變長(zhǎng)交換關(guān)鍵技術(shù)分析與設(shè)計(jì).pdf

1、以Internet為代表的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展面臨兩大挑戰(zhàn)性問(wèn)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(mǎn)足這些要求涉及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的多個(gè)方面，但核心還是分組交換機(jī)/路由器的能力問(wèn)題。 大量的高速交換機(jī)/路由器采用線卡結(jié)合交換背板的結(jié)構(gòu)，其優(yōu)勢(shì)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(zhǎng)分組切割為定長(zhǎng)的短分組(cell)，交換背板對(duì)cell進(jìn)行交換，再在出端口將cell重組為原始的

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

3、，而且在當(dāng)前VLSI技術(shù)的支撐下是可實(shí)現(xiàn)的，由此可在很大程度上簡(jiǎn)化路由器的設(shè)計(jì)。 考慮到在現(xiàn)有的VLSI技術(shù)下，在CICQ結(jié)構(gòu)交叉點(diǎn)實(shí)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(shù)下CICQ交換結(jié)構(gòu)的性能，我們?cè)贑ICQ交換結(jié)構(gòu)的交叉節(jié)點(diǎn)只實(shí)現(xiàn)較小的緩存。但同時(shí)就引入了交叉點(diǎn)無(wú)法存儲(chǔ)完整分組從而無(wú)法調(diào)度的情況。為避免該問(wèn)題，我們采用VIQ結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了一種適合于CICQ交換結(jié)構(gòu)的輸出緩存結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)可以有效地解決交叉點(diǎn)緩存容量

4、不足所帶來(lái)的問(wèn)題。 本文研究了在CICQ交換結(jié)構(gòu)中變長(zhǎng)交換的實(shí)現(xiàn)。在OPNET網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)建立了16*16的可直接處理變長(zhǎng)分組的CICQ交換模型，并仿真分析了在直接處理變長(zhǎng)分組時(shí)CICQ交換結(jié)構(gòu)交叉點(diǎn)緩存容量與系統(tǒng)性能之間的相互關(guān)系，給出了在現(xiàn)有VLSI工藝水平下，可以實(shí)現(xiàn)的處理變長(zhǎng)分組交換的CICQ交叉點(diǎn)緩存容量的合理范圍。 同時(shí)，本文也實(shí)現(xiàn)了可處理變長(zhǎng)交換的CICQ交換結(jié)構(gòu)的VHDL設(shè)計(jì)。結(jié)合Modelsim、ISE