[发明专利]一种基于FPGA实现无线光差通信的终端、系统及方法

权利要求书

1.一种基于FPGA实现无线光差通信的方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1，终端A和终端B分别解析预设的配置参数，终端A和终端B自组网后输出接入成功标志；

步骤2，终端A在接收到接入成功标志后，按第一周期时间周期性的输出对时请求报文，将对时请求报文发送时刻记为时间信息T1，时间信息T1作为对时请求报文的内容一同发送至终端B；

步骤3，终端B根据接收到的对时请求报文提取出时间信息T1，并用时间信息T1直接更新终端B的本地时钟计数器，同时将终端B解析对时请求报文和生成对时响应报文的处理时间记为时延T2，将时延T2作为对时响应报文的内容发送至终端A；

步骤4，终端A在接收到对时响应报文的同时，记录本地时钟计数器产生时间信息T3；计算出无线信道往返路径延时RTT=(T3-T2-T1)/2；

步骤5，循环执行步骤2-4N次后，统计无线信道往返路径最大延时RTTmax,读取时延裕度Tdelay，计算出额定通信延时时间Td = RTTmax + Tdelay；

步骤6，调整对时请求报文发送周期为第二周期时间，并将额定通信延时时间Td写入到对时请求报文，由终端B完成接收和提取；以第二周期时间与无线信道往返路径延时RTT作差，若时间差超过阈值则跳转至步骤2，重新计算往返路径延时RTT，若时间差未超过阈值，则正常进行光差报文通信；

步骤7，终端A在接收到第一光差报文后在第一光差报文中添加报文接收时间戳Tr1，发送带时间戳Tr1的第一光差报文；

步骤8，终端B在接收到时间戳Tr1的第一光差报文后，根据额定通信延时时间Td，延时控制在发送时间Ts1输出第一光差报文至保护装置B，其中Ts1=Tr1+Td；

终端A在接收到时间戳Tr2的第二光差报文后，根据额定通信延时时间Td，延时控制在发送时间Ts2输出第二光差报文至保护装置A，其中Ts2=Tr2+Td。

2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA实现无线光差通信的方法，其特征在于：所述配置参数，包括光电转发模块和电光转发模块的编解码波特率，以太网帧格式报文的源MAC地址、目的MAC地址和IP地址，以及时延裕度Tdelay。

3.根据权利要求1所述的一种基于FPGA实现无线光差通信的方法，其特征在于：所述第一周期时间设置为3ms，第二周期时间设置为1.5s, 阈值设置1ms。

4.一种无线光差通信终端，其特征在于：包括：接收光口、发送光口、光电转发模块、电光转发模块、无线通信模块、控制处理单元；

接收光口，接收第一光差报文，将CMI编码光信号转成NRZ串行电信号；

发送光口，将第二光差报文由NRZ串行电信号转成CMI编码光信号；

光电转发模块，根据编解码波特率配置参数接收第一光差报文，判断第一光差报文帧头，对第一光差报文解析和CRC校验后送入光接收FIFO缓存区；

电光转发模块，根据编解码波特率配置参数，将电接收FIFO缓存区内第二光差报文传输至发送光口；

无线通信模块，支持点对点无线自组网，接收和发送无线信号，并与控制处理单元以以太网帧格式进行第一光差报文、第二光差报文和对时报文交互；

控制处理单元，解析预设的配置参数，同时读取光接收FIFO缓存区里的第一光差报文，读取无线通信模块以太网帧格式接收的电接收FIFO缓存区里的第二光差报文和同步报文，处理同步对时和计算无线信道往返路径延时，延时控制光差报文输出。

5.根据权利要求4所述的一种无线光差通信终端，其特征在于：所述配置参数包括：光电转发模块或电光转发模块的编解码波特率、以太网帧格式报文的源MAC地址、目的MAC地址和IP地址、时延裕度Tdelay。

6.根据权利要求4所述的一种无线光差通信终端，其特征在于：所述同步报文包括：对时请求报文和对时响应报文。

7.根据权利要求4所述的一种无线光差通信终端，其特征在于：所述无线光差通信终端通过FPGA实现。

8.根据权利要求4所述终端的一种基于FPGA实现无线光差通信的系统，其特征在于：包括：无线光差通信终端A,简称终端A、无线光差通信终端B,简称终端B、保护装置A、保护装置B，保护装置A发送光口与终端A的接收光口通过光口接收通道相连接，并通过保护装置A发送光口发送第一光差报文，保护装置A接收光口与终端A的发送光口通过光口发送通道相连接，并通过保护装置A接收光口接收第二光差报文；保护装置B发送光口与终端B的接收光口通过光口接收通道相连接，并通过保护装置B发送光口发送第二光差报文，保护装置B接收光口与终端B的发送光口通过光口发送通道相连接，并通过保护装置B接收光口接收第一光差报文；终端A和终端B通过无线自组网相连接，进行第一光差报文、第二光差报文和对时报文交互通信。