互联网兴起以来,多媒体、视频会议等组播应用越来越广泛,人们对于网络服务质量(QoS)需求急速攀升。但是作为网络传输核心的交换系统,虽然历经多次体系变革,仍然无法完全满足要求。联合输入输出排队的交换结构虽然能够一定程度上发挥输入排队和输出排队的优势,但随着交换规模的增长,达到100%组播吞吐率对于加速比的需求是没有上限的。数学分析结果表明,网络编码能够增大交换结构组播的可达速率区域,并允许为那些原来不能服务的业务流量模型服务,而且组播达到100%吞吐率所需最小加速比上限也相应降低。目前编码交换的研究主要在于理论分析,而实际应用和实验数据稍显不足。依照并行处理与交叉开关相结合的体系结构,采用联合输入输出缓存排队模型,我们设计并实现了基于网络编码的交换系统仿真平台(NCSPS)。NCSPS不仅集成了传统交换和编码交换的功能,同时通过预留接口方便新技术的实现,为交换技术的研究提供一个统一的参考标准和比较对象。NCSPS主要有四方面特点:(1)基于Java实现,具有面向对象、跨平台特点,同时在多线程并发方面有较高的健壮性和稳定性。(2)各个子模块力求“松耦合”,从而实现业务流、交换结构和调度策略的分离。各个模块之间彼此提供调用接口,以数据流驱动方式协调工作。(3)具有较好的灵活性和扩展性。用户可以在端口数目、流量模型、调度算法、编码算法等方面自定义系统配置,同时预留的接口方便新模块的实现。(4)重点关注线性编码。编解码子模块仅实现了线性编解码算法。从实验结果来看,线性编解码一定程度上能够满足要求。通过设定不同的输入业务流量模型、端口数、负载以及调度策略,我们对传统交换和编码交换进行仿真实验,得到了时延、丢包率和队列占有率等数据结果。从仿真结果分析来看,编码交换在时延、丢包率和队列占有率等性能指标上优于传统交换,而且负载越大、端口越多优势越明显。当负载超过0.8时,编码交换的时延平均比传统交换低30%以上,缓存占有率和丢包率低20%以上。这验证了编码交换的理论的合理性,也为交换系统结构的研究提供了一种新的思路和启发。