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CN1185829C - 一种同步数字系列传输网上控制以太网数据流量的方法 - Google Patents

一种同步数字系列传输网上控制以太网数据流量的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种同步数字系列传输网上控制以太网数据流量的方法，该方法至少包括以下的步骤：a.在可编程逻辑阵列的接收方向设置数据缓冲区，其中，所述数据缓冲区的大小由以太网数据在同步数字系列(SDH)传输网上的传输距离、以太网端口传输速率来决定；b.设定步骤a所述数据缓冲区的接收高阈值和接收低阈值，并根据数据缓冲区当前存储量与所设定阈值的关系进行流量控制。采用该方法可使SDH设备在远距离传输时，流控始终保持有效，进而保证以太网数据远距离传输的可靠性。

Description

一种同步数字系列传输网上控制以太网数据流量的方法
技术领域
本发明涉及对以太网数据流量的控制技术，特别是指一种通过在同步数字系列传输网的接收端口缓存以太网数据，并根据缓存状态发送相应流控帧的以太网数据流量控制方法。
发明背景
在同步数字系列(SDH)传输网上传输以太网帧数据的过程中，当发送端的发送数据量超过接收端所能承受的接收容量限制时，如果发送端不知道接收端目前已无法处理所接收的数据而继续发送新数据的话，就会产生大量数据丢失的现象。因此，必须引入流量控制以保证数据的正常传输以及传输的可靠性。
目前，在以太网数据包中，迄今为止唯一定义的一种控制帧就是流控(PAUSE)帧，该PAUSE帧通过所携带的时间参数来控制数据的流量。具体地说就是：当发送数据量大于接收数据量时，接收端会向发送端发送一个PAUSE帧，使发送端暂停发送数据，当接收端可以正常接收时，接收端再发送一PAUSE帧给发送端允许其正常发送数据。该PAUSE帧发送时是直接插入到数据队列中，但插入时不能打断正在进行的数据发送，必须等当前数据发送完毕后，再进行PAUSE帧的发送。在接收端口侧，当收到PAUSE帧时首先进行检测并解释分析，解释识别为PAUSE帧后再作出相应的流控操作，比如：设置流控数据、流控时间等等。
虽然，该种利用PAUSE帧进行流量控制的方法是一种安全传送数据包的手段，但是，由于传输延时的影响，具有PAUSE流控功能的以太网数据帧只能在有限的范围内有效，一般有效范围只有几百米，超过这个范围以太网的数据流控将会失效。而目前，很多SDH传输设备在实际应用中需要传输以太网数据的距离要达到几十甚至几百公里以外，这样，流控就成为一个关键的、有待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种同步数字系列传输网上控制以太网数据流量的方法，使得SDH设备在远距离传输时，流控始终保持有效，进而保证以太网数据远距离传输的可靠性。
为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：
一种同步数字系列传输网上控制以太网数据流量的方法，该方法至少包括以下的步骤：
a.在可编程逻辑阵列的接收方向设置数据缓冲区，其中，所述数据缓冲区的大小由以太网数据在同步数字系列(SDH)传输网上的传输距离、以太网端口传输速率来决定；
b.设定步骤a所述数据缓冲区的接收高阈值和接收低阈值，并根据数据缓冲区当前存储量与所设定阈值的关系进行流量控制。
其中，所述的数据缓冲区为同步数据随机存取存储器(SDRAM)。该数据缓冲区的大小进一步由SDH设备的延时、网元站点个数、网元的延时、SDH的延时补偿以及以太网的内部处理延时来决定。
步骤b所述进行流量控制具体包括以下步骤：
b1.当缓存数据时，系统实时监测该数据缓冲区的当前数据存储量，并判断当前数据存储量是否达到该数据缓冲区的阈值；
b2.如果数据缓冲区的数据存储量到达接收高阈值，则接收端发送带时间参数的流控(PAUSE)帧，返回步骤b1；
b3.如果数据缓冲区的数据存储量未到达接收高阈值，则判断当前数据存储量是否到达该数据缓冲区的接收低阈值，如果是，则接收端发送时间为零的PAUSE帧，返回步骤b1；否则，直接返回步骤b1。
其中，所述的阈值由以太网数据在SDH传输网上的传输距离、SDH设备的延时来决定。所述PAUSE帧中所带的时间参数值为要求发送端停止发送数据的最长时间，该值根据标准协议的规定而确定。
由上述方案可以看出，本发明的关键在于：在接收端设置缓存，并根据缓存容量的当前状态发送相应的PAUSE帧控制数据流量，以达到数据流控的目的。
因此，本发明所提供的同步数字系列传输网上控制以太网数据流量的方法，由于在接收端设置有足够容量的数据缓冲区--同步数据随机存取存储器(SDRAM)，当接收端不能处理发送端的所有数据时，可以先将来不及处理的数据存于SDRAM中，同时向发送端发送流控帧，如此，就可以避免远距离传输时数据丢失的情况发生，即，保证在流控到达发送端之前，接收端不丢包，进而在远距离传输的同时提高数据传输的可靠性。
另外，由于本发明可以根据预先设定的缓冲区接收高阈值和低阈值发送PAUSE帧。即：当数据量达到接收高阈值时，发送带时间参数的PAUSE帧，控制发送端暂停发送；而当数据量达到接收低阈值时，发送时间为零的PAUSE帧，控制发送端正常发送。那么，当缓冲区存储数据量少时，说明利用该缓冲区接收端可以自己调节自身接收数据的处理情况，不必再发送PAUSE帧，这样，可以节省发送流控帧所占用的资源。
附图说明
图1为本发明的系统结构示意图；
图2为本发明方法实现的流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
参见图1所示，图1中左侧为线路侧，右侧为系统侧，其中，流量控制用于检测输入输出流量，并控制输入输出流量的平衡，流量控制部分通过先进先出总线(FIFO BUS)与MAC层芯片相连；虚级联用于将多个SDH通道捆绑，以增加带宽，虚级联部分与SDH系统交叉板相连；流量控制部分与虚级联部分互连，并且，虚级联部分还同时连接CPU系统和同步静态随机存储器(SSRAM)。
本发明是在可编程逻辑阵列中接收方向的总线上增加一个SDRAM，作为接收数据的缓冲区，用于存储接收端来不及处理的以太网数据；同时，系统预先设定该缓冲区的接收高阈值和接收低阈值，用于控制相应PAUSE帧的发送。该缓冲区大小和阈值的取值由以太网数据在SDH传输网上传送的最远距离、SDH设备的延时等参数来决定。
由于传输延时的问题，在以太网数据的远距离传输中，PAUSE帧到达接收端的时间要比接收端已无法接收数据流的实际时间晚，那么，就导致这两点时间中间传输的数据丢失。本发明正是利用足够容量的SDRAM来存储这两个时间点间的传输数据，且根据SDRAM的当前存储状态适时的发送流控帧。当缓冲区接收的数据到达接收高阈值时，则接收端发送带时间参数的PAUSE帧给发送端，该时间参数的设置完全遵循标准协议的规定，其作用就是使发送端暂时中断数据发送；当缓冲区接收的数据到达接收低阈值时，则接收端发送时间参数为零的PAUSE帧给发送端，通知发送端可以正常发送数据包。
参见图2所示，本发明的方法至少包括以下的两个步骤：
1)首先根据SDH网络传输距离、网元站点、端口传输速率以及每部分的延时时间等参数计算出数据缓冲区的大小，并设置该数据缓冲区；同时，设定该数据缓冲区的接收高阈值和接收低阈值。
当设定数据缓冲区的容量为2C，水线(数据流)缺省为C时，通过已知参数可先计算出在到达水线时的传输延时C，进而得到SDRAM的容量2C。换句话说，该容量2C就是在数据到达水线前这段延时内所传输的数据总流量。
如果已知SDH网络要传输的距离为100公里，每公里延时5μs，光纤中光速为20万公里/秒；
网元站点有16个，每个网元的延时为10μs，事实上可能大于10μs；
SDH的最大延时补偿为6ms；
以太网内部处理的最大延时为(以字节单位表示)：8*1536＝12288字节，其中，1536为以太网传输中的最长帧；
千兆位以太网(GE)端口的传输速率为125MBytes/s；
那么，整个传输的延时C应为(用字节表示)：
C＝2×{(100×5×10-6+16×10×10-6+6×103)×125×106+12288}
＝1,689,576Bytes其中，最前面所乘的2表示所用的接入模块有两路输入，由此可推出，一个方向SDRAM的容量2C约为4MBytes。
上面的例子说明，当在可编程逻辑阵列中的接收方向增加4Mbytes的缓存空间时，便足以支持SDH网络传输距离100公里/16个网元站点/SDH帧延时小于6ms的情况。可见，本发明的方法能够支持以太网在SDH上远距离传输，且传输距离高达100公里。
2)实时监测该数据缓冲区的当前数据存储量，以决定是否发送相应的PAUSE帧。
在本实施例中，接收高阈值即为高水线，接收低阈值即为低水线。那么，系统实时监测该数据缓冲区的当前数据存储量，如果缓冲区的数据量到达高水线，则接收端发送时间参数为0xFFFF的PAUSE帧给发送端，然后，返回实时监测状态；如果缓冲区的数据量未到达高水线，则继续判断数据量是否到达缓冲区的低水线，如果是，则接收端发送时间参数为0x0000的PAUSE帧给发送端，然后，返回实时监测状态；否则，直接返回实时监测状态。
上述对数据缓冲区存储量的实时监测判断过程是不断循环进行的。
为了保证该PAUSE帧传输的可靠性，则可以通过两种方式多次发送PAUSE帧：一个是预先设置数据重传的次数N，连续发送N次；另一个则是根据双方的传输消息来确定对方是否正确接收，如果接收未成功，则重传，以保证PAUSE帧可靠到达目的节点，进而保证流控的有效性。

Claims (6)

1、一种同步数字系列传输网上控制以太网数据流量的方法，其特征在于该方法至少包括以下的步骤：
a.在可编程逻辑阵列的接收方向设置数据缓冲区，其中，所述数据缓冲区的大小由以太网数据在同步数字系列SDH传输网上的传输距离、以太网端口传输速率来决定；
b.设定步骤a所述数据缓冲区的接收高阈值和接收低阈值，并根据数据缓冲区当前存储量与所设定阈值的关系进行流量控制。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的数据缓冲区为同步数据随机存取存储器。
3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述数据缓冲区的大小进一步由SDH设备的延时、网元站点个数、网元的延时、SDH的延时补偿以及以太网的内部处理延时来决定。
4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b所述进行流量控制具体包括以下步骤：
b1.当缓存数据时，系统实时监测该数据缓冲区的当前数据存储量，并判断当前数据存储量是否达到该数据缓冲区的阈值；
b2.如果数据缓冲区的数据存储量到达接收高阈值，则接收端发送带时间参数的流控帧，返回步骤b1；
b3.如果数据缓冲区的数据存储量未到达接收高阈值，则判断当前数据存储量是否到达该数据缓冲区的接收低阈值，如果是，则接收端发送时间为零的流控帧，返回步骤b1；否则，直接返回步骤b1。
5、根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于：所述的阈值由以太网数据在SDH传输网上的传输距离、SDH设备的延时来决定。
6、根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述流控帧中所带的时间参数值为要求发送端停止发送数据的最长时间，该值根据标准协议的规定而确定。
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