Fat-Tree网络中的多播与节能技术研究

摘要

随着网络的迅猛发展，尤其是IPTV、视频会议、远程呈现等带宽密集型服务的流行，多播交换技术因其能以资源节约的方式分发业务而变得越来越重要。然而，如果一个分组去往多个目的地，资源竞争发生的可能性会更大。随着当前网络流量的日益增加，对高速、大容量、绿色节能的多播交换技术的研究日趋重要。本文主要研究基于输入缓存Crossbar的多播调度算法以及在此基础上应用于Fat-Tree网络的节能算法。
　　1.设计了一种低扇出分割多播调度算法。该算法是种迭代算法，应用改进的队列结构及动态权值计算方法，使得输出端口能尽量选择同一个信元，从而减少扇出分割次数，可以分为信元预处理、迭代匹配、分组传输、队头更新四个阶段，其中迭代匹配过程是该算法的核心。改进了一种队列组织结构，在传统的虚拟输出排队（VOQ）的基础上，增加了多播状态字队列、多播暂存VOQ以及独立队列，可以进一步缓解队头阻塞。设计了一种动态权值计算算法。在调度多播信元时，与现有调度算法每次迭代时多播信元的权值都保持固定不同，新算法在每轮迭代中根据多播信元的扇出分割情况动态地为信元计算权值，以确保为扇出分割小的信元提供更多优先输出机会。设计了一种双向移位优先级设置方法。在计算动态权值时需要引用输入端口当前时隙的优先级，传统的优先级计算方法存在一定的不公平性，对此，本文中设计了一种双向移位优先级设置方法，该方法具有良好的公平性，并对其进行了证明。低扇出分割多播调度算法将上述各个算法协调统一为一个系统，并保证信元间无乱序等问题。该算法在传统的随机流量模型及固定流量模型下测试结果良好。
　　2.设计了一种基于Fat-Tree网络的节能算法。针对Fat-Tree网络的拓扑结构设计了一种简单但有效的路由算法，并设计了一种节能算法。调度算法采用低扇出分割多播调度算法，并对其进行了少量的修改以适应路由算法和节能算法。在Bernoulli及Bursty业务源下，分别采用不同比例的单多播流量模型进行仿真测试，测试结果良好。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

插图索引

表格索引

符号对照表

缩略语对照表

目录

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 基础知识

1.3 多播交换综述

1.4 论文组织结构

第二章 多播交换技术研究基础

2.1 交换网络模型

2.2 多播调度算法介绍

2.3 本章小结

第三章 低扇出分割多播调度算法

3.1 单级crossbar多播交换面临的问题和解决思路

3.2 队列组织结构

3.3 多播调度算法描述

3.4 仿真结果及分析

3.5 本章小结

第四章 基于胖树的节能算法研究

4.1 胖树网络结构简介

4.2 算法描述

4.3 仿真结果及分析

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

作者简介

1.基本情况

2.教育背景