專利名稱：一種多信道加權輪詢方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及寬帶數據通訊領域，具體地說，涉及多路傳輸數據進行復用時的輪詢調度(Round Robin Scheduler)系統。
由于各個數據信道的數據流量不一樣，有的信道的數據流量特別大，有的比較小，如果每個信道都分配均等的帶寬或者傳輸的機會，數據量大的信道就有可能出現堵塞，甚至數據丟失的情況，而流量小的信道，則易造成帶寬浪費。因此，為了更有效的利用帶寬，又出現了加權輪詢的方法，即通過設置信道的優先級來調節各個信道的有效帶寬。
加權輪詢方法一般是采用軟件的形式來實現的，其實現的基本思路是，根據系統運行的要求，設置若干個隊列，賦予每個隊列一定的優先權(加權)，再設置一個中心控制器，中心控制器根據每一個隊列的優先級，同時按照遞增或遞減的規律循環輪詢各個隊列，并決定選擇哪一個隊列進行處理。用軟件實現加權輪詢的速度很有限，不能適用于對數據傳輸速度要求較高的場合。
在一些電子系統中也有用硬件裝置來實現輪詢調度的，這種裝置主要是一個中心控制器。在電子系統中有多個需要被服務的站點，中心控制器對每一個站點都進行查詢，但是由于電子系統都有一個全局時鐘，而中心控制器也往往是按照全局時鐘的節拍(時鐘周期)來工作的，中心控制器每查詢一個站點，就要耗費一個節拍(時鐘周期)，當站點數目比較多時，比如有8個或16個站點，中心控制器執行完一個輪詢周期，需花費許多時間。例如某電子系統共有16個站點，目前1站點與16站點需要得到服務。中心控制器首先查詢到1站點并對其進行服務，待服務結束后，中心控制器必須要經過15個節拍才能查詢到16站點需要服務。由此可以看出中心控制器依次查詢往往會造成有些站點要等待很長的時間才能有機會被服務。在需要進行高速數據傳輸的場合，對信息延遲有嚴格的要求，如果數據傳輸信道的數據要等待比較長的時間才能傳輸，這是不允許的。
一種多信道加權輪詢方法，包括以下步驟一、根據各個信道的加權值和信道狀態標記，構造搜索鏈；二、查詢搜索鏈標記，如果搜索鏈標記為高，則說明該標記對應的信道需要進行數據傳輸，輸出該信道編號，暫停查詢，轉至步驟三；如果搜索鏈標記為低，則繼續查詢，重復步驟二；三、被選信道開始傳輸數據，同時繼續查詢搜索鏈標記，返回步驟二。
一種多信道加權輪詢裝置，位于n路信道與傳輸控制模塊之間，包括加權設置模塊、循環輪詢模塊和輪詢控制模塊；所述加權設置模塊用于設置每一個信道的加權優先級，并輸出給所述循環輪詢模塊；所述循環輪詢模塊根據n路信道的狀態標記和所述加權設置模塊的輸出生成搜索鏈，并進行查詢，查詢結果輸出給傳輸控制模塊；所述輪詢控制模塊用于控制所述循環查詢模塊的狀態。
本發明采用循環輪詢方法，結合加權優先級設置，實現了一種快速、高效的多信道調度方案，從而達到了改善寬帶通訊系統數據傳輸性能的目的，有利于通訊系統的效率的提高，為設備使用方節省了開支，提高了效益。
圖2是本發明加權輪詢裝置的結構示意圖。
圖3是圖2中循環輪詢模塊11的結構示意圖。
圖4是循環輪詢模塊11中搜索鏈的示意圖。
圖5是圖2中輪詢控制模塊12的狀態轉換圖。
圖6是采用本發明的數據傳輸時序圖。
在

圖1中，本發明多信道加權輪詢裝置位于n路信道和傳輸控制模塊之間，接收信道的狀態標記，確定哪一路信道進行數據傳輸，并將結果輸出給傳輸控制模塊，則該路信道的數據通過傳輸數據通路到公共高速接口。
圖2是多信道加權輪詢裝置的結構示意圖，包括加權設置模塊10、循環輪詢模塊11和輪詢控制模塊12。加權設置模塊10設置每一個信道的加權優先級，并輸出給循環輪詢模塊11；循環輪詢模塊11接收來自加權設置模塊10的信道加權優先級和來自信道的狀態標記，實現對信道的查詢，向傳輸控制模塊輸出選中的信道編號，同時向輪詢控制模塊12輸出其狀態；輪詢控制模塊12根據循環輪詢模塊11的狀態和傳輸控制模塊的信號，控制循環輪詢模塊11的等待、暫停和查詢等狀態。
加權設置模塊10包括m×n個寄存器，實現n個信道的m級優先級，每一個信道用m個寄存器來表示其優先級，m個寄存器可以表示m位二進制數值，優先級的高低是根據寄存器中二進制數值1的個數多少來確定的，1個1表示最低優先級，m個1表示優先級最高。對每一個信道的優先級而言，一次配置只有上述m個優先級中的一個，用Pi來表示每個信道的優先級的每一位，其中i等于1到m。在本發明的實施例中，選擇4個寄存器來實現優先級，即m＝4，其中0001為最低優先級，依次有0011，0111和1111，優先級最高的是1111。對于優先級最高的信道，其P4＝1，P3＝1，P2＝1，P1＝1，；而優先級最低的信道，其P4＝0，P3＝0，P2＝0，P1＝1。
加權設置模塊10設置好每個信道的優先級后，將優先級參數輸出給循環輪詢模塊11，用于構造搜索鏈。
圖3是本發明加權輪詢裝置中循環輪詢模塊11的結構圖。循環輪詢模塊11包括一組由m×n個寄存器組成的寄存器組、循環判斷模塊111和轉換模塊112。寄存器1、2、……、m×n用于存儲搜索鏈的搜索標記，搜索鏈搜索標記的位數與信道數n和優先級的級數m有關，共m×n位。加權設置模塊10輸出的每個信道的優先級與信道的狀態標記進行邏輯與運算，得到搜索鏈的搜索標記，并存入寄存器中。搜索標記的計算公式如下Sji＝Tj·Pi，其中Tj表示信道狀態標記，j＝1，2，…，n；Pi表示每個信道的優先級的每一位，i＝1，2，…，m；兩者進行邏輯與運算。信道狀態標記Tj是表示信道是否有有效數據需要傳輸的，如果有，信道狀態標記為1；如果沒有，信道狀態標記為0。由此可見，每一個信道在搜索鏈里都有m位可供查詢。若Sji為1，則表示該搜索標記對應信道j的優先級設置有效，并且該信道中存在有效數據需要傳輸，否則Sji為0。m×n個搜索標記在寄存器1、2、……、m×n中的存儲方式是，首先將同一優先級位數的搜索標記按信道的遞增或遞減順序排列，再按照優先級位數從高到低或從低到高的順序排列，對應地存儲到寄存器中。在本實施例中，取m＝4，則搜索鏈共有4n位，如圖4所示，按照遞增順序進行存儲，則先存儲S11、S21、S31、……、Sn1，然后再存儲S12、S22、……、Sn2，直到S14、S24、……、Sn4。
m×n個寄存器中存儲的搜索鏈作為被查詢對象，由循環判斷模塊111不斷地進行查詢判斷，當發現有一個有效狀態時，就輸出對應的搜索鏈狀態位編號給轉換模塊112，將該狀態位編號轉換為信道編號，確定哪一個信道可以執行數據傳輸，并輸出給傳輸控制模塊。由于搜索標記在寄存器里的排列順序是按照一定規律進行的，因此轉換就相當于一個查表結構一樣，根據輸入的數值，就可以確定其屬于哪一個信道，即輸出信道編號。
優先級的體現在于一個輪詢周期內(即輪詢指針從搜索鏈的開始查詢到結束)，優先級高的信道有機會進行數據傳輸的次數要多，如在本實施例中，優先級最高的信道，即加權值為1111的信道，在一個輪詢周期內被查詢4次，由于其在搜索鏈中表示該信道的4位都可能為1，因此該信道有4次機會可以進行數據傳輸；而優先級最低的信道，即加權值為0001的信道，在每個輪詢周期內雖然也會被查詢4次，但只能有1次機會可以進行數據傳輸，因為其加權值中只有一位為1。
輪詢指針按照遞增或遞減規律從最低位開始查詢，當查詢到某一搜索標記為1時，輪詢指針暫停移動，輸出相應搜索鏈狀態位編號，再經過轉換即可得到對應的信道編號。由于循環輪詢模塊11采用組合邏輯的方式，所有位的查詢可以在一個時鐘周期內完成(20ns以內)，這在信道切換進行數據傳輸時非常重要，可大大縮短后面信道數據的等待延遲，有利于改善傳輸網絡的性能。
圖5是輪詢控制模塊12的狀態轉換圖。輪詢控制模塊12主要是一個狀態機，用來控制循環輪詢模塊11的查詢、暫停等動作，包含有3個狀態空閑狀態，在系統復位時進入此狀態，其它時刻不進入此狀態；搜索狀態，在此狀態下，循環輪詢模塊11查詢是否有信元可傳輸的信道，當查詢到一條有效信道后，輪詢指針停止移動；等待狀態，當循環輪詢模塊11查詢到一條有效信道并輸出信道編號后，進入等待狀態，直到傳輸控制模塊控制當前信道的信元開始傳輸，并向其發送“查詢允許”信號后，返回搜索狀態。
系統上電啟動后，輪詢控制模塊12首先進入空閑狀態，在下一個時鐘周期進入搜索狀態，循環輪詢模塊11開始對搜索鏈進行查詢，當循環輪詢模塊11查詢到一個有效信道后，輪詢指針暫停在搜索鏈的下一個標志位，輪詢控制模塊根據循環輪詢模塊11提供得有效狀態轉移條件，進入等待狀態，等待有效信道當前數據的傳輸，一般在傳輸控制模塊在當前數據傳輸開始后輸出一個“查詢允許”信號，輪詢控制模塊12依據此信號返回搜索狀態，開始下一輪的查詢。
圖6是采用本發明加權輪詢裝置后的數據傳輸時序圖。圖中各信號的含義如下clk表示系統時鐘信號；eoc表示當前周期為信元傳輸結束，所有信道共用此信號；soc表示當前周期為信元傳輸開始，所有信道共用此信號；chan8_av是指信道8狀態的有效標記，高電平時表示該信道有數據需要傳輸；chan2_av是信道2狀態的有效標記，高電平時表示該信道有數據需要傳輸；chan8_data是信道8數據傳輸信號；chan2_data是信道2數據傳輸信號；chan_sel是信道選擇信號，由循環輪詢模塊11輸出。
圖6顯示出兩個信道進行數據傳輸的快速切換，首先，信道8正在進行數據傳輸，此時并沒有任何一個信道的狀態有效標記為高電平，在eoc信號有效(僅保持一個時鐘周期)時，信道2的狀態有效標記變為高電平，此時，無論當前循環輪詢模塊11查詢到哪一個信道或者說查詢到搜索鏈哪一位，它都能在一個時鐘周期內馬上查詢到信道2為有效信道，即信道2需要進行數據傳輸。而如果采用一般的輪詢方法，循環輪詢裝置采用時序邏輯的方式，即根據時鐘邊緣觸發工作的電路，要查詢到信道2的有效信號，有可能需要等待很多個時鐘周期，具體的時間長短與輪詢指針的當前位置有關。
權利要求
1.一種多信道加權輪詢方法，其特征在于，包括以下步驟一、根據各個信道的加權值和信道狀態標記，構造搜索鏈；二、查詢搜索鏈標記，如果搜索鏈標記為高，則說明該標記對應的信道需要進行數據傳輸，輸出該信道編號，暫停查詢，轉至步驟三；如果搜索鏈標記為低，則繼續查詢，重復步驟二；三、被選信道開始傳輸數據，同時繼續查詢搜索鏈標記，返回步驟二。
2.根據權利要求1所述的多信道加權輪詢方法，其特征在于，所述步驟一進一步包括，首先每個信道的加權值的每一位均與信道狀態標記進行邏輯與運算，生成搜索鏈標記；然后將同一加權值位數的搜索鏈標記按信道的遞增或遞減順序排列，再按照加權值位數從高到低或從低到高的順序排列，生成搜索鏈。
3.一種多信道加權輪詢裝置，位于n路信道與傳輸控制模塊之間，其特征在于，包括加權設置模塊(10)、循環輪詢模塊(11)和輪詢控制模塊(12)；所述加權設置模塊(10)用于設置每一個信道的加權優先級，并輸出給所述循環輪詢模塊(11)；所述循環輪詢模塊(11)根據n路信道的狀態標記和所述加權設置模塊(10)的輸出生成搜索鏈，并進行查詢，查詢結果輸出給傳輸控制模塊和所述輪詢控制模塊(12)；所述輪詢控制模塊(12)根據所述循環輪詢模塊(11)的狀態和傳輸控制模塊的信號，控制所述循環輪詢模塊(11)的等待、暫停和查詢等狀態。
4.根據權利要求3所述的多信道加權輪詢裝置，其特征在于，所述加權設置模塊(10)包括m×n個寄存器，用于實現n個信道的m級優先級，每一個信道的優先級用m個寄存器中的二進制數值表示。
5.根據權利要求3所述的多信道加權輪詢裝置，其特征在于，循環輪詢模塊(11)包括一組由m×n個寄存器組成的寄存器組、循環判斷模塊(111)和轉換模塊(112)；所述寄存器組用于存儲搜索鏈的搜索標記，所述加權設置模塊(10)輸出的每個信道的優先級與信道的狀態標記進行邏輯與運算，得到搜索鏈的搜索標記，存入所述寄存器組中；所述循環判斷模塊(111)不斷地對寄存器組的內容進行查詢判斷，當發現有一個有效狀態時，就輸出對應的搜索鏈狀態位編號給所述轉換模塊(112)，將該狀態位編號轉換為信道編號，確定哪一個信道可以執行數據傳輸，并輸出給傳輸控制模塊。
6.根據權利要求3所述的多信道加權輪詢裝置，其特征在于，所述輪詢控制模塊(12)主要是一個狀態機，用來控制所述循環輪詢模塊(11)的查詢、暫停等動作，包含有3個狀態，空閑狀態、搜索狀態和等待狀態。
7.根據權利要求5所述的多信道加權輪詢裝置，其特征在于，所述m×n個搜索標記在寄存器1、2、……、m×n中的存儲方式是，首先將同一優先級位數的搜索標記按信道的遞增或遞減順序排列，再按照優先級位數從高到低或從低到高的順序排列，對應地存儲到寄存器1、2、……、m×n中。
全文摘要
本發明提供一種多信道加權輪詢裝置，位于n路信道與傳輸控制模塊之間，包括加權設置模塊10、循環輪詢模塊11和輪詢控制模塊12；所述加權設置模塊10用于設置每一個信道的加權優先級，并輸出給所述循環輪詢模塊11；所述循環輪詢模塊11根據n路信道的狀態標記和所述加權設置模塊10的輸出生成搜索鏈，并進行查詢，查詢結果輸出給傳輸控制模塊；所述輪詢控制模塊12用于控制所述循環輪詢模塊11的狀態。本發明采用組合邏輯的循環輪詢方法，結合加權優先級設置，實現了一種快速、高效的多信道調度方案，從而達到了改善寬帶通訊系統數據傳輸性能的目的，有利于通訊系統的效率的提高。
文檔編號H04L12/28GK1466318SQ0211241
公開日2004年1月7日 申請日期2002年7月5日 優先權日2002年7月5日
發明者譚智雄 申請人:深圳市中興通訊股份有限公司