太比特路由器多元超立方体交换结构时延性能分析

在交换结构的设计中引入多元超立方体静态互连技术,本文提出了一种新的分布式多机架太比特级交换网络:多元超立方体交换结构(MHSF)和相关的汉明随机路由算法(HRRA)。理论分析表明,当各交换节点的流量均匀地发送到各个目的节点时,信元通过MHSF的平均时延有确定的上界。在一定的链路加速因子条件下,MHSF具有可接受的平均时延。

高速IP路由器中输入排队调度算法综述

高速IP路由器一般采用基于定长信元的交换结构,其可扩展性和性能分别受排队策略和调度算法的影响.基于输入排队策略的路由器具有良好的可扩展性,但需要一个有效的调度算法的支持,才能保证吞吐率和延迟等性能.主要讨论输入排队调度算法,将现有的调度算法分为4类:最大(无权重)匹配、最大权重匹配、稳定婚姻匹配和确定型调度.对每一类算法,从技术特点和性能指标两个方面进行比较和分析.最后给出了输入排队调度算法的发展趋势.

太比特路由器交换网络中路由算法的研究

太比特路由器在未来宽带网络建设中将发挥越来越重要的作用。作为其核心部件,大容量高性能交换网络是实现太比特路由器的关键技术之一,而交换网络中路由算法设计的优劣将直接影响交换网络的性能。本文从状态信息、路由策略、死锁活锁避免、服务质量路由和容错路由等五方面对交换网络路由算法设计进行了分析总结,最后展望了未来发展趋势。

基于随机路由的高性能片上路由器设计与仿真

片上网络作为片上系统的互联机制,解决了多核芯片扩展性、时钟同步等方面的问题。高性能片上路由器作为片上网络的核心结构,已经成为一个重要的研究课题。提出了一种基于随机路由的高性能片上路由器的设计结构,实现了虚通道技术、随机路由算法、信元反馈机制。使用Verilog完成设计,通过Modelsim软件仿真后可以证明,该路由器能够正常运行,并满足功能和时序要求,同时,使用该片上路由器的片上网络的吞吐量和平均延迟性能较好。

一种新的输入缓存Clos结构及其路由/调度算法

提出了一种新的Clos网络结构MmM,其中所有交换单元都采用输入缓存,因此适合在高速交换网络中实现.针对MmM结构,提出了分布式路由及调度算法,利用中间级交换单元向第一级交换单元提供的反馈信息为分组选路,可以较好地在中间级均衡交换网络内部的负载,减小输出端口的冲突.仿真结果表明,采用分布式路由及调度算法的MmM结构可以获得比采用并行循环分派算法的MSM结构更好的性能.

太比特路由器内部交换网络的服务质量寻径算法

引入了一种针对不同业务需求的服务质量寻径方案，并应用该方案设计了分布式服务质量寻径算法．新算法是基于本地信息，并且通过证明是无死锁无活锁的．算法还采用了不同的阻塞处理策略来降低呼损率．在3D torus网络拓扑中针对呼损率进行丁仿真．仿真对所提算法与应用于实际系统中的维序算法和Duato算法进行丁对比，结果表明，所提算法将网络吞吐提高了30％～40％（相比维序算法）和20％～30％（相比Duato算法）．

使用多级交换网络进行高性能路由器设计

拓扑结构和路由算法是影响多级交换网络性能的重要因素.在比较多种多级互连拓扑属性的基础上,提出将3DTorus结构应用于大规模交换网络设计.然后针对3DTorus交换网络中报文路由面临的两个关键问题:多路径负载均衡和报文保序,提出一种基于维序的多路径路由算法DMR(dimensionorderbasedmultipathrouting).该算法可在保证报文顺序的同时在多条路径上平衡负载,提高交换网络吞吐率.最后通过模拟验证了算法的性能,并与维序路由和随机路由算法进行了比较.模拟结果表明,DMR算法的性能优于维序路由算法,能够达到随机路由算法性能水平,同时具有随机路由算法所不具备的报文保序特性.

多元超立方体交换结构信元丢失率仿真分析

研究了多元超立方体交换结构(MHSF)的信元丢失率性能。分析表明,当各交换节点的流量均匀地发送到各个目的节点时,MHSF的信元丢失率d与MHSF的元数k、链路加速因子s、链路缓冲大小m以及节点内部端口数M等因素有关;同时仿真结果显示,在可应用参数范围内,d明显有随着s、m或k (通常M固定)的增加呈指数规律下降的趋势,并且在较小参数条件下MHSF就具有较低的信元丢失率。

一种在多维分组交换结构中使用的基于死锁恢复策略的自适应路由算法

在高性能路由器中采用多维分组交换结构是解决可扩展性的一种方法。在实现这种交换结构时,内部路由算法是决定其性能的一项重要技术。该文提出了一种分布式死锁检测机制,它在检测死锁时与交换结构的内部节点队列长度结合,仅考虑本地节点的信息就可实现死锁检测。基于这种检测策略提出了一种新的自适应路由算法QDAR(Queue length based Deadlock recovery Adaptive Routing)。文中分析了这种内部路由算法在三维torus 多维分组交换结构中的应用性能。通过改变节点中的缓存器容量,节点间互连物理通道上的虚拟通道个数对算法进行了性能仿真。与现有几种路由算法进行了性能比较。

直接互连结构在数据交换中的应用分析

研究了直接互连结构DIN应用到数据交换中存在的问题。针对数据交换应用特性,对DIN中的吞吐量、时延、路由算法和死锁解决策略进行了分析。研究表明,DIN中的理想吞吐量与结构规模的倒数成正比。把DIN应用到数据交换结构中,源路由表技术和最短路径算法更适合,采用死锁恢复机制能更好的利用系统资源。

Clos型ATM交换网络结构与路由选择算法

分析了Ｃｌｏｓ型大规模ＡＴＭ交换网络中一种传统的分散式路由选择算法——直接对应（ＳＭ）算法，提出了一种新的Ｃｌｏｓ型交换网络结构和一种改进的路由选择算法．

太比特路由器交换网络容错方案研究

针对两种太比特路由器交换网络拓扑结构,设计了故障模型并提出两种实现容错功能的方案,使得交换网络具备容错能力,即在出现部件故障的情况下,其余正常部分仍能继续工作,保证骨干网的可靠性.该方案采用OPNET软件对交换网络在不同故障分布下的时延以及吞吐性能进行仿真.结果表明,当出现故障后,采用该容错方案可以避免零吞吐现象发生,吞吐下降到无故障时的50%～60%(1%结点发生故障的情况).同样故障分布下,带环网格的时延吞吐性能优于网格结构.

太比特路由器分组调度中信元失序问题的解决

研究了太比特路由器分组调度算法中的信元失序问题·针对Chang等人提出的负载平衡Birkhoff vonNeuman调度算法容易产生信元失序问题,提出了一种改进的分组调度算法DRLB BvN(dynamicresequencingloadbalancedBirkhoff vonNeuman)·DRLB BvN分组调度算法是根据最近的信元延迟情况动态调整门限值的时间戳机制,该算法可以很好解决Chang等人提出的负载平衡Birkhoff vonNeuman调度算法的信元失序问题,并且通过仿真结果表明:与Birkhoff vonNeuman算法相比,性能没有明显下降·

共享路径优先组播路由算法

求解开销最小组播树在数学上归结为Steiner树问题,但由于寻找最优的Steiner树问题是NP-Complete问题,因此在组播应用中,采用启发式算法获得次优的组播树是常见的方法。该文提出了一种新的的启发式组播路由算法(Shared Path First Heuristic,SPFH)该算法在选择目的节点加入组播树时,既考虑到目的节点到树上的距离,又考虑到先加入的节点对后续加入节点的影响。算法从距离当前组播树近的目的节点中挑选节点加入组播树,选择的规则是,把能够减小其它目的节点加入组播树开销的节点先加入树。仿真结果表明,SPFH算法能找到开销接近于最优解的组播树。

一种新的太比特级交换网络及其工程实现

太比特路由器的研制涉及许多关键技术,其中具有庞大交换容量的可扩展交换网络是最重要的核心技术之一。虽然目前出现了多种路由器交换网络技术,但是由于现有器件和工艺水平的限制,它们的交换容量都难以达到太比特级。因此如何采用创新的体系结构以突破现有技术水平的限制成为设计太比特级交换网络的关键。本文介绍了一种新的具有创新体系结构的太比特级交换网络,并提出了这种交换网络的工程实现方案。

太比特路由器多元超立方体交换结构时延仿真

多元超立方体交换结构MHSF及相关汉明随机选路算法HRRA,是针对太比特路由器设计而提出的一种新的解决思路。时延性能是交换结构的重要性能指标。通过仿真在均匀流量条件下研究了时延性能与MHSF的链路加速因子s、元数k以及维数n的关系,找出了MHSF时延随着各个相关因素变化的规律。仿真结果表明,在较小参数条件下MHSF具有较好的时延性能。

太比特级路由器的体系结构

主干网络上的信息流量急剧增长,ISP不可能经常更新核心路由器以满足其需要,为保护现有投资,对核心路由器交换结构的可扩展性提出更高的要求·由于传统路由器的交叉开关体系结构的可扩展性差,在更高速度的太比特(Terabit,即1012bit)级路由器中必须采用新的体系结构,即可扩展的分布式交换体系结构·全面综述了近年来国内外在太比特级路由器方面研究的最新成果,介绍了太比特级路由器的新功能,以三维环形结构、三维圆环面(torus)结构、多维超立方体(hypercube)结构为例,对新一代太比特级路由器的分布式体系结构进行了分析和研究·展望了太比特级路由器技术的发展趋势·

死锁恢复的多维交换结构容错路由算法

在高性能路由器中采用多维交换结构是解决可扩展性的一种方法。在实现这种交换结构时,随着节点数目的增多,交换结构出现故障的概率也随之增加。该文在mesh/torus结构上提出了一种基于死锁恢复策略的容错路由算法MMAR。基于各非故障节点周围链路的状态,MMAR能容错任意形状的故障模型且所需虚拟通道数少。通过在凹形区域表面节点中设置该凹形区域内节点位置信息表,该算法能避免消息进入与其目的节点无关的凹形区域以使绕道路径最短。该文给出了在256个节点的二维torus中的仿真结果,验证了算法的有效性。

直接互连结构中支持优先级业务的自适应路由算法

直接互连结构(Direct Interconnection Network,DIN)具有较好的分布式特性逐渐作为可扩展数据交换结构的核心。在数据交换应用中支持服务质量(Quality of Service,QoS)是一个重要的指标。为此,该文捉出了在DIN结构中支持公平带宽分配和支持优先级业务的路由算法。考虑到在这类结构中路由机制和交换单元的调度策略之间存在紧密联系,该文结合路由机制和调度策略,提出了一种直接互连结构巾支持优先级业务的自适应路由(PrioritySupporting Adaptive Routing,PSAR)算法。该路由算法可公平分配输出带宽给各个输入端口,同时支持优先级业务。仿真实验验证了公平分配输出带宽和对优先级业务的支持。

新型适应性路由器微体系结构研究

路由器芯片是互连网络的核心部件。介绍一种支持完全适应性维度气泡路由的新型路由器微体系结构。针对维度气泡完全适应性路由算法的特点,优化设计了路由器的输入缓冲以及仲裁开关逻辑。采用DC工具评估了新型路由器的面积以及延迟。实验结果表明,相对基于Duato方法的适应性路由器芯片,新型路由器芯片更容易获得更高的主频。