CN101626347B - 交换信元的方法、交换设备及交换系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及一种交换信元的方法、交换设备和交换系统。其中，交换信元的方法包括：获取各输入端的待交换信元需要交换到的目的输出端信息；根据待交换信元需要交换到的目的输出端信息，建立各输入端与指定输出端的匹配关系，且在已建立匹配关系的任一输入端完成属于同一报文的各信元的调度之前，维持所述任一输入端与相应的指定输出端之间的匹配关系；根据所述匹配关系，将所述任一输入端属于同一报文的各信元依次交换到相应的指定输出端。本发明实施例使得属于同一报文的各信元可得到连续调度，因而缩短在交换设备中转发报文所需的时延。

Description

交换信元的方法、交换设备及交换系统

技术领域

本发明涉及通信技术，特别是涉及一种交换信元的方法、交换设备及交换系统。 

背景技术

交换网(Switch Fabric)功能是路由器等交换设备的核心功能，用于完成交换设备内多个输入端和多个输出端之间的数据交换，即基于某种调度算法对输入端和输出端进行匹配，然后根据匹配结果把数据从输入端调度到相应的输出端。 

基于输入输出缓冲交叉开关(Combined Input Output Queued Crossbar，简称CIOQ Crossbar)的交换网，只能调度固定长度的信元(Cell)，并且把时间划分为固定长度的时隙(Time Slot，亦可称为时间槽)。一个输入端每个时隙最多只能输出一个信元，一个输出端每个时隙最多只能接收一个信元。这就要求在入口方向上，即输入端接收交换设备外部输入的报文(Packet)的方向，需要把从接收到的可变长度的报文切分为固定长度的信元；在出口方向，即输出端将输入端发送的报文输出到交换设备外部的方向，再把同一个报文的各个信元重组(Reassemble)为一个完整的报文，发送到交换设备的外部。 

目前的报文交换的调度方法中，如滑动迭代轮询匹配(iterative round-robin matching with slip，简称iSLIP)方法等，多个输入端与同一输出端之间的匹配存在竞争，因此，在相同输入端发送的属于同一个报文的信元，可能需要等待多个时隙才能被再次调度，从而导致交换设备转发报文的时延较长。 

发明内容

本发明实施例提供一种交换信元的方法、交换设备及交换系统，用以缩短在交换设备中转发报文所需的时延。 

本发明实施例提供了一种交换信元的方法，包括： 

获取各输入端的待交换信元需要交换到的目的输出端信息； 

根据待交换信元需要交换到的目的输出端信息，建立各输入端与指定输出端的匹配关系，确定各输入端对应的连续调度约束信息；且在已建立匹配关系的任一输入端完成属于同一报文的各信元的调度之前，根据各输入端相应的连续调度约束信息，确定是否需要维持上一时隙所述任一输入端与相应的指定输出端之间的匹配关系；在确定不需要维持上一时隙所述任一输入端与相应的指定输出端之间的匹配关系时，建立所述任一输入端与其它指定输出端之间的匹配关系； 

根据所述匹配关系，将所述任一输入端属于同一报文的各信元依次交换到相应的指定输出端。 

本发明实施例还提供了一种交换设备，仲裁模块以及具有多个输入端、多个输出端和多个交叉开关的交换矩阵模块； 

所述仲裁模块用于获取各输入端的待交换信元需要交换到的目的输出端信息；根据待交换信元需要交换到的目的输出端信息，建立各输入端与指定输出端的匹配关系，确定各输入端对应的连续调度约束信息；且在已建立匹配关系的任一输入端完成属于同一报文的各信元的调度之前，根据各输入端相应的连续调度约束信息，确定是否需要维持上一时隙所述任一输入端与相应的指定输出端之间的匹配关系；在确定不需要维持上一时隙所述任一输入端与相应的指定输出端之间的匹配关系时，建立所述任一输入端与其它指定输出端之间的匹配关系；根据所述匹配关系，配置所述交换矩阵模块中交叉开关的状态； 

所述交换矩阵模块用于根据所述仲裁模块的配置结果，将所述任一输入端属于同一报文的各信元依次交换到相应的指定输出端。 

本发明实施例还提供了一种交换系统，包括至少一个上述交换设备，用于调度信元的上行管理队列设备和下行管理队列设备；所述上行管理队列设备与所述交换设备中的仲裁模块及交换矩阵模块中的输入端连接；所述下行管理队列设备与交换矩阵模块中的输出端连接。 

本发明实施例提供的一种交换信元的方法、交换设备及交换系统，在交换设备交换信元过程中考虑了信元之间的关联关系，在已建立匹配关系的任一输入端完成属于同一报文的各信元的调度之前，维持输入端与相应的指定输出端之间的匹配关系不变，使得属于同一报文的各信元可得到连续调度，因而缩短在交换设备中转发报文所需的时延，改善了交换设备的报文时延性能。 

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。 

图1为本发明第一实施例提供的交换信元的方法流程图； 

图2为本发明实施例应用场景中交换系统结构示意图； 

图3为本发明实施例应用场景中基于输入输出缓冲交叉开关的交换网逻辑结构示意图； 

图4为本发明第二实施例提供的交换信元的方法流程图； 

图5为本发明第三实施例提供的交换设备的结构示意图； 

图6为本发明第四实施例提供的交换系统的结构示意图。 

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。 

图1为本发明第一实施例提供的交换信元的方法流程图。本实施例的执行主体为实现交换网功能的设备，该设备具有多个输入端以及相应的多个输出端。如图1所示，本实施例交换信元的方法包括： 

11、获取各输入端的待交换信元需要交换到的目的输出端信息。 

在具有交换网功能的设备转发报文过程中，需将报文分成固定长度的多个信元。同一报文的不同信元在同一输入端中调度，一个时隙调度一个信元。同一输入端可维护有去往多个输出端的报文的信元。属于同一报文的各信元需要交换到的目的输出端相同，属于不同报文的各信元需要交换的目的输出端可能相同，也可能不同。在交换信元之间，需获取各输入端的待交换信元需要交换到的目的输出端信息。 

12、根据待交换信元需要交换到的目的输出端信息，建立各输入端与指定输出端的匹配关系，且在已建立匹配关系的任一输入端完成属于同一报文的各信元的调度之前，维持所述任一输入端与相应的指定输出端之间的匹配关系。 

上述技术方案中，在建立各输入端与指定输出端的匹配关系之后，还可包括：确定各输入端对应的连续调度约束信息。连续调度约束信息可包括：从待交换信元开始需要连续调度的信元数；或者，连续调度约束信息可包括：从待交换信元开始需要连续调度的信元数以及是否需要连续调度的指示信息。 

当某一时隙的信元调度结束且新的一个时隙到来时，可根据各输入端相应的连续调度约束信息，确定在当前时隙是否需要维持上一时隙所述任一输入端与相应的指定输出端之间的匹配关系；如果需要维持，则维持上一时隙所述任一输入端与相应的指定输出端之间的匹配关系；如果不需要维持，则建立所述任一输入端与其它指定输出端之间的匹配关系。 

13、根据12确定的匹配关系，将输入端属于同一报文的各信元依次交换到相应的指定输出端。 

由于在已建立匹配关系的任一输入端完成属于同一报文的各信元的调度之前，输入端与相应的指定输出端之间的匹配关系不变，因此，属于同一报文的各信元可被连续调度。 

本实施例交换信元的方法考虑了信元之间的关联关系，在已建立匹配关 系的任一输入端完成属于同一报文的各信元的调度之前，维持输入端与相应的指定输出端之间的匹配关系不变，使得属于同一报文的各信元可得到连续调度，因而缩短在交换设备中转发报文所需的时延。 

图2为本发明实施例应用场景中交换系统结构示意图，图3为本发明实施例应用场景中基于输入输出缓冲交叉开关的交换网逻辑结构示意图。如图2和图3所示，交换网功能是由位于线卡(Line Card)上的队列管理设备和位于交换网板卡上的交换设备共同完成。 

根据信元输入和输出交换网的方向不同，可将队列管理设备划分为上行队列管理设备和下行队列管理设备。在入口方向上，上行队列管理设备将从本线卡输入的信元进行虚拟输出排队，并尽早送至相应的交换设备去完成交换；在出口方向上，下行队列管理设备将交换设备输出的信元进行排队，将属于同一个报文的各信元重组为报文。 

交换网板卡上包括一个或多个交换设备。每个交换设备包括交换矩阵模块和仲裁(Arbiter)模块，交换矩阵模块包括有N个输入端和N个输出端，每个输入端和一个上行队列管理设备连接，每个输出端与一个下行队列管理设备连接，输入端延长线和输出端延长线的每个交叉点为一个无缓存(Buffer-less)功能的交叉开关(Crossbar)。仲裁模块用于向上行队列管理设备获取待交换信元的目的端口信息，根据待交换信元的目的端口信息仲裁输入端和输出端之间的匹配关系，将仲裁结果发送给上行队列管理设备，以使上行队列管理设备根据仲裁结果将信元调度到交换矩阵模块的输入端上，此外，仲裁模块还根据仲裁结果配置交换矩阵模块中各交叉开关的状态，以将交换矩阵模块输入端的信元交换到相应的输出端上。 

图4为本发明第二实施例提供的交换信元的方法流程图。本实施例以图2和图3所示的应用场景为例，说明本发明交换信元的方法的技术方案。如图4所示，交换信元的方法包括： 

41、向各上行队列管理设备获取当前时隙内，待交换信元需要交换到的 目的端口信息。 

每个上行队列管理设备维护有N个VOQ，每个VOQ中的所有信元的目的端口指向相同的输出端，属于相同报文的所有信元排列在同一个VOQ中。每个时隙内，一个输入端只能完成一个信元的交换，即在同一个上行队列管理设备中，每个时隙内只有一个VOQ中的一个信元进行交换。上行队列管理设备将待交换信元需要交换到的目的端口信息上报给交换设备。 

42、根据需要交换到的目的端口信息和各输入端对应的连续调度约束信息，建立输入端口和输出端口之间的匹配关系。 

每个输入端维护有一个报文长度计数器(以下简称CP)和报文结束指示器(以下简称EP)，通过CP值和EP值来确定信元的连续调度约束信息。连续调度约束信息可预先配置，也可在交换设备确定输入端口和输出端口的匹配关系之后确定。具体的，在确定CP值时，输入端可通过逐个检测VOQ中的信元的属性，根据检测结果确定待交换信元所属报文包括的信元的总数，将报文包括的信元总数配置CP的值。该方法的计算复杂度较大，为了降低复杂度，输入端可根据VOQ队列长度近似估算出报文长度，例如：将报文长度设置为VOQ队列长度的1/2。EP值可根据当前需要调度信元的属性确定，如果当前需要调度的信元为一个报文的末信元，EP的值为1，否则EP的值为0。由于近似估算的报文长度与报文实际长度可能存在偏差，因此输入端可将CP值和EP值共同作为连续调度约束信息，在CP减小为0之后，可在后续时隙中继续维持已建立的输入端和输出端之间的匹配关系，直至调度的当前信元为报文的末信元，即EP的值为1。 

在建立或维持输入端和输出端之间的匹配关系时，每个时隙匹配流程最多需要经过log₂N次迭代，每次迭代可包括“请求(Request)-准予(Grant)-接受(Accept)”三个阶段。具体的，42可进一步包括：421-425。 

421、请求(Request)阶段：在输入端根据自身相关的连续调度约束信息确定需要连续调度信元时，向上一时隙已建立匹配关系的指定输出端发送 请求消息；或者，在输入端根据各自相关的连续调度约束信息确定不需要连续调度信元时，在当前时隙的首次迭代匹配过程中不向上一时隙已建立匹配关系的指定输出端发送请求消息，可向其他输出端发送请求消息。 

对应某一输入端，如果CP值不等于0且EP值等于0，则说明通过上一时隙已建立的输入端和输出端之间的匹配关系，上一时隙交换的信元所属的报文包括的所有信元还没有完整调度，在当前时隙内，上一时隙已建立的输入端和输出端之间的匹配关系需要维持，该情形下，该输入端需要向上一时隙已匹配的输出端对应的输出端发送请求消息。 

对应某一输入端，如果CP值等于0且EP值等于1，则说明通过上一时隙已建立的输入端和输出端之间的匹配关系，上一时隙交换的信元所属的报文已经完整调度，在当前时隙内，上一时隙已建立的输入端和输出端之间的匹配关系可以不维持，该情形下，该输入端在当前时隙的首次迭代匹配过程中不需要向上一时隙已匹配的输出端发送请求消息，用以通知上一时隙已匹配的输出端，本输入端已经完成属于同一报文不同信元的连续调度。如果在首次迭代匹配过程中，该输入端对应的上一时隙已匹配的输出端与其他输入端没有建立匹配关系，且该输入端与其他输出端也没有建立匹配关系，则在后续迭代匹配过程(如：第二次迭代匹配过程、第三次迭代匹配过程等)中，该输入端还可向上一时隙已匹配的输出端发送请求消息，以调度该输入端中属于其它报文的信元。 

422、准予(Grant)阶段：在输出端接收到上一时隙已建立匹配关系的输入端发送的请求消息时，向上一时隙已建立匹配关系的输入端发送准予消息；或者，在输出端没有接收到上一时隙已建立匹配关系的输入端发送的请求消息时，根据已接收到的其它输入端发送的请求消息，以轮询匹配的方式确定一个需要服务的输入端，向需要服务的输入端发送准予消息。 

每个输出端维护一个GP指针，用于指示上一时隙与自身建立匹配关系的输入端。如果接收到的请求消息中携带的输入端信息，与GP指向的输入端信息相同，则输出端向GP指向的输入端发送准予消息。如果接收到的各请求消息中携带的输入端信息，与GP指向的输入端信息都不同，输出端根据轮询匹配的方式进行选择，即首先从上一时隙GP指向的输入端开始，并按照输入端序号递加方式逐个检测输入端，最先检测到的已发送请求消息的输入端，作为当前时隙需要服务的输入端，向需要服务的输入端发送准予消息。 

举例说明：假设输入端数和输出端数分别为24，某一输出端的GP指针在上一时隙指向的输入端为输入端10，在本次迭代中有输入端8，15，20向该输出端发送了请求消息。该输出端首先从输入端10开始，并按照输入端序号递加方式逐个检测输入端。本例中，该输出端选择输入端15作为当前时隙需要服务的输入端，向输入端15发送准予消息。这样处理的好处在于：在当前时隙的匹配流程结束之后，在下一时隙的匹配流程的第一次迭代过程中，如果输入端和输出端已经建立的匹配关系不需要维持，该输出端则可按照轮询匹配的方式选择其它输入端，与自身建立匹配关系。 

423、接受(Accept)阶段：在输入端接收到上一时隙已建立匹配关系的指定输出端发送的准予消息时，向上一时隙已建立匹配关系的指定输出端发送接受消息，以维持自身与指定输出端之间的匹配关系；或者，在输入端没有接收到上一时隙已建立匹配关系的指定输出端发送的准予消息时，根据已接收到的其它输出端发送的准予消息，以轮询匹配的方式确定一个其它指定输出端，向其它指定输出端发送接受消息，以建立自身和所述其它指定输出端之间的匹配关系。 

每个输入端上维护一个AP指针，用于指示上一时隙与自身建立匹配关系的输出端。如果接收到的准予消息中携带的输出端信息，与AP指向的输出端信息相同，则输入端向AP指向的输入端发送接受消息。如果接收到的各准予消息中携带的输出端信息，与AP指向的输出端信息都不同，输入端则根据轮询匹配的方式进行选择当前时隙指定匹配的输出端，即首先从上一时隙AP指向的输出端开始，并按照输出端号递加方式逐个检测输出端，最先检测到的 已发送准予消息的输出端，作为当前时隙指定匹配的输出端，向指定匹配的输出端发送接受消息。 

举例说明：假设某一输入端的AP指针在上一时隙指向的输出端为输出端10，在本次迭代中有输出端8，15，20向该输入端发送了接受消息。该输入端首先从输出端10开始，并按照输出端序号递加方式逐个检测输出端。本例中，该输入端选择输出端15作为当前时隙指定匹配的输出端，向输出端15发送接受消息，并将自身的AP指针指向该输出端15；输出端15在接收到接受消息时，将自身的GP指针指向发送接受消息的输入端。 

424、是否成功建立新的输入端与输出端的匹配关系，或者，迭代次数是否未超过预定阈值；如果是，执行425；否则，本时隙迭代匹配过程结束，执行43。 

425、确定未匹配的输入端和未匹配的输出端，未匹配的输入端和未匹配的输出端之间执行421。 

通过上述421-423，部分输入端和输出端之间的匹配关系已经确定。对于未建立匹配关系的输入端和输出端，则重复执行上述迭代流程，如425所示。如果某一次迭代流程执行结束后，没有成功建立任何输入端和输出端之间的端口匹配关系，则说明本次匹配流程已经建立最大端口数匹配，则匹配流程结束；或者，如果迭代次数已超过预定阈值，则本时隙的匹配流程结束。 

43、生成仲裁结果，该仲裁结果包括输入端和输出端之间的匹配关系信息；向相应的上行队列管理设备发送仲裁结果，并根据仲裁结果配置各交叉开关的状态。 

44、将上行队列管理设备上待交换的信元调度到交换矩阵的输入端，并将输入端的信元交换到指定匹配的输出端上；同时，更新输入端对应的连续调度约束信息。 

如果调度的信元是一个报文的末信元(即EOP信元)，则将CP的值设置为0，EP的值设置为1；如果调度的信元时CP的原数值大于0，则将CP的值 减小1；如果调度的信元不是一个报文的末信元且CP的原数值等于0，EP的原数值等于1，则需要重新计算该信元所属报文的长度信息，根据报文的长度信息重新确定CP的值，并且将EP的值设置为0；确定CP值的方法详见上述42的记载，在此不再赘述。 

45、输出端将信元交换到下行队列管理设备，以便下行队列管理设备将出口方向上属于同一报文的各信元重组为一个报文。 

本实施例交换信元的方法中，由于属于同一个报文的不同信元是在连续的时隙内分别调度的，因此缩短了在交换设备中转发报文所需的时延，下行队列管理设备可在较集中的时隙接收到属于同一报文的各信元，因而下行队列管理设备进行报文重组的复杂度明显降低，有利于减少下行队列管理设备所需的缓存容量，提高下行队列管理设备的缓存利用率。本实施例交换信元的方法复杂度较低，有利于该方法的硬件实现。 

图5为本发明第三实施例提供的交换设备的结构示意图。如图5所示，本实施例提供的交换设备包括：交换矩阵模块51和仲裁模块52。 

交换矩阵模块51具有多个输入端、多个输出端和多个交叉开关，用于根据仲裁模块52的配置结果，将输入端的信元交换到相应的指定输出端。 

仲裁模块52用于获取各输入端的待交换信元需要交换到的目的输出端信息；根据待交换信元需要交换到的目的输出端信息，建立各输入端与指定输出端的匹配关系，且在已建立匹配关系的任一输入端完成属于同一报文的各信元的调度之前，维持上述任一输入端与相应的指定输出端之间的匹配关系；根据上述匹配关系，配置交换矩阵模块51中交叉开关的状态。 

在上述技术方案的基础上，可选的，仲裁模块52还用于在建立各输入端与指定输出端的匹配关系之后，确定各输入端对应的连续调度约束信息；根据各输入端相应的连续调度约束信息，确定是否需要维持上一时隙上述任一输入端与相应的指定输出端之间的匹配关系；在确定不需要维持上一时隙上述任一输入端与相应的指定输出端之间的匹配关系时，建立上述任一输入端与其它指定输出端之间的匹配关系。 

具体的，仲裁模块52还可进一步包括输入端处理单元521和输出端处理单元522。 

输入端处理单元521用于在任一输入端根据连续调度约束信息确定需要连续调度信元时，向上一时隙已建立匹配关系的指定输出端发送请求消息；在上述任一输入端接收到上一时隙已建立匹配关系的指定输出端发送的准予消息时，向上一时隙已建立匹配关系的指定输出端发送接受消息，以维持上述任一输入端与指定输出端之间的匹配关系。 

输出端处理单元522用于在上述指定输出端接收到上一时隙已建立匹配关系的输入端发送的请求消息时，向上一时隙已建立匹配关系的输入端发送准予消息。 

进一步的，输入端处理单元521还可用于在任一输入端根据所述连续调度约束信息确定不需要连续调度信元时，在当前时隙的首次迭代匹配过程中不向上一时隙已建立匹配关系的指定输出端发送请求消息；在上述任一输入端没有接收到上一时隙已建立匹配关系的指定输出端发送的准予消息时，根据已接收到的其它输出端发送的准予消息，以轮询匹配的方式确定一个其它指定输出端，向确定的其它指定输出端发送接受消息，以建立上述任一输入端和其它指定输出端之间的匹配关系。 

输出端处理单元522还用于在上述指定输出端没有接收到上一时隙已建立匹配关系的输入端发送的请求消息时，根据已接收到的其它输入端发送的请求消息，以轮询匹配的方式确定一个需要服务的输入端，向确定的需要服务的输入端发送准予消息。 

本实施例交换设备通过仲裁模块进行仲裁决策过程中，考虑了信元之间的关联关系，在已建立匹配关系的任一输入端完成属于同一报文的各信元的调度之前，维持输入端与相应的指定输出端之间的匹配关系不变，使得属于同一报文的各信元可得到连续调度，因而缩短在交换设备中转发报文所需的时延，改善了交换设备的报文时延性能。 

本实施例交换设备的表现实体不受限制，可作为一个独立的设备，也可作为一个功能模块集成在可实现交换网功能的路由器、交换机、服务器、计算机系统或其他需要数据交换的设备中，其工作机理可参见图1-图4对应实施例的记载，不再赘述。 

图6为本发明第四实施例提供的交换系统的结构示意图。如图6所示，本实施例提供的交换系统包括：多个上行管理队列设备，多个下行管理队列设备，一个或多个交换设备。图6示意出了交换系统中包括有多个交换设备的情形，其中，上行管理队列设备分别与每个交换设备中的仲裁模块及交换矩阵模块中的输入端连接；下行管理队列设备分别与交换矩阵模块中的输出端连接。对于交换系统中包括有一个交换设备的情形的交换系统架构，可参见图3的记载。本实施例中，上行管理队列设备和下行管理队列设备可作为两个独立的设备设置，可以作为集中设置在一个管理队列设备中。 

如果交换系统中包括有多个交换设备，为了降低下行管理队列设备重组报文的复杂度，属于同一报文的不同信元需要在同一交换设备中进行交换，具体交换的机理可参见图2-图4对应实施例的记载，不再赘述。 

本实施例交换系统中，由于交换设备将属于同一个报文的不同信元在连续的时隙内分别调度的，因此缩短了在交换设备中转发报文所需的时延，下行队列管理设备可在较集中的时隙接收到属于同一报文的各信元，因而下行队列管理设备进行报文重组的复杂度明显降低，有利于减少下行队列管理设备所需的缓存容量，提高下行队列管理设备的缓存利用率。本实施例交换信元的方法复杂度较低，有利于该方法的硬件实现。 

本实施例交换系统的表现实体不受限制，可作为多个独立设备构成的一个系统，也可作为在一个内部分布的多个功能模块的设备，如可实现交换网功能的路由器、交换机、服务器、计算机系统或其他需要数据交换的设备中等，其交换设备的细化功能结构参见图6对应实施例的记载，交换系统中各 部件之间交互的机理可参见图2-图4对应实施例的记载，不再赘述。 

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。 

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照本实施例描述分布于本实施例列举的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。 

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。 

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。 

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。 

Claims (10)

1.一种交换信元的方法，其特征在于，包括：

获取各输入端的待交换信元需要交换到的目的输出端信息；

根据待交换信元需要交换到的目的输出端信息，建立各输入端与指定输出端的匹配关系，确定各输入端对应的连续调度约束信息；且在已建立匹配关系的任一输入端完成属于同一报文的各信元的调度之前，根据各输入端相应的连续调度约束信息，确定是否需要维持上一时隙所述任一输入端与相应的指定输出端之间的匹配关系；在确定不需要维持上一时隙所述任一输入端与相应的指定输出端之间的匹配关系时，建立所述任一输入端与其它指定输出端之间的匹配关系；

根据所述匹配关系，将所述任一输入端属于同一报文的各信元依次交换到相应的指定输出端。

2.根据权利要求1所述的交换信元的方法，其特征在于，根据所述任一输入端相应的连续调度约束信息，维持上一时隙所述任一输入端与相应的指定输出端之间的匹配关系，包括：

在所述任一输入端根据所述连续调度约束信息确定需要连续调度信元时，向上一时隙已建立匹配关系的指定输出端发送请求消息；

在所述指定输出端接收到上一时隙已建立匹配关系的输入端发送的请求消息时，向所述上一时隙已建立匹配关系的所述任一输入端发送准予消息；

在所述任一输入端接收到上一时隙已建立匹配关系的指定输出端发送的准予消息时，向所述上一时隙已建立匹配关系的指定输出端发送接受消息，以维持所述任一输入端与所述指定输出端之间的匹配关系。

3.根据权利要求1所述的交换信元的方法，其特征在于，在确定不需要维持上一时隙所述任一输入端与相应的指定输出端之间的匹配关系时，建立所述任一输入端与其它指定输出端之间的匹配关系，包括：

在所述任一输入端根据所述连续调度约束信息确定不需要连续调度信元时，在当前时隙的首次迭代匹配过程中不向上一时隙已建立匹配关系的指定输出端发送请求消息；

在所述指定输出端没有接收到上一时隙已建立匹配关系的输入端发送的请求消息时，根据已接收到的其它输入端发送的请求消息，以轮询匹配的方式确定一个需要服务的输入端，向所述需要服务的输入端发送准予消息；

在所述任一输入端没有接收到上一时隙已建立匹配关系的指定输出端发送的准予消息时，根据已接收到的其它输出端发送的准予消息，以轮询匹配的方式确定一个其它指定输出端，向所述其它指定输出端发送接受消息，以建立所述任一输入端和所述其它指定输出端之间的匹配关系。

4.根据权利要求1所述的交换信元的方法，其特征在于，

所述连续调度约束信息包括：从待交换信元开始需要连续调度的信元数；

所述确定各输入端对应的连续调度约束信息包括：获取所述待交换信元所属报文包括的信元数，根据所述信元数确定从待交换信元开始需要连续调度的信元数。

5.根据权利要求4所述的交换信元的方法，其特征在于，

所述连续调度约束信息还包括是否需要连续调度的指示信息；

所述确定各输入端对应的连续调度约束信息还包括：检测所述待交换信元的属性，在所述待交换信元为报文的末信元时，确定所述指示信息为不需要连续调度，否则，确定所述指示信息为需要连续调度。

6.根据权利要求4或5所述的交换信元的方法，其特征在于，在将输入端属于同一报文的任一信元交换到相应的指定输出端之后，还包括：

更新各输入端对应的连续调度约束信息。

7.一种交换设备，其特征在于，包括：仲裁模块以及具有多个输入端、多个输出端和多个交叉开关的交换矩阵模块；

所述仲裁模块用于获取各输入端的待交换信元需要交换到的目的输出端信息；根据待交换信元需要交换到的目的输出端信息，建立各输入端与指定输出端的匹配关系，确定各输入端对应的连续调度约束信息；且在已建立匹配关系的任一输入端完成属于同一报文的各信元的调度之前，根据各输入端相应的连续调度约束信息，确定是否需要维持上一时隙所述任一输入端与相应的指定输出端之间的匹配关系；在确定不需要维持上一时隙所述任一输入端与相应的指定输出端之间的匹配关系时，建立所述任一输入端与其它指定输出端之间的匹配关系；根据所述匹配关系，配置所述交换矩阵模块中交叉开关的状态；

所述交换矩阵模块用于根据所述仲裁模块的配置结果，将所述任一输入端属于同一报文的各信元依次交换到相应的指定输出端。

8.根据权利要求7所述的交换设备，其特征在于，所述仲裁模块包括：

输入端处理单元，用于在所述任一输入端根据所述连续调度约束信息确定需要连续调度信元时，向上一时隙已建立匹配关系的指定输出端发送请求消息；在所述任一输入端接收到上一时隙已建立匹配关系的指定输出端发送的准予消息时，向所述上一时隙已建立匹配关系的指定输出端发送接受消息，以维持所述任一输入端与所述指定输出端之间的匹配关系；

输出端处理单元，用于在所述指定输出端接收到上一时隙已建立匹配关系的输入端发送的请求消息时，向所述上一时隙已建立匹配关系的所述任一输入端发送准予消息。

9.根据权利要求8所述的交换设备，其特征在于，

所述输入端处理单元还用于在所述任一输入端根据所述连续调度约束信息确定不需要连续调度信元时，在当前时隙的首次迭代匹配过程中不向上一时隙已建立匹配关系的指定输出端发送请求消息；在所述任一输入端没有接收到上一时隙已建立匹配关系的指定输出端发送的准予消息时，根据已接收到的其它输出端发送的准予消息，以轮询匹配的方式确定一个其它指定输出端，向所述其它指定输出端发送接受消息，以建立所述任一输入端和所述其它指定输出端之间的匹配关系；

所述输出端处理单元还用于在所述指定输出端没有接收到上一时隙已建立匹配关系的输入端发送的请求消息时，根据已接收到的其它输入端发送的请求消息，以轮询匹配的方式确定一个需要服务的输入端，向所述需要服务的输入端发送准予消息。

10.一种交换系统，包括：用于调度信元的上行管理队列设备和下行管理队列设备，其特征在于，还包括至少一个如权利要求7所述的交换设备；所述上行管理队列设备与所述交换设备中的仲裁模块及交换矩阵模块中的输入端连接；所述下行管理队列设备与交换矩阵模块中的输出端连接。

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