CN102571535B - 一种数据延迟装置、方法及通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明适用于通信领域，提供了一种数据延迟装置、方法及通信系统，所述装置包括下述步骤：第一外挂存储器，用于存储接收到的数据报文，所述数据报文包括对应的数据报文标签；第二外挂存储器，用于存储数据报文对应的数据报文标签及数据报文写入第一外挂存储器时的时戳；第二外挂存储器还包括：时戳比较单元，用于在读取数据报文标签时，将读取数据报文标签的当前时间减去对应的时戳得到的结果值与预设的数据延迟时间进行比较，在结果值大于或者等于数据延迟时间时，从第一外挂存储器中读取并输出对应的数据报文。在本发明中，通过外挂存储器缓存数据报文，在实现了数据流的定延迟的同时，保证了数据流传输的稳定性，提高了数据传输的效率。

Description

一种数据延迟装置、方法及通信系统

技术领域

本发明属于通信领域，尤其涉及一种数据延迟装置、方法及通信系统。

背景技术

随着通信领域的快速发展，数据延迟技术得到了广泛的应用，它为数据分析、操作预处理等提供了必要的延迟时间，保证了数据流的稳定性。

数据延迟技术一般需要满足以下条件：1、保持数据延迟前后的顺序以及数据的完整性；2、以数据报文为单元进行延迟，保持数据延迟前后形态的一致性；3、数据延迟时间可以根据系统的需求进行动态设置，并保证数据流中每一个数据报文的延迟时间是相同的。

现有技术通常使用一个高速缓存的先进先出队列或者随机存储器来实现数据的延迟，现有技术存在如下缺点：1、由于缓存的容量有限，造成数据延迟时间较短，对系统性能要求较高，而且数据延迟时间过短，不能有效保证数据流的稳定性；2、单纯利用高速缓存的先进先出队列或者随机存储器进行数据突发的延迟发送，不仅无法精确到单个数据报文，而且会存在数据间隙，改变数据延迟前后的形态；3、采用该机制进行的数据延迟，不能根据系统需求动态设置数据延迟时间。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种通信系统的数据延迟方法，旨在解决现有数据延迟技术存在的上述问题。

本发明实施例是这样实现的，一种数据延迟装置，所述装置包括：

第一外挂存储器，用于存储接收到的数据报文，所述数据报文包括对应的数据报文标签；

第二外挂存储器，用于存储所述数据报文对应的数据报文标签及所述数据报文写入所述第一外挂存储器时的时戳；

所述第二外挂存储器还包括：

时戳比较单元，用于在读取所述数据报文标签时，将读取所述数据报文标签的当前时间减去所述对应的时戳得到的结果值与预设的数据延迟时间进行比较，在所述结果值大于或者等于所述数据延迟时间时，从所述第一外挂存储器中读取并输出对应的数据报文。

本发明实施例的另一目的在于提供一种数据延迟方法，所述方法包括：

将接收到的数据报文存储至所述第一外挂存储器中，所述数据报文包括对应的数据报文标签；

将所述数据报文对应的数据报文标签及所述数据报文写入第一外挂存储器时的时戳存储至所述第二外挂存储器中；

在读取所述数据报文标签时，将读取所述数据报文标签的当前时间减去所述对应的时戳得到的结果值与预设的数据延迟时间进行比较，在所述结果值大于或者等于所述数据延迟时间时，从所述第一外挂存储器中读取并输出对应的数据报文。

本发明实施例的另一目的在于提供一种通信系统，所述系统包括所述数据延迟装置。

利用本发明实现的数据延迟，具有以下优点：

1、利用大容量的外挂存储器存储数据报文，可有效延长数据延迟时间，降低系统性能要求；

2、通过预读数据报文标签而不是数据报文，可有效加快读取时间，提高数据报文的处理效率；

3、通过时戳记录和时戳比较，实现了逐个数据报文的延时发送，将数据精确到报文，保证了数据延迟前后形态的一致性；

4、可根据系统需求动态设置数据延迟时间，为系统提供了一个动态的数据延迟的范围，保证了数据流传输的稳定性，提高了数据的传输效率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的数据延迟装置的结构框图；

图2是本发明实施例提供的数据延迟方法的实现流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例通过大容量的外挂存储器存储数据报文，来延长数据延迟时间，降低数据延迟时对系统的性能要求；通过预读数据报文标签而不是数据报文，加快了读取的时间，提高了数据报文的处理效率；通过时戳记录和时戳比较，实现了逐个数据报文的延时发送，将数据精确到报文，保证了数据延迟前后形态的一致性；根据系统需求动态设置数据延迟时间，为系统提供了一个动态的数据延迟的范围，保证了数据流传输的稳定性，提高了数据的传输效率。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例一：

图1示出了本发明实施例提供的一种数据延迟装置的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

该数据延迟装置可以是内置于通信系统中的软件单元、硬件单元或者软硬件相结合的单元，也可以作为独立的挂件集成到通信系统中。

该数据延迟装置包括第一外挂存储器1和第二外挂存储器2，其中第一外挂存储器1又包括高速写缓冲单元11、读写地址管理单元12以及高速读缓冲单元13；第二外挂存储器2包括计时单元21、数据报文标签写缓冲模块22、读写地址管理单元23、数据报文标签预读单元24以及时戳比较单元25。

第一外挂存储器1和第二外挂存储器2的功能如下：

第一外挂存储器1，用于存储接收到的数据报文，所述数据报文包括对应的数据报文标签。

在本实施例中，通过大容量的外挂存储器存储数据报文(所述数据报文包括对应的数据报文标签)，可有效延长数据延迟时间，降低系统性能要求。其中，所述外挂存储器的位宽至少为N+2位(N为有效数据位宽，例如64,128位等)，增加的两位用于存储数据报文的包头信号和包尾信号。

第二外挂存储器2，用于存储所述数据报文对应的数据报文标签及所述数据报文写入所述第一外挂存储器时的时戳。

在本实施例中，将数据报文对应的数据报文标签存储至第二外挂存储器中，在数据报文读取时，先预读所述数据报文对应的数据报文标签，可有效加快读取时间，提高数据报文的处理效率。通过记录和存储每个数据报文的时戳，使得在时戳比较时能够实现每个数据报文的延时发送。

第一外挂存储器1中各单元的功能如下：

高速写缓冲单元11，用于将接收到的数据报文写入所述第一外挂存储器中，所述数据报文包括对应的数据标签。

在本实施例中，为了降低写入数据报文的开销和应对数据流的突发，保证数据报文输出前后顺序的一致性，高速写缓冲单元使用了两个先进先出队列来分别进行数据报文和所述数据报文对应的包描述符的缓存。其中，包描述符包括数据报文的包尾信号，通过计算所述包尾信号可知道缓存中存在多少个完整的数据报文。

在本实施例中，在接收到连续输入的数据流后，根据两种不同的触发方式向第一外挂存储器件中写入数据报文：

A.当接收到的数据流达到一个数据突发的长度时，写入第一外挂存储器件中的数据均为大于或等于一个完整数据报文内的连续N个周期(N为第一外挂存储器件对应的数据突发值)，或多个连续的数据报文。

B.当接收的数据为一个完整的数据报文(包含包尾信号标志)时，先进先出队列中的数据小于或等于N个周期，但是，高速写缓冲单元仍会向外挂存储器写入一个数据突发，同时对不满足数据突发的几个周期，添加空白的数据。通过这种写入方式，避免在数据流量较小时，导致数据报文之间出现空隙。而且，添加的空白数据，并不占用整个数据链路的流量带宽，相反能更好的保持数据的传输形态。

作为本发明的一个实施例，还包括在将数据报文写入外挂存储器时，保证所述数据报文存储于连续的地址空间。

读写地址管理单元12，用于管理所述第一外挂存储器的地址以及监控所述第一外挂存储器的空满状态。

在本实施例中，通过读写地址管理单元管理外部存储器的地址，监控第一外挂存储器的空满状态。在高速写缓冲单元使用满状态信号时，将写入的数据报文向前一级进行反压，在高速读缓冲单元使用空状态信号时，进行数据报文的读取。

高速读缓冲单元13，用于从所述第一外挂存储器中读取所述数据报文。

在本实施例中，高速读缓冲单元在读取数据报文时，通过一个状态信号来检验读取的数据报文的有效性，保证在读取时去除高速写缓冲单元写入时产生的多余的空白数据。所述状态信号通过包头信号对其置位，包尾信号对其清零，并保证包头信号对状态信号的置位的优先级较高，以便在读取连续数据报文的过程中，保存状态信号的有效性。

高速读缓冲单元根据状态信号，将读取的数据报文先存入一先进先出队列中，以保证数据报文读取前后顺序的一致性。在先进先出队列将满时，通过向外挂存储器中进行数据报文反压，来停止数据报文的读取，并在先进先出队列接收到读取信号指令时，将数据以数据报文的形式输出。

第二外挂存储器2中各单元的功能如下：

计时单元21，用于记录所述数据报文写入所述第一外挂存储器的时戳。

在本实施例中，通过计时单元记录每个数据报文包头信号在写入第一外挂存储器时的时间。所述计算单元包括一个同步的系统时钟，用于在数据报文包头信号写入第一外挂存储器时，记录所述写入的时间。同时为了保证时戳比较单元中时间比较上的精确性，该循环的系统时钟需要设置为数据延迟时间的四倍以上。

数据标签写缓冲单元22，用于将所述数据报文对应的数据报文标签及对应的时戳写入所述第二外挂存储器中。

在本实施例中，每个数据报文都包含一个对应的数据报文标签，将所述数据报文标签和对应的数据报文写入第一外挂存储器时记录的时戳写入第二外挂存储器中。

本实施例通过在数据报文读取时，先预读所述数据报文对应的数据报文标签，可有效加快读取时间，提高数据报文的处理效率。通过记录和存储每个数据报文的时戳，使得在时戳比较时能够实现每个数据报文的延时发送。

读写地址管理单元23，用于管理所述第二外挂存储器的地址以及监控所述第二外挂存储器的空满状态。

在本实施例中，通过读写地址管理单元管理外部存储器的地址，监控第二外挂存储器的空满状态。在数据标签写缓冲单元使用满状态信号时，将写入的数据报文标签向前一级进行反压，在数据标签预读单元使用空状态信号时，进行数据报文标签的读取。

数据标签预读单元24，用于读取所述第二外挂存储器中存储的数据标签及对应的时戳。

在本实施例中，数据标签预读单元通过一先进先出队列进行数据标签的缓存，以保证数据报文读取前后顺序的一致性，并根据读写地址管理单元的监控信息，在先进先出队列将满时，通过向外挂存储器中进行数据报文标签的反压，来停止数据报文标签的读取，并在先进先出队列接收到读取信号指令时，读取所述数据报文标签。

时戳比较单元25，用于在读取所述数据标签时，将读取所述数据标签的当前时间减去所述对应的时戳得到的结果值与预设的数据延迟时间进行比较，在所述结果值大于或者等于所述数据延迟时间时，从所述第一外挂存储器中读取并输出对应的数据报文。其中，所述时戳比较单元25还包括一延迟时间设置模块251，用于根据系统需求动态设置数据延迟时间。

在本实施例中，将读取所述数据标签的当前时间减去对应数据报文写入第一外挂存储器时的时戳得到的结果值与预设的数据延迟时间比较，如果所述结果值大于或者等于预设的数据延迟时间，则从第一外挂存储器中读取并输出所述数据报文标签对应的数据报文，同时从第二外挂存储器中读取下一个数据报文标签进行下一次比较；如果所述结果值小于所述数据延迟时间，则存储在第一外挂存储器中所述数据标签的数据报文需要继续等待，直到所述结果值大于或者等于所述数据延迟时间。其中，数据延迟时间可以根据系统的需求动态设置。举例如下(不局限于该例)：根据系统CPU的占用率来进行设置，在CPU占用率高时，延长数据延迟时间，在CPU占用率低时，缩短数据延迟时间。

实施例二：

图2示出了本发明实施例二提供的数据延迟方法的实现流程，该方法过程详述如下：

在步骤S201中，将接收到的数据报文存储至所述第一外挂存储器中，所述数据报文包括对应的数据报文标签。

在本实施例中，通过大容量的外挂存储器存储数据报文(所述数据报文包括对应的数据报文标签)，可有效延长数据延迟时间，降低系统性能要求。其中，所述外挂存储器的位宽至少为N+2位(N为有效数据位宽，例如64,128位等)，增加的两位用于存储数据报文的包头信号和包尾信号。

在本实施例中，在向第一外挂存储器中存储数据报文之前，还包括向所述第一外挂存储器中写入数据报文；并在接受到读取数据报文指令时，向所述第一外挂存储器中读取数据报文。第一外挂存储器中数据报文读写的具体过程如上所述，在此不再赘述。

在步骤S202中，将所述数据报文对应的数据报文标签及所述数据报文写入第一外挂存储器时的时戳存储至所述第二外挂存储器中。

在本实施例中，在所述将所述数据报文对应的数据报文标签及所述数据报文写入第一外挂存储器时的时戳存储至所述第二外挂存储器中的之前，记录所述数据报文写入所述第一外挂存储器时的时戳。将数据报文对应的数据报文标签存储至第二外挂存储器后，在数据报文读取时，先预读所述数据报文对应的数据报文标签，可有效加快读取时间，提高数据报文的处理效率。通过记录和存储每个数据报文的时戳，使得在时戳比较时能够实现每个数据报文的延时发送。

在本实施例中，还包括向所述第二外挂存储器中读\写所述数据报文对应的数据报文标签及所述数据报文写入第一外挂存储器时的时戳。数据报文标签读写的具体过程如上所述，在此不再赘述。

在步骤S201和步骤202中，还包括管理所述第一或者第二外挂存储器的地址进行以及监控所述第一或者第二外挂存储器的空满状态。具体过程如上所述，在此不再赘述。

在步骤S203中，在读取所述数据报文标签时，将读取所述数据报文标签的当前时间减去所述对应的时戳得到的结果值与预设的数据延迟时间进行比较。

在本实施例中，数据延迟时间可以根据系统的需求动态设置。举例如下(不局限于该例)：根据系统CPU的占用率来进行设置，在CPU占用率高时，延长数据延迟时间，在CPU占用率低时，缩短数据延迟时间。

在步骤S204中，判断所述结果值是否大于或者等于所述数据延迟时间。如果判断结果为“是”，则执行步骤S205，如果判断结果为“否”，则执行步骤S206。

在本实施例中，将读取所述数据标签的当前时间减去对应数据报文写入第一外挂存储器时的时戳得到的结果值与预设的数据延迟时间比较，如果所述结果值大于或者等于预设的数据延迟时间，则从第一外挂存储器中读取并输出所述数据报文标签对应的数据报文，同时从第二外挂存储器中读取下一个数据报文标签进行下一次比较；如果所述结果值小于所述数据延迟时间，则存储在第一外挂存储器中所述数据标签的数据报文需要继续等待，直到所述结果值大于或者等于所述数据延迟时间。

在步骤S205中，从所述第一外挂存储器中读取并输出所述结果值大于或者等于所述数据延迟时间的数据报文。

在步骤S206中，在所述结果值小于所述数据延迟时间时，存储在第一外挂存储器中所述数据标签的数据报文继续等待，直到所述结果值大于或者等于所述数据延迟时间。

在本发明实施例中，通过大容量的外挂存储器来存储数据报文，延长数据延迟时间，降低数据延迟时对系统的性能要求；通过预读数据报文标签而不是数据报文，加快了读取的时间，提高了数据报文的处理效率；通过时戳记录和时戳比较，实现了逐个数据报文的延时发送，将数据精确到报文，保证了数据延迟前后形态的一致性；根据系统需求动态设置数据延迟时间，为系统提供了一个动态的数据延迟的范围，保证了数据流传输的稳定性，提高了数据的传输效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种数据延迟装置，其特征在于，所述装置包括：

第一外挂存储器，用于存储接收到的数据报文，所述数据报文包括对应的数据报文标签，其中，所述第一外挂存储器的位宽至少为N+2位，N为有效数据位宽，增加的两位用于存储数据报文的包头信号和包尾信号；

第二外挂存储器，用于存储所述数据报文对应的数据报文标签及所述数据报文写入所述第一外挂存储器时的时戳；

所述第二外挂存储器还包括：

时戳比较单元，用于在读取所述数据报文标签时，将读取所述数据报文标签的当前时间减去所述对应的时戳得到的结果值与预设的数据延迟时间进行比较，在所述结果值大于或者等于所述数据延迟时间时，从所述第一外挂存储器中读取并输出对应的数据报文；

所述第一外挂存储器还包括：

高速写缓冲单元，用于将接收到的数据报文写入所述第一外挂存储器中，所述数据报文包括对应的数据报文标签；所述高速写缓冲单元使用了两个先进先出队列来分别进行数据报文和所述数据报文对应的包描述符的缓存，其中，包描述符包括数据报文的包尾信号，通过计算所述包尾信号可知道所述缓存中存在多少个完整的数据报文；

高速读缓冲单元，用于从所述第一外挂存储器中读取所述数据报文；

读写地址管理单元，用于管理所述第一外挂存储器的地址以及监控所述第一外挂存储器的空满状态。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二外挂存储器还包括：

读写地址管理单元，用于管理所述第二外挂存储器的地址以及监控所述第二外挂存储器的空满状态；

计时单元，用于记录所述数据报文写入所述第一外挂存储器的时戳；

数据报文标签写缓冲单元，用于将所述数据报文对应的数据报文标签及对应的时戳写入所述第二外挂存储器中；

数据报文标签预读单元，用于读取所述第二外挂存储器中存储的数据报文标签及对应的时戳。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述时戳比较单元还包括：

延迟时间设置模块，用于根据系统需求动态设置数据延迟时间。

4.一种数据延迟方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

在接收到数据报文后，采用两个先进先出队列分别进行数据报文和所述数据报文对应的包描述符的缓存，其中，包描述符包括数据报文的包尾信号，通过计算所述包尾信号可知道所述缓存中存在多少个完整的数据报文；

将接收到的数据报文存储至第一外挂存储器中，所述数据报文包括对应的数据报文标签，其中，所述第一外挂存储器的位宽至少为N+2位，N为有效数据位宽，增加的两位用于存储数据报文的包头信号和包尾信号；将所述数据报文对应的数据报文标签及所述数据报文写入第一外挂存储器时的时戳存储至第二外挂存储器中；

在读取所述数据报文标签时，将读取所述数据报文标签的当前时间减去所述对应的时戳得到的结果值与预设的数据延迟时间进行比较，在所述结果值大于或者等于所述数据延迟时间时，从所述第一外挂存储器中读取并输出对应的数据报文；

向所述第一外挂存储器中读\写数据报文；

管理所述第一外挂存储器的地址以及监控所述第一外挂存储器的空满状态。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述将所述数据报文对应的数据报文标签及所述数据报文写入第一外挂存储器时的时戳存储至所述第二外挂存储器中的步骤之前，还包括：

记录所述数据报文写入所述第一外挂存储器时的时戳。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括下述步骤：

根据系统需求动态设置数据延迟时间。

7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括下述步骤：

管理所述第二外挂存储器的地址以及监控所述第二外挂存储器的空满状态。

8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括下述步骤：

向所述第二外挂存储器中读\写所述数据报文对应的数据报文标签及所述数据报文写入第一外挂存储器时的时戳。

9.一种通信系统，其特征在于，所述系统包括权利要求1至3任一项权利要求所述的数据延迟装置。