一種特殊樹形網(wǎng)絡的建模及優(yōu)化.pdf

1、互連網(wǎng)絡(InterconnectionNetworks,INs)廣泛應用于高性能計算機、數(shù)據(jù)中心和多級交換網(wǎng)絡等系統(tǒng)，這些系統(tǒng)的日益復雜導致INs的重要性在不斷增加，促使INs成為決定系統(tǒng)整體性能的關(guān)鍵因素之一。樹形互連網(wǎng)絡具有可擴展性好、無死鎖和路由算法簡單等優(yōu)點，在對樹形網(wǎng)絡進行構(gòu)建和優(yōu)化時，采用排隊網(wǎng)絡模型對網(wǎng)絡架構(gòu)的參數(shù)進行優(yōu)化選取，可根據(jù)需要設計出優(yōu)化的網(wǎng)絡架構(gòu)。
　　本文研究導師組提出的一種基于性價比優(yōu)化的特殊樹形網(wǎng)

2、絡，它由具有多個低速端口和一個高速端口的基本交換模塊(BasicSwitchModule,BSM)經(jīng)互連而構(gòu)建，BSM能降低交換部件的綜合費用。在介紹特殊樹形網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)以及路由算法后，通過BSM轉(zhuǎn)發(fā)分組的過程建立BSM的等效下排隊節(jié)點，再將BSM的等效模型按照原來網(wǎng)絡的連接關(guān)系互連，構(gòu)建出該樹形網(wǎng)絡完整的排隊網(wǎng)絡模型。依據(jù)構(gòu)建的排隊網(wǎng)絡模型，本文利用分解法對網(wǎng)絡的性能進行分析，通過將排隊網(wǎng)絡劃分成獨立的子網(wǎng)絡，依照分組在子網(wǎng)絡的傳輸

3、次序，依次求解各個子網(wǎng)的性能參數(shù)，再根據(jù)原網(wǎng)絡的業(yè)務模型、分組路由方式及路由選擇概率對子網(wǎng)的結(jié)果進行處理，得到整個排隊網(wǎng)絡的性能。本文還通過模擬該排隊網(wǎng)絡的運行過程設計與編寫仿真程序，利用仿真程序得到網(wǎng)絡的性能參數(shù)，并驗證理論分析的正確性。本文分析業(yè)務強度、緩存大小、緩存分配方案以及網(wǎng)絡拓撲等參數(shù)對網(wǎng)絡性能的影響，所取得的結(jié)論主要如下：
　　(1)業(yè)務強度對網(wǎng)絡的影響主要局限于同一網(wǎng)絡架構(gòu)，業(yè)務強度增大，網(wǎng)絡的吞吐量、時延及丟失率

4、分別以不同程度增大。當用戶節(jié)點數(shù)或終端數(shù)一定時，業(yè)務強度增大會導致不同網(wǎng)絡架構(gòu)之間的性能差距增大，但這并不影響最優(yōu)網(wǎng)絡架構(gòu)的選擇。
　　(2)網(wǎng)絡的吞吐量、時延及丟失率等網(wǎng)絡性能與網(wǎng)絡中實際業(yè)務的需求、BSMs的緩存大小、撲結(jié)結(jié)構(gòu)及緩存分配方案密切相關(guān),最優(yōu)網(wǎng)絡架構(gòu)的參數(shù)選取要綜合考慮這些因素。
　　本文的研究有望用于實際網(wǎng)絡架構(gòu)的參數(shù)選取和優(yōu)化，即結(jié)合實際業(yè)務需求，合理地選擇網(wǎng)絡拓撲及設置網(wǎng)絡中BSMs緩存，構(gòu)建性能最優(yōu)的