[发明专利]高效有线通讯方法

说明书

技术领域

本发明涉及高速有线通讯，具体地，涉及用三进制数据流代替二进制数据流以提高有线传输效率的方法和系统。

背景技术

通常的有线通讯方法，一般采用二进制传输，而理论上三进制通讯的效率才是最优的。为了兼容二进制的计算机系统，可以在通讯系统的适合位置插入一个进制转换的抽象层来进行二进制数据流与三进制数据流之间的相互转换。

那么，具体如何实现进制的转换呢？一般采取将二进制数据流中每n位二进制位元(bit)转换为m位三进制位元(trit)的方式进行转换，称为nbmt。在现有的n-m取值方法中，百兆以太网的100Base4T规格采用的8b6t的转换格式，即将8个二进制位元转换为6个三进制位元米实现，该方法相对于传统的二进制传输，在同等的时钟频率下，节约了2/8(即25％)的传输时间。在公开号为CN 101150508A的专利《一种有线通讯的方法和系统》(申请人：美国博通公司，发明人：余鑫华 苌旷筹 陈茵橙 斯科特·鲍威尔)中，其权利要求1中所阐述的“将本地物理层内的以太网媒体独立接口数据从四比特数据包流转换到三比特数据包流”的方法则等同于4b3t，这种方法，和前面所述的8b6t的效率是相同的。

采用不同位数的进制转换，对通讯时间的节省程度也不同，而实现不同位数的进制转换的硬件规模也不同。通过理论推导我们发现通过对数据流进行进制转换后在同等时钟频率下节约传输时间百分比的理论上限约为36.907％，显然，现有的方法和技术远没有达到这个值，还有很大的提升空间。

本发明提出了两种可分别将同等时钟频率下的传输时间节约程度提升到36.4％和36.8％的进制转换方法，不仅在同等时钟频率下的传输时间的节省程度上有了显著的提高，也考虑到了不同应用需求场合对硬件规模的要求。

发明内容

本发明涉及两种应用于不同需求场合的有线通讯方法和系统，结合至少一幅附图对所述方法和系统进行了充分的展现和描述，并对权利要求书中所述各项进行了更加完整的阐述。

所述两种系统均包括两部分物理转换模块，其中一部分用于将二进制数据流转换为二进制数据流进行传输，另一部分用于将接收到的三进制数据流还原为二进制数据流。

优选地，所述两种系统中分别采用11b7t和19b12t两种转换格式进行进制数据流的转换，二者在同等时钟频率下分别节省了36.4％和36.8％的传输时间，并且满足不同应用需求场合对硬件规模的要求，其原理示意图参见图1所示。

优选地，所述转换操作可通过二进制码码(Binary coded ternary，二进制编码的三进制数)进制码的步骤进行转换。

优选地，所述转换步骤中的二进制码码转换环节可通过存储器地址映射的方式实现，此方法使硬件电路得到简化，其实现原理示意图见图2所示。

上述各项内容的详细阐述如下：

1、数据流进行进制转换后同等时钟频率下节约传输时间百分比的理论推导及11b7t、19b12t转换格式的选择依据

假设将n位二进制位元转换为三进制，最少需要的三进制位元数目为m，从二进制转换为三进制后同等时钟频率下节约的时间百分比为f，则有如下公式1、2成立：

2ⁿ＜3^m        (公式1)

f＝(n-m)/n    (公式2)

由公式2变换得：

m＝n(1-f)     (公式3)

将公式3代入公式1可得：

2ⁿ＜3ⁿ(1-f)   (公式4)

对公式4的两边取自然对数，可得：

ln2ⁿ＜ln3ⁿ(1-f)

进一步，推导变换可得：

f＜1-ln2/ln3≈1-0.63093＝36.907％

由此可得到结论f的上限值约为36.907％。

表1 1～30位二进制数转换为三进制数在同等时钟频率下所节约的传输时间百分比