光片上網(wǎng)絡(luò)電路交換機(jī)制研究.pdf

1、隨著片上系統(tǒng)（System-on-Chip, SoC）和片上網(wǎng)絡(luò)（Network-on-Chip, NoC）的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的電互連方式存在的高時(shí)延、低帶寬、高功耗等一系列問題嚴(yán)重制約著片上系統(tǒng)性能的發(fā)展和應(yīng)用。光片上網(wǎng)絡(luò)（Optical Network-on-chip, ONoC）采用新型光互連技術(shù)解決了傳統(tǒng)電互連存在的若干問題。光電路交換（Optical Circuit Switching, OCS）機(jī)制作為典型的交換機(jī)制被廣泛使用

2、于光片上網(wǎng)路中。采用預(yù)約建鏈-數(shù)據(jù)傳輸-拆除鏈路的光電路交換機(jī)制可以向光片上網(wǎng)絡(luò)提供良好的網(wǎng)絡(luò)帶寬的同時(shí)保證數(shù)據(jù)分組傳輸?shù)目煽啃?。隨著光片上網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和應(yīng)用環(huán)境的日益復(fù)雜，傳統(tǒng)的光電路交換會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的網(wǎng)絡(luò)阻塞并且制約著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)展，傳統(tǒng)的光電路交換機(jī)制也不支持光片上網(wǎng)絡(luò)中多個(gè)核心與一個(gè)核心之間的同時(shí)通信。
　　本文總結(jié)光片上網(wǎng)絡(luò)研究背景以及發(fā)展現(xiàn)狀，總結(jié)光片上網(wǎng)絡(luò)中對(duì)于光電路交換機(jī)制改進(jìn)的發(fā)展情況，基于經(jīng)典拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

3、對(duì)光片上網(wǎng)絡(luò)電路交換進(jìn)行性能分析，并對(duì)光電路交換機(jī)制改進(jìn)行系統(tǒng)性研究。主要取得以下研究成果：
　　1.針對(duì)光電路交換機(jī)制中建鏈阻塞嚴(yán)重的問題，本文設(shè)計(jì)一種基于時(shí)分復(fù)用（Time Division Multiplexing, TDM）光交換、波分復(fù)用光（Wavelength Division Multiplexing, WDM）光交換和簇結(jié)構(gòu)的光片上網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)Flyover。TDM通過將不同的通信情況安排到不同的時(shí)隙消除光電路交換中的

4、建鏈預(yù)約和拆鏈過程。簇結(jié)構(gòu)內(nèi)采用電交換，簇間采用光交換減少網(wǎng)絡(luò)時(shí)隙、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)并增加網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性。仿真結(jié)果表明，相比于傳統(tǒng)OCS光片上網(wǎng)絡(luò)，F(xiàn)lyover擁有更好的網(wǎng)絡(luò)性能。
　　2.本文進(jìn)一步通過采用Torus拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、新型路由器結(jié)構(gòu)和一種新型基于方向進(jìn)行波長(zhǎng)分配策略進(jìn)一步優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，減少TDM通信中的時(shí)隙總數(shù)，設(shè)計(jì)光片上網(wǎng)絡(luò)TTWA。仿真結(jié)果表明，通過上述方法解決之前TDM通信中由于時(shí)隙總數(shù)過多導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)輪詢時(shí)延過長(zhǎng)的問題，