[发明专利]一种等延迟的分布式缓存以太网MAC架构

说明书

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种等延迟的分布式缓存以太网MAC架构，其中，该方法包括：基于分布式缓存思想，将传统的适配VOQ缓存中用于撤销反压时保证链路不发生断流的缓存部分拆解融入现有的各个下游功能子模块，结合逐点反压调度，实现每个寄存器的步进式调度，搭配模块化可增删的BR抢占子模块，实现TSN网络等应用场景要求的低延迟与低抖动，从而实现调度延迟的确定性与一致性。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其是一种等延迟的分布式缓存以太网MAC架构。

背景技术

传统以太网技术重在解决物理介质冲突，保证端口带宽，为用户提供高质量服务，极大地助力了通讯、IT等行业的发展；然而随着技术的不断发展，在很多新兴的应用场景中，如工业以太网、物联网、智能驾驶、TSN(Time Sensitive Network，时间敏感网络)等，传统以太网传输延迟不确定性这一不足日益突出。设计具有高度传输确定性的以太网，从而实现对目标设备的精准控制，已成为当下必须解决的问题。

以太网MAC(Media Access Control，介质访问控制层)是连接用户业务数据与物理链路的通道，其流量模型如图1所示，从上到下可划分为5层：第1层连接用户侧业务流量，其瞬时带宽通常大于实际端口流量，以提供必要的加速比；第2层为业务适配逻辑，通常包含缓存适配、位宽转换、CDC(Clock Domain Crossing，跨时钟域)等操作；第3层为MAC组帧层，完成以太报文封装，包括前导码插入、CRC(Cyclic Redundancy Check，循环冗余校验)计算、IPG(Inter Packet Gap，封包间隙)的动态维护；第4层为物理适配逻辑，将组帧后的报文切分为适当粒度的码块，完成位宽转换，同时在该层下缘口完成物理链路带宽的响应；第5层连接物理链路流量，通常为各速率对应的MII(Media Independent Interface，介质无关接口)。

传统的以太网MAC重在实现带宽性能，整个数据流通常采用的是“推-拉”结构，用户流量被“推入”第2层业务适配缓存，随后自第4层物理适配缓存中“拉出”。其调度效果如图2所示，一个包内的调度可能包含非均匀调度区与均匀调度区两部分，由于数据是以一定加速比被“推入”缓存并堆积其中等待调度，每个报文的调度延迟很难保持一致。

为了实现调度延迟的确定性与一致性，需要对传统以太网MAC架构做适当的修改。本发明提供了一种新型的以太网MAC设计架构，采用分布式缓存结合逐点反压架构，搭配可增删的BR抢占子模块，实现链路的等延迟调度。

发明内容

为了实现以太网MAC调度延迟的确定性与一致性，本发明提供了一种等延迟的分布式缓存以太网MAC架构，基于分布式缓存思想，将传统的适配VOQ缓存中用于撤销反压时保证链路不发生断流的缓存部分拆解融入现有的各个下游功能子模块，结合逐点反压调度，实现每个寄存器的步进式调度，搭配模块化可增删的BR抢占子模块，实现TSN网络等应用场景要求的低延迟与低抖动，从而实现调度延迟的确定性与一致性。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案。

在本发明实施例中，提出了一种等延迟的分布式缓存以太网MAC架构的实现方法，该方法包括如下步骤：

S1用户输入数据通过多端口共享总线进入VOQ，VOQ缓存拆分为VOQ_Space0和VOQ_Space1；VOQ_Space0吸收上级链路流水；

S2 VOQ_Space1从VOQ_Space0中调取报文，完成FWFT(First Word Fall Through，首拍自动读取)逻辑转换以及BR抢占操作，基于Frag分片完成组帧，并最终适配到对应的MII接口速率，从而实现调度延迟的确定性与一致性。

进一步的，所述VOQ_Space1为分布式缓存，由VOQ_Space0与MII之间的所有寄存器、缓存构成；所述VOQ_Space1划分为逻辑块BR_Preempt和MAC Unit。