變長交換關鍵技術分析與設計.pdf

1、以Internet為代表的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的發(fā)展面臨兩大挑戰(zhàn)性問題，一是提供更高的傳輸速率，另一是提供確定性(deterministic)QoS保障。滿足這些要求涉及網(wǎng)絡技術的多個方面，但核心還是分組交換機/路由器的能力問題。 大量的高速交換機/路由器采用線卡結合交換背板的結構，其優(yōu)勢在于較高的系統(tǒng)容量與較靈活的端口配置，即由線卡將輸入的變長分組切割為定長的短分組(cell)，交換背板對cell進行交換，再在出端口將cell重組為原始的

2、變長分組。其中的交換背板可以是總線結構、共享緩存結構，或是更適用于大交換容量的crossbar結構。然而隨著網(wǎng)絡流量爆炸式的增長，分組的切割與重組、基于cell的交換調(diào)度等，嚴重限制了系統(tǒng)容量的進一步提高，并使得路由器的實現(xiàn)非常復雜。因此，本文將研究一種特殊結構的crossbar交換背板技術——具有節(jié)點緩存能力的crossbar結構，以支持對變長分組的直接交換。這種結構不僅克服了傳統(tǒng)結構的缺陷，在很大程度上提高了交換機/路由器的交換能力

3、，而且在當前VLSI技術的支撐下是可實現(xiàn)的，由此可在很大程度上簡化路由器的設計。 考慮到在現(xiàn)有的VLSI技術下，在CICQ結構交叉點實現(xiàn)大規(guī)模的緩存存在較大困難。為了更能反映出在現(xiàn)有技術下CICQ交換結構的性能，我們在CICQ交換結構的交叉節(jié)點只實現(xiàn)較小的緩存。但同時就引入了交叉點無法存儲完整分組從而無法調(diào)度的情況。為避免該問題，我們采用VIQ結構實現(xiàn)了一種適合于CICQ交換結構的輸出緩存結構。該結構可以有效地解決交叉點緩存容量

4、不足所帶來的問題。 本文研究了在CICQ交換結構中變長交換的實現(xiàn)。在OPNET網(wǎng)絡仿真平臺建立了16*16的可直接處理變長分組的CICQ交換模型，并仿真分析了在直接處理變長分組時CICQ交換結構交叉點緩存容量與系統(tǒng)性能之間的相互關系，給出了在現(xiàn)有VLSI工藝水平下，可以實現(xiàn)的處理變長分組交換的CICQ交叉點緩存容量的合理范圍。 同時，本文也實現(xiàn)了可處理變長交換的CICQ交換結構的VHDL設計。結合Modelsim、ISE