雙向CATV網(wǎng)中控制信曾的傳送

2 通信信令方式

由于CATV網(wǎng)絡(luò )系統中眾多的終端用戶(hù)，采用一一"點(diǎn)名"的主從結構通信方式會(huì )使得整個(gè)通信周期太長(cháng)。同時(shí)，在該網(wǎng)絡(luò )用戶(hù)中，大多通信事件的發(fā)起者應該是終端用戶(hù)而不是數據處理中心，而且在眾多用戶(hù)中，在某一時(shí)刻真正需要傳輸數據的用戶(hù)不可能很多。正因為大多通信事件的發(fā)起者是終端用戶(hù)，我們何不采用隨機信息上行的方案?考慮到以上各種因素，我們決定采用類(lèi)似于無(wú)線(xiàn)集群通信的通信信令--ALOHA方式。

ALOHA信令是Motor01a公司專(zhuān)為無(wú)線(xiàn)集群通信設定的控制信道通信協(xié)議，主要是針對于一個(gè)中心控制臺對眾多的手機用戶(hù)且事件發(fā)起者為終端用戶(hù)的情況， 其核心內容是隨機訪(fǎng)問(wèn)協(xié)議。隨機訪(fǎng)問(wèn)協(xié)議的宗旨是:

◇控制解決終端用戶(hù)上行信號的碰撞問(wèn)題

◇使終端用戶(hù)的通信信息最快地上行；

◇確?？煽啃?；

◇在通信繁忙時(shí)也能保證通信有效。

當然，ALOHA控制信令的內容比較復雜，我們只采用了其中的基本原理，并做了一定的修改，以適用本系統的應用環(huán)境。下面介紹其實(shí)現原理。

數據采集中心一直有信號向下發(fā)送，所發(fā)FFSK信號分成三類(lèi)：

①空閑信令。該類(lèi)信號一直下行，它是一種與終端約定的協(xié)議，表示緊接著(zhù)的一段時(shí)間是采集卡接收終端初始上行信號的多個(gè)時(shí)間間隙。一時(shí)間間隙表示一幀終端上行信號所需的時(shí)間長(cháng)度?？臻e信令本身包括空閑指令碼+時(shí)間間隙數值。時(shí)間間隙數值表示緊接著(zhù)的時(shí)間間隙的個(gè)數，它不是一個(gè)固定的數值。這個(gè)數據應該隨著(zhù)系統終端個(gè)數的多少和系統所要傳輸量數據多少進(jìn)行最優(yōu)化的設計；同時(shí)，也要隨著(zhù)采集卡收到要求信息交互的終端數的多少而變化。只有進(jìn)行這樣的變化，才能保證 ALOHA隨機訪(fǎng)問(wèn)協(xié)議的宗旨。根據前面硬件的設計，終端的上行信號的發(fā)射電路在平時(shí)是無(wú)電停振狀態(tài)。當它要發(fā)射信號時(shí)，應給它的起振時(shí)間約為10 ms， 因此這一時(shí)間間隙應包括起振時(shí)間。

②應答信號。當采集卡收到終端的上行信息時(shí)，立刻給出應答信號。此應答信號包含終端地址。

③交互信令。給出應答信號后，采集卡還對信號進(jìn)行分析，對于需要進(jìn)一步交互的信息內容，立刻在空閑信令及時(shí)間間隙后跟上交互信令，同時(shí)跟上一幀的時(shí)間間隙以接收上行信號。交互信令也是由兩個(gè)部分組成：交互指令碼和需交互的終端地址。當在交互信令的時(shí)間間隙得到上行信號時(shí)也需給出應答信號。當收到上行的結束信號時(shí)，取消該地址的交互信令。

終端所發(fā)FFSK信號分成兩類(lèi)：

① 申請上行信號。終端控制板一直通過(guò)外部中斷口對數據中心采集卡的下行空閑信令進(jìn)行檢測。當它有數據需要上行時(shí)，根據下行的空閑信令所得的時(shí)刻與現在這一刻進(jìn)行比較判斷，在下一時(shí)間間隙立刻發(fā)射數據。信號發(fā)送后立刻檢測采集卡的應答信號，在一定時(shí)間內若無(wú)應答信號，則說(shuō)明剛才的上行信號沒(méi)有被采集卡檢測到，需要再一次發(fā)送申請上行信號。一般而言，數據中心得不到數據是因為有兩個(gè)或兩個(gè)以上的用戶(hù)"同搶"時(shí)隙。這樣，再一次發(fā)射信息就要采用隨機發(fā)射方式：根據本機的一隨機數發(fā)生函數得到一單字節隨機數，除以時(shí)間間隙數，得一隨機余數。該隨機余數即為本次申請上行信號發(fā)送所占的時(shí)間間隙。之所以要有一隨機數的發(fā)生函數，是因為采集卡的下行空閑信令之后的時(shí)間間隙的個(gè)數有限，為了有效地防止多個(gè)終端用戶(hù)再一次同時(shí)發(fā)送上行信號而互相干擾。若還不成功，就需要根據信息的重要程度不同進(jìn)行不同的處理：報警型就要重復剛才的過(guò)程，直到收到應答信號為止；一般的信息只需重復一定次數，若還不成功就可放棄。對于那些需進(jìn)-步信息交互的內容， 終端單片機對采集卡的下行信號進(jìn)行進(jìn)一步檢測，當檢測到交互信令時(shí)，就進(jìn)行下一步的信息交互。申請上行信號由兩部分組成:終端地址和真正上行信息。

②交互上行信號。檢測到交互信令時(shí)，終端就可以發(fā)送交互的上行信號了。一幀交互上行信號可根據實(shí)際需要設計得與一幀申請上行信號不-樣長(cháng)。當信息交互完畢時(shí)，終端發(fā)送結束信息，以便采集卡收回該終端的交互信令時(shí)序。由于下行的交互信令中包含地址內容，因此交互上行信號只有信息內容。為了數據輸送的可檢驗，數據的傳送通過(guò)CRC校驗。

采用上述通信方式，通過(guò)試驗數據傳送既快又好，即使碰到多個(gè)用戶(hù)"同搶"的情況也能將信息順利上達。

3 軟件設計

在完成硬件設計和確定通信原理后，收發(fā)軟件設計中，最主要的是怎樣把握時(shí)間間隙的計算。通過(guò)時(shí)間的延遲是可以達到這樣的目的，但這樣做要實(shí)現多樣的延時(shí)，在實(shí)際試驗中既不利于實(shí)現也不準確。我們采用的方法是：對芯片T35470，通過(guò)計算FFSK接收解調時(shí)鐘輸出RTM腳的脈沖個(gè)數來(lái)達到計時(shí)的目的。因為，此腳一直產(chǎn)生1．2 kHz的方波，一個(gè)脈沖時(shí)間為0．83 ms。比如，在終端每次發(fā)送信息前應起振振蕩線(xiàn)路，時(shí)間約為10 ms。我們就可以通過(guò)計l 2個(gè)脈沖來(lái)達到延時(shí)的目的。下行信號留出的每個(gè)時(shí)間間隙都應包括這1 2個(gè)脈沖的時(shí)間。實(shí)際上，隨機函數也是通過(guò)計RTM腳脈沖的方式來(lái)實(shí)現的，這樣也便于隨機時(shí)隙的計算。

前已述及在外部中斷服務(wù)子程序中，單片機對采集卡的空閑信號一直都在采集， 中斷就是由RTM腳脈沖引起的，在此服務(wù)子程序中也實(shí)現對RTM脈沖計數并實(shí)現隨機函數。采集卡和終端的通信程序流程如圖2、圖3所示。