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基于多下一跳的负载均衡交换结构研究

作　者: 侯晓颖
导　师: 陈庶樵
学　校: 解放军信息工程大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 多端口输出交换结构调度算法负载均衡
分类号: TN915.05
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 16次
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内容摘要

从技术沿革看,传统路由交换机制一直基于单一路径设计,不仅极易引发交换拥塞,而且使得当前网络的抗毁性能较差。随着网络带宽的增加、互联网数据流量的增大,传统的单下一跳路由机制已无法满足当前网络应用的需求。论文结合国家863项目“一种基于多下一跳路由的动态均衡路由交换机制”,以多下一跳路由机制的研究成果为基础,研究基于多下一跳路由的交换机制,提出一种支持多下一跳路由的多端口输出交换结构。交换结构上广义上包括交换结构和调度算法两个部分,通过对新型交换结构以及调度算法的研究实现了分组在多个可选输出端口之间动态均衡的交换,并结合项目要求给出了一种支持多输出端口的交换单元工程实现方案。论文主要工作如下:在联合输入交叉节点缓存(CICQ)交换结构的基础上,对传统CICQ交换结构的排队机制进行改进,提出一种区分排队的多端口交换结构,并根据多端口输出分组的特性设计了MPS方案。仿真结果表明采用MPS方案的CICQ交换结构在多下一跳路由业务条件下具有良好的稳定性和时延特性。针对分组交换的拥塞问题,构建了一种基于CICQ的并行分组交换(PPS)结构,并基于此结构提出了一种多端口输出两级分布式负载均衡(MTSDL)调度算法。从理论上对PPS交换结构的稳定性性能进行了分析,仿真试验表明应用MTSDL算法的PPS交换结构能够获得较好的时延性能。在前述理论分析的基础上,结合“一种基于多下一跳路由的动态均衡路由交换机制”项目的研发要求,综合考虑性能、成本、硬件资源和实现复杂度等多种因素,给出了系统中多端口均衡交换模块的设计实现方案。

全文目录

图目录  6-7
摘要  7-8
ABSTRACT  8-9
第一章绪论  9-19
  1.1 课题研究背景  9-11
  1.2 传统路由交换交换机制分析  11-16
    1.2.1 路由机制分析  11-12
    1.2.2 传统交换机制分析  12-16
  1.3 本文研究目标和内容  16
  1.4 本文的主要贡献  16-17
  1.5 本文的结构和安排  17-19
第二章一种区分优先级的均衡匹配调度算法  19-28
  2.1 引言  19
  2.2 多端口输出的CICQ 交换结构  19-21
  2.3 MPS 调度方案  21-22
  2.4 性能分析  22-27
    2.4.1 业务源模型  22-23
    2.4.2 性能仿真  23-27
  2.5 本章小结  27-28
第三章一种两级分布式负载均衡匹配共享调度算法  28-39
  3.1 引言  28
  3.2 支持多端口输出的PPS 结构模型  28-31
  3.3 MTSDL算法  31-35
    3.3.1 分路器均衡分派  31-32
    3.3.2 交换平面均衡调度  32-35
  3.4 PPS 性能分析  35-36
  3.5 仿真实验  36-38
  3.6 结论  38-39
第四章支持多输出端口交换单元的工程实现方案  39-47
  4.1 系统总体方案  39-40
  4.2 子层交换结构  40-41
  4.3 多端口输出交换系统的实现  41-46
    4.3.1 交换结构的FPGA 实现  41-44
    4.3.2 多端口输出调度策略的FPGA 实现  44-46
  4.4 仿真测试  46
  4.5 本章小结  46-47
结束语  47-49
参考文献  49-52
作者简历攻读硕士学位期间完成的主要工作  52-53
致谢  53

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