CN100344103C - 物理层的数据发送时隙在整个时域上均匀分布的方法 - Google Patents

物理层的数据发送时隙在整个时域上均匀分布的方法 Download PDF

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Abstract

一种使物理层数据的发送时隙在整个时域上均匀分布的方法，是通过调整数据的发送时隙，使每个物理层的数据在整个时域上均匀分布。所述的调整时隙的具体方法有两种：A.使用累加求和、溢出进位的方法得到单个物理层数据的发送时隙的均匀分配表；B.使用优先策略在剩余的空余时隙中插入数据的方法得到多个物理层数据的均匀分配表。该方法比较成功地解决了SDH/SONET数据映射芯片的发送FIFO太小造成发送FIFO下溢(被读空)引起的带宽使用效率较低的问题，同时尽量减小了对于FIFO容量的要求，应用本发明得到的带宽在时域上是均匀分布，带宽抖动小。该方法可以应用于加权轮询算法的实现，进行CBR流量调度和在POS/SPI接口上进行各个端口间的流量调度。

Description

物理层的数据发送时隙在整个时域上均匀分布的方法
技术领域
本发明涉及一种时隙调整方法，确切地说，涉及一种采用调整时隙，使每个物理层(phy)的数据发送时隙在整个时域上均匀分布的方法，从而解决数据报文在SDH上映射时，SDH/SONET承载包/SDH物理接口(POS/SPI)数据映射芯片的发送FIFO太小，造成发送FIFO下溢(被读空)引起的带宽使用效率下降的问题。属于信元流量调度控制技术领域。
背景技术
同步数字体系SDH/同步光纤网SONET(synchronous digital hierarchy/synchronous optical network)数据映射芯片在从其POS/SPI接口接收数据写入其内部的发送先进先出FIFO存储器的过程中。数据经过规定协议的封装后，按照虚级联(Virtual Concatentation)或级联协议将一个物理层(phy)的数据在一个虚级联组VC TRUNK上传输。这样，传送的最大速率决定于配置的带宽。一般对于每个物理层的发送FIFO存储器的容量都是有限度的，配置速率较大的物理层的发送FIFO很容易下溢(即：被读空)，造成带宽利用率的下降，达不到配置的速率(带宽)。
为了解决上述发送FIFO容易下溢的问题，可以加大发送FIFO的容量。然而，现有的SDH/SONET数据映射芯片中的发送FIFO是早已设计制造好的，因此加大发送FIFO容量的办法并不能应用在现有的SDH/SONET数据映射芯片中。也就是说，对于现有的SDH/SONET数据映射芯片，因为不能改变其内部的发送FIFO结构，无法采用增加FIFO容量的办法来避免其发送FIFO的下溢。
发明内容
本发明的目的是提供一种通过时隙调整，使物理层数据的发送时隙在整个时域上均匀分布的方法，因为支持虚级联的SDH/SONET数据映射芯片一般都可以将一个物理层的数据配置到不同的虚容器VC(Virtual Container)时隙上。这样可以通过调整每个物理层配置的时隙，来尽量减小对于FIFO存储器容量的要求，以提高带宽的利用率。
本发明的目的是这样实现的：一种使物理层的数据发送时隙在整个时域上均匀分布的方法，其特征在于：通过生成和查找数据发送时隙均匀分配表，调整物理层的数据发送时隙，使每个物理层的数据在整个时域上均匀分布；所述的数据发送时隙均匀分配表的生成方法的具体操作步骤如下：
A1、将累加的和值与单个物理层需要配置的时隙数相加，得到新的累加的和值；
A2、判断步骤A1中新的累加的和值是否小于可供配置的总时隙数，若否，即发生溢出，继续执行A3步骤；若是，即没有溢出，则直接执行A4步骤；
A3、将该单个物理层的数据配置在所述发出溢出的时隙；再将该新的累加的和值减去可供配置的总时隙数，得到用于下次计算的累加的和值；
A4、将累加的次数加1，并判断累加的总次数是否小于总时隙数，若是，返回步骤A1，并继续循环执行后续步骤；若否，则完成计算处理，退出。
所述的数据发送时隙均匀分配表的生成方法是：先确定单个物理层可供配置的总时隙数和该单个物理层需要配置的时隙数，再使用累加求和、溢出进位的方法得到单个物理层的数据发送时隙均匀分配表。
所述的数据发送时隙均匀分配表的生成方法进一步包括：使用优先策略在剩余的空余时隙中插入数据的方法，得到多个物理层的数据发送时隙均匀分配表。
所述的步骤A1前还包括初始化相关数值，包括：设定累加的次数的初始值为0，设定累加的和值的初始值为0，确定可供配置的总时隙数，以及确定该单个物理层需要配置的时隙数。
所述的可供配置的总时隙数是指该传输线路可供使用的总的带宽与每个物理层数据发送所需的最小带宽的比值。
所述的该单个物理层需要配置的时隙数是指可供配置的带宽与最小带宽的比值。
所述的最小带宽，对于同步数字系列SDH(Synchronous Digital Hierarchy)是指一个虚容器VC(Virtual Container)的带宽；如果使用速率等级为3的虚容器VC3虚级联，该最小带宽是指一个VC3的带宽；对于数据通信的固定比特率CBR(Constant Bit Rate)业务，该最小带宽则是指带宽分辨率或CBR业务带宽的最小步进。
所述的使用优先策略在剩余的空余时隙中插入数据的方法是先对其中优先权最高的一个物理层进行均匀配置，然后均匀配置其中优先权次高的一个物理层，依此次序循环进行，直至将所有的物理层的数据发送时隙都配置完毕。
所述的使用优先策略在剩余的空余时隙中插入数据的方法，得到多个物理层的数据发送时隙均匀分配表的具体操作步骤是：
B1、将各个物理层按其需要配置的优先权由高到低顺序进行排列；
B2、先配置其中优先权最高的一个物理层，即使用步骤A1～A5的累加求和、溢出进位的方法分配该优先权最高的物理层的数据发送时隙，将其均匀配置在整个时隙上；
B3、将剩余的空闲时隙全部顺序列出，再使用步骤A1～A5的累加求和、溢出进位的方法，在该剩余的顺序排列的空闲时隙中均匀地配置优先权次高的第二个物理层的数据发送时隙；并将该第二个物理层的时隙在剩余的顺序排列的空闲时隙里均匀配置序号，写入该剩余的时隙中；
B4、再按照步骤B3的方法，在该剩余的时隙里均匀地配置优先权第三高的第三个物理层的数据发送时隙；依此次序类推，循环进行步骤B3的操作，直至将所有的物理层数据的发送时隙都配置完毕。
本发明的方法通过调整每个物理层配置的时隙，使各个物理层的数据发送时隙在整个时域上均匀分布，比较成功地解决了SDH/SONET数据映射芯片的发送FIFO太小造成发送FIFO下溢(被读空)引起的带宽使用效率较低的问题，同时尽量减小了对于FIFO容量的要求，应用本发明方法，得到的带宽在时域上是均匀分布的，带宽抖动小。该方法可以应用于加权轮询算法的实现，进行CBR流量调度和在POS/SPI接口上进行各个端口间的流量调度。因此，本发明的优点是可以在不改变现有的SDH/SONET数据映射芯片结构的情况下提高带宽利用率，从而大大提高现有SDH/SONET数据映射芯片的性能。另外，本发明可以先由软件进行计算处理，然后写入寄存器进行配置，无需实时计算。总之，本发明具有很好的应用前景。
附图说明
图1是本发明方法的计算处理流程图。
图2是本发明方法实现时域均匀分布操作的第一步和第二步的计算处理过程的示意图。
具体实施方式
本发明是一种使物理层的数据发送时隙在整个时域上均匀分布的方法，该方法通过调整物理层的数据发送时隙，使每个物理层的数据在整个时隙上均匀分布。该调整物理层的数据发送时隙的具体方法有两种(参见图1)：
A、使用累加求和、溢出进位的方法得到单个物理层的数据发送时隙均匀分配表；
B、使用优先策略在剩余的空余时隙中插入数据的方法得到多个物理层的数据发送时隙均匀分配表。
下面，以POS接口上16个物理层在48个VC3上进行时隙配置的实施例进行具体说明。对于SPI接口，或其他如速率等级为1的同步传递信号的同步净负荷包封STS1SPE的净负荷类型可以用类似的同样方法处理。
本发明所谓的在整个时域上均匀分布是在将表地址按0～47～0～47循环读出时，要求在任何一个长度为48的节距上配置的VC3的个数恰好等于配置的VC3的个数。诚然，由于该实施例表的长度极短，可以允许有加1或减1的误差。
假设某一个物理层(PHY0)有24个VC3，这是一个特殊的例子，让其在48个VC3时隙中形成均匀分布就非常简单，只需要均匀间插就可以生成下面的24个VC3在48个时隙中均匀分布的表格1，表中的0是指这个时隙已配置了编号为0的物理层：
表地址 PHY 表地址 PHY 表地址 PHY 表地址 PHY
0 12 24 36
1 0 13 0 25 0 37 0
2 14 26 38
3 0 15 0 27 0 39 0
4 16 28 40
5 0 17 0 29 0 41 0
6 18 30 42
7 0 19 0 31 0 43 0
8 20 32 44
9 0 21 0 33 0 45 0
10 22 34 46
11 0 23 0 35 0 47 0
但是，对于其他非特殊的情况，可以采用累加求和、溢出进位的方法得到单个物理层数据的发送时隙均匀分配表。例如需要在48个VC3时隙中均匀分配某个物理层的21个VC3，其具体计算过程参见下面表格2所示：
计算步骤 累加值 中间值 是否溢出 表地址 配置表
第1步 0+21＝21  21 否 0
第2步 21+21＝42  42 否 1
第3步 42+21＝63  63-48＝15 是 2 0
第4步 15+21＝36  36 否 3
第5步 36+21＝57 57-48＝9 是 4 0
第6步 9+21＝30  30 否 5
第7步 30+21＝51  51-48＝3 是 6 0
第8步 3+21＝24  24 否 7
第9步 24+21＝45  45 否 8
第10步 45+21＝66  66-48＝18 是 9 0
第11步 18+21＝39  39 否 10
第12步 39+21＝60  60-48＝12 是 11 0
第13步 12+21＝33  33 否 12
第14步 33+21＝54  54-48＝6 是 13 0
第15步 6+21＝27  27 否 14
第16步 27+21＝48  48-48＝0 是 15 0
第17步 0+21＝21  21 否 16
第18步 21+21＝42  42 否 17
第19步 42+21＝63 63-48＝15 是 18 0
第20步 15+21＝36  36 否 19
第21步 36+21＝57  57-48＝9 是 20 0
第22步 9+21＝30  30 否 21
第23步 30+21＝51  51-48＝3 是 22 0
第24步 3+21＝24  24 否 23
第25步 24+21＝45  45 否 24
第26步 45+21＝66 66-48＝18 是 25 0
第27步 18+21＝39  39 否 26
第28步 39+21＝60  60-48＝12 是 27 0
第29步 12+21＝33  33 否 28
第30步 33+21＝54 54-48＝6 是 29 0
第31步 6+21＝27  27 否 30
第32步 27+21＝48  48-48＝0 是 31 0
第33步 0+21＝21  21 否 32
第34步 21+21＝42  42 否 33
第35步 42+21＝63  63-48＝15 是 34 0
第36步 15+21＝36  36 否 35
第37步 36+21＝57  57-48＝9 是 36 0
第38步 9+21＝30  30 否 37
第39步 30+21＝51  51-48＝3 是 38 0
第40步 3+21＝24  24 否 39
第41步 24+21＝45  45 否 40
第42步 45+21＝66  66-48＝18 是 41 0
第43步 18+21＝39  39 否 42
第44步 39+21＝60 60-48＝12 是 43 0
第45步 12+21＝33  33 否 44
第46步 33+21＝54  54-48＝6 是 45 0
第47步 6+21＝27  27 否 46
第48步 27+21＝48  48-48＝0 是 47 0
该方法也就是单个物理层在48个VC3时隙中配置数据发送时隙的方法。根据该计算方法，得到该实施例物理层的21个VC3在48个时隙中均匀分布的情况如下述表格3所示。
表地址 PHY 表地址 PHY 表地址 PHY 表地址 PHY
 0  12  24  36  0
 1  13  0  25  0  37
 2  0  14  26  38  0
 3  15  0  27  0  39
 4  0  16  28  40
 5  17  29  0  41  0
 6  0  18  0  30  42
 7  19  31  0  43  0
 8  20  0  32  44
 9  0  21  33  45  0
 10  22  0  34  0  46
 11  0  23  35  47  0
从上面所述的实施例，可以得出本发明使用累加求和、溢出进位的方法得到单个物理层的数据发送时隙均匀分配表的具体操作步骤如下：
A1、设定累加的次数i的初始值为0，设定累加的和值的初始值为0，确定可供配置的总时隙数，以及确定该物理层需要配置的时隙数；其中，可供配置的总时隙数是指该传输线路可供使用的总的带宽与每个物理层数据发送所需的最小带宽的比值。该物理层需要配置的时隙数是指可供配置的带宽与最小带宽的比值。本发明所述的最小带宽，对于SDH是指一个VC的带宽；如果使用VC3虚级联，该最小带宽是指一个VC3的带宽；对于数据通信的CBR业务，该最小带宽则是指带宽分辨率或CBR业务带宽的最小步进。
A2、将累加的和值与该单个物理层需要配置的时隙数相加，得到新的累加的和值；
A3、判断步骤A2中新的累加的和值是否小于可供配置的总时隙数，若否，即发生溢出，继续执行A4步骤；若是，即没有溢出，则直接执行A5步骤；
A4、将该单个物理层的数据配置在所述发生溢出的第i个时隙；再将该新的累加的和值减去可供配置的总时隙数，得到用于下次计算的累加的和值；
A5、将累加的次数i加1，并判断累加的总次数是否小于总时隙数，若是，返回步骤A2，并继续循环执行后续步骤；若否，则完成计算处理，退出。
下面介绍在多个物理层时，如何实现每个物理层的数据发送时隙在48个时隙中的配置都是均匀分布的。其主要思路如下：
1、将各个物理层按照其配置的VC3的数量由大到小进行顺序排列。
2、先配置其中VC3数目最大的一个物理层，即运用上述单个物理层的配置方法，将其均匀配置进入48个VC时隙。
3、然后求出48个VC3中空闲的VC3的总数，假设为empty_num，并顺序排列；再将其中VC3数目次大的第二个物理层的数据发送时隙均匀配置进入empty_num个VC3中。然后将该第二个物理层的配置按照其在enpty_num个VC3均匀配置的计算顺序写入48个VC3中剩余的empty_num个VC3中。
4、其余的计算是依此次序类推，直至48个VC3都配置完毕。
下面的表格4是另一实施例的各个物理层需要配置的VC3的数目：
    PHY     配置的VC3的数目
    PHY0     21
    PHY1     13
    PHY2～15     1
首先配置其中VC3的数目最大的物理层PHY0，其配置结果如下面表格5所示：
第一步：PHY0(21×VC3)在48个VC3时隙中的配置情况：
地址/表地址 PHY 地址/表地址 PHY 地址/表地址 PHY 地址/表地址 PHY
 0/0  12/12  24/24  36/36 phy0
 1/1  13/13 phy0  25/25 phy0  37/37
 2/2 phy0  14/14  26/26  38/38 phy0
 3/3  15/15 phy0  27/27 phy0  39/39
 4/4 phy0  16/16  28/28  40/40
 5/5  17/17  29/29 phy0  41/41 phy0
 6/6 phy0  18/18 phy0  30/30  42/42
 7/7  19/19  31/31 phy0  43/43 phy0
  8/8   20/20   phy0   32/32   44/44
  9/9   phy0   21/21   33/33   45/45   phy0
  10/10   22/22   phy0   34/34   phy0   46
  11/11   phy0   23/23   35/35   47/47   phy0
现在，剩余的VC3的时隙的数目为：empty_num＝48-PHY0＝48-21＝27。再在empty_num＝27个VC3时隙中进行均匀配置PHY1的计算处理，得到如下面表格6所示的配置结果：
第二步：PHY1(13×VC3)在empty_num＝27个VC3中的配置情况：
地址/表地址 PHY 地址/表地址  PHY 地址/表地址  PHY 地址/表地址  PHY
 0/0  7/12  14/24  phy1  21/37
 1/1  8/14  phy1  15/26  22/39  phy1
 2/3  phy1  9/16  16/28  phy1  23/40
 3/5  10/17  phy1  17/30  24/42  phy1
 4/7  phy1  11/19  18/32  phy1  25/44
 5/8  12/21  phy1  19/33  26/46  phy1
 6/10  phy1  13/23  20/35  phy1
在第二次配置以后，现在剩下的VC3的时隙的数目为：empty_num＝27-PHY1＝27-13＝14；再在empty_num＝14个VC3时隙中进行均匀配置PHY2的计算处理，得到如下面表格7所示的配置结果：
第三步：PHY2(1×VC3)在empty_num＝14个VC3中的配置情况：
地址/表地址 PHY 地址/表地址 PHY 地址/表地址 PHY 地址/表地址 PHY
 0/0  4/12  8/26  12/30
 1/1  5/16  9/30  13/44  phy2
 2/5  6/19  10/33
 3/8  7/23  11/37
在第三次配置以后，现在剩下的VC3的时隙的数目为empty_num＝14-PHY2＝14-1＝13；再在empty_num＝13个VC3时隙中进行均匀配置PHY3的计算处理，得到如下面表格8所示的配置结果：
第四步：PHY3(1×VC3)在empty_num＝13个VC3中的配置情况：
地址 PHY 地址 PHY 地址 PHY 地址 PHY
 /表地址  /表地址  /表地址  /表地址
 0/0  4/12  8/26  12/30  phy3
 1/1  5/16  9/30
 2/5  6/19  10/33
 3/8  7/23  11/37
依次类推，最后可以得到如下面所示的最后生成的配置表格9：
表地址 PHY 表地址 PHY 表地址 PHY 表地址 PHY
0 phy15 12 phy11 24 phy1 36 phy0
1 phy14 13 phy0 25 phy0 37 phy4
2 phy0 14 phy1 26 phy7 38 phy0
3 phy1 15 phy0 27 phy0 39 phy1
4 phy0 16 phy10 28 phy1 40 phy3
5 phy13 17 phy1 29 phy0 41 phy0
6 phy0 18 phy0 30 phy6 42 phy1
7 phy1 19 phy9 31 phy0 43 phy0
8 phy12 20 phy0 32 phy1 44 phy2
9 phy0 21 phy1 33 phy5 45 phy0
10 phy1 22 phy0 34 phy0 46 phy1
11 phy0 23 phy8 35 phy1 47 phy0
图2展示了上述配置方法中的第一步和第二步的计算处理操作过程，因为前面作了比较清楚的介绍，这里不再赘述。

Claims (9)

1、一种使物理层的数据发送时隙在整个时域上均匀分布的方法，其特征在于：通过生成和查找数据发送时隙均匀分配表，调整物理层的数据发送时隙，使每个物理层的数据在整个时域上均匀分布；所述的数据发送时隙均匀分配表的生成方法的具体操作步骤如下：
A1、将累加的和值与单个物理层需要配置的时隙数相加，得到新的累加的和值；
A2、判断步骤A1中新的累加的和值是否小于可供配置的总时隙数，若否，即发生溢出，继续执行A3步骤；若是，即没有溢出，则直接执行A4步骤；
A3、将该单个物理层的数据配置在所述发出溢出的时隙；再将该新的累加的和值减去可供配置的总时隙数，得到用于下次计算的累加的和值；
A4、将累加的次数加1，并判断累加的总次数是否小于总时隙数，若是，返回步骤A1，并继续循环执行后续步骤；若否，则完成计算处理，退出。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述数据发送时隙均匀分配表的生成方法是：先确定单个物理层可供配置的总时隙数和该单个物理层需要配置的时隙数，再使用累加求和、溢出进位的方法得到单个物理层的数据发送时隙均匀分配表。
3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述数据发送时隙均匀分配表的生成方法进一步包括：使用优先策略在剩余的空余时隙中插入数据的方法，得到多个物理层的数据发送时隙均匀分配表。
4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤A1前还包括初始化相关数值，包括：设定累加的次数的初始值为0，设定累加的和值的初始值为0，确定可供配置的总时隙数，以及确定该单个物理层需要配置的时隙数。
5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述的可供配置的总时隙数是指该传输线路可供使用的总的带宽与每个物理层数据发送所需的最小带宽的比值。
6、根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述的该单个物理层需要配置的时隙数是指可供配置的带宽与最小带宽的比值。
7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述的最小带宽，对于同步数字系列SDH是指一个虚容器VC的带宽；如果使用速率等级为3的虚容器VC3虚级联，该最小带宽是指一个VC3的带宽；对于数据通信的固定比特率CBR业务，该最小带宽则是指带宽分辨率或CBR业务带宽的最小步进。
8、根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述的使用优先策略在剩余的空余时隙中插入数据的方法是先对其中优先权最高的一个物理层进行均匀配置，然后均匀配置其中优先权次高的一个物理层，依此次序循环进行，直至将所有的物理层的数据发送时隙都配置完毕。
9、根据权利要求3或8所述的方法，其特征在于：所述的使用优先策略在剩余的空余时隙中插入数据的方法，得到多个物理层的数据发送时隙均匀分配表的具体操作步骤是：
B1、将各个物理层按其需要配置的优先权由高到低顺序进行排列；
B2、先配置其中优先权最高的一个物理层，即使用步骤A1～A5的累加求和、溢出进位的方法分配该优先权最高的物理层的数据发送时隙，将其均匀配置在整个时隙上；
B3、将剩余的空闲时隙全部顺序列出，再使用步骤A1～A5的累加求和、溢出进位的方法，在该剩余的顺序排列的空闲时隙中均匀地配置优先权次高的第二个物理层的数据发送时隙；并将该第二个物理层的时隙在剩余的顺序排列的空闲时隙里均匀配置序号，写入该剩余的时隙中；
B4、再按照步骤B3的方法，在该剩余的时隙里均匀地配置优先权第三高的第三个物理层的数据发送时隙；依此次序类推，循环进行步骤B3的操作，直至将所有的物理层数据的发送时隙都配置完毕。
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