路由器線卡QoS芯片ESL建模并仿真.pdf

1、伴隨Internet網(wǎng)絡的快速成長，網(wǎng)絡上承載的應用的也在急劇增加，新業(yè)務種類不停地出現(xiàn)。但是IP協(xié)議的特點是無連接、盡力服務、每報文路由，在支撐需要服務質(zhì)量的業(yè)務的時候，這些特點反而成了最大的阻礙。所以，如果IP網(wǎng)絡要想更進一步發(fā)展，就需要加強IP網(wǎng)絡服務質(zhì)量（Quality of Service，QoS）的研究以解決以上描述的問題。因此，IP網(wǎng)絡有兩個問題需要一起解決：一個是路由交換的數(shù)據(jù)要越來越快，二個是服務質(zhì)量保障要越來越好?，F(xiàn)

2、在，各個網(wǎng)絡設備制造商、標準化組織、科研單位、中高級院校、網(wǎng)絡運營商等等IP網(wǎng)絡相關(guān)的組織都在圍繞著電信級IP QoS開展積極研究，已經(jīng)產(chǎn)生了很多研究成果、技術(shù)實現(xiàn)方案、標準草案等等。
　　本文設計了一個路由器線卡上的QoS芯片ESL模型，應用System C語言編寫建立了一個QoS芯片的軟件模型。因為采用了ESL方法，使得理論設計很容易轉(zhuǎn)化為RTL芯片架構(gòu)設計和仿真驗證模型。整套模型包含一個QoS芯片頂層模型和配置管理、發(fā)包器、

3、隊列管理、隊列調(diào)度等4個子模塊模型。芯片頂層模型設計包括：頂層時鐘信號引入、子模塊間通信接口互連、公共數(shù)據(jù)存儲（類似TOP層數(shù)據(jù)寄存器、memory等）。發(fā)包器激勵模塊根據(jù)用戶配置的帶寬、包長、優(yōu)先級、目的端口、目的板號等信息模擬路由器交換機經(jīng)過網(wǎng)絡處理器處理后發(fā)到QoS芯片的入口流量。隊列管理模塊和隊列調(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，各個層級調(diào)度分別對應Internet網(wǎng)絡邊緣路由器的業(yè)務層級。傳統(tǒng)分組公平

4、排隊算法需要路由器采取集中共享內(nèi)存或者輸出排隊，為了避免這些問題，本文設計了一套隊列調(diào)度速度檔位計算、更新和調(diào)度機制。隊列管理模塊可以根據(jù)每個隊列預設的隊列credit和透支credit，讓報文提前出隊。同時，當隊列長度和隊列credit改變時，隊列管理模塊使用本文設計的算法計算隊列調(diào)度檔位狀態(tài)。隊列調(diào)度模塊根據(jù)隊列的映射關(guān)系、優(yōu)先級以及隊列調(diào)度檔位狀態(tài)等信息，給隊列管理模塊添加credit和提供出隊機會。特別是隊列調(diào)度算法中的隊列調(diào)度