專利名稱：交換信元的方法、交換設(shè)備及交換系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)，特別是涉及一種交換信元的方法、交換設(shè)備及交 換系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
交換網(wǎng)(Switch Fabric )功能是路由器等交換設(shè)備的核心功能，用于完 成交換設(shè)備內(nèi)多個輸入端和多個輸出端之間的數(shù)據(jù)交換，即基于某種調(diào)度算 法對輸入端和輸出端進(jìn)行匹配，然后根據(jù)匹配結(jié)果把數(shù)據(jù)從輸入端調(diào)度到相 應(yīng)的輸出端。基于輸入輸出緩沖交叉開關(guān)(Combined Input Output Queued Crossbar, 筒稱CI0Q Crossbar)的交換網(wǎng)，只能調(diào)度固定長度的信元(Cell)，并且把 時間劃分為固定長度的時隙(Time Slot,亦可稱為時間槽)。 一個輸入端每個 時隙最多只能輸出 一個信元， 一個輸出端每個時隙最多只能接收一個信元。 這就要求在入口方向上，即輸入端接收交換設(shè)備外部輸入的報文(Packet)的 方向，需要把從接收到的可變長度的報文切分為固定長度的信元；在出口方 向，即輸出端將輸入端發(fā)送的報文輸出到交換設(shè)備外部的方向，再把同一個 報文的各個信元重組(Reassemble)為一個完整的報文，發(fā)送到交換設(shè)備的 外部。目前的才艮文交換的調(diào)度方法中，如滑動迭代j侖詢匹配(iterative round-robin matching with slip,簡稱iSLIP)方法等，多個輸入端與同 一輸出端之間的匹配存在竟?fàn)?，因此，在相同輸入端發(fā)送的屬于同一個報文 的信元，可能需要等待多個時隙才能被再次調(diào)度，從而導(dǎo)致交換設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)報 文的時延4交長。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明實施例提供一種交換信元的方法、交換設(shè)備及交換系統(tǒng)，用以縮 短在交換設(shè)備中轉(zhuǎn)發(fā)報文所需的時延。本發(fā)明實施例4是供了一種交換信元的方法，包括獲取各輸入端的待交換信元需要交換到的目的輸出端信息；根據(jù)待交換信元需要交換到的目的輸出端信息，建立各輸入端與指定輸 出端的匹配關(guān)系，且在已建立匹配關(guān)系的任一輸入端完成屬于同一報文的各 信元的調(diào)度之前，維持所述任一輸入端與相應(yīng)的指定輸出端之間的匹配關(guān)系；根據(jù)所述匹配關(guān)系，將所述任一輸入端屬于同一報文的各信元依次交換 到相應(yīng)的指定輸出端。本發(fā)明實施例還提供了一種交換設(shè)備，仲裁模塊以及具有多個輸入端、 多個輸出端和多個交叉開關(guān)的交換矩陣模塊；所述仲裁模塊用于獲取各輸入端的待交換信元需要交換到的目的輸出端 信息；根據(jù)待交換信元需要交換到的目的輸出端信息，建立各輸入端與指定 輸出端的匹配關(guān)系，且在已建立匹配關(guān)系的任一輸入端完成屬于同 一報文的 各信元的調(diào)度之前，維持所述任一輸入端與相應(yīng)的指定輸出端之間的匹配關(guān) 系；根據(jù)所述匹配關(guān)系，配置所述交換矩陣模塊中交叉開關(guān)的狀態(tài)；所述交換矩陣模塊用于根據(jù)所述仲裁模塊的配置結(jié)果，將所述任一輸入 端屬于同 一報文的各信元依次交換到相應(yīng)的指定輸出端。本發(fā)明實施例還提供了一種交換系統(tǒng)，包括至少一個上述交換設(shè)備，用 于調(diào)度信元的上行管理隊列設(shè)備和下行管理隊列設(shè)備；所述上行管理隊列設(shè) 備與所述交換設(shè)備中的仲裁模塊及交換矩陣模塊中的輸入端連接；所述下行 管理隊列設(shè)備與交換矩陣模塊中的輸出端連接。本發(fā)明實施例提供的一種交換信元的方法、交換設(shè)備及交換系統(tǒng)，在交 換設(shè)備交換信元過程中考慮了信元之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，在已建立匹配關(guān)系的任 一輸入端完成屬于同 一報文的各信元的調(diào)度之前，維持輸入端與相應(yīng)的指定輸出端之間的匹配關(guān)系不變，使得屬于同 一報文的各信元可得到連續(xù)調(diào)度， 因而縮短在交換設(shè)備中轉(zhuǎn)發(fā)報文所需的時延，改善了交換設(shè)備的報文時延性能。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實 施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面 描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講， 在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。圖1為本發(fā)明第一實施例提供的交換信元的方法流程圖； 圖2為本發(fā)明實施例應(yīng)用場景中交換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明實施例應(yīng)用場景中基于輸入輸出緩沖交叉開關(guān)的交換網(wǎng)邏 輯結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明第二實施例提供的交換信元的方法流程圖； 圖5為本發(fā)明第三實施例提供的交換設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為本發(fā)明第四實施例提供的交換系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而 不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付 出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。圖1為本發(fā)明第一實施例提供的交換信元的方法流程圖。本實施例的執(zhí) 行主體為實現(xiàn)交換網(wǎng)功能的設(shè)備，該設(shè)備具有多個輸入端以及相應(yīng)的多個輸 出端。如圖l所示，本實施例交換信元的方法包括11、獲取各輸入端的待交換信元需要交換到的目的輸出端信息。在具有交換網(wǎng)功能的設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)報文過程中，需將報文分成固定長度的多 個信元。同一報文的不同信元在同一輸入端中調(diào)度， 一個時隙調(diào)度一個信元。 同一輸入端可維護有去往多個輸出端的報文的信元。屬于同一報文的各信元 需要交換到的目的輸出端相同，屬于不同報文的各信元需要交換的目的輸出 端可能相同，也可能不同。在交換信元之間，需獲取各輸入端的待交換信元 需要交換到的目的輸出端信息。12、 根據(jù)待交換信元需要交換到的目的輸出端信息，建立各輸入端與指 定輸出端的匹配關(guān)系，且在已建立匹配關(guān)系的任一輸入端完成屬于同 一報文 的各信元的調(diào)度之前，維持所述任一輸入端與相應(yīng)的指定輸出端之間的匹配 關(guān)系。上述技術(shù)方案中，在建立各輸入端與指定輸出端的匹配關(guān)系之后，還可包括確定各輸入端對應(yīng)的連續(xù)調(diào)度約束信息。連續(xù)調(diào)度約束信息可包括從待交換信元開始需要連續(xù)調(diào)度的信元數(shù)；或者，連續(xù)調(diào)度約束信息可包括從待交換信元開始需要連續(xù)調(diào)度的信元數(shù)以及是否需要連續(xù)調(diào)度的指示信 臺當(dāng)某一時隙的信元調(diào)度結(jié)束且新的一個時隙到來時，可根據(jù)各輸入端相 應(yīng)的連續(xù)調(diào)度約束信息，確定在當(dāng)前時隙是否需要維持上一時隙所述任一輸入端與相應(yīng)的指定輸出端之間的匹配關(guān)系；如果需要維持，則維持上一時隙 所述任一輸入端與相應(yīng)的指定輸出端之間的匹配關(guān)系；如果不需要維持，則 建立所述任一輸入端與其它指定輸出端之間的匹配關(guān)系。13、 根據(jù)12確定的匹配關(guān)系，將輸入端屬于同一報文的各信元依次交換 到相應(yīng)的指定輸出端。由于在已建立匹配關(guān)系的任一輸入端完成屬于同 一報文的各信元的調(diào)度 之前，輸入端與相應(yīng)的指定輸出端之間的匹配關(guān)系不變，因此，屬于同一才艮 文的各信元可被連續(xù)調(diào)度。本實施例交換信元的方法考慮了信元之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，在已建立匹配關(guān)系的任一輸入端完成屬于同 一報文的各信元的調(diào)度之前，維持輸入端與相應(yīng) 的指定輸出端之間的匹配關(guān)系不變，使得屬于同 一報文的各信元可得到連續(xù) 調(diào)度，因而縮短在交換設(shè)備中轉(zhuǎn)發(fā)報文所需的時延。圖2為本發(fā)明實施例應(yīng)用場景中交換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為本發(fā)明實 施例應(yīng)用場景中基于輸入輸出緩沖交叉開關(guān)的交換網(wǎng)邏輯結(jié)構(gòu)示意圖。如圖 2和圖3所示，交換網(wǎng)功能是由位于線卡(Line Card)上的隊列管理設(shè)備和位 于交換網(wǎng)板卡上的交換設(shè)備共同完成。根據(jù)信元輸入和輸出交換網(wǎng)的方向不同，可將隊列管理設(shè)備劃分為上行 隊列管理設(shè)備和下行隊列管理設(shè)備。在入口方向上，上行隊列管理設(shè)備將從 本線卡輸入的信元進(jìn)行虛擬輸出排隊，并盡早送至相應(yīng)的交換設(shè)備去完成交 換；在出口方向上，下行隊列管理設(shè)備將交換設(shè)備輸出的信元進(jìn)行排隊，將 屬于同 一個報文的各信元重組為報文。交換網(wǎng)板卡上包括一個或多個交換設(shè)備。每個交換設(shè)備包括交換矩陣模 塊和仲裁(Arbiter)模塊，交換矩陣模塊包括有N個輸入端和N個輸出端， 每個輸入端和一個上行隊列管理設(shè)備連接，每個輸出端與一個下行隊列管理 設(shè)備連接，輸入端延長線和輸出端延長線的每個交叉點為一個無緩存 (Buffer-less)功能的交叉開關(guān)(Crossbar)。仲裁模塊用于向上行隊列管 理設(shè)備獲取待交換信元的目的端口信息，根據(jù)待交換信元的目的端口信息仲 裁輸入端和輸出端之間的匹配關(guān)系，將仲裁結(jié)果發(fā)送給上行隊列管理設(shè)備， 以使上行隊列管理設(shè)備根據(jù)仲裁結(jié)果將信元調(diào)度到交換矩陣模塊的輸入端 上，此外，仲裁模塊還根據(jù)仲裁結(jié)果配置交換矩陣模塊中各交叉開關(guān)的狀態(tài)， 以將交換矩陣模塊輸入端的信元交換到相應(yīng)的輸出端上。圖4為本發(fā)明第二實施例提供的交換信元的方法流程圖。本實施例以圖 2和圖3所示的應(yīng)用場景為例，說明本發(fā)明交換信元的方法的技術(shù)方案。如 圖4所示，交換信元的方法包括41、向各上行隊列管理設(shè)備獲取當(dāng)前時隙內(nèi)，待交換信元需要交換到的目的端口信息。每個上行隊列管理設(shè)備維護有N個V0Q，每個V0Q中的所有信元的目的 端口指向相同的輸出端，屬于相同報文的所有信元排列在同一個V0Q中。每 個時隙內(nèi)， 一個輸入端只能完成一個信元的交換，即在同一個上行隊列管理 設(shè)備中，每個時隙內(nèi)只有一個V0Q中的一個信元進(jìn)行交換。上行隊列管理設(shè) 備將待交換信元需要交換到的目的端口信息上報給交換設(shè)備。42、根據(jù)需要交換到的目的端口信息和各輸入端對應(yīng)的連續(xù)調(diào)度約束信 息，建立輸入端口和輸出端口之間的匹配關(guān)系。每個輸入端維護有一個報文長度計數(shù)器(以下簡稱CP )和才艮文結(jié)束指示 器(以下簡稱EP)，通過CP值和EP值來確定信元的連續(xù)調(diào)度約束信息。連 續(xù)調(diào)度約束信息可預(yù)先配置，也可在交換i殳備確定輸入端口和輸出端口的匹 配關(guān)系之后確定。具體的，在確定CP值時，輸入端可通過逐個4企測V0Q中的 信元的屬性，根據(jù)檢測結(jié)果確定待交換信元所屬報文包括的信元的總數(shù)，將 報文包括的信元總數(shù)配置CP的值。該方法的計算復(fù)雜度較大，為了降低復(fù)雜 度，輸入端可根據(jù)V0Q隊列長度近似估算出報文長度，例如將報文長度設(shè) 置為V0Q隊列長度的1/2。 EP值可根據(jù)當(dāng)前需要調(diào)度信元的屬性確定，如果 當(dāng)前需要調(diào)度的信元為一個報文的末信元，EP的值為1，否則EP的值為0。 由于近似估算的報文長度與報文實際長度可能存在偏差，因此輸入端可將CP 值和EP值共同作為連續(xù)調(diào)度約束信息，在CP減小為O之后，可在后續(xù)時隙 中繼續(xù)維持已建立的輸入端和輸出端之間的匹配關(guān)系，直至調(diào)度的當(dāng)前信元 為報文的末信元，即EP的值為1。在建立或維持輸入端和輸出端之間的匹配關(guān)系時，每個時隙匹配流程最 多需要經(jīng)過log2N次迭代，每次迭代可包括"請求(Request )—準(zhǔn)予(Grant)— 接受(Accept)"三個階段。具體的，42可進(jìn)一步包括421-425。421、請求(Request)階段在輸入端根據(jù)自身相關(guān)的連續(xù)調(diào)度約束信 息確定需要連續(xù)調(diào)度信元時，向上一時隙已建立匹配關(guān)系的指定輸出端發(fā)送請求消息；或者，在輸入端根據(jù)各自相關(guān)的連續(xù)調(diào)度約束信息確定不需要連 續(xù)調(diào)度信元時，在當(dāng)前時隙的首次迭代匹配過程中不向上一時隙已建立匹配 關(guān)系的指定輸出端發(fā)送請求消息，可向其他輸出端發(fā)送請求消息。對應(yīng)某一輸入端，如果CP值不等于0且EP值等于0,則說明通過上一 時隙已建立的輸入端和輸出端之間的匹配關(guān)系，上一時隙交換的信元所屬的 報文包括的所有信元還沒有完整調(diào)度，在當(dāng)前時隙內(nèi)，上一時隙已建立的輸 入端和輸出端之間的匹配關(guān)系需要維持，該情形下，該輸入端需要向上一時 隙已匹配的輸出端對應(yīng)的輸出端發(fā)送請求消息。對應(yīng)某一輸入端，如果CP值等于0且EP值等于1，則說明通過上一時 隙已建立的輸入端和輸出端之間的匹配關(guān)系，上一時隙交換的信元所屬的報 文已經(jīng)完整調(diào)度，在當(dāng)前時隙內(nèi)，上一時隙已建立的輸入端和輸出端之間的 匹配關(guān)系可以不維持，該情形下，該輸入端在當(dāng)前時隙的首次迭代匹配過程 中不需要向上一時隙已匹配的輸出端發(fā)送請求消息，用以通知上一時隙已匹 配的輸出端，本輸入端已經(jīng)完成屬于同一報文不同信元的連續(xù)調(diào)度。如果在 首次迭代匹配過程中，該輸入端對應(yīng)的上一時隙已匹配的輸出端與其他輸入 端沒有建立匹配關(guān)系，且該輸入端與其他輸出端也沒有建立匹配關(guān)系，則在 后續(xù)迭代匹配過程(如第二次迭代匹配過程、第三次迭代匹配過程等)中， 該輸入端還可向上一時隙已匹配的輸出端發(fā)送請求消息，以調(diào)度該輸入端中 屬于其它報文的信元。422、準(zhǔn)予(Grant)階段在輸出端接收到上一時隙已建立匹配關(guān)系的 輸入端發(fā)送的請求消息時，向上一時隙已建立匹配關(guān)系的輸入端發(fā)送準(zhǔn)予消 息；或者，在輸出端沒有接收到上一時隙已建立匹配關(guān)系的輸入端發(fā)送的請 求消息時，根據(jù)已接收到的其它輸入端發(fā)送的請求消息，以輪詢匹配的方式 確定一個需要服務(wù)的輸入端，向需要服務(wù)的輸入端發(fā)送準(zhǔn)予消息。每個輸出端維護一個GP指針，用于指示上一時隙與自身建立匹配關(guān)系的 輸入端。如果接收到的請求消息中攜帶的輸入端信息，與GP指向的輸入端信息相同，則輸出端向GP指向的輸入端發(fā)送準(zhǔn)予消息。如果接收到的各請求消息中攜帶的輸入端信息，與GP指向的輸入端信息都不同，輸出端根據(jù)輪詢匹 配的方式進(jìn)行選擇，即首先從上一時隙GP指向的輸入端開始，并按照輸入端 序號遞加方式逐個檢測輸入端，最先檢測到的已發(fā)送請求消息的輸入端，作 為當(dāng)前時隙需要服務(wù)的輸入端，向需要服務(wù)的輸入端發(fā)送準(zhǔn)予消息。舉例說明假設(shè)輸入端數(shù)和輸出端數(shù)分別為24,某一輸出端的GP指針 在上一時隙指向的輸入端為輸入端10,在本次迭代中有輸入端8， 15, 20向 該輸出端發(fā)送了請求消息。該輸出端首先從輸入端IO開始，并按照輸入端序 號遞加方式逐個檢測輸入端。本例中，該輸出端選擇輸入端15作為當(dāng)前時隙 需要服務(wù)的輸入端，向輸入端15發(fā)送準(zhǔn)予消息。這樣處理的好處在于在當(dāng) 前時隙的匹配流程結(jié)束之后，在下一時隙的匹配流程的第 一次迭代過程中， 如果輸入端和輸出端已經(jīng)建立的匹配關(guān)系不需要維持，該輸出端則可按照輪 詢匹配的方式選擇其它輸入端，與自身建立匹配關(guān)系。423、接受(Accept)階段在輸入端接收到上一時隙已建立匹配關(guān)系的 指定輸出端發(fā)送的準(zhǔn)予消息時，向上一 時隙已建立匹配關(guān)系的指定輸出端發(fā) 送接受消息，以維持自身與指定輸出端之間的匹配關(guān)系；或者，在輸入端沒 有接收到上一時隙已建立匹配關(guān)系的指定輸出端發(fā)送的準(zhǔn)予消息時，根據(jù)已 接收到的其它輸出端發(fā)送的準(zhǔn)允消息，以輪詢匹配的方式確定一個其它指定 輸出端，向其它指定輸出端發(fā)送接受消息，以建立自身和所述其它指定輸出 端之間的匹配關(guān)系。每個輸入端上維護一個AP指針，用于指示上一時隙與自身建立匹配關(guān)系 的輸出端。如果接收到的準(zhǔn)予消息中攜帶的輸出端信息，與AP指向的輸出端 信息相同，則輸入端向AP指向的輸入端發(fā)送接受消息。如果接收到的各準(zhǔn)予 消息中攜帶的輸出端信息，與AP指向的輸出端信息都不同，輸入端則根據(jù)輪 詢匹配的方式進(jìn)行選擇當(dāng)前時隙指定匹配的輸出端，即首先從上一時隙AP指 向的輸出端開始，并按照輸出端號遞加方式逐個檢測輸出端，最先檢測到的已發(fā)送準(zhǔn)予消息的輸出端，作為當(dāng)前時隙指定匹配的輸出端，向指定匹配的 輸出端發(fā)送接受消息。舉例說明假設(shè)某一輸入端的AP指針在上一時隙指向的輸出端為輸出端 10，在本次迭代中有輸出端8， 15, 20向該輸入端發(fā)送了接受消息。該輸入 端首先從輸出端10開始，并按照輸出端序號遞加方式逐個檢測輸出端。本例 中，該輸入端選擇輸出端15作為當(dāng)前時隙指定匹配的輸出端，向輸出端15 發(fā)送接受消息，并將自身的AP指針指向該輸出端15;輸出端15在接收到接 受消息時，將自身的GP指針指向發(fā)送接受消息的輸入端。424、 是否成功建立新的輸入端與輸出端的匹配關(guān)系，或者，迭代次數(shù)是 否未超過預(yù)定閾值；如果是，執(zhí)行425;否則，本時隙迭代匹配過程結(jié)束， 執(zhí)行43。425、 確定未匹配的輸入端和未匹配的輸出端，未匹配的llT入端和未匹配 的輸出端之間執(zhí)行421。通過上述421-423,部分輸入端和輸出端之間的匹配關(guān)系已經(jīng)確定。對 于未建立匹配關(guān)系的輸入端和輸出端，則重復(fù)執(zhí)行上述迭代流程，如425所 示。如果某一次迭代流程執(zhí)行結(jié)束后，沒有成功建立任何輸入端和輸出端之 間的端口匹配關(guān)系，則說明本次匹配流程已經(jīng)建立最大端口數(shù)匹配，則匹配 流程結(jié)束；或者，如果迭代次數(shù)已超過預(yù)定閾值，則本時隙的匹配流程結(jié)束。43、 生成仲裁結(jié)果，該仲裁結(jié)果包括輸入端和輸出端之間的匹配關(guān)系信 息；向相應(yīng)的上行隊列管理設(shè)備發(fā)送仲裁結(jié)果，并根據(jù)仲裁結(jié)果配置各交叉 開關(guān)的狀態(tài)。44、 將上行隊列管理設(shè)備上待交換的信元調(diào)度到交換矩陣的輸入端，并 將輸入端的信元交換到指定匹配的輸出端上；同時，更新輸入端對應(yīng)的連續(xù) 調(diào)度約束信息。如果調(diào)度的信元是一個報文的末信元(即EOP信元)，則將CP的值設(shè)置 為0， EP的值設(shè)置為1;如果調(diào)度的信元時CP的原數(shù)值大于0,則將CP的值減小1;如果調(diào)度的信元不是一個報文的末信元且CP的原數(shù)值等于0， EP的 原數(shù)值等于1,則需要重新計算該信元所屬報文的長度信息，根據(jù)報文的長 度信息重新確定CP的值，并且將EP的值設(shè)置為0;確定CP值的方法詳見上 述42的記載，在此不再贅述。
45、輸出端將信元交換到下行隊列管理設(shè)備，以便下行隊列管理設(shè)備將 出口方向上屬于同一才艮文的各信元重組為一個報文。
本實施例交換信元的方法中，由于屬于同一個報文的不同信元是在連續(xù) 的時隙內(nèi)分別調(diào)度的，因此縮短了在交換設(shè)備中轉(zhuǎn)發(fā)報文所需的時延，下行 隊列管理設(shè)備可在較集中的時隙接收到屬于同 一報文的各信元，因而下行隊 列管理設(shè)備進(jìn)行報文重組的復(fù)雜度明顯降低，有利于減少下行隊列管理設(shè)備 所需的緩存容量，提高下行隊列管理設(shè)備的緩存利用率。本實施例交換信元 的方法復(fù)雜度較低，有利于該方法的硬件實現(xiàn)。
圖5為本發(fā)明第三實施例提供的交換設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示， 本實施例提供的交換設(shè)備包括交換矩陣模塊51和仲裁模塊52。
交換矩陣模塊51具有多個輸入端、多個輸出端和多個交叉開關(guān)，用于根 據(jù)仲裁模塊52的配置結(jié)果，將輸入端的信元交換到相應(yīng)的指定輸出端。
仲裁模塊52用于獲取各輸入端的待交換信元需要交換到的目的輸出端 信息；根據(jù)待交換信元需要交換到的目的輸出端信息，建立各輸入端與指定 輸出端的匹配關(guān)系，且在已建立匹配關(guān)系的任一輸入端完成屬于同 一報文的 各信元的調(diào)度之前，維持上述任一輸入端與相應(yīng)的指定輸出端之間的匹配關(guān) 系；根據(jù)上述匹配關(guān)系，配置交換矩陣模塊51中交叉開關(guān)的狀態(tài)。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，可選的，仲裁模塊52還用于在建立各輸入端 與指定輸出端的匹配關(guān)系之后，確定各輸入端對應(yīng)的連續(xù)調(diào)度約束信息；根 據(jù)各輸入端相應(yīng)的連續(xù)調(diào)度約束信息，確定是否需要維持上一時隙上述任一 輸入端與相應(yīng)的指定輸出端之間的匹配關(guān)系；在確定不需要維持上一時隙上 述任一輸入端與相應(yīng)的指定輸出端之間的匹配關(guān)系時，建立上述任一輸入端與其它指定輸出端之間的匹配關(guān)系。
具體的，仲裁模塊52還可進(jìn)一步包括輸入端處理單元521和輸出端處理 單元522。
輸入端處理單元521用于在任一輸入端根據(jù)連續(xù)調(diào)度約束信息確定需要 連續(xù)調(diào)度信元時，向上一時隙已建立匹配關(guān)系的指定輸出端發(fā)送請求消息； 在上述任一輸入端接收到上一時隙已建立匹配關(guān)系的指定輸出端發(fā)送的準(zhǔn)予 消息時，向上一時隙已建立匹配關(guān)系的指定輸出端發(fā)送接受消息，以維持上 述任一輸入端與指定輸出端之間的匹配關(guān)系。
輸出端處理單元522用于在上述指定輸出端接收到上一時隙已建立匹配 關(guān)系的輸入端發(fā)送的請求消息時，向上一時隙已建立匹配關(guān)系的輸入端發(fā)送 準(zhǔn)予消息。
進(jìn)一步的，輸入端處理單元521還可用于在任一輸入端根據(jù)所述連續(xù)調(diào) 度約束信息確定不需要連續(xù)調(diào)度信元時，在當(dāng)前時隙的首次迭代匹配過程中 不向上一時隙已建立匹配關(guān)系的指定輸出端發(fā)送請求消息；在上述任一輸入 端沒有接收到上一時隙已建立匹配關(guān)系的指定輸出端發(fā)送的準(zhǔn)予消息時，根 據(jù)已接收到的其它輸出端發(fā)送的準(zhǔn)允消息，以輪詢匹配的方式確定一個其它
指定輸出端，向確定的其它指定輸出端發(fā)送接受消息，以建立上述任一輸入 端和其它指定輸出端之間的匹配關(guān)系。
輸出端處理單元522還用于在上述指定輸出端沒有接收到上一時隙已建 立匹配關(guān)系的輸入端發(fā)送的請求消息時，根據(jù)已接收到的其它輸入端發(fā)送的 請求消息，以輪詢匹配的方式確定一個需要服務(wù)的輸入端，向確定的需要服 務(wù)的輸入端發(fā)送準(zhǔn)予消息。
本實施例交換設(shè)備通過仲裁模塊進(jìn)行仲裁決策過程中，考慮了信元之間 的關(guān)聯(lián)關(guān)系，在已建立匹配關(guān)系的任一輸入端完成屬于同 一報文的各信元的 調(diào)度之前，維持輸入端與相應(yīng)的指定輸出端之間的匹配關(guān)系不變，使得屬于 同 一報文的各信元可得到連續(xù)調(diào)度，因而縮短在交換設(shè)備中轉(zhuǎn)發(fā)報文所需的時延，改善了交換設(shè)備的報文時延性能。
本實施例交換設(shè)備的表現(xiàn)實體不受限制，可作為一個獨立的設(shè)備，也可 作為一個功能模塊集成在可實現(xiàn)交換網(wǎng)功能的路由器、交換機、服務(wù)器、計 算機系統(tǒng)或其他需要數(shù)據(jù)交換的設(shè)備中，其工作機理可參見圖1-圖4對應(yīng)實 施例的記載，不再贅述。
圖6為本發(fā)明第四實施例提供的交換系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖6所示，
本實施例提供的交換系統(tǒng)包括多個上行管理隊列設(shè)備，多個下行管理隊列 設(shè)備， 一個或多個交換設(shè)備。圖6示意出了交換系統(tǒng)中包括有多個交換設(shè)備 的情形，其中，上行管理隊列設(shè)備分別與每個交換設(shè)備中的仲裁模塊及交換 矩陣模塊中的輸入端連接；下行管理隊列設(shè)備分別與交換矩陣模塊中的輸出 端連接。對于交換系統(tǒng)中包括有一個交換設(shè)備的情形的交換系統(tǒng)架構(gòu)，可參 見圖3的記載。本實施例中，上行管理隊列i殳備和下行管理隊列設(shè)備可作為 兩個獨立的設(shè)備設(shè)置，可以作為集中設(shè)置在一個管理隊列設(shè)備中。
如果交換系統(tǒng)中包括有多個交換設(shè)備，為了降低下行管理隊列設(shè)備重組 報文的復(fù)雜度，屬于同 一報文的不同信元需要在同 一交換設(shè)備中進(jìn)行交換， 具體交換的機理可參見圖2-圖4對應(yīng)實施例的記載，不再贅述。
本實施例交換系統(tǒng)中，由于交換設(shè)備將屬于同 一個才艮文的不同信元在連 續(xù)的時隙內(nèi)分別調(diào)度的，因此縮短了在交換設(shè)備中轉(zhuǎn)發(fā)報文所需的時延，下 行隊列管理設(shè)備可在較集中的時隙接收到屬于同 一報文的各信元，因而下行 隊列管理設(shè)備進(jìn)行報文重組的復(fù)雜度明顯降低，有利于減少下行隊列管理設(shè) 備所需的緩存容量，提高下行隊列管理設(shè)備的緩存利用率。本實施例交換信 元的方法復(fù)雜度較低，有利于該方法的硬件實現(xiàn)。
本實施例交換系統(tǒng)的表現(xiàn)實體不受限制，可作為多個獨立設(shè)備構(gòu)成的一 個系統(tǒng)，也可作為在一個內(nèi)部分布的多個功能模塊的設(shè)備，如可實現(xiàn)交換網(wǎng) 功能的路由器、交換機、服務(wù)器、計算機系統(tǒng)或其他需要數(shù)據(jù)交換的設(shè)備中 等，其交換設(shè)備的細(xì)化功能結(jié)構(gòu)參見圖6對應(yīng)實施例的記載，交換系統(tǒng)中各部件之間交互的機理可參見圖2-圖4對應(yīng)實施例的記載，不再贅述。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解附圖只是一個實施例的示意圖，附圖中 的模塊或流程并不一定是實施本發(fā)明所必須的。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實施例中的裝置中的模塊可以按照本實 施例描述分布于本實施例列舉的裝置中，也可以進(jìn)行相應(yīng)變化位于不同于本 實施例的一個或多個裝置中。上述實施例的模塊可以合并為一個模塊，也可 以進(jìn)一步拆分成多個子模塊。
上述本發(fā)明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優(yōu)劣。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實現(xiàn)上述方法實施例的全部或部分步驟 可以通過程序指令相關(guān)的硬件來完成，前述的程序可以存儲于一計算機可讀 取存儲介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時，執(zhí)行包括上述方法實施例的步驟；而前述 的存儲介質(zhì)包括R0M、 RAM、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。
最后應(yīng)說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其 限制;盡管參照前述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對前述實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者 對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù) 方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明實施例技術(shù)方案的范圍。
權(quán)利要求
1、一種交換信元的方法，其特征在于，包括獲取各輸入端的待交換信元需要交換到的目的輸出端信息；根據(jù)待交換信元需要交換到的目的輸出端信息，建立各輸入端與指定輸出端的匹配關(guān)系，且在已建立匹配關(guān)系的任一輸入端完成屬于同一報文的各信元的調(diào)度之前，維持所述任一輸入端與相應(yīng)的指定輸出端之間的匹配關(guān)系；根據(jù)所述匹配關(guān)系，將所述任一輸入端屬于同一報文的各信元依次交換到相應(yīng)的指定輸出端。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交換信元的方法，其特征在于， 所述建立各輸入端與指定輸出端的匹配關(guān)系之后，還包括確定各輸入端對應(yīng)的連續(xù)調(diào)度約束信息；所述維持任一輸入端與相應(yīng)的指定輸出端之間的匹配關(guān)系，包括 根據(jù)各輸入端相應(yīng)的連續(xù)調(diào)度約束信息，確定是否需要維持上一時隙所述任一輸入端與相應(yīng)的指定輸出端之間的匹配關(guān)系；在確定不需要維持上一時隙所述任一輸入端與相應(yīng)的指定輸出端之間的匹配關(guān)系時，建立所述任一輸入端與其它指定輸出端之間的匹配關(guān)系。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的交換信元的方法，其特征在于，根據(jù)所述任一 輸入端相應(yīng)的連續(xù)調(diào)度約束信息，維持上一時隙所述任一輸入端與相應(yīng)的指 定輸出端之間的匹配關(guān)系，包括在所述任一輸入端根據(jù)所述連續(xù)調(diào)度約束信息確定需要連續(xù)調(diào)度信元 時，向上一時隙已建立匹配關(guān)系的指定輸出端發(fā)送請求消息；在所述指定輸出端接收到上一時隙已建立匹配關(guān)系的輸入端發(fā)送的請求 消息時，向所述上一時隙已建立匹配關(guān)系的所述任一輸入端發(fā)送準(zhǔn)予消息；在所述任一輸入端接收到上一時隙已建立匹配關(guān)系的指定輸出端發(fā)送的 準(zhǔn)予消息時，向所述上一時隙已建立匹配關(guān)系的指定輸出端發(fā)送接受消息， 以維持所述任一輸入端與所述指定輸出端之間的匹配關(guān)系。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的交換信元的方法，其特征在于，在確定不需要 維持上一時隙所述任一輸入端與相應(yīng)的指定輸出端之間的匹配關(guān)系時，建立 所述任一輸入端與其它指定輸出端之間的匹配關(guān)系，包括在所述任一輸入端根據(jù)所述連續(xù)調(diào)度約束信息確定不需要連續(xù)調(diào)度信元 時，在當(dāng)前時隙的首次迭代匹配過程中不向上一時隙已建立匹配關(guān)系的指定 輸出端發(fā)送請求消息；在所述指定輸出端沒有接收到上一時隙已建立匹配關(guān)系的輸入端發(fā)送的 請求消息時，根據(jù)已接收到的其它輸入端發(fā)送的請求消息，以輪詢匹配的方 式確定一個需要服務(wù)的輸入端，向所述需要服務(wù)的輸入端發(fā)送準(zhǔn)予消息；在所述任一輸入端沒有接收到上一時隙已建立匹配關(guān)系的指定輸出端發(fā) 送的準(zhǔn)予消息時，根據(jù)已接收到的其它輸出端發(fā)送的準(zhǔn)允消息，以輪詢匹配 的方式確定一個其它指定輸出端，向所述其它指定輸出端發(fā)送接受消息，以 建立所述任一輸入端和所述其它指定輸出端之間的匹配關(guān)系。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的交換信元的方法，其特征在于， 所述連續(xù)調(diào)度約束信息包括從待交換信元開始需要連續(xù)調(diào)度的信元數(shù)； 所述確定各輸入端對應(yīng)的連續(xù)調(diào)度約束信息包括獲取所述待交換信元所屬報文包括的信元數(shù)，根據(jù)所述信元數(shù)確定從待交換信元開始需要連續(xù)調(diào) 度的<言元凄史。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的交換信元的方法，其特征在于， 所述連續(xù)調(diào)度約束信息還包括是否需要連續(xù)調(diào)度的指示信息；所述確定各輸入端對應(yīng)的連續(xù)調(diào)度約束信息還包括檢測所述待交換信 元的屬性，在所述待交換信元為報文的末信元時，確定所述指示信息為不需 要連續(xù)調(diào)度，否則，確定所述指示信息為需要連續(xù)調(diào)度。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的交換信元的方法，其特征在于，在將輸入 端屬于同 一報文的任一信元交換到相應(yīng)的指定輸出端之后，還包括更新各輸入端對應(yīng)的連續(xù)調(diào)度約束信息。
8、 一種交換設(shè)備，其特征在于，包括仲裁模塊以及具有多個輸入端、 多個輸出端和多個交叉開關(guān)的交換矩陣模塊；所述仲裁模塊用于獲取各輸入端的待交換信元需要交換到的目的輸出端 信息；根據(jù)待交換信元需要交換到的目的輸出端信息，建立各輸入端與指定 輸出端的匹配關(guān)系，且在已建立匹配關(guān)系的任一l俞入端完成屬于同 一才艮文的 各信元的調(diào)度之前，維持所述任一輸入端與相應(yīng)的指定輸出端之間的匹配關(guān) 系；根據(jù)所述匹配關(guān)系，配置所述交換矩陣模塊中交叉開關(guān)的狀態(tài)；所述交換矩陣模塊用于根據(jù)所述仲裁模塊的配置結(jié)果，將所述任一輸入 端屬于同 一報文的各信元依次交換到相應(yīng)的指定輸出端。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的交換設(shè)備，其特征在于， 所述仲裁模塊還用于在建立各輸入端與指定輸出端的匹配關(guān)系之后，確定各輸入端對應(yīng)的連續(xù)調(diào)度約束信息；根據(jù)各輸入端相應(yīng)的連續(xù)調(diào)度約束信 息，確定是否需要維持上一時隙所述任一輸入端與相應(yīng)的指定輸出端之間的 匹配關(guān)系；在確定不需要維持上一時隙所述任一輸入端與相應(yīng)的指定輸出端 之間的匹配關(guān)系時，建立所述任一輸入端與其它指定輸出端之間的匹配關(guān)系。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的交換設(shè)備，其特征在于，所述仲裁模塊包括 輸入端處理單元，用于在所述任一輸入端根據(jù)所述連續(xù)調(diào)度約束信息確定需要連續(xù)調(diào)度信元時，向上一時隙已建立匹配關(guān)系的指定輸出端發(fā)送請求 消息；在所述任一輸入端接收到上一時隙已建立匹配關(guān)系的指定輸出端發(fā)送 的準(zhǔn)予消息時，向所述上一時隙已建立匹配關(guān)系的指定輸出端發(fā)送接受消息， 以維持所述任一輸入端與所述指定輸出端之間的匹配關(guān)系；輸出端處理單元，用于在所述指定輸出端接收到上一時隙已建立匹配關(guān) 系的輸入端發(fā)送的請求消息時，向所述上一時隙已建立匹配關(guān)系的所述任一 輸入端發(fā)送準(zhǔn)予消息。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的交換設(shè)備，其特征在于， 所述輸入端處理單元還用于在所述任一輸入端根據(jù)所述連續(xù)調(diào)度約束信息確定不需要連續(xù)調(diào)度信元時，在當(dāng)前時隙的首次迭代匹配過程中不向上一時隙已建立匹配關(guān)系的指定輸出端發(fā)送請求消息；在所述任一輸入端沒有接 收到上一時隙已建立匹配關(guān)系的指定輸出端發(fā)送的準(zhǔn)予消息時，根據(jù)已接收 到的其它輸出端發(fā)送的準(zhǔn)允消息，以輪詢匹配的方式確定一個其它指定輸出 端，向所述其它指定輸出端發(fā)送接受消息，以建立所述任一輸入端和所述其 它指定輸出端之間的匹配關(guān)系；所述輸出端處理單元還用于在所述指定輸出端沒有接收到上一時隙已建 立匹配關(guān)系的輸入端發(fā)送的請求消息時，根據(jù)已接收到的其它輸入端發(fā)送的 請求消息，以輪詢匹配的方式確定一個需要服務(wù)的輸入端，向所述需要服務(wù) 的輸入端發(fā)送準(zhǔn)予消息。
12、 一種交換系統(tǒng)，包括用于調(diào)度信元的上行管理隊列設(shè)備和下行管 理隊列設(shè)備，其特征在于，還包括至少一個如權(quán)利要求8所述的交換設(shè)備；所述上行管理隊列設(shè)備與所述交換設(shè)備中的仲裁模塊及交換矩陣模塊中的輸 入端連接；所述下行管理隊列設(shè)備與交換矩陣模塊中的輸出端連接。
全文摘要
本發(fā)明實施例涉及一種交換信元的方法、交換設(shè)備和交換系統(tǒng)。其中，交換信元的方法包括獲取各輸入端的待交換信元需要交換到的目的輸出端信息；根據(jù)待交換信元需要交換到的目的輸出端信息，建立各輸入端與指定輸出端的匹配關(guān)系，且在已建立匹配關(guān)系的任一輸入端完成屬于同一報文的各信元的調(diào)度之前，維持所述任一輸入端與相應(yīng)的指定輸出端之間的匹配關(guān)系；根據(jù)所述匹配關(guān)系，將所述任一輸入端屬于同一報文的各信元依次交換到相應(yīng)的指定輸出端。本發(fā)明實施例使得屬于同一報文的各信元可得到連續(xù)調(diào)度，因而縮短在交換設(shè)備中轉(zhuǎn)發(fā)報文所需的時延。
文檔編號H04L12/56GK101626347SQ20091016522
公開日2010年1月13日 申請日期2009年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月13日
發(fā)明者孫團會, 健 宋, 曹愛娟, 李德豐, 皓 蘇 申請人:華為技術(shù)有限公司