多级交换结构的故障定位算法

论文摘要

目前互联网及其数据业务不断飞速发展,导致对互联网中交换和路由系统的要求越来越高。随着业务量的增长,作为交换和路由系统核心的交换结构,不仅要能够胜任高速、可靠的交换任务,而且要能够适应大规模的交换容量以及应付容量不断增加带来的结构升级。单级交换结构受其结构和芯片的管脚影响,以及IC实现复杂度的限制,无法胜任这种大规模可扩展交换设备。而具有易扩展、模块化等优点的多级交换结构逐渐成为一种更有效的解决方案,其中clos交换结构由于低阻塞、低成本、高交换性能等优越特性,成为眼下研究和组建大规模多级高速交换系统比较热门的一种选择。clos交换结构是一种发明于上个世纪50年代用于电路交换的大规模无阻塞交换结构,在如今的分组交换技术下clos结构仍然是构建大规模高性能交换设备的一种可靠方案。近几年来关于clos交换结构的结构改良和路由调度方案等方面的研究已经取得了一些比较显著的成果,其中一些已经开始在投入商业生产的大型交换设备上使用。而对于clos交换系统内的生存性和故障检测方面的研究还不多。本文通过对clos交换结构内部通信方式的研究提出了一种通过外部业务连接的通断来诊断clos交换结构内部故障开关位置的思路,并针对初始化检测和业务使用中发现不通路径的情况各设计了一套故障检测算法。经仿真证明,这两种算法都可以在clos交换结构内部找到精确到具体交叉开关界别的故障,并具有一定的准确性。不仅如此,在对仿真中出现的问题和实际工程应用环节的分析的基础上,还对两种算法提出了一些改进方案,简化了实现算法时可能遇到的操作复杂问题,对算法的具体实现有一定的帮助。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 第二章 多级交换网络简介
• 2.1 交换结构简介
• 2.1.1 单级交换结构
• 2.1.2 多级交换结构
• 2.1.3 多平面交换结构
• 2.2 clos 交换网络
• 2.2.1 结构分析
• 2.2.2 无阻塞条件
• 2.2.3 clos 交换结构应用和路由分配策略
• 2.3 本章小结
• 第三章 三级 clos 交换网络故障检测算法
• 3.1 故障类型
• 3.2 初始化自检测算法思路
• 3.2.1 针对断路故障的算法步骤
• 3.2.2 遍历检测结果的记录和分析处理
• 3.2.3 综合考虑短路故障后的算法
• 3.2.4 遍历自检测算法的初步分析
• 3.3 业务中故障检测算法
• 3.3.1 算法描述
• 3.3.2 算法分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 故障检测算法仿真和分析
• 4.1 算法和仿真模型的C++实现
• 4.1.1 三级clos 结构交换网络仿真模型
• 4.1.2 故障检测算法和交换网络数据结构的数据交流
• 4.1.3 通信和检测过程的仿真
• 4.2 仿真结果及分析
• 4.2.1 遍历自检测算法仿真结果及分析
• 4.2.2 业务中故障检测算法仿真结果及分析
• 4.3 对故障检测算法的改进和修改
• 4.3.1 针对电交换crossbar 和相关clos 网络的拓展连接方式
• 4.3.2 针对遍历自检测的简化开关操作方案
• 4.4 本章小结
• 第五章 全文总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 附录1 仿真程序 clos 结构类数据体
• exam'>附录2 遍历自检函数 self_exam
• detect'>附录3 业务中检测函数 route_detect
• 攻硕期间取得的研究成果