路由器線卡QoS芯片ESL建模并仿真.pdf

1、伴隨Internet網(wǎng)絡(luò)的快速成長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)上承載的應(yīng)用的也在急劇增加，新業(yè)務(wù)種類不停地出現(xiàn)。但是IP協(xié)議的特點(diǎn)是無連接、盡力服務(wù)、每報(bào)文路由，在支撐需要服務(wù)質(zhì)量的業(yè)務(wù)的時(shí)候，這些特點(diǎn)反而成了最大的阻礙。所以，如果IP網(wǎng)絡(luò)要想更進(jìn)一步發(fā)展，就需要加強(qiáng)IP網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量（Quality of Service，QoS）的研究以解決以上描述的問題。因此，IP網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)問題需要一起解決：一個(gè)是路由交換的數(shù)據(jù)要越來越快，二個(gè)是服務(wù)質(zhì)量保障要越來越好。現(xiàn)

2、在，各個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商、標(biāo)準(zhǔn)化組織、科研單位、中高級(jí)院校、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商等等IP網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的組織都在圍繞著電信級(jí)IP QoS開展積極研究，已經(jīng)產(chǎn)生了很多研究成果、技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案、標(biāo)準(zhǔn)草案等等。
　　本文設(shè)計(jì)了一個(gè)路由器線卡上的QoS芯片ESL模型，應(yīng)用System C語(yǔ)言編寫建立了一個(gè)QoS芯片的軟件模型。因?yàn)椴捎昧薊SL方法，使得理論設(shè)計(jì)很容易轉(zhuǎn)化為RTL芯片架構(gòu)設(shè)計(jì)和仿真驗(yàn)證模型。整套模型包含一個(gè)QoS芯片頂層模型和配置管理、發(fā)包器、

3、隊(duì)列管理、隊(duì)列調(diào)度等4個(gè)子模塊模型。芯片頂層模型設(shè)計(jì)包括：頂層時(shí)鐘信號(hào)引入、子模塊間通信接口互連、公共數(shù)據(jù)存儲(chǔ)（類似TOP層數(shù)據(jù)寄存器、memory等）。發(fā)包器激勵(lì)模塊根據(jù)用戶配置的帶寬、包長(zhǎng)、優(yōu)先級(jí)、目的端口、目的板號(hào)等信息模擬路由器交換機(jī)經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)處理器處理后發(fā)到QoS芯片的入口流量。隊(duì)列管理模塊和隊(duì)列調(diào)度模塊是芯片的主體部分，采用新的多層次的 QoS調(diào)度算法，各個(gè)層級(jí)調(diào)度分別對(duì)應(yīng)Internet網(wǎng)絡(luò)邊緣路由器的業(yè)務(wù)層級(jí)。傳統(tǒng)分組公平

4、排隊(duì)算法需要路由器采取集中共享內(nèi)存或者輸出排隊(duì)，為了避免這些問題，本文設(shè)計(jì)了一套隊(duì)列調(diào)度速度檔位計(jì)算、更新和調(diào)度機(jī)制。隊(duì)列管理模塊可以根據(jù)每個(gè)隊(duì)列預(yù)設(shè)的隊(duì)列credit和透支credit，讓報(bào)文提前出隊(duì)。同時(shí)，當(dāng)隊(duì)列長(zhǎng)度和隊(duì)列credit改變時(shí)，隊(duì)列管理模塊使用本文設(shè)計(jì)的算法計(jì)算隊(duì)列調(diào)度檔位狀態(tài)。隊(duì)列調(diào)度模塊根據(jù)隊(duì)列的映射關(guān)系、優(yōu)先級(jí)以及隊(duì)列調(diào)度檔位狀態(tài)等信息，給隊(duì)列管理模塊添加credit和提供出隊(duì)機(jī)會(huì)。特別是隊(duì)列調(diào)度算法中的隊(duì)列調(diào)度