[发明专利]基于输入交叉点缓存快速分组交换网络的流量控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于输入交叉点缓存快速分组交换网络的流量控制方法，属于快速分组交换的技术领域。

背景技术

传统分组交换技术是在20世纪60年代末至70年代初研制成功的。当时所用的传输媒质主要是铜线（包括同轴电缆和双绞线电缆），传输速率低，传输误码率高，因而网络性能的瓶颈是传输链路，而不是交换机。

经过数十年的发展，链路的主要传输媒质已经变为光纤，其传输速率高达几Gbits，传输误码率低到10^-9以下。网络性能的瓶颈不再是传输链路，而是节点的交换机。这就驱使人们去研究快速分组交换技术。

快速分组交换的基本思路是简化分组交换机的协议处理，将复杂性推向网络终端系统。实现快速分组交换的具体技术措施有如下几种：

（1）取消链路层的差错控制和流量控制，通过端到端的差错控制来解决极少发生的差错。

（2）采用硬件实现分组转发和并行处理技术。

（3）采用固定长度的小分组。因为缩短分组长度有利于减小分组转发的时延，尽管这样处理会引起单位时间内到达的分组数的增加，但是，其优点还是主要的。采用固定长度的分组有利于分组交换机的硬件设计，便于安排从不同的端口输入分组，并实行并行交换。

快速分组交换采用的交换网络的结构和数据包缓存器的设置是不可分割的。设置缓存器的主要目的是解决输出冲突问题。快速分组交换的整个交换系统由输入端、输出端和交换开关组成。

基于纵横式交换矩阵crossbar的交换网络结构组成按照缓存器的设置主要分为：输入缓存IQ（Input Queued）、输出缓存OQ（Output Queued）、输入输出缓存CIOQ（Combined Input and Output Queued）、交叉点缓存CQ（Crosspoint Queued）和输入交叉点缓存CICQ（Combined Input and Crosspoint Queued）等。其中，基于crossbar的输入交叉点缓存交换网络为现有技术。本发明流量控制方法就是在基于crossbar的输入交叉点缓存交换网络的结构基础上提出的。

参见图1，介绍一种基于crossbar的输入交叉点缓存交换网络的结构组成：该交换网络在输入端和交换开关的交叉点都设有缓存器。在每个输入端都设有N个输出虚拟队列，分别对应的不同输出端，用于缓存发往相应输出端的数据包。输入端的每个输出虚拟队列VOQ与各个交叉点缓存器CP是一一对应的。例如，输入端1接收到发往输出端1的数据包，将其缓存于输出虚拟队列VOQ11，通过输出调度模块1将该数据包写入与VOQ11对应的交叉点缓存器CP11。再由输出端1中的输出调度模块将CP11中的数据包读取并发送。

图1所示的基于crossbar的输入交叉点缓存交换网络，也是本发明流量控制方法的应用场景或基础。下面简要说明该分组交换网络的结构组成，其设有：多个输入端、多个输出端和交换开关。其中：

N个输入端，用于完成输入数据包的缓存和数据包的输出调度。每个输入端设有：N个输出虚拟队列VOQ，用于缓存输入数据包。一个输出调度模块，用于接收交换开关发来的交叉点缓存器的状态信息，并根据输入端的输出虚拟队列的缓存状态信息和交叉点缓存器的状态信息完成输入端输出虚拟队列的数据包输出调度。

一个交换开关，用于完成数据包的缓存和交换。其中包括：交叉点缓存器，用于缓存数据包，并监视各个交叉点缓存器的占用状态，向输入端和输出端分别发送交叉点缓存状态更新信息；交换网络连接线，用于分别连接交叉点缓存器和输入端与输出端。

N个输出端，根据交换网络发过来的交叉点缓存状态信息完成数据包的输出调度，从交叉点缓存器中读取数据包，并向外转发。每个输出端都设有N个输出虚拟队列与交换开关中的交叉点缓存器一一对应，且输出端的每个输出虚拟队列中的数据包通过输出调度模块被写入交换开关中对应的交叉点缓存器。例如，输入端1中的输出虚拟队列VOQ11对应的交换开关中的交叉点缓存器为CP11。

因为数据包都是等长的，因此，下述四个时间的时长相等：即输入端接收一个数据包的时间、输入端向交叉点缓存器写入一个数据包的时间、输出端向外发送一个数据包的时间、以及输出端从交叉点缓存器读取一个数据包的时间，四者数值相同，且被称为一个时间槽。输入端通过输出调度模块在一个时间槽只能向交叉点缓存器写入一个数据包，同样地，输出端在一个时隙也只能从交叉点缓存读取一个数据包。

下面介绍快速分组交换的流量控制的发展现状：