CN109951750A - 基于FlexE一层交叉架构的数据处理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于FlexE一层交叉架构的数据处理方法及系统，所述系统包括：解交织器，与多条物理链路相连；若干第一FlexE实例单元，与所述解交织器相连；第一FlexE时隙及第一控制器；接收端缓冲器，与所述第一FlexE时隙相连；第一FlexE客户端，与所述接收端缓冲器相连；第二FlexE客户端，用于接收第一FlexE客户端发送的数据；发送端缓冲器，与所述第二FlexE客户端相连；第二FlexE时隙及第二控制器；若干第二FlexE实例单元，与所述第二FlexE时隙相连；交织器，与若干第二FlexE实例单元相连。本发明通过在FlexE一层交叉架构中接收方向和发送方向使用多端口可复用的缓冲器，能够有效减少芯片面积，提高缓冲器的整体利用率。

Description

基于FlexE一层交叉架构的数据处理方法及系统

技术领域

本发明涉及FlexE数据处理技术领域，特别是涉及一种基于FlexE一层交叉架构的数据处理方法及系统。

背景技术

以太网在过去很长的一段时间内得到了广泛的应用和飞速的发展，从10M/100M/1000Mbps到10Gbps、40Gbps、100Gbps，乃至如今的25Gbps/50Gbps/200Gbps/400Gbps，其速率基本都是按照10的整数倍来不断演进发展的。然而随着技术的发展，对带宽大小的要求也不尽相同，使得IEEE802.3中定义的以太网速率已经不能满足实际应用的需求。25Gbps/50Gbps标准在40Gbps/100Gbps标准推出后几年才推出，也是看到了这一点。但是这依然很难满足实际应用的需求，比如主流的速率还有60Gbps、75Gbps、150Gbps。

为了解决以太网标准速率不能满足实际应用需求的问题，光联网论坛(OpticalInternational Forum,OIF)机构提出了灵活以太网(Flexible Ethernet,FlexE)协议标准，该标准也是业界所采用的FlexE标准。FlexE具体是将几个物理层链路建立成一个灵活以太网群组，以支持以太网业务的绑定、子速率、通道化等功能。FlexE能够根据速率需求进行灵活的调整，对于固定速率的物理链路，可以将其进行捆绑，以支持逻辑端口的速率堆叠。例如，将4个100G物理链路堆叠级联捆绑以支持400G逻辑端口。另一方面，可以将物理链路灵活堆叠所得到的带宽资源颗粒化，将其带宽按照颗粒分配给特定的以太网端口，实现若干以太网虚拟连接对堆叠级联的物理链路的高效共享。例如，1个捆绑后带宽为400G的物理链路，可以支持2个25G逻辑端口加一个150G逻辑端口，再加一个200G逻辑端口，也可以支持4个100G逻辑端口等等，组合灵活多变。

由于FlexE的灵活多变，相同的物理链路上所承载的逻辑端口可能是不同的，这就要求在传输数据的过程中有额外的信息能够标志物理链路具体所承载的逻辑端口情况。FlexE协议中定义，FlexE发送端每20461(1023*20+1)个66比特插入一个66比特的Overhead。Overrhead里面会包含具体的逻辑端口的信息，这样FlexE接收端，根据这些Overhead进行同步，就能够将各个逻辑端口的数据demux到对应的逻辑端口上。由于Overhead的插入，额外的增加了数据带宽，而物理链路的带宽是保持不变的，为了达到带宽的平衡，需要对数据包之间的IPG进行删除操作。

FlexE一层交叉是FlexE的一个重要应用，用于数据中继过程中减少数据的传输延时。FlexE一层交叉是指一个FlexE组接收端收到的数据不通过FlexE客户端(Client)进入到芯片内部，而是直接从FlexE客户端转发到另一个FlexE组的FlexE客户端，然后经由另一个FlexE组的物理链路发送出去。

FlexE的发送方向需要以固定的数据间隔插入Overhead，FlexE的接收端根据Overhead来进行同步，能够将各个逻辑端口的数据demux到对应的逻辑端口上。由于Overhead的插入，额外的增加了数据带宽，而物理链路的带宽是保持不变的，为了达到带宽的平衡，需要对数据包之间的IPG进行删除操作。加之本FlexE组接收端恢复出来的时钟和与其进行一层交差的FlexE组的发送端时钟可能会存在PPM误差。所以，需要有缓存器来进行Overhead和时钟PPM误差的速率补偿。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种基于FlexE一层交叉架构的数据处理方法及系统。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于FlexE一层交叉架构的数据处理方法及系统。

为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：

一种基于FlexE一层交叉架构的数据处理方法，所述方法包括：

S1、数据接收，包括，

S11、将多条物理链路的数据进行处理后，分发到若干第一FlexE实例单元中；

S12、提取数据中的Overhead，并将提取后的数据发送至接收端缓冲器中；

S13、接收端缓冲器采用时分复用的方式将数据发送至第一FlexE客户端；

S2、数据发送，包括，

S21、第二FlexE客户端接收第一FlexE客户端的数据，采用时分复用的方式将数据发送至发送端缓冲器；

S22、对发送端缓冲器获取的数据以固定的数据间隔插入Overhead，并发送至若干第二FlexE实例单元中；

S23、对第二FlexE实例单元的数据进行处理后，分发至多条物理链路。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S12中，接收端缓冲器的读取时钟频率高于接口时钟频率。

作为本发明的进一步改进，所述FlexE一层交叉架构为400G FlexE一层交叉架构，其包括4个相同的第一FlexE实例单元及4个相同的第二FlexE实例单元。

作为本发明的进一步改进，

所述步骤S11中“将多条物理链路的数据进行处理”具体为：

将输入的原始数据通过解交织器转换为一定大小的数据；

所述步骤S23中“对第二FlexE实例单元的数据进行处理”具体为：

对第二FlexE实例单元的数据通过交织器转换为原始大小的数据。

作为本发明的进一步改进，所述解交织器为66比特解交织器，用于将64比特的原始数据转换为66比特的数据；所述交织器为66比特交织器，用于将66比特的数据转换为64比特的原始数据。

作为本发明的进一步改进，所述数据中的Overhead里面包含了当前互连的第一FlexE客户端和第二FlexE客户端所对应的端口信息和调度信息。

本发明一实施例提供的技术方案如下：

一种基于FlexE一层交叉架构的数据处理系统，所述系统包括：

解交织器，与多条物理链路相连，用于对物理链路的数据进行处理；

若干第一FlexE实例单元，与所述解交织器相连；

第一FlexE时隙及第一控制器，第一控制器用于提取发送至第一FlexE时隙中数据的Overhead；

接收端缓冲器，与所述第一FlexE时隙相连，所述接收端缓冲器为多端口可复用缓冲器；

第一FlexE客户端，与所述接收端缓冲器相连；

第二FlexE客户端，用于接收第一FlexE客户端发送的数据；

发送端缓冲器，与所述第二FlexE客户端相连，所述发送端缓冲器为多端口可复用缓冲器；

第二FlexE时隙及第二控制器，第二FlexE时隙与所述发送端缓冲器相连，第二控制器用于插入发送至第二FlexE时隙中数据的Overhead；

若干第二FlexE实例单元，与所述第二FlexE时隙相连；

交织器，与若干第二FlexE实例单元相连，用于对数据进行处理并发送至物理链路上。

作为本发明的进一步改进，所述接收端缓冲器的读取时钟频率高于接口时钟频率。

作为本发明的进一步改进，所述FlexE一层交叉架构为400G FlexE一层交叉架构，其包括4个相同的第一FlexE实例单元及4个相同的第二FlexE实例单元。

作为本发明的进一步改进，所述解交织器为66比特解交织器，用于将64比特的原始数据转换为66比特的数据；所述交织器为66比特交织器，用于将66比特的数据转换为64比特的原始数据。

本发明具有以下有益效果：

本发明通过在FlexE一层交叉架构中接收方向和发送方向使用多端口可复用的缓冲器，能够有效减少芯片面积，提高缓冲器的整体利用率；

接收方向对缓冲器的读取时钟频率高于接口时钟频率，从而无需考虑由于接口时钟和本地时钟存在PPM误差进行IDLE增删的问题，可以大大简化芯片设计的复杂度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一具体实施例中基于FlexE一层交叉架构的数据处理系统的架构图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

参图1所示，本发明公开了一种基于FlexE一层交叉架构的数据处理系统，包括接收方向和发送方向两部分，其中，接收方向(虚线左侧)包括：

解交织器(De-Interleave)，与多条物理链路相连，用于对物理链路的数据进行处理；

若干第一FlexE实例单元，与解交织器相连；

第一FlexE时隙(Calendar)及第一控制器(Control)，第一控制器用于提取发送至第一FlexE时隙中数据的Overhead；

接收端缓冲器(Rx Packet Buffer)，与第一FlexE时隙相连，接收端缓冲器为多端口可复用缓冲器；

第一FlexE客户端(FlexE Client)，与接收端缓冲器相连；

发送方向(虚线右侧)包括：

第二FlexE客户端(FlexE Client)，用于接收第一FlexE客户端发送的数据；

发送端缓冲器(Tx Packet Buffer)，与第二FlexE客户端相连，发送端缓冲器为多端口可复用缓冲器；

第二FlexE时隙(Calendar)及第二控制器(Control)，第二FlexE时隙与发送端缓冲器相连，第二控制器用于插入发送至第二FlexE时隙中数据的Overhead；

若干第二FlexE实例单元，与第二FlexE时隙相连；

交织器(Interleave)，与若干第二FlexE实例单元相连，用于对数据进行处理并发送至物理链路上。

相应地，本发明还公开了一种基于FlexE一层交叉架构的数据处理方法，包括：

S1、数据接收，包括，

S11、将多条物理链路的数据进行处理后，分发到若干第一FlexE实例单元中；

S12、提取数据中的Overhead，并将提取后的数据发送至接收端缓冲器中；

S13、接收端缓冲器采用时分复用的方式将数据发送至第一FlexE客户端；

S2、数据发送，包括，

S21、第二FlexE客户端接收第一FlexE客户端的数据，采用时分复用的方式将数据发送至发送端缓冲器；

S22、对发送端缓冲器获取的数据以固定的数据间隔插入Overhead，并发送至若干第二FlexE实例单元中；

S23、对第二FlexE实例单元的数据进行处理后，分发至多条物理链路。

其中，本发明中的接收端缓冲器的读取时钟频率高于接口时钟频率。

优选地，FlexE一层交叉架构为400G FlexE一层交叉架构，其包括4个相同的第一FlexE实例单元及4个相同的第二FlexE实例单元。解交织器为66比特解交织器，用于将64比特的原始数据转换为66比特的数据；交织器为66比特交织器，用于将66比特的数据转换为64比特的原始数据。

进一步地，“将多条物理链路的数据进行处理”具体为：

将输入的原始数据通过解交织器转换为一定大小的数据；

“对第二FlexE实例单元的数据进行处理”具体为：

对第二FlexE实例单元的数据通过交织器转换为原始大小的数据。

其中，数据中的Overhead里面包含了当前互连的第一FlexE客户端和第二FlexE客户端所对应的端口信息和调度信息。

结合图1所示，以下以400G FlexE一层交叉架构为例对本发明作进一步说明。图1中左边部分是400G FlexE的接收方向架构，右边部分是400G FlexE的发送方向架构，下面将分别对400G FlexE的接收方向和发送方向架构进行描述。

400G FlexE接收方向主要功能包括：

将8条物理链路的64比特数据分发到4个FlexE实例单元；

Overhead检测以及提取；

数据缓存以及数据读取。

首先，将8条物理链路的64比特数据分发到4个第一FlexE实例单元(FleX#0～FleX#3)。400G PHY由8条物理链路组成，每条物理链路工作在53.125Gbps。当采用64比特数字接口时，FlexE时钟需要工作在830.078125兆赫兹。每条物理链路输入的64比特数据会通过66比特解交织器(66b De-Interleave)先转换成66比特数据，然后将8个66比特数据均分到4个第一FlexE实例单元，每个第一FlexE实例单元需要能够处理100Gbps的数据带宽。

其次，Overhead检测以及提取，FlexE的接收方向每隔81840(1023*20*4)个66比特数据间隔提取4个66比特的Overhead，400G FlexE包含4个100G第一FlexE实例单元，每个第一FlexE实例单元提取一个66比特Overhead。

FlexE的发送方向每隔81840(1023*20*4)个66比特数据间隔插入4个66比特的Overhead，400G FlexE包含4个100G第二FlexE实例单元，每个第二FlexE实例单元插入一个66比特Overhead。

Overhead是一个比较特殊的字符，接收端根据Overhead来进行同步。Overhead里面包含了当前互连的两个FlexE所对应的客户端端口信息和调度信息，根据这些信息能够将各个逻辑端口的数据分发到对应的逻辑端口上。

本实施例中利用多端口可复用的接收端缓冲器(Rx Packet Buffer)和发送端缓冲器(Tx Packet Buffer)来进行数据的存储和读取。

根据FlexE时隙(Calendar)的结果从对应的客户端Client里面取出数据，采用时分复用的方式将不同Client的数据合在一个通道上进行传输，并用channel号来标记具体是哪个channel的数据。多个Client的数据合在一个通道上进行传输后，可以直接写到一块缓冲器中，采用链表管理的方式对缓冲器进行管理来实现多个端口复用同一个缓冲器，提高缓冲器的利用率，同时也会比单个Client独立使用各自的缓冲器的面积要小很多。

接收端缓冲器(Rx Packet Buffer)的数据读取使用一个over clock的时钟来读取，即使用一个频率高于接口时钟的clock来对接收端缓冲器进行读取。接口时钟工作在830.078125MHz，可以采用一个900MHz的时钟来对接收端缓冲器中的数据进行读取，当接收端缓冲器中有数据就进行读取，没有数据就不需要读取。这样做的好处是接收端缓冲器的读取带宽比写入带宽要大，不需要考虑由于接口时钟和本地时钟存在PPM误差而需要进行IDLE增删的问题，可以大大简化设计的复杂度。

400G FlexE一层交叉架构是将图1中左边接收方向FlexE Client 66B decoded数据直接传输到右边发送方向的FlexE Client 66B encoded，而不需要进入芯片的内部转发，可以减少数据的延迟。

发送方向将接收方向直接送过来的66B数据写到发送方向的发送端缓冲器(TxPacket Buffer)中，同样是采用时分复用的方式将FlexE Client 66B encoded数据写入发送端缓冲器。和接收方向一样，使用链表管理的方式对发送端缓冲器进行管理实现多个端口复用同一个缓冲器。

所不同的是，发送方向对发送端缓冲器的读写要考虑IDLE的增删。这是因为从整个400G FlexE一层交叉整体架构上看，接收方向将数据接收进来，然后经过内部存储从发送方向的接口发送出去。接收方向使用的接口时钟是从物理层恢复出来的时钟，而发送方向使用的接口时钟是本地产生的时钟。发送方向和接收方向的接口时钟是可能存在一定的PPM误差的，这就需要在发送方向对发送端缓冲器进行读写时对IDLE进行增删来补偿两端接口时钟的PPM误差。另一方面，发送方向Overhead的插入也需要再对发送端缓冲器进行写操作时定时对IDLE进行删除操作。

发送方向其他的操作是接收方向的反向操作，不再一一赘述。

由以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明通过在FlexE一层交叉架构中接收方向和发送方向使用多端口可复用的缓冲器，能够有效减少芯片面积，提高缓冲器的整体利用率；

接收方向对缓冲器的读取时钟频率高于接口时钟频率，从而无需考虑由于接口时钟和本地时钟存在PPM误差进行IDLE增删的问题，可以大大简化芯片设计的复杂度。

上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本说明书一个或多个实施例时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本说明书一个或多个实施例的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本说明书一个或多个实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本说明书一个或多个实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本说明书一个或多个实施例可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本说明书一个或多个实施例，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种基于FlexE一层交叉架构的数据处理方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、数据接收，包括，

S11、将多条物理链路的数据进行处理后，分发到若干第一FlexE实例单元中；

S12、提取数据中的Overhead，并将提取后的数据发送至接收端缓冲器中；

S13、接收端缓冲器采用时分复用的方式将数据发送至第一FlexE客户端；

S2、数据发送，包括，

S21、第二FlexE客户端接收第一FlexE客户端的数据，采用时分复用的方式将数据发送至发送端缓冲器；

S22、对发送端缓冲器获取的数据以固定的数据间隔插入Overhead，并发送至若干第二FlexE实例单元中；

S23、对第二FlexE实例单元的数据进行处理后，分发至多条物理链路。

2.根据权利要求1所述的数据处理方法，其特征在于，所述步骤S12中，接收端缓冲器的读取时钟频率高于接口时钟频率。

3.根据权利要求1所述的数据处理方法，其特征在于，所述FlexE一层交叉架构为400GFlexE一层交叉架构，其包括4个相同的第一FlexE实例单元及4个相同的第二FlexE实例单元。

4.根据权利要求1所述的数据处理方法，其特征在于，

所述步骤S11中“将多条物理链路的数据进行处理”具体为：

将输入的原始数据通过解交织器转换为一定大小的数据；

所述步骤S23中“对第二FlexE实例单元的数据进行处理”具体为：

对第二FlexE实例单元的数据通过交织器转换为原始大小的数据。

5.根据权利要求4所述的数据处理方法，其特征在于，所述解交织器为66比特解交织器，用于将64比特的原始数据转换为66比特的数据；所述交织器为66比特交织器，用于将66比特的数据转换为64比特的原始数据。

6.根据权利要求1所述的数据处理方法，其特征在于，所述数据中的Overhead里面包含了当前互连的第一FlexE客户端和第二FlexE客户端所对应的端口信息和调度信息。

7.一种基于FlexE一层交叉架构的数据处理系统，其特征在于，所述系统包括：

解交织器，与多条物理链路相连，用于对物理链路的数据进行处理；

若干第一FlexE实例单元，与所述解交织器相连；

第一FlexE时隙及第一控制器，第一控制器用于提取发送至第一FlexE时隙中数据的Overhead；

接收端缓冲器，与所述第一FlexE时隙相连，所述接收端缓冲器为多端口可复用缓冲器；

第一FlexE客户端，与所述接收端缓冲器相连；

第二FlexE客户端，用于接收第一FlexE客户端发送的数据；

发送端缓冲器，与所述第二FlexE客户端相连，所述发送端缓冲器为多端口可复用缓冲器；

第二FlexE时隙及第二控制器，第二FlexE时隙与所述发送端缓冲器相连，第二控制器用于插入发送至第二FlexE时隙中数据的Overhead；

若干第二FlexE实例单元，与所述第二FlexE时隙相连；

交织器，与若干第二FlexE实例单元相连，用于对数据进行处理并发送至物理链路上。

8.根据权利要求7所述的数据处理系统，其特征在于，所述接收端缓冲器的读取时钟频率高于接口时钟频率。

9.根据权利要求7所述的数据处理系统，其特征在于，所述FlexE一层交叉架构为400GFlexE一层交叉架构，其包括4个相同的第一FlexE实例单元及4个相同的第二FlexE实例单元。

10.根据权利要求7所述的数据处理系统，其特征在于，所述解交织器为66比特解交织器，用于将64比特的原始数据转换为66比特的数据；所述交织器为66比特交织器，用于将66比特的数据转换为64比特的原始数据。