[發明專利]基于滑動窗口的混合交換網絡時隙分配方法

有效

• 申請號: 201310306974.8
• 申請日: 2013-07-20
• 公開（公告）號: CN103368832A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 邱智亮;楊昆;路小超;邱蔚;李影;王浩然;陳屯;潘偉濤;姚明旿;劉煥峰
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04L12/64
• 分類號: H04L12/64;H04L12/911
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術領域

本發明涉及通信技術領域，尤其涉及混合交換網絡時隙分配方法，可用于確定混合交換網絡中電路交換業務分組的轉發時隙，合理分配時隙資源，保證分組通過交換網絡的傳輸時延較小。

背景技術

在日常通信中，電信網中的語音通信是我們日常生活中最基本的通信方式，其采用的交換技術是電路交換。隨著IP互聯網技術及多媒體技術的快速發展，IP端系統獲得了廣泛的應用和推廣，其主要采用分組交換。而要在一臺交換機中同時實現這兩種不同類型的交換，通常采用兩種不同的交換平面來實現，即采用電路交換平面實現電路交換業務，而采用分組交換平面支持分組交換業務。隨著現代通信技術的發展，為了滿足對多種業務在同一交換平面進行傳輸的通信需求，設計出了能同時承載恒定比特速率CBR的分組業務、異步傳輸模式ATM分組業務和互聯協議IP分組業務的混合交換網絡。

混合交換網絡，采用三級clos網絡結構，其由輸入級模塊IM、中間級模塊CM和輸出級模塊OM組成；每級模塊端口采用多輸入/輸出端口，任意輸入/輸出端口之間存在多條可選交換路徑，容易消除分組的內部選路沖突。不同的業務在進入交換網絡進行傳輸之前，先要經過各自的適配線卡被封裝成統一的交換網絡內部分組格式，并由線卡解析出分組的輸出端口，才能進入交換網絡進行傳輸。適配線卡完成分組適配后，通過總線將分組發送給輸入級；輸入級具有緩存功能，根據分組的業務類型進行入隊操作，等待調度；中間級接收輸入級的發送請求并且對多個沖突請求進行仲裁，得到最后請求結果，并應答給輸入級，輸入級收到應答結果后，進行分組的出隊以及發送操作；輸出級與輸入級結構相似，也具有緩存功能，收到分組后根據輸出端口進行入隊等待，并通過總線將分組發送給線卡，完成全部交換過程。在交換網絡輸出端，分組經過適配線卡接收后恢復成原始業務數據類型。

由混合交換網絡的工作原理可知，其承載業務在交換網絡中是以分組的形式進行傳輸，分組在交換網絡中的轉發時隙決定了分組通過交換網絡的傳輸時延。根據混合交換網絡承載的三種業務傳輸特點可知，CBR業務對傳輸時延要求最高，ATM和IP業務對傳輸時延要求較低，故要優先對CBR分組進行時隙分配，保證其傳輸時延較小。對CBR分組時隙分配完成后，其余空閑時隙用于對ATM和IP分組進行時隙分配。分組的時隙分配方法直接影響分組經過交換網絡的傳輸時延大小。

傳統的時隙分配方法是通過軟件在整個復幀傳輸周期內隨機分配，即在一個復幀傳輸周期的512個時隙0到511中對分組進入交換網絡的時隙和離開交換網絡的時隙進行隨機分配，根據時間流的單向性和調度的周期性，如果分組晚于預先分配的時隙到達，就只能等到下一個調度周期才能進行轉發。若時隙分配間隔太短，則一個調度周期內無法轉發，只能等到下一調度周期轉發，加大了傳輸時延；若時隙分配間隔太長，得到過大的傳輸時延也不符合業務傳輸要求。這種方法得到的傳輸時延較大且在一個較大的范圍內波動，直接影響電路業務的傳輸效率。

發明內容

本發明的目的在于針對上述已有技術的不足，提供一種基于滑動窗口的混合交換網絡時隙分配方法，以減小傳輸時延，提高傳輸效率。

為實現上述目的，本發明技術方案包括如下步驟：

（1）定義適配線卡到輸入級的輸出時隙位置為“輸入時隙α”，輸入級經過中間級到輸出級的輸出時隙位置為“中間交換時隙β”，輸出級到輸出線卡的輸出時隙位置為“輸出時隙γ”；

（2）將一個復幀傳輸所需的512個時隙均分為8個部分，定義每部分為一個區，每個區包含64個時隙；

（3）定義用于時隙分配的一個滑動窗口包括3個連續的區，這3個區依次用于鏈路的輸入時隙α，內部交換時隙β以及輸出時隙γ的動態申請；

（4）根據交換網絡的鏈路個數設定滑動窗口的個數，并用一個滑動窗口表示一條用于傳輸分組的鏈路；

（5）每個滑動窗口根據各自時隙占用情況，判斷是否有空閑時隙可分配，若無空閑時隙，執行步驟（6）；若有空閑時隙，執行步驟（7）；

（6）將滑動窗口向后滑動一個區的距離，得到一個包含新的連續3個區的滑動窗口，執行步驟（7）；

（7）由第1個區對輸入時隙α進行分配，第2個區對內部交換時隙β進行分配，第3個區對輸出時隙γ進行分配，分配完成后將當前窗口向后滑動一個區的距離，更新滑動窗口中時隙資源，等待下一次時隙分配。

本發明與現有技術相比具有如下優點：