通道化E1/T1终端仿真设备和方法 【技术领域】
本发明涉及数据通信技术，包括远程数据通信中的接口转换和协议转换技术。具体地说，涉及E1/T1传输网络中通道化E1/T1接口与以太网接口的转换以及通道化E1/T1各个时隙内部的数据与TCP/IP协议的转换。
背景技术
在现有的远程数据通信系统中，E1/T1传输网络是连接分布在各个地理范围的多个远程以太网的通用的方法和手段。E1/T1传输网络和以太网的连接一般有两个方法：第一个方法是利用接口转换器，接口转换器可以将通道化E1/T1接口中若干个时隙里的数据转换成以太网口的协议数据，使E1/T1传输网络中的数据可以在以太网流通和共享。第二个方法是利用路由器将E1/T1传输网络和以太网连接起来，用存取以太网网络设备的方法TCP/IP协议存取通道化E1/T1接口中各个时隙里的数据。第一种方法将通道化E1/T1接口中若干个时隙里的数据整合，一起转换成以太网口的协议数据，缺陷在于不能单独存取通道化E1/T1接口中某个时隙里的数据，更不能在通道化E1/T1接口上提供终端仿真的数据存取方法。第二种方法虽然提供了单独存取通道化E1/T1接口中某个时隙里的数据的存取方法，但存取的方法是利用TCP/IP协议存取，也不能在通道化E1/T1接口上提供终端仿真的数据存取方法，这导致已有的大量进行终端存取地应用程序需要修改，带来了修改工作量大，网络结构复杂，尤其是组网成本高昂的缺陷。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种通道化E1/T1终端仿真的设备和方法，有效的解决E1/T1传输网络和以太网的连接，并能提供终端仿真的数据存取方法存取通道化E1/T1接口中某个时隙里的数据，而不用修改已有的大量进行终端存取数据的应用程序。以太网上的应用程序可以像存取本地串口数据一样存取通过E1/T1传输网络连接的远程终端或其他串行通信设备。简化了组网方式，节约了成本。在利用E1/T1传输网络进行设备管理和监控以及主机和终端进行数据存取的领域，有着非常广泛的用途。
为了实现上述目的，本发明提供的通道化E1/T1终端仿真的设备和方法采用硬件电路以及相关的软件相结合的技术方案。其特征在于，它包括通道化E1/T1接口驱动电路、以太网接口驱动电路以及连接在所述通道化E1/T1接口和以太网接口之间的中央处理单元和TCP/IP协议处理系统四个部分。所述通道化E1/T1接口驱动电路发送和接收E1/T1传输网络中的线路码，并通过HDLC协议处理芯片按照G.703/G.704的规范与HDLC协议数据相互转换。所述以太网接口驱动电路负责以太网接口的驱动，发送和接收以太网接口的数据，它包括介质存取控制部分和逻辑链接控制两个部分。介质存取控制部分按照IEEE 802.3的规范，定义了数据包在以太网网络介质上传输的方法。逻辑链接控制部分按照IEEE 802.2的规范，对数据进行封装和处理，并提供数据流量的控制。所述中央处理单元存取通道化E1/T1接口的HDLC协议数据和以太网接口的IEEE 802.2协议数据，并对HDLC协议数据和IEEE 802.2协议数据进行相互转换，将数据在通道化E1/T1接口和以太网接口之间进行交换。所述TCP/IP协议处理系统是指TCP/IP协议簇在本发明的具体实现，它包括基本的IP协议、ICMP协议、BootP协议、ARP协议、RARP协议、TCP协议和UDP协议以及可以选择的Telnet协议、TFTP协议、FTP协议、SNMP协议和SMTP协议等。本发明涉及的终端仿真协议就在TCP/IP协议簇进行再次开发实现的。
原理图如图1所示。
数据流程图如图2所示。
【附图说明】
如图2所示，应用程序发送数据到虚拟串口的数据流程如下：
应用程序像存取本地串口的一样按照终端仿真的方式发送数据①到某虚拟串口，由于虚拟串口是由通道化E1/T1终端仿真设备驱动程序管理，于是通道化E1/T1终端仿真设备驱动程序接收这些数据①，按照终端仿真协议进行封装，要访问的虚拟串口号用终端仿真协议中的目的端口信息标识，得到数据②；计算机里的TCP/IP协议处理系统将按照终端仿真协议封装好的数据②再进行IP协议封装和IEEE 802.2协议封装，得到数据③；封装好的数据③按照IEEE 802.3规范，通过以太网发送到通道化E1/T1终端仿真设备。通道化E1/T1终端仿真设备通过以太网接口驱动电路接收到这些数据③；TCP/IP协议处理系统将数据按照IEEE 802.2和IP协议进行解包，还原到数据②；还原后的数据②通过通道化E1/T1终端服务程序按照终端仿真协议进行解包，再将解包后的数据重新封装成所对应时隙的HDLC协议数据④；HDLC协议数据④通过HDLC协议处理芯片还原到数据①，经过通道化E1/T1接口驱动电路转换成E1/T1传输网络线路码，经过通道化E1/T1接口发送到E1/T1传输网络。
这样，应用程序按照终端仿真的方式发送到虚拟串口的数据被发送到通道化E1/T1终端仿真设备一一对应的时隙，并经过通道化E1/T1接口发送到E1/T1传输网络。
如图2所示，E1/T1传输网络的时隙化数据的发送流程如下：
由E1/T1传输网络发送的时隙化数据①经过通道化E1/T1接口进入通道化E1/T1终端仿真设备，通道化E1/T1接口驱动电路接收这些数据①，通过HDLC协议处理芯片按照G.703/G.704的规范转换成HDLC协议数据④，每一路时隙对应一路HDLC协议数据；中央处理单元接收HDLC协议数据包④，按照HDLC协议进行解包，通道化E1/T1终端服务程序再按照终端仿真协议将解包后的数据重新封装，时隙信息用终端仿真协议中的目的端口信息标识，得到数据②；重新封装后的数据②再进行IP协议封装和IEEE 802.2协议封装，完成HDLC协议与IEEE 802.2的协议的转换，得到数据③；封装好的数据③按照IEEE 802.3规范，通过以太网发送到计算机；计算机的网络接口接收到这些数据③，通过自己的TCP/IP协议处理系统将数据按照IEEE 802.2协议和IP协议解包，还原得到按照终端仿真协议封装的数据②；通道化E1/T1终端仿真服务程序接收这些数据②，进行解包还原得到数据①，并按照目的端口信息标识将数据①通过通道化E1/T1终端仿真设备驱动程序发送到对应的虚拟串口，由应用程序接收。
这样，计算机的虚拟串口集合和通道化E1/T1终端仿真设备的时隙建立起了一一对应的透明的数据传输通道。
本发明进行通道化E1/T1终端仿真方法包括以下两个方面：
1、通道化E1/T1终端仿真客户程序
通道化E1/T1终端仿真客户程序以设备驱动程序的方式实现。安装了该设备驱动程序的设备就增加了若干虚拟串口，每个虚拟串口与通道化E1/T1终端仿真设备的TCP/IP端口一一对应；存取这些虚拟串口的数据通过通道化E1/T1终端仿真设备的以太网接口进入通道化E1/T1终端仿真设备，并被重新定向到通道化E1/T1终端仿真设备的对应TCP/IP端口。
2、通道化E1/T1终端仿真服务程序
通道化E1/T1终端仿真服务程序以多线程TCP/IP端口服务进程的方式实现。每一个线程负责一路以太网接口IEEE 802.2的协议与HDLC协议的转换，通道化E1/T1终端仿真设备的TCP/IP端口与通道化E1/T1接口的各路时隙一一对应；存取通道化E1/T1接口的各路时隙的数据也被新定向到通道化E1/T1终端仿真设备的对应TCP/IP端口。
按照本发明提供的上述方法，计算机的虚拟串口集合和通道化E1/T1终端仿真设备的时隙建立起了一一对应的透明的数据传输通道。应用程序可以按照终端仿真的数据存取方法像存取本地串口数据一样存取通道化E1/T1接口中某个时隙里的数据。
【具体实施方式】
在实施本发明的通道化E1/T1终端仿真中，至少包括一个通道化E1/T1接口、一个以太网接口和一个控制端口。所用到的主要电路如图3所示。
通道化E1/T1接口驱动电路主要由E1/T1接口芯片DS2154、E1/T1接口变压器PE-68825以及HDLC协议处理芯片构成；采用跳线的方式进行阻抗匹配，可以使本设备适用于75Ω的BNC通轴电缆非平衡接口和120Ω的RJ-12双绞线平衡接口；E1/T1传输网络的线路码型是HDB3或AMI；通过此电路可以完成E1/T1传输网络线路码与内部电路HW信号的相互转换，并按照HDLC协议与内存RAM交换数据，由CPU进行处理。以太网接口驱动电路主要由以太网接口芯片PE-68025和MC68160构成，此电路通过串行控制器SCC与CPU相连；通过此电路可以完成以太网线路数据按照IEEE 802.2协议与内存RAM交换数据，由CPU进行处理。中央处理单元由CPU、RAM、Flash等控制电路构成，在软件的配合下，可以完成TCP/IP协议簇在本设备上的实现，完成HDLC协议数据和IEEE 802.2协议的相互转换，建立多线程TCP/IP端口服务进程，实现本发明的通道化E1/T1终端仿真服务程序。设备驱动程序完成通道化E1/T1终端仿真设备在计算机各操作系统Windows 2000、Linux、Unix中的驱动，并实现本发明的通道化E1/T1终端仿真客户程序。
实施本发明的通道化E1/T1终端仿真客户程序流程图见图4。
实施本发明的通道化E1/T1终端仿真服务程序流程图见图5。
实施本发明的设备驱动程序包含通道化E1/T1终端仿真客户程序，设备驱动程序为每个虚拟串口分配内存，建立一一对应的通道化E1/T1终端仿真客户程序进程；客户程序进程采用Socket编程接口，Socket端口号与虚拟串口一一对应，通过指定的内存与虚拟串口进行数据交换。Socket客户程序通过Socket与以太网上的Socket服务程序进行数据交换。
实施本发明的通道化E1/T1终端仿真设备，运行Socket服务程序，与以太网上的Socket客户程序进行数据交换。Socket服务程序采用多线程工作方式，每个Socket服务进程对应一个Socket客户程序。Socket服务程序通过通道化E1/T1终端仿真设备的内存与通道化E1/T1接口驱动以及其他应用程序进行数据交换，建立Socket端口号与通道化E1/T1接口各个时隙的一一对应关系。Socket服务程序通过Socket与以太网上的Socket客户程序进行数据交换。
应用程序按照终端仿真的方法，存取本地虚拟串口的数据，在实施本发明的设备驱动程序控制下，重新定向到存取Socket客户端口，再通过网络和Socket的连接，重新定向到存取Socket服务端口，Socket服务端口存在于实施本发明的通道化E1/T1终端仿真设备上，通道化E1/T1终端仿真设备建立了Socket端口与通道化E1/T1接口各个时隙的透明数据通道，于是，取Socket服务端口的数据，重新定向到通道化E1/T1接口的各个时隙。实现了应用程序按照终端仿真的数据存取方法像存取本地串口数据一样存取通道化E1/T1接口中某个时隙里的数据的目的。