CN101174964A - 一种在spi4.2总线上实现组播的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在SPI4.2总线上实现组播的方法，用于在一次数据传输中将有效载荷发送给至少一个端口，包括步骤：在所述有效载荷前设置有效载荷控制字组，所述有效载荷控制字组包括至少一个有效载荷控制字，每个所述有效载荷控制字具有一个端口地址；将上述有效载荷复制到所述端口上。

Description

一种在SPI4.2总线上实现组播的方法

技术领域

本发明涉及组播技术，特别涉及在总线上实现组播的方法。

背景技术

SPI4.2总线(System Packet Interface Level 4 Phase 2 BUS，系统包接口4级2相位总线)是OIF(Optical Internetworking Forum，光互连网络论坛)制定的一种总线标准，应用在数据链路层与物理层之间的总线接口，其带宽可达10Gb/s。可以应用的物理接口有OC-192 ATM，Packet over SONET/SDH(POS)，10Gb/s Ethernet等。其系统结构如图1所示，其中，接收和发送的数据通道和流量控制通道是分离的，并且是反向的。两个通道的分离就使得接收和发送相互独立。在接收端口和发送端口，数据包的地址，描述信息和错误控制码在带内传输。

SPI4.2总线具有以下特点：点对点连接(Point-to-point connection)；最多支持256个端口(port)；发送/接收数据通道的数据宽度为16bit，带内的端口地址表示包起始/包末尾指示和错误控制码，IO电平标准为LVDS，每条数据线最低速率为622Mb/s，源同步双边沿时钟采样的最低采样速率为311MHz；发送/接收FIFO状态通道LVTTL或者LVDS IO；数据线速率：最低1/4数据通道速率(LVTTL)，数据通道速率(双边沿时钟采样LVDS)，2位FIFO状态数据，带内Start-of-FIFO状态信号，源同步时钟采样。

图2表示ATM信元/变长数据包如何映射到SPI4.2数据流，在此，其Payload部分是变长的，但必须是16字节的整数倍，除了随后的控制字包含有效的EOP状态。其Payload control部分就是宽度为16bit的控制字(Controlwords)，控制字包含与数据传输密切相关的一些信息，包括端口地址，包起始/结束指示符，ECC等(port address，start/end-of-packet indication anderror-control coding)。需要说明的是，SPI4.2总线是通过信号TCTL/RCTL的电平的高低来指示当前的数据流是控制字还是数据有效载荷(Payload)。在数据传输的过程中，控制字是被插在两次传输过程中的，一旦数据传输被触发，Payload部分就会无阻断的被传输，直至在随后的控制字里面的EOPS有效或者Payload长度是16字节的整数倍。在一次传输的末尾和下一次传输的控制字之间是空闲控制字(idle control words)以及训练码(training patterns)。

图3是SPI4.2总线接口信号图，如图3所示为数据通道和FIFO状态通道的宽度和收发方向。

图4是数据通道状态图，如图4所示，一次数据传输(data burst)必须紧跟在有效载荷控制字(Payload control words)后。

图5是SPI4的FIFO状态通道状态图。从中可以看出，状态通道初始为(DISABLE)状态，并且不断的发送状态字“11”，当发送被使能，状态通道会过渡到同步状态，并且发送状态字“11”，而后将根据“日程表”(calendar)顺序发送相应的FIFO状态字，每一个calendar将会被重复CALENDAR_M次，然后就会发送DIP2代码，FIFO状态字能够被重新复位到DISABLE状态。

图6表示控制字的字符格式，可以看到，bit[11:4]是8位端口地址，总共可以表示256个端口地址。在当前的协议里，有效载荷控制字后面的有效载荷就是这个要发送到这个端口的内容，也就是说，一次数据传送只能发送到一个端口，在某些特定的场合，例如发送器件需要发送相同的内容到多个PHY器件时(对应多个端口)，效率就很低了。

接下来说明现有技术中进行组播的方法。

组播是一种允许一个或多个发送者(组播源)发送单一的数据包到多个接收者(一次的，同时的)的网络技术。组播源把数据包发送到特定组播组，而只有属于该组播组的地址才能接收到数据包。组播可以大大的节省网络带宽，因为无论有多少个目标地址，在整个网络的任何一条链路上只传送单一的数据包。它提高了数据传送效率。减少了主干网出现拥塞的可能性。组播组中的主机可以是在同一个物理网络，也可以来自不同的物理网络(如果有组播路由器的支持)。通常所说的组播就是IP组播，是一种允许一台或多台主机(组播源)发送单一数据包到多台主机(一次的，同时的)的TCP/IP网络技术。IP组播通信必须依赖于IP组播地址，在IPv4中它是一个D类IP地址，范围从224.0.0.0到239.255.255.255，并被划分为局部链接组播地址、预留组播地址和管理权限组播地址三类。其中，局部链接组播地址范围在224.0.0.0～224.0.0.255，这是为路由协议和其它用途保留的地址，路由器并不转发属于此范围的IP包；预留组播地址为224.0.1.0～238.255.255.255，可用于全球范围(如Internet)或网络协议；管理权限组播地址为239.0.0.0～239.255.255.255，可供组织内部使用，类似于私有IP地址，不能用于Internet，可限制组播范围。

随着IPTV(网络电视)，VOD(按需点播)等技术和应用的发展，用户对网络带宽的要求越来越高，网络带宽的瓶颈越发凸现出来，因此组播技术得到广泛的应用。然而传统的组播是3层的组播，通常需要CPU，交换芯片以及网络处理器的处理，这样就会占用系统的资源，对组播路由协议的配置也给网络增加了复杂性，并且存在组播复制点的问题。组播复制点即用户IGMP请求的终结点。在组播复制点，网络设备根据端口是否有IGMP请求向端口复制组播流。组播复制点越接近用户越能节省网络带宽。

SPI4.2总线是数据链路层与物理层之间的协议，在这一层次上实现组播能充分的节省网络带宽，并且该总线是高速接口，典型的物理接口有SONET，10GEthernet，在这些高速接口实现不同Port的组播，可以降低系统对信源带宽的要求，有着广泛的应用前景。

所以说，与传统组播稍有不同的是，在SPI4.2总线上实现组播是物理层与数据链路层之间的组播，是更低一层的组播。由于SPI4.2总线可以支持256个带内Port地址，在其MAC层实现在一组Port上发送相同的数据包，这样就实现了SPI4.2的组播，物理层芯片实现组播内Port的的发送，这些Port发送相同的内容到用户终端。

当前的SPI4.2总线标准不支持组播，如图7所示，每一次的数据发送只能针对1个端口，如果要发送给另一个端口就要重新发起一次数据发送。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中依次数据发送只能针对一个端口的缺陷，进而提供一种在总线上实现组播的方法。

本发明所提供的一种在SPI4.2总线上实现组播的方法，用于在一次数据传输中将有效载荷发送给至少一个端口，包括步骤：

在所述有效载荷前设置有效载荷控制字组，所述有效载荷控制字组包括至少一个有效载荷控制字，每个所述有效载荷控制字具有一个端口地址；

将上述有效载荷复制到所述端口上。

其中所述端口为POS/SDH接口或以太网接口。

其中所述组播为IP组播。

本发明还提供一种在SPI4.2总线上进行组播方法，用于将数据包发送到至少一个物理端口，所述数据包包括有效载荷和有效载荷控制字组，其中所述有效载荷控制字组包括至少一个有效载荷控制字，每个所述有效载荷控制字表示一个物理端口地址。

其中所述物理端口为POS/SDH接口或以太网接口。

其中所述组播为IP组播。

本发明还提供一种设置数据包的方法，用于将所述数据包在SPI4.2总线上进行组播，在所述数据包中设置有效载荷和有效载荷控制字组，其中所述有效载荷控制字组包括至少一个有效载荷控制字，每个所述有效载荷控制字表示一个物理端口地址。

其中所述物理端口为POS/SDH接口。

其中所述物理端口为以太网接口。

其中所述组播为IP组播。

采用本发明的在总线上实现组播的方法，可以在总线上实现基于端口的组播，与原有的协议相比，满足了目前对网络设备带宽的巨大需求，具有良好的应用前景。

附图说明

图1是SPI4.2总线系统结构图；

图2是ATM信元/变长数据包映射到SPI4.2数据结构图；

图3是SPI4.2总线接口信号图；

图4是数据通道状态图；

图5是发送侧通道状态图；

图6是现有技术中的有效载荷控制字的字符格式；

图7是SPI4.2总线的有效载荷控制字和有效载荷；

图8是本发明在SPI4.2总线实现组播的框图；

图9是本发明具体实施方式的示意图。

具体实施方式

下面结合附图，详细说明本发明的具体实施方式。

图8是本发明在SPI4.2总线实现组播的框图。如图8所示，本发明所提供的在SPI4.2总线上实现IP组播的方法，使得在一次数据传输中可将有效载荷发送给至少一个端口，其包括如下步骤：在有效载荷前设置有效载荷控制字组(Payload Control Word Group)，其中有效载荷控制字组包括至少一个有效载荷控制字，每个有效载荷控制字都具有一个端口地址；然后将上述有效载荷复制到所述端口上。

在本发明中，基于对所发送的数据包进行设置，从而使得其可在SPI4.2总线上实现组播，具体是，在数据包中设置有效载荷和有效载荷控制字组，其中有效载荷控制字组包括至少一个有效载荷控制字，每个所述有效载荷控制字表示一个物理端口地址。

将多个有效载荷控制字组成控制字组，如图8所示，每个控制字对应一个端口，后面的有效载荷将被复制到这些端口上，也就实现了基于端口的组播。需要说明的是，如果有效载荷控制字区域只有一个控制字，则可以与当前的协议兼容。

图9是本发明具体实施方式的示意图。如图9所示，数据链路层(Data Link)器件与物理层(PHY)器件的接口为SPI4.2总线，PHY的线路侧有多个输入输出端口，端口可以是POS/SDH接口，也可以是千兆以太网接口。以POS/SDH接口为例，PHY线路侧有4个POS48接口，每个接口对应SPI4.2总线的一个端口。现有的SPI4.2总线标准中，由于控制字只有一个端口地址，这样控制字后面的数据只能发送到某一个端口，如果4个POS48接口都要发送相同的数据，就需要发送4次，每次的控制字不同，但数据部分是相同的，这样就极大的浪费了系统的带宽。

在本发明中，采用了控制字组，代替了控制字，每个控制字组包含1个或者多个控制字。如果4个物理接口都要发送相同的内容，只需要采用包含4个控制字的控制字组，每个控制字代表一个实际的物理端口。这样，每次发送的数据都会复制到4个物理端口上，极大的节省了系统的带宽。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种在SPI4.2总线上实现组播的方法，用于在一次数据传输中将有效载荷发送给至少一个端口，包括步骤：

在所述有效载荷前设置有效载荷控制字组，所述有效载荷控制字组包括至少一个有效载荷控制字，每个所述有效载荷控制字具有一个端口地址；

将上述有效载荷复制到所述端口上。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述端口为POS/SDH接口或以太网接口。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，其中所述组播为IP组播。

4.一种在SPI4.2总线上进行组播方法，用于将数据包发送到至少一个物理端口，其特征在于：

所述数据包包括有效载荷和有效载荷控制字组，其中所述有效载荷控制字组包括至少一个有效载荷控制字，每个所述有效载荷控制字表示一个物理端口地址。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，其中所述物理端口为POS/SDH接口或以太网接口。

6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，其中所述组播为IP组播。

7.一种设置数据包的方法，用于将所述数据包在SPI4.2总线上进行组播，其特征在于：

在所述数据包中设置有效载荷和有效载荷控制字组，其中所述有效载荷控制字组包括至少一个有效载荷控制字，每个所述有效载荷控制字表示一个物理端口地址。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，其中所述物理端口为POS/SDH接口。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，其中所述物理端口为以太网接口。

10.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，其中所述组播为IP组播。

Images