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基于CICQ结构的多播交换技术研究

董林林  
【摘要】:随着网络流量和各种业务类型的快速增长,特别是网络上多播类应用的爆炸式增加,核心交换设备的性能已成为网络发展的瓶颈之一,其容量、速率及QoS保障都面临严峻挑战,研究新的交换系统势在必行。交换结构和调度算法作为交换设备的核心技术和重点研究方向,两者的结合直接决定了交换设备的总体性能,本文将从这两方面入手研究多播交换的调度方案。 对比各种交换结构的实现方式,可知CICQ结构具有一定的优势,是构建大容量交换系统的理想解决方案。通过在交叉点加入少量缓存,该结构内部无阻塞且可以实现分布并行调度,能够采用低复杂度调度算法实现高效输出。基于CICQ结构,本文首先设计了一种单级crossbar多播调度方案,思路就是增加输出端口输出时的协同性,争取让输入端口的多播信元能够一次性完全扇出发送到交叉节点。该方案综合考虑了输入端缓存和交叉点缓存的状态,使输入调度和输出调度能够达到极佳匹配,配合经过改进后的VOQ机制,减少了输入端口队头阻塞问题的影响。最后用几种随机流量模型和固定流量模型在OPNET下进行了仿真测试,结果表明该方案在各种流量下都表现良好。 针对单级crossbar结构的局限性,本文设计了一种带负载均衡的三级crossbar结构并行调度方案。第一级为负载均衡级,执行负载分配策略,负责将流量均匀的分配给第二级结构的各个输入端口。第二级进行按组多播,只需较少的缓存就可以解决队头阻塞问题。第三级执行组内多播,也只需要较少的缓存就可以完成调度的需求。该结构不仅解决了多播交换队头阻塞的难题,还有好的吞吐率表现,在几种竞争极其严重的固定业务模型下性能都很优秀。


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1 董林林;基于CICQ结构的多播交换技术研究[D];西安电子科技大学;2013年
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