一种星上交换模块的数据报分段与重组系统及实现方法技术方案

本发明专利技术涉及一种星上交换模块的数据报分段与重组系统及实现方法，该系统包括数据报分段模块、交换模块和数据报重组模块，数据报分段模块将数据报携带的前导码及帧开始信息从数据报中剥离，并将剥离后的数据报进行分段，根据提取的转发信息确定数据报的输出端口，将分段后的数据报及输出端口信息输出给交换模块，交换模块将分段后的数据报从相应的端口输出给数据报重组模块，数据报重组模块接收交换模块输出的分段后的数据报，进行数据报的重组，该系统提高了存储空间的利用率，同时也减小了输出端口重组所需的存储空间，大大减少了交换结构中缓存使用量，减少了处理时延和抖动，提高了交换结构的转发效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于通信

技术介绍
基于分组的通信系统通过网络中的交换模块来传递信息，网络中的交换模块将来自不同输入端口的分组根据分组中包含的目的地址送到不同的输出端口。如图1所示，交换模块包含三个部分入线处理模块、交换模块和出线处理模块，入线处理模块负责分组的接收和处理，交换模块根据分组目的地址将其送到不同的出线处理模块、出线处理模块负责完成出线处理及分组的发送。当输入模块收到一个数据报之后，需要确定分组的目的地址，目的地址唯一的确定了数据报的输出端口。数据报首先在输出处理模块中分割成定长的信元，然后将信元送到交换模块进行交换，交换完成之后在出线处理模块将切割后的信元重组成数据报进行发送。目前的处理方法都是将一个分组先接收到的部分进行存储直到分组全部接收之后再进行差错校验，然后再通过交换结构发送到出线处理模块。上海大学2008年姚亿群的硕士论文“IP over ATM的FPGA实现”21-22页中对于数据报的分段描述为当得到一个完整的AAL5数据包之后，把它分段通过ATM信元来发送就完整了整个AAL5的适配过程。AAL5的整个适配结构如图1所示。2005 $ 的 _ Sl 禾O Method and apparatus for intermediate buffer segmentation and reassembly”中涉及分段与重组，但该专利中处理方法存在如下三个问题1)需要占用大量的存储资源；2)处理时延和抖动大大增加；3)交换结构的利用率不高。其它文献介绍的分段与重组方法，分段发生在信源端，重组发生在信宿段。在第三层数据以数据报的形式存在，在数据发送时从第三层送到第二层，而第二层采用的是定长的ATM信元，因此需要进行分段。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种星上交换模块的数据报分段与重组系统，给系统大大减少了星载交换模块中缓存使用量，减少了处理时延和抖动，提高了交换结构的转发效率。本专利技术的另外一个目的在于提供一种星上交换模块的数据报分段与重组方法。本专利技术的上述目的是通过如下技术方案予以实现的一种星上交换模块的数据报分段与重组系统，包括数据报分段模块、交换模块和数据报重组模块，其中数据报分段模块接收数据报并进行缓存，将数据报携带的前导码及帧开始信息从数据报中剥离，然后从数据报中提取转发信息，根据转发信息确定数据报的输出端口，并将剥离后的数据报分段为信元，在信元中嵌入输出端口信息，将含有输出端口信息的信元输出给交换模块，其中对数据报进行分段的具体方法为从零地址开始缓存数据报，当缓存至地址N-I时，得到一个由所述缓存的N字节数据报、信元头、长度字段及CRC字段组成的信元A，此时启动读过程，将得到的所述信元A读出并送入交换模块进行交换，启动读过程的同时继续从N地址开始缓存数据报，当缓存至地址2N-1时，得到又一个由所述缓存的N字节数据报、信元头、长度字段及CRC字段组成的信元B，此时启动读过程，将得到的所述信元B读出送入交换模块进行交换，启动读过程的同时继续从零地址开始缓存数据报，当缓存至地址N-I时，得到一个由所述缓存的N字节数据报、信元头、长度字段及CRC字段组成的信元C，此时启动读过程，将得到的所述信元C读出并送入交换模块进行交换，启动读过程的同时继续从N地址开始缓存数据报，依次类推， 从零地址 N-I地址及N地址 2N-1地址之间交替进行数据报的缓存和信元的读出，完成数据报的分段；交换模块接收数据报分段模块输出的信元，根据信元中输出端口信息将信元从相应的端口输出给数据报重组模块；数据报重组模块接收交换模块输出的信元，进行数据报的重组，具体方法为接收交换模块送出的信元，为所述信元分配存储地址并进行信元存储，同时分别记录不同数据报中每个信元的首地址及最后一个信元的尾地址，即从每个数据报的第一个信元开始记录信元首地址，直到记录最后一个到来的信元首地址及尾地址，根据记录的所述数据报的信元地址依次读取每个信元，完成所述数据报的重组，在数据报重组过程中，每读出一个信元就将该信元的首地址收回，以为新到来的数据报信元分配存储地址。在上述星上交换模块的数据报分段与重组系统中，数据报分段模块包括输入缓存器、输入处理器、分段器和转发表查询器，其中输入缓存器接收外部输入的数据报并进行缓存；输入处理器将从输入缓存器中接收的数据报携带的前导码及帧开始信息从数据报中剥离，并提取转发信息；分段器接收输入处理器输出的剥离后的数据报及转发信息，进行数据报分段处理，并将分段后的数据报及转发信息输出给转发表查询器；转发表查询器根据转发信息确定数据报的输出端口，并将输出端口信息嵌入信元中，并将所述分段后含有输出端口信息的信元输出给交换模块，其中分段器进行分段处理的具体方法为从零地址开始缓存数据报，当缓存至地址N-I时，得到一个由所述缓存的N字节数据报、信元头、长度字段及CRC字段组成的信元A，此时启动读过程，将得到的所述信元A读出并送入交换模块进行交换，启动读过程的同时继续从N地址开始缓存数据报，当缓存至地址2N-1时，得到又一个由所述缓存的N字节数据报、信元头、长度字段及CRC字段组成的信元B，此时启动读过程，将得到的所述信元B读出送入交换模块进行交换，启动读过程的同时继续从零地址开始缓存数据报，当缓存至地址N-I时，得到一个由所述缓存的N字节数据报、信元头、长度字段及CRC字段组成的信元C，此时启动读过程，将得到的所述信元C读出并送入交换模块进行交换，启动读过程的同时继续从N地址开始缓存数据报，依次类推， 从零地址 N-I地址及N地址 2N-1地址之间交替进行数据报的缓存和信元的读出，完成数据报的分段。在上述星上交换模块的数据报分段与重组系统中，数据报重组模块包括空闲地址管理器、信元存储RAM和重组信元地址管理器，其中空闲地址管理器负责为信元分配存储地址，并在当一个数据报重组完成后，将重组后的数据报中各信元的地址收回；信元存储 RAM负责信元的存储；重组信元地址管理器负责记录数据报中各个信元的首地址及最后一个信元的尾地址，即从每个数据报的第一个信元开始记录信元首地址，直到记录最后一个到来的信元首地址及尾地址，根据记录的所述数据报的信元地址从信元存储RAM中依次读取每个信元，完成所述数据报的重组。在上述星上交换模块的数据报分段与重组系统中，分段器中包含写指针和读指针，写指针指示数据报的写入地址，读指针指示信元的读出地址，写指针的更新频率为fw， 读指针的更新频率为f, = (fwXk) +N，其中N为数据报分段长度，k为包含开销在内的信元长度。在上述星上交换模块的数据报分段与重组系统中，信元存储RAM中包含写指针和读指针，写指针指示信元的写入地址，读指针指示信元的读出地址，写指针的更新频率为 fw，读指针的更新频率为f；= (fwXk)+N，其中N为数据报分段长度，k为包含开销在内的信元长度。在上述星上交换模块的数据报分段与重组系统中，转发信息包括控制字、目的地址和源地址。—种星上交换模块的数据报分段与重组方法，包括如下步骤(1)接收外部输入的数据报并进行缓存，将数据报携带的前导码及帧开始信息从数据报中剥离，并将剥离后的数据报分段为信元，对数据报进行分段的具体方法如下从零地址开始缓本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种星上交换模块的数据报分段与重组系统，其特征在于包括数据报分段模块、交换模块和数据报重组模块，其中：数据报分段模块：接收数据报并进行缓存，将数据报携带的前导码及帧开始信息从数据报中剥离，然后从数据报中提取转发信息，根据转发信息确定数据报的输出端口，并将剥离后的数据报分段为信元，在信元中嵌入输出端口信息，将含有输出端口信息的信元输出给交换模块，其中对数据报进行分段的具体方法为：从零地址开始缓存数据报，当缓存至地址Ｎ－１时，得到一个由所述缓存的Ｎ字节数据报、信元头、长度字段及ＣＲＣ字段组成的信元Ａ，此时启动读过程，将得到的所述信元Ａ读出并送入交换模块进行交换，启动读过程的同时继续从Ｎ地址开始缓存数据报，当缓存至地址２Ｎ－１时，得到又一个由所述缓存的Ｎ字节数据报、信元头、长度字段及ＣＲＣ字段组成的信元Ｂ，此时启动读过程，将得到的所述信元Ｂ读出送入交换模块进行交换，启动读过程的同时继续从零地址开始缓存数据报，当缓存至地址Ｎ－１时，得到一个由所述缓存的Ｎ字节数据报、信元头、长度字段及ＣＲＣ字段组成的信元Ｃ，此时启动读过程，将得到的所述信元Ｃ读出并送入交换模块进行交换，启动读过程的同时继续从Ｎ地址开始缓存数据报，依次类推，从零地址～Ｎ－１地址及Ｎ地址～２Ｎ－１地址之间交替进行数据报的缓存和信元的读出，完成数据报的分段；交换模块：接收数据报分段模块输出的信元，根据信元中输出端口信息将信元从相应的端口输出给数据报重组模块；数据报重组模块：接收交换模块输出的信元，进行数据报的重组，具体方法为：接收交换模块送出的信元，为所述信元分配存储地址并进行信元存储，同时分别记录不同数据报中每个信元的首地址及最后一个信元的尾地址，即从每个数据报的第一个信元开始记录信元首地址，直到记录最后一个到来的信元首地址及尾地址，根据记录的所述数据报的信元地址依次读取每个信元，完成所述数据报的重组，在数据报重组过程中，每读出一个信元就将该信元的首地址收回，以为新到来的数据报信元分配存储地址。...

【技术特征摘要】
1.一种星上交换模块的数据报分段与重组系统，其特征在于包括数据报分段模块、交换模块和数据报重组模块，其中数据报分段模块接收数据报并进行缓存，将数据报携带的前导码及帧开始信息从数据报中剥离，然后从数据报中提取转发信息，根据转发信息确定数据报的输出端口，并将剥离后的数据报分段为信元，在信元中嵌入输出端口信息，将含有输出端口信息的信元输出给交换模块，其中对数据报进行分段的具体方法为从零地址开始缓存数据报，当缓存至地址N-I时，得到一个由所述缓存的N字节数据报、信元头、长度字段及CRC字段组成的信元A，此时启动读过程，将得到的所述信元A读出并送入交换模块进行交换，启动读过程的同时继续从N地址开始缓存数据报，当缓存至地址2N-1时，得到又一个由所述缓存的N字节数据报、信元头、长度字段及CRC字段组成的信元B，此时启动读过程，将得到的所述信元B读出送入交换模块进行交换，启动读过程的同时继续从零地址开始缓存数据报，当缓存至地址N-I时，得到一个由所述缓存的N字节数据报、信元头、长度字段及CRC字段组成的信元C，此时启动读过程，将得到的所述信元C读出并送入交换模块进行交换，启动读过程的同时继续从N地址开始缓存数据报，依次类推，从零地址 N-I地址及N地址 2N-1地址之间交替进行数据报的缓存和信元的读出，完成数据报的分段；交换模块接收数据报分段模块输出的信元，根据信元中输出端口信息将信元从相应的端口输出给数据报重组模块；数据报重组模块接收交换模块输出的信元，进行数据报的重组，具体方法为接收交换模块送出的信元，为所述信元分配存储地址并进行信元存储，同时分别记录不同数据报中每个信元的首地址及最后一个信元的尾地址，即从每个数据报的第一个信元开始记录信元首地址，直到记录最后一个到来的信元首地址及尾地址，根据记录的所述数据报的信元地址依次读取每个信元，完成所述数据报的重组，在数据报重组过程中，每读出一个信元就将该信元的首地址收回，以为新到来的数据报信元分配存储地址。2.根据权利要求1所述的一种星上交换模块的数据报分段与重组系统，其特征在于 所述数据报分段模块包括输入缓存器、输入处理器、分段器和转发表查询器，其中输入缓存器接收外部输入的数据报并进行缓存；输入处理器将从输入缓存器中接收的数据报携带的前导码及帧开始信息从数据报中剥离，并提取转发信息；分段器接收输入处理器输出的剥离后的数据报及转发信息，进行数据报分段处理，并将分段后的数据报及转发信息输出给转发表查询器；转发表查询器根据转发信息确定数据报的输出端口，并将输出端口信息嵌入信元中，并将所述分段后含有输出端口信息的信元输出给交换模块，其中分段器进行分段处理的具体方法为从零地址开始缓存数据报，当缓存至地址N-I时，得到一个由所述缓存的N字节数据报、信元头、长度字段及CRC字段组成的信元A，此时启动读过程，将得到的所述信元A读出并送入交换模块进行交换，启动读过程的同时继续从N地址开始缓存数据报，当缓存至地址2N-1时，得到又一个由所述缓存的N字节数据报、信元头、长度字段及CRC字段组成的信元B，此时启动读过程，将得到的所述信元B读出送入交换模块进行交换，启动读过程的同时继续从零地址开始缓存数据报，当缓存至地址N-I时，得到一个由所述缓存的N字节数据报、信元头、长度字段及CRC字段组成的信元C，此时启动读过程，将得到的所述信元C读出并送入交换模块进行交换，启动读过程的同时继续从N地址开始缓存数据报，依次类推，从零地址 N-I地址及N地址 2N-1地址之间交替进行数据报的...

【专利技术属性】
技术研发人员：呼延烺，周诠，黎军，李敏奇，张怡，李静玲，王洋，沈俊，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：87