论文题目: 直连网络关键技术的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 通信与信息系统
作者: 顾华玺
导师: 刘增基
关键词: 直连网络,拓扑结构,交换机制,路由算法,流量均衡,容错
文献来源: 西安电子科技大学
发表年度: 2005
论文摘要: 直接互连网络(Direct Interconnection Network),简称直连网络,是互连网络的一个重要分支,其应用涉及图论、算法设计与分析、计算机体系结构、并行与分布式计算、计算机网络与通信以及大规模集成电路设计等诸多领域。本文从拓扑结构、交换机制以及路由算法等方面对直连网络的若干关键技术进行了研究,重点研究直连网络应用于太比特路由器交换网络系统的技术与理论,并设计一种新的实现方案。 首先,第2章对直连网络中几种常见的交换机制的特点进行对比分析,按照太比特路由器的要求,对几种交换机制在不同业务环境下的性能进行了仿真。结果表明相比其他交换机制,虚切通具有更高的吞吐率和更低的时延,是太比特路由器的首选方案。在虚切通交换机制下,针对不同网络参数进行了仿真,结论有益于系统设计。 其次,研究了直连网络中的路由算法设计问题,重点解决路由算法设计中的流量均衡和容错问题。第3章提出一种新的分布式流量均衡路由算法。该算法基于有限全局信息,根据当前结点r跳内的链路状态选择路由,在全局信息和局部信息之间求得折中。与以往基于死锁避免的流量均衡算法相比,新算法采用死锁检测与恢复机制来解决死锁问题,实现真正意义上的完全自适应路由。仿真结果表明,在不同流量模式下,新算法都取得了比现有算法更好的网络性能。 第4章提出“均衡环”和“洞”的概念来提高现有容错路由算法的性能。均衡环的提出是为了解决现有容错路由算法中故障环成为热点环导致网络过早饱和的缺陷。均衡环是与故障环相邻的同心环,具有相同的形状。根据两环上的拥塞状况,合理分配流量,可以充分利用网络资源,提高网络性能。引入均衡环不需要增加虚信道,不改变原有算法的虚信道分配规则及绕行规则,修改成本低,易于实现。仿真结果表明引入均衡环后,现有容错路由算法的时延吞吐性能都得到明显改善。 “洞”的提出是为了弥补现有容错路由算法无法容忍凹型故障区域的不足。利用“洞”,通过设计合理的规则引导分组在洞内外路由,可以使现有的凸型故障容错路由算法能够容忍凹型故障区域,不需要将正常结点标记为故障。引入“洞”不需要增加虚信道,不改变绕行规则,修改过程简单,易于实现。 在对上述关键技术研究的基础上,第5章提出了一种基于XD网络的太比特路由器交换网络的设计方案。首先研究了XD网络的一些基本网络特性,并与当前流行的太比特路由器交换网络结构进行比较。然后结合XD网络的网络特性,
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 直连网络的关键技术研究
1.2.1 拓扑结构
1.2.2 交换机制
1.2.3 路由算法
1.2.4 拥塞控制
1.3 本文的研究内容和主要工作
1.4 本文的组织结构
第2章 交换网络中交换机制的研究
2.1 引言
2.2 现有交换机制分析
2.2.l 电路交换(Circuit Switching)
2.2.2 存储转发交换机制(Store and Forward switching)
2.2.3 虫孔交换(Wormhole switching)
2.2.4 虚切通交换(Virtual cut-through)
2.2.5 太比特路由器内部交换机制的选择
2.3 仿真结果与性能分析
2.3.1 仿真环境
2.3.2 仿真结果与分析
2.4 本章小结
第3章 流量均衡路由算法
3.1 引言
3.2 相关概念
3.2.1 死锁、活锁与饥饿
3.2.2 虚信道
3.2.3 网络拓扑
3.2.4 流量模式(Traffic Patterns)
3.3 前人的工作
3.3.1 基于虚网络的流量均衡路由算法
3.3.2 基于随机化思想的流量均衡路由算法
3.3.3 采用非最短路径的流量均衡路由算法
3.4 一种新的流量均衡路由算法
3.4.1 网络状态信息
3.4.2 死锁处理机制
3.4.3 链路状态矢量与方向选择权重矢量
3.4.4 rHALB(r Hop Aware Load Balance)算法
3.4.5 性能仿真与结果分析
3.5 小结
第4章 容错路由算法的研究
4.1 引言
4.2 故障模型
4.3 一些典型的容错路由算法
4.4 一种流量均衡的容错路由算法
4.4.1 均衡环概念
4.4.2 基于均衡环的容错路由算法
4.4.3 性能仿真与分析
4.5 基于洞的容错路由算法
4.5.1 “洞”的概念
4.5.2 “洞”概念的应用
4.5.3 性能仿真与分析
4.6 小结
第5章 基于XD网络的太比特路由器交换网络的技术方案
5.1 引言
5.2 XD网络拓扑结构
5.3 XD网络中的路由算法
5.3.1 死锁避免型路由算法
5.3.2 XD网络中的高效的分布式路由算法
5.3.3 XD网络的一种简单广播算法
5.4 实现方案
5.4.1 系统结构设计
5.4.2 交换机制的选择
5.4.3 服务质量保证
5.4.4 路由算法的设计
5.4.5 性能仿真
5.5 小结
第6章 结束语
6.1 已经完成的工作
6.2 进一步的研究工作
致谢
参考文献
作者在攻读博士学位期间完成的论文和工作
发布时间: 2007-01-10
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