基于流量均衡理论的交换网络关键技术研究.pdf

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA硕士学位论文MASTERTHESIS论文题目基于流量均衡理论的交换网络关键技术研究学科专业通信与信息系统学号201021010314作者姓名赵凌风指导教师许都教授万方数据分类号密级注1UDC学位论文基于流量均衡理论的交换网络关键技术研究（题名和副题名）赵凌风（作者姓名）指导教师许都教授博导电子科技大学成都申请学位级别硕士学科专业通信与信息系统提交论文日期2013.4论文答辩日期2013.5.16学位授予单位和日期电子科技大学2013年06月30日答辩委员会主席评阅人注1：

2、注明《国际十进分类法UDC》的类号。万方数据RESEACHOFSEVERALSIGNIFICANTTOPICSINSWITCHNETWORKBASEDONLOAD-BALANCINGTHEORYAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:CommunicationAndInformationSystemAuthor:ZHAOLINGFENGAdvisor:XUDUSchool:CommunicationandInformationEngineering万方数据独创性声

3、明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描

4、等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年月日万方数据摘要摘要交换技术始终是通信网络技术发展的关键着眼点之一。在网络资源消耗和网络拥堵日渐显著的今天，如何使网络资源分配更合理，如何减轻拥塞，保障时延，提高现有设备的利用效率，是网络研究面临的挑战。具体到传送网交换节点，就需要更高的交换速率和网络利用率。负载平衡是网络设计中的重要思想，它在不追加硬件投入的基础上充分发掘现有设备的潜力，将原本空闲的网络资源利用起来，是一种节约而高效的网络优化手段。负载均衡的大规模交换系统近几年受到持续的关注，说明它符合新一代网络技术设计的思路，值得

5、更深入的研究。本文基于多级无阻塞交换结构，研究了电路交换和分组交换网的负载均衡交换技术。首先，对交换结构进行多流量模型下的性能测试。流量模型是对真实业务的模拟，当前网络流量呈现随机性、突发性、自相关性的特征，对交换结构在各种业务源下的测试，即是以源模型替代真实流量，设计仿真实验，分析结果报告，在交换机投入实际应用场景前了解其优势与局限，以指导设计和规划。本文实现的流量模型分为两个部分：业务到达模型和目的分布模型。到达模型包括传统模型如泊松、伯努利、服从指数分布的ON/OFF源，和自相似模型，服从重尾分布的ON/OFF源。它们模拟了真实流量到达交换网络输入级前端的统计特征。目的分布

6、模型包括均匀、对角和热点分布。反应了网络中热点流和均匀流共存的特征。以三级Clos交换网络为例，测试了它应对各种流量模型的表现。而后，我们对无阻塞电路交换网的半可重排特性进行了研究，分析了业务流聚合对负载均衡效果的影响，提出一种半可重排网络的负载平衡SRN-LB算法。通过将新建连接均衡分配到多个链路上，和拆除连接时进行重排以保持均衡态，有效提升了网络利用效率。最后，我们将研究成果拓展到分组交换领域，研究了不同流颗粒的聚合策略引起的网络利用率变化。基于Crossbar单元的多级网络可以对输出级模块做流聚合，而共享缓存的交换单元适于模块到模块的流聚合。分析表明流颗粒度越大，流量均衡效

7、果越好。关键词：流量模型，无阻塞交换网络，Clos结构，负载均衡，交换网络测试I万方数据ABSTRACTABSTRACTTheexplosivelyrapidgrowthofinformationnetwork,whichisrepresentedbyTheInternet,makingitamoreimportantpositionofmodernsociallife.Intheconsumptionofnetworkresourcesandnetworkcongestioni