專利名稱：串行級聯總線上行流控方法及節點設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及通信領域，特別涉及串行級聯總線的流控技術。
背景技術：
在各種通信系統中，級聯組網是一種很通用的組網方式。在級聯組網中，可以包含一個主節點(Master Node，簡稱“MN”)和多個從節點(Slave Node，簡稱“SN”)，這些節點之間通過連接鏈路的接口連接組成星形、鏈型、環型或者樹型等不同拓撲類型的網絡。
在級聯組網中，每個節點都會包含至少一個發送端口和至少一個接收端口，相鄰節點通過端口之間的鏈路連接，一般定義主節點到從節點方向為下行方向，從節點到主節點方向為上行方向。
主節點也稱為根節點，處于下行方向的最后一個從節點也稱為葉節點，處于一個節點上行方向上的相鄰節點稱為該節點的上級節點(父節點)，處于一個節點下行方向上的相鄰節點稱為該節點的下級節點(子節點)。在通信網絡尤其是分組網絡中，通常采用跳到跳(hop-to-hop)的方式進行轉發，其中，每個跳(hop)標識了兩個節點之間的直接連接的單向鏈路集合。
在現代通信系統，尤其是分布式基站設備的級聯組網方案中，通常各個節點之間是通過電纜或光纖承載的高速串行鏈路接口連接的，因此串行級聯總線得到日益普遍的應用。
圖1示出串行級聯總線的應用，圖中的Serdes，即SERializer(串行器)/DESerializer(解串器)，目前是高速接口的主流技術。它是一種時分多路復用(Time Division Multiplexing，簡稱“TDM”)的點對點通信技術，在發送端多路低速并行數據被轉換成高速串行信號，經過媒體光纖、同軸電纜的傳輸，最后在接收端高速串行數據被恢復轉換成低速并行數據。Serdes功能由發送和接收組成發送通道電路主要由編碼電路、時鐘產生電路、并串轉換和串行發送器組成；接收通道電路主要由接收器、時鐘恢復、串并轉換和解碼電路組成。
通過上述Serdes功能，圖1中的主設備與從設備之間形成一個串行級聯總線結構。在串行級聯總線通道中，主要由三個邏輯通道構成，即用戶數據通道，控制數據通道，及同步信息通道。
上述三個邏輯通道由圖中的主設備與從設備共享。具體地說，主設備通過用戶數據通道傳送前向用戶面數據，從設備通過此通道向主設備傳送反向用戶面數據，如IQ數據；主設備通過設定控制數據相關的地址信息來控制從設備，從設備利用此通道向主設備反饋控制數據。控制數據一般分為物理層控制信息和高層控制信息，本發明主要涉及的是高層控制信息。
需要指出的是，第三代移動通信(The Third Generation，簡稱“3G”)基站開放式接口平臺開發聯盟為了解決不同設備廠商之間接口不匹配的問題，開發了通用公共無線接口(Common Public Radio Interface，簡稱“CPRI”)規范，該規范所定義的無線設備控制器(Radio Equipment Controller，簡稱“REC”)和無線設備(Radio Equipment，簡稱“RE”)之間的接口，是一種級聯組網的接口，稱為CPRI接口。
其中，REC即為級聯組網中的主節點，例如在WCDMA分布式基站中，主設備即對應REC。
RE即為級聯組網中的從節點，例如在WCDMA分布式基站中，從設備即對應RE。
圖2示出CPRI接口的邏輯模型。其中，根據CPRI端口功能的不同，在CPRI規范中，將CPRI端口分為主端口(Master Port，簡稱“M”)和從端口(Slave Port，簡稱“S”)。M端口用于發送數據，S端口用于接收數據。
以上對級聯組網技術、串行級聯總線結構以及級聯組網中主從設備之間的CPRI接口大致情況進行了說明，接下來提供相關的圖示進一步對CPRI接口的協議構架、幀定義格式以及CPRI超幀中的控制數據予以揭示，以便使本發明能夠被更好地理解。
CPRI接口協議構架如圖3所示。其中以太網(Ethernet)和高級數據鏈路控制(High-Level Data Link Control，簡稱“HDLC”)主要是承載高層控制數據，完成主設備和從設備之間的通信承載功能。
CPRI幀定義格式如圖4所示。其中，基站節點幀號(Node B FrameNumber，簡稱“BFN”)為WCDMA中一個10ms基本幀。其中深色區域為控制數據域。
一個CPRI超幀中控制數據定義如圖5所示。圖6示出串行化后的數據分布。
為了識別級聯RE，目前已提出了在CPRI協議的基礎上進行了擴展，采用基于Hop自動分配的算法，參見圖7，其中，每一個RE都知道當前級聯總線上總的級數Hoptotal以及自身的級數Hop。
CPRI規范在高速串行總線上定義了復幀結構，復用了不同的通道，包括操作維護鏈路通道，承載的數據通道(如基帶IQ數據)等。其中，復幀結構是一種較為復雜的幀數據的組合，在復幀中，可以同時包含控制字和數據，類似于CPRI規范，很多級聯組網的方式中，節點之間可以采用復幀的結構傳遞數據，尤其現代通信系統中，在越來越多的數據鏈路上，數據以復幀的格式發送。表1示出CPRI規范中復幀的組成，其中Hop字段，下行填Hop+1，上行填寫Hoptotal。
表1以上進一步揭示了CPRI接口的協議構架、幀定義格式以及CPRI超幀中的控制數據的相關情況，關于CPRI規范的具體說明，可以進一步參見CPRI組織公開的標準文件《CPRI Specification V2.0》，中文可譯為《通用公共無線接口標準2.0版》。
在串行級聯方式組網的系統中，為了實現REC和RE之間并發通信機制，串行級聯總線首先要解決每級RE之間通信沖突和流控的問題，目前通常采用的傳輸方式有以下兩種第一種方式是時間片隔離。具體地說，對不同的從設備分配不同的時間片，不同的設備只會在屬于自己的時間片發送數據，這樣就可以解決并發通信的問題，但是在該方案中，由不同的從設備固定占用指定的時間片，即使當前從設備沒有數據發，其他的設備也不能占用，從而大大降低了帶寬利用率。
第二種方式是緩存轉發。RE對來自下級RE的控制數據和CPU來的控制數據進行緩存，實行統一調度，向上級RE轉發。此方法要求每級RE的遠端射頻單元(Remote Radio Unit，簡稱“RRU”)進行精確流量控制，然而由于每一級RE在傳輸的過程中都有可能存在異常處理，或流量突發等現象，無法在每一級RE實現精確控制，從而在數據上傳的過程中，由于流量的疊加，最上一級的RE將出現流量大于總物理帶寬的情況，導致丟包。
發明內容
有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種串行級聯總線上行流控方法及節點設備，使得在串行級聯總線上節點數發生變化時，可以自適應地調整節點的帶寬。
為實現上述目的，本發明提供了一種串行級聯總線上行流控方法，包含以下步驟每一個節點根據串行級聯總線的總帶寬和級聯的節點總數確定本節點的基本帶寬，并根據本節點的位置計算各下級節點與本節點的基本帶寬之和，得到本節點的發送上限；對來自下級節點的數據進行緩存，以少于或等于本節點發送上限的帶寬，將所緩存的數據和本節點的待發數據向上級節點發送。
其中，每個節點根據其基本帶寬確定本節點能夠發送待發數據的數據量。
此外在所述方法中，每個節點根據本節點的發送上限減去當前緩存的來自下級節點的數據量，確定本節點能夠發送待發數據的數據量。
此外在所述方法中，通過第一緩存存放來自下級節點的數據，第二緩存存放所述本節點的待發數據；所述節點根據其下級節點基本帶寬之和確定所述第一緩存的調度時長，在該調度時長內發送所述來自下級節點的數據；所述節點根據所述基本帶寬確定所述第二緩存的調度時長，在該調度時長內發送本節點的待發數據。
此外在所述方法中，各級節點的基本帶寬由所述串行級聯總線的總帶寬--除以所述節點總數得到。
此外在所述方法中，所述串行級聯總線是通用公共射頻設備接口。
本發明還提供了一種串行級聯的節點設備，包含計算模塊，用于根據串行級聯總線的總帶寬和級聯的節點總數確定本節點的基本帶寬，并根據本節點的位置計算各下級節點與本節點的基本帶寬之和，得到本節點的發送上限；緩存模塊，用于對來自下級節點的數據進行緩存；發送模塊，用于以少于或等于所述計算模塊計算得到的發送上限的帶寬，將所述緩存模塊所緩存的數據和本節點的待發數據向上級節點發送。
其中，所述發送模塊還用于根據所述計算模塊算得的基本帶寬，確定能夠發送待發數據的數據量。
此外，所述發送模塊還用于根據所述計算模塊算得的發送上限減去所述緩存模塊緩存的數據量，確定能夠發送待發數據的數據量。
此外，所述計算模塊通過將所述串行級聯總線的總帶寬除以所述節點總數得到所述節點設備的基本帶寬。
通過比較可以發現，本發明的技術方案與現有技術的主要區別在于，每一個節點根據串行級聯總線的總帶寬和級聯的節點總數確定本節點的基本帶寬，并根據本節點的位置計算各下級節點與本節點的基本帶寬之和，得到本節點的發送上限。通過該方式確定發送上限，在串行級聯總線上節點數減少時，每個節點的基本帶寬將變大，從而各級節點的發送上限將隨之上升，使得在級聯的節點變少時，各級節點能夠被分配更多的傳輸帶寬，提高帶寬的利用率。同樣，根據該方式，在級聯的節點增多時，每個節點的基本帶寬和發送上限也會隨之下降，確保每個節點均能分配到相應的帶寬，正常上傳其數據，從而在串行級聯總線上節點數發生變化時，可以自適應地調整節點的帶寬。
各級聯的節點對來自下級節點的數據進行緩存，以少于或等于本節點發送上限的帶寬，將所緩存的數據和本級節點待發的數據向上級節點發送。通過對來自下級節點的數據進行緩存，使得在下級節點上傳數據出現突發狀況，上傳的數據量突然增大時，也能夠以少于或等于本節點發送上限的帶寬上傳數據，有效避免因數據量增大而導致的數據溢出，確保數據傳輸質量。
每個節點根據其基本帶寬確定本節點可以發送待發數據的數據量，實現起來較為簡單且能夠穩定控制每個節點上傳的數據量。
每個節點根據本節點的發送上限和當前緩存的來自下級節點的數據量，確定本節點可以發送的待發數據的數據量，使得在下級節點需要傳輸的數據量較少時，上級節點能夠利用其多余帶寬傳輸數據，在不影響其它節點傳輸數據的同時，進一步提高了帶寬利用率。
各級節點的基本帶寬由串行級聯總線的總帶寬除以節點總數得到，確保級聯的每個節點能夠公平傳輸數據。
圖1是現有技術中串行級聯總線的連接示意圖；圖2是現有技術中CPRI接口的邏輯模型示意圖；圖3是現有技術中CPRI接口協議構架示意圖；圖4是現有技術中CPRI超幀定義的格式示意圖；圖5是現有技術中CPRI超幀中控制數據定義示意圖；圖6是現有技術中串行化后控制數據分布圖；圖7是現有技術中基于Hop自動分配的算法示意圖；圖8是根據本發明第一實施方式的串行總線上行流控方法中串行級聯的節點的結構示意圖；圖9是根據本發明第一實施方式的串行總線上行流控方法流程圖；圖10是根據本發明第二實施方式的串行總線上行流控方法流程圖；圖11是根據本發明第三實施方式的串行級聯節點設備的系統結構圖。
具體實施例方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進一步地詳細描述。
本發明的核心在于，每一個串行節點根據串行級聯總線的總帶寬和級聯的節點總數確定本節點的基本帶寬，并根據本節點的位置計算各下級節點與本節點的基本帶寬之和，得到本節點的發送上限。每個節點的基本帶寬和發送上限根據級聯的節點數的不同而發生改變，串行級聯總線上節點數減少時，各級節點的基本帶寬和發送上限將上升，在級聯的節點增多時，每個節點的基本帶寬和發送上限也會隨之下降，從而在串行級聯總線上節點數發生變化時，可以自適應地調整節點的帶寬。每個節點對來自下級節點的數據進行緩存，以少于或等于本節點發送上限的帶寬，將所緩存的數據和本節點的待發數據向上級節點發送。
下面根據發明原理對本發明第一實施方式串行級聯總線上行流控方法進行說明。本實施方式中，串行級聯總線是CPRI接口，串行級聯的節點的結構示意圖如圖8所示。
具體流控方法如圖9所示，在步驟901中，串行級聯的節點首先獲取串行級聯總線的總帶寬、級聯的節點總數(Hoptotal)、以及本節點的級數(Hop)，根據串行級聯總線的總帶寬和級聯的節點總數確定本節點的基本帶寬，并根據本節點的級數計算各下級節點與本節點的基本帶寬之和，得到本節點的發送上限。
具體地說，各級節點的基本帶寬由串行級聯總線的總帶寬除以節點總數得到，各下級節點以及本節點的基本帶寬之和即為本節點的發送上限。該發送上限可分為兩部分本節點的接收上限，即下級節點的基本帶寬之和，以及，本節點能夠發送待發數據的數據量上限，即本節點的基本帶寬。根據CPRI標準，快速控制維護通道(用于以太網的鏈路配置)總帶寬最大為84.48Mbps，如果按照現有技術，采用固定帶寬流控方式，級聯節點的基本帶寬固定以級聯8級時的帶寬為標準，則平均每級節點基本帶寬不能超過10.56Mbps。同樣，慢速控制維護通道總帶寬最大為1.92Mbps，按照現有技術平均每級節點的基本帶寬不能超過240kpbs。由于實際組網情況下，8級級聯節點的比例特別少，當級聯的節點并未達到8級時，將在很大程度上浪費通信帶寬資源。然而在本實施方式中，每個節點的基本帶寬是由級聯總線的總帶寬除以級聯的總節點數得到的，可見在級聯的節點小于8時，每個級聯節點將被分配更多的基本帶寬，每個節點的發送上限也隨之提升，從而能夠更充分地利用帶寬資源。
舉例而言，如果串行級聯總線采用以太網，其總帶寬為84.48Mbps，串行級聯總線上級聯的節點總數為4，當前節點的級數為3，則各節點的基本帶寬為21.12Mbps，本節點的發送上限為下級二個節點以及本節點的基本帶寬之和，即63.36Mbps。相比現有技術，本節點的基本帶寬以及發送上限大大提高。
進入步驟902，在串行級聯的節點收到來自下級節點的數據時，將所收到的數據存放在第一緩存中。本節點自身的待發數據存放在第二緩存中。通過對來自下級節點的數據進行緩存，使得在下級節點上傳數據時出現突發狀況，上傳的數據量突然增大時，不會造成本節點數據溢出現象(即本節點上傳的數據超出發送上限造成發送帶寬不足)，本節點可將多出的數據暫存在緩存中，等待下一次的發送。
接著進入步驟903，該節點以少于或等于本節點發送上限的帶寬，將所第一緩存中下級節點的數據和第二緩存中本節點的待發數據向上級節點發送。其中，所發送的來自下級節點的數據少于或等于下級節點基本帶寬之和，所發送的本節點待發數據少于或等于本節點的基本帶寬。在具體實現時，該節點可用根據其下級節點基本帶寬之和確定第一緩存的調度時長，通過該調度時長控制第一緩存發送下級節點的數據流量；并根據本節點基本帶寬確定第二緩存的調度時長，通過該調度時長控制第二緩存發送本節點的待發數據的流量。針對上述案例，該節點根據其下二個下級節點的基本帶寬之和，確定第一緩存的調度時長為2個時鐘周期，在2個時鐘周期內持續發送所緩存的下級節點數據；同樣，該節點根據其基本帶寬確定第二緩存的調度時長為1個時鐘周期，在1個時鐘周期內持續發送本節點的待發數據，通過確定調度時長實現上行數據發送流量的控制。
本發明中所稱的第一緩存和第二緩存是邏輯概念，第一緩存和第二緩存可以在同一個物理緩存中，也可以在不同的物理緩存中。每一個緩存本身也可能由多個物理存貯芯片的組合實現。
下面對本發明第二實施方式串行級聯總線上行流控方法進行說明。
如圖10所示，在步驟1001中，串行級聯的節點首先獲取串行級聯總線的總帶寬、級聯的節點總數(hoptotal)、以及本節點的級數(hop)，并根據串行級聯總線的總帶寬和級聯的節點總數確定本節點的基本帶寬，并根據本節點的級數計算各下級節點與本節點的基本帶寬之和，得到本節點的發送上限。其中，各級節點的基本帶寬由串行級聯總線的總帶寬除以節點總數得到，各下級節點以及本節點的基本帶寬之和即為本節點的發送上限。
接著進入步驟1002，在串行級聯的節點收到來自下級節點的數據時，將所收到的數據存放在第一緩存中。本節點自身的待發數據存放在第二緩存中。通過對來自下級節點的數據進行緩存，使得在下級節點上傳數據時出現突發狀況，上傳的數據量突然增大時，不會造成本節點數據溢出現象(即本節點上傳的數據超出發送上限造成發送帶寬不足)，本節點可將多出的數據暫存在緩存中，等待下一次的發送。
接著進入步驟1003，該節點根據本節點的發送上限和當前緩存的來自下級節點的數據量，確定本節點能夠發送待發數據的數據量上限。具體地說，本節點的發送上限減去下級節點的數據量即為本節點能夠發送待發數據的數據量上限。通過該方法，在下級節點需要傳輸的數據量較少時，上級節點能夠利用其多余帶寬傳輸數據，在不影響其它節點傳輸數據的同時，進一步提高了帶寬利用率。
接著進入步驟1004，該節點根據下級節點基本帶寬之和發送下級節點的數據，并根據所計算的數據量上限發送本節點的待發數據。
下面對本發明第三實施方式串行級聯的節點設備進行說明。
如圖11所示，串行級聯的節點設備包含計算模塊、緩存模塊和發送模塊。計算模塊用于根據串行級聯總線的總帶寬和級聯的節點總數確定本節點的基本帶寬，即將串行級聯總線的總帶寬除以節點總數得到本節點設備的基本帶寬，并根據本節點的位置計算各下級節點與本節點的基本帶寬之和，得到本節點的發送上限。通過計算模塊確定發送上限，在串行級聯總線上節點數減少時，每個節點的基本帶寬將變大，從而各級節點的發送上限將隨之上升，使得在級聯的節點變少時，各級節點能夠被分配更多的傳輸帶寬，提高帶寬的利用率。同樣，在級聯的節點增多時，每個節點的基本帶寬和發送上限也會隨之下降，確保每個節點均能分配到相應的帶寬，正常上傳其數據，從而在串行級聯總線上節點數發生變化時，可以自適應地調整節點的帶寬。緩存模塊用于對來自下級節點的數據進行緩存，使得在下級節點上傳數據出現突發狀況，上傳的數據量突然增大時，不會因數據量增大而導致的數據溢出，確保數據傳輸質量。發送模塊用于以少于或等于計算模塊計算得到的發送上限的帶寬，將緩存模塊所緩存的數據和本節點的待發數據向上級節點發送。其中，發送模塊能夠發送的本節點待發數據的數據量可由計算模塊算得的基本帶寬確定，或由計算模塊算得的發送上限和緩存模塊緩存下級節點的數據量之差確定。
雖然通過參照本發明的某些優選實施方式，已經對本發明進行了圖示和描述，但本領域的普通技術人員應該明白，可以在形式上和細節上對其作各種改變，而不偏離本發明的精神和范圍。
權利要求
1.一種串行級聯總線上行流控方法，其特征在于，包含以下步驟每一個節點根據串行級聯總線的總帶寬和級聯的節點總數確定本節點的基本帶寬，并根據本節點的位置計算各下級節點與本節點的基本帶寬之和，得到本節點的發送上限；對來自下級節點的數據進行緩存，以少于或等于本節點發送上限的帶寬，將所緩存的數據和本節點的待發數據向上級節點發送。
2.根據權利要求1所述的串行級聯總線上行流控方法，其特征在于，每個節點根據其基本帶寬確定本節點能夠發送待發數據的數據量。
3.根據權利要求1所述的串行級聯總線上行流控方法，其特征在于，每個節點根據本節點的發送上限減去當前緩存的來自下級節點的數據量，確定本節點能夠發送待發數據的數據量。
4.根據權利要求2所述的串行級聯總線上行流控方法，其特征在于，通過第一緩存存放來自下級節點的數據，第二緩存存放所述本節點的待發數據；所述節點根據其下級節點基本帶寬之和確定所述第一緩存的調度時長，在該調度時長內發送所述來自下級節點的數據；所述節點根據所述基本帶寬確定所述第二緩存的調度時長，在該調度時長內發送本節點的待發數據。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的串行級聯總線上行流控方法，其特征在于，各級節點的基本帶寬由所述串行級聯總線的總帶寬除以所述節點總數得到。
6.根據權利要求1至4中任一項所述的串行級聯總線上行流控方法，其特征在于，所述串行級聯總線是通用公共射頻設備接口。
7.一種串行級聯的節點設備，其特征在于，包含計算模塊，用于根據串行級聯總線的總帶寬和級聯的節點總數確定本節點的基本帶寬，并根據本節點的位置計算各下級節點與本節點的基本帶寬之和，得到本節點的發送上限；緩存模塊，用于對來自下級節點的數據進行緩存；發送模塊，用于以少于或等于所述計算模塊計算得到的發送上限的帶寬，將所述緩存模塊所緩存的數據和本節點的待發數據向上級節點發送。
8.根據權利要求7所述的串行級聯的節點設備，其特征在于，所述發送模塊還用于根據所述計算模塊算得的基本帶寬，確定能夠發送待發數據的數據量。
9.根據權利要求8所述的串行級聯的節點設備，其特征在于，所述發送模塊還用于根據所述計算模塊算得的發送上限減去所述緩存模塊緩存的數據量，確定能夠發送待發數據的數據量。
10.根據權利要求7至9中任一項所述的串行級聯的節點設備，其特征在于，所述計算模塊通過將所述串行級聯總線的總帶寬除以所述節點總數得到所述節點設備的基本帶寬。
全文摘要
本發明涉及通信領域，公開了一種串行級聯總線上行流控方法及節點設備，使得在串行級聯總線上節點數發生變化時，可以自適應地調整節點的帶寬。本發明中，每一個節點根據串行級聯總線的總帶寬和級聯的節點總數確定本節點的基本帶寬，并根據本節點的位置計算各下級節點與本節點的基本帶寬之和，得到本節點的發送上限。各級聯的節點對來自下級節點的數據進行緩存，以少于或等于本節點發送上限的帶寬，將所緩存的數據和本級節點待發的數據向上級節點發送。每個節點根據其基本帶寬確定本節點可以發送待發數據的數據量，實現起來較為簡單且能夠穩定控制每個節點上傳的數據量。
文檔編號H04L12/40GK1921455SQ20061015336
公開日2007年2月28日 申請日期2006年9月12日 優先權日2006年9月12日
發明者周軍 申請人:華為技術有限公司