基于網(wǎng)絡(luò)編碼交換系統(tǒng)仿真平臺的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、互聯(lián)網(wǎng)興起以來，多媒體、視頻會議等組播應(yīng)用越來越廣泛，人們對于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量(QoS)需求急速攀升。但是作為網(wǎng)絡(luò)傳輸核心的交換系統(tǒng)，雖然歷經(jīng)多次體系變革，仍然無法完全滿足要求。聯(lián)合輸入輸出排隊的交換結(jié)構(gòu)雖然能夠一定程度上發(fā)揮輸入排隊和輸出排隊的優(yōu)勢，但隨著交換規(guī)模的增長，達到100％組播吞吐率對于加速比的需求是沒有上限的。數(shù)學(xué)分析結(jié)果表明，網(wǎng)絡(luò)編碼能夠增大交換結(jié)構(gòu)組播的可達速率區(qū)域，并允許為那些原來不能服務(wù)的業(yè)務(wù)流量模型服務(wù)，而且組播達到

2、100％吞吐率所需最小加速比上限也相應(yīng)降低。
　　 目前編碼交換的研究主要在于理論分析，而實際應(yīng)用和實驗數(shù)據(jù)稍顯不足。依照并行處理與交叉開關(guān)相結(jié)合的體系結(jié)構(gòu)，采用聯(lián)合輸入輸出緩存排隊模型，設(shè)計并實現(xiàn)了基于網(wǎng)絡(luò)編碼的交換系統(tǒng)仿真平臺(NCSPS)。NCSPS不僅集成了傳統(tǒng)交換和編碼交換的功能，同時通過預(yù)留接口方便新技術(shù)的實現(xiàn)，為交換技術(shù)的研究提供一個統(tǒng)一的參考標(biāo)準(zhǔn)和比較對象。NCSPS主要有四方面特點：
　　 (1)基于

3、Java實現(xiàn)，具有面向?qū)ο?、跨平臺特點，同時在多線程并發(fā)方面有較高的健壯性和穩(wěn)定性。
　　 (2)各個子模塊力求“松耦合”，從而實現(xiàn)業(yè)務(wù)流、交換結(jié)構(gòu)和調(diào)度策略的分離。各個模塊之間彼此提供調(diào)用接口，以數(shù)據(jù)流驅(qū)動方式協(xié)調(diào)工作。
　　 (3)具有較好的靈活性和擴展性。用戶可以在端口數(shù)目、流量模型、調(diào)度算法、編碼算法等方面自定義系統(tǒng)配置，同時預(yù)留的接口方便新模塊的實現(xiàn)。
　　 (4)重點關(guān)注線性編碼。編解碼子模塊僅

4、實現(xiàn)了線性編解碼算法。從實驗結(jié)果來看，線性編解碼一定程度上能夠滿足要求。
　　 通過設(shè)定不同的輸入業(yè)務(wù)流量模型、端口數(shù)、負載以及調(diào)度策略，對傳統(tǒng)交換和編碼交換進行仿真實驗，得到了時延、丟包率和隊列占有率等數(shù)據(jù)結(jié)果。從仿真結(jié)果分析來看，編碼交換在時延、丟包率和隊列占有率等性能指標(biāo)上優(yōu)于傳統(tǒng)交換，而且負載越大、端口越多優(yōu)勢越明顯。當(dāng)負載超過0.8時，編碼交換的時延平均比傳統(tǒng)交換低30％以上，緩存占有率和丟包率低20％以上。這驗證了編