[發明專利]一種光纖通道交換機中數據幀切分與重組的實現方法

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• 申請號: 202010360206.0
• 申請日: 2020-04-30
• 公開（公告）號: CN111935036A
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 王憶文;吳浩陽;孫悅;熊匯雨;楊洲
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04L12/951
• 分類號: H04L12/951;H04L12/861;H04L12/879
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種光纖通道交換機中數據幀切分與重組的實現方法，包括：一種基于FIFO的幀切分實現方法，用于將輸入至交換機的幀切分為定長信元；一種具有預取功能的基于動態存儲虛擬輸入隊列的幀重組實現方法，用于將經過交換機中數據交換模塊轉發的信元重組為幀并輸出。其中，幀切分的實現包括：接收緩存、幀切分控制模塊、信元生成控制模塊。該幀切分實現方法具有延遲低、抖動小、易于實現緩存到緩存流量控制等優點。幀重組的實現包括：虛擬輸入隊列、幀信息FIFO、預取FIFO、幀重組控制模塊和幀預取控制模塊。該幀重組實現方法具有存儲資源占用少、存儲資源利用率高、可消除數據讀取延遲等優點。

技術領域

本發明屬于通信技術、數字集成電路設計技術領域，具體涉及一種用于光纖通道交換機的數據幀切分與重組的實現方法。

背景技術

光纖通道交換機包含光纖通道收發器、幀切分模塊、幀重組模塊和數據交換模塊。光纖通道收發器用于實現光纖通道協議FC-0層至FC-2P層的功能，將從光纖接收到的光纖通道幀輸入幀切分模塊，將幀重組模塊輸出的光纖通道幀發送到光纖。幀切分模塊用于將長度不等的接收到的光纖通道幀切分為定長信元并輸入至數據交換模塊，對于載荷長度未達到最大載荷長度的信元，在數據交換模塊中傳輸時需要填充無效數據。數據交換模塊根據輸入的信元的目的端口號，將其轉發至對應端口的幀重組模塊。幀重組模塊用于將信元載荷重組為光纖通道幀并通過光纖通道收發器發送出去。

光纖通道中幀長為36B到2148B不等，若數據交換模塊以幀為單位進行數據轉發，則存在的問題包括：

(1)調度一幀所需時間長短不一，使控制復雜度大為增加；

(2)若數據交換模塊基于帶交叉點緩存的Crossbar結構，則交換點緩存的大小必須能夠容納數個最長幀，使存儲資源消耗大為增加。

若數據交換模塊以長度較短(如64B)的定長信元為單位進行數據轉發，則上述問題得以避免，同時幀切分與幀重組功能也成為設計中不可缺少的部分。幀切分和幀重組的實現方法，將很大程度上影響光纖通道交換機的性能和存儲資源消耗。

傳統的幀切分實現一般在完整接收一幀后再對該幀進行切分處理，存在的問題包括：

(1)較大的幀長會帶來較大的延遲；

(2)幀長波動較大會導致抖動較大。

傳統的幀重組實現一般直接采用與交換機端口個數相同數量的FIFO實現虛擬輸入隊列以進行幀重組，信元載荷也存儲于FIFO中，存在的問題包括：

(1)存儲資源消耗較大，相較于各虛擬隊列共享一個RAM，需要數倍的存儲資源消耗才能達到相似的效果；

(2)對于信元的目的端口號非均勻分布的情形，存儲資源利用率較低。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于：為了克服現有技術存在的不足，本發明提供一種延遲低、抖動小、易于實現緩存到緩存流量控制的幀切分技術，以及一種存儲資源占用少、存儲資源利用率高、可消除數據讀取延遲的幀重組技術。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：一種基于FIFO的幀切分實現方法和一種具有預取功能的基于動態存儲虛擬輸入隊列的幀重組實現方法。

幀切分實現方法包括：接收緩存，所述接收緩存用于存儲輸入至交換機的數據幀，同時存儲數據幀切分后得到的信元的信元頭；幀切分控制模塊，所述幀切分控制模塊用于切分幀數據并生成信元頭；信元生成控制模塊，所述信元生成控制模塊用于從接收緩存中讀取信元載荷和信元頭并完成信元組裝。