面向软件定义互连系统的多协议交换电路

董春雷; 沈剑良; 李沛杰; 王盼; 薄光明; 路凯

doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2024076

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面向软件定义互连系统的多协议交换电路

学术论文 | 更新时间：2024-06-24

- 面向软件定义互连系统的多协议交换电路
- Multi-protocol switching circuit for software defined interconnection system
- 通信学报 2024年45卷第5期页码：44-53
- 作者机构：
  
  1.信息工程大学,河南郑州 450002
  2.天津市滨海新区信息技术创新中心,天津 300457
  3.天津职业技术师范大学国有资产管理处,天津 300222
- 作者简介：
  
  [ "董春雷（1987- ），男，河南周口人，信息工程大学助理研究员，主要研究方向为高速交换芯片设计、软件定义互连技术。" ]
  [ "沈剑良（1982- ），男，浙江德清人，博士，信息工程大学副教授，主要研究方向为新型网络体系结构、高速接口设计。" ]
  [ "李沛杰（1990- ），男，山西襄汾人，博士，信息工程大学助理研究员，主要研究方向为高速接口设计、软件定义互连技术、现代SoC设计技术。" ]
  [ "王盼（1984-），男，河北石家庄人，天津市滨海新区信息技术创新中心高级工程师，主要研究方向为交换芯片系统架构。" ]
  [ "薄光明（1987- ），男，河南周口人，天津职业技术师范大学工程师，主要研究方向为网络信息安全技术、实验室建设与安全管理。" ]
  路凯（1999- ），男，山东临沂人，信息工程大学硕士生，主要研究方向为网络交换芯片设计。
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划基金资助项目(2022YFB2901000)
- DOI：10.11959/j.issn.1000-436x.2024076
  中图分类号： TP302
- 收稿日期：2023-11-10，
  
  修回日期：2024-02-01，
  
  纸质出版日期：2024-05-30
- 稿件说明：
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董春雷,沈剑良,李沛杰等.面向软件定义互连系统的多协议交换电路[J].通信学报,2024,45(05):44-53.

DONG Chunlei,SHEN Jianliang,LI Peijie,et al.Multi-protocol switching circuit for software defined interconnection system[J].Journal on Communications,2024,45(05):44-53.
董春雷,沈剑良,李沛杰等.面向软件定义互连系统的多协议交换电路[J].通信学报,2024,45(05):44-53. DOI： 10.11959/j.issn.1000-436x.2024076.

DONG Chunlei,SHEN Jianliang,LI Peijie,et al.Multi-protocol switching circuit for software defined interconnection system[J].Journal on Communications,2024,45(05):44-53. DOI： 10.11959/j.issn.1000-436x.2024076.

摘要

为满足软件定义互连系统中异构协议融合互连的需求，提出一种两级多协议交换电路，该电路通过融合共享缓存与Crossbar这2种交换架构，实现对多种异构协议的报文转发需求的兼顾。同时，提出一种基于时隙的多级仲裁调度方法，实现调度过程中时间与空间的解耦。仿真结果表明，所设计的交换电路能够弹性适应绑定模式变化引起的交换规模及端口缓存、端口带宽需求变化，缓存资源利用率相较传统组合输入输出排队（CIOQ）架构最高提高87.5%，转发时延低至数十纳秒，不仅适用于RapidIO、光纤通道（FC）、Ethernet、外设部件互连快速总线（PCIe）单一协议交换，而且适用于多种协议组合的混合协议交换。

Abstract

In order to meet the requirements of heterogeneous protocol integration and interconnection in software-defined interconnection systems

a two-stage multi-protocol switching circuit was proposed. This circuit accommodated the forwarding needs of various heterogeneous protocols by integrating shared memory and Crossbar architectures. In addition

a multi-stage arbitrary scheduling scheme based on time slot was introduced to decouple time and space during the scheduling. Simulation results demonstrate that this switching circuit can dynamically adapt to changes in switching scale

port memory

and port bandwidth requirements resulting from binding mode changes. Compared to traditional combined input and output queued (CIOQ) architecture

the utilization of memory is increased by up to 87.5%

and the forwarding delay is as low as tens of nanoseconds

making it suitable for RapidIO

fibre channel (FC)

Ethernet

peripheral component interconnect express (PCIe) single protocol switching as well as hybrid protocol switching combining these protocols.

关键词

Keywords

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