树形多级互连网络的分析与优化
发布时间：2021-02-23 08:50
互连网络（Interconnection Network,IN）在高性能计算、片上网络、数据中心和大容量交换系统中占有重要地位,其结构直接决定相应系统的整体性能。如何以更低的成本为用户结点提供更高质量的通信服务,是国内外互连网络研究的动力。本文基于国家重大信息产业化子项目《T级别PTN关键技术研发与产业化》,研究树形多级互连网络结构的优化设计,内容包括下述两个部分:第1部分,本文提出一种树形多级互连网络模型,并优化设计采用该模型的网络结构。在介绍现有典型互连网络拓扑结构的基础上,提出一种树形多级互连网络模型,介绍该模型的交换模块及其连接方式,采用2种方法计算交换模型的各级交换流量。为避免仅用一种指标衡量网络结构性能的缺点,综合考虑交换模块数、平均跳数、对剖带宽和网络费用这四个指标,研究网络结构的综合优化问题;为避免拥塞或资源浪费,还研究各级交换模块端口速率匹配。设计采用该模型的互连网络结构的优化算法,比较2种流量分析方法的结果,分析具有不同用户结点数的网络结构在不同业务模式下的优化结果,即最优结构及其各级端口速率匹配。第2部分是典型胖树网络结构的优化设计。典型胖树网络存在交换机和链路的...
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１系统互连和网络拓扑??２．１．２网络部件??
图２．６线形和环形网络??２．４．２树形和星形网络??树一般指拓扑结构对应于图论中二叉树的静态互连网络，见图２．７（ａ）。一个树??高为ｈ＝ｋ－丨的完全平衡二叉树的结点数为Ｎ＝２￣ｌ，结点度为３，链路数为Ｙ－２，??等分带宽为１，网络直径为２ｈ。由于网络结点度恒定，所以树有相对较好的可扩??展性。但树的任意两结点间只有一条通路，任一链路故障都会破坏网络的连通性，??所以系统的可靠性较差。此外，不难看出，越靠近根结点的链路承受的消息流量??越大。如不采取措施，可能使靠近根结点的链路因带宽不够成为系统通信的瓶颈。??星形网：星形网是树高为丨的多元树，如图２．７（ｂ）所示。结点数为Ｎ的星形网，??其中心结点度为Ｎ－１，叶结点度为１，网络直径为２，等分带宽为Ｌ（７Ｖ－ｌ）／２」。星??形网过分依赖根结点（中心结点）
开关结点都有多个端口，用来与用户结点的网络接口相连，或是连接到其它的开??关，也可以闲置不用，供扩展。用户结点之间一般没有直接的连接通道，而是通??过幵关实现互连，如图２．１０所示。开关的不同互连方式构成了间接网络的不同拓??扑结构。间接网络主要包括交叉开关（Ｃｒｏｓｓｂａｒ）和多级互连网络ＭＩＮ（Ｍｕｌｔｉｓｔａｇｅ??Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ?Ｎｅｔｗｏｒｋ）。??ｔｔ，?ｒ￣￣ｎ?？，?ｔ??＼?？ｕｓｅｒ??ｉ?ｉ?ｉ?ｉ??￣Ｉ￣ｉ?ｉ?■丄」?Ｓｗｉｔｃｈ??？?？?￣ｉ￣ｉ￣ｉ￣ｉ￣??图２．ｉｏ间接网络（基于开关的网络）??２．５．２交叉开关网络??交叉开关（Ｃｒｏｓｓｂａｒ）网络［Ｋ３，３７］是单级交换网络，可为每个端口提供更高的带宽。??交叉开关网络允许系统中任意用户连接到其它用户，这样多个用户可以同时进行??通信而不冲突。只要请求的输入端口和输出端口空闲，任何时间都可以建立一个??新的连接。交叉开关网络主要用于高性能小规模的多处理机系统中，也可以用作??直接网络的路由器或是大模块间接网络中的开关。??匿??〇???？???图２．１１交叉开关网络??交叉幵关可以定义为具有Ｎ个输入和Ｍ个输出的开关网络，允许ｍｉｎ｛Ｎ，?Ｍ｝??个无冲突的一对一连接。通常Ｎ＝Ｍ
【参考文献】：
期刊论文
[1]可扩展组播及其在数据中心网络中的应用[J]. 蒋长林,徐明伟,李丹. 中兴通讯技术. 2012(04)
[2]数据中心网络拓扑探讨[J]. 丁泽柳. 中兴通讯技术. 2012(04)
[3]一种动态的单组播集成调度算法[J]. 任涛,兰巨龙,扈红超. 计算机工程. 2011(24)
[4]一种基于BFT型拓扑结构片上网络低费用测试方法[J]. 尤志强,彭福慧,邝继顺,张大方. 电子学报. 2011(11)
[5]片上网络互连拓扑综述[J]. 王炜,乔林,汤志忠. 计算机科学. 2011(10)
[6]高性能新型交换结构综述[J]. 戴艺,苏金树,孙志刚. 电子学报. 2010(10)
[7]高效能计算机互连网络拓扑结构的建模与仿真[J]. 陈婷,肖利民,阮利. 华中科技大学学报(自然科学版). 2010(S1)
[8]高性能计算通信机制分析与研究[J]. 岳菲菲,王海军,王新,黄东波. 计算机工程与科学. 2009(S1)
博士论文
[1]片上网络拓扑结构与通信方法研究[D]. 刘有耀.西安电子科技大学 2009
[2]大规模并行计算机光互连网络研究[D]. 刘兴长.重庆大学 2008
[3]多计算机互连网络上聚合通信算法的研究[D]. 刘刚.中国科学技术大学 2006
[4]直连网络关键技术的研究[D]. 顾华玺.西安电子科技大学 2005
本文编号：3047323
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１系统互连和网络拓扑??２．１．２网络部件??
图２．６线形和环形网络??２．４．２树形和星形网络??树一般指拓扑结构对应于图论中二叉树的静态互连网络，见图２．７（ａ）。一个树??高为ｈ＝ｋ－丨的完全平衡二叉树的结点数为Ｎ＝２￣ｌ，结点度为３，链路数为Ｙ－２，??等分带宽为１，网络直径为２ｈ。由于网络结点度恒定，所以树有相对较好的可扩??展性。但树的任意两结点间只有一条通路，任一链路故障都会破坏网络的连通性，??所以系统的可靠性较差。此外，不难看出，越靠近根结点的链路承受的消息流量??越大。如不采取措施，可能使靠近根结点的链路因带宽不够成为系统通信的瓶颈。??星形网：星形网是树高为丨的多元树，如图２．７（ｂ）所示。结点数为Ｎ的星形网，??其中心结点度为Ｎ－１，叶结点度为１，网络直径为２，等分带宽为Ｌ（７Ｖ－ｌ）／２」。星??形网过分依赖根结点（中心结点）
开关结点都有多个端口，用来与用户结点的网络接口相连，或是连接到其它的开??关，也可以闲置不用，供扩展。用户结点之间一般没有直接的连接通道，而是通??过幵关实现互连，如图２．１０所示。开关的不同互连方式构成了间接网络的不同拓??扑结构。间接网络主要包括交叉开关（Ｃｒｏｓｓｂａｒ）和多级互连网络ＭＩＮ（Ｍｕｌｔｉｓｔａｇｅ??Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ?Ｎｅｔｗｏｒｋ）。??ｔｔ，?ｒ￣￣ｎ?？，?ｔ??＼?？ｕｓｅｒ??ｉ?ｉ?ｉ?ｉ??￣Ｉ￣ｉ?ｉ?■丄」?Ｓｗｉｔｃｈ??？?？?￣ｉ￣ｉ￣ｉ￣ｉ￣??图２．ｉｏ间接网络（基于开关的网络）??２．５．２交叉开关网络??交叉开关（Ｃｒｏｓｓｂａｒ）网络［Ｋ３，３７］是单级交换网络，可为每个端口提供更高的带宽。??交叉开关网络允许系统中任意用户连接到其它用户，这样多个用户可以同时进行??通信而不冲突。只要请求的输入端口和输出端口空闲，任何时间都可以建立一个??新的连接。交叉开关网络主要用于高性能小规模的多处理机系统中，也可以用作??直接网络的路由器或是大模块间接网络中的开关。??匿??〇???？???图２．１１交叉开关网络??交叉幵关可以定义为具有Ｎ个输入和Ｍ个输出的开关网络，允许ｍｉｎ｛Ｎ，?Ｍ｝??个无冲突的一对一连接。通常Ｎ＝Ｍ
【参考文献】：
期刊论文
[1]可扩展组播及其在数据中心网络中的应用[J]. 蒋长林,徐明伟,李丹. 中兴通讯技术. 2012(04)
[2]数据中心网络拓扑探讨[J]. 丁泽柳. 中兴通讯技术. 2012(04)
[3]一种动态的单组播集成调度算法[J]. 任涛,兰巨龙,扈红超. 计算机工程. 2011(24)
[4]一种基于BFT型拓扑结构片上网络低费用测试方法[J]. 尤志强,彭福慧,邝继顺,张大方. 电子学报. 2011(11)
[5]片上网络互连拓扑综述[J]. 王炜,乔林,汤志忠. 计算机科学. 2011(10)
[6]高性能新型交换结构综述[J]. 戴艺,苏金树,孙志刚. 电子学报. 2010(10)
[7]高效能计算机互连网络拓扑结构的建模与仿真[J]. 陈婷,肖利民,阮利. 华中科技大学学报(自然科学版). 2010(S1)
[8]高性能计算通信机制分析与研究[J]. 岳菲菲,王海军,王新,黄东波. 计算机工程与科学. 2009(S1)
博士论文
[1]片上网络拓扑结构与通信方法研究[D]. 刘有耀.西安电子科技大学 2009
[2]大规模并行计算机光互连网络研究[D]. 刘兴长.重庆大学 2008
[3]多计算机互连网络上聚合通信算法的研究[D]. 刘刚.中国科学技术大学 2006
[4]直连网络关键技术的研究[D]. 顾华玺.西安电子科技大学 2005
本文编号：3047323
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