專利名稱：三級交換系統(tǒng)及其調(diào)度方法
技術領域：
本發(fā)明涉及計算機通信領域，尤其是計算機通信領域中路由器的 交換系統(tǒng)及調(diào)度方法。
背景技術：
交換技術是當前通信網(wǎng)的重要基礎，長期受到國際學術界和產(chǎn)業(yè) 界的廣泛關注。不同的通信網(wǎng)絡由于所支持業(yè)務的特性不同，因此采 用的交換方式也各不相同。
目前在通信網(wǎng)中所釆用的交換方式主要有電路交換、分組交換兩 種方式。
分組交換技術的主要研究內(nèi)容為路由交換設備的交換結構及其 對應的調(diào)度機制。由于交叉開關具有無阻塞特性，實現(xiàn)簡單，并且有 成熟的商用芯片可直接應用，因此無論在學術研究方面還是在設備研 制方面都被廣泛的應用于交換結構的構建。
根據(jù)排隊機制的不同，將交換結構分為輸出排隊(output queued, OQ)交換結構、輸入排隊(input queued, IQ )交換結構和4關合llT入輸 出排隊(combined input-output queued, CIOQ )交換結構。
在輸出排隊交換結構中，分組到達其輸入端口立即經(jīng)過交換單元 轉移到相應的輸出端口進行緩存排隊，由調(diào)度算法進行調(diào)度輸出。由 于輸出排隊交換結構的分組僅僅在輸出端口緩存隊列排隊等待發(fā)送， 避免了由交換單元內(nèi)部沖突引發(fā)的額外延遲，因此調(diào)度算法可以方便 的用于提供服務質(zhì)量控制。
目前基于輸出排隊交換結構已經(jīng)提出許多經(jīng)典算法，不僅復雜度 適中，而且可以為業(yè)務流提供吞吐量、速率以及時延等多方面的服務 質(zhì)量保障。但輸出排隊交換單元必須工作于線路速率的n倍，存儲單元 在完成n個分組寫入同時還必須支持一個分組的讀取輸出，因此存儲帶 寬需要達到線路速率的N+1倍。這使得輸出排隊交換結構的實現(xiàn)代價 較高，當交換端口速率較高或者數(shù)量較多時甚至無法實現(xiàn)。對于輸入排隊交換結構，分組到達其輸入端口進行緩存排隊，由 調(diào)度算法進行調(diào)度，經(jīng)過交換單元轉移到相應的輸出端口輸出。比較 輸出排隊交換結構而言，輸入排隊交換結構的交換單元和存儲單元均 只需工作于線路速率，因而對于構建大容量交換結構是一種十分經(jīng)濟 的解決方案。為了提高交換單元的帶寬利用效率，輸入排隊交換結構 通?；诙ㄩL分組進行交換調(diào)度。變長分組到達交換結構時需要先被 切片為定長分組，完成交換后再重組為原始分組。以線路速率傳輸一 個定長分組所需的時間被稱為 一個時隙。由于交換單元和存儲單元僅 工作于線路速率，基于輸入排隊交換結構的調(diào)度算法在每個時隙從一 個輸入緩存單元中最多只能讀取一個定長分組送往輸出端口輸出，并 且在每個時隙從所有輸入端緩存單元調(diào)度送往一個輸出端口的定長分 組數(shù)量最大為l。
目前在商用設備上應用較多的輸入排隊調(diào)度算法多數(shù)屬于最大 尺度匹配算法，已知的漸進復雜性最好的最大尺度匹配算法復雜度為
O(N 2.5),這類算法在均勻的獨立到達業(yè)務條件下可以實現(xiàn)100%吞吐 量，但在非均勻的業(yè)務下，可能導致不穩(wěn)定和不公平，算法實現(xiàn)依然 過于復雜且運行時間長。
聯(lián)合輸入輸出排隊交換結構中分組到達其輸入端口進行輸入緩 存排隊，由輸入調(diào)度算法進行調(diào)度，經(jīng)過交換單元轉移到相應的輸出 端口進行輸出緩存排隊，再由交叉節(jié)點調(diào)度算法進行調(diào)度輸出。聯(lián)合
通過適當?shù)募铀賹⒔粨Q結構中擁塞的分組分別援存于輸入端援存隊列 和輸出端緩存隊列，既不需要很大的加速比，便于擴展，又可以在一 定程度上避免交換單元擁塞而引發(fā)的額外延遲，提高交換的性能。
帶緩存交叉開關通過在傳統(tǒng)交叉開關的每一個交叉節(jié)點設置一 定容量的緩存單元，使得交換單元的每個輸入端口和輸出端口可以相 對獨立的使用內(nèi)部連接帶寬資源，避免了集中式的控制機制，因此可 以期望獲取更好的交換性能。其缺點是交叉節(jié)點緩存容量有限，影響 了交叉開關的可擴展性。通過上述分析可以看出，以交叉開關為核心的單級交換系統(tǒng)實現(xiàn) 數(shù)據(jù)分組從輸入端到輸出端的交換功能，其通用模型如圖l所示。輸入
端口子系統(tǒng)2a包括n個輸入端口單元la。輸入端口子系統(tǒng)2a通過交叉開 關子系統(tǒng)3a經(jīng)過輸出端口子系統(tǒng)4a輸出。中央調(diào)度子系統(tǒng)6a負責輸入 端口子系統(tǒng)2a、交叉開關子系統(tǒng)3a和輸出端口子系統(tǒng)4a的協(xié)調(diào)調(diào)度。 輸出端口子系統(tǒng)4a包括n個輸出端口單元5a。
隨著互聯(lián)網(wǎng)中寬帶接入和無線接入技術的迅速發(fā)展，以及密波分 復用(DWDM)光纖傳輸技術的廣泛應用，路由器需要更多數(shù)量的端 口以適應互聯(lián)網(wǎng)的擴展要求。傳統(tǒng)單級交叉開關交換系統(tǒng)在較多端口 情況下需要大量交換矩陣芯片，存在實現(xiàn)成本高、硬件復雜度大、穩(wěn) 定性差和調(diào)度方法運算時間長等缺點，難以適應路由器對于端口擴展 的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種三級交換系統(tǒng)及其調(diào)度方法，用于適應 路由器對于端口擴展的需求。
為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種三級交換系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包
括
輸入緩存級，用于按照目的段口號分類緩存、管理輸入數(shù)據(jù)分組； 輸入交換級，用于將所述輸入緩存級輸入的數(shù)據(jù)分組進行輸入交
換，輸出至中間交換級；
中間交換級，用于將所述輸入交換級的輸入交換后的數(shù)據(jù)分組進
行中間交換，輸出至輸出交換級；
行輸出交換，輸出至輸出緩存級；
輸出緩存級，用于將所述輸出交換級的輸出的數(shù)據(jù)分組，進行輸出。
優(yōu)選地，所述輸入緩存級包括k個輸入端口單元，每個所述輸入 端口單元包括n個輸入端口子單元，k>l, n>l。
優(yōu)選地，所述輸入端口子單元包括輸入分路器、合路器、虛擬輸
9出隊列存儲單元，以及幀長和狀態(tài)信息存儲單元；
所述輸入分路器，完成數(shù)據(jù)分組到各個虛擬輸出隊列存儲單元的 分路輸入功能；
所述虛擬輸出隊列存儲單元，按照所述目的端口號對數(shù)據(jù)分組進 行分類緩存，按照先到先服務的方式存儲虛擬輸出隊列數(shù)據(jù)分組；
所述幀長和狀態(tài)信息存儲單元，用于存儲虛擬輸出隊列的幀長信 息，以及入線服務狀態(tài)；
所述合路器，用于實現(xiàn)所述虛擬輸出隊列存儲單元數(shù)據(jù)分組的合 路輸出。
優(yōu)選地，所述入線服務狀態(tài)包括受服務狀態(tài)和未服務狀態(tài)信息。 元，k > r，
輸入交換單元，為n個輸入端口子單元到m個中間輸入級的中間輸 入級的中間交換單元互連提供可選交換;洛徑，m>l;
輸入調(diào)度單元，實現(xiàn)所述輸入交換單元中數(shù)據(jù)分組的調(diào)度算法， 完成由n個輸入端口子單元到m個中間交換單元的數(shù)據(jù)分組的^^徑選 擇。
優(yōu)選地，所述中間交換級包括中間交換單元和中間調(diào)度單元； 中間交換單元，為全部k個輸入交換單元和k個輸出交換級的輸出
交換單元互連提供交換路徑；k>l;
中間調(diào)度單元，實現(xiàn)對應中間交換單元中的調(diào)度算法，完成由k
個輸入交換單元向k個輸出交換級的輸出交換單元的數(shù)據(jù)分組的路徑選擇。
優(yōu)選地，所述輸出交換級包括輸出交換單元和輸出調(diào)度單元； 輸出交換單元，為m個中間交換單元到n個輸出緩存級的輸出端口
子單元互連提供交換路徑；
輸出調(diào)度單元，實現(xiàn)輸入交換單元中數(shù)據(jù)分組的調(diào)度算法，完成
由m個中間交換單元向n個輸出緩存級的輸出端口子單元的數(shù)據(jù)分組
的^各徑選擇。
10優(yōu)選地，所述輸出緩存級包括輸出端口單元。
輸入端口單元，包括n個輸入端口子單元，分別與輸入輸出排隊 CLOS型三級交換系統(tǒng)的n個線路接口卡相連。
優(yōu)選地，所述輸入交換單元、中間交換單元和輸出交換單元采用 小規(guī)模的交叉開關。
優(yōu)選地，所述的輸入調(diào)度單元、中間調(diào)度單元和輸出調(diào)度單元分 別由兩組基于輪詢方式的優(yōu)先級指針實現(xiàn)。
優(yōu)選地，所述輸出端口子單元包括輸出分路器、調(diào)度器、優(yōu)先級 隊列存儲單元；
輸出分路器，用于完成數(shù)據(jù)分組到各個優(yōu)先級隊列的分路輸入； 優(yōu)先級隊列存儲單元，用于按照優(yōu)先級分類存儲所述分路器傳送 的凄t據(jù)分組；
組實現(xiàn)輸出合路。
優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)分組為定長數(shù)據(jù)分組或者變長數(shù)據(jù)分組的定長 切片。
本發(fā)明還提供 一 種三級交換系統(tǒng)的調(diào)度方法，包括以下步驟 輸入緩存級的各虛擬緩存隊列保存輸入交換單元的m個輸出線的 優(yōu)先級列表；
輸入交換單元的各輸出線保存有輸入端口子單元的虛擬輸出隊 列優(yōu)先級列表；
輸入調(diào)度單元采用基于幀信息的輪詢調(diào)度方法實現(xiàn)輸入交換單 元的輸出竟爭和匹配調(diào)度；
中間交換單元各輸入線保存有中間交換單元的k個輸出線的優(yōu)先 級列表；
中間交換單元各輸出線保存有中間交換單元的k個輸入線的優(yōu)先 級列表；
中間調(diào)度單元采用基于幀信息的輪詢調(diào)度方法實現(xiàn)中間交換單 元的輸出竟爭和匹配調(diào)度；輸出交換單元各輸入線保存有輸出交換單元的n個輸出線的優(yōu)先 級列表；
輸出交換單元各輸出線保存有輸出交換單元的m個輸入線的優(yōu)先 級列表；
輸出調(diào)度單元采用基于幀信息的輪詢調(diào)度方法實現(xiàn)輸出交換單 元的輸出竟爭和匹配調(diào)度。
優(yōu)選地，輸入調(diào)度單元采用基于幀信息的輪詢調(diào)度方法，具體包
括
輸入緩存級的各虛擬緩存隊列向輸入交換單元的各輸出線發(fā)送 請求，該請求包含對應虛擬輸出隊列的服務狀態(tài)；
如果輸入交換單元的各輸出線收到請求，指針從位置yl開始按照 輪詢方式選擇一個受服務狀態(tài)的請求；如果不存在受服務狀態(tài)的請求， 指針則從位置y 1開始按照輪詢方式選擇一個未服務狀態(tài)的請求，然后 指針向選中請求輸入緩存級的各虛擬緩存隊列返回響應；
如果輸入緩存級的各虛擬緩存隊列收到響應，指針從位置xl開始 按照輪詢方式選擇一個受服務狀態(tài)的響應；如果不存在受服務狀態(tài)的 響應，指針則從位置xl開始按照輪詢方式選擇一個未服務狀態(tài)的響應， 然后指針向選中響應輸入交換單元的各輸出線返回確認。
優(yōu)選地，中間調(diào)度單元采用基于幀信息的輪詢調(diào)度方法，具體包 括以下步驟
所有中間交換單元各輸入線向中間交換單元各輸出線發(fā)送請求， 該請求包含對應中間交換單元入線的服務狀態(tài)；
如果中間交換單元各輸出線收到請求，指針從位置y2開始按照輪 詢方式選擇一個受服務狀態(tài)的請求；如果不存在受服務狀態(tài)的請求， 指針向選中請求中間交換單元各輸入線返回響應；
如果中間交換單元各輸入線收到響應，指針從位置x2開始按照輪 詢方式選擇一個受服務狀態(tài)的響應；如果不存在受服務狀態(tài)的響應， 指針則從位置x2開始按照輪詢方式選擇一個未服務狀態(tài)的響應，然后 指針向選中響應中間交換單元各輸出線返回確認。
12優(yōu)選地，輸出調(diào)度單元采用基于幀信息的輪詢調(diào)度方法，具體包
括以下步驟
輸出交換單元各輸入線向輸出交換單元各輸出線發(fā)送請求，該請
求包含對應輸出交換單元入線的服務狀態(tài)；
如果輸出交換單元各輸出線收到請求，指針從位置y 3開始按照輪 詢方式選擇一個受服務狀態(tài)的請求；如果不存在受服務狀態(tài)的請求， 指針則從位置y 3開始按照輪詢方式選擇 一 個未服務狀態(tài)的請求，然后 指針向選中請求對應的輸出交換單元各輸入線返回響應；
如果輸出交換單元各輸入線收到響應，指針從位置x3開始按照輪 詢方式選擇一個受服務狀態(tài)的響應；如果不存在受服務狀態(tài)的響應， 指針則從位置x3開始按照輪詢方式選擇一個未服務狀態(tài)的響應，然后
指針向選中響應對應的輸出交換單元各輸出線返回確認。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供三級交換系統(tǒng)的端口被分割成多個
輸入/輸出端口單元，并分別采用單獨的輸入/輸出交換單元完成交換
選路功能，因此它適用于規(guī)模較大的交換場合。
本發(fā)明提供三級交換系統(tǒng)利用輸入交換單元、中間交換單元和輸
出交換單元構建三級交換系統(tǒng)，每個交換單元即是一個小的交換模塊，
并僅負責交換系統(tǒng)的局部交換功能，實現(xiàn)較為簡單；同時某個交換單 元的失效不會導致整個交換系統(tǒng)的癱瘓，僅會影響部分端口的正常交 換，甚至失效交換單元的數(shù)據(jù)分組可以分流到其它交換單元，從而提 高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
本發(fā)明提供三級交換系統(tǒng)的輸入端口單元采用虛擬輸出隊列的 排隊方式，輸出端口單元采用優(yōu)先級隊列的排隊方式，不需要內(nèi)部加 速即可實現(xiàn)較好的交換性能。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供的三級交換系統(tǒng)的調(diào)度方法具有以 下有益效果
本發(fā)明提供的三級交換系統(tǒng)的調(diào)度方法的調(diào)度過程分別在輸入 調(diào)度單元、中間調(diào)度單元和輸出調(diào)度單元中實現(xiàn)，并且每個調(diào)度過程 采用指針輪詢方式，易于實現(xiàn)。本發(fā)明提供的三級交換系統(tǒng)的調(diào)度方法利用幀信息進行調(diào)度決 策，幀信息能夠較好的反應各輸入端口流量到達情況，因此該基于幀 信息的調(diào)度方法在均勻流量、非均勻流量甚至突發(fā)流量條件下均獲得 較高的吞吐量和較低的平均排隊時延。


圖1是現(xiàn)有技術單級交叉開關交換系統(tǒng)；
圖2是本發(fā)明實施例所述三級交換系統(tǒng)結構圖； 圖3是本發(fā)明實施例所述輸入端口子單元結構圖； 圖4是本發(fā)明實施例所迷輸出端口子單元結構圖； 圖5是本發(fā)明實施例所迷輸入調(diào)度單元結構圖； 圖6是本發(fā)明實施例所迷中間調(diào)度單元結構圖； 圖7是本發(fā)明實施例所述輸出調(diào)度單元結構圖； 圖8是本發(fā)明實施例所述三級交換系統(tǒng)的調(diào)度方法流程圖； 圖9是本發(fā)明實施例所述輸入交換單元采用的基于幀信息的輪詢 調(diào)度方法；
詢調(diào)度方法；
圖11是本發(fā)明實施例所述輸出調(diào)度單元采用的基于幀信息的輪 詢調(diào)度方法流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明提供一種三級交換系統(tǒng)及調(diào)度方法，用于適應路由器對于 端口擴展的需求。
為了更清楚地說明本發(fā)明實施例所述三級交換系統(tǒng)的原理，下面 結合附圖具體說明。
輸入輸出排隊CLOS型三級交換系統(tǒng)，根據(jù)數(shù)據(jù)分組在交換系統(tǒng) 中的流向和交換路徑，所述交換系統(tǒng)的組成可以依次分為5級輸入 緩存級，對應于圖2中的輸入端口單元2;輸入交換級，對應于圖2 中的輸入調(diào)度單元3和輸入交換單元4;中間交換級，對應于圖2中 的中間調(diào)度單元5和中間交換單元6;輸出交換級，對應于圖2中的
14輸出調(diào)度單元7和輸出交換單元8;輸出緩存級，對應于圖2中的輸 出端口單元9。參見圖2,該圖為本發(fā)明實施例所述三級交換系統(tǒng)結構圖。 本發(fā)明實施例所述三級交換系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 輸入緩存級100,用于按照目的段口號分類緩存、管理輸入數(shù)據(jù) 分組。輸入緩存級1001包括輸入端口單元2，用于輸入數(shù)據(jù)分組。輸入緩存級100可以包括k個輸入端口單元2,每個所述輸入端 口單元2包括n個輸入端口子單元1， k>l, n>l。輸入交換級200，用于將所述輸入緩存級輸入的數(shù)據(jù)分組進行輸 入交換，輸出至中間交換級。輸入交換級200可以包括k個輸入交換單元(IM)和k個輸入調(diào) 度單元(IS), k> 1。輸入交換單元4,為n個輸入端口子單元到m個中間輸入級300 的中間交換單元6互連提供可選交換路徑，m>l。輸入調(diào)度單元3,實現(xiàn)所述輸入交換單元4中數(shù)據(jù)分組的調(diào)度算 法，完成由n個輸入端口子單元1到m個中間輸入級300的中間交換 單元6的數(shù)據(jù)分組的路徑選擇。輸入調(diào)度單元3為輸入交換單元4提供調(diào)度算法，協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)分組 的交換竟爭問題。輸入交換單元4最終完成數(shù)據(jù)分組從輸入緩存級100 到中間交換級300的交換功能。中間交換級300,用于將所述輸入交換級200的輸入交換后的數(shù) 據(jù)分組進行中間交換，輸出至輸出交換級400。中間交換級300包括中間交換單元6和中間調(diào)度單元5。中間交換單元6,為全部k個輸入交換單元4和k個輸出交換級 400的輸出交換單元8互連提供交換路徑；k>l。中間調(diào)度單元5，實現(xiàn)對應中間交換單元6中的調(diào)度算法，完成 由k個輸入交換單元4向k個輸出交換級400的輸出交換單元8的數(shù) 據(jù)分組的路徑選擇。輸出交換級400，用于將所述中間交換級300的中間交換后的數(shù) 據(jù)分組進行輸出交換，輸出至輸出緩存級500。輸出交換級400包括輸出交換單元8和輸出調(diào)度單元7。輸出交換單元8,為m個中間交換單元6到n個輸出緩存級500 的輸出端口子單元10互連提供交換路徑。輸出調(diào)度單元7,實現(xiàn)輸入交換單元4中數(shù)據(jù)分組的調(diào)度算法， 完成由m個中間交換單元6向n個輸出緩存級500的輸出端口子單元 10的數(shù)據(jù)分組的路徑選擇。輸出緩存級500，用于將所述輸出交換級400的輸出的數(shù)據(jù)分組， 進行輸出。輸出緩存級500包括輸出端口單元9。輸入端口單元9，包括n個輸入端口子單元10，分別與輸入輸出 排隊CLOS型三級交換系統(tǒng)的n個線路接口卡相連。輸入交換單元4為n個輸入端口子單元1到m個中間交換單元6 互連提供可選交換路徑，通?？梢赃x用單個Crossbar實現(xiàn)，交換維數(shù) 為n x m。由于每個輸入交換單元4僅負責n個輸入端口模塊的數(shù)據(jù)分組的 交換功能，實現(xiàn)復雜度大為降低，并且可以在m條交換路徑上實現(xiàn)數(shù) 據(jù)分組流量負荷的均衡，可以在輸入交換級上提高交換系統(tǒng)的吞吐量 和降低數(shù)據(jù)分組的平均排隊時延。輸入調(diào)度單元3，實現(xiàn)對應輸入交換單元4中數(shù)據(jù)分組的調(diào)度算 法，完成由n個輸入端口子單元1流向m個中間交換單元6的數(shù)據(jù)分 組的路徑選捧。由于輸入調(diào)度單元3僅冗成nxm 輸入交換單元4數(shù) 據(jù)分組的調(diào)度功能，因此具有易于實現(xiàn)的優(yōu)點。中間交換單元(CM) 6，為全部k個輸入交換單元4和k個輸出 交換單元8互連提供交換路徑，通常選用單個Crossbar實現(xiàn)，交換維 數(shù)為k x k。由于每個中間交換單元6僅負責k個輸入線的數(shù)據(jù)分組的交換功 能，實現(xiàn)復雜度大為降低，并且可以在k條交換路徑上實現(xiàn)數(shù)據(jù)分組16流量負荷的均衡，可以在中間級上提高交換系統(tǒng)的吞吐量和降低數(shù)據(jù) 分組的平均排隊時延。中間調(diào)度單元(CS) 5,實現(xiàn)對應中間交換單元6中的調(diào)度算法，完成由k個輸入交換單元4流向k個輸出交換單元8的數(shù)據(jù)分組的路 徑選擇。由于中間調(diào)度單元5僅完成k x k中間交換單元6數(shù)據(jù)分組的 調(diào)度功能，因此具有易于實現(xiàn)的優(yōu)點。輸出交換單元(OM) 8，為m個中間交換單元6到n個輸出端口 子單元10互連提供交換路徑，通常選用單個Crossbar實現(xiàn)，交換維 數(shù)為m x n。由于每個輸出交換單元8僅負責m個輸入線的數(shù)據(jù)分組的交換功 能，實現(xiàn)復雜度大為降低，并且可以在n條交換路徑上實現(xiàn)數(shù)據(jù)分組 流量負荷的均衡，可以在輸出級上提高交換系統(tǒng)的吞吐量和降低數(shù)據(jù) 分組的平均排隊時延。輸出調(diào)度單元(OS) 7,實現(xiàn)對應輸入交換單元4中數(shù)據(jù)分組的 調(diào)度算法，完成由m個中間交換單元6流向n個輸出端口子單元10 的數(shù)據(jù)分組的路徑選擇。由于輸出調(diào)度單元7僅完成mxn輸出交換 單元8數(shù)據(jù)分組的調(diào)動功能，因此具有易于實現(xiàn)的優(yōu)點。如圖2所示，每個輸入端口單元2均包括n個輸入端口子單元1， 每個輸入端口單元2的n個輸入端口子單元1分別與輸入輸出排隊 CLOS型三級交換系統(tǒng)的n個線路接口卡相連。輸出端口單元9，包括n個輸出端口子單元也稱為輸出端口才莫塊。 輸出端口單元9的n個輸出端口子單元分別與輸入輸出排隊CLOS型 三級交換系統(tǒng)的n個線路接口卡相連。線路接口卡是路由器的重要組成部件，主要完成外部線路接口數(shù) 據(jù)分組的分類、查表、標記和轉發(fā)等功能。參見圖3,該圖為本發(fā)明實施例所述輸入端口子單元結構圖。輸入端口子單元1包括輸入分路器11、合路器14、虛擬輸出隊列 存儲單元12、幀長與狀態(tài)信息存儲單元13。所述輸入分路器11，完成數(shù)據(jù)分組到各個虛擬輸出隊列存儲單元12的分路輸入功能。所述虛擬輸出隊列存儲單元12,按照所述目的端口號對數(shù)據(jù)分組進行分類緩存，按照先到先服務的方式存儲虛擬輸出隊列數(shù)據(jù)分組。所述幀長和狀態(tài)信息存儲單元13，用于存儲虛擬輸出隊列的幀長信息，以及入線服務狀態(tài)。所述合路器14,用于實現(xiàn)所述虛擬輸出隊列存儲單元12數(shù)據(jù)分 組的合路輸出。相對于現(xiàn)有基于輪詢調(diào)度方法的輸入端口子單元，增加了虛擬輸 出隊列的幀長計數(shù)器和幀狀態(tài)信息，這在硬件實現(xiàn)中較為容易。這些 信息對于本發(fā)明所述調(diào)度方法非常有用，可以在很大程度上改善調(diào)度 方法的性能，對各種可能的輸入流量模式具有更優(yōu)的適應性。輸入分路器11根據(jù)到達該輸入端口數(shù)據(jù)分組的目的端口號分別 緩存到對應的虛擬輸出隊列存儲單元12;并且對于同一個虛擬輸出隊 列存儲單元12，數(shù)據(jù)分組采用先入先出的緩存方式。合路器14根據(jù) 輸入調(diào)度單元3的匹配結果選擇輸出對應的虛擬輸出隊列第一個數(shù)據(jù) 分組，并送至輸入交換級200。本發(fā)明中幀是指虛擬輸出隊列存儲單元12中可以調(diào)度輸出的一 組數(shù)據(jù)分組。幀長是指幀中數(shù)據(jù)分組的數(shù)量。在本發(fā)明中可采用幀長計數(shù)器來實現(xiàn)，記為CF。根據(jù)數(shù)據(jù)分組接 受服務的情況，虛擬輸出隊列存儲單元12具有兩種服務狀態(tài)(1) 受服務狀態(tài)，即虛擬輸出隊列存儲單元12的幀長不小于2 且?guī)械?一個數(shù)據(jù)分組已經(jīng)接受服務。(2) 未服務狀態(tài)，即虛擬輸出隊列3的幀中沒有數(shù)據(jù)分組接受 服務或者最后 一個數(shù)據(jù)分組已經(jīng)接受服務的狀態(tài)。幀長和狀態(tài)信息存儲單元13包括兩部分內(nèi)容(1) 幀長信息，即在當前時隙各虛擬輸出隊列存儲單元12對應 的幀中包含的數(shù)據(jù)分組數(shù)量。(2) 幀狀態(tài)信息，即在當前時隙各虛擬輸出隊列存儲單元12的狀態(tài)。幀長和狀態(tài)信息存儲單元13在每個時隙將相關信息送給輸入交 換級的輸入調(diào)度單元6。輸入調(diào)度單元6依據(jù)該信息作出調(diào)度決策， 由于幀長和狀態(tài)信息存儲單元13能夠很好的反應各輸入端口流量到 達情況，因此該交換系統(tǒng)能夠很好的適應各種流量模式。參見圖4,該圖為本發(fā)明實施例所述輸出端口子單元結構圖。 輸出端口子單元10包括輸出分路器101、調(diào)度器103、優(yōu)先級隊 列存儲單元102。輸出分路器101,用于完成數(shù)據(jù)分組到各個優(yōu)先級隊列的分路輸入。優(yōu)先級隊列存儲單元102,用于按照優(yōu)先級分類存儲所述分路器 傳送的數(shù)據(jù)分組。據(jù)分組實現(xiàn)輸出合路。調(diào)度器103按照服務優(yōu)先級分類存儲輸出分路器101送來的數(shù)據(jù) 分組。根據(jù)成熟的優(yōu)先級調(diào)度策略實現(xiàn)各個優(yōu)先級隊列數(shù)據(jù)分組的輸 出合路。輸出分路器101根據(jù)到達數(shù)據(jù)分組的優(yōu)先級號分別緩存到對應的 優(yōu)先級隊列存儲單元102;并且對于同一個優(yōu)先級隊列存儲單元102, 數(shù)據(jù)分組采用先入先出的緩存方式。調(diào)度器103根據(jù)調(diào)度策略的匹配 結果選擇輸出相應的優(yōu)先級隊列第 一個數(shù)據(jù)分組，并送出交換系統(tǒng)。與現(xiàn)有數(shù)據(jù)分組優(yōu)先級服務方式不同，本發(fā)明所述系統(tǒng)將數(shù)量較 少的n個輸出端口子單元組合為一個輸出端口單元，這種方式便于硬 件實現(xiàn)，降低了復雜度。圖5是本發(fā)明實施例所述輸入調(diào)度單元結構圖。輸入調(diào)度單元3包括 n x m個虛4以專lr出隊歹'J 4中裁器31和m個車lr入 交換單元輸出仲裁器32。其中，n>l。 m>l。虛擬輸出隊列仲裁器31對應于輸入端口子單元1中的虛擬輸出 隊列存儲單元12。虛擬輸出隊列仲裁器31包括1個指針，所述指針 可以指向對應于輸入交換單元4的m個輸出線位置。19輸入交換單元輸出仲裁器32對應于輸入交換單元4的輸出線， 輸入交換單元輸出仲裁器32包括1個指針，用于指向對應于輸入端口 模塊的nxm個虛擬輸出隊列位置。輸入調(diào)度單元3采用簡單的指針 輪詢方式的調(diào)度方法，非常便于硬件實現(xiàn)。虛擬輸出隊列仲裁器31保存有輸入交換單元m個輸出線的優(yōu)先 級列表，指針指向的輸出線xl具有最高的優(yōu)先級，輸出線(xl + l)mod m具有次優(yōu)先級，優(yōu)先級順序依次類推。IM輸出仲裁器3 2保存有輸入端口模塊的虛擬輸出隊列優(yōu)先級列 表，指針指向的虛擬輸出隊列yl具有最高的優(yōu)先級，虛擬輸出隊列 (yl + l) mod (m x n)具有次優(yōu)先級，優(yōu)先級順序依次類推。參見圖6,該圖為本發(fā)明實施例所述中間調(diào)度單元結構圖。中間調(diào)度單元5包括k個中間交換單元輸入仲裁器51和k個中 間交換單元輸出仲裁器52。中間交換單元輸入仲裁器51對應于中間交換單元6中的輸入線。 中間交換單元輸入仲裁器51包括1個指針，用于指向對應于輸入交換 單元4的m個輸出線位置。中間交換單元輸出仲裁器52對應于中間交換單元6的輸出線。 中間交換單元輸出仲裁器52包括1個指針，用于指向對應于中間交換 單元的k個輸入線位置。中間調(diào)度單元5采用簡單的指針輪詢方式的調(diào)度方法，非常便于 硬件實現(xiàn)。CM輸入仲裁器51保存有中間交換單元6的k個輸出線的優(yōu)先級 列表，指針指向的輸出線x2具有最高的優(yōu)先級，輸出線(x2+l )modk 具有次優(yōu)先級，優(yōu)先級順序依次類推。CM輸出仲裁器52保存有中間交換單元k個輸入線的優(yōu)先級列 表，指針指向的輸入線y2具有最高的優(yōu)先級，輸入線(y2+l)modk具 有次優(yōu)先級，優(yōu)先級順序依次類推。參見圖7,該圖為本發(fā)明實施例所述輸出調(diào)度單元結構圖。輸出調(diào)度單元7包括m個輸出交換單元輸入仲裁器71和n個輸出交換單元輸出仲裁器72。輸出交換單元輸入仲裁器71對應于輸出交換單元8中的輸入線。中間交換單元輸入仲裁器71包括1個指針，用于指向對應于輸出交換 單元的n個輸出線位置。輸出交換單元輸出仲裁器72對應于輸出交換單元8的輸出線。 中間交換單元輸出仲裁器72包括1個指針，用于指向對應于輸出交換 單元的m個輸入線位置。輸出調(diào)度單元7采用簡單的指針輪詢方式的調(diào)度方法，非常便于 硬件實現(xiàn)。OM輸入仲裁器71保存有輸出交換單元n個輸出線的優(yōu)先級列 表，指針指向的輸出線x3具有最高的優(yōu)先級，輸出線(x3+l)modn具 有次優(yōu)先級，優(yōu)先級順序依次類推。OM輸出仲裁器72保存有輸出交換單元m個輸入線的優(yōu)先級列 表，指針指向的輸入線y3具有最高的優(yōu)先級，輸入線(y3+l)modm具 有次優(yōu)先級，優(yōu)先級順序依次類推。在輸入輸出排隊CLOS型三級交換系統(tǒng)中，兩個或者多個數(shù)據(jù)分 組可能同時請求離開同 一個輸入端口子單元從而發(fā)生輸入竟爭問題。 同時，當兩個或者多個數(shù)據(jù)分組同時請求同一個輸出端口子單元時會 發(fā)生輸出竟爭問題。為了解決輸入竟爭和調(diào)節(jié)輸出竟爭，本發(fā)明同時 提供了 一種調(diào)度方法，該方法應用于包括輸入輸出排隊CLOS型三級 交換系統(tǒng)的輸入調(diào)度單元3、中間調(diào)度單元5和輸出調(diào)度單元7中。利用輸入端口子單元1提供的幀信息和輪詢指針技術。根據(jù)輸入 端口子單元l中的虛擬輸出隊列的受服務和未服務狀態(tài)。優(yōu)先服務處于受服務狀態(tài)的虛擬輸出隊列中的數(shù)據(jù)分組，并對受服務狀態(tài)的虛擬于未服務狀態(tài)的虛擬輸出隊列中的數(shù)據(jù)分組，并對未服務狀態(tài)的虛擬 輸出隊列進行指針輪詢的公平服務方式。利用三個階段匹配調(diào)度分別應用于交換系統(tǒng)的調(diào)度單元，并且三 個調(diào)度過程依次進行。第一階段調(diào)度方法應用于輸入調(diào)度單元3,負責輸入交換單元4的調(diào)度過程；第二階段調(diào)度方法應用于中間調(diào)度單元5,負責中間交 換單元6的調(diào)度過程；第三階段調(diào)度方法應用于輸出調(diào)度單元7，負 責輸出交換單元8的調(diào)度過程。輸入輸出排隊CLOS型三級交換系統(tǒng)適用于定長數(shù)據(jù)分組，因此 對于變長數(shù)據(jù)包在進入交換系統(tǒng)前首先進行定長切片，例如每個切片 長度為64字節(jié)。除非特別指出，在本發(fā)明中，數(shù)據(jù)分組特指定長數(shù)據(jù) 分組，或者變長數(shù)據(jù)分組的定長切片。這也是當前高性能路由器的通 用做法，在交換系統(tǒng)中完成交換后再組合成完整的數(shù)據(jù)分組。參見圖8,該圖為本發(fā)明實施例所述三級交換系統(tǒng)的調(diào)度方法流 程圖。本發(fā)明實施例所述三級交換系統(tǒng)的調(diào)度方法，包括以下步驟SIOO、輸入緩存級的各虛擬緩存隊列保存輸入交換單元的m個輸 出線的優(yōu)先級列表。S200、輸入交換單元的各輸出線保存有輸入端口子單元的虛擬輸 出隊列優(yōu)先級列表。S300、輸入調(diào)度單元采用基于幀信息的輪詢調(diào)度方法實現(xiàn)輸入交 換單元的輸出竟爭和匹配調(diào)度。S400、中間交換單元各輸入線保存有中間交換單元的k個輸出線 的優(yōu)先級列表。S500、中間交換單元各輸出線保存有中間交換單元的k個輸入線 的優(yōu)先級列表。S600、中間調(diào)度單元采用基于幀信息的輪詢調(diào)度方法實現(xiàn)中間交 換單元的輸出竟爭和匹配調(diào)度。S700、輸出交換單元各輸入線保存有輸出交換單元的n個輸出線 的優(yōu)先級列表。S800、輸出交換單元各輸出線保存有輸出交換單元的m個輸入線 的優(yōu)先級列表。S900 、輸出調(diào)度單元采用基于幀信息的輪詢調(diào)度方法實現(xiàn)輸出交22換單元的輸出竟爭和匹配調(diào)度。本發(fā)明所述三級交換系統(tǒng)的調(diào)度方法是基于幀信息的輪詢調(diào)度 方法，用于解決輸入輸出排隊CLOS型三級交換系統(tǒng)中數(shù)據(jù)分組的輸 出竟爭和匹配調(diào)度問題。根據(jù)三級交換系統(tǒng)的分級結構，調(diào)度方法相應地分為三個階段輸入交換調(diào)度算法，對應于交換系統(tǒng)輸入級的輸入調(diào)度單元。 中間交換調(diào)度算法，對應于交換系統(tǒng)中間級的中間調(diào)度單元。 輸出交換調(diào)度算法，對應于交換系統(tǒng)輸出級的輸出調(diào)度單元。下面結合圖9至11具體說明三個階段的調(diào)度算法。信息的輪詢調(diào)度方法。1、 第1次迭代步驟1:所有非空虛擬輸出隊列仲裁器1向所有IM輸出仲裁器 32發(fā)送請求，該請求包含對應虛擬輸出隊列的服務狀態(tài)(受服務狀態(tài) 或未服務狀態(tài))。步驟2:如果IM輸出仲裁器32收到請求，它從指針位置yl開始 按照輪詢方式選擇一個受服務狀態(tài)的請求；如果不存在受服務狀態(tài)的 請求，它則從指針位置yl開始按照輪詢方式選擇一個未服務狀態(tài)的請 求，然后它向選中請求對應的虛擬輸出隊列仲裁器1返回響應。步驟3:如果虛擬輸出隊列仲裁器1收到響應，它從指針位置xl 開始按照輪詢方式選擇一個受服務狀態(tài)的響應；如果不存在受服務狀 態(tài)的響應，它則從指針位置xl開始按照輪詢方式選擇一個未服務狀態(tài) 的響應，然后它向選中響應對應的IMlt出仲裁器32返回確i人。2、 第i次迭代步驟1:所有未匹配非空虛擬輸出隊列仲裁器1向所有未匹配IM 輸出仲裁器32發(fā)送請求，該請求包含對應虛擬輸出隊列的服務狀態(tài) (受服務狀態(tài)或未服務狀態(tài))。步驟2:如果IM輸出仲裁器32收到請求，它從指針位置yl開始 按照輪詢方式選擇一個受服務狀態(tài)的請求；如果不存在受服務狀態(tài)的請求，它則從指針位置y 1開始按照輪詢方式選擇 一 個未服務狀態(tài)的請 求，然后它向選中請求對應的虛擬輸出隊列仲裁器1返回響應。步驟3:如果虛擬輸出隊列仲裁器1收到響應，它從指針位置xl 開始按照輪詢方式選擇一個受服務狀態(tài)的響應；如果不存在受服務狀 態(tài)的響應，它則從指針位置xl開始按照輪詢方式選擇一個未服務狀態(tài) 的響應，然后它向選中響應對應的IM輸出仲裁器32返回確i人。指針更新在第1次迭代步驟3中收到響應的虛擬輸出隊列仲裁 器31的指針更新方式為xl=(xl + l)mod(mxn)。收到確認的IM輸出仲裁器32的指針更新方式為yl= (yl + l)mod (m)。參見圖10,該圖為本發(fā)明實施例所述中間交換單元采用的基于幀 信息的輪詢調(diào)度方法。1、 第1次迭代步驟1:所有非空CM輸入仲裁器51向相應CM輸出仲裁器52 發(fā)送請求，該請求包含對應中間交換單元入線的服務狀態(tài)(受服務狀 態(tài)或未服務狀態(tài))；步驟2:如果CM輸出仲裁器52收到請求，指針從位置y2開始 按照輪詢方式選擇一個受服務狀態(tài)的請求；如果不存在受服務狀態(tài)的 請求，指針則從位置y2開始按照輪詢方式選擇一個未服務狀態(tài)的請 求，然后它向選中請求對應的CM輸入仲裁器51返回響應；步驟3:如果CM輸入仲裁器51收到響應，指針從位置x2開始 按照輪詢方式選擇一個受服務狀態(tài)的響應；如果不存在受服務狀態(tài)的 響應，指針則從位置x2開始按照輪詢方式選擇一個未服務狀態(tài)的響 應，然后它向選中響應對應的CM輸出仲裁器52返回確i人。2、 第i次迭代步驟1:所有未匹配非空CM輸入仲裁器51向所有未匹配CM輸 出仲裁器52發(fā)送請求，該請求包含對應中間交換單元入線的服務狀態(tài) (受服務狀態(tài)或未服務狀態(tài))。步驟2:如果CM輸出仲裁器52收到請求，指針從位置y2開始24按照輪詢方式選擇一個受服務狀態(tài)的請求；如果不存在受服務狀態(tài)的請求，指針則從位置y2開始按照輪詢方式選擇一個未服務狀態(tài)的請 求，然后它向選中請求對應的CM輸入仲裁器51返回響應。步驟3:如果CM輸入仲裁器1收到響應，指針從位置x2開始按 照輪詢方式選擇一個受服務狀態(tài)的響應；如果不存在受服務狀態(tài)的響 應，指針則從位置x2開始按照輪詢方式選擇一個未服務狀態(tài)的響應， 然后它向選中響應對應的CM豐命出仲裁器52返回確i人。指針更新在第1次迭代步驟3中收到響應的CM輸入仲裁器51 的指針更新方式為x2= (x2+l)modk。收到確認的CM輸出仲裁器52的指針更新方式為y2= (y2+l)mod k。參見圖11，該圖為本發(fā)明實施例所述輸出調(diào)度單元采用的基于幀 信息的輪詢調(diào)度方法流程圖。1、 第1次迭代步驟1:所有非空OM輸入仲裁器71向相應OM輸出仲裁器72 發(fā)送請求，該請求包含對應輸出交換單元入線的服務狀態(tài)(受服務狀 態(tài)或未服務狀態(tài))。步驟2:如果OM輸出仲裁器72收到請求，指針從位置y3開始 按照輪詢方式選擇一個受服務狀態(tài)的請求；如果不存在受服務狀態(tài)的 請求，指針則從位置y3開始按照輪詢方式選擇一個未服務狀態(tài)的請 求，然后它向選中請求對應的OM輸入仲裁器71返回響應。步驟3:如果OM輸入仲裁器71收到響應，指針從位置x3開始 按照輪詢方式選擇一個受服務狀態(tài)的響應；如果不存在受服務狀態(tài)的 響應，它則從指針位置x3開始按照輪詢方式選擇一個未服務狀態(tài)的響 應，然后它向選中響應對應的OM輸出仲裁器72返回確認。2、 第i次迭代步驟1:所有未匹配非空OM輸入仲裁器71向所有未匹配OM輸 出仲裁器72發(fā)送請求，該請求包含對應輸出交換單元入線的服務狀態(tài) (受服務狀態(tài)或未服務狀態(tài))。步驟2:如果OM輸出仲裁器72收到請求，指針從位置y3開始 按照輪詢方式選擇一個受服務狀態(tài)的請求；如果不存在受服務狀態(tài)的 請求，指針則從位置y3開始按照輪詢方式選擇一個未服務狀態(tài)的請 求，然后它向選中請求對應的OM輸入仲裁器71返回響應。步驟3:如果OM輸入仲裁器71收到響應，指針從位置x3開始 按照輪詢方式選擇一個受服務狀態(tài)的響應；如果不存在受服務狀態(tài)的 響應，指針則從位置x3開始按照輪詢方式選擇一個未服務狀態(tài)的響 應，然后它向選中響應對應的OM輸出仲裁器72返回確認。指針更新在第1次迭代步驟3中收到響應的OM輸入仲裁器71 的指4十更新方式為x3=(x3+l)modm。收到確認的OM輸出仲裁器72的指針更新方式為y3= (y3+l)mod n。本發(fā)明提供的三級交換系統(tǒng)的調(diào)度方法利用幀信息進行調(diào)度決 策，幀信息能夠較好的反應各輸入端口流量到達情況，因此該基于幀 信息的調(diào)度方法在均勻流量、非均勻流量甚至突發(fā)流量條件下均獲得 較高的吞吐量和較低的平均排隊時延。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領 域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出 若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1、一種三級交換系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括輸入緩存級，用于按照目的段口號分類緩存、管理輸入數(shù)據(jù)分組；輸入交換級，用于將所述輸入緩存級輸入的數(shù)據(jù)分組進行輸入交換，輸出至中間交換級；中間交換級，用于將所述輸入交換級的輸入交換后的數(shù)據(jù)分組進行中間交換，輸出至輸出交換級；輸出交換級，用于將所述中間交換級的中間交換后的數(shù)據(jù)分組進行輸出交換，輸出至輸出緩存級；輸出緩存級，用于將所述輸出交換級的輸出的數(shù)據(jù)分組，進行輸出。
2、 根據(jù)權利要求l所述的三級交換系統(tǒng)，其特征在于，所述輸入 緩存級包括k個輸入端口單元，每個所述輸入端口單元包括n個輸入端 口子單元，k> 1， n> 1。
3、 根據(jù)權利要求2所述的三級交換系統(tǒng)，其特征在于，所述輸入 端口子單元包括輸入分路器、合路器、虛擬輸出隊列存儲單元，以及幀長和狀態(tài)信息存儲單元；所述輸入分路器，完成數(shù)據(jù)分組到各個虛擬輸出隊列存儲單元的 分路輸入功能；所述虛擬輸出隊列存儲單元，按照所述目的端口號對數(shù)據(jù)分組進 行分類緩存，按照先到先服務的方式存儲虛擬輸出隊列數(shù)據(jù)分組；所述幀長和狀態(tài)信息存儲單元，用于存儲虛擬輸出隊列的幀長信 息，以及入線服務狀態(tài)；所述合路器，用于實現(xiàn)所述虛擬輸出隊列存儲單元數(shù)據(jù)分組的合 路輸出。
4、 根據(jù)權利要求3所述的三級交換系統(tǒng)，其特征在于，所述入線 服務狀態(tài)包括受服務狀態(tài)和未服務狀態(tài)信息。
5、 根據(jù)權利要求2所述的三級交換系統(tǒng)，其特征在于，所述輸入 交換級包括k個輸入交換單元和k個輸入調(diào)度單元，k>l;輸入交換單元，為n個輸入端口子單元到m個中間輸入級的中間輸入級的中間交換單元互連提供可選交換路徑，m>l;輸入調(diào)度單元，實現(xiàn)所述輸入交換單元中數(shù)據(jù)分組的調(diào)度算法， 完成由n個輸入端口子單元到m個中間交換單元的數(shù)據(jù)分組的路徑選擇。
6、 根據(jù)權利要求5所述的三級交換系統(tǒng)，其特征在于，所述中間 交換級包括中間交換單元和中間調(diào)度單元；中間交換單元，為全部k個輸入交換單元和k個輸出交4灸級的輸出 交換單元互連提供交換路徑；k>l;中間調(diào)度單元，實現(xiàn)對應中間交換單元中的調(diào)度算法，完成由k 個輸入交換單元向k個輸出交換級的輸出交換單元的數(shù)據(jù)分組的路徑 選擇。
7、 根據(jù)權利要求6所述的三級交換系統(tǒng)，其特征在于，所述輸出 交換級包括輸出交換單元和輸出調(diào)度單元；輸出交換單元，為m個中間交換單元到n個輸出緩存級的輸出端口 子單元互連提供交換路徑；輸出調(diào)度單元，實現(xiàn)輸入交換單元中數(shù)據(jù)分組的調(diào)度算法，完成 由m個中間交換單元向n個輸出緩存級的輸出端口子單元的數(shù)據(jù)分組 的路徑選才奪。
8、 根據(jù)權利要求7所述的三級交換系統(tǒng)，其特征在于，所述輸出 緩存級包括輸出端口單元；輸入端口單元，包括n個輸入端口子單元，分別與輸入輸出排隊 CLOS型三級交換系統(tǒng)的n個線路接口卡相連。
9、 根據(jù)權利要求8所述的三級交換系統(tǒng)，其特征在于，所述輸入 交換單元、中間交換單元和輸出交換單元采用小規(guī)模的交叉開關。
10、 根據(jù)權利要求8所述的三級交換系統(tǒng)，其特征在于，所述的 輸入調(diào)度單元、中間調(diào)度單元和輸出調(diào)度單元分別由兩組基于輪詢方 式的優(yōu)先級指針實現(xiàn)。
11、 根據(jù)權利要求8所述的三級交換系統(tǒng)，其特征在于，所述輸 出端口子單元包括輸出分路器、調(diào)度器、優(yōu)先級隊列存儲單元；輸出分路器，用于完成數(shù)據(jù)分組到各個優(yōu)先級隊列的分路輸入； 優(yōu)先級隊列存儲單元，用于按照優(yōu)先級分類存儲所述分路器傳送 的數(shù)據(jù)分組；組實現(xiàn)輸出合路。
12、 根據(jù)權利要求1至11任一所述的三級交換系統(tǒng)，其特征在于， 所述數(shù)據(jù)分組為定長數(shù)據(jù)分組或者變長數(shù)據(jù)分組的定長切片。
13、 一種三級交換系統(tǒng)的調(diào)度方法，其特征在于，所述方法包括 以下步驟輸入緩存級的各虛擬緩存隊列保存輸入交換單元的m個輸出線的 優(yōu)先級列表；輸入交換單元的各輸出線保存有輸入端口子單元的虛擬輸出隊 列優(yōu)先級列表；輸入調(diào)度單元采用基于幀信息的輪詢調(diào)度方法實現(xiàn)輸入交換單 元的輸出竟爭和匹配調(diào)度；級列表；中間交換單元各輸出線保存有中間交換單元的k個輸入線的優(yōu)先 級列表；中間調(diào)度單元采用基于幀信息的輪詢調(diào)度方法實現(xiàn)中間交換單 元的輸出竟爭和匹配調(diào)度；輸出交換單元各輸入線保存有輸出交換單元的n個輸出線的優(yōu)先 級列表；輸出交換單元各輸出線保存有輸出交換單元的m個輸入線的優(yōu)先 級列表；輸出調(diào)度單元采用基于幀信息的輪詢調(diào)度方法實現(xiàn)輸出交換單 元的輸出竟爭和匹配調(diào)度。
14.根據(jù)權利要求13所述的三級交換系統(tǒng)的調(diào)度方法，其特征在 于，輸入調(diào)度單元采用基于幀信息的輪詢調(diào)度方法，具體包括輸入緩存級的各虛擬緩存隊列向輸入交換單元的各輸出線發(fā)送請求，該請求包含對應虛擬輸出隊列的服務狀態(tài)；如果輸入交換單元的各輸出線收到請求，指針從位置yl開始按照 輪詢方式選擇一個受服務狀態(tài)的請求；如果不存在受服務狀態(tài)的請求， 指針則從位置yl開始按照輪詢方式選擇一個未服務狀態(tài)的請求，然后 指針向選中請求輸入緩存級的各虛擬緩存隊列返回響應；如果輸入緩存級的各虛擬緩存隊列收到響應，指針從位置xl開始 按照輪詢方式選擇一個受服務狀態(tài)的響應；如果不存在受服務狀態(tài)的 響應，指針則從位置xl開始按照輪詢方式選擇一個未服務狀態(tài)的響應， 然后指針向選中響應輸入交換單元的各輸出線返回確認。
15. 根據(jù)權利要求13所述的三級交換系統(tǒng)的調(diào)度方法，其特征在 于，中間調(diào)度單元采用基于幀信息的輪詢調(diào)度方法，具體包括以下步 驟所有中間交換單元各輸入線向中間交換單元各輸出線發(fā)送請求， 該請求包含對應中間交換單元入線的服務狀態(tài)；如果中間交換單元各輸出線收到請求，指針從位置y2開始按照輪 詢方式選擇一個受服務狀態(tài)的請求；如果不存在受服務狀態(tài)的請求， 指針則從位置y2開始按照輪詢方式選擇一個未服務狀態(tài)的請求，然后 指針向選中請求中間交換單元各輸入線返回響應；如果中間交換單元各輸入線收到響應，指針從位置x2開始按照輪 詢方式選擇一個受服務狀態(tài)的響應；如果不存在受服務狀態(tài)的響應， 指針則從位置x2開始按照輪詢方式選擇一個未服務狀態(tài)的響應，然后 指針向選中響應中間交換單元各輸出線返回確認。
16. 根據(jù)權利要求13所述的三級交換系統(tǒng)的調(diào)度方法，其特征在 于，輸出調(diào)度單元釆用基于幀信息的輪詢調(diào)度方法，具體包括以下步 驟求包含對應輸出交換單元入線的服務狀態(tài)；如果輸出交換單元各輸出線收到請求，指針從位置y3開始按照輪詢方式選擇一個受服務狀態(tài)的請求；如果不存在受服務狀態(tài)的請求，指針則從位置y3開始按照輪詢方式選擇一個未服務狀態(tài)的請求，然后指針向選中請求對應的輸出交換單元各輸入線返回響應；如果輸出交換單元各輸入線收到響應，指針從位置x3開始按照輪 詢方式選擇一個受服務狀態(tài)的響應；如果不存在受服務狀態(tài)的響應， 指針則從位置x3開始按照輪詢方式選擇一個未服務狀態(tài)的響應，然后 指針向選中響應對應的輸出交換單元各輸出線返回確認。
全文摘要
本發(fā)明公開了三級交換系統(tǒng)包括輸入緩存級，用于按照目的段口號分類緩存、管理輸入數(shù)據(jù)分組；輸入交換級，用于將所述輸入緩存級輸入的數(shù)據(jù)分組進行輸入交換，輸出至中間交換級；中間交換級，用于將所述輸入交換級的輸入交換后的數(shù)據(jù)分組進行中間交換，輸出至輸出交換級；輸出交換級，用于將所述中間交換級的中間交換后的數(shù)據(jù)分組進行輸出交換，輸出至輸出緩存級；輸出緩存級，用于將所述輸出交換級的輸出的數(shù)據(jù)分組，進行輸出。本發(fā)明提供一種三級交換系統(tǒng)及調(diào)度方法，用于適應路由器對于端口擴展的需求。
文檔編號H04L12/56GK101631070SQ20081013246
公開日2010年1月20日 申請日期2008年7月16日 優(yōu)先權日2008年7月16日
發(fā)明者蘭巨龍, 李秀芹, 娜 王, 胡宇翔, 菡 邱, 顧小卓, 馬海龍, 馬祥杰 申請人:中國人民解放軍信息工程大學