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CN108134782A - 一种基于FCoE协议实现万兆网络传输高带宽视频的方法 - Google Patents

一种基于FCoE协议实现万兆网络传输高带宽视频的方法 Download PDF

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CN108134782A
CN108134782A CN201711348407.3A CN201711348407A CN108134782A CN 108134782 A CN108134782 A CN 108134782A CN 201711348407 A CN201711348407 A CN 201711348407A CN 108134782 A CN108134782 A CN 108134782A
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刘志杨
张秀秀
宋云鹏
魏凯
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Abstract

本发明公开了一种基于FCoE协议实现万兆网络传输高带宽视频的方法，其包括：视频接口转换组件、FPGA模块、以太网光模块；视频接口转换组件用于将显卡输出的标准视频格式数据转换为并行RGB数据，供FPGA模块进行数据处理；FPGA模块对并行RGB数据进行处理和封装，通过高速收发器发送给以太网光模块；以太网光模块，完成万兆网络数据转换为光信号，在万兆光纤网络中进行数据传输。本发明解决了高带宽视频远距离、稳定传输的问题，大大提高了视频显示效率；在同一光纤中融合了以太网协议和FC协议，节省了两种总线分别布线的使用成本、维护成本；统一了视频传输采用的接口标准，适合原有探测设备与计算控制系统集成。

Description

一种基于FCoE协议实现万兆网络传输高带宽视频的方法
技术领域
本发明属于基于高效视频传输协议的高带宽视频传输技术领域，涉及一种基于FCoE协议实现万兆网络传输高带宽视频的方法。
背景技术
目前在军用电子信息系统中，视频图像的传输往往借助以太网进行传输。而以太网协议主要采用UDP协议进行数据传递，UDP协议不保证数据的顺序和准确到达接收方，可能存在丢失数据报的情况。而视频显示不能容忍数据传输的卡顿、延迟和数据丢失，特别是在军用电子信息系统中，视频显示关系到作战指挥等关键任务，更不可以存在上述情况。而FC-AV协议是FC协议族中专门用于传输视频流数据的协议，支持高带宽视频的数据传输，特别适合传输1080p、2K、4K等高带宽视频流数据。
当前，军用电子信息系统的网络架构主要采用以太网为基础，万兆以太网是主要高速数据传递的通道，将FCoE协议与万兆网络进行结合，即可保证视频流的连续稳定，又可提高视频传输的效率、节约成本，为军用电子信息系统高带宽视频传输提供优良的解决方法。
发明内容
(一)发明目的
本发明的目的是：克服现有技术中的缺陷，提供一种借助FCoE协议在万兆以太网络中传输高带宽视频的方法。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于FCoE协议实现万兆网络传输高带宽视频的方法，其特征在于，包括：视频接口转换组件、FPGA模块、以太网光模块；视频接口转换组件用于将显卡输出的标准视频格式数据转换为并行RGB数据，供FPGA模块进行数据处理；FPGA模块对并行RGB数据进行处理和封装，通过高速收发器发送给以太网光模块；以太网光模块，完成万兆网络数据转换为光信号，在万兆光纤网络中进行数据传输。
其中，还包括：DDR数据缓存器，连接FPGA模块，将FPGA模块接收到的RGB数据流进行数据缓存，等待FPGA进行处理。
其中，还包括：时钟复位供电电路，用于对FPGA模块提供工作时钟、上电复位控制、代码下载、电源供电功能。
其中，还包括：逻辑设计，逻辑设计包括RGB数据接收模块、DDR接口逻辑、FC-AV协议处理逻辑、FCoE映射处理逻辑、万兆网络MAC/PHY功能逻辑、高速收发器逻辑。
其中，所述RGB数据接收模块把RGB数据流通过DDR接口逻辑进行数据缓存，并将数据进行格式转换，以固定的格式发送给FC-AV协议处理逻辑。
其中，所述DDR接口逻辑用于对DDR数据缓存模块的访问控制，实现数据的缓存和读取。
其中，所述FC-AV协议处理模块，完成视频数据封装为FC-AV格式的FC数据帧，并将数据帧传递到下一级处理模块。
其中，所述FCoE映射处理逻辑完成FC协议中FC-2层到以太网协议MAC链路层的协议映射，FC-4层实现FC-AV协议，将视频数据按照FC视频帧格式进行封装；FC-3层实现FC帧的网络管理、路由信息管理功能；FC-2层完成FC信令协议处理；FC-4、FC-3、FC-2层协议实现了FC-AV上层协议，FC协议的物理层、链路层实现通过FCoE映射到以太网的MAC层、PHY层。
其中，所述万兆网络MAC/PHY逻辑完成将协议转换的数据按照以太网协议标准进行MAC/PHY层功能处理，并将处理后数据送给高速收发器；高速收发器完成高速信号的发送和接收。
本发明还提供一种基于FCoE协议实现万兆网络传输高带宽视频的方法，其基于上述系统实现，其过程为：首先对FCoE协议实现万兆网络传输高带宽视频的硬件电路加电，视频接口转换组件，对接收到的各路视频解码，恢复原始图像数据，存储到DDR数据缓存器中；FPGA逻辑将DDR数据缓存器中的数据读出，进行格式转换；再将数据进行FCoE协议处理，FCoE协议保留了FC-2以上的协议栈，FC-4层协议使用FC-AV协议，对数据进行FC视频帧的封装；封装好的数据通过FCoE映射处理，送到万兆以太网MAC/PHY处理逻辑，完成以太网协议封装和处理；经过以太网协议封装的数据通过高速收发器发送给以太网光模块，转换为万兆网络光信号，发送到万兆光纤网络中。
(三)有益效果
上述技术方案所提供的基于FCoE协议实现万兆网络传输高带宽视频的方法，解决了高带宽视频远距离、稳定传输的问题，大大提高了视频显示效率；在同一光纤中融合了以太网协议和FC协议，节省了两种总线分别布线的使用成本、维护成本；统一了视频传输采用的接口标准，对于需求大量视频处理的军事应用具有更易于移植的特点，适合原有探测设备(如雷达、声纳、红外、光电)与计算控制系统集成。
附图说明
图1为本发明基于FCoE协议实现万兆网络传输高带宽视频的系统硬件框图。
图2为本发明FCoE协议实现的逻辑分层示意图。
图3为本发明FCoE协议处理的逻辑原理框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
参照图1所示，本实施例基于FCoE协议实现万兆网络传输高带宽视频的系统包括：视频接口转换组件、FPGA模块、以太网光模块；视频接口转换组件用于将显卡输出的标准视频格式数据转换为并行RGB数据，供FPGA模块进行数据处理；FPGA模块对并行RGB数据进行处理和封装，通过高速收发器发送给以太网光模块；以太网光模块，完成万兆网络数据转换为光信号，在万兆光纤网络中进行数据传输。
本实施例系统还包括：DDR数据缓存器，连接FPGA模块，将FPGA模块接收到的RGB数据流进行数据缓存，等待FPGA进行处理。
时钟复位供电电路，用于对FPGA模块提供工作时钟、上电复位控制、代码下载、电源供电功能。
本实施例系统还包括：逻辑设计，逻辑设计主要包括RGB数据接收模块、DDR接口逻辑、FC-AV协议处理逻辑、FCoE映射处理逻辑、万兆网络MAC/PHY功能逻辑、高速收发器逻辑。
RGB数据接收模块，把RGB数据流通过DDR接口逻辑进行数据缓存，并将数据进行格式转换，以固定的格式发送给FC-AV协议处理逻辑。
DDR接口逻辑，完成对DDR数据缓存模块的访问控制，实现数据的缓存和读取。
FC-AV协议处理模块，完成视频数据封装为FC-AV格式的FC数据帧，并将数据帧传递到下一级处理模块。
FCoE映射处理逻辑，完成FC协议中FC-2层到以太网协议MAC链路层的协议映射。如图2和图3所示，FC-4层实现FC-AV协议，将视频数据按照FC视频帧格式进行封装；FC-3层实现FC帧的网络管理、路由信息管理功能；FC-2层完成FC信令协议处理；FC-4、FC-3、FC-2层协议实现了FC-AV上层协议，FC协议的物理层、链路层实现通过FCoE映射到以太网的MAC层、PHY层。
万兆网络MAC/PHY逻辑，完成将协议转换的数据按照以太网协议标准进行MAC/PHY层功能处理，并将处理后数据送给高速收发器。
高速收发器，是FPGA内部的逻辑资源，是一种硬件电路结构，完成高速信号的发送和接收。
本实施例中，FGPA为高速现场可编程门阵列，用硬件描述语言对逻辑门阵列进行编程实现FC-AV协议转换到以太网协议传输。
基于以上系统，本实施例基于FCoE协议实现万兆网络传输高带宽视频的方法的过程为：首先对FCoE协议实现万兆网络传输高带宽视频的硬件电路加电，视频接口转换组件，对接收到的各路视频解码，恢复原始图像数据，存储到DDR数据缓存器中；FPGA逻辑将DDR数据缓存器中的数据读出，进行格式转换；再将数据进行FCoE协议处理，FCoE协议保留了FC-2以上的协议栈，FC-4层协议使用FC-AV协议，对数据进行FC视频帧的封装；封装好的数据通过FCoE映射处理，送到万兆以太网MAC/PHY处理逻辑，完成以太网协议封装和处理；经过以太网协议封装的数据通过高速收发器发送给以太网光模块，转换为万兆网络光信号，发送到万兆光纤网络中。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于FCoE协议实现万兆网络传输高带宽视频的方法，其特征在于，包括：视频接口转换组件、FPGA模块、以太网光模块；视频接口转换组件用于将显卡输出的标准视频格式数据转换为并行RGB数据，供FPGA模块进行数据处理；FPGA模块对并行RGB数据进行处理和封装，通过高速收发器发送给以太网光模块；以太网光模块，完成万兆网络数据转换为光信号，在万兆光纤网络中进行数据传输。
2.如权利要求1所述的基于FCoE协议实现万兆网络传输高带宽视频的方法，其特征在于，还包括：DDR数据缓存器，连接FPGA模块，将FPGA模块接收到的RGB数据流进行数据缓存，等待FPGA进行处理。
3.如权利要求2所述的基于FCoE协议实现万兆网络传输高带宽视频的方法，其特征在于，还包括：时钟复位供电电路，用于对FPGA模块提供工作时钟、上电复位控制、代码下载、电源供电功能。
4.如权利要求3所述的基于FCoE协议实现万兆网络传输高带宽视频的方法，其特征在于，还包括：逻辑设计，逻辑设计包括RGB数据接收模块、DDR接口逻辑、FC-AV协议处理逻辑、FCoE映射处理逻辑、万兆网络MAC/PHY功能逻辑、高速收发器逻辑。
5.如权利要求4所述的基于FCoE协议实现万兆网络传输高带宽视频的方法，其特征在于，所述RGB数据接收模块把RGB数据流通过DDR接口逻辑进行数据缓存，并将数据进行格式转换，以固定的格式发送给FC-AV协议处理逻辑。
6.如权利要求5所述的基于FCoE协议实现万兆网络传输高带宽视频的方法，其特征在于，所述DDR接口逻辑用于对DDR数据缓存模块的访问控制，实现数据的缓存和读取。
7.如权利要求6所述的基于FCoE协议实现万兆网络传输高带宽视频的方法，其特征在于，所述FC-AV协议处理模块，完成视频数据封装为FC-AV格式的FC数据帧，并将数据帧传递到下一级处理模块。
8.如权利要求7所述的基于FCoE协议实现万兆网络传输高带宽视频的方法，其特征在于，所述FCoE映射处理逻辑完成FC协议中FC-2层到以太网协议MAC链路层的协议映射，FC-4层实现FC-AV协议，将视频数据按照FC视频帧格式进行封装；FC-3层实现FC帧的网络管理、路由信息管理功能；FC-2层完成FC信令协议处理；FC-4、FC-3、FC-2层协议实现了FC-AV上层协议，FC协议的物理层、链路层实现通过FCoE映射到以太网的MAC层、PHY层。
9.如权利要求8所述的基于FCoE协议实现万兆网络传输高带宽视频的方法，其特征在于，所述万兆网络MAC/PHY逻辑完成将协议转换的数据按照以太网协议标准进行MAC/PHY层功能处理，并将处理后数据送给高速收发器；高速收发器完成高速信号的发送和接收。
10.一种基于FCoE协议实现万兆网络传输高带宽视频的方法，其特征在于，基于权利要求9中的系统实现，其过程为：首先对FCoE协议实现万兆网络传输高带宽视频的硬件电路加电，视频接口转换组件，对接收到的各路视频解码，恢复原始图像数据，存储到DDR数据缓存器中；FPGA逻辑将DDR数据缓存器中的数据读出，进行格式转换；再将数据进行FCoE协议处理，FCoE协议保留了FC-2以上的协议栈，FC-4层协议使用FC-AV协议，对数据进行FC视频帧的封装；封装好的数据通过FCoE映射处理，送到万兆以太网MAC/PHY处理逻辑，完成以太网协议封装和处理；经过以太网协议封装的数据通过高速收发器发送给以太网光模块，转换为万兆网络光信号，发送到万兆光纤网络中。
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