CN100591067C - 一种用逻辑实现sdh和以太网速率适配的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种用逻辑实现SDH通道和以太网速率适配的方法，实现方法包括：在SDH数据接收侧，先缓存接收数据到该通道所对应的片内RAM中，缓存够一次burst写入的数据量后再提出片外RAM的访问请求；每次选取一个片内RAM中存放数据最多并且有访问请求的通道，作为优先级最高通道获取片外RAM的访问权限；在以太网数据发送侧，各个以太网端口以访问次数为单位采用Round Robin方式获取片外RAM的访问权限，同一端口内不同通道间以发送数据帧为单位轮询获取片外RAM的访问权限。
Description
技术领域
本发明属于微电子领域，涉及了数字集成电路设计技术、SDH和以太网技术。
背景技术
SDH是Synchronous Digital Hierarchy的英文简称，就是光同步数字传送网。以太网是一种局域网，是一种采用称为载波监听多路访问/冲突检测的共享访问方案。数字化数据被装载到SDH的虚容器中经由光纤进行传输，数据传送速率因虚容器的大小而不同，传输速率小到1.664Mbit/s或是2.240Mbit/s，大到150.336Mbit/s乃至更高的速率。
现在实际使用的以太网，主流速率为100Mbit/s或是1000Mbit/s，一些较早使用的设备中其速率为10Mbit/s。两者的数据传送速率不同，显然需要一个存储转发机制，实现两者的速率匹配。
数字逻辑实现的基本思想是接收SDH数据，先缓存到RAM之中，待一个数据帧接收完成之后，再以以太网的实际速率发送出去。
现有技术存在的缺点包括：
1、没有实现多个SDH级联数据通道到单个以太网口的适配；
2、使用片外RAM时，使用通道平均轮循机制，导致效率不高。
使用片外RAM时，未采用burst读写方式，导致RAM访问效率不高
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种用逻辑实现SDH和以太网速率适配的方法，实现多个SDH级联数据通道到单个以太网口的适配，提高RAM访问效率。
为了达到上述目的，本发明解决的方案是：
若使用片内RAM缓存数据，由于每个SDH级联数据端口至少需要缓存一个数据帧，而以太网数据帧的帧长较长(如在IEEE 802.3以太网中最大帧长为1518字节)，导致片内RAM较大，使逻辑实现的成本较高。
本发明使用片外RAM实现数据缓存，收到SDH侧数据之后，先缓存到通道对应的片内小块RAM中，如果缓存数据量大于一次burst写入需要的数据量(n个字节)，则开始向仲裁器发送数据写入请求，并等待仲裁器依据带优先级的轮询机制判断允许后再发送到片外RAM之中。由于以太网数据是以帧为单位传输的，所以同时需要额外指示该n个字节中是否有帧头和帧尾。如果接收到数据帧尾即使有效数据量不够n字节也请求发起一次片外RAM的写入请求，此时只需指出这n个字节有多少是有效的就可以了，即帧尾字节所在的位置。不这样处理，若后续数据到来的时间较晚，会导致该数据帧长时间滞留在芯片RAM之中，引起不必要的错误。
若n大于数据帧最小合法值m，会导致带宽浪费，这就需要额外的带宽来保证。假设SDH接收数据的速率为x Mbit/s，那么写入片外RAM的带宽至少需要保证x*n/m Mbit/s，否则会导致数据丢失。同理，假设所有以太网口的速率和为y Mbit/s，那么从片外RAM中读取数据的带宽至少需要保证y*n/mMbit/s，否则会导致数据帧不能及时发送到以太网口，导致不能满速率发送数据。若数据帧长为(n+1)字节，每个数据帧会写2*n个字节到片外RAM之中，所以写片外RAM的速率至少需要大于等于接收数据速率的两倍，同理读片外RAM的速率至少大于等于发送速率的两倍。
本发明的特色之一是采用带优先级的通道轮循机制，该机制的优点是能及时响应数据速率较快的通道，这样就能有效减小片内RAM的大小，同时降低数据经过存储转发之后的平均等待时间。具体实现方法如下文所述：
在通道数据接收侧，各通道数据写入到片内RAM之后，实时更新片内RAM的写指针和片内数据计数值。假设在timer1时间点上从sum个通道中选出一个向片外发送数据，上一次选择了编号为chn的通道。那么在sum个时钟周期之前，从编号为(chn+1)的通道开始查询，每个周期查询一个通道(查询通道号依次递增)，找出一个存放数据最多的通道。将此通道中的一个burst的数据写入片外RAM中。下一个周期做同样的查询操作。
在以太网数据发送侧，采用以数据帧为单位的轮询机制。该轮询机制要求一个数据帧的传送过程中不允许被打断。因此与接收方向不同，一旦某通道获得从该以太网端口发送数据的权利，则在该数据帧发送完成之前，不允许其它通道抢占从该以太网端口发送数据的权利。
例如：假设上次选取通道a向以太网口发送数据，输出仲裁模块首先看上次选取的通道a正在发送的数据帧是否已发完，如果没有则继续选择通道a发送数据，如果已发送完则从(a+1)端口开始一次递增查询对应通道是否有数据发送，如果查询到有通道需要发送数据，则选择对应通道，如果该以太网口对应的所有通道都没有数据发送则放弃一次该以太网口访问片外RAM的机会，转而查询下一个以太网口。
通过上文所述方法，可以高效实现了接收SDH侧数据，存储到片外RAM，再发送到以太网口的整个过程。
由于采用了上述方案，本发明具有以下优点：
1、实现了多个SDH级联数据通道到单个以太网端口的适配；
2、采用带优先级的通道轮循机制，效率大为提高。经过计算和仿真，以16个输入通道和16个输出通道为例。使用带优先级的轮循机制，片内RAM需要64×4字节即可实现与片外RAM的存储转发；而使用通道平均轮循机制，64×4字节的缓冲区会导致数据丢失。而且数据在片外RAM的平均等待时间减小了7％(由于帧长和通道输入速率的不同，结果会存在差异，最坏情况就是所有通道的帧长和速率完全相同，此时两者的效果完全相同)。
3、使用片外RAM时，采用burst读写方式，极大的提高了访问效率
附图说明
图1本发明的一种实施例的所涉及各相关模块设计结构示意图；
图2本发明的一种具体的实施方案示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1、2所示，在前端功能模块中，已经实现了SDH数据帧的解析和封装协议的解析(如GFP协议或是HDLC协议)。每个输入通道会有一个独立的IB(input buffer)，每个IB都由4个BLOCK组成，每个BLOCK可存储64字节的数据，输入数据首先被存储到片内的IB中。每隔一段时间，会通过前文所述的优先级加权原则，从IB中存有数据的多个通道中选择出一个，将此通道中一个BLOCK中的数据发送到片外RAM中。
输出的数据发送到后端模块，经过一定的协议处理和成帧操作后发送给MAC端口。每个输出通道会有一个独立的OB(output buffer)，每个OB由4个BLOCK组成，每个BLOCK可存储64字节的数据，输出数据先存储到片内OB中等待发送。当后端的TMAC模块检测到MAC端口可以发送数据之后，会向OB发送数据申请请求，OB就将一个BLOCK中的数据发送给后端模块。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以很快地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1、一种用逻辑实现SDH和以太网速率适配的方法，其特征在于：将SDH侧数据先缓存到通道对应的片内小块RAM中，缓存数据量大于一次burst写入需要的数据量时，向仲裁器发送数据写入请求，仲裁器依据带优先级的轮询机制判断允许后将数据发送到片外RAM中，由片外RAM实现数据缓存，在以太网数据发送侧，采用以数据帧为单位的轮询机制发送数据，使用片外RAM时，采用burst读写方式；所述带优先级的轮询机制：在通道数据接收侧，各通道数据写入到片内RAM之后，实时更新片内RAM的写指针和片内数据计数值，在timerl时间点上从sum个通道中选出一个向片外发送数据，上一次选择了编号为chn的通道，在sum个时钟周期之前，从编号为“chn+1”的通道开始查询，每个周期查询一个通道，查询通道号依次递增，找出一个存放数据最多的通道，将此通道中的一个burst的数据写入片外RAM中，下一个周期做同样的查询操作。
2、根据权利要求1所述的一种用逻辑实现SDH和以太网速率适配的方法，其特征在于：在向片外RAM发送数据时，指示此次burst写入的数据量中是否有帧头和帧尾。
3、根据权利要求2所述的一种用逻辑实现SDH和以太网速率适配的方法，其特征在于：如果接收到数据帧尾，即使有效数据量不够一次burst写入需要的数据量也请求发起一次片外RAM的写入请求，指出帧尾字节所在的位置。
4、根据权利要求1所述的一种用逻辑实现SDH和以太网速率适配的方法，其特征在于：写片外RAM的速率至少需要大于等于接收数据速率的两倍。
5、根据权利要求1所述的一种用逻辑实现SDH和以太网速率适配的方法，其特征在于：读片外RAM的速率至少大于等于发送速率的两倍。
6、根据权利要求1所述的一种用逻辑实现SDH和以太网速率适配的方法，其特征在于：在以太网数据发送侧，采用以数据帧为单位的轮询机制，一个数据帧的传送过程中不允许被打断，一旦某通道获得从该以太网端口发送数据的权利，在该数据帧发送完成之前，不允许其它通道抢占从该以太网端口发送数据的权利。
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