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(tǒng)中眾多的終端用戶，采用一一"點(diǎn)名"的主從結(jié)構(gòu)通信方式會(huì)使得整個(gè)通信周期太長(zhǎng)。同時(shí)，在該網(wǎng)絡(luò)用戶中，大多通信事件的發(fā)起者應(yīng)該是終端用戶而不是數(shù)據(jù)處理中心，而且在眾多用戶中，在某一時(shí)刻真正需要傳輸數(shù)據(jù)的用戶不可能很多。正因?yàn)榇蠖嗤ㄐ攀录陌l(fā)起者是終端用戶，我們何不采用隨機(jī)信息上行的方案?考慮到以上各種因素，我們決定采用類似于無(wú)線集群通信的通信信令--ALOHA方式。

ALOHA信令是Motor01a公司專為無(wú)線集群通信設(shè)定的控制信道通信協(xié)議，主要是針對(duì)于一個(gè)中心控制臺(tái)對(duì)眾多的手機(jī)用戶且事件發(fā)起者為終端用戶的情況， 其核心內(nèi)容是隨機(jī)訪問(wèn)協(xié)議。隨機(jī)訪問(wèn)協(xié)議的宗旨是:

◇控制解決終端用戶上行信號(hào)的碰撞問(wèn)題

◇使終端用戶的通信信息最快地上行；

◇確?？煽啃裕?P>◇在通信繁忙時(shí)也能保證通信有效。

當(dāng)然，ALOHA控制信令的內(nèi)容比較復(fù)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(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境。下面介紹其實(shí)現(xiàn)原理。

數(shù)據(jù)采集中心一直有信號(hào)向下發(fā)送，所發(fā)FFSK信號(hào)分成三類：

①空閑信令。該類信號(hào)一直下行，它是一種與終端約定的協(xié)議，表示緊接著的一段時(shí)間是采集卡接收終端初始上行信號(hào)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(hào)所需的時(shí)間長(zhǎng)度。空閑信令本身包括空閑指令碼+時(shí)間間隙數(shù)值。時(shí)間間隙數(shù)值表示緊接著的時(shí)間間隙的個(gè)數(shù)，它不是一個(gè)固定的數(shù)值。這個(gè)數(shù)據(jù)應(yīng)該隨著系統(tǒng)終端個(gè)數(shù)的多少和系統(tǒng)所要傳輸量數(shù)據(jù)多少進(jìn)行最優(yōu)化的設(shè)計(jì)；同時(shí)，也要隨著采集卡收到要求信息交互的終端數(shù)的多少而變化。只有進(jìn)行這樣的變化，才能保證 ALOHA隨機(jī)訪問(wèn)協(xié)議的宗旨。根據(jù)前面硬件的設(shè)計(jì)，終端的上行信號(hào)的發(fā)射電路在平時(shí)是無(wú)電停振狀態(tài)。當(dāng)它要發(fā)射信號(hào)時(shí)，應(yīng)給它的起振時(shí)間約為10 ms， 因此這一時(shí)間間隙應(yīng)包括起振時(shí)間。

②應(yīng)答信號(hào)。當(dāng)采集卡收到終端的上行信息時(shí)，立刻給出應(yīng)答信號(hào)。此應(yīng)答信號(hào)包含終端地址。

③交互信令。給出應(yīng)答信號(hào)后，采集卡還對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析，對(duì)于需要進(jìn)一步交互的信息內(nèi)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(hào)。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(dāng)在交互信令的時(shí)間間隙得到上行信號(hào)時(shí)也需給出應(yīng)答信號(hào)。當(dāng)收到上行的結(jié)束信號(hào)時(shí)，取消該地址的交互信令。

終端所發(fā)FFSK信號(hào)分成兩類：

① 申請(qǐng)上行信號(hào)。終端控制板一直通過(guò)外部中斷口對(duì)數(shù)據(jù)中心采集卡的下行空閑信令進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)它有數(shù)據(jù)需要上行時(shí)，根據(jù)下行的空閑信令所得的時(shí)刻與現(xiàn)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(shù)據(jù)。信號(hào)發(fā)送后立刻檢測(cè)采集卡的應(yīng)答信號(hào)，在一定時(shí)間內(nèi)若無(wú)應(yīng)答信號(hào)，則說(shuō)明剛才的上行信號(hào)沒(méi)有被采集卡檢測(cè)到，需要再一次發(fā)送申請(qǐng)上行信號(hào)。一般而言，數(shù)據(jù)中心得不到數(shù)據(jù)是因?yàn)橛袃蓚€(gè)或兩個(gè)以上的用戶"同搶"時(shí)隙。這樣，再一次發(fā)射信息就要采用隨機(jī)發(fā)射方式：根據(jù)本機(jī)的一隨機(jī)數(shù)發(fā)生函數(shù)得到一單字節(jié)隨機(jī)數(shù)，除以時(shí)間間隙數(shù)，得一隨機(jī)余數(shù)。該隨機(jī)余數(shù)即為本次申請(qǐng)上行信號(hào)發(fā)送所占的時(shí)間間隙。之所以要有一隨機(jī)數(shù)的發(fā)生函數(shù)，是因?yàn)椴杉ǖ南滦锌臻e信令之后的時(shí)間間隙的個(gè)數(shù)有限，為了有效地防止多個(gè)終端用戶再一次同時(shí)發(fā)送上行信號(hào)而互相干擾。若還不成功，就需要根據(jù)信息的重要程度不同進(jìn)行不同的處理：報(bào)警型就要重復(fù)剛才的過(guò)程，直到收到應(yīng)答信號(hào)為止；一般的信息只需重復(fù)一定次數(shù)，若還不成功就可放棄。對(duì)于那些需進(jìn)-步信息交互的內(nèi)容， 終端單片機(jī)對(duì)采集卡的下行信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到交互信令時(shí)，就進(jìn)行下一步的信息交互。申請(qǐng)上行信號(hào)由兩部分組成:終端地址和真正上行信息。

②交互上行信號(hào)。檢測(cè)到交互信令時(shí)，終端就可以發(fā)送交互的上行信號(hào)了。一幀交互上行信號(hào)可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)得與一幀申請(qǐng)上行信號(hào)不-樣長(zhǎng)。當(dāng)信息交互完畢時(shí)，終端發(fā)送結(jié)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(nèi)容，因此交互上行信號(hào)只有信息內(nèi)容。為了數(shù)據(jù)輸送的可檢驗(yàn)，數(shù)據(jù)的傳送通過(guò)CRC校驗(yàn)。

采用上述通信方式，通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)傳送既快又好，即使碰到多個(gè)用戶"同搶"的情況也能將信息順利上達(dá)。

3 軟件設(shè)計(jì)

在完成硬件設(shè)計(jì)和確定通信原理后，收發(fā)軟件設(shè)計(jì)中，最主要的是怎樣把握時(shí)間間隙的計(jì)算。通過(guò)時(shí)間的延遲是可以達(dá)到這樣的目的，但這樣做要實(shí)現(xiàn)多樣的延時(shí)，在實(shí)際試驗(yàn)中既不利于實(shí)現(xiàn)也不準(zhǔn)確。我們采用的方法是：對(duì)芯片T35470，通過(guò)計(jì)算FFSK接收解調(diào)時(shí)鐘輸出RTM腳的脈沖個(gè)數(shù)來(lái)達(dá)到計(jì)時(shí)的目的。因?yàn)?，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(yīng)起振振蕩線路，時(shí)間約為10 ms。我們就可以通過(guò)計(jì)l 2個(gè)脈沖來(lái)達(dá)到延時(shí)的目的。下行信號(hào)留出的每個(gè)時(shí)間間隙都應(yīng)包括這1 2個(gè)脈沖的時(shí)間。實(shí)際上，隨機(jī)函數(shù)也是通過(guò)計(jì)RTM腳脈沖的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這樣也便于隨機(jī)時(shí)隙的計(jì)算。

前已述及在外部中斷服務(wù)子程序中，單片機(jī)對(duì)采集卡的空閑信號(hào)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(xiàn)對(duì)RTM脈沖計(jì)數(shù)并實(shí)現(xiàn)隨機(jī)函數(shù)。采集卡和終端的通信程序流程如圖2、圖3所示。