[发明专利]网络分组交换系统和方法

说明书

                              发明领域

本发明总体涉及数字通信领域，具体来说，涉及一种数字数据网络中所用的交换节点对数字数据进行分组交换的系统和方法。

                              发明背景

已经开发出种种数字网络，来方便包括数据和程序在内的信息在数字计算机系统和许多其他类型设备之间传送。已开发实施了采用多样的数据传送法的多种类型的网络。现代网络中，经过通信链路按多种模式互联的交换节点网传送信息。该互联成网的模式，允许可从作为源设备发送信息的各个计算机系统或其他设备至将作为宿设备接收信息的另一计算机系统或其他设备间存在若干个可经该网络提供的路径，这样一旦特定区域的网络发生拥塞或网络部件失去作用，便可使信息绕过网络中拥塞或失去作用的部分。

从源设备传送至宿设备的信息总体上按固定或可变长度的分组形式传送，一交换节点通过与其连接的一条通信链路接收这些分组，并通过另一通信链路发送这些分组，以便该分组沿一至宿设备的路径传送到宿设备或另一交换节点。每一分组通常包括地址信息，其中包括识别生成该分组的特定设备的源地址和识别接收该分组的各特定设备的宿地址。

通常，一交换节点包括一个或多个输入端口、多个输出端口和一“交换网路”，各个输入端口与一通信链路连接来接收各分组，各个输出端口则与一通信链路连接来发送各分组，“交换网路”将各输入端口的各分组耦合至相应的用于传输的输出端口。一输入端口接收到一分组后，通常会缓存该分组，从宿地址当中识别出将发送该分组的那个特定输出端口，并经交换网路将该分组传送至该输出端口。输出端口接收到该分组后，其(即输出端口)通常会将该分组缓存在一队列中，用于通过与之连接的通信链路进行传输。虽然输出端口的缓存和调度可便于输出端口提供高效的分组传输，但由于输出端口可能保持连续的繁忙状态，因而会随输出端口的缓存出现几个问题。通常，各个输出端口会有效地对各个输入端口提供一个队列，在这种情况下，该交换节点所提供的队列总数将为N²量级，其中N为输入端口数目，若如常规那样每一通信链路用于分组的双向传输，N便进而与输出端口数目相对应。这样，随着输入/输出端口数目N的增加，该输出端口所维持的队列其数目便按平方的速率急剧增加，从而输出的排队无法较好地成比例增加。

不同于对所要发送的分组使用输出排队，已开发了可提供输入排队的种种交换节点，其中在输入端口处对分组进行缓存和排队。每一输入端口仅需要一个队列，故随着输入(输出)端口数目的增加，队列数按一线性斜率增加，避免了随输出排队而来的成平方增加。但输入排队造成交换网路低得多的使用效率，这是因为将所接收的分组缓存后，输入端口必须进行利用交换网路所必需的竞争和仲裁，以便分组传送至相应的用于传输的输出端口。

                            发明概述

本发明提供一种新改进的交换节点，用于提供对互联输入和输出端口的交换网路的高效率利用，其特征在于，交换节点提供对该交换节点所传送的分组进行输出排队，同时避免分组队列相对于输入/输出端口数目的增加而成平方增加，其特征在于提供进行输出排队。同样，本发明提供一种新改进的交换节点，用于相对于输入/输出端口数目的增加使分组队列线性增加，其特征在于，交换节点提供进行输入排队，同时避免对互联输入和输出端口的交换网路进行的相对来说不够有效的利用，其特征在于，交换节点提供对该交换节点所传送分组进行输入排队。

简要归纳一下，本发明提供的交换节点，包括在网络中进行分组传送的多个输入端口模块、多个输出端口模块和一交换网路，每一分组包括宿地址信息。每一输入端口模块与一通信链路连接用于通过其接收分组，每一输出端口模块则与一通信链路连接用于通过其发送分组。每一输入端口模块一旦接收到与其连接的通信链路来的分组，便缓存该分组并生成用于其的元数据分组，该元数据分组标识将发送该分组的输出端口模块，并生成该分组的识别符信息，具体来说，生成对其中缓存该分组的输入端口模块的标识，以及输入端口模块中缓存该分组的位置的指针。生成元数据分组之后，输入端口模块将它提供给交换网路，具体来说，提供给其分组元数据处理器部分。