專利名稱：一種用邏輯實現sdh和以太網速率適配的方法
技術領域：
本發明屬于微電子領域，涉及了數字集成電路設計技術、SDH和以太網技術。 龍絲SDH是Synchronous Digital Hierarchy的英文簡稱，就是光同步數字傳送 網。以太網是一種局域網，是一種采用稱為載波監聽多路訪問/沖突檢測的共享 訪問方案。數字化數據被裝載到SDH的虛容器中經由光纖進行傳輸，數據傳送 速率因虛容器的大小而不同，傳輸速率小到1.664Mbit/s或是2.240Mbit/s，大 到150. 336Mbit/s乃至更高的速率。現在實際使用的以太網，主流速率為100Mbit/s或是1000Mbit/s， 一些較 早使用的設備中其速率為10Mbit/s。兩者的數據傳送速率不同，顯然需要一個 存儲轉發機制，實現兩者的速率匹配。數字邏輯實現的基本思想是接收SDH數據，先緩存到RAM之中，待一個數 據幀接收完成之后，再以以太網的實際速率發送出去。 現有技術存在的缺點包括1 、 沒有實現多個SDH級聯數據通道到單個以太網口的適配； 2、 使用片外RAM時，使用通道平均輪循機制，導致效率不高。 使用片外RAM時，未采用burst讀寫方式，導致RAM訪問效率不高發明內容本發明的主要目的在于提供一種用邏輯實現SDH和以太網速率適配的方法， 實現多個SDH級聯數據通道到單個以太網口的適配，提高RAM訪問效率。 為了達到上述目的，本發明解決的方案是若使用片內RAM緩存數據，由于每個SDH級聯數據端口至少需要緩存一個
數據幀，而以太網數據幀的幀長較長(如在IEEE 802.3以太網中最大幀長為1518 字節)，導致片內RAM較大，使邏輯實現的成本較高。
本發明使用片外RAM實現數據緩存，收到SDH側數據之后，先緩存到通道 對應的片內小塊RAM中，如果緩存數據量大于一次burst寫入需要的數據量(n 個字節)，則開始向仲裁器發送數據寫入請求，并等待仲裁器依據帶優先級的輪 詢機制判斷允許后再發送到片外RAM之中。由于以太網數據是以幀為單位傳輸 的，所以同時需要額外指示該n個字節中是否有幀頭和幀尾。如果接收到數據 幀尾即使有效數據量不夠n字節也請求發起一次片外RAM的寫入請求，此時只 需指出這n個字節有多少是有效的就可以了，即幀尾字節所在的位置。不這樣 處理，若后續數據到來的時間較晚，會導致該數據幀長時間滯留在芯片RAM之 中，引起不必要的錯誤。
若n大于數據幀最小合法值m，會導致帶寬浪費，這就需要額外的帶寬來保 證。假設SDH接收數據的速率為x Mbit/s，那么寫入片外RAM的帶寬至少需要 保證x * n / m Mbit/s，否則會導致數據丟失。同理，假設所有以太網口的速 率和為y Mbit/s，那么從片外RAM中讀取數據的帶寬至少需要保證y * n / m Mbit/s，否則會導致數據幀不能及時發送到以太網口，導致不能滿速率發送數 據。若數據幀長為(n+l)字節，每個數據幀會寫2^個字節到片外RAM之中，所 以寫片外RAM的速率至少需要大于等于接收數據速率的兩倍，同理讀片外RAM 的速率至少大于等于發送速率的兩倍。
本發明的特色之一是采用帶優先級的通道輪循機制，該機制的優點是能及 時響應數據速率較快的通道，這樣就能有效減小片內RAM的大小，同時降低數 據經過存儲轉發之后的平均等待時間。具體實現方法如下文所述
在通道數據接收側，各通道數據寫入到片內RAM之后，實時更新片內RAM 的寫指針和片內數據計數值。假設在timerl時間點上從sum個通道中選出一個 向片外發送數據，上一次選擇了編號為chn的通道。那么在sum個時鐘周期之 前，從編號為(chn+l)的通道開始查詢，每個周期査詢一個通道(査詢通道號 依次遞增)，找出一個存放數據最多的通道。將此通道中的一個burst的數據寫 入片外RAM中。下一個周期做同樣的查詢操作。
在以太網數據發送側，采用以數據幀為單位的輪詢機制。該輪詢機制要求 一個數據幀的傳送過程中不允許被打斷。因此與接收方向不同， 一旦某通道獲 得從該以太網端口發送數據的權利，則在該數據幀發送完成之前，不允許其它 通道搶占從該以太網端口發送數據的權利。例如假設上次選取通道a向以太網口發送數據，輸出仲裁模塊首先看上 次選取的通道a正在發送的數據幀是否已發完，如果沒有則繼續選擇通道a發 送數據，如果己發送完則從(a+1)端口開始一次遞增査詢對應通道是否有數據發 送，如果查詢到有通道需要發送數據，則選擇對應通道，如果該以太網口對應 的所有通道都沒有數據發送則放棄一次該以太網口訪問片外RAM的機會，轉而 査詢下一個以太網口。通過上文所述方法，可以高效實現了接收SDH側數據，存儲到片外RAM，再 發送到以太網口的整個過程。由于釆用了上述方案，本發明具有以下優點-1、 實現了多個SDH級聯數據通道到單個以太網端口的適配；2、 采用帶優先級的通道輪循機制，效率大為提高。經過計算和仿真，以 16個輸入通道和16個輸出通道為例。使用帶優先級的輪循機制，片內RAM 需要64X4字節即可實現與片外RAM的存儲轉發；而使用通道平均輪循機 帝U， 64X4字節的緩沖區會導致數據丟失。而且數據在片外RAM的平均等 待時間減小了7% (由于幀長和通道輸入速率的不同，結果會存在差異， 最壞情況就是所有通道的幀長和速率完全相同，此時兩者的效果完全相 同)。3、 使用片外RAM時，采用burst讀寫方式，極大的提高了訪問效率
圖1本發明的一種實施例的所涉及各相關模塊設計結構示意圖； 圖2本發明的一種具體的實施方案示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明。
如圖l、 2所示，在前端功能模塊中，己經實現了SDH數據幀的解析和封裝 協議的解析(如GFP協議或是HDLC協議)。每個輸入通道會有一個獨立的 IB (input buffer)，每個IB都由4個BLOCK組成，每個BLOCK可存儲64字節 的數據，輸入數據首先被存儲到片內的IB中。每隔一段時間，會通過前文所述 的優先級加權原則，從IB中存有數據的多個通道中選擇出一個，將此通道中一 個BLOCK中的數據發送到片外RAM中。
輸出的數據發送到后端模塊，經過一定的協議處理和成幀操作后發送給MAC 端口 。每個輸出通道會有一個獨立的OB (output buffer)，每個OB由4個BLOCK 組成，每個BLOCK可存儲64字節的數據，輸出數據先存儲到片內OB中等待發 送。當后端的TMAC模塊檢測到MAC端口可以發送數據之后，會向OB發送數據 申請請求，OB就將一個BLOCK中的數據發送給后端模塊。
上述的對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和使用 本發明。熟悉本領域技術的人員顯然可以很快地對這些實施例做出各種修改， 并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此， 本發明不限于這里的實施例，本領域技術人員根據本發明的揭示，對于本發明 做出的改進和修改都應該在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1、一種用邏輯實現SDH和以太網速率適配的方法，其特征在于將SDH側數據先緩存到通道對應的片內小塊RAM中，緩存數據量大于一次burst寫入需要的數據量時，向仲裁器發送數據寫入請求，仲裁器依據帶優先級的輪詢機制判斷允許后將數據發送到片外RAM中，由片外RAM實現數據緩存，在以太網數據發送側，采用以數據幀為單位的輪詢機制發送數據。
2、 根據權利要求1所述的一種用邏輯實現SDH和以太網速率適配的方法， 其特征在于使用片外RAM時，采用burst讀寫方式。
3、 根據權利要求1所述的一種用邏輯實現SDH和以太網速率適配的方法， 其特征在于在向片外RAM發送數據時，指示此次burst寫入的數據量中是 否有幀頭和幀尾。
4、 根據權利要求3所述的一種用邏輯實現SDH和以太網速率適配的方法， 其特征在于如果接收到數據幀尾，即使有效數據量不夠一次burst寫入需 要的數據量也請求發起一次片外RAM的寫入請求，指出幀尾字節所在的位置。
5、 根據權利要求1所述的一種用邏輯實現SDH和以太網速率適配的方法， 其特征在于寫片外RAM的速率至少需要大于等于接收數據速率的兩倍。
6、 根據權利要求1所述的一種用邏輯實現SDH和以太網速率適配的方法， 其特征在于讀片外RAM的速率至少大于等于發送速率的兩倍
7、 根據權利要求1所述的一種用邏輯實現SDH和以太網速率適配的方法， 其特征在于在通道數據接收側，各通道數據寫入到片內RAM之后，實時更 新片內RAM的寫指針和片內數據計數值，在timerl時間點上從sum個通道 中選出一個向片外發送數據，上一次選擇了編號為chn的通道，在sum個時 鐘周期之前，從編號為"chn+l"的通道開始查詢，每個周期查詢一個通道， 査詢通道號依次遞增，找出一個存放數據最多的通道，將此通道中的一個 burst的數據寫入片外RAM中，下一個周期做同樣的査詢操作。
8、根據權利要求1所述的一種用邏輯實現SDH和以太網速率適配的方法， 其特征在于在以太網數據發送側，采用以數據幀為單位的輪詢機制， 一個 數據幀的傳送過程中不允許被打斷， 一旦某通道獲得從該以太網端口發送數 據的權利，在該數據幀發送完成之前，不允許其它通道搶占從該以太網端口 發送數據的權利。
全文摘要
本發明為一種用邏輯實現SDH通道和以太網速率適配的方法，實現方法包括在SDH數據接收側，先緩存接收數據到該通道所對應的片內RAM中，緩存夠一次burst寫入的數據量后再提出片外RAM的訪問請求；每次選取一個片內RAM中存放數據最多并且有訪問請求的通道，作為優先級最高通道獲取片外RAM的訪問權限；在以太網數據發送側，各個以太網端口以訪問次數為單位采用Round Robin方式獲取片外RAM的訪問權限，同一端口內不同通道間以發送數據幀為單位輪詢獲取片外RAM的訪問權限。
文檔編號H04J3/16GK101102303SQ200610028749
公開日2008年1月9日 申請日期2006年7月7日 優先權日2006年7月7日
發明者煒 姚, 白文翔 申請人:啟攀微電子(上海)有限公司