宽带ip网络监控系统中数据队列管理的设计与实现

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1、华中科技大学硕士学位论文宽带IP网络监控系统中数据队列管理的设计与实现姓名：夏杨申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：杨宗凯20050429摘要随着在网络监控、流量计费以及支持QoS的网络设备中流分类技术实现的功能复杂度不断提高，对已分类数据进行数据队列管理的难度也不断增大，成为整个系统成功的基础之一。同时伴随着SONET等这些宽带IP网络的应用，对庞大的数据和流量类型进行线速处理成为迫切的需求，传统的数据队列管理技术已经不能满足需求。本文首先介绍了数据队列管理的完整功能和各种数据队列管理技术，并分析了目前普遍应用的两种数据队列管理的

2、实现方案，包括基于软件和基于硬件的数据队列管理。在此基础上针对宽带IP网络监控系统的需求，提出了一个基于硬件实现的高速数据队列管理的ASIC设计解决方案。在该设计方案中采用了可配置的数据缓冲管理器和集中式排队管理器的设计方法，从而使该数据队列管理单元的设计方案能适用于多种不同类型的RAM产品，并支持多个队列的排队、调度和数据输出限速，具有广泛的适应性。同时本文还针对实际应用的特点，提出了一系列旨在提高数据包缓冲器读写访问带宽以及多队列操作效率的设计方案。在完成设计和实现的基础上，本文还简要的介绍了对数据队列管理单元的仿真和测试方案。该设计方案实

3、现于一颗百万门级的ASIC芯片上，并集成于一个SONET上对分组数据包的分类、监控以及统计计费系统中，提供了对两路OC48光网络上5Gbps数据流量的数据队列管理服务。关键词:数据队列管理，缓冲器管理，集中式排队管理，队列调度算法，流水线，专用集成电路，拥塞控制IAbstractWiththedevelopmentofflowclassificationdesigninnetworkmonitor,trafficbillingorQoSofferingsystem,dataqueueingmanagementforclassifiedpacke

4、tsgetsmoreandmorecomplex.AlsointherapidgrowingbroadbandIPnetwork,suchasSONET,thedataqueueingmanagementiswidelyusedondealingwithhugetrafficstreamsanddifferentserviceclassesinawirespeed.Atthebeginning,thisthesisintroducesseveraldataqueueingmanagementtechnologiesbasedonsoftware

5、andhardwareimplementations.ThenitgivesanASICsolutionofhigh-speeddataqueueingmanagerdesignbasedonhardwaretechnology.Inthissolution,weusedconfigurablebuffermanagementandcentralizedqueuemanagementmethodologieswhichprovidecompatibilitytovariousRAMproductsandmulti-queuemanagement

6、.AlsotheRAMaccessingbandwidthandmulti-queueoperationefficiencyareoptimizedinthisdesign.Atlast,thisthesispresentsthesimulationandverificationplantothesolution.Thisdesignhasbeenimplemntedonamilion-gatescaleASICchip,whichhasbeenintegratedonaSONETpacket-processingsystem,andprovi

7、deddataqueueingmanagementto5Gbpstrafficover2OC48channels.Keywords:DataqueueingManagement,BufferManagerment,CentralizedQueueManagement,QueueSchedulingAlgorithm,Pipeline,ASIC,CongestionControlII独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。近我所致，除文中已标明引用的内容外，本论文不包含任何其他人或集体已经发表或撰写

8、过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：夏杨日期：200