本文關(guān)鍵詞：大容量光交換結(jié)構(gòu)交換調(diào)度算法設(shè)計與實現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著骨干網(wǎng)傳輸容量的急劇上升,業(yè)務(wù)的不斷到來,交換網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵節(jié)點交換機的“電子瓶頸”問題成為限制網(wǎng)絡(luò)吞吐能力的重要原因。因此對交換設(shè)備的研究是提高光傳輸網(wǎng)絡(luò)性能的重點。研究包括兩個方面:一方面是高性能的可擴展交換結(jié)構(gòu);另一方面是高效的交換調(diào)度算法。在不同交換結(jié)構(gòu)的特性、適用范圍很明確的今天,低時延、多種QoS性能支持的相關(guān)調(diào)度算法的研究,越來越成為人們關(guān)注的焦點,也成為了構(gòu)建高性能交換設(shè)備最核心的部分。本文研究的超大容量七級Clos結(jié)構(gòu)光網(wǎng)絡(luò)交換機可達10Pbps級別的交換容量,并根據(jù)這種交換機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),設(shè)計出新的交換路由算法。通過加快數(shù)據(jù)處理速度、提高業(yè)務(wù)吞吐量、降低業(yè)務(wù)阻塞率,來緩解目前遇到的問題。本文根據(jù)這種七級Clos交換機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和到來業(yè)務(wù)的特性,將研究的調(diào)度算法分為三部分:首先是平面內(nèi)的業(yè)務(wù)選擇中間級的問題,根據(jù)滿配平面的業(yè)務(wù)矩陣規(guī)模為512X512,中間級滿配的規(guī)模為64 X 64,采用基于二部圖染色原理的環(huán)形算法來處理業(yè)務(wù)。并在此基礎(chǔ)之上,提出并設(shè)計雙向和同向兩種新型的環(huán)形算法,大大加快數(shù)據(jù)處理速度。通過對比資源消耗情況、可達到最高的時鐘頻率,來解釋這三種方法的差異。在Modelsim軟件下完成邏輯功能模塊的仿真驗證,并通過FPGA實驗,來驗證我們所提出算法的正確性與可行性。其次,根據(jù)平面間系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特性、業(yè)務(wù)的多樣性,考慮到無阻塞、避免回溯和重排等要求,提出端口擴展的算法,解決了矩陣度為2的冪次方環(huán)形算法的應(yīng)用問題,并作邏輯驗證來說明可行性。最后,考慮到竭力輪詢算法將業(yè)務(wù)分發(fā)到各個平面所需的時間太多,且骨干網(wǎng)業(yè)務(wù)流量長期變化不大的情況,提出了基于增量矩陣的輪詢算法的優(yōu)化,對后到來的業(yè)務(wù)只對它的業(yè)務(wù)增量矩陣進行處理。通過對比在不同業(yè)務(wù)負載率和多種規(guī)模的增量矩陣等情況下,兩種算法在時延、阻塞率方面的表現(xiàn)。仿真表明:在業(yè)務(wù)變化量不大的情況下,這種基于增量的改進算法在減少時延方面有更好的表現(xiàn)。
【關(guān)鍵詞】：電子瓶頸 交換容量 Clos結(jié)構(gòu) 環(huán)形算法 邏輯驗證
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP393.01
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-13
• 第一章 緒論13-17
• 1.1 研究背景13-14
• 1.2 研究現(xiàn)狀及意義14-15
• 1.3 主要研究內(nèi)容及組織形式15-17
• 第二章 Clos交換結(jié)構(gòu)及調(diào)度算法的研究17-29
• 2.1 交換網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)分類17-21
• 2.1.1 單級交換結(jié)構(gòu)17-18
• 2.1.1.1 共享緩存結(jié)構(gòu)17
• 2.1.1.2 單級Crossbar結(jié)構(gòu)17-18
• 2.1.2 多級交換結(jié)構(gòu)18-21
• 2.1.2.1 Banyan網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)18-19
• 2.1.2.2 三級Clos網(wǎng)絡(luò)19-21
• 2.2 業(yè)務(wù)路由算法21-23
• 2.2.1 基于矩陣分解的算法21-22
• 2.2.2 二部圖染色算法22-23
• 2.3 器件約束條件23-26
• 2.4 交換結(jié)構(gòu)的控制方式26-28
• 2.4.1 集中式控制26-27
• 2.4.2 分布式控制27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第三章 平面內(nèi)光交換結(jié)構(gòu)調(diào)度算法設(shè)計與實現(xiàn)29-53
• 3.1 大容量光交換結(jié)構(gòu)業(yè)務(wù)特性29-30
• 3.2 交換調(diào)度算法設(shè)計30-38
• 3.2.1 雙向調(diào)度算法設(shè)計思想30-35
• 3.2.2 同向調(diào)度算法設(shè)計思想35-38
• 3.3 交換調(diào)度算法的邏輯實現(xiàn)38-46
• 3.3.1 交換調(diào)度算法邏輯實現(xiàn)的基本思路38-40
• 3.3.2 交換調(diào)度算法邏輯實現(xiàn)基本架構(gòu)40-46
• 3.4 FPGA實驗結(jié)果與仿真結(jié)果對比46-52
• 3.5 本章小結(jié)52-53
• 第四章 平面間調(diào)度算法的設(shè)計與優(yōu)化53-65
• 4.1 平面間業(yè)務(wù)特性53
• 4.2 端.擴展算法53-59
• 4.2.1 端.擴展算法思想53-54
• 4.2.2 端.擴展算法的邏輯實現(xiàn)54-58
• 4.2.3 端.擴展算法的分析58-59
• 4.3 竭力均衡算法59-64
• 4.3.1 基于固定輪詢算法59-60
• 4.3.2 固定輪詢算法的優(yōu)化60-64
• 4.4 本章小節(jié)64-65
• 第五章 全文總結(jié)與展望65-67
• 5.1 全文總結(jié)65
• 5.2 后續(xù)工作展望65-67
• 致謝67-68
• 參考文獻68-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果70-71

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