[发明专利]一种交换网络性能分析方法、及其网络结构与调度方法

说明书

本申请公开了一种交叉节点带缓存(Combined Input and Crosspoint Queued structure,CICQ)交换网络的结构与其性能分析方法。所述结构由虚拟输出队列(Virtual Output Queuing,VOQ)、带缓存的交叉开关(Buffered Crossbar,BX)组成。所述性能分析方法：通过增加仿真时间，得到所述网络系统稳定状态；当得到系统的稳定分布后，即可通过累加求和的方式，计算出队列长度N；利用队列长度的公式计算求得队列长度均值，进而得出系统的平均排队时延W、系统的丢包率L、吞吐率T；分析交叉点缓冲区大小B、交换规模大小C与吞吐率T、丢包率L、平均排队时延W、队列长度N的关系。本发明在交叉节点设置了少量缓存空间，数据包在调度时不用立即被转发至输出端口。如此设计不需要集中式的调度，大幅降低了调度复杂度，实现高速流水作业。

本发明属于网络技术领域，具体涉及一种交换网络性能分析方法、及其网络结构与调度方法。

背景技术

随着Internet网络的飞速发展，尤其是多媒体和数据服务的迅猛增长，使得互联网的数据传输量以惊人的速度增长。路由器作为通信网络中的核心节点，其性能直接影响网络的通信质量。交换网络是路由器的关键组成部分，它实现数据从输入到输出的互联。高性能的交换网络的设计和实现对于提高整个通信网络性能至关重要。所以，对交换网络及其调度的研究非常重要。

交换网络结构可以分为共享缓存、输入排队、输出排队等多种类型，但这些结构存在调度复杂度高，缓存开销大，可扩展性差等缺点，难以在高速大容量的交换机和路由器中得到应用。

交叉节点带缓存的网络交换结构是现代高速交换结构和路由器设计中最流行的方法，由于它的简单性和非阻塞能力而被广泛应用。八十年代后期，有缓冲的交叉节点交换机被看作是一种多级的交换机，但多数采用了较少的输入/输出和较小的缓冲。由于技术上的局限性，不能在节点上设置大规模的缓冲。因此，在那个时候，还没有详细地评价一个具有大的缓冲区的交换结构。

然而，其他大多数流行的缓冲技术需要在线卡(缓冲区通常位于其中)和集中式调度器之间进行密集的控制通信。如果线卡与交换机结构之间的距离非常小放置在一个机架上，那么这种密集的通信基本可以实现，并且不会出现重大的性能问题。但是，在现代实际情况下的交换机架构中，线卡与交换机的距离非常远。这意味着控制通信可能不够快，无法满足现代交换机传输速度的要求。克服这个问题的最好方法就是将缓冲器从线卡移到交换机结构上，如何将线卡移到交换机结构上，从而完全消除控制通信由于线卡和交换机距离远而导致传输速度慢的影响，是亟需解决的技术问题。

另一个需要关注的问题是，交叉节点带缓存的交换结构，所需的存储空间数量与端口数的平方成正比，即空间复杂度为O(N²)。在交换机端口数比较多的情况下会存在较大的缓存开销。因此，如何设置交叉节点缓存的容量是实际应用中需要解决的技术问题。

发明内容

本申请的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种交叉节点带缓存的交换网络性能分析方法、及其网络结构与调度方法，以解决现有技术中对于交换速度不能满足需求的技术问题。

为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

本申请提供了一种交换网络性能分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：过对所述网络增加仿真时间，得到所述网络的系统稳态；

步骤2：通过累加求和得到队列长度；

步骤3：根据所述队列长度得到队列长度均值，并根据排队方式得到所述网络的平均排队时延；

步骤4：得到所述网络的丢包率、吞吐率；

步骤5：分析所述交叉点缓冲区大小B、交换规模大小C与吞吐率T、丢包率L、平均排队时延W、队列长度N之间的关系，得到所述网络性能；