半步超前交換技術(shù)及其改進(jìn)研究.pdf

1、隨著多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用數(shù)據(jù)流在Internet中的增加，使Internet的“盡其所能”的服務(wù)難以滿足新數(shù)據(jù)流的服務(wù)質(zhì)量的需求，成為Internet面臨的一大挑戰(zhàn)；加上單根光纖的通信速率有多個(gè)數(shù)量級(jí)的提高，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(路由器/交換機(jī))面臨著服務(wù)質(zhì)量保障和交換能力的雙重挑戰(zhàn)。上述挑戰(zhàn)要求計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)更加精簡和高效，要求網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能夠滿足高速交換和服務(wù)質(zhì)量保障的需要。面對(duì)這些挑戰(zhàn)，四川省網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提出了“單物理層用戶數(shù)據(jù)傳輸與交

2、換平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)”(SUPA-SingleUser-datatransfer&switchingPlatformArchitecture)網(wǎng)絡(luò)(SUPANET)，采用帶外信令控制思想將Internet現(xiàn)有的協(xié)議棧保留在其“信控管理平臺(tái)”(S&M-platform)上，以保持與Intemet的互聯(lián)互通能力，而利用面向以太網(wǎng)的物理幀時(shí)槽交換(EPFTS-Ethernet-orientedPhysicalFrameTimeslotSwtichi

3、ng)技術(shù)將用戶數(shù)據(jù)傳輸與交換平臺(tái)(U-platform)簡化為單物理層結(jié)構(gòu)。SUPANET為多媒體數(shù)據(jù)的傳輸與交換提供服務(wù)質(zhì)量能夠得到保障的、面向連接的、物理層的“虛線路服務(wù)”(VirtualLineService)。 為此，SUPANET設(shè)計(jì)了一整套服務(wù)質(zhì)量保障體系，它由信控、管理平臺(tái)的服務(wù)質(zhì)量協(xié)商協(xié)議(QoSNP-QoSNegotiationProtocol)、單波長基于服務(wù)質(zhì)量的路徑信息交換協(xié)議(λQoSRIP)、流量監(jiān)

4、測與交換協(xié)議、呼叫準(zhǔn)入控制(CAC)以及用戶數(shù)據(jù)傳輸與交換平臺(tái)的用戶數(shù)據(jù)入網(wǎng)控制協(xié)議(UAC)、媒體配額算法(MQA)和交換節(jié)點(diǎn)的交換結(jié)構(gòu)及交換機(jī)制共同組成。本論文中反映的研究工作是U-platform中與交換結(jié)構(gòu)和交換機(jī)制相關(guān)的服務(wù)質(zhì)量保障技術(shù)，研究的重點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)室提出的半步超前技術(shù)(HFS-Half-stepForwardSwitching)。 “半步超前交換技術(shù)”(HFS-Half-stepForwardSwitching)

5、的基本思想是：“充分利用面向連接服務(wù)的在建立連接過程中已經(jīng)獲得選擇的端到端通路上各節(jié)點(diǎn)的輸出端口這一有利條件，在各節(jié)點(diǎn)輸出的分組或幀中，不再如傳統(tǒng)交換過程中攜帶標(biāo)識(shí)下一節(jié)點(diǎn)輸入單元的信息，而是直接攜帶標(biāo)識(shí)下一節(jié)點(diǎn)輸出端口的信息，因此，任一節(jié)點(diǎn)的輸入單元一收到該分組/幀，不需要經(jīng)過查找路徑表/交換表即可直接請(qǐng)求交換仲裁機(jī)制快速進(jìn)行交換?！盚FS的提出的背景是：交換機(jī)中的輸入單元的任務(wù)和造價(jià)占交換機(jī)整體的70％左右，因此，輸出單元對(duì)處理速度

6、的要求較高，引起的傳輸時(shí)延和抖動(dòng)(例如查表時(shí)間的不確定性)對(duì)整機(jī)影響較大，因此，如果能夠?qū)⒉糠止δ芤浦霖?fù)擔(dān)現(xiàn)對(duì)較輕的輸出單元處理，有助于提高交換速度和降低傳輸時(shí)延和抖動(dòng)。盡管HFS使輸入單元不查表直接請(qǐng)求交換，但由于新的交換字段仍需要在輸出單元更新，故稱之為“半步超前”交換。 在本項(xiàng)研究過程中，筆者發(fā)現(xiàn)：充分利用面向連接服務(wù)輸入單元相關(guān)數(shù)據(jù)以連接為基礎(chǔ)的分布特征，在將交換字段的更新保留在輸入單元，通過一次訪問更新直接在輸入端將下

7、一節(jié)點(diǎn)的輸出端口和輸入端口的標(biāo)識(shí)一道更新，可以避免HFS中所需的雙交換字段，由此進(jìn)一步提高處理效率。新的技術(shù)被稱為“一步超前交換”(OFS-One-stepForwardSwitching)，因?yàn)槿我惠敵鰩瑑?nèi)攜帶了下行方向上的下一節(jié)點(diǎn)交換所需所有字段。 本論文中作者的主要工作與貢獻(xiàn)可以概括為：①系統(tǒng)地研究了半步超前技術(shù)及其實(shí)現(xiàn)方式并通過仿真實(shí)驗(yàn)證實(shí)：采用HFS比傳統(tǒng)方式具有更短的傳輸時(shí)延和抖動(dòng)； ②在分析HFS技術(shù)存在的