緩存裝置及方法
2023-05-30 05:15:06 1
專利名稱：緩存裝置及方法
技術領域：
本發明涉及通信領域，具體而言，涉及一種緩存裝置及方法。
背景技術：
千兆無源光網絡(Gigabit-capablePassive Optical Networks，簡稱為 GPON) 是一種新興的技術，作為無源光網絡(Passive Optical Networks，簡稱為PON)系列技術中架構最完備、標準內容最完整、應用前景廣闊的下一代網絡技術一直被普遍關注，它是下一代接入網的基礎，是取代目前非對稱數字用戶線路(Asymmetrical Digital Subscriber Line，簡稱為ADSL)接入技術的最佳方案，在未來的接入網絡市場，具有巨大的商機和非常廣闊的市場前景。光網絡終端單元(Optical Network Unit，簡稱為0NU)是PON套片的核心晶片之一。在GPON系統中，GPON ONU是連接局端和用戶的橋梁，在GPON系統中起著關鍵作用，它要求具有高帶寬，具有服務質量(Quality of krvice，簡稱為QoS)保證的全業務接入，GEM幀的封裝簡單，高效，靈活，以及強大的操作管理維護(Operation， Administration&Maintenance，簡稱為 0AM)能力的特點。在初期的GPON ONU中，上行和下行業務的緩存空間管理一般是採用硬體來實現的。同時，相對於初期的GPON ONU業務來說，如今的GPON ONU業務對緩存空間管理提出了更高性能、更高帶寬的要求。但是發明人發現，如今的GPON ONU並不能滿足GPON ONU業務提出的上述要求。
發明內容
針對相關技術中的GPON ONU不滿足GPON ONU業務的高性能、高帶寬要求的問題而提出本發明，為此，本發明的主要目的在於提供一種緩存裝置，以解決上述問題。為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種緩存裝置，應用於GPON
ONU。根據本發明的緩存裝置包括緩存控制模塊和PMAU申請模塊，其中，緩存控制模塊包括第一判斷單元，用於判斷是否存在待緩存的數據包；請求單元，用於在判斷結果為是時，請求PMAU申請模塊為數據包分配PMAU號；接收單元，用於接收PMAU申請模塊為數據包分配的PMAU號；緩存單元，用於將數據包緩存到PMAU號對應的緩存空間。進一步地，PMAU申請模塊包括分配單元，用於根據來自請求單元的請求，為數據包分配PMAU號；標記單元，用於對分配的PMAU號進行標記。進一步地，上述緩存裝置還包括PMAU回收FIFO，用於緩存單元通過PMAU回收 FIFO緩存數據包；輪詢模塊，用於對PMAU回收FIFO進行輪詢；PMAU回收模塊，用於根據輪詢結果，對PMAU號進行回收。進一步地，上述緩存裝置還包括組播管理模塊，用於查詢組播表，得到PMAU號的組播次數；判斷模塊，用於判斷組播次數與組播管理模塊的查表次數的差值是否為零，如果判斷結果為是，則觸發PMAU回收模塊對PMAU號進行回收，否則，在組播表中記錄差值。進一步地，PMAU回收模塊還用於對分配的PMAU號解除標記。進一步地，PMAU申請模塊還包括第二判斷單元，用於判斷數據包的長度是否大於緩存空間；連結單元，用於在判斷結果為是的情況下，將接收單元接收的多個PMAU號進行連結。進一步地，連結單元還用於將多個PMAU號中的每個PMAU號的下一個PMAU號的信息記錄在每個PMAU號的從低到高的16位中。進一步地，標記單元還用於在每個PMAU號從低到高的第17位進行標記。為了實現上述目的，根據本發明的另一個方面，提供了一種緩存方法，應用於GPON
ONU。根據本發明的緩存方法包括緩存控制模塊判斷是否存在待緩存的數據包；如果判斷結果為是，則緩存控制模塊請求PMAU申請模塊為數據包分配PMAU號；緩存控制模塊接收PMAU申請模塊為數據包分配的PMAU號；緩存控制模塊將數據包緩存到PMAU號對應的緩存空間。進一步地，上述方法還包括緩存控制模塊通過PMAU回收先入先出FIFO緩存數據包；PMAU回收模塊根據對PMAU回收FIFO的輪詢結果，對PMAU號進行回收。通過本發明，採用PMAU申請模塊為數據包分配PMAU號，以及緩存單元將數據包緩存到PMAU號對應的緩存空間，解決了相關技術中的GPON ONU的問題，進而滿足了 GPON ONU 業務的高性能、高帶寬要求。
此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中圖1是根據本發明實施例的緩存裝置的結構框圖；圖2是根據本發明優選實施例的緩存裝置的結構框圖；圖3是根據本發明優選實施例的緩存裝置的示意圖；圖4是根據本發明優選實施例的緩存裝置的鍊表RAM的示意圖；圖5是根據本發明實施例的緩存方法的流程圖。
具體實施例方式需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本發明。本發明提供了一種緩存裝置，應用於GPON 0NU。圖1是根據本發明實施例的緩存裝置的結構框圖，如圖1所示，該緩存裝置包括緩存控制模塊11和緩存包分配單元O^acket Memory Allocated Unit，簡稱為PMAU)申請模塊12，其中，緩存控制模塊11包括第一判斷單元112、請求單元114、接收單元116和緩存單元118。下面對其結構進行詳細描述。第一判斷單元112，用於判斷是否存在待緩存的數據包。請求單元114，連接至第一判斷單元112和PMAU申請模塊12，用於在第一判斷單元112判斷結果為是時，請求PMAU 申請模塊12為數據包分配PMAU號。接收單元116，連接至PMAU申請模塊12，用於接收PMAU申請模塊12為數據包分配的PMAU號。緩存單元118，連接至接收單元116，用於將數據包緩存到接收單元116接收的PMAU號對應的緩存空間。相關技術中的GPON ONU不滿足GPON ONU業務的高性能、高帶寬要求。本發明實施例中，通過PMAU申請模塊為數據包分配PMAU號，以及緩存單元將數據包緩存到PMAU號對應的緩存空間，提高了數據包緩存效率，可以滿足GPON ONU業務的高性能、高帶寬要求。需要說明的是，上述緩存空間可以是第二代雙倍速率同步動態隨機存取器 (Double Data Rate 2 Synchronous Dynamic Random Access Memory,簡稱為 DDR2SDRAM) 中的緩存空間。圖2是根據本發明優選實施例的緩存裝置的結構框圖。優選地，PMAU申請模塊12包括分配單元122和標記單元124。下面對其結構進行詳細描述。分配單元122，連接至緩存控制模塊11中的請求單元114，用於根據來自請求單元 114的請求，為數據包分配PMAU號。標記單元124，連接至分配單元122，用於對分配單元 122分配的PMAU號進行標記。本優選實施例中描述了標記單元IM在分配單元122為數據包分配PMAU號之後， 對該PMAU號進行標記的過程。由於該標記可以用於指示該PMAU號已被使用，這樣，可以避免後續過程中分配單元122再次分配該PMAU號從而造成的分配錯誤，進而保證了數據包緩存的正確性與可靠性。優選地，上述緩存裝置還包括PMAU回收FIFO 13、輪詢模塊14和PMAU回收模塊 15。下面對其結構進行詳細描述。PMAU回收FIFO 13，用於緩存單元118通過PMAU回收FIF013緩存數據包；輪詢模塊14，用於對PMAU回收FIFO 13進行輪詢；PMAU回收模塊15，連接至輪詢模塊14，用於根據輪詢模塊14的輪詢結果，對PMAU號進行回收。本優選實施例描述了對PMAU號進行回收的過程。由於一個PMAU號對應片外DDR SDRAM中一小片緩存空間，因此將PMAU號回收再利用，可以保證緩存空間的利用率，進而滿足GPON ONU業務的高性能、高帶寬要求。需要說明的是，可以規定每個PMAU對應的緩存空間最大不超過2048位元組。優選地，上述緩存裝置還包括組播管理模塊16和判斷模塊17。下面對其結構進行詳細描述。組播管理模塊16，用於查詢組播表，得到PMAU號的組播次數。判斷模塊17，連接至組播管理模塊16，用於判斷組播次數與組播管理模塊16的查表次數的差值是否為零，如果判斷結果為是，則觸發PMAU回收模塊15對PMAU號進行回收，否則，在組播表中記錄差值。本優選實施例可以用於判斷組播PMAU是否被回收，其實現方式簡單、可靠。優選地，PMAU回收模塊15還用於對分配的PMAU號解除標記。本優選實施例中，由於標記可以用於指示該PMAU號已被使用，這樣，將PMAU號解除標記，可以保證PMAU號對應的緩存空間的利用率，進而滿足GPON ONU業務的高性能、高帶寬要求優選地，PMAU申請模塊12還包括第二判斷單元1 和連結單元128。下面對其結構進行詳細描述。
第二判斷單元126，連接至緩存控制模塊11中的請求單元114，用於判斷請求單元 114請求的數據包的長度是否大於緩存空間；連結單元128，連接至第二判斷單元126，用於在第二判斷單元126的判斷結果為是的情況下，將接收單元接收的多個PMAU號進行連結。實際應用中，數據包的長度可能大於緩存空間。這樣，就需要由多個PMAU來緩存該數據包。更加優選地，該數據包的多個PMAU可以通過鍊表來管理。因此，本優選實施例保證了數據包緩存的正確性與可靠性。優選地，連結單元1 還用於將多個PMAU號中的每個PMAU號的下一個PMAU號的信息記錄在每個PMAU號的從低到高的16位中。優選地，標記單元124還用於在每個PMAU 號從低到高的第17位進行標記。本優選實施例詳細描述了如何對多個PMAU號進行連結，以及如何對多個PMAU號進行標記。這樣，可以保證數據包緩存的正確性與可靠性。優選地，對於數據包的長度可能大於緩存空間的數據包，根據首PMAU號進行查表，得到下一個PMAU號，並根據得到的PMAU號讀數據，以此類推，待所有的數據包轉發完成之後，對所有的緩存進行回收。本發明還提供了一個優選實施例，結合了上述多個優選實施例的技術方案，下面結合圖3來詳細描述。圖3是根據本發明優選實施例的緩存裝置的示意圖，如圖3所示，包括緩存控制模塊31、PMAU申請模塊32、PMAU回收模塊33、組播管理模塊34、輪詢模塊35、鍊表RAM 36、 PMAU回收FIFO 37。下面對其進行詳細描述。1、緩存控制模塊31的硬體實現描述。如果有數據包進來，緩存控制模塊31就會向PMAU申請模塊32申請PMAU號，在得到申請的PMAU號之後，就會根據PMAU號將數據包緩存到片外的DDR2SDRAM中，當數據包緩存完之後，就會將該數據包對應的PMAU號以及長度信息緩存起來送給隊列預處理(Queue Pre-Process,簡稱為QPP)。如果進來的數據包有丟棄指示，在把該數據包寫入DDR2SDRAM 的同時，還要把該數據包申請的PMAU號送回PMAU管理模塊進行回收。緩存控制模塊31還要根據系統相關的描述信息，比如輸出包的PMAU號，邏輯埠號，以及包的長度等，從DDR2SDRAM中讀取該PMAU號所對應的數據包，當該PMAU號對應的數據包轉發完成之後，要將該數據包對應的PMAU號送到PMAU回收模塊33進行回收，同時，將從DDR2SDRAM中讀取的數據包送到下一級模塊進行處理。2、PMAU申請模塊32的硬體實現描述。如果有PMAU申請，在有空閒PMAU的情況下，把當前頭指針中的PMAU號輸出，同時進行應答。同時，以頭指針為地址讀鍊表RAM 36，將讀出的值更新頭指針，然後以輸出的緩衝區號為地址在鍊表RAM 36寫入「 1FFFF」標記。如果是長包，要以上一個緩衝區號為地址，將當前頭指針的內容寫入鍊表RAM 36 中，同時標記緩衝區已被使用的標記。3、PMAU回收模塊33的硬體實現描述。當有PMAU號需要釋放時，以要釋放的PMAU號為地址讀鍊表RAM 36，得到該PMAU 的使用狀態位和緩存鏈中的下一個PMAU號next_pntr，如果使用狀態位為0，表示未使用， 或者該PMAU已經回收，則不做任何操作。如果使用狀態位為1，表示在使用中，可以進行釋
7放。然後判斷neXt_pntr是否為FFFF，如果是，則表示要釋放的PMAU是緩存鏈中最後一個 PMAU，將該PMAU的號寫入尾指針地址中，並將尾指針更新為該號，這樣就把要釋放的PMAU 鏈在了空閒鍊表的尾部，同時給出應答信號，操作完成。如果不是，先在要釋放的PMAU索引地址中寫入FFFF，然後將其回收。4、組播管理模塊34的硬體實現描述。組播管理模塊34是用來管理數據包的組播次數的，對每個數據包而言，當完成數據緩存之後會有一個PMAU號，就要根據該PMAU配置組播次數，從輪詢模塊35送來的PMAU 號就要根據該PMAU查組播次數，首先要根據PMAU號將它對應的組播次數讀出來，減去回收的次數(對於轉發回收的PMAU號，減1，對於隨機早期丟棄的PMAU號，減去實際丟棄的次數)，如果相減之後結果為0，就將該PMAU號送去回收；如果不為0，就將相減後的值再寫入組播表，該PMAU號則不回收，直到組播次數為0才回收。5、輪詢模塊35的硬體實現描述。輪詢模塊35主要是對四個回收FIFO的空狀態進行輪流檢查，當輪流檢查到某個回收FIFO不空時，就要把該FIFO中的PMAU號讀出來送到PMAU回收模塊33進行回收，為了保證公平性，輪詢到某個不空FIFO的時候，對該FIFO的讀只有一次，S卩每次輪詢只能讀一個PMAU，這樣周而復始，直到把回收FIFO中的PMAU讀取完。在輪詢的時候，有一點值得注意，對於出錯的PMAU和入隊預處理丟棄的PMAU，要直接送去回收，對轉發完成的PMAU和隨機早期丟棄的PMAU要送到組播管理模塊34進行組播次數查表處理。6、鍊表RAM 36和PMAU回收FIFO 37的硬體實現描述。圖4是根據本發明優選實施例的緩存裝置的鍊表RAM的示意圖，如圖4所示，如果有PMAU申請，以頭指針為地址讀鍊表RAM36，將讀出的值更新頭指針，然後以輸出的緩衝區號為地址在鍊表RAM 36寫入「1FFFF」標記。如果有PMAU號需要釋放時，以要釋放的PMAU號為地址讀鍊表RAM 36，得到該PMAU的使用狀態位和緩存鏈中的下一個PMAU號next_pntr， 如果使用狀態位為0，表示未使用，或者該PMAU已經回收，則不做任何操作。如果使用狀態位為1，表示在使用中，可以進行釋放。然後判斷neXt_pntr是否為FFFF，如果是，則表示要釋放的PMAU是緩存鏈中最後一個PMAU，將該PMAU的號寫入尾指針地址中，並將尾指針更新為該號，這樣就把要釋放的PMAU鏈在了空閒鍊表的尾部，同時給出應答信號，操作完成。如果不是，先在要釋放的PMAU索引地址中寫入FFFF，然後將其回收。需要說明的是，圖3中的四個PMAU回收FIFO 37僅僅是列舉，實際應用中，還可以採取其它數量的PMAU回收FIFO 37。同時，PMAU回收FIFO 37可以是用硬體IP實現的，鍊表RAM 36同樣也可以是用IP實現的。本發明還提供了一種應用於GPON ONU的緩存方法。圖5是根據本發明實施例的緩存方法的流程圖，如圖5所示，包括如下的步驟S502至步驟S508。步驟S502，緩存控制模塊判斷是否存在待緩存的數據包。步驟S504，如果判斷結果為是，則緩存控制模塊請求PMAU申請模塊為數據包分配 PMAU 號。步驟S506，緩存控制模塊接收PMAU申請模塊為數據包分配的PMAU號。步驟S508，緩存控制模塊將數據包緩存到PMAU號對應的緩存空間。
相關技術中的GPON ONU不滿足GPON ONU業務的高性能、高帶寬要求。本發明實施例中，通過PMAU申請模塊為數據包分配PMAU號，以及緩存單元將數據包緩存PMAU號對應的緩存空間，提高了數據包緩存效率，可以滿足GPON ONU業務的高性能、高帶寬要求。優選地，上述方法還包括緩存控制模塊通過PMAU回收FIFO緩存數據包；PMAU回收模塊根據對PMAU回收FIFO的輪詢結果，對PMAU號進行回收。本優選實施例描述了對PMAU號進行回收的過程。由於一個PMAU號對應片外DDR SDRAM中一小片緩存空間，因此將PMAU號回收再利用，可以保證緩存空間的利用率，進而滿足GPON ONU業務的高性能、高帶寬要求。為了幫助理解上述實施例，下面進一步描述本發明的其它多個優選實施例。1、PMAU號的申請過程如果有乙太網包要緩存，緩存控制模塊就要向PMAU管理模塊提出申請，PMAU管理模塊在有空閒PMAU的情況下，就會分配給緩存控制模塊一個PMAU，同時，對該分配了的 PMAU進行「已經使用」的標記，寫入到鍊表RAM中，對於長包，可能需要多個PMAU，則要把這些PMAU進行連結，就是把下一個PMAU寫入上一個PAMU為地址的低16位，第17位標記是否使用，以此類推，來連結PMAU，最後一個 PMAU的地址寫FFFF。2、PMAU號的釋放過程本實施例中包括包出錯直接丟棄的PMAU，隨機早期丟棄(Random Early Discard，簡稱為RED)的PMAU，入隊丟棄的PMAU，以及每次轉發完後需要回收的PMAU，輪詢模塊對這幾個FIFO的狀態進行輪詢，如果FIFO不空，就會讀取FIFO中的PMAU，對於直接丟棄的PMAU，讀取PMAU後直接送到回收模塊進行回收，對於轉發完成和隨機早期丟棄的 PMAU,則要送到組播管理模塊進行查表，當該PMAU對應的組播次數為零時，才把該PMAU送到回收模塊進行回收，PMAU回收模塊根據要回收的PMAU號去讀鍊表RAM，如果該緩衝區的使用標記為「1」，則將該緩衝區號更新下一個尾指針，同時以當前尾指針為地址，需要釋放的緩衝區號為數據，寫入鍊表RAM中，注意，使用標記置「0」。需要說明的是，在附圖的流程圖示出的步驟可以在諸如一組計算機可執行指令的計算機系統中執行，並且，雖然在流程圖中示出了邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不同於此處的順序執行所示出或描述的步驟。綜上所述，根據本發明的上述實施例，提供了一種緩存裝置及方法。本發明與現有技術相比取得很大的進步，達到了緩存帶寬KXibits/s效果，克服了以往DSL Modem效率和性能不高的缺陷，並實現了長/短包緩存的混合管理，以及組播管理，提高了效率。同時，本發明採用PMAU申請模塊為數據包分配PMAU號，以及緩存單元將數據包緩存到PMAU號對應的緩存空間，解決了相關技術中的GPON ONU的問題，進而滿足了 GPON ONU業務的高性能、 高帶寬要求。顯然，本領域的技術人員應該明白，上述的本發明的各模塊或各步驟可以用通用的計算裝置來實現，它們可以集中在單個的計算裝置上，或者分布在多個計算裝置所組成的網絡上，可選地，它們可以用計算裝置可執行的程序代碼來實現，從而，可以將它們存儲在存儲裝置中由計算裝置來執行，或者將它們分別製作成各個集成電路模塊，或者將它們中的多個模塊或步驟製作成單個集成電路模塊來實現。這樣，本發明不限制於任何特定的硬體和軟體結合。 以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種緩存裝置，應用於千兆無源光網絡終端單元GPON 0NU，其特徵在於，包括緩存控制模塊和緩存包分配單元PMAU申請模塊，其中，所述緩存控制模塊包括第一判斷單元，用於判斷是否存在待緩存的數據包；請求單元，用於在判斷結果為是時，請求所述PMAU申請模塊為所述數據包分配PMAU號；接收單元，用於接收所述PMAU申請模塊為所述數據包分配的所述PMAU號； 緩存單元，用於將所述數據包緩存到所述PMAU號對應的緩存空間。
2.根據權利要求1所述的緩存裝置，其特徵在於，所述PMAU申請模塊包括 分配單元，用於根據來自所述請求單元的所述請求，為所述數據包分配PMAU號； 標記單元，用於對所述分配的PMAU號進行標記。
3.根據權利要求1所述的緩存裝置，其特徵在於，還包括PMAU回收先入先出FIFO，用於所述緩存單元通過所述PMAU回收FIFO緩存所述數據包；輪詢模塊，用於對所述PMAU回收FIFO進行輪詢；PMAU回收模塊，用於根據所述輪詢結果，對所述PMAU號進行回收。
4.根據權利要求3所述的緩存裝置，其特徵在於，還包括組播管理模塊，用於查詢組播表，得到所述PMAU號的組播次數； 判斷模塊，用於判斷所述組播次數與所述組播管理模塊的查表次數的差值是否為零， 如果判斷結果為是，則觸發所述PMAU回收模塊對所述PMAU號進行回收，否則，在所述組播表中記錄所述差值。
5.根據權利要求3所述的緩存裝置，其特徵在於，所述PMAU回收模塊還用於對所述分配的PMAU號解除所述標記。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的緩存裝置，其特徵在於，所述PMAU申請模塊還包括第二判斷單元，用於判斷所述數據包的長度是否大於所述緩存空間； 連結單元，用於在判斷結果為是的情況下，將所述接收單元接收的多個PMAU號進行連結。
7.根據權利要求6所述的緩存裝置，其特徵在於，所述連結單元還用於將所述多個 PMAU號中的每個PMAU號的下一個PMAU號的信息記錄在所述每個PMAU號的從低到高的16 位中。
8.根據權利要求6所述的緩存裝置，其特徵在於，所述標記單元還用於在所述每個 PMAU號從低到高的第17位進行標記。
9.一種緩存方法，應用於千兆無源光網絡終端單元GPON 0NU，其特徵在於，包括 緩存控制模塊判斷是否存在待緩存的數據包；如果判斷結果為是，則所述緩存控制模塊請求PMAU申請模塊為所述數據包分配PMAU號；所述緩存控制模塊接收所述PMAU申請模塊為所述數據包分配的所述PMAU號； 所述緩存控制模塊將所述數據包緩存到所述PMAU號對應的緩存空間。
10.根據權利要求9所述的緩存方法，其特徵在於，還包括所述緩存控制模塊通過PMAU回收先入先出FIFO緩存所述數據包；PMAU回收模塊根據對所述PMAU回收FIFO的輪詢結果，對所述PMAU號進行回收。
全文摘要
本發明公開了一種緩存裝置及方法，該緩存裝置包括緩存控制模塊和PMAU申請模塊，其中，緩存控制模塊包括第一判斷單元，用於判斷是否存在待緩存的數據包；請求單元，用於在判斷結果為是時，請求PMAU申請模塊為數據包分配PMAU號；接收單元，用於接收PMAU申請模塊為數據包分配的PMAU號；緩存單元，用於將數據包緩存到PMAU號對應的緩存空間。本發明滿足了GPON ONU業務的高性能、高帶寬要求。
文檔編號H04B10/08GK102387425SQ20101027391
公開日2012年3月21日 申請日期2010年8月30日 優先權日2010年8月30日
發明者楊振力, 羅國強 申請人:中興通訊股份有限公司