用于三级Clos网络的一种高效自寻路交换机制研究.pdf

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1、论文题目用于三级Clos网络的一种高效自寻路交换机制研究学科专业通信与信息系统学号201021010318作者姓名倪杰指导教师许都教授万方数据分类号密级注1UDC学位论文用于三级Clos网络的一种高效自寻路交换机制研究（题名和副题名）倪杰（作者姓名）指导教师许都教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）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2013.05.02论文答辩日期2013.05.16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：注明《国际十进分类法UDC》的类号。万方数据RESEARCHONANEFFICIENTSELF-

2、ROUTEDSWITCHINGSCHEMEUSEDINTHREE-STAGECLOSNETWORKAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:CommunicationandInformationSystemsAuthor:NiJieAdvisor:XuDuProfessorSchool:CommunicationandInformationEngineering万方数据独创性声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，

3、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

4、签名：日期：年月日万方数据摘要摘要网络的快速发展及业务量的爆炸式增长，使得用户对网络带宽的要求日益提高。作为核心的业务结点，交换机和路由器等交换设备大大影响着网络性能表现。近年来，业界对交换网络设备的研究主要着力于两点：一是对交换结构体系架构的研究；二是交换网络的交换调度算法设计。在大型可扩展交换系统中，采用多个交换模块组成的多级结构如三级Clos结构等，是常用的解决方案。基于Clos结构的交换调度算法有很多，包括传统的RD（RandomDispatching）算法、CRRD（ConcurrentRound-RobinDispatching）算法等，但在高速、高负载量应用环境

5、下，采用这类算法仍存在一些不足之处。比如CRRD算法，它需要采取一定的仲裁策略以及两次匹配过程完成交换，复杂性较高，同时也不可避免的造成大量的控制信息在级间传送，这影响了总体的交换性能。采用自寻路技术则无需复杂的仲裁机制或多次匹配步骤，交换过程简单易处理。然而，自寻路方式容易因端口冲突而造成交换结构内部阻塞，尤其当网络的负载量增大或突发业务增多时，内部阻塞概率也会随之增大，于是导致端到端交换时延的增加，网络性能随之降低。因此自寻路式的交换机制设计关键在于减少交换结构内部的竞争，以减少信元交换的端到端时延。针对以上问题，本文基于三级Clos交换结构，提出了一种高效的自寻路交换机

6、制BA-CIS（BandwidthArbitrationandCellInterleavingScheme）。首先，它在交换结构中采用了基于信元的自寻路交换方式，无需很多传统交换调度算法中涉及到的复杂仲裁匹配过程；其次，该机制采取了“带宽预约分配”方式，每个输出端口根据自身的总带宽合理地为各个输入端口分配带宽，以保证输出端口流不阻塞；第三，针对自寻路方式容易出现的网络内部阻塞问题，该机制提出了“信元间插”策略，该策略是BA-CIS的核心内容。通过“信元间插”，可以使得具有连续信元的分组在被发送到交换结构之前就被“打散”，以保证流量被均匀地进入交换结构中，从而大大减轻了交换结构

7、内部的冲突和阻塞。最后，本文使用C++语言在Windows环境下仿真搭建了支持BA-CIS机制的三级Clos交换结构模型，，并在多种场景下考查了该机制的性能。仿真测试结果表明：“信元间插”策略作为BA-CIS交换机制的核心，对网络性能的提升起了很大的作用；当分组平均长度或交换窗口大小变化时，BA-CIS机制网络性能表现良好；I万方数据摘要该交换机制还能较好的支持热点业务环境和混合业务环境；网络规模扩大后，该机制依然具有良好的稳定性。与CRRD等传统的交换调度方式对比，新自寻路机制下的信元平均网络时延明显