[发明专利]基于以太网的高速地震数据传输控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于保证野外地震采集数据传输的稳定性的大型地震仪器的数据传输控制系统。

背景技术

以太网指的是由Xerox公司创建并由Xerox，Intel和DEC公司联合开发的基带局域网规范。以太网络使用CSMA/CD(载波监听多路访问及冲突检测技术)技术，并以多种可以选择的速率运行在多种类型的电缆上。以太网与IEEE802·3系列标准相类似。它不是一种具体的网络，是一种技术规范。

为了适应地震勘探方法的不断进步，地震仪器不断的扩大系统的实时带道能力，这就使得汇集到交叉站(附图一中单元2)的数据越来越多，而系统中的若干个交叉站又要把数据通过交叉线(附图一中单元1)传送到主机系统(附图一中单元3)。这就需要选择具有很高带宽的传输方法，地震仪器厂商不约而同的选择了成熟的以太网技术，例如目前国内外主要使用的地震数据采集系统——法国Sercel公司的408UL地震数据采集系统以及美国I/O公司的系统4。虽然都采用了以太网技术，但是为了满足地震勘探数据的传输，都开发出了专有的通讯控制协议，这些协议都是保密的内容，以此来保证地震数据传输的实时性和可靠性。

在地震勘探中，数据传输协议决定了数据传输的稳定性，目前的大型地震采集系统采用基于光纤的千兆以太网传输技术。但大型地震采集系统在野外使用，容易受到自然界各种环境因素的干扰造成传输能力的下降，同时以太网技术本身在猝发高流量传输时可能出现丢包现象，这样就会出现传输不稳定、传输错误或传输失败的情况。

任何的发明创造都来源于需求，在我们的大型地震采集系统中，需要高带宽的数据传输手段，同时我们这个系统是实时的系统，数据量大并且突发性强，需要在确定的时间内把数据完整的进行处理并且输出。在选择了以太网后，对以太网的传输特性进行详尽的分析后，发现如下的规律：

在相同帧长的情况下，丢帧率随着发送速率的增加呈增长趋势，并且该增长趋势是非线性的；

在不做限速的情况下，长帧的最大发送速率高于短帧的最大发送速率；

在相近的发送速率下，长帧的丢帧率明显小于短帧的丢帧率。

并且对突发大流量的情况造成大量的丢桢，这些都是在本项目中要解决的问题，以保证数据传输的可靠和完整。

发明内容

本发明的目的是设计一种基于以太网的高速地震数据传输控制系统，在大型地震采集系统中，控制将下属管理站点的数据汇集到交叉站后，在交叉站进行控制和转发到主机系统，使得交叉站传输到主机系统的数据完整、可靠，提高可靠性传输，满足地震采集数据在交叉线上高带宽、长距离野外传输的特性要求。

本基于以太网的高速地震数据传输控制系统包括主机系统和交叉站，包括大线地震数据经过驱动接收单元、帧长度门限单元、流量控制单元后在交叉线上传输地震数据，各个模块的关系和功能如下：

(1)帧长度门限单元：规定交叉线上传输的以太网帧长度门限，防止因分包传输给系统造成的损失；把数据桢的长度定为1470bytes，其中有效地震数据为1428bytes，这个数值靠近了以太网桢的最大值，能够有效的减少发送和接收的中断响应次数，提高系统的效率；

(2)流量控制单元：流量控制采用自动流量控制发送，使发送端和接收端之间实现流量互控，使交叉线传输总流量远离以太网可能发生丢包的传输门限，以定时器为基础的传输机制，动态调整在传输稳定性、传输效率与传输延迟之间的平衡；

(3)重传率门限控制单元：可控的自动重传机制，可配置的重传率门限；作为通讯协议的制定要考虑完备性，任何的控制措施和手段都不能完全保证数据传输的完整可靠，以此要采用自动重传机制，但在此系统中的自动重传是可控的，可以配置重传率的门限，重要的控制参数就是重传率的门限值。当在门限里面的时候，由数据接收端主动发起重传，当发送端接收到带有重传信息的桢后，就根据里面的信息把相应的数据桢再发送一次；一旦超出门限值，就立即进行数传报警，由上层的主机软件和操作人员来决定后续的操作，因为此时就遇到了比较特殊的情况(可能野外的站体大部分不能正常工作，或者前面提到的交叉线被断开等)，在这种状况下如果进行高密度的重传，只会适得其反；

(4)驱动接收桢单元：