[發(fā)明專利]光纖通道中固定幀長度的一種高效差錯重傳與存取機制

在審

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• 申請日: 2017-01-09
• 公開（公告）號: CN106656425A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王憶文;張宗森;藍武
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04L1/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計算機通信系統(tǒng)，特別是一種基于FPGA平臺實現(xiàn)的光纖通道中CRC出錯重傳和存取方法具有低延時的新方法。

背景技術(shù)

光纖通道是為在像服務(wù)器這樣的多硬盤系統(tǒng)環(huán)境而設(shè)計，能滿足高端工作站、服務(wù)器和海量存儲子網(wǎng)絡(luò)等系統(tǒng)對高數(shù)據(jù)傳輸率的要求。光纖通道廣泛用于通信接口，并成為傳統(tǒng)I/O接口與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合趨勢的一部分。

光纖通道技術(shù)適用于需要遠距離傳輸大型數(shù)據(jù)文件的場景。光纖通道可以將傳統(tǒng)的并行低速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成高速串行數(shù)據(jù)，通常的運行速率有2Gbps、4Gbps、8Gbps和16Gbps，因此需要提供大量信息的高速傳輸。除了速度增長以外，光纖通道也需要支持公里級的距離。盡管被稱為光纖通道，但其信號也能在光纖之外的雙絞線上運行，但雙絞線傳輸距離短且易受電磁干擾。

光纖通道傳輸誤碼率低于1e-12，誤碼率低。光纖通道誤碼率會受光收發(fā)模塊的穩(wěn)定性，比如接觸不良、線路老化等原因，不能滿足技術(shù)指標。若不檢查這些指標，在運行過程中，由于接觸不良、接頭有灰塵和溫度老化更降低通道指標，會造成誤碼率增大。在誤碼率容忍度低的場合，就需要數(shù)據(jù)重傳機制來保障數(shù)據(jù)可靠傳輸。

目前在數(shù)據(jù)通信中有三種基本的ARQ重傳機制，分別是停等式、后退N步式和選擇重傳式。停等式ARQ協(xié)議的傳輸系統(tǒng)中，發(fā)送端每發(fā)送一個數(shù)據(jù)幀就暫停下來，等待接收端的確認消息，若接受正確，返回ACK信號，否則返回NACK信號。在等待確認信息期間，信道是空閑的，不發(fā)送任何數(shù)據(jù)；后退N步式即若出現(xiàn)錯誤，重發(fā)當前分組和之前相關(guān)聯(lián)的所有分組；選擇重發(fā)式只重傳出現(xiàn)差錯的數(shù)據(jù)幀，這樣就提高了信道的利用率。選擇重發(fā)式的信道利用率最高，但接收端不再按序接收數(shù)據(jù)幀信息，在接收端需要相當容量的緩存空間來存儲已經(jīng)成功解碼但還沒按序輸出的幀，接收端在接收幀數(shù)據(jù)包前需要知道其序列號，因此增加了對信令的要求。

基于上述提到的選擇重傳式，在幀數(shù)固定為N時，在接收端解碼的CRC與接收端不符時，反饋給發(fā)送端NACK，發(fā)送端在接收到反饋信息后，選擇出錯的幀重新發(fā)送，接收端將重新接收的幀放在備用的雙口RAM緩存里，當接收端幀計數(shù)器為N時，包傳輸完成。因為這個包數(shù)據(jù)存放在兩個空間里，所以需要額外的信息緩存存儲幀在包中的位置和存儲位置。幀數(shù)據(jù)的讀控制信號通過兩個幀信息緩存產(chǎn)生，這樣，無需對幀數(shù)據(jù)進行排序可以快速取出數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明基于選擇重傳機制，在包中每個幀長度固定時，提供了一種在FPGA平臺上實現(xiàn)的可以快速重傳與數(shù)據(jù)存取的新方法。該方法改進之處在于不需要對接收到的幀進行排序就可以實現(xiàn)快速存取，從而節(jié)約了FPGA寶貴的存儲資源，同時加快了處理速度。

發(fā)送端在發(fā)送數(shù)據(jù)時，要同時發(fā)送信息告訴接收端這個包中一共有多少幀，幀要標明在整個傳送數(shù)據(jù)中的位置，用于接收端完整接收整個包和幀數(shù)據(jù)重組。接收端每接收一個幀就向發(fā)送端反饋信息，若接受的CRC正確，返回ACK信號，否則返回NACK信號。

發(fā)送端發(fā)送幀數(shù)據(jù)時要發(fā)送幀信息和包信息，同時要標記是否是錯誤重新發(fā)送的數(shù)據(jù)。若是重新發(fā)送，則帶有標記1，否則帶有標記0。發(fā)送端接收到ACK時不予處理，當接收到帶有包和幀信息的NACK時，說明傳輸錯誤，則重新發(fā)送相應(yīng)的帶有幀和包信息的幀，同時在發(fā)送時帶有標記1，說明是出錯重傳的數(shù)據(jù)。

接收端每接收到一個幀，若帶有相應(yīng)標記0，則幀數(shù)據(jù)實時保存到數(shù)據(jù)緩存FIFO A1，此幀若CRC校驗正確，則將包信息和幀信息組合保存到信息緩存B1，同時向發(fā)送端發(fā)送帶有包信息和幀信息的ACK信息；若CRC校驗錯誤，幀數(shù)據(jù)實時保存到數(shù)據(jù)緩存A1，但要向發(fā)送端發(fā)送帶有包和幀信息的NACK信息，同時此時包信息和幀信息不予保存。

接收端若接收到一個帶有標記1的幀，則幀數(shù)據(jù)實時保存到數(shù)據(jù)緩存雙口RAM A2，同時記錄當前幀在雙口RAM寫入的基地址，下次寫入的基地址為此次基地址加上幀長度。若此幀CRC校驗正確，將包信息、幀信息和當前幀的基地址組合保存到信息緩存寄存器組B2，向發(fā)送端發(fā)送帶有包信息和幀信息的ACK信息，將基地址加上幀長度作為下次RAM寫入的基地址；若CRC校驗錯誤，要向發(fā)送端發(fā)送帶有包和幀信息的NACK信息，此時包信息和幀信息亦不予保存，同時，當前幀的基地址作為下一幀的基地址。A2用雙口RAM是因為可以尋址讀取，而FIFO無法尋址讀取，實現(xiàn)不了這樣的功能。