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随着互联网各种服务的发展与升级,网络流量,网络规模也都快速发展,主干网的带宽早已经朝着Tbps发展。与此同时,高宽带与高速率应运而生的高需求多媒体服务,如远程教学,音乐与视频的下载,视频会议也逐渐成为司空见惯的网络服务。在这种背景下,能同时处理单播和多播流的高速网络越来越成为研究的热点。这就对网络的核心设备——交换机提出了更高的要求。
交换机的结构主要分为输入部分,交换结构部分,输出部分以及调度算法部分。目前常用的输入部分主要采用VOQ队列(虚拟输出队列)对到达输入端口的信元进行缓存以缓解HOL阻塞。但是在含有多播信元的情况下,在输入端如VOO队列的时候需要对原信元进行多次复制,从而导致最坏的情况下在输入端需要2N-1个虚拟队列对信元进行缓存,对输入端口缓存的大小提出了极大地要求。但是,随着N的增大,这种情况在实际应用中实现起来比较困难。为了满足现代应用对网络多播和低延迟的需求,本文提出了一种基于CICB(combined inptlt andcrosspoint buffered queuing)的交换机结构,该结构在对输入端口信元进行了数据与目的地址的分离,在单播多播混合流的情况下,大大节省了交换结构所需缓存的大小。
同时,根据分离数据与地址的输入结构,输入采用ocf调度算法,输出采用简单的rr调度算法,利用CICB固有的输入输出非集中式调度的优点,在不影响单播延迟性能的前提下,能够实现多播下的低延迟,同时也能使得输入端和输出端采用的调度算法比较简单。硬件实现上,这种结构也更加简单,对于交换机构的扩展也比较容易。
通过Stanford所开发的SIM仿真软件在伯努利均匀流量和突发流量两种流量模型下的分别仿真实验,验证了单播流,单多播混合流情况下,本文所提出的新架构和算法SCICB(SeparmionCICB)在时间上延迟小,在最大内存上占用内存小的优越性。