基于CICQ结构的多播交换技术研究

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1、代号10701学号1008120364分类号TN915.02密级公开题（中、英文）目基于CICQ结构的多播交换技术研究ResearchonMulticastSwitchingTechnologyBasedonCICQCICQResearchonMulticastSwitchingTechnologyBasedonCICQ作者姓名董林林指导教师姓名、职称杨帆副教授学科门类工学学科、专业通信与信息系统提交论文日期二零一三年一月西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是

2、我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安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做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关的法律责任。本人签名：______________日期：______________西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定

3、，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印、或其它复制手段保存论文。（保密的论文在解密后遵守此规定）本学位论文属于保密，在年解密后适用本授权书。本人签名：______________日期：______________导师签名：______________日期：______________摘要摘要随着网络流量和各种业

4、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

5、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

6、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。关键词：交叉节点带缓存crossbar结构多播交换调度算法负载均衡ABSTRACTAbstractAsthesurgeofnetworktrafficandbusinesstypes，especiallytheexplosivegrowthofmultica

7、sttrafficontheInternet，theperformanceofcoreswitchingequipmenthasbecomethebottlenecksforfurthernetworkdevelopments,anditscapacity,speed,QoSguaranteeandetc,arefacingseriouschallenges.Soitissignificanttomakeresearchonnewswitchingsystems.Switchfabricandschedulingalgori

8、thmarethekeytechnologiesandmainresearchesofswitchingequipment,andtheyhavedirecteffectsontheoverallperformanceofswitchingequipment.Inthisthesis,so