CN100499667C

CN100499667C - 一种在异步传输模式设备中防止发送堵塞的方法

Info

Publication number: CN100499667C
Application number: CNB2004100309115A
Authority: CN
Inventors: 涂君; 柳精伟; 段小祥; 蒋麟军; 李友谊; 张少雄; 雷春; 潘剑锋; 方卫峰
Original assignee: Juxin Technology Co Ltd
Current assignee: Huawei Machine Co Ltd
Priority date: 2004-03-26
Filing date: 2004-03-26
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2024-03-26
Also published as: CN1674591A

Abstract

本发明公开了一种在异步传输模式(ATM)设备中防止发送堵塞的方法，该方法包括：预先将ATM设备的控制管脚直接或通过一个控制电路连接到ATM设备与物理层(PHY)设备之间的握手信号线上，ATM设备多次查询并判断握手信号线上当前的握手信号始终为低电平状态后，认为总线阻塞，那么，ATM设备直接配置其控制管脚的输出为高电平状态，或者ATM设备通过其控制管脚将故障信息上报给控制电路，由控制电路配置其管脚的输出为高电平状态，使得握手信号线上的握手信号为高电平状态，然后ATM设备将当前ATM信元发送给对应的PHY设备。本发明提出的方法解决了ATM设备的发送堵塞问题，从而大大提高了ATM设备与PHY设备之间接口的可靠性和容错能力。

Description

一种在异步传输模式设备中防止发送堵塞的方法

技术领域

本发明涉及异步传输模式设备中的信元发送技术，特别是涉及一种在异步传输模式设备中防止发送堵塞的方法。

背景技术

异步传输模式(ATM，Asynchronous Transfer Mode)技术是一种快速分组交换技术，ATM技术具有的优点是：采用统计时分复用技术，综合吸收了分组交换高效率和电路交换速度的优点，并针对分组交换速率比较低的缺陷，利用电路交换几乎与协议处理无关的特点，通过高性能的硬件设备来大大提高处理速度，实现高速率传输。由于ATM技术的上述优点，目前，使用ATM设备进行网络数据传输的ATM网络已被广泛应用于各个领域，如金融、航空、经贸、气象、商业、教育、建设和医疗等。

在ATM网络中，数据传输的基本单位是ATM信元，ATM信元是一种长度固定的数据帧。在ATM设备中，存储ATM信元的先入先出(FIFO)存储器，一般为信元级的FIFO存储器，即将ATM信元写入FIFO存储器和从FIFO存储器中读取ATM信元的操作均针对单个ATM信元进行。并且，从FIFO存储器中读取ATM信元的操作遵循先入先出的规则，即在FIFO存储器中读取ATM信元时，按照各个ATM信元被写入的先后顺序读取每个ATM信元。

ATM设备使用的接口标准是ATM通用测试和操作物理接口(UTOPIA，Universal Test and Operations PHY interface for ATM)。对于多物理层设备(MPHY，Multi-Physical Layer)模式的UTOPIA接口，一个ATM设备与多个物理层设备(PHY设备)相连。在ATM设备内部，ATM设备与各个PHY设备之间进行通信的ATM信元存储在FIFO存储器中。目前，FIFO存储器可采用多队列结构或单队列结构。

对于采用多队列结构的FIFO存储器，每一个PHY设备对应FIFO存储器的一个队列。当ATM设备与一个PHY设备进行通信时，ATM设备与该PHY设备进行通信的ATM信元存储在FIFO存储器中与该PHY设备对应的队列中。在实际使用中，由于外界产生干扰或PHY设备自身出现线路故障等原因，与该PHY设备对应队列中的信元存在无法发送出去的情况。但是，由于FIFO存储器采用的是多队列结构，各队列之间相互独立，互不干扰发送过程，所以未发送出去的信元只会使其所在的队列出现发送堵塞的情况，而不会影响其它队列的信元发送。

但是，由于多队列结构的FIFO存储器对系统的性能要求较高，并会占用大量的系统资源，因此，目前仍有大量的ATM设备使用单队列结构的FIFO存储器。

当ATM设备的FIFO存储器采用单队列结构时，ATM设备与所有PHY设备进行通信的ATM信元都必须通过一个队列发送出去。图1是多PHY设备模式UTOPIA接口的总线连接示意图，图2是采用单队列结构的FIFO存储器存取ATM信元的示意图。参见图1和图2，PHY设备A、PHY设备B、PHY设备C和PHY设备D通过UTOPIA总线连接在ATM设备101上。在ATM设备101内部，ATM信元通过串行方式被写入单队列结构的FIFO存储器，并通过串行方式从FIFO存储器中被读取出来发送给相应的PHY设备。参见图2，在FIFO存储器中，ATM信元被写入FIFO存储器的先后顺序为：ATM信元(n-3)、ATM信元(n-2)、ATM信元(n-1)、ATM信元n、ATM信元(n+1)、ATM信元(n+2)及ATM信元(n+3)。相应地，从FIFO存储器中读取ATM信元的先后顺序为：ATM信元(n-3)、ATM信元(n-2)、ATM信元(n-1)、ATM信元n、ATM信元(n+1)、ATM信元(n+2)及ATM信元(n+3)。

在ATM设备与PHY设备之间的UTOPIA总线中，包括用于传输ATM设备与PHY设备之间握手信号TxClav的TxClav信号线。当ATM设备与PHY设备进行通信时，ATM设备通过TxClav信号线查询相应PHY设备的TxClav信号状态，这里所说的查询也就是检测TxClav信号线上的TxClav信号为高电平还是低电平。如果ATM设备查询到的PHY设备的TxClav信号状态为高电平状态，则认为PHY设备已准备好接收信元；如果ATM设备查询到的TxClav信号的状态为低电平状态，则认为PHY设备拒绝接收信元。

参见图1和图2，比如，在ATM设备101的FIFO存储器中读取ATM信元(n-2)后，根据其数据帧内容，获知与ATM信元(n-2)对应的PHY设备为PHY设备C，即ATM信元(n-2)应发送给PHY设备C。在PHY设备C正常的情况下，ATM设备101的UTOPIA接口发送模块首先通过ATM设备101与PHY设备C之间的TxClav信号线，查询PHY设备C的TxClav信号状态，如果查询到的TxClav信号状态为高电平状态，则ATM设备101将ATM信元(n-2)发送给PHY设备C。

但是，如果由于外界电磁波干扰或PHY设备C自身线路故障等原因，导致TxClav信号线上的TxClav信号始终为低电平状态，那么当ATM设备101查询PHY设备C的TxClav信号状态时，就无法获得PHY设备C的可接收数据的高电平状态，ATM设备101也就无法将ATM信元(n-2)发送出去。

或者，由于外界电磁波干扰或ATM设备101自身线路故障等原因，导致ATM设备101在获取信息时出错，ATM信元(n-2)应被发送给PHY设备C，但是，ATM设备101在获取目的设备信息时出错，导致ATM设备10l获取到的目的设备为PHY设备F，而与ATM设备101相连的多个PHY设备中根本不存在PHY设备F，那么，ATM设备101则无法查询到PHY设备F的可接收数据信号，从而导致ATM设备101无法将ATM信元(n-2)发送出去。

此类情况下，由于FIFO存储器采用的是单队列结构，且读出ATM信元时必须遵循先入先出的规则，所以队列中在ATM信元(n-2)之后写入的ATM信元(n-1)、ATM信元n等ATM信元必须等到ATM信元(n-2)被发送出去后，才能发送。由此，FIFO存储器陷入堵塞状态，使得ATM设备无法继续与其它未发生故障的PHY设备进行通信。

可见，在现有技术中，当ATM设备与多个PHY设备进行通信，且ATM设备的FIFO存储器采用单队列结构时，如果由于设备老化导致出错，或者由于自然界中的电磁波干扰，如雷击，操作人员接触设备产生高伏电压等，使得ATM设备或任一个PHY设备发生故障时，ATM设备就无法将发送队列中的一个ATM信元发送出去，而该ATM信元之后的信元也就无法被发送出去，使得FIFO存储器被堵塞，并导致整个UTOPIA发送接口堵塞，从而影响了ATM设备与PHY设备的正常通信，降低了UTOPIA总线的可靠性和容错能力，大大降低了系统的性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种防止异步传输模式设备发送堵塞的方法，解决ATM设备发送堵塞的问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种防止异步传输模式设备发送堵塞的方法，将异步传输模式ATM设备的控制管脚连接到ATM设备与物理层PHY设备之间的握手信号线上，该方法还包括以下步骤：

A、ATM设备查询并判断握手信号线上当前的握手信号是否为低电平，如果是，则执行步骤B，否则，执行步骤C；

B、ATM设备通过其控制管脚的输出将握手信号线上的握手信号配置为高电平状态；

C、ATM设备根据当前ATM信元中携带的设备地址信息将当前ATM信元发送给对应的PHY设备。

所述控制管脚为ATM设备的通用可编程IO管脚；所述步骤B为：ATM设备将通用可编程IO管脚的输出配置为高电平状态。

所述ATM设备的通用可编程IO管脚通过匹配电阻连接到ATM设备与PHY设备之间的握手信号线上。

在ATM设备与PHY设备之间设置控制电路模块，并将ATM设备的控制管脚连接到控制电路模块的输入管脚上，将控制电路模块的输出管脚连接到ATM设备与PHY设备之间的握手信号线上，所述步骤B包括：ATM设备通过其控制管脚将故障信息上报给控制电路模块，控制电路模块将其输出管脚的输出配置为高电平状态。

所述控制电路模块的输出管脚通过匹配电阻连接到ATM设备与PHY设备之间的握手信号线上。

设定查询次数阈值，所述步骤A在ATM设备判断握手信号为低电平状态后，判断ATM设备已进行握手信号状态的查询次数是否等于查询次数阈值，如果是，则执行步骤B，否则，返回步骤A。

设定ATM设备各次查询的时间间隔，所述步骤A在ATM设备已进行握手信号状态的查询次数不等于查询次数阈值后，判断当前距离ATM设备上次查询的时间间隔是否等于设定的查询时间间隔，如果是，则直接返回步骤A，否则，继续等待，直到距离ATM设备上次查询的时间间隔等于设定的查询时间间隔时，返回步骤A。

设定查询时间阈值，所述步骤A在ATM设备判断握手信号为低电平状态后，判断ATM设备进行连续查询握手信号状态的时间长度是否等于查询时间阈值，如果是，则执行步骤B，否则，返回步骤A。

所述步骤B进一步包括：配置握手信号线上的握手信号为高电平状态的时间小于或等于ATM设备发送一个ATM信元的时间。

可见，本发明提出的方法具有以下优点：

1、根据本发明提出的方法，通过配置ATM设备的通用可编程IO脚或配置控制电路的输出管脚，强行将TxClav信号配置为高电平状态，使得ATM设备能够将当前堵塞的ATM信元发送出去，从而消除了存储器中队列堵塞的异常情况，进而解决了ATM设备的发送堵塞问题。

2、根据本发明提出的方法，能够消除ATM设备的发送堵塞，从而大大提高了ATM设备与PHY设备之间接口的可靠性和容错能力，进而提高了系统的性能。

3、根据本发明提出的方法，预先设定ATM设备查询TxClav信号的次数，避免了仅由一次查询就认定PHY设备故障的片面性；而预先设定各次查询之间的时间间隔，则可根据ATM设备发送和PHY设备接收的实际情况，进行ATM设备是否发生堵塞的判断。

4、根据本发明提出的方法，将与TxClav信号线相连管脚的输出配置为可接收数据的高电平状态，且配置的高电平状态持续的时间小于或等于发送一个ATM信元的时间，从而只针对当前发生堵塞的ATM信元进行强行发送处理，而不会影响到后续ATM信元的发送。

附图说明

图1是多PHY设备模式UTOPIA接口的总线连接示意图；

图2是采用单队列结构的FIFO存储器存取ATM信元的示意图；

图3是实现本发明的实施例1的设备连接关系示意图；

图4是实现本发明的实施例1的流程图；

图5是实现本发明的实施例2的设备连接关系示意图；

图6是实现本发明的实施例2的流程图。

具体实施方式

本发明的核心思想是：当单队列结构FIFO存储器中的一个ATM信元无法发送出去时，通过为TxClav信号线中的TxClav信号配置可接收数据的高电平状态，使得ATM设备能够将该堵塞的ATM信元发送出去，从而防止ATM设备发生堵塞。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

实施例1：

图3是实现本发明的实施例1的设备连接关系示意图。参见图3，在本实施例中，将ATM设备的通用可编程IO脚(gpio)连接到ATM设备与PHY设备之间UTOPIA总线中的TxClav信号线上。较佳地，在gpio与TxClav信号线之间设置一个匹配电阻R，用于选通电路，以及进行限流以保护设备。通用可编程IO脚(gpio)可以根据需要灵活配置为高阻状态或高电平状态，即在ATM设备的FIFO存储器未发生堵塞时，ATM设备的控制模块将gpio配置为高阻状态，使得该gpio与TxClav信号线不连通。而在ATM设备的FIFO存储器发生堵塞时，ATM设备的控制模块将gpio配置为可接收数据的高电平状态，使得ATM设备在无法从PHY设备处获得高电平状态的TxClav信号后，能够从gpio处获得高电平状态的TxClav信号。

在本实施例中，由于外界干扰，PHY设备2发生故障，导致其TxClav信号始终为低电平状态，且FIFO存储器的队列中，当前要发送的ATM信元为应发送给PHY设备2的ATM信元(n-2)。

本发明根据ATM设备与PHY设备进行通信时，收发ATM信元所需的时间，设定ATM设备查询PHY设备的TxClav信号的次数，及各次查询的时间间隔。在本实施例中，设定ATM设备查询PHY设备的TxClav信号的次数为2，且两次查询的时间间隔为10个时钟周期。并且，在ATM设备两次查询到TxClav信号均为低电平状态后，进行防止ATM设备发送堵塞的处理过程。在本实施例以外的其它实施例中，也可设定其它的查询次数和其它各次查询的时间间隔。

图4是实现本发明的实施例1的流程图。参见图2、图3和图4，在本实施例中，当应发送给PHY设备2的ATM信元(n-2)发生堵塞时，本实施例实现防止ATM设备中的发送队列堵塞的具体过程包括以下步骤：

步骤401：在ATM设备的FIFO存储器队列中，读取ATM信元(n-2)，并根据ATM信元(n-2)的数据帧内容获知该ATM信元(n-2)应发送到PHY设备2。

这里，每个ATM信元都是一种长度固定的数据帧，且数据帧中均携带其应被发送到的设备地址信息。

步骤402：ATM设备通过UTOPIA总线中的TxClav信号线，查询PHY设备2的TxClav信号，并判断PHY设备2的当前TxClav信号是否为低电平状态，如果是，则执行步骤404，否则，执行步骤403。

这里，如果ATM设备判断PHY设备2的当前TxClav信号为高电平状态，则认为PHY设备2已准备好接收ATM信元(n-2)，ATM设备可与PHY设备2进行正常的ATM信元传输；

如果ATM设备判断PHY设备2的当前TxClav信号为低电平状态，则认为当前PHY设备2正忙于其它的数据处理，ATM设备必须等待PHY设备2的TxClav信号变为高电平状态时，才可发送ATM信元(n-2)。

步骤403：ATM设备通过UTOPIA总线将ATM信元(n-2)发送给PHY设备2，并结束本流程。

步骤404：ATM设备等待10个时钟周期后，再次查询PHY设备2的TxClav信号，并判断PHY设备2的当前TxClav信号是否仍为低电平状态，如果是，则执行步骤405，否则，返回步骤403。

这里，当ATM设备首次查询PHY设备2的TxClav信号为低电平状态时，可能是由于PHY设备2的延时反应等原因所造成的，而并非PHY设备2发生故障。因此，较佳的方法是，ATM设备在两次查询PHY设备2的TxClav信号均为低电平状态后，认定PHY设备2发生故障，并采取措施防止ATM设备的发送堵塞。

步骤405：ATM设备中的控制模块将与TxClav信号线连接的gpio的输出配置为高电平状态，且配置该高电平状态持续的时间小于或等于ATM设备发送一个ATM信元所需的时间，然后再配置gpio的输出为高阻状态。

这里，因为ATM设备与PHY设备2之间的TxClav信号为低电平状态，所以当ATM设备的控制模块将其与TxClav信号线连接的gpio配置为高电平状态时，则可认为给ATM设备发出了一个可接收数据的信号。

而配置该高电平状态持续的时间小于或等于ATM设备发送一个ATM信元所需的时间，是因为使配置的高电平状态仅使ATM设备将当前的ATM信元(n-2)发送出去，而不影响ATM设备发送下一个ATM信元。比如，当ATM设备从TxClav信号线上获知TxClav信号为高电平状态，并将当前的ATM信元(n-2)发送出去后，恰好在FIFO存储器的队列中要发送的ATM信元也为发送给PHY设备2的ATM信元。如果上述的配置高电平状态持续的时间小于或等于ATM设备发送一个ATM信元所需的时间，则ATM设备不会从与TxClav信号线连接的gpio查询PHY设备2的当前TxClav信号状态，因此，不会影响ATM设备发送当前的ATM信元。如果上述的配置高电平状态持续的时间大于ATM设备发送一个ATM信元所需的时间，则ATM设备仍从与TxClav信号线连接的gpio查询PHY设备2的当前TxClav信号，但此时，可能PHY设备2的故障已排除，并已恢复接收数据，因此，将会使ATM设备发送当前的ATM信元出错。

步骤406：ATM设备查询到TxClav信号线内的信号为高电平状态后，将ATM信元(n-2)发送出去。

实施例2：

本发明可在ATM设备与PHY设备之间设置一个控制电路模块，并将ATM设备连接到控制电路模块的输入管脚上，以及将控制电路模块的输出管脚连接到UTOPIA总线中的TxClav信号线上。较佳地，在控制电路模块的输出管脚与TxClav信号线之间设置一个匹配电阻R，用于选通电路，以及进行限流以保护设备。

图5是实现本发明的实施例2的设备连接关系示意图。参见图5，在本实施例中，用选择器作为控制电路模块。选择器可以根据需要灵活选择输出管脚的信号为高阻状态Z或高电平状态1，即在ATM设备的FIFO存储器未发生堵塞时，选择器将其输出管脚配置为高阻状态Z，使其输出管脚与TxClav信号线不连通。而在ATM设备的FIFO存储器发生堵塞时，选择器将其输出管脚配置为可接收数据的高电平状态1，使得ATM设备在无法从PHY设备处获得高电平信号后，能够从选择器的输出管脚处获得高电平状态的TxClav信号。

在本实施例中，当前要发送的ATM信元及其对应的故障设备，以及ATM设备查询PHY设备TxClav信号的次数和各次查询的时间间隔均与实施例1中所述的相应内容相同。

图6是实现本发明的实施例2的流程图。参见图2、图5和图6，在本实施例中，当应发送给PHY设备2的ATM信元(n-2)发生堵塞时，本实施例实现防止ATM设备中的发送队列堵塞的具体过程包括：

步骤601～步骤604的所有描述与实施例1中步骤401～步骤404的所有描述完全相同。

步骤605：ATM设备将当前PHY设备2已发生故障的信息上报给选择器，选择器将与TxClav信号线连接的输出管脚的输出配置为可接收数据的高电平状态1，且配置该高电平状态1持续的时间小于或等于ATM设备发送一个ATM信元所需的时间，然后再配置该输出管脚的输出为高阻状态Z。

步骤606的所有描述与实施例1中步骤406的所有描述完全相同。

在本发明的其它实施例中，也可预先设定查询时间阈值，并在该查询时间阈值的时间长度内允许ATM设备连续对PHY设备的TxClav信号状态进行查询。并且，当ATM设备在查询时间阈值的时间长度内连续查询到的TxClav信号均为低电平后，进行防止ATM设备发送堵塞的处理过程。其具体实现过程的原理与实施例1和实施例2所述过程的原理相同。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1、一种在异步传输模式设备中防止发送堵塞的方法，其特征在于，将异步传输模式ATM设备的控制管脚连接到ATM设备与物理层PHY设备之间的握手信号线上，该方法还包括以下步骤：

A、ATM设备查询并判断握手信号线上当前的握手信号是否为低电平状态，如果是，则执行步骤B，否则，执行步骤C；

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制管脚为ATM设备的通用可编程IO管脚；所述步骤B为：ATM设备将通用可编程IO管脚的输出配置为高电平状态。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述ATM设备的通用可编程IO管脚通过匹配电阻连接到ATM设备与PHY设备之间的握手信号线上。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在ATM设备与PHY设备之间设置控制电路模块，并将ATM设备的控制管脚连接到控制电路模块的输入管脚上，将控制电路模块的输出管脚连接到ATM设备与PHY设备之间的握手信号线上，所述步骤B包括：ATM设备通过其控制管脚将故障信息上报给控制电路模块，控制电路模块将其输出管脚的输出配置为高电平状态。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述控制电路模块的输出管脚通过匹配电阻连接到ATM设备与PHY设备之间的握手信号线上。

6、根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，设定查询次数阈值，所述步骤A在ATM设备判断握手信号为低电平状态后，判断ATM设备已进行握手信号状态的查询次数是否等于查询次数阈值，如果是，则执行步骤B，否则，返回步骤A。

7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，设定ATM设备各次查询的时间间隔，所述步骤A在ATM设备已进行握手信号状态的查询次数不等于查询次数阈值后，判断当前距离ATM设备上次查询的时间间隔是否等于设定的查询时间间隔，如果是，则直接返回步骤A，否则，继续等待，直到距离ATM设备上次查询的时间间隔等于设定的查询时间间隔时，返回步骤A。

8、根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，设定查询时间阈值，所述步骤A在ATM设备判断握手信号为低电平状态后，判断ATM设备进行连续查询握手信号状态的时间长度是否等于查询时间阈值，如果是，则执行步骤B，否则，返回步骤A。

9、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B进一步包括：配置握手信号线上的握手信号为高电平状态的时间小于或等于ATM设备发送一个ATM信元的时间。