基于流量感知的网络交换频率动态调整方法、系统及网络交换芯片结构技术方案

本发明专利技术属于网络交换功耗管理技术领域，特别涉及一种基于流量感知的网络交换频率动态调整方法、系统及网络交换芯片结构，用于网络交换芯片动态功耗管理，该方法包含：感知并监控网络交换端口流量，获取实时网络流量特性信息；通过实时网络流量特性信息提取实时网络流量特征，依据网络流量特征与时钟频率映射关系并根据实时网络流量特征置位相应调频标志信号，输出时钟频率控制信息；根据时钟频率控制信息产生相应用于网络交换数据通路时钟转换的工作时钟。本发明专利技术根据应用程序的实时通信需求和流量特性来对核心交换结构的功耗进行动态管理，方案实现方便、可靠，降低网络交换芯片功耗，具有较好应用前景。具有较好应用前景。具有较好应用前景。

Network switching frequency dynamic adjustment method, system and network switching chip structure based on traffic sensing

【技术实现步骤摘要】
基于流量感知的网络交换频率动态调整方法、系统及网络交换芯片结构


[0001]本专利技术属于网络交换功耗管理
，特别涉及一种基于流量感知的网络交换频率动态调整方法、系统及基于网络交换频率动态调整方案实现的网络交换芯片结构。

技术介绍

[0002]现有网络交换芯片通常包括协议控制器(PMA、PCS和MAC)、核心交换结构(Switch Fabric)以及时钟、复位、I2C、JTAG、事件管理等基础模块。现有的技术方案中，网络交换芯片进行功耗管理通常采用门控时钟(Clock gating)和电源关断(Power down)等方法。现有的门控时钟和电源关断等功耗管理方案通常需要根据网络交换芯片的应用场景进行提前地静态配置，需要用户或程序员十分熟悉应用场景以及熟悉交换芯片内部的寄存器配置，影响实时交换性能，无法实现网络交换芯片精细化功耗管理。

技术实现思路

[0003]为此，本专利技术提供一种基于流量感知的网络交换频率动态调整方法、系统及基于网络交换频率动态调整方案实现的网络交换芯片结构，降低网络交换芯片系统的功耗开销，根据应用程序的实时通信需求和流量特性来对核心交换结构的功耗进行动态管理，方案实现方便、可靠。
[0004]按照本专利技术所提供的设计方案，一种基于流量感知的网络交换频率动态调整方法，用于网络交换芯片动态功耗管理，包含：
[0005]感知并监控网络交换端口流量，获取实时网络流量特性信息；
[0006]通过实时网络流量特性信息提取实时网络流量特征，依据网络流量特征与时钟频率映射关系并根据实时网络流量特征置位相应调频标志信号，输出时钟频率控制信息；
[0007]根据时钟频率控制信息产生相应用于网络交换数据通路时钟转换的工作时钟。
[0008]作为本专利技术基于流量感知的网络交换频率动态调整方法，进一步地，通过监控网络交换协议端口或端口组的端口状态、协议类型、通道速率及收发包个数，实时感知网络流量特性信息。
[0009]作为本专利技术基于流量感知的网络交换频率动态调整方法，进一步地，设置多个预置时钟频率，添加至网络流量特征与时钟频率映射关系中。
[0010]作为本专利技术基于流量感知的网络交换频率动态调整方法，进一步地，预置时钟频率包含但不限于：全频、1/2频率、1/4频率和1/8频率。
[0011]进一步地，本专利技术还提供一种基于流量感知的网络交换频率动态调整系统，用于网络交换芯片动态功耗管理，流量感知模块、时钟置位模块和时钟生成模块，其中，
[0012]流量感知模块，用于感知并监控网络交换端口流量，获取实时网络流量特性信息；
[0013]时钟置位模块，用于通过实时网络流量特性信息提取实时网络流量特征，依据网络流量特征与时钟频率映射关系并根据实时网络流量特征置位相应调频标志信号，输出时
钟频率控制信息；
[0014]时钟生成模块，用于根据时钟频率控制信息产生相应用于网络交换数据通路时钟转换的工作时钟。
[0015]进一步地，基于上述的方法，本专利技术还提供一种网络交换芯片结构，包含核心交换模块及与核心交换模块连接的协议控制器、时钟模块、复位模块、I2C驱动模块、JTAG接口模块和事件管理模块，核心交换模块输入输出外围中还设置有用于感知网络流量特性信息的流量感知模块、用于依据网络流量特性输出时钟频率控制信息的功耗管理模块及用于依据时钟频率控制信息产生工作时钟的多频率时钟生成模块，该多频率时钟生成模块将依据时钟频率控制信息产生的工作时钟反馈给核心交换模块，以完成核心交换模块输入输出外围数据通路时钟转换。
[0016]本专利技术的有益效果：
[0017]本专利技术依据网络中的流量特性自适应地调整交换结构的核心工作频率，在不影响实时交换性能的前提下实现系统功耗的降低，从整个交换结构的流量特性出发来降低整个交换芯片的功耗，当流量较大时，采用高频工作以保证通信的性能；当流量较小时，采用低频工作，在不影响流量和吞吐率的前提下有效降低芯片的功耗；在应用过程中不需要用户或程序员参与，且本专利技术提出的方法可与现有的门控时钟和电源关断等方案不相冲突，可以和现有技术方案有机结合，便于实际应用，具有较好的应用前景。
附图说明：
[0018]图1为实施例中网络交换频率动态调整流程示意；
[0019]图2为实施例中现有网络交换芯片基本结构示意；
[0020]图3为实施例中网络交换芯片结构示意；
[0021]图4为实施例中频率调节处理流程示意。
具体实施方式：
[0022]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚、明白，下面结合附图和技术方案对本专利技术作进一步详细的说明。
[0023]不同的应用程序具有不同的通信需求，甚至同一程序不同执行阶段的通信需求也表现出很大的差异性。在网络交换芯片的应用场景中，不同协议类型、通道速率、端口绑定模式、端口个数等参数的不同均会对核心交换的资源和性能需求提出不同的要求。网络交换芯片中承载的网络流量涵盖语音、图像、视频、文本、实时业务、甚至分布式的网络游戏在内的各种各样的信息，流量特性呈现出自相似性、复杂性、长相关性、突发性和分形特性等多种典型业务特性。本专利技术实施例，参见图1所示，提供一种基于流量感知的网络交换频率动态调整方法，用于网络交换芯片动态功耗管理，包含：
[0024]S101、感知并监控网络交换端口流量，获取实时网络流量特性信息；
[0025]S102、通过实时网络流量特性信息提取实时网络流量特征，依据网络流量特征与时钟频率映射关系并根据实时网络流量特征置位相应调频标志信号，输出时钟频率控制信息；
[0026]S103、根据时钟频率控制信息产生相应用于网络交换数据通路时钟转换的工作时
钟。
[0027]依据网络中的流量特性自适应地调整交换结构的核心工作频率，在不影响实时交换性能的前提下实现系统功耗的降低，从整个交换结构的流量特性出发来降低整个交换芯片的功耗。
[0028]进一步地，基于上述的方法，本专利技术实施例还提供一种基于流量感知的网络交换频率动态调整系统，用于网络交换芯片动态功耗管理，流量感知模块、时钟置位模块和时钟生成模块，其中，
[0029]流量感知模块，用于感知并监控网络交换端口流量，获取实时网络流量特性信息；
[0030]时钟置位模块，用于通过实时网络流量特性信息提取实时网络流量特征，依据网络流量特征与时钟频率映射关系并根据实时网络流量特征置位相应调频标志信号，输出时钟频率控制信息；
[0031]时钟生成模块，用于根据时钟频率控制信息产生相应用于网络交换数据通路时钟转换的工作时钟。
[0032]进一步地，基于上述的方法，本专利技术实施例还提供一种网络交换芯片结构，包含核心交换模块及与核心交换模块连接的协议控制器、时钟模块、复位模块、I2C驱动模块、JTAG接口模块和事件管理模块，核心交换模块输入输出外围中还设置有用于感知网络流量特性信息的流量感知模块、用于依据网络流量特性输出时钟频率控制信息的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于流量感知的网络交换频率动态调整方法，用于网络交换芯片动态功耗管理，其特征在于，包含如下内容：感知并监控网络交换端口流量，获取实时网络流量特性信息；通过实时网络流量特性信息提取实时网络流量特征，依据网络流量特征与时钟频率映射关系并根据实时网络流量特征置位相应调频标志信号，输出时钟频率控制信息；根据时钟频率控制信息产生相应用于网络交换数据通路时钟转换的工作时钟。2.根据权利要求1所述的基于流量感知的网络交换频率动态调整方法，其特征在于，通过监控网络交换协议端口或端口组的端口状态、协议类型、通道速率及收发包个数，实时感知网络流量特性信息。3.根据权利要求1所述的基于流量感知的网络交换频率动态调整方法，其特征在于，设置多个预置时钟频率，添加至网络流量特征与时钟频率映射关系中。4.根据权利要求3所述的基于流量感知的网络交换频率动态调整方法，其特征在于，预置时钟频率包含但不限于：全频、1/2频率、1/4频率和1/8频率。5.一种基于流量感知的网络交换频率动态调整系统，用于网络交换芯片动态功耗管理，其特征在于，包含：流量感知模块、时钟置位模块和时钟生成模块，其中，流量感知模块，用于感知并监控网络交换端口流量，获取实时网络流量特性信息；时钟置位模块，用于通过实时网络流量特性信息提取实时网络流量特征，依据网络流量特征与时钟频率映射关系并根据实时网络流量特征置位相应调频标...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘冬培，沈剑良，刘勤让，张霞，吕平，陈艇，李沛杰，张丽，刘宗海，李智超，
申请(专利权)人：中国人民解放军战略支援部队信息工程大学，
类型：发明
国别省市：