CN102271083A - 通信控制装置和整形装置 - Google Patents

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Abstract

提供了用于对存储在队列中的分组进行整形的各种示例性整形装置。该整形装置包括以预定速率累积令牌的令牌桶。当在令牌桶中累积的令牌的数目等于或大于与队列能够存储的最大分组长度相对应的参考数目时,该整形装置允许传送存储在队列中的分组中的一个,并且减去与被允许传送的分组的长度相对应的令牌的数目。还提供了并入整形装置的各种示例性通信控制装置。

Description

通信控制装置和整形装置

技术领域

[0001 ] 本发明涉及通信控制装置和可以并入通信控制装置中的整形装置。 背景技术

[0002] 在数据通信领域中,已知整形方法是作为用于防止特定用户对通信带的独占或过量使用并且确保对多个用户的通信带的公平分配的方法。通过使用令牌桶(token bucket) 来执行整形方法,如在例如从因特网的<http://qbone. internet2. edu/bb/Traffic. pdf> 检索到的 2000 年 5 月 18 日的 P. F. Chimento 的‘。tandard Token ^Terminology (标准令牌术语)”中所描述的。

[0003] S卩,令牌以等于通信速率的速率被累积在令牌桶中,并且将被请求传送和存储在队列中的分组的长度与累积在令牌桶中的令牌的数目作比较。当在令牌桶中累积的令牌的数目等于或大于分组的长度或者字节的数目时,允许传送被请求传送的分组。然后,从在令牌桶中的令牌中减去与被允许传送的分组的长度相对应的令牌的数目。

[0004] 另一方面,当被请求传送的分组的长度大于在令牌桶中的令牌的数目时,丢弃或延迟该分组,直到在令牌桶中累积了足够数目的令牌。因此,限制了对特定用户的通信带的分配,并且防止特定用户对通信带的独占或过量使用。

[0005] 当提供多个队列时,已知为队列中的每一个提供一个令牌桶,如在例如日本专利公开JP 2004-336549中所描述的。

发明内容

[0006][要解决的问题]

[0007] 根据分组的属性,诸如类别、源发端口、目的地端口、源发地址、目的地地址等,将分组存储在相应队列中,其中,多个队列可以具有一些共同的属性。当根据属性来对分组进行整形时,整形装置可以具有用于相应共同属性的令牌桶。该整形装置将在被提供用于存储具有共同属性的分组的队列中存储的分组的长度与在令牌桶中的令牌的数目作比较,并且允许或拒绝传送队列中的分组。

[0008] 图4是示出传统整形装置500的构造的示意图。整形装置500包括整形块510和调停块520。整形块510具有以等于通信速率的速率来累积令牌的令牌桶、比较器512-515 和门516-519。比较器512-515中的每一个将被请求传送并且从共同属性的队列251-2M 中的对应一个供应的分组的长度与在令牌桶中累积的令牌的数目作比较。门516-519允许向调停块520发送具有比令牌的数目小的长度的分组。

[0009] 调停块520根据预定策略来调停通过门516-519接收到的分组以选择分组中的一个进行传送,并且向令牌桶通知所选择的分组的长度。令牌桶从在桶中的令牌中减去与所通知的分组的长度相对应的令牌的数目。

[0010] 当对于存储在队列251-254中的分组生成传送请求时,整形装置500的比较器 512-515将被请求传送的分组的长度与在令牌桶511中累积的令牌的数目作比较。与检测到对应分组的长度小于令牌桶中的令牌的数目的比较器相对应的一个或多个门516-519 打开,并且允许向调停块520传送对应的分组。

[0011] 当允许传送两个或更多个分组时,调停块520对该两个或更多个分组进行调停, 并且选择其中的一个来进行传送,并且向令牌桶511通知所选择的分组的长度。令牌桶511 从令牌桶中的令牌减去与所通知的长度相对应的令牌的数目。当门516-519中的仅一个允许相应的分组被传送到调停块520时,调停块520不进行调停,并且向令牌桶511通知分组的长度。

[0012] 在其中对于多个队列251-2M提供了令牌桶511的图4中所示的整形装置500中, 需要与队列251-254的数目相同数目的比较器512-515。而且,需要在令牌桶511至比较器 512-515的每一个之间的信号互连以及在队列251-2M至相应的比较器512-515之间的信号互连。因此,令牌桶511和队列251-2M具有繁重的信号负载或互连负载。

[0013] 而且,当可获得的属性的数目增加时,需要大量的整形装置500。因此,具有需要数目的整形装置的集成电路的构造需要极大的电路面积和信号负载。

[0014] 本公开的示例性目的是提供可以有效地减小电路面积和信号负载的通信控制装置和整形装置。

[0015][解决问题的手段]

[0016] 为了解决上述问题,本公开的各种示例性实施例提供了通信控制装置,该通信控制装置用于对存储在被聚组在多个队列组中的多个队列中的分组进行整形。该通信控制装置可以包括为各个队列组设置的整形装置。整形装置中的每一个可以包括整形块,该整形块包括以预定速率累积令牌的令牌桶和比较器。队列组中的每一个可以包括多个队列中的一个或多个,该多个队列中的一个或多个可以存储具有等于或小于最大分组长度的长度的一个或多个分组。当队列组中的第一个队列组的队列中的一个或多个队列存储一个或多个分组,并且在整形装置中的为所述队列组中的所述第一个队列组设置的第一个整形装置中的比较器检测到在整形装置中的第一个整形装置中的令牌桶中累积的令牌的数目等于或大于与最大分组长度相对应的参考数目时,整形装置中的第一个整形装置可以允许传送一个或多个分组中的一个分组。整形装置中的第一个整形装置可以进一步从在整形装置的第一个整形装置中的令牌桶中的令牌中减去与分组中的一个分组的长度相对应的消耗的令牌数目。

[0017] 根据一些示例性实施例,整形装置中的第一个整形装置可以进一步包括调停块, 并且队列组中的第一个队列组可以包括多个队列中的两个或更多个,该多个队列中的两个或更多个可以存储具有等于或小于最大分组长度的长度的两个或更多个分组。当队列中的两个或更多个队列存储两个或更多个分组,并且整形装置中的第一个整形装置中的比较器检测到在整形装置的第一个整形装置中的令牌桶中所累积的令牌的数目等于或大于所述参考数目时,调停块接收两个或更多个分组,并且可以选择接收到的分组中的一个分组进行传送。调停块可以进一步向整形装置的第一个整形装置中的令牌桶通知分组中的所选择的一个分组的长度,使得从令牌中减去与分组中的所选择的一个分组的长度相对应的消耗的令牌数目。

[0018] 根据各种示例性实施例,整形装置可以包括整形装置中的第二个整形装置,该整形装置中的第二个整形装置被设置用于队列组中的第二个队列组,该队列组中的第二个队列组可以存储具有等于或小于相同最大分组长度的长度的一个或多个分组。整形装置中的第二个整形装置可以包括第二整形块,该第二整形块包括以第二预定速率来累积令牌的第二令牌桶和第二比较器。当在整形装置的第一个整形装置中的比较器检测到在整形装置的第一个整形装置中的令牌桶中所累积的令牌的数目等于或大于参考数目时,整形装置中的第二个整形装置从整形装置中的第一个整形装置接收一个或多个分组。当所述队列组中的第二个队列组的队列中的一个或多个队列存储第二一个或多个分组,并且第二比较器检测到在第二令牌桶中所累积的令牌的数目等于或大于参考数目时,第二整形块可以允许传送下述二者:i)从整形装置中的第一个整形装置接收到的一个或多个分组;以及ii)存储在队列组中的第二个队列组中的第二一个或多个分组。

[0019] 根据各个示例性实施例,整形装置中的第二个整形装置可以进一步包括第二调停块,第二调停块在第二整形块允许时接收从整形装置中的第一个整形装置接收到的一个或多个分组以及存储在队列组中的第二个队列组中的第二一个或多个分组。第二调停块:i) 选择接收到的分组中的一个分组进行传送,并且ii)向令牌桶和第二令牌桶通知分组中的所选择的一个分组的长度,使得从在令牌桶中和在第二令牌桶中的令牌中减去与分组中的所选择的一个分组的长度相对应的消耗的令牌数目。

[0020] 为了解决上述问题,本公开的各种示例性实施例提供了用于整形装置,用于对存储在一个或多个队列中的一个或多个分组进行整形。整形装置可以包括整形块,该整形块包括以预定速率累积令牌的令牌桶和比较器。一个或多个队列可以存储具有等于或小于最大分组长度的长度的一个或多个分组。当所述一个或多个队列存储一个或多个分组,并且比较器检测到在令牌桶中所累积的令牌的数目等于或大于与最大分组长度相对应的参考数目时,整形装置可以允许传送存储在一个或多个队列中的一个或多个分组中的一个分组,并且从令牌桶中的令牌中减去与分组中的一个分组的长度相对应的消耗的令牌数目。

[0021] 根据一些示例性实施例,一个或多个队列可以包括可以存储具有等于或小于最大分组长度的长度的两个或更多个分组的两个或更多个队列,并且整形装置可以进一步包括调停块。当两个或更多个队列存储两个或更多个分组,并且比较器检测到在令牌桶中所累积的令牌的数目等于或大于参考数目时,调停块接收两个或更多个分组,并且可以选择两个或更多个分组中的一个进行传送。调停块可以进一步向令牌桶通知分组中的所选择的一个分组的长度,使得从令牌中减去与分组中的所选择的一个分组的长度相对应的消耗的令牌数目。

[0022][本发明的效果]

[0023] 根据本公开的各种示例性实施例,整形块的比较器仅将固定的数目与在令牌桶中所累积的令牌的数目作比较。因此,可以简化比较器的构造。而且,即使提供一个令牌桶来对被请求从多个队列传送的分组进行整形,每个整形装置仅需要一个比较器。而且,不需要用于通知其中存储的分组长度的来自相应队列的互连。因此,可以显著地减小用于构造半导体集成电路的电路面积和信号负载。

附图说明

[0024] 图1是根据本公开的第一实施例的示例性整形装置的功能框图。

[0025] 图2是根据本公开的第二实施例的示例性通信控制装置的功能框图。[0026] 图3是根据本公开的第三实施例的示例性通信控制装置的功能框图。

[0027] 图4是传统整形装置的功能框图。

[0028][附图标记]

[0029] 100、100A-100J、500 整形装置

[0030] 110、110I、110J、510 整形块

[0031] 120、120J、520 调停块

[0032] 111,511 令牌桶

[0033] 112、512-51 比较器

[0034] 113-116,516-519 门

[0035] 200A-200H 队列组

[0036] 201-231、241-244、251、252、261 队列

[0037] 300 时分复用装置

具体实施方式

[0038] <第一示例性实施例>

[0039] 图1示出了存储被请求传送的分组的多个队列M1-M4。图1还示出了根据本公 开的第一示例性实施例的示例性整形装置100的构造。队列M1-244构成用于存储具有相 同属性的分组的队列組。分组具有等于或小于通过通信标准确定的最大分组长度的长度、 或字节数,所述通信标准诸如以太网、PON(无源光纤网络)等。因此,队列M1-244中的每 ー个可以存储具有等于或小于通过通信标准确定的最大分组长度的长度的分組。

[0040] 整形装置100包括整形块110和调停块120。整形块110包括:令牌桶111,以与 通信速率相等的速率来向该令牌桶111累积令牌;比较器112 ;以及门113-116。比较器112 将在令牌桶111中的令牌的数目与參考数目作比较,该參考数目可以被设置为与队列可以 存储的最大分组长度相对应的数目。当在令牌桶111中累积的令牌的数目等于或大于參考 数目吋,比较器向门113-116供应允许信号。由此,门允许向调停块120传送存储在对应队 列中的分組。可以用例如与门来构造门113-116。

[0041] 调停块120根据预定策略来调停通过门接收到的分组或被门允许传送到调停块 的分組,以选择分组中的ー个。调停块120进ー步向令牌桶111通知所选择的分组的长度。 令牌桶111从在令牌桶中的令牌减去与所通知的长度相对应的令牌的数目。

[0042] 根据该示例性实施例,当生成对于存储在队列M1-M4的一个或多个中的ー个或 多个分组的传送请求吋,整形装置100通过使用比较器112来确定当前存储在令牌桶111 中的令牌的数目是否等于或大于最大分组长度。当令牌的数目等于或大于最大分组长度 吋,向门113-116供应允许信号,并且允许将被请求传送和存储在队列M1-244中的分组传 送到调停块120。

[0043] 当传送两个或更多个分组吋,调停块120对分组进行调停以传送其中之一,并且 向令牌桶111通知所传送的分组的长度。令牌桶111从令牌桶中的令牌中减去与所通知的 分组长度相对应的令牌的数目。当在令牌桶111中所累积的令牌的数目小于最大分组长度 吋,丢弃或延迟被请求传送的分組,直到在令牌桶中累积了足够数目的令牌。

[0044] 根据本公开的第一示例性实施例,如上所述,因为没有必要将被请求传送的ー个或多个分组的长度与在令牌桶中的令牌的数目作比较,所以仅需要一个比较器。而且,因为在比较中使用的参考数目或与最大分组长度相对应的数目是恒定的,所以可以简化比较器的构造。因为用于通知存储在队列中的分组的长度的从相应队列M1-244至比较器112的互连是不必要的,所以还可以减少信号负载。

[0045] 通过将参考数目或与最大分组长度相对应的数目设置为2m,其中m是正整数,可以进一步简化比较器的构造。

[0046] <第二实施例>

[0047] 图2示出了根据本公开的第二示例性实施例的示例性通信控制装置的构造。根据该实施例,根据例如队列所属于的桥端口来将32个队列201-232划分在第一至第八组 200A-200H中。桥端口可以是例如WAN/LAN端口。用于相应组的令牌累积速率确定对于相应WAN/LAN端口或用户所允许的通信速率。

[0048] 属于相应组的队列的数目可能彼此不同。单个队列可以形成组,同时可以向组分配多个队列。因为对于相应的组设置了通信速率,所以具有小数目的队列的组中的队列可能具有高的通信速率。要提供的服务确定了队列的实际分组。

[0049] 在图2中所示的示例中,分别地,向第一整形装置100A分配第一组200A中的队列 201,向第二整形装置100B分配第二组200B中的队列202,向第三整形装置100C分配第三组200C中的队列203-207,向第四整形装置100D分配第四组200D中的队列208-212,向第五整形装置100E分配第五组200E中的队列213-217,向第六整形装置100F分配第六组 200F中的队列218-219,向第七整形装置100G分配第七组200G中的队列220-223,并且向第八整形装置100H分配第八组200H中的队列224-232。队列可以存储的分组的最大长度在每个组中是相同的,而在不同组中的队列可以存储的最大长度可以彼此不同。

[0050] 分别地,整形装置100A中的比较器的参考数目可以被设置为与队列201可以存储的最大分组长度相对应的数目,整形装置100B中的比较器的参考数目可以被设置为与队列202可以存储的最大分组长度相对应的数目,整形装置100C中的比较器的参考数目可以被设置为与队列203至207可以存储的最大分组长度相对应的数目,整形装置100D中的比较器的参考数目可以被设置为队列208-212可以存储的最大分组长度,整形装置100E中的比较器的参考数目可以被设置为队列213-217可以存储的最大分组长度,整形装置100F中的比较器的参考数目可以被设置为队列218-219可以存储的最大分组长度,整形装置100G 中的比较器的参考数目可以被设置为队列220-223可以存储的最大分组长度,并且整形装置100H中的比较器的参考数目可以被设置为队列2M-232可以存储的最大分组长度。

[0051] 分别地,第一整形装置100A和第二整形装置100B的通信速率可以被设置为 256Mbps,第三整形装置100C和第四整形装置100D的通信速率可以被设置为128Mbps,第五至第八整形装置100E-100H的通信速率可以被设置为64Mbps。以相应的速率在相应的整形装置中的令牌桶中累积令牌。

[0052] 图2中所示的通信控制装置进一步包括时分复用装置300。时分复用装置300在时域中布置在相应的整形装置中的调停块所调停的分组,并且以1024Mbps的总通信速率来传送所布置的分组。

[0053] 图2示出了示例性通信控制装置,其中向8个整形装置100A-100H分配32个队列 201-232中的1个、1个、5个、5个、5个、2个、4个和9个。优选地,分配不是固定的,并且可以根据要提供的服务被灵活地修改。为了提高灵活性,优选的是,8个整形装置100A-100H 中的每一个可以被构造为能够接收来自多达32个队列的分组。

[0054] 在图4中所示的传统的整形装置需要具有32个比较器,以便于从32个队列接收分组,或者需要总共32X8 = 256个比较器,以构造在图2中示出的通信控制装置。另一方面,仅具有一个比较器的在图1中所示的示例性整形装置可以从任意数目的队列接收分组。因此,总共8个比较器可以构造在图2中示出的通信控制装置。

[0055] 即,当构造具有每一个能够接收来自多达32个队列的分组的整形装置的通信控制装置时,与在图4中所示的传统整形装置相比,图1中所示的示例性整形装置将比较器的数目减少至1/32。比较器的数目的减少进一步提供了信号互连的数目和信号负载的成比例减少。当在通信控制装置中的组的数目或队列的数目增加时,比较器和互连的数目的减少比率进一步增大。

[0056] <第三示例性实施例>

[0057] 图3示出了根据本公开的第三示例性实施例的通信控制装置的示例性构造。图3 中示出的示例性通信控制装置包括第一整形块1011,其对存储在第一组队列251和252中的分组进行整形。该示例性通信控制装置还包括构成整形装置100J的第二整形块IlOJ和调停块120J。第二整形块IlOJ对来自第一整形块1101的分组和存储在另一组中的队列 261中的分组进行整形。调停块120J对从第二整形块IlOJ接收到的分组进行调停。

[0058] 队列251、252和261可以存储的最大分组长度是相同的。用于在整形块1101和 IlOJ中的比较器的参考数目被设置为相同的,其可以与队列251、252和261可以存储的最大分组长度相对应。

[0059] 在图3中示出的示例性通信控制装置中,第一整形块1101允许传送至多2个分组,并且第二整形块IlOJ允许传送至多3个分组。调停块120J对来自第二整形块IlOJ的至多三个分组进行调停,并且传送该分组中的一个。调停块120J进一步向在第一整形块 1101和第二整形块IlOJ中的令牌桶通知该分组中的一个的长度。在第一整形块1101和第二整形块Iioj中的令牌桶从在桶中累积的令牌中减去与所通知的分组的中的一个的长度相对应的令牌的数目。

[0060] 因此,在根据本公开的第三示例性实施例的示例性通信控制装置中,被提供用于整形(即允许或拒绝)存储在包括队列的队列组中的分组的传送的整形装置100J进一步对存储在另一个队列组251和252中的分组进行整形。在此,在两个组中的队列可以存储的最大分组长度是相同的。

Claims (6)

1. 一种通信控制装置,所述通信控制装置用于对存储在被聚组在多个队列组中的多个队列中的分组进行整形,所述通信控制装置包括:为所述队列组中的各个队列组设置的整形装置,所述整形装置中的每一个包括整形块,所述整形块包括以预定速率累积令牌的令牌桶和比较器,其中:所述队列组中的每一个队列组包括所述多个队列中的一个或多个队列,所述多个队列中的一个或多个队列能够存储具有等于或小于最大分组长度的长度的一个或多个分组,当所述队列组中的第一个队列组的队列中的一个或多个队列存储一个或多个分组,并且所述整形装置中的为所述队列组中的所述第一个队列组设置的第一个整形装置中的比较器检测到在所述整形装置中的第一个整形装置中的令牌桶中所累积的令牌的数目等于或大于与所述最大分组长度相对应的参考数目时,所述整形装置中的第一个整形装置允许传送所述一个或多个分组中的一个分组,并且从所述整形装置中的第一个整形装置中的令牌桶中的所述令牌中减去与所述分组中的所述一个分组的长度相对应的消耗的令牌数目。
2.根据权利要求1所述的通信控制装置,其中:所述整形装置中的第一个整形装置进一步包括调停块;所述队列组中的第一个队列组包括所述多个队列中的两个或更多个队列,所述多个队列中的两个或更多个队列能够存储具有等于或小于所述最大分组长度的长度的两个或更多个分组;并且当所述队列中的两个或更多个队列存储两个或更多个分组,并且在所述整形装置中的第一个整形装置中的比较器检测到所述整形装置中的第一个整形装置中的令牌桶中所累积的令牌的数目等于或大于所述参考数目时,所述调停块i)接收所述两个或更多个分组, ϋ)选择所接收到的分组中的一个进行传送,以及iii)向所述整形装置中的所述第一个整形装置中的令牌桶通知所述分组中的所选择的一个分组的长度,使得从所述令牌中减去与所述分组中的所选择的一个分组的长度相对应的消耗的令牌数目。
3.根据权利要求1所述的通信控制装置,其中:所述整形装置包括所述整形装置中的第二个整形装置,所述整形装置中的第二个整形装置被设置用于能够存储具有等于或小于相同最大分组长度的长度的一个或多个分组的所述队列组中的第二个队列组,所述整形装置中的第二个整形装置包括第二整形块,所述第二整形块包括以第二预定速率来累积令牌的第二令牌桶和第二比较器,当所述整形装置中的所述第一个整形装置中的比较器检测到在所述整形装置中的所述第一个整形装置中的令牌桶中所累积的令牌的数目等于或大于所述参考数目时,所述整形装置中的所述第二个整形装置接收来自所述整形装置中的所述第一个整形装置的一个或多个分组,其中:当所述队列组中的第二个队列组的队列中的一个或多个队列存储第二一个或多个分组,并且所述第二比较器检测到在所述第二令牌桶中所累积的令牌的数目等于或大于所述参考数目时,所述第二整形块允许传送下述二者:i)从所述整形装置中的所述第一个整形装置接收到的一个或多个分组;以及ii)存储在所述队列组中的所述第二个队列组中的第二一个或多个分组。
4.根据权利要求3所述的通信控制装置,其中:所述整形装置中的所述第二个整形装置进一步包括第二调停块,所述第二调停块在所述第二整形块允许时接收从所述整形装置中的所述第一个整形装置接收到的一个或多个分组以及存储在所述队列组中的所述第二个队列组中的第二一个或多个分组;以及所述第二调停块i)选择所接收到的分组中的一个进行传送;并且ii)向所述令牌桶和所述第二令牌桶通知所述分组中的所选择的一个分组的长度,使得从在所述令牌桶中和在所述第二令牌桶中的令牌中减去与所述分组中的所选择的一个分组的长度相对应的消耗的令牌数目。
5. 一种整形装置,所述整形装置用于对存储在一个或多个队列中的一个或多个分组进行整形,所述整形装置包括:整形块,所述整形块包括以预定速率累积令牌的令牌桶和比较器,其中,所述一个或多个队列能够存储具有等于或小于最大分组长度的长度的一个或多个分组;以及当所述一个或多个队列存储一个或多个分组,并且比较器检测到在所述令牌桶中所累积的令牌的数目等于或大于与所述最大分组长度相对应的参考数目时,所述整形装置允许传送存储在所述一个或多个队列中的一个或多个分组中的一个分组,并且从所述令牌桶中的令牌中减去与所述分组中的所述一个分组的长度相对应的消耗的令牌数目。
6.根据权利要求5所述的整形装置,其中:所述一个或多个队列包括能够存储具有等于或小于所述最大分组长度的长度的两个或更多个分组的两个或更多个队列;所述整形装置进一步包括调停块;并且当所述两个或更多个队列存储两个或更多个分组,并且所述比较器检测到在所述令牌桶中所累积的令牌的数目等于或大于所述参考数目时,所述调停块i)接收所述两个或更多个分组;ii)选择所述两个或更多个分组中的一个进行传送;以及iii)向所述令牌桶通知所述分组中的所选择的一个分组的长度,使得从所述令牌中减去与所述分组中的所选择的一个分组的长度相对应的消耗的令牌数目。
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