路由器线卡QoS芯片ESL建模并仿真.pdf

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA专业学位硕士学位论文MASTERTHESISFORPROFESSIONALDEGREE论文题目路由器线卡QoS芯片ESL建模并仿真专业学位类别工程硕士学号201151010113作者姓名王馨宇指导教师李广军教授万方数据分类号密级注1UDC学位论文路由器线卡QoS芯片ESL建模并仿真（题名和副题名）王馨宇（作者姓名）指导教师李广军教授电子科技大学成都程曦高工泰格微波技术股份有限责任公司成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称电子与通信工程提交论文

2、日期2015年10月论文答辩日期2015年11月学位授予单位和日期电子科技大学2015年12月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。万方数据ModelandSimulationQoSChipofRouterLineCardbyESLAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MasterofEngineeringAuthor:WangXinyuSupervisor:Prof.LiGuangjunSchool:SchoolofCommunication&

3、InformationEngineering万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分

4、内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年月日万方数据摘要摘要伴随Internet网络的快速成长，网络上承载的应用的也在急剧增加，新业务种类不停地出现。但是IP协议的特点是无连接、尽力服务、每报文路由，在支撑需要服务质量的业务的时候，这些特点反而成了最大的阻碍。所以，如果IP网络要想更进一步发展，就需要加强IP网络服务质量（QualityofService，QoS）的研究[1]以解决以上描述的问题。因此，IP网络有两个问题需要一起解决：一个是路由交换的数据要越来越快，二个是服务质量保

5、障要越来越好。现在，各个网络设备制造商、标准化组织、科研单位、中高级院校、网络运营商等等IP网络相关的组织都在围绕着电信级IPQoS开展积极研究，已经产生了很多研究成果、技术实现方[2]案、标准草案等等。但是一直以来将QoS算法理论转化为实际芯片时都存在理论与实现脱节、实现代价大和验证困难等缺点。本文设计了一个路由器线卡上的QoS芯片ESL模型，应用SystemC语言编写建立了一个QoS芯片的软件模型。因为采用了ESL方法，使得理论设计很容易转化为RTL芯片架构设计和仿真验证模型。整套模型包含一个QoS芯片顶层模型和配置管理、发包器、队列管理、队列调度等4个子模块模型。芯片顶层模型设计包

6、括：顶层时钟信号引入、子模块间通信接口互连、公共数据存储（类似TOP层数据寄存器、memory等）。发包器激励模块根据用户配置的带宽、包长、优先级、目的端口、目的板号等信息模拟路由器交换机经过网络处理器处理后发到QoS芯片的入口流量。队列管理模块和队列调度模块是芯片的主体部分，采用新的多层次的QoS调度算法，各个层级调度分别对应Internet网络边缘路由器的业务层级。传统分组公平排队算法需要路由器采取集中共享内存或者输出排队，为了避免这些问题，本文设计了一套队列调度速度档位计算、更新和调度机制。队列管理模块可以根据每个队列预设的队列credit和透支credit，让报文提前出队。同时，

7、当队列长度和队列credit改变时，队列管理模块使用本文设计的算法计算队列调度档位状态。队列调度模块根据队列的映射关系、优先级以及队列调度档位状态等信息，给队列管理模块添加credit和提供出队机会。特别是队列调度算法中的队列调度速度档位的设计有利于ESL模型和RTL实现简便、队列管理与队列调度模块间解耦和算法移植容易。模型建立后，通过xml文件配置，构造了一系列模拟现网对路由器交换机的I万方数据摘要攻击流量，运行模型仿真实验后，分