对以太网帧进行处理得到发送信号。

具体地，数传电台将接收到的以太网帧经过处理得到能够通过无线发送的发送信号，发送信号为能在空中传输的电磁波。

S300：切换至发送模式。

具体地，数传电台的工作模式分为发送模式和接收模式，当有信号要发送时，需将工作模式切换至发送模式。

S400：将发送信号发送至对端数传电台。

具体地，以太网帧经数传电台处理后，会通过数传电台的天线被发送至对端的数传电台。实现了数传电台之间的以太网通信。发送端的数传电台与对端的数传电台工作在相同的频段。

在一个实施例中，步骤S200包括以下步骤：

对以太网帧进行模数转换得到以太网报文。

具体地，以太网帧是模拟信号，需将模拟信号转换为数字信号以得到以太网报文。可选地，可以选用以太网PHY芯片，将以太网帧转换为以太网报文。

对以太网报文进行封装得到电台报文。

具体地，数传电台有自身的通信协议，需要根据自身的通信协议将以太网报文进行封装得到电台报文。可选地，数传电台内可设置ARM处理器来进行以太网报文的封装。

对电台报文进行调制得到调制信号。

具体地，电台报文为数字信号，不能在空中传输，因此需要进行调制将电台报文调制成对应信道传输的高频信号。可选地，数传电台内可设置RF合成器，通过RF合成器对电台报文进行FSK调制以生成调制信号。实现用对应频率的载波的来传送数字信息。

对调制信号进行功率放大得到发送信号。

具体地，信号在空中传输会有衰减，在传输之前对信号进行功率放大，可以使发送的信号能成功到达目的接收端。可选地，数传电台内可设置功率放大器实现对调制信号进行功率放大。

在一个实施例中，对以太网报文进行封装得到电台报文，包括：

对以太网报文进行电台协议编码得到电台协议报文。

对电台协议报文进行高斯滤波编码得到电台报文。

具体地，将以太网报文进行电台协议编码后得到的电台协议报文可能存在噪声，需要通过高斯滤波编码将电台协议报文进行噪声消除，得到的电台报文噪声更小，出错率更低。

在一个实施例中，在对以太网报文进行电台协议编码得到电台协议报文之前，对以太网报文进行封装得到电台报文，还包括：

对以太网报文进行过滤，丢弃符合过滤规则的以太网报文，将不符合过滤规则的以太网报文作为待封装以太网报文。

具体地，以太网报文中可能有不同报文类型的报文，数传电台与数传电台之间以太网通信的只需要有效的以太网报文，其他无效的或不符合规则的以太网报文或噪声可以先过滤掉，减少了无效通信。

在一个实施例中，对以太网报文进行电台协议编码得到电台协议报文，包括：对待封装以太网报文进行电台协议编码得到电台协议报文。

具体地，经过过滤后得到的待封装以太网报文是符合传输规定的以太网报文，是有效的以太网报文，只对待封装以太网报文进行电台协议编码得到电台协议报文，减少了对无效报文处理的工作量。

在一个实施例中，丢弃符合过滤规则的以太网报文，包括：

丢弃报文类型为广播报文的以太网报文；

或，

丢弃报文类型为广播报文或多播报文的以太网报文；

或，

丢弃非TCP协议传输和/或非UDP协议传输的以太网报文。

具体地，过滤规则为：

过滤掉以太网报文中的广播报文，其余的非广播报文都可以作为待封装以太网报文。

或，过滤掉广播报文和多播报文，其余的非广播报文和非多播报文都可以作为待封装以太网报文。

或，过滤掉非TCP协议传输的报文，即只允许TCP协议报文作为待封装以太网报文。

或，过滤掉非UDP协议传输的报文，即只允许UDP协议报文作为待封装以太网报文。

或，过滤掉非TCP协传输和非UDP协议传输的报文，即只允许TCP协议报文和UDP协议报文作为待封装以太网报文。

以上仅是部分举例，根据实际情况，工程人员可以设置各种不同的过滤规则。

图2为另一个实施例提供的数传电台的以太网通信方法的流程示意图；参考图2，在接收端接收信号的通信节点这一执行主体的角度上，该数传电台的以太网通信方法包括以下步骤：

S010：在接收模式下，接收对端数传电台发送的发送信号。

具体地，数传电台的工作模式在默认情况下是接收模式，当上一时刻为发送模式时，当前时刻要接收信号，需要由发送模式切换至接收模式。在接收模式下，数传电台可以接收对端数传电台发送的发送信号。接收端的数传电台与发送端的数传电台工作在相同的频段。

S020：对发送信号进行处理得到以太网帧。

S030：将以太网帧传输至以太网侧。

具体地，接收到的发送信号需要经过处理得到以太网帧才能被传输至以太网侧与接收端数传电台连接的外接设备。接收端的数传电台与其外部设备通过RJ45连接器连接。

在一个实施例中，步骤S020包括以下步骤：

对接收到的发送信号进行信号放大得到待解调信号。

具体地，发送信号在空中传输时会有较大衰减，当接收到发送信号后会对发送信号进行信号放大以得到信号增强后的待解调信号。数传电台内可以设置低噪放大器进行对接收到的发送信号的信号放大。

对待解调信号进行解调得到电台报文。

具体地，待解调信号为模拟信号，需要进行解调得到电台报文，即由模拟信号转换为数字信号。数传电台内可以设置解调器对待解调信号进行解调。

根据电台协议对电台报文进行解包得到以太网报文。

具体地，电台报文是根据电台协议封装的，因此需要根据电台协议进行解包才能转换为以太网报文。数传电台内可以设置ARM处理器进行解包工作。

对以太网报文进行数模转换得到以太网帧。

具体地，以太网报文转换为以太网帧后才能被传输至以太网侧的外部设备。数传电台内可以设置以太网PHY芯片进行以太网报文转换为以太网帧的工作。

应该理解的是，虽然图1和图2的流程示意图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1和图2中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

图3为一个实施例提供的数传电台的以太网通信的时序示意图；参考图3，发送端数传电台接收来自发送端外部设备的以太网帧，发送端数传电台对以太网帧进行处理得到发送信号，发送端数传电台切换工作模式至发送模式将发送信号发送至接收端数传电台(对端数传电台)，接收端数传电台在接收模式下接收发送端数传电台的发送信号，对接收到的发送信号进行处理得到以太网帧，并将以太网帧传输至接收端外部设备。

图4为一个实施例提供的数传电台的结构框图；参考图4，该数传电台包括：

第一接收模块10，用于接收以太网侧的以太网帧，其中，以太网侧通信连接外部设备。

第一处理模块20，用于对以太网帧进行处理得到发送信号。

切换模块30，用于切换至发送模式。

第一发送模块40，用于将发送信号发送至对端数传电台。

具体地，第一接收模块10可以为发送端数传电台与以太网侧的外部设备连接的RJ45连接器。切换模块30可以为数传电台的收发开关。第一发送模块40可以为数传电台的天线。

在一个实施例中，第一处理模块20包括：

模数转换模块，用于对以太网帧进行模数转换得到以太网报文。

模数转换模块可以为以太网PHY芯片。

封装模块，用于对以太网报文进行封装得到电台报文。

封装模块可以为ARM处理器。

调制模块，用于对电台报文进行调制得到调制信号。

调制模块可以为RF合成器。

功率放大模块，用于对调制信号进行功率放大得到发送信号。

在一个实施例中，封装模块包括：

第一编码模块，用于对以太网报文进行电台协议编码得到电台协议报文。

第二编码模块，用于对电台协议报文进行高斯滤波编码得到电台报文。

在一个实施例中，封装模块还包括过滤模块，过滤模块用于对以太网报文进行过滤，丢弃符合过滤规则的以太网报文，将不符合过滤规则的以太网报文作为待封装以太网报文。

第一编码模块具体用于对待封装以太网报文进行电台协议编码得到电台协议报文。

在一个实施例中，丢弃符合过滤规则的以太网报文具体包括：

丢弃报文类型为广播报文的以太网报文；

或，

丢弃报文类型为广播报文或多播报文的以太网报文；

或，

丢弃非TCP协议传输和/或非UDP协议传输的以太网报文。

图5为另一个实施例提供的数传电台的结构框图。参考图5，该数传电台包括：

第二接收模块01，用于在接收模式下，接收对端数传电台发送的发送信号。

第二处理模块02，用于对发送信号进行处理得到以太网帧。

第二发送模块03，用于将以太网帧传输至以太网侧，其中，以太网侧通信连接外部设备。

第二接收模块01可以为数传电台的天线。第二发送模块03可以为接收端数传电台与其以太网侧的外部设备连接的RJ45连接器。

在一个实施例中，第二处理模块02包括：

第二放大模块，用于对接收到的发送信号进行信号放大得到待解调信号。第二放大模块可以为低噪放大器。

解调模块，用于对待解调信号进行解调得到电台报文。解调模块可以是解调器。

解包模块，用于根据电台协议对电台报文进行解包得到以太网报文。解包模块可以为ARM处理器。

数模转换模块，用于对以太网报文进行数模转换得到以太网帧。

数模转换模块可以为以太网PHY芯片。

图6为一个实施例提供的数传电台的结构原理图；参考图6，该数传电台包括天线、收发开关、低噪放大器、功率放大器、解调器、RF合成器、ARM处理器、PHY芯片、RJ45连接器、UART接口、Nandflash存储单元、DDR存储单元、电源管理芯片、DC13.8V电源。

其中，电源管理芯片用于控制电源DC13.8V给ARM处理器供电，Nandflash存储单元和DDR存储单元与ARM处理器连接，用于存储数据或作为缓存。非以太网通信的外部设备可以通过UART接口与ARM处理器连接。

当数传电台为发送模式时，数传电台通过RJ45连接器接收外部设备的以太网帧，以太网帧传输至PHY芯片经过转换得到以太网报文，以太网报文通过RMII接口传输至ARM处理器，以太网报文经过ARM处理器的封装得到电台报文，电台报文通过I2S接口传输至RF合成器，RF合成器将电台报文进行FSK调制得到调制信号，调制信号被传输至功率放大器进行功率放大得到发送信号，此时数传电台有数据要发送收发开关会自动切换至发送模式，将发送信号通过天线发送至对端数传电台。

当数传电台为接收模式时，天线接收对端数传电台发送过来的发送信号，收发开关默认情况下是接收模式，当上一时刻为发送模式时收发开关会自动切换至接收模式，接收到的发送信号经过低噪放大器的信号放大后得到待解调信号，待解调信号经过解调器先采样后解调得到电台报文，电台报文通过SPI接口传输至ARM处理器进行解包得到以太网报文，以太网报文通过RMII接口传输至PHY芯片经过数模转换得到以太网帧，以太网帧通过RJ45连接器传输至外部设备。

图7为一个实施例提供的数传电台的以太网通信方法的工作原理图；参考图7，数传电台将以太网帧转换为以太网报文，判断以太网报文过滤模块是否开启，当以太网报文过滤模块开启时，对以太网报文进行匹配过滤规则，判定以太网报文是否满足过滤条件，当满足过滤条件时，则将以太网报文丢弃；当不满足过滤条件时，则将以太网报文放入发射缓冲区。当以太网报文过滤模块关闭时，则将以太网报文放入发射缓冲区。数传电台对以太网报文进行电台协议编码得到电台协议报文，对电台协议报文进行高斯滤波编码得到电台报文，将电台报文传输到RF合成器进行数字FSK调制得到调制信号，对调制信号进行功率放大得到发送信号，打开发射开关，启动发射，以将发送信号发送至对端数传电台。

图8为另一个实施例提供的数传电台的以太网通信方法的工作原理图。参考图8，数传电台切换收发开关，启动接收模式，开始接收对端数传电台发送的发送信号，对接收到的发送信号进行低噪放大得到待解调信号，对待解调信号进行解调得到电台报文，对电台报文进行解包得到以太网报文，将以太网报文放入接收缓冲区，将以太网报文转换为以太网帧进行入栈，使以太网帧传输至以太网侧的外部设备。

在本实施例中，将以太网报文转换为以太网帧之前还可以按预设的过滤规则将以太网报文中符合过滤规则的以太网报文进行过滤并丢弃得到有效的以太网报文，并将有效的以太网报文转换为以太网帧传输至外部设备。

需要说明的是，在本文中，诸如“”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种数传电台的以太网通信方法，其特征在于，所述方法包括：

接收以太网侧的以太网帧，其中，所述以太网侧通信连接外部设备；

对所述以太网帧进行处理得到发送信号；

切换至发送模式；

将所述发送信号发送至对端数传电台。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述以太网帧进行处理得到发送信号，包括：

对所述以太网帧进行模数转换得到以太网报文；

对所述以太网报文进行封装得到电台报文；

对所述电台报文进行调制得到调制信号；

对所述调制信号进行功率放大得到发送信号。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述以太网报文进行封装得到电台报文，包括：

对所述以太网报文进行电台协议编码得到电台协议报文；

对所述电台协议报文进行高斯滤波编码得到电台报文。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在对所述以太网报文进行电台协议编码得到电台协议报文之前，所述对所述以太网报文进行封装得到电台报文，还包括：

对所述以太网报文进行过滤，

丢弃符合过滤规则的以太网报文，

将不符合过滤规则的以太网报文作为待封装以太网报文；

所述对所述以太网报文进行电台协议编码得到电台协议报文，包括：

对所述待封装以太网报文进行电台协议编码得到电台协议报文。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述丢弃符合过滤规则的以太网报文，包括：

丢弃报文类型为广播报文的以太网报文；

或，

丢弃报文类型为广播报文或多播报文的以太网报文；

或，

丢弃非TCP协议传输和/或非UDP协议传输的以太网报文。

6.一种数传电台的以太网通信方法，其特征在于，所述方法包括：

在接收模式下，接收对端数传电台发送的发送信号；

对所述发送信号进行处理得到以太网帧；

将所述以太网帧传输至以太网侧，其中，所述以太网侧通信连接外部设备。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对所述发送信号进行处理得到以太网帧，包括：

对接收到的所述发送信号进行信号放大得到待解调信号；

对所述待解调信号进行解调得到电台报文；

根据电台协议对所述电台报文进行解包得到以太网报文；

对所述以太网报文进行数模转换得到以太网帧。

8.一种数传电台，其特征在于，所述数传电台包括：

第一接收模块，用于接收以太网侧的以太网帧，其中，所述以太网侧通信连接外部设备；

第一处理模块，用于对所述以太网帧进行处理得到发送信号；

切换模块，用于切换至发送模式；

第一发送模块，用于将所述发送信号发送至对端数传电台。

9.根据权利要求8所述的数传电台，其特征在于，所述第一处理模块包括：

模数转换模块，用于对所述以太网帧进行模数转换得到以太网报文；

封装模块，用于对所述以太网报文进行封装得到电台报文；

调制模块，用于对所述电台报文进行调制得到调制信号；

功率放大模块，用于对所述调制信号进行功率放大得到发送信号。

10.一种数传电台，其特征在于，所述数传电台包括：

第二接收模块，用于在接收模式下，接收对端数传电台发送的发送信号；

第二处理模块，用于对所述发送信号进行处理得到以太网帧；

第二发送模块，用于将所述以太网帧传输至以太网侧，其中，所述以太网侧通信连接外部设备。

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