[發(fā)明專利]一種等延遲的分布式緩存以太網MAC架構

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202210080157.4
• 申請日: 2022-01-24
• 公開（公告）號: CN114500581A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設計）人: 唐旭
• 申請（專利權）人: 芯河半導體科技（無錫）有限公司
• 主分類號: H04L67/1097
• 分類號: H04L67/1097;H04L67/568;H04L47/50;H04L61/00;H04L101/622
• 代理公司: 北京神州信德知識產權代理事務所(普通合伙) 11814
• 代理人: 朱俊杰

本發(fā)明涉及通信技術領域，尤其涉及一種等延遲的分布式緩存以太網MAC架構，其中，該方法包括：基于分布式緩存思想，將傳統(tǒng)的適配VOQ緩存中用于撤銷反壓時保證鏈路不發(fā)生斷流的緩存部分拆解融入現(xiàn)有的各個下游功能子模塊，結合逐點反壓調度，實現(xiàn)每個寄存器的步進式調度，搭配模塊化可增刪的BR搶占子模塊，實現(xiàn)TSN網絡等應用場景要求的低延遲與低抖動，從而實現(xiàn)調度延遲的確定性與一致性。

技術領域

本發(fā)明涉及通信技術領域，尤其是一種等延遲的分布式緩存以太網MAC架構。

背景技術

傳統(tǒng)以太網技術重在解決物理介質沖突，保證端口帶寬，為用戶提供高質量服務，極大地助力了通訊、IT等行業(yè)的發(fā)展；然而隨著技術的不斷發(fā)展，在很多新興的應用場景中，如工業(yè)以太網、物聯(lián)網、智能駕駛、TSN(Time Sensitive Network，時間敏感網絡)等，傳統(tǒng)以太網傳輸延遲不確定性這一不足日益突出。設計具有高度傳輸確定性的以太網，從而實現(xiàn)對目標設備的精準控制，已成為當下必須解決的問題。

以太網MAC(Media Access Control，介質訪問控制層)是連接用戶業(yè)務數(shù)據與物理鏈路的通道，其流量模型如圖1所示，從上到下可劃分為5層：第1層連接用戶側業(yè)務流量，其瞬時帶寬通常大于實際端口流量，以提供必要的加速比；第2層為業(yè)務適配邏輯，通常包含緩存適配、位寬轉換、CDC(Clock Domain Crossing，跨時鐘域)等操作；第3層為MAC組幀層，完成以太報文封裝，包括前導碼插入、CRC(Cyclic Redundancy Check，循環(huán)冗余校驗)計算、IPG(Inter Packet Gap，封包間隙)的動態(tài)維護；第4層為物理適配邏輯，將組幀后的報文切分為適當粒度的碼塊，完成位寬轉換，同時在該層下緣口完成物理鏈路帶寬的響應；第5層連接物理鏈路流量，通常為各速率對應的MII(Media Independent Interface，介質無關接口)。

傳統(tǒng)的以太網MAC重在實現(xiàn)帶寬性能，整個數(shù)據流通常采用的是“推-拉”結構，用戶流量被“推入”第2層業(yè)務適配緩存，隨后自第4層物理適配緩存中“拉出”。其調度效果如圖2所示，一個包內的調度可能包含非均勻調度區(qū)與均勻調度區(qū)兩部分，由于數(shù)據是以一定加速比被“推入”緩存并堆積其中等待調度，每個報文的調度延遲很難保持一致。

為了實現(xiàn)調度延遲的確定性與一致性，需要對傳統(tǒng)以太網MAC架構做適當?shù)男薷摹１景l(fā)明提供了一種新型的以太網MAC設計架構，采用分布式緩存結合逐點反壓架構，搭配可增刪的BR搶占子模塊，實現(xiàn)鏈路的等延遲調度。

發(fā)明內容

為了實現(xiàn)以太網MAC調度延遲的確定性與一致性，本發(fā)明提供了一種等延遲的分布式緩存以太網MAC架構，基于分布式緩存思想，將傳統(tǒng)的適配VOQ緩存中用于撤銷反壓時保證鏈路不發(fā)生斷流的緩存部分拆解融入現(xiàn)有的各個下游功能子模塊，結合逐點反壓調度，實現(xiàn)每個寄存器的步進式調度，搭配模塊化可增刪的BR搶占子模塊，實現(xiàn)TSN網絡等應用場景要求的低延遲與低抖動，從而實現(xiàn)調度延遲的確定性與一致性。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術方案。

在本發(fā)明實施例中，提出了一種等延遲的分布式緩存以太網MAC架構的實現(xiàn)方法，該方法包括如下步驟：

S1用戶輸入數(shù)據通過多端口共享總線進入VOQ，VOQ緩存拆分為VOQ_Space0和VOQ_Space1；VOQ_Space0吸收上級鏈路流水；

S2 VOQ_Space1從VOQ_Space0中調取報文，完成FWFT(First Word Fall Through，首拍自動讀取)邏輯轉換以及BR搶占操作，基于Frag分片完成組幀，并最終適配到對應的MII接口速率，從而實現(xiàn)調度延遲的確定性與一致性。

進一步的，所述VOQ_Space1為分布式緩存，由VOQ_Space0與MII之間的所有寄存器、緩存構成；所述VOQ_Space1劃分為邏輯塊BR_Preempt和MAC Unit。