无阻塞网络

网络信息技术领域术语

广义的无阻塞网络指一个给定的网络存在着固有的阻塞可能，但又可能存在着一种精巧的选路方法，使得所有的阻塞均可避免，而不必重新安排网络中已建立起来的连接.严格的无阻塞网络：不管网络处于何种状态，任何时刻都可以在交换网络中建立一个连接，只要这个连接的起点、终点是空闲的，而不会影响网络中已建立起来的连接。

无阻塞网络组成

计算机网络的结构形式多种多样，除了级数不同外，级间的连线方式也不同令A级接线器入线数与出线数之比为N：M，C级接线器的入线数与出线数之比为M：N，则无阻塞交换网络必需使M≥2N-1当N相当大时，一般取M=2N。单级的N×N网络显然是无任何阻塞的交换网络。Y=N×N三级CLOS无阻塞网络。

设计方法

无阻塞网络交换器

当第一级有M个交换器，每个交换器有N条入线，而第三级有k个交换器，每个交换器有J条出线时，一个三级无阻塞网络应满足：第一级有M个N×(N+J-1)交换器第二级有N+J-1个M×K交换器第三级有K个（n+J-1)×J交换器上述原则可以推广到任意级数级网络，如果把三级Clos网络的第二级中的每一个交换器，都用一个三级Closw网络代替，就可以得到一个五级Clos网络。

VLAN的引入

在一个纯交换式的网络中怎样去分隔广播域呢？通过创建虚拟局域网（VLAN）就可以做到这一点。大家已近知道，第二层交换机在过滤时只读取帧，它们并不查看网络层的协议，而且默认时交换机转发作用的广播，创建并实现了VLAN，本质上就可以在第二层上创建更小的广播域。交换机消除了物理上的界限。

帧中继流量控制

帧中继使用简单的拥塞通知机制，而不是基于每条VC的显示流量控制，这减少了网络开销。这些拥塞通知机制是前向显示拥塞通知（FECN）和后向显示拥塞通知（BECN）。网络发生拥塞时，提供商帧中继交换机根据如下逻辑规则处理每个传入的数据帧:如果数据帧未超过CIBR，则允许它通过；如果数据帧超过了CIBR，则将其DE位设置为1；如果数据帧超出了CIBR和BE之和，则将其丢弃。

无阻塞网络的应用

与Clos、Benes及Waksman等网络的递归构建方法不同，该方法将多级互连网络分为置换网络和无阻塞交换网络两个部分：置换网络的输出端分组后与相应通道数目的无阻塞交换网络相连，将输入无阻塞地引入到相应的无阻塞交换网络；无阻塞交换网络实现输入经置换网络分组后各组输入的无阻塞交换。该方法可用于构建任意输入输出端口的无阻塞多级互连网络。文中以基于1×1连接器、2×2交叉连接器的3×3和4×4互连网络为例对所提出的方法进行演示说明。

需要特别注意这些基本光器无线电频带件的功能和基本参数，例如调制器的调制速率，微环谐振器的损耗、串扰、尺寸等，无线电频带光波导的类型、串扰、弯曲损耗、交叉损耗及尺寸等，光电探测器的灵敏度和响应度无线电频带等。最热点的研究方向是采用这些光器件去实现基于光互连的片上网络设计。无线电频带在设计的过程中，需要考虑所设计的光互连网络结构是否有阻塞、是否降低了插入损无线电频带耗和串扰噪声的大小等。基于这三点的光互连网络结构往往是可以通过合理设计微环无线电频带谐振器和波导的位置以及连接方式来实现。低损耗的实现可以通过采用平行波导的方无线电频带式来尽量减少波导交叉的数目。此外，还可以将原本部署在同一层的有交叉的光波导无线电频带分离在不同的光层，使得波导交叉的数目减少从而降低交叉损耗。串扰无线电频带的产生无线电频带是由于片上网络中的这些基本光器件自身的不完美性造成一小部分光信号泄漏而形无线电频带成的。虽然器件级上的串扰可以忽略，但是在系统级，随着串扰噪声的积累，将严重无线电频带影响网络中的通信质量。能耗主要是与通信时所经过的微环谐振器的数目有关，因而无线电频带在设计时需要巧妙地设计光互连网络结构，尽量减少通信过程中分组所经过的微环谐无线电频带振器数目。总之，设计一个具有良好性能的光片上网络结构需要考虑到各种因素，并无线电频带且在各个因素之间取得 trade-off。

交换机制决定了光分组信息以何种方式在片上网络结构中从源处理器核传输到无线电频带目的处理器核。当前光片上网络的交换机制主要分为两种：光电路交换无线电频带和分组交换。无线电频带光电路交换机制是一种典型的面向连接的交换机制，在光片上网络中有广泛的应用。无线电频带通信开始之前，源处理器核发送建链分组到目的处理器核，同时预定所经过路径的信无线电频带道资源；若成功到达目的处理器核，目的处理器核将会发送一个确认字符无线电频带（Acknowledgement，ACK）的应答沿原路传给源处理器核，ACK 分组一旦被源处理无线电频带器核接收，信息分组便开始发送；信息分组传输过程中将独占该通信路径中的链路带无线电频带宽资源和相应路由器的端口资源。当通信过程结束后，目的处理器核发送终止通信的无线电频带请求分组，同时沿路拆链，将链路资源、路由器端口资源释放。由于事先预约链路机无线电频带制，光传输的过程中无需使用光缓存。光片上网络中面向无连接的分组交换主要是将无线电频带信息分组先经过电光转换器转换成光信息，在波导上传输，经过路由计算、交叉开关无线电频带仲裁后再经过光电转换器输出。

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