一种用于单组播混传的交换网络的调度方法技术

本申请公开了一种用于单组播混传的交换网络的调度方法，其主要的技术贡献在于将单组播混传交换网络完整地映射至神经网络运算的映射方法。特别重要的是对于可分裂扇出的组播传输的映射方法。具体地是指所有传输通道包括由所有单播缓存器中每一单播缓存器与对应输出端间的所有传输路径形成的单播通道以及由所有组播缓存器中每一组播缓存器与所有输出端间的所有传输路径形成的组播通道。本申请还定义了神经元的失活条件和冲突条件。通过以上技术方案，能够提高单组播传输的公平性，又能够保证大的吞吐量。够保证大的吞吐量。够保证大的吞吐量。

【技术实现步骤摘要】
一种用于单组播混传的交换网络的调度方法


[0001]本申请涉及交换网络调度领域，具体涉及一种用于单组播混传的交换网络的调度方法。

技术介绍

[0002]现代交换网络从单播交换网络演变至单组播混传的交换网络。这里所谓单播传输，是指将一个信息包从交换网络的一个输入端传输至指定的一个输出端；所谓组播传输，是指将一个信息包从交换网络的一个输入端传输至指定的多个输出端，这样，当信息发送端有多个目标地址发送请求时，只需要对网络输入端发送一个信息包就可以了。组播传输克服了单播传输向多个地址发送信息时数据复制的资源浪费，同时也克服了广播传输带宽时序资源浪费。
[0003]随着通讯技术的不断发展，新的应用情境不断涌现，对信息在交换网络传输提出了低延迟、高性能的要求。而一个能够同时满足单播传输和组播传输的交换网络，其传输是否能够保证公平性，满足Qos需求，取决于是否有良好的调度方案。
[0004]现有技术中，组播传输的调度方案都能够满足信息包分裂扇出传输要求。所谓分裂扇出传输是指允许在一个调度周期内将信息包从一个输入端传输至目标输出端中的一个或多个，直到全部目标输出端均已送达，才将信息包从缓存器中删除。如果不允许分裂扇出传输可能会导致一个信息包被滞留在缓存器中的时间过久，因此可能会降低交换网络的吞吐率。
[0005]对于传统的单组播混合传输的交换网络，每个输入端需要设置缓存器用于存储不能立刻传输的信息包。一般而言，对于单播传输，每个输入端开设一个VOQ队列用于存储单播信息包能够很好地解决单播信息包的线头阻塞问题，并且每个输入端的VOQ队列可以设置与输出端数量相等且一一对应的缓存器就可以满足需求。对于允许分裂扇出的组播传输，每个输入端可以设置一个或多个组播队列队列用于存储组播信息包，就可以使整个网络的吞吐率接近100％，并且也不会对组播信息包造成太严重的线头阻塞。
[0006]传统的针对单组播信息包混合传输的调度方案并没有从网络整体出发考虑每个信息包的调度，而是把单播信息包与组播信息包分开进行调度计算后再整合调度。这样的调度方式大大降低了交换网络的吞吐率，并且没有非常好地考虑各种高质量服务的需求。为了满足单播传输与组播传输的公平性，现有技术也有采用随机优先和轮流优先方案，虽然可以很好地克服一些信息包“饥饿”问题，但对于随机场景而言，单播信息包与组播信息包的载入量是未知的，无法预测什么时候哪种信息包的需求量更大，因此，这种针对单组播混传的公平性开发的方案可能在某些情况下造成更大的不公平。为了解决上述问题，现有技术中还有一些改进的调度方案采用了各种反馈机制，但在硬件上却难以实现。
[0007]因此，当前单组播混传的交换网络调度方法存在的主要缺陷是无法既考虑传输的公平性，又保证大的吞吐量。
[0008]当前，单播传输场景，存在利用时间连续神经网络运算进行调度的技术。例如2002
年发表于IEEE Xplore，由Donghui Guo和Gerard Parr撰写的论文《A CNN MODEL FOR ATM CELLS SCHEDULING IN MIN SWITCHES》。该论文中，将单播交换网络映射至连续神经网络，并经过连续神经网络运算对交换网络进行调度。对于时间离散神经网络运算，则有1992年发表于INTERNATIONAL JOURNAL OF CIRCUIT THEORY AND APPLICATIONS，由HUBERT HARRER和JOSEF A.NOSSEK撰写的论文《DISCRETE
‑
TIME CELLULAR NEURAL NETWORKS》以及2000年发表于INTERNATIONAL JOURNAL OF CIRCUIT THEORY AND APPLICATIONS，由Giuseppe Grassi撰写的论文《ON THE DESIGN OF DISCRETE
‑
TIME CELLULAR NEURAL NETWORKS WITH CIRCULANT MATRICES》。然而至今，现有技术中未发现有将单组播混传交换网络映射至神经网络运算进行调度的方案。

技术实现思路

[0009]本申请的目的在于克服
技术介绍
中存在的上述缺陷或问题，提供一种用于单组播混传的交换网络的调度方法，其能够既考虑传输的公平性，又保证大的吞吐量。
[0010]为达成上述目的，采用如下技术方案：
[0011]第一技术方案，涉及一种用于单组播混传的交换网络的调度方法，所述交换网络传输的信息包括单播信息和组播信息，组播信息允许分裂扇出传输；所述交换网络设有若干输入端、若干输出端、若干内部节点；每个输入端与每个输出端间形成至少一条传输路径，所述传输路径经过内部节点；每个输入端设有若干缓存器，所有缓存器包括与各输出端数量相等且一一对应的若干单播缓存器和至少一个组播缓存器，单播缓存器用于缓存单播信息，组播缓存器用于缓存组播信息，信息缓存至缓存器形成信息队列；所述交换网络的调度方法为每间隔调度周期对交换网络进行调度；每个调度周期均包括以下步骤：S1：获取本次调度周期的期初所有缓存器的优先级；S2：通过神经网络运算确定本次调度周期需要接通的传输通道；具体地，所述神经网络运算中的神经元由所有传输通道映射而成；所述传输通道由传输路径和对应接通该传输路径的缓存器组成；定义由单播缓存器形成的传输通道为单播通道，定义由组播缓存器形成的传输通道为组播通道；所述所有传输通道包括由所有单播缓存器中每一单播缓存器与对应输出端间的所有传输路径形成的单播通道以及由所有组播缓存器中每一组播缓存器与所有输出端间的所有传输路径形成的组播通道；本次调度周期的期初,神经元除非符合以下失活条件之一否则为活跃神经元：经过失效的内部节点的传输通道所对应的神经元失活；缓存器未缓存信息的则与该缓存器有关的传输通道所对应的神经元失活；组播缓存器与该组播缓存器所对应的无接收任务输出端间形成的组播通道所对应的神经元失活；所述该组播缓存器所对应的无接收任务输出端是指无需接收该组播缓存器缓存的位于信息队列前端的信息的输出端；神经网络运算中，神经元的优先值为其所对应的传播通道所属缓存器的优先级；神经网络运算中，任意两个神经元除非符合以下冲突条件之一否则不构成冲突：若两个神经元所对应的传输通道指向同一输出端则构成冲突；若两个神经元所对应的传输通道经过同一内部节点则构成冲突；若两个神经元所对应的传输通道均为单播通道且涉及同一输入端则构成冲突；若两个神经元所对应的传输通道均为组播通道且涉及同一输入端的不同组播缓存器则构成冲突；若两个神经元分别对应单播通道和组播通道且涉及同一输入端则构成冲突；神经网络运算用于输出所有活跃神经元的输出值，所述输出值为第一值或第二值；输出值为第一值的神经元所对应的传输
通道为本次调度周期需要接通的传输通道；S3：接通本次调度周期所有需要接通的传输通道以传输信息。
[0012]第二技术方案基于第一技术方案，其中，所述缓存器的优先级由该缓存器中已占用存储空间比值、位于信息队列前端的信息进入该本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于单组播混传的交换网络的调度方法，其特征是：所述交换网络传输的信息包括单播信息和组播信息，组播信息允许分裂扇出传输；所述交换网络设有若干输入端、若干输出端、若干内部节点；每个输入端与每个输出端间形成至少一条传输路径，所述传输路径经过内部节点；每个输入端设有若干缓存器，所有缓存器包括与各输出端数量相等且一一对应的若干单播缓存器和至少一个组播缓存器，单播缓存器用于缓存单播信息，组播缓存器用于缓存组播信息，信息缓存至缓存器形成信息队列；所述交换网络的调度方法为每间隔调度周期对交换网络进行调度；每个调度周期均包括以下步骤：S1：获取本次调度周期的期初所有缓存器的优先级；S2：通过神经网络运算确定本次调度周期需要接通的传输通道；具体地，所述神经网络运算中的神经元由所有传输通道映射而成；所述传输通道由传输路径和对应接通该传输路径的缓存器组成；定义由单播缓存器形成的传输通道为单播通道，定义由组播缓存器形成的传输通道为组播通道；所述所有传输通道包括由所有单播缓存器中每一单播缓存器与对应输出端间的所有传输路径形成的单播通道以及由所有组播缓存器中每一组播缓存器与所有输出端间的所有传输路径形成的组播通道；本次调度周期的期初,神经元除非符合以下失活条件之一否则为活跃神经元：经过失效的内部节点的传输通道所对应的神经元失活；缓存器未缓存信息的则与该缓存器有关的传输通道所对应的神经元失活；组播缓存器与该组播缓存器所对应的无接收任务输出端间形成的组播通道所对应的神经元失活；所述该组播缓存器所对应的无接收任务输出端是指无需接收该组播缓存器缓存的位于信息队列前端的信息的输出端；神经网络运算中，神经元的优先值为其所对应的传播通道所属缓存器的优先级；神经网络运算中，任意两个神经元除非符合以下冲突条件之一否则不构成冲突：若两个神经元所对应的传输通道指向同一输出端则构成冲突；若两个神经元所对应的传输通道经过同一内部节点则构成冲突；若两个神经元所对应的传输通道均为单播通道且涉及同一输入端则构成冲突；若两个神经元所对应的传输通道均为组播通道且涉及同一输入端的不同组播缓存器则构成冲突；若两个神经元分别对应单播通道和组播通道且涉及同一输入端则构成冲突；神经网络运算用于输出所有活跃神经元的输出值，所述输出值为第一值或第二值；输出值为第一值的神经元所对应的传输通道为本次调度周期需要接通的传输通道；S3：接通本次调度周期所有需要接通的传输通道以传输信息。2.如权利要求1所述的一种用于单组播混传的交换网络的调度方法，所述缓存器的优先级由该缓存器中已占用存储空间比值、位于信息队列前端的信息进入该缓存器的时长、该缓存器中位于信息队...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭东辉，马钦鸿，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：