交換結(jié)構(gòu)及其調(diào)度與帶寬分配算法研究.pdf

1、本論文的研究主要分為兩部分：第一部分是大容量可擴展交換結(jié)構(gòu)及其調(diào)度算法的研究；第二部分是以太網(wǎng)交換機的流量控制研究，結(jié)合公司項目，提出解決方案。 隨著互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展，網(wǎng)絡承載的帶寬需求也快速增長。光傳輸技術波分復用的發(fā)展和成熟應用，使得網(wǎng)絡傳輸鏈路不再是限制網(wǎng)絡帶寬增長的主要因素，而作為業(yè)務節(jié)點的交換機、路由器已成為網(wǎng)絡性能的“瓶頸”，不僅要提供基于端口的高帶寬，而且設備的端口更需要具有不時升級擴展特性，因此設計大容量可擴展性的

2、交換設備在設計下一代網(wǎng)絡中占有關鍵的地位，成為目前國內(nèi)外諸多學者，技術專家關注的焦點。 目前業(yè)界對可擴展性交換結(jié)構(gòu)的研究主要集中在多級交換結(jié)構(gòu)，即是把多個交換單元按一定規(guī)則連接起來，構(gòu)成容量更大，端口數(shù)更大的交換結(jié)構(gòu)。多級交換結(jié)構(gòu)按照內(nèi)部連接方式的不同，可分為多種類型。其中的三級Clos結(jié)構(gòu)由于具有很好的擴展性能，是最適宜用于構(gòu)建可擴展的交換結(jié)構(gòu)。本文首先對交換結(jié)構(gòu)的可擴展性進行了深入的研究，然后基于對Dune Networks

3、公司某交換芯片研究而提出的改進的三級Clos結(jié)構(gòu)的基礎上，設計了基于流的調(diào)度算法，傳統(tǒng)的用于多級交換結(jié)構(gòu)中的調(diào)度算法是受單級交換結(jié)構(gòu)調(diào)度算法啟發(fā)，主要的思想是解決圖的匹配的問題，基于端口尋求最大連接。目前業(yè)界已有不少經(jīng)典的調(diào)度算法，這些算法能夠達到較好的性能目標，但也存在一些不足，比如：QoS得不到保證。而基于流的調(diào)度算法是按照流的屬性給予服務，針對當前網(wǎng)絡中業(yè)務多樣性的特性，調(diào)度算法能區(qū)分不同的業(yè)務，選擇服務的級別，給予不同的QoS保

4、證，這正是最近研究的熱點。我們通過搭建仿真模型，驗證了基于流的調(diào)度算法的性能，為構(gòu)建大容量交換結(jié)構(gòu)及其調(diào)度算法提供了一個可行的方案。 本文的第二部分是對以太網(wǎng)交換機的研究，是對上海普然通訊技術提出的一個通用問題的解決方案的研究：在以太網(wǎng)交換機中由于存在某一持續(xù)時間多個端口同時向一個出端口發(fā)送數(shù)據(jù)的可能，直接的后果是出現(xiàn)流量擁塞，丟失數(shù)據(jù)包，嚴重影響交換機的性能，因此針對這個問題，本文提出了動態(tài)帶寬分配調(diào)度入口流的解決方法：在系統(tǒng)

5、外部設計一個獨立的調(diào)度器，硬件用高速FPGA實現(xiàn)，調(diào)度器與交換端口和交換芯片互通，控制出口帶寬在各競爭入端口的分配，達到避免擁塞發(fā)生和保障一定包轉(zhuǎn)發(fā)率與時延性能。在調(diào)度方法上相繼提出了兩種解決方案：一，基于出口緩存調(diào)度；二，基于出口帶寬調(diào)度。同時設計了兩種帶寬分配算法：一，公平逆序算法；二，公平和流量整形算法。通過搭建仿真模型，驗證了方案的可行性。最后，對項目中的關注的更加細致的問題做了分析，給予了參考的方案。本文兩部分都采用OPNET