分组交换网交换技术——调度算法研究

摘要

互联网是20世纪中后期快速发展起来的一项重要的信息产业技术。十几年来，互联网的用户数量呈指数增加，互联网的通讯量日益迅猛地增长。用户对网络带宽的要求不断地上升，远远超出了互联网现有的连接和交换容量。随着多媒体技术和实时视频点播的出现，用户对互联网服务质量的要求也越来越苛刻。因此，对互联网中路由和交换设备的研究已变得越来越热门，并且取得了许多引人注目的成果，很多国际著名的网络设备商和服务商都竞相开发和配置了越来越快的交换器和路由器。在高速路由器的研制中，交换技术占据了核心的地位。虽然各类交换器的结构及相应的调度算法五花八门，但其发展却有着一定的规律可循。从共享总线式交换器到交叉开关结构的出现曾一度掀起了交换结构研究的新潮流。交叉开关不但可以使得多个端口之间并行地进行信息的传递，也可以高效地进行一对多的多播传输。由于对交叉开关的调度必然是集中式算法，所以在端口数扩展方面会引起很大的困难。随着高速随机存储技术的突破，共享存储式的交换器在大容量交换结构的设计中有着逐渐取代交又开关结构的趋势。共享存储技术以极高存储带宽的代价来换取简单的调度算法。 本文以代表当今的前沿技术——IBM瑞士和法国的集成电路实验室的Q-64G交换系统的性能为参照，从平衡负载的原则出发，对中国科技大学的FELSwitch(性能接近前者)的输出队列调度算法进行改进，给出了改进的最长队列调度算法(ILQF)，从而降低了信元平均延时，提高了吞吐率。并通过仿真试验验证ILOF对FEL Switch系统性能的改进作用。

目录

文摘

英文文摘

声明

1综述

1.1论文研究背景

1.2论文结构

1.3本章小结

2分组交换及其研究现状

2.1分组交换

2.2排队结构

2.2.1无排队

2.2.2输入排队(Output Queuing)

2.2.3输出排队(Intput Queuing)

2.2.4虚拟输出排队(Virtual Output Queuing)

2.2.5联合输入输出排队(Combined Input and Output Queuing)

2.3分组交换结构体系

2.4分组交换应用

2.4.1分组交换提供的业务

2.4.2分组交换在商业中的应用

2.4.3分组交换在其它领域中的应用

2.4.4分组交换在现阶段的作用

2.5分组交换技术研究现状

2.5.1国内分组交换研究现状

2.5.2国外分组交换研究现状

2.6本章小结

3共享存储交换

3.1存储器分配技术

3.2高带宽存储器设计

3.3本章小结

4高速共享存储交换的应用

4.1 Q-64G

4.1.1 Q-64G的结构

4.1.2 Q-64G中各部分的功能

4.2 FEL Switch

4.2.1 FEL Switch的结构

4.2.2 FEL Switch的输出队列调度算法

4.3本章小结

5 Q-64G与FEL Switch的比较分析

5.1 Q-64G与FEL Switch结构的差异

5.2 Q-64G与FEL Switch系统性能的差异

5.3系统性能差异产生的原因分析及缩小差异的改进设想

5.4本章小结

6FEL Switch在输出队列调度器上使用算法的改进及其仿真结果

6.1算法改进

6.2最长队列优先算法的改进

6.3仿真分析

6.3.1仿真分析100％负载下交换系统的性能

6.3.2仿真分析90％负载下交换系统的性能

6.3.3仿真分析80％负载下交换系统的性能

6.3.4小于80％负载下交换系统的性能

6.4确定循环限制S的取值，及与LQF、Q-64G的性能比较

6.5补充说明

6.6本章小结

7改进的最长队列优先算法调度结果使用时间分析

7.1 N个信元时间使用同一调度结果(N＞1)

7.1.1仿真

7.1.2仿真结果分析

7.2 N个信元时间使用同一调度结果(N＜1)

7.3本章小结

8总结与展望

8.1总结

8.2展望

致谢

参考文献