CN101383753A - 从设备级联的系统实现voq调度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现VOQ调度的方法，该方法包括如下步骤：第一步，若干从设备向主设备发送队列状态报告控制包，每个队列状态报告控制包包括该从设备的上行传输需求；第二步，主设备向若干从设备发送传输控制包，每个传输控制包包括主设备提供给该若干从设备的上行传输方案；若干从设备向与其级联的若干从设备发送级联控制包，每个级联控制包包括该从设备提供给与其级联的若干从设备的上行传输方案。作为改进，该方法在第一步之前还包括：主设备向若干从设备发送请求队列状态控制包，每个请求队列状态控制包表示主设备要求获得该从设备的上行传输需求。本发明可以在从设备级联的系统中实现VOQ调度，从而扩大VOQ调度方法的适用范围。

Description

从设备级联的系统实现VOQ调度的方法

技术领域

本发明涉及一种实现VOQ调度的方法。

背景技术

支持VOQ调度的系统中都包括一个主设备和若干个从设备，主设备接收来自从设备的数据，并通过出口链路传输出去。请参阅图1，图1是一个典型的支持VOQ调度的系统，包括一个主设备和N个从设备(N≥1)，每个从设备都直接连接到主设备。

为方便描述，将主设备到从设备的传输方向称为下行，将从设备到主设备的传输方向称为上行。

图1所示的系统中，主设备根据若干从设备的上行传输需求，向若干从设备提供上行传输方案，每个从设备根据接收到的上行传输方案进行上行传输。这种调度方式好像每个从设备的输出队列都位于主设备上，因此称为VOQ(Virtual Output Queue，虚拟输出队列)调度。

图1所示的系统中，每个从设备都通过独立的物理链路连接到主设备，主设备可以简单地基于物理接口识别各个从设备。可是主设备的物理接口有时无法满足与所有从设备的连接，这时一些从设备会相互级联，再通过其中一个从设备连接到主设备，请参阅图2。图2是一个从设备级联的系统，包括一个主设备和N个从设备(N≥2)。

图2所示的系统中，从设备1连接到主设备，N个从设备再按照序号大小依次级联。在这样的系统中如果要实现VOQ调度，必须解决的问题包括：其一，如何实现同一物理链路上的控制信息和普通数据的区分；其二，如何实现同一物理链路上的各数据包的发送设备和接收设备的识别。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种实现VOQ调度的方法，该方法可以适用于从设备级联的系统。

为解决上述技术问题，本发明实现VOQ调度的方法包括如下步骤：

第一步，若干从设备向主设备发送队列状态报告控制包，每个队列状态报告控制包包括该从设备的上行传输需求；

第二步，主设备向若干从设备发送传输控制包，每个传输控制包包括主设备提供给该若干从设备的上行传输方案；

若干从设备向与其级联的若干从设备发送级联控制包，每个级联控制包包括该从设备提供给与其级联的若干从设备的上行传输方案。

该方法的第二步中，若干从设备向与其级联的上级和/或下级从设备中的一个或多个发送级联控制包。

作为本发明的进一步改进是，该方法在第一步之前还包括：主设备向若干从设备发送请求队列状态控制包，每个请求队列状态控制包表示主设备要求获得该从设备的上行传输需求。

本发明可以在从设备级联的系统中实现VOQ调度，从而扩大VOQ调度方法的适用范围。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明：

图1是典型的支持VOQ调度的系统的示意图；

图2是从设备级联的系统的示意图；

图3是本发明实现VOQ调度的方法的示意图；

图4是本发明实现VOQ调度的改进方法的示意图；

图5是本发明的实施例给出的数据帧的通用格式的示意图；

图6是本发明的实施例给出的普通数据帧的格式的示意图；

图7是本发明的实施例给出的请求队列状态控制帧的格式的示意图；

图8是本发明的实施例给出的队列状态报告控制帧的格式的示意图；

图9是本发明的实施例给出的传输控制帧和级联控制帧的格式的示意图。

具体实施方式

本发明实现VOQ调度的方法请参阅图3，其中主设备和若干从设备所组成的系统如图2所示。该方法包括如下步骤：

第一步，从设备1、从设备2、……、从设备N中的一个或多个向主设备发送队列状态报告控制包，每个队列状态报告控制包包括该从设备的上行传输需求；

第二步，主设备向从设备1、从设备2、……、从设备N中的一个或多个发送传输控制包，每个传输控制包包括主设备提供给从设备1、从设备2、……、从设备N中的一个或多个的上行传输方案；

若干从设备i(1≤i≤N)向从设备1、……、从设备i-1、从设备i+1、从设备N中的一个或多个发送级联控制包，每个级联控制包包括该从设备i提供给从设备1、……、从设备i-1、从设备i+1、从设备N中的一个或多个的上行传输方案。

图3所示的方法对应于被动VOQ调度方式。所谓被动VOQ调度，就是一个或多个从设备定期生成队列状态报告数据包并发送给主设备。

本发明实现VOQ调度的改进方法请参阅图4，其中主设备和若干从设备所组成的系统如图2所示。该改进方法包括如下步骤：

第一步，主设备向从设备1、从设备2、……、从设备N中的一个或多个发送请求队列状态控制包，每个请求队列状态控制包表示主设备要求获得该从设备的上行传输需求；

第二步，从设备1、从设备2、……、从设备N中的一个或多个向主设备发送队列状态报告控制包，每个队列状态报告控制包包括该从设备的上行传输需求；

第三步，主设备向从设备1、从设备2、……、从设备N中的一个或多个发送传输控制包，每个传输控制包包括主设备提供给从设备1、从设备2、……、从设备N中的一个或多个的上行传输方案；

若干从设备i(1≤i≤N)向从设备1、……、从设备i-1、从设备i+1、从设备N中的一个或多个发送级联控制包，每个级联控制包包括该从设备i提供给从设备1、……、从设备i-1、从设备i+1、从设备N中的一个或多个的上行传输方案。

图4所示的方法对应于主动VOQ调度方式。所谓主动VOQ调度，就是一个或多个从设备接收到主设备发送的请求队列状态控制包后，生成队列状态报告数据包并发送给主设备。

为了便于描述，将本发明的请求队列状态控制包、队列状态报告控制包、传输控制包和级联控制包统称为各控制信息包，将各控制信息包和普通数据包统称为各数据包。

为了使应用范围更为广泛，本发明的各数据包采用带内管理(In-bandManagement)的方式，即各控制信息包与普通数据包以同样的物理链路进行传输，这样就不需要额外的物理接口和物理链路传输各控制信息包。

为了区分各数据包，同时为了识别各数据包的发送设备和接收设备，本发明的各数据包都包括类型标识符字段、优先级标识符字段、源设备标识符字段和目的设备标识符字段，其中：类型标识符字段表示该数据包为请求队列状态控制包、队列状态报告控制包、传输控制包、级联控制包或普通数据包中的一种；优先级标识符字段表示该数据包的优先级；源设备标识符字段表示发送该数据包的源设备；目的设备标识符字段表示接收该数据包的目的设备。

为了便于识别，每个设备均分配有一个独立的设备标识符，并且至少预留一个设备标识符表示向所有设备广播。

为了对上行普通数据包和下行普通数据包加以区分，所述的类型标识符字段还可以使用两个不同的值分别表示上行普通数据帧和下行普通数据帧。

当然，各数据包如果小于传输设备或传输网络的最小包长要求，则在该数据包中增加若干填充符以满足传输设备或传输网络的最小包长要求。

本发明的队列状态报告控制包，是从设备向主设备报告其上行传输需求的。具体地说，包括该从设备的上行队列的数量、每个上行队列的标识符、每个上行队列中普通数据包的数量和每个上行队列中每个普通数据包的长度。

本发明的传输控制包包括开关控制信息、队列控制信息、数据量控制信息或时间段控制信息之中的一种或几种，其中：开关控制信息表示从设备自接收到该数据包开始，是否允许上行传输；队列控制信息表示从设备自接收到该数据包开始，哪些队列允许上行传输，哪些队列不允许上行传输；数据量控制信息表示从设备自接收到该数据包开始，允许上行传输的数据量上限；时间段控制信息包括从设备自接收到该数据包开始，允许上行传输的时间段。从设备接收到所述的传输控制包后，即放弃之前的传输控制包所包含的上行传输方案。

本发明的级联控制包包括开关控制信息、队列控制信息、数据量控制信息或时间段控制信息之中的一种或几种，其中：开关控制信息表示从设备自接收到该数据包开始，是否允许上行传输；队列控制信息表示从设备自接收到该数据包开始，哪些队列允许上行传输，哪些队列不允许上行传输；数据量控制信息表示从设备自接收到该数据包开始，允许上行传输的数据量上限；时间段控制信息包括从设备自接收到该数据包开始，允许上行传输的时间段。从设备接收到所述的级联控制包后，即放弃之前的级联控制包所包含的上行传输方案。

下面以一个支持VOQ调度的、从设备级联的以太网网络为例，给出本发明的各数据包的数据格式。

由于以太网的传输单位是以太网帧，因此本实施例的各数据包都为数据帧的形式。本实施例给出的数据帧的通用格式请参阅图5，每个数据帧的开头包括一VOQ标签字段，该VOQ标签字段包括类型标识符字段、优先级标识符字段、源设备标识符字段和目的设备标识符字段。该类型标识符字段至少包括五个不同的值，分别对应本实施例的请求队列状态控制帧、队列状态报告控制帧、传输控制帧、级联控制帧和普通数据帧。该类型标识符字段还可以使用两个不同的值分别表示上行普通数据帧和下行普通数据帧。该优先级标识符字段表示该数据帧的优先级。该源设备标识符字段和目的设备标识符字段分别表示该数据帧的发送设备和接收设备。为了能够识别，需要为系统中的每个设备分配一个独立的设备标识符，并且至少预留一个设备标识符表示向所有设备广播。在VOQ标签字段之后是负载，这里的负载是广义概念，例如可以包括普通数据帧的目的地址段和源地址段。在负载之后是填充符，填充符是可选的，仅在数据帧的长度不满足以太网的最小帧长时，才需要根据需要填充若干填充符以满足以太网的最小帧长要求。每个帧的最后是帧检验序列字段，这里的帧检验序列字段的覆盖范围是VOQ标签字段的第一个字节到填充符的最后一个字节，如果填充符不存在，则为VOQ标签字段的第一个字节到负载的最后一个字节。

图5所示的数据帧的通用格式中，VOQ标签字段的长度为2字节，其中的类型标识符字段和优先级标识符字段的长度均为3比特，源设备标识符字段和目的设备标识符字段的长度各为5比特。

本实施例给出的各数据帧在符合通用格式的基础上，又各有区别，具体介绍如下。

本实施例给出的普通数据帧的格式请参阅图6，其中类型标识符字段的取值表示该数据帧为普通数据帧。如果类型标识符字段使用两个不同的值分别表示上行普通数据帧和下行普通数据帧，那么类型标识符字段的取值表示该数据帧为上行普通数据帧或下行普通数据帧。普通数据帧的优先级标识符字段由源设备给出，表示该普通数据帧的优先级。普通数据帧的源设备标识符字段和目的设备标识符字段没有意义，可以随意取值。

本实施例给出的请求队列状态控制帧的格式请参阅图7，其中类型标识符字段的取值表示该数据帧为请求队列状态控制帧。通常以太网帧的最小帧长为64字节，帧检验序列字段的长度为4字节，由于VOQ标签字段段的长度为2字节，因此填充符的长度为58字节，填充符的取值全为0。请求队列状态控制帧的优先级标识符字段没有意义，可以随意取值。

本实施例给出的队列状态报告控制帧的格式请参阅图8，其中类型标识符字段的取值表示该数据帧为队列状态报告控制帧。队列状态报告控制帧在VOQ标签字段之后是队列数字段，长度为1个字节，表示该数据帧包含的上行队列的数量。在队列数字段之后依次是队列标识符字段、帧数字段和帧长度字段。其中的队列标识符字段长度为1个字节，表示该上行队列的序号；帧数字段长度为1个字节，表示该上行队列中的普通数据帧的数量；帧长度字段的长度为2n个字节(n等于帧数字段的取值)，自上而下地依次以每2个字节表示该上行队列中的每个普通数据帧的长度。上述的队列序号字段、帧数字段和帧长度字段有m个(m等于队列数字段的取值)，这m个队列序号字段、帧数字段和帧长度字段自上而下依次排列，表示该队列状态报告控制帧中的各个上行队列的顺序、每个上行队列中的普通数据帧的数量和每个上行队列中每个普通数据帧的长度。队列状态报告控制帧的优先级标识符字段没有意义，可以随意取值。

本实施例给出的传输控制帧和级联控制帧的格式请参阅图9，其中类型标识符字段的取值表示该数据帧为传输控制帧或级联控制帧，其中目的设备标识符字段的取值表示向所有设备广播。传输控制帧和级联控制帧在VOQ标签字段之后是目的设备数字段，长度为1个字节，表示该数据帧包含的目的设备的数量。在目的设备数字段之后依次是标志符字段、单个目的设备标识符字段和控制标识符字段。其中的标志符字段长度为3比特，至少包括四个不同的值，分别对应开关控制信息、队列控制信息、数据量控制信息和时间段控制信息；单个目的设备标识符字段长度为5比特，表示该具体控制信息(从标志符字段到控制标识符字段的信息)的接收设备；控制标识符字段长度为2个字节，其含义根据标志符字段的取值不同而不同。上述的标志符字段、单个目的设备标识符字段和控制标识符字段有q个(q等于目的设备的取值)，这q个标志符字段、单个目的设备标识符字段和控制标识符字段自上而下依次排列，表示各具体控制信息的类型、接收设备和控制内容。传输控制帧和级联控制帧的优先级标识符字段没有意义，可以随意取值。

图9所示的传输控制帧和级联控制帧的格式中，当标志符字段的取值表示开关控制信息时，控制标识符字段的取值表示是否允许目的设备进行上行传输；当标志符字段的取值表示队列控制信息时，控制标识符字段的每一比特分别表示一个上行队列是否可以进行上行传输；当标志符字段的取值表示数据量控制信息时，控制标识符字段的取值表示该具体控制信息的接收设备进行上行传输的数据量上限；当标志符字段的取值表示时间段控制信息时，控制标识符字段的取值表示该具体控制信息的接收设备进行上行传输的时间段。另外，虽然目的设备标识符字段的取值表示向所有设备广播，实际每个具体控制信息的接收设备是由单个目的设备标识符字段的取值表示的。

Claims (29)

1.一种实现VOQ调度的方法，其特征是：该方法包括如下步骤：

第一步，若干从设备向主设备发送队列状态报告控制包，每个队列状态报告控制包包括该从设备的上行传输需求；

第二步，主设备向若干从设备发送传输控制包，每个传输控制包包括主设备提供给该若干从设备的上行传输方案；

若干从设备向与其级联的若干从设备发送级联控制包，每个级联控制包包括该从设备提供给与其级联的若干从设备的上行传输方案。

2.根据权利要求1所述的实现VOQ调度的方法，其特征是：该方法的第二步中，若干从设备向与其级联的上级和/或下级从设备中的一个或多个发送级联控制包。

3.根据权利要求1所述的实现VOQ调度的方法，其特征是：该方法在第一步之前还包括：主设备向若干从设备发送请求队列状态控制包，每个请求队列状态控制包表示主设备要求获得该从设备的上行传输需求。

4.根据权利要求1所述的实现VOQ调度的方法，其特征是：若干从设备定期生成队列状态报告数据包并发送给主设备。

5.根据权利要求3所述的实现VOQ调度的方法，其特征是：若干从设备接收到请求队列状态控制包后，生成队列状态报告数据包并发送给主设备。

6.根据权利要求3所述的实现VOQ调度的方法，其特征是：所述的请求队列状态控制包、队列状态报告控制包、传输控制包、级联控制包和普通数据包以同样的物理链路进行传输。

7.根据权利要求6所述的实现VOQ调度的方法，其特征是：所述的请求队列状态控制包、队列状态报告控制包、传输控制包、级联控制包和普通数据包都包括类型标识符字段、优先级标识符字段、源设备标识符字段和目的设备标识符字段，其中：

类型标识符字段表示该数据包为请求队列状态控制包、队列状态报告控制包、传输控制包、级联控制包或普通数据包中的一种；

优先级标识符表示该数据包的优先级；

源设备标识符字段表示发送该数据包的源设备；

目的设备标识符字段表示接收该数据包的目的设备。

8.根据权利要求7所述的实现VOQ调度的方法，其特征是：所述的类型标识符字段使用两个不同的值分别表示上行普通数据帧和下行普通数据帧。

9.根据权利要求7所述的实现VOQ调度的方法，其特征是：每个设备均有一独立的设备标识符，至少预留一个设备标识符表示向所有设备广播。

10.根据权利要求3所述的实现VOQ调度的方法，其特征是：所述的请求队列状态控制包、队列状态报告控制包、传输控制包、级联控制包和普通数据包如果小于传输设备或传输网络的最小包长要求，则在该数据包中增加若干填充符以满足传输设备或传输网络的最小包长要求。

11.根据权利要求7所述的实现VOQ调度的方法，其特征是：所述的队列状态报告控制包包括上行队列的数量、每个上行队列的标识符、每个上行队列中普通数据包的数量和每个上行队列中每个普通数据包的长度。

12.根据权利要求7所述的实现VOQ调度的方法，其特征是：所述的传输控制包包括开关控制信息、队列控制信息、数据量控制信息或时间段控制信息之中的一种或几种，其中：

开关控制信息表示从设备自接收到该数据包开始，是否允许上行传输；

队列控制信息表示从设备自接收到该数据包开始，哪些队列允许上行传输，哪些队列不允许上行传输；

数据量控制信息表示从设备自接收到该数据包开始，允许上行传输的数据量上限；

时间段控制信息包括从设备自接收到该数据包开始，允许上行传输的时间段。

13.根据权利要求12所述的实现VOQ调度的方法，其特征是：从设备接收到所述的传输控制包后，即放弃之前的传输控制包所包含的上行传输方案。

14.根据权利要求7所述的实现VOQ调度的方法，其特征是：所述的级联控制包包括开关控制信息、队列控制信息、数据量控制信息或时间段控制信息之中的一种或几种，其中：

开关控制信息表示从设备自接收到该数据包开始，是否允许上行传输；

队列控制信息表示从设备自接收到该数据包开始，哪些队列允许上行传输，哪些队列不允许上行传输；

数据量控制信息表示从设备自接收到该数据包开始，允许上行传输的数据量上限；

时间段控制信息包括从设备自接收到该数据包开始，允许上行传输的时间段。

15.根据权利要求14所述的实现VOQ调度的方法，其特征是：从设备接收到所述的级联控制包后，即放弃之前的级联控制包所包含的上行传输方案。

16.根据权利要求3所述的实现VOQ调度的方法，其特征是：在以太网网络中，所述的请求队列状态控制包、队列状态报告控制包、传输控制包、级联控制包和普通数据包均为数据帧。

17.根据权利要求16所述的实现VOQ调度的方法，其特征是：所述的请求队列状态控制帧、队列状态报告控制帧、传输控制帧、级联控制帧和普通数据帧如果小于以太网的最小帧长，则填充若干填充符以满足以太网的最小帧长要求。

18.根据权利要求16所述的实现VOQ调度的方法，其特征是：所述的请求队列状态控制帧、队列状态报告控制帧、传输控制帧、级联控制帧和普通数据帧的开头均包括VOQ标签字段，该VOQ标签字段包括类型标识符字段、优先级标识符字段、源设备标识符字段和目的设备标识符字段，其中：

类型标识符字段至少包括五个不同的值，分别对应请求队列状态控制帧、队列状态报告控制帧、传输控制帧、级联控制帧和普通数据帧；

优先级标识符字段表示该数据帧的优先级；

源设备标识符字段表示该数据帧的发送设备；

目的设备标识符字段表示该数据帧的接收设备。

19.根据权利要求18所述的实现VOQ调度的方法，其特征是：所述的类型标识符包括六个不同的值，其中使用两个不同的值分别表示上行普通数据帧和下行普通数据帧。

20.根据权利要求18所述的实现VOQ调度的方法，其特征是：所述的请求队列状态控制帧、队列状态报告控制帧、传输控制帧、级联控制帧和普通数据帧的末尾还包括帧检验序列字段，该帧检验序列字段的覆盖范围为VOQ字段的第一个字节到该帧检验序列字段之前的最后一个字节。

21.根据权利要求18所述的实现VOQ调度的方法，其特征是：所述的VOQ标签字段长度为2个字节，其中的类型标识符字段和优先级标识符字段长度均为3比特，源设备标识符字段和目的设备标识符字段的长度均为5比特。

22.根据权利要求20所述的实现VOQ调度的方法，其特征是：所述的请求队列状态控制帧由VOQ标签字段、填充符和帧检验序列字段组成。

23.根据权利要求20所述的实现VOQ调度的方法，其特征是，所述的队列状态报告控制帧包括队列数字段、队列序号字段、帧数字段和帧长度字段，其中：

队列数字段表示该数据帧包含的上行队列的数量；

队列序号字段表示该上行队列的序号；

帧数字段表示该上行队列中的普通数据帧的数量；

帧长度字段根据该上行队列中的普通数据帧的数量分为相应数量的单位，自上而下地依次以每单位表示该上行队列中的每个普通数据帧的长度。

24.根据权利要求23所述的实现VOQ调度的方法，其特征是：所述的队列序号字段、帧数字段和帧长度字段均有若干个，该若干数量对应于队列数字段的取值，该若干个队列序号字段、帧数字段和帧长度字段自上而下依次排列，表示该队列状态报告控制帧中各个上行队列的顺序、每个上行队列中的普通数据帧的数量和每个上行队列中每个普通数据帧的长度。

25.根据权利要求23所述的实现VOQ调度的方法，其特征是：所述的队列数字段长度为1个字节，队列序号字段长度为1个字节，帧数字段长度为1个字节，帧长度字段的每单位长度为2个字节。

26.根据权利要求20所述的实现VOQ调度的方法，其特征是，所述的传输控制帧和级联控制帧都包括目的设备数字段、标志符字段、单个目的设备标识符字段和控制标识符字段，其中：

目的设备数字段表示该数据帧包含的目的设备的数量；

标志符字段至少包括四个不同的值，分别对应开关控制信息、队列控制信息、数据量控制信息和时间段控制信息；

单个目的设备标识符字段表示从标志符字段到控制标识符字段的具体控制信息的接收设备；

控制标识符字段的含义根据标志符字段的取值不同而不同。

27.根据权利要求26所述的实现VOQ调度的方法，其特征是：所述的标志符字段、单个目的设备标识符字段和控制标识符字段均有若干个，该若干数量对应于目的设备数字段的取值，该若干个标志符字段、单个目的设备标识符字段和控制标识符字段自上而下依次排列，表示各具体控制信息的类型、接收设备和控制内容。

28.根据权利要求26所述的实现VOQ调度的方法，其特征是：所述的目的设备数字段长度为1个字节，标志符字段长度为3比特，单个目的设备标识符字段长度为5比特，控制标识符字段长度为2个字节。

29.根据权利要求26所述的实现VOQ调度的方法，其特征是：

当标志符字段的取值表示开关控制信息时，控制标识符字段表示是否允许上行传输；

当标志符字段的取值表示队列控制信息时，控制标识符字段的每一比特分别表示一个上行队列是否可以进行上行传输；

当标志符字段的取值表示数据量控制信息时，控制标识符字段的取值表示该具体控制信息的接收设备进行上行传输的数据量上限；

当标志符字段的取值表示时间段控制信息时，控制标识符字段的取值表示该具体控制信息的接收设备进行上行传输的时间段。

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