交换网系统和数据交换方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信技术，尤其涉及一种交换网系统和数据交换方法。
【背景技术】
[0002] 交换网（Switch Fabric，简称：SF)将输入端口的数据交换到对应输出端口，一 种典型的交换网结构就是交叉开关（Crossbar)结构，交叉开关可分为无缓冲的交叉开关 (Bufferless Crossbar)和有缓冲的交叉开关（Buffered Crossbar) 〇
[0003] 无缓冲的交叉开关和有缓冲的交叉开关均是通过用N个NXl的多路复用器 (multiplexer，简称：MUX)来实现NXN的交叉开关，区别在于，无缓冲的交叉开关无缓冲 区，根据一个NXN的仲裁器（Arbiter)的控制来选择将输入端口的数据发往相应的输出端 口；有缓冲的交叉开关有N 2个缓冲（buffer)，根据N个NXl的仲裁器的控制来选择将输入 端口的数据发往相应的输出端口。
[0004] 但是，无缓冲的交叉开关中NXN的仲裁器的算法复杂，而有缓冲的交叉开关需要 N2个独立的缓冲区，会增大交叉开关的面积，当N值较大时，两种交叉开关实现难度高，导致 性能降低。
【发明内容】
[0005] 本发明实施例提供一种交换网系统和数据交换方法，以降低了算法的复杂度，减 少交叉开关的面积，当输入端口、输出端口较多时，可以降低SF系统的实现难度，提高性 能。
[0006] 第一方面，本发明实施例提供一种交换网系统，包括：
[0007] M个第一交叉开关单元⑶和N个第二⑶，每个第一⑶包括：L个第一输入端口、 第一仲裁器、第一交叉开关以及N个第一输出端口，每个第二⑶包括:M个第二输入端口、 第二仲裁器、第二交叉开关以及一个第二输出端口，所述M个第一⑶的MXN个第一输出端 口分别与所述N个第二⑶的NXM个第二输入端口相耦合，其中，每个第一⑶的N个第一 输出端口分别与所述N个第二⑶中各个第二⑶的一个第二输入端口相耦合，且一一对应， N = MXL，且M、N、L均为正整数；
[0008] 所述每个第一⑶中的任一第一输入端口，用于接收并缓存数据，以及根据接收到 的所述数据生成第一调度请求，所述数据携带有目的端口，所述目的端口为所述N个第二 ⑶中的任一第二⑶的第二输出端口，所述第一调度请求用于请求通过所述N个第一输出端 口向所述目的端口发送所述数据；所述第一仲裁器，用于对所述第一调度请求进行调度仲 裁，以确定与所述目的端口匹配的第一目标输出端口，并生成第一调度授权，所述第一目标 输出端口为所述每个第一 CU的N个第一输出端口中与所述任一第二CU相耦合的一个第一 输出端口，所述第一调度授权用于指示所述任一第一输入端口向所述第一目标输出端口发 送所述数据；所述任一第一输入端口，还用于根据所述第一调度授权，将所述数据调度给所 述第一交叉开关；所述第一交叉开关，用于在所述第一仲裁器的配置下，将所述数据交换至 所述第一目标输出端口；
[0009] 所述任一第二⑶中的第二目标输入端口，用于接收和缓存所述数据，并生成第二 调度请求，所述第二目标输入端口为所述任一第二CU中与所述第一目标输出端口相耦合 的一个第二输入端口，所述第二调度请求用于请求使用所述任一第二⑶的第二输出端口； 所述第二仲裁器，用于对所述第二调度请求进行仲裁，以生成第二调度授权，所述第二调度 授权用于指示所述第二目标输入端口向所述任一第二CU的第二输出端口发送所述数据； 所述第二目标输入端口，还用于根据所述第二调度授权，将所述数据调度给所述第二交叉 开关；所述第二交叉开关，用于在所述第二仲裁器的配置下，将所述数据交换至所述任一第 二CU的第二输出端口。
[0010] 结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述第一仲裁器用于根 据预设的映射关系对所述第一调度请求进行调度仲裁，以从所述每个第一 CU的N个第一输 出端口中确定与所述目的端口匹配的所述第一目标输出端口，所述预设的映射关系包括所 述每个第一 CU的N个第一输出端口与所述N个第二CU的N个第二输出端口的一一对应关 系。
[0011] 结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的 实现方式中，所述第二仲裁器用于根据预设的调度算法对所述第二调度请求进行仲裁，以 生成所述第二调度授权，所述预设的调度算法包括：轮询RR调度、最老信元优先OCF调度、 最长队列优先LQF调度、最久端口优先LPF调度或者加权调度。
[0012] 结合第一方面、第一方面的第一种至第二种中任一种可能的实现方式，在第一方 面的第三种可能的实现方式中，所述每个第一 CU还包括：L个第一缓存，所述L个第一缓存 分别与所述每个第一⑶的L个第一输入端口耦合，且一一对应；所述L个第一缓存用于分 别缓存所述每个第一 CU中的L个第一输入端口接收的数据。
[0013] 结合第一方面、第一方面的第一种至第三种中任一种可能的实现方式，在第一方 面的第四种可能的实现方式中，所述每个第二CU还包括:M个第二缓存，所述M个第二缓存 分别与所述每个第二CU的M个第二输入端口耦合，且一一对应；所述第二缓存用于缓存所 述第二输入端口接收的数据。
[0014] 结合第一方面、第一方面的第一种至第四种中任一种可能的实现方式，在第一方 面的第五种可能的实现方式中，所述第一交叉开关包括：N个第一复用器，所述第一复用器 包括L个第一入端口和一个第一出端口，所述L个第一入端口分别与所述L个第一输入端 口相耦合，且一一耦合，所述一个第一出端口与所述N个第一输出端口中的一个第二输出 端口相耦合，所述N个第一复用器用于在所述第一仲裁器的配置下，将所述任一第一输入 端口与所述第一目标输出端口之间的通道选通，以将所述数据交换至所述第一目标输出端 □ 〇
[0015] 结合第一方面、第一方面的第一种至第五种中任一种可能的实现方式，在第一方 面的第六种可能的实现方式中，所述第二交叉开关包括：第二复用器，所述第二复用器包括 M个第二入端口和一个第二出端口，所述M个第二入端口分别与所述M个第二输入端口中 的一个第二输入端口相親合，所述一个第二出端口与所述一个第二输出端口相親合，所述 第二复用器用于在所述第二仲裁器的配置下，将所述第二目标输入端口与所述任一第二CU 的第二输出端口之间的通道选通，以将所述数据交换至所述任一第二⑶的第二输出端口。
[0016] 第二方面，本发明实施例提供一种数据交换方法，所述方法适用于交换网系统，所 述交换网系统包括:M个第一交叉开关单元⑶和N个第二⑶，每个第一⑶包括：L个第一 输入端口、第一仲裁器、第一交叉开关以及N个第一输出端口，每个第二⑶包括：M个第二 输入端口、第二仲裁器、第二交叉开关以及一个第二输出端口，所述M个第一⑶的MXN个 第一输出端口分别与所述N个第二⑶的NXM个第二输入端口相耦合，其中，每个第一⑶ 的N个第一输出端口分别与所述N个第二⑶中各个第二⑶的一个第二输入端口相耦合， 且--对应，N = MXL，且M、N、L均为正整数；
[0017] 所述方法包括：
[0018] 所述每个第一 CU中的任一第一输入端口接收并缓存数据，根据接收到的所述数 据生成第一调度请求，所述数据携带有目的端口，所述目的端口为所述N个第二CU中的任 一第二⑶的第二输出端口，所述第一调度请求用于请求通过所述N个第一输出端口向所述 目的端口发送所述数据；
[0019] 所述第一仲裁器对所述第一调度请求进行调度仲裁，以确定与所述目的端口匹配 的第一目标输出端口，并生成第一调度授权，所述第一目标输出端口为所述每个第一 CU的 N个第一输出端口中与所述任一第二CU相耦合的一个第一输出端口，所述第一调度授权用 于指示所述任一第一输入端口向所述第一目标输出端口发送所述数据；
[0020] 所述任一第一输入端口根据所述第一调度授权，将所述数据调度给所述第一交叉 开关；
[0021] 所述第一交叉开关在所述第一仲裁器的配置下，将所述数据交换至所述第一目标 输出端口；
[0022] 所述任一第二⑶中的第二目标输入端口接收和缓存所述数