基于带缓存交叉开关的交换结构研究

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1、中国人民解放军信息工程大学博士学位论文基于带缓存交叉开关的交换结构研究姓名：伊鹏申请学位级别：博士专业：通信与信息系统指导教师：汪斌强20061001信息I-_程大学博七学位论文与时延特性，对基于带缓存交叉开关交换系统的调度算法设计具有指导意义。一传统组播交换结构需要通过加速机制或复杂的调度策略实现组播复制和调度，可扩展性较差。本文利用带缓存交叉开关节点缓存的分布特性，基于联合输入交叉节点排队交换结构提出一种高效的单播组播区分排队机制以及组播扩展的最大紧迫度优先(ME．MUF,MulticastExpandedMUF)调度算法。ME．MUF算法采用扇出拆分机制无需加速即可实现高效的组

2、播复制，并可通过组播加权因子来调节对组播业务调度的优先程度。仿真结果表明该方案可获得良好的单组播调度性能。-基于模拟输出排队思想，采用带缓存交叉开关构建了一种空分复用扩展的联合输入交叉节点输出排队(SDM．CICOQ，CombmedInputCrosspoint0utputQueuingwithSpaceDivisionMultiplexing)交换结构，证明了当扩展因子为2时，该结构无需加速即可获得100％的吞吐量和模拟输出排队，能对业务流提供服务质量保障。基于SDM-CICOQ交换结构对ME-MUF算法进行了并行扩展，设计了一种全分布式的层次化优先级调度(HPs，Hierarch

3、ialPriorityScheduling)方案，仿真结果表明采用HPS调度方案的SDM．CICOQ交换结构具有良好的公平性和有效性，为交换结构及调度算法的可扩展性、组播支持和服务质量保障问题提供了一种整体解决方案，可用于指导交换结构和调度算法的设计。一针对国家863重大课题《军用下一代互联网》对全网服务质量的特殊需求，综合考虑系统性能，设计成本和实现难度等多方面因素，提出一种支持区分服务模型的组播扩展最大紧迫度优先(DSME．MUF,DiffServSupportedME．MUF)调度算法及交换调度设计方案，并通过仿真对方案的公平性和有效性进行了验证，其工程实现已在《军用下一代互联

4、网》项目的军用路由交换设备实际研发中得到成功应用。本文主要创新点如下：_提出一种仿真分析方法并设计实现了集成多种结构和算法的交换结构性能仿真评价系统，为交换调度的后续研究提供了开放式通用仿真平台。·首次在基于带缓存交叉开关交换系统的调度算法设计中引入前后级队列总体调度紧迫度的思想，提出一种简单高效的MUF算法和ME．MUF算法。一提出SDM．CICOQ交换结构和HPS调度方案，为交换结构及调度算法的可扩展性、组播支持和服务质量保障问题提供了一种整体解决方案。关键词：交换结构；服务质量；带缓存交叉开关；区分服务；调度算法第1I页信息工稃大学博士学位论文ABSTRACTTheservic

5、e—drivenpropertyofnetworktechnologydevelopmenthasbeenagreedon,andconstructingnewnetworkarehitectm'eisbecomingthehotspotoftheresearch．1rtlenewnetworkarchitecturerequirestheswitchesorrouterswithmoreefforts：First，theyshouldbeequippedwithlargenumberofportsandhighspeedrate，whichcanbeconvenientforsup

6、portinglargescalenumberofnsers．Second，theyshouldbeabletosupportmulticast,whichcanbeusedforcarryingbroadbandmultimedianetworktrafficwithdynamicmulticastcharacteristic．Third．theyshouldsupportgoodqualityofservice，whichcarlmakethetransitionofreal-timemultimediatramcfromapplicationleveltocarriergrad

7、esmoothly．Therearetwoaspectsofswitchingarchitecturefromthebroadsense，thatisswitchingarchitectureandschedulingalgorithm．whichperformancecanaffectdirectlyores／endeterminetheperformanceoftheroutingswitchingdevices．11lemorerequffement