郑　振，乔庐峰，陈庆华，邵世雷，张俊俊

(中国人民解放军理工大学 通信工程学院，江苏 南京 210007)



星载IP交换机中变长调度Clos交换结构的设计

郑振，乔庐峰，陈庆华，邵世雷，张俊俊

(中国人民解放军理工大学 通信工程学院，江苏 南京 210007)

针对星载设备对体积、硬件资源消耗等严格限制的情况，为提高IP交换机的吞吐性能，同时尽可能地降低硬件开销与时延等，设计了一种用于星载IP交换机中的三级Clos交换结构。该结构可支持多个优先级，并采用变长分组调度机制，能够直接处理IP分组。该结构还对原有的三级Clos结构进行改进，将中间级部分整合为一个模块完成，便于在中间级实行集中调度，从而避免了在输出级模块中形成阻塞，同时简化了交换结构的实现过程，降低了硬件资源耗费。使用Xilinx xc5vlx330t FPGA实现了完整的16×16的八优先级变长调度交换结构，其峰值吞吐率可达16 Gb/s。综合结果显示，整个交换结构占用slice register 80352个、block RAM 252块，满足星载交换机的设计需求。

星载交换机；交换结构；Clos结构；变长调度；FPGA

0　引　言

信息技术的快速发展在大大方便人们工作、生产和生活的同时，也在不断产生海量的通信数据，这给当前的卫星网络带来了严峻的挑战。而网络的核心是路由器和交换机等节点设备，它们的性能直接影响网络的时延、吞吐量等重要参数。因此，研制高性能的星载交换机对于卫星网络来说显得尤为重要。

当前大多数交换设备所使用的是单级crossbar交换结构。这种结构因其简单、灵活等优点而得到广泛的研究和优化[1]，然而由于受单个芯片端口数量和速率等的限制，该结构的性能已经逐渐到达极限[2]。……