交换机中优先级虚拟输出队列调度策略的研究与实现
发布时间：2021-04-15 08:45
随着科技的逐步发展,计算机互联网中的数据交换业务日趋复杂,需要网络中的交换设备有支持根据业务优先级的高低来确定优先转发的次序的功能。在传统的基于VoQ实现的交换机中,由于其队列缓存结构的限制,在进行优先级调度时会出现头部阻塞问题。而且,传统的基于VoQ实现的交换机中的调度策略没有对不同的数据交换业务的优先级加以区分。不论何种数据业务到达,交换机进行都公平地轮询,按照先来先服务的方式对进行帧转发。因此,传统的VoQ缓存组织形式和调度策略已经无法满足某些行业网络（如航空电子网络）对业务进行区分优先级转发的需求。本文针对交换机对数据业务区分优先级进行转发的需求,设计并仿真实现了一种优先级虚拟输出队列调度策略。首先分析了基于VoQ技术实现的交换机的基本结构和帧转发原理,指出其队列缓存结构在进行优先级帧转发时存在的问题;之后对几种现有的缓存调度策略进行了细致分析,论述了其无法满足区分优先级进行调度的原因;最后针对区分优先级进行帧转发的需求,在传统基于VoQ技术实现的交换机的队列模型基础上,提出了一种新型的队列缓存组织方式和一种新型优先级虚拟输出队列调度策略。为了验证本文提出的这种新型队列缓存结构...
【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１?ＶｏＱ组织结构??２丄２交换机ｃｒｏｓｓｂａｒ结构??
卜１??图２－３?ＶｏＱ输入排队方式??单输出排队方式的交换机结构模型如图２－３所示。虚拟输出队列交换机是为??了解决交换机中ＨｏＬ阻塞问题而设计的一种新型交换机。一个Ｎ端口的交换机，??在每个输入端口有Ｎ个ＨＦＯ缓存队列，其中每个ＨＦＯ队列对应一个输出端口。??传统的单输入排队交换机的每个输入端口接收到数据包后会执行以下操作：（１）??输入端口获取数据包目的地址信息；（２）将数据包根据目的端口地址存入对应??ＶｏＱ缓存队列；（３）通过设定的调度策略选择ＶｏＱ缓存单元进行数据包读取。??带有ＶｏＱ结构的交换机不仅解决了输入队列交换机的ＨＯＬ问题，而且克服了输??入队列交换机中存储带宽与端口数成正比的缺点，适合应用到高速交换网络之中＝??这种排队方式虽然解决了队头阻塞问题，但是没有解决不同优先级之间的队头阻??塞问题。??２．３?ＯＰＮＥＴ仿真软件??网络仿真可以为网络链路的构建方案以及网络设备的设计方案提供可靠依??据。在实际对网络进行规划时，尤其是中大型网络场景，可能会出现多个不同特??点的方案。仅仅依靠分析方案的策略而没有实际数据的支持，就很难对具体的网??络选用哪一种策略做出合理的选择。这就让如何对实际方案进行对比成为了一个??关键性问题。网络仿真的出现很好的解决了这一问题。通过仿真软件和仿真技术
?卜１??图２－３?ＶｏＱ输入排队方式??单输出排队方式的交换机结构模型如图２－３所示。虚拟输出队列交换机是为??了解决交换机中ＨｏＬ阻塞问题而设计的一种新型交换机。一个Ｎ端口的交换机，??在每个输入端口有Ｎ个ＨＦＯ缓存队列，其中每个ＨＦＯ队列对应一个输出端口。??传统的单输入排队交换机的每个输入端口接收到数据包后会执行以下操作：（１）??输入端口获取数据包目的地址信息；（２）将数据包根据目的端口地址存入对应??ＶｏＱ缓存队列；（３）通过设定的调度策略选择ＶｏＱ缓存单元进行数据包读取。??带有ＶｏＱ结构的交换机不仅解决了输入队列交换机的ＨＯＬ问题，而且克服了输??入队列交换机中存储带宽与端口数成正比的缺点，适合应用到高速交换网络之中＝??这种排队方式虽然解决了队头阻塞问题，但是没有解决不同优先级之间的队头阻??塞问题。??２．３?ＯＰＮＥＴ仿真软件??网络仿真可以为网络链路的构建方案以及网络设备的设计方案提供可靠依??据。在实际对网络进行规划时，尤其是中大型网络场景，可能会出现多个不同特??点的方案。仅仅依靠分析方案的策略而没有实际数据的支持，就很难对具体的网??络选用哪一种策略做出合理的选择。这就让如何对实际方案进行对比成为了一个??关键性问题。网络仿真的出现很好的解决了这一问题。通过仿真软件和仿真技术
【参考文献】：
期刊论文
[1]实时任务调度光纤通道交换机的设计与实现[J]. 刘安,谭小虎,褚文奎,李炳乾,刘达. 光通信技术. 2017(08)
[2]公平和低时延的主动队列管理算法研究[J]. 苏成龙,金光,江先亮,钮俊. 通信学报. 2017(05)
[3]基于FPGA的FC交换机设计与验证[J]. 吕冬炜,柴小丽,武鑫. 信息技术. 2016(08)
[4]基于OPNET的交换式局域网仿真建模与分析[J]. 李爱平. 计算机与数字工程. 2016(05)
[5]基于OPNET的Zigbee组网性能分析[J]. 冯艳如,孙运强,姚爱琴,鲁旭涛. 科技创新与应用. 2016(03)
[6]基于OPNET的网络仿真技术研究及其应用[J]. 朱辰,董银虎. 无线电工程. 2013(03)
[7]网络模拟软件NS2与OPNET的剖析比较[J]. 王波,周志伟. 计算机系统应用. 2010(06)
[8]一种实现QoS控制的输入缓存交换机调度算法[J]. 王文杰,韦岗,帅林. 高技术通讯. 2002(03)
博士论文
[1]基于CICQ结构的交换机关键技术及其实现研究[D]. 王晓婷.电子科技大学 2016
硕士论文
[1]输入队列交换机迭代调度算法研究设计[D]. 周倩.浙江大学 2016
[2]面向FC交换机CICQ交换结构建模与实现[D]. 徐川.电子科技大学 2016
[3]FC交换机调度算法研究与实现[D]. 姜强.电子科技大学 2011
[4]OPNET中基于高层架构的故障管理和配置[D]. 武涛.西安电子科技大学 2007
本文编号：3139013
【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１?ＶｏＱ组织结构??２丄２交换机ｃｒｏｓｓｂａｒ结构??
卜１??图２－３?ＶｏＱ输入排队方式??单输出排队方式的交换机结构模型如图２－３所示。虚拟输出队列交换机是为??了解决交换机中ＨｏＬ阻塞问题而设计的一种新型交换机。一个Ｎ端口的交换机，??在每个输入端口有Ｎ个ＨＦＯ缓存队列，其中每个ＨＦＯ队列对应一个输出端口。??传统的单输入排队交换机的每个输入端口接收到数据包后会执行以下操作：（１）??输入端口获取数据包目的地址信息；（２）将数据包根据目的端口地址存入对应??ＶｏＱ缓存队列；（３）通过设定的调度策略选择ＶｏＱ缓存单元进行数据包读取。??带有ＶｏＱ结构的交换机不仅解决了输入队列交换机的ＨＯＬ问题，而且克服了输??入队列交换机中存储带宽与端口数成正比的缺点，适合应用到高速交换网络之中＝??这种排队方式虽然解决了队头阻塞问题，但是没有解决不同优先级之间的队头阻??塞问题。??２．３?ＯＰＮＥＴ仿真软件??网络仿真可以为网络链路的构建方案以及网络设备的设计方案提供可靠依??据。在实际对网络进行规划时，尤其是中大型网络场景，可能会出现多个不同特??点的方案。仅仅依靠分析方案的策略而没有实际数据的支持，就很难对具体的网??络选用哪一种策略做出合理的选择。这就让如何对实际方案进行对比成为了一个??关键性问题。网络仿真的出现很好的解决了这一问题。通过仿真软件和仿真技术
?卜１??图２－３?ＶｏＱ输入排队方式??单输出排队方式的交换机结构模型如图２－３所示。虚拟输出队列交换机是为??了解决交换机中ＨｏＬ阻塞问题而设计的一种新型交换机。一个Ｎ端口的交换机，??在每个输入端口有Ｎ个ＨＦＯ缓存队列，其中每个ＨＦＯ队列对应一个输出端口。??传统的单输入排队交换机的每个输入端口接收到数据包后会执行以下操作：（１）??输入端口获取数据包目的地址信息；（２）将数据包根据目的端口地址存入对应??ＶｏＱ缓存队列；（３）通过设定的调度策略选择ＶｏＱ缓存单元进行数据包读取。??带有ＶｏＱ结构的交换机不仅解决了输入队列交换机的ＨＯＬ问题，而且克服了输??入队列交换机中存储带宽与端口数成正比的缺点，适合应用到高速交换网络之中＝??这种排队方式虽然解决了队头阻塞问题，但是没有解决不同优先级之间的队头阻??塞问题。??２．３?ＯＰＮＥＴ仿真软件??网络仿真可以为网络链路的构建方案以及网络设备的设计方案提供可靠依??据。在实际对网络进行规划时，尤其是中大型网络场景，可能会出现多个不同特??点的方案。仅仅依靠分析方案的策略而没有实际数据的支持，就很难对具体的网??络选用哪一种策略做出合理的选择。这就让如何对实际方案进行对比成为了一个??关键性问题。网络仿真的出现很好的解决了这一问题。通过仿真软件和仿真技术
【参考文献】：
期刊论文
[1]实时任务调度光纤通道交换机的设计与实现[J]. 刘安,谭小虎,褚文奎,李炳乾,刘达. 光通信技术. 2017(08)
[2]公平和低时延的主动队列管理算法研究[J]. 苏成龙,金光,江先亮,钮俊. 通信学报. 2017(05)
[3]基于FPGA的FC交换机设计与验证[J]. 吕冬炜,柴小丽,武鑫. 信息技术. 2016(08)
[4]基于OPNET的交换式局域网仿真建模与分析[J]. 李爱平. 计算机与数字工程. 2016(05)
[5]基于OPNET的Zigbee组网性能分析[J]. 冯艳如,孙运强,姚爱琴,鲁旭涛. 科技创新与应用. 2016(03)
[6]基于OPNET的网络仿真技术研究及其应用[J]. 朱辰,董银虎. 无线电工程. 2013(03)
[7]网络模拟软件NS2与OPNET的剖析比较[J]. 王波,周志伟. 计算机系统应用. 2010(06)
[8]一种实现QoS控制的输入缓存交换机调度算法[J]. 王文杰,韦岗,帅林. 高技术通讯. 2002(03)
博士论文
[1]基于CICQ结构的交换机关键技术及其实现研究[D]. 王晓婷.电子科技大学 2016
硕士论文
[1]输入队列交换机迭代调度算法研究设计[D]. 周倩.浙江大学 2016
[2]面向FC交换机CICQ交换结构建模与实现[D]. 徐川.电子科技大学 2016
[3]FC交换机调度算法研究与实现[D]. 姜强.电子科技大学 2011
[4]OPNET中基于高层架构的故障管理和配置[D]. 武涛.西安电子科技大学 2007
本文编号：3139013
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