專利名稱：：一種吞吐率可調(diào)整交換網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由器
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及核心路由器中高速交換網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
：高速交換網(wǎng)絡(luò)是路由器的重要組成部分，它連接路由器的轉(zhuǎn)發(fā)模塊和接口模塊，將數(shù)據(jù)包從路由器的輸入端口交換至路由器的輸出端口?；ヂ?lián)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)流量、規(guī)模結(jié)構(gòu)和上層應(yīng)用的飛速發(fā)展對(duì)路由器的性能、規(guī)模、功能、等方面提出了越來(lái)越高的要求，導(dǎo)致路由器的生命周期持續(xù)縮短，需要不斷地對(duì)路由器進(jìn)行升級(jí)。要對(duì)路由器進(jìn)行升級(jí)，首先必須擴(kuò)展其交換網(wǎng)絡(luò)，這就使交換網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性，即在網(wǎng)絡(luò)性能保持不變的情況下擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)容量和端口數(shù)的能力，成為衡量路由器性能的一個(gè)重要指標(biāo)。交換網(wǎng)絡(luò)一般包括總線型、交叉開(kāi)關(guān)型和共享存貯器型三種。最簡(jiǎn)單的總線型交換網(wǎng)絡(luò)使用一條總線來(lái)連接路由器的所有輸入和輸出端口，其缺點(diǎn)是吞吐率受限于總線的容量以及為共享總線仲裁所帶來(lái)的額外開(kāi)銷。交叉開(kāi)關(guān)型交換網(wǎng)絡(luò)通過(guò)開(kāi)關(guān)提供多條數(shù)據(jù)通路，具有N2個(gè)交叉點(diǎn)的交叉開(kāi)關(guān)在同一時(shí)刻可提供2N條通信鏈路，但這2N條鏈路的通閉需要調(diào)度器來(lái)控制，使得交叉開(kāi)關(guān)型交換網(wǎng)絡(luò)的吞吐率受限于調(diào)度器的性能。共享存貯器型交換網(wǎng)絡(luò)工作時(shí)，數(shù)據(jù)包被緩存在共享存儲(chǔ)器中，實(shí)際交換的只是數(shù)據(jù)包指針，這可以有效提高交換網(wǎng)絡(luò)的吞吐率，但是仍受限于存貯器的存取周期。N為正整數(shù)。由于具有較好的可擴(kuò)展性和相對(duì)較高的性能，交叉開(kāi)關(guān)型交換網(wǎng)絡(luò)特別是多級(jí)交叉開(kāi)關(guān)型交換網(wǎng)絡(luò)在高性能路由器中被廣泛采用。多級(jí)交叉開(kāi)關(guān)型交換網(wǎng)絡(luò)又分為直接連接網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和間接連接網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)兩大類。直接連接網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)主要有3DTorus結(jié)構(gòu)和超立方體結(jié)構(gòu)，主要由具有完整輸入、輸出和交換功能的結(jié)點(diǎn)直接連接而成。直接連接網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)具有分布式特點(diǎn)，吞吐率可調(diào)整且可靠性較高，但是其分布式的特點(diǎn)也帶來(lái)了物理實(shí)現(xiàn)困難、擴(kuò)展粒度過(guò)大和負(fù)載均衡難的缺陷，實(shí)際應(yīng)用中網(wǎng)絡(luò)吞吐率很難保證。間接連接網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)主要有Banyan網(wǎng)絡(luò)和Clos網(wǎng)絡(luò)，主要構(gòu)成部件為多個(gè)K純的交叉開(kāi)關(guān)。相比于直接連接網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，間接連接網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的吞吐率可得到很好保證；但是，間接連接網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的吞吐率難以依據(jù)應(yīng)用需求靈活調(diào)整，如三級(jí)Clos網(wǎng)絡(luò)，其吞吐率調(diào)整受限于中間級(jí)交換單元的端口數(shù)，要將一個(gè)4*4的三級(jí)Clos網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換到6*6Clos網(wǎng)絡(luò)，中間級(jí)交換單元至少要是3*3的交換單元，否則就無(wú)法利用現(xiàn)有的交換網(wǎng)絡(luò)部件，且需要的中間級(jí)交換單元數(shù)目難以控制。因此，直接連接網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的吞吐率雖然具有良好的可調(diào)整性但網(wǎng)絡(luò)整體性能無(wú)法保證，而間接連接體系結(jié)構(gòu)雖然可提供良好的網(wǎng)絡(luò)性能但其吞吐率的可調(diào)整性存在不足。為使路由器中的交換網(wǎng)絡(luò)自身規(guī)模能隨著網(wǎng)絡(luò)流量的增加靈活調(diào)整，滿足互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展對(duì)路由器性能日益增長(zhǎng)的要求，需要一種新型交換網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，滿足網(wǎng)絡(luò)的可靠性、靈活性、可控性要求。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種可擴(kuò)展的交換網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，這種交換網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)規(guī)模即吞吐率可調(diào)整，同時(shí)可保證高吞吐率和高可靠性，能以較低成本滿足互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展對(duì)路由器的要求，提高路由器部署的靈活性和適應(yīng)性，延長(zhǎng)路由器的生命周期，進(jìn)而簡(jiǎn)化互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性、靈活性、可控性。技術(shù)方案是本發(fā)明是一種改進(jìn)的三級(jí)間接連接網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)第一級(jí)由P個(gè)2氺3交叉開(kāi)關(guān)構(gòu)成，每個(gè)交叉開(kāi)關(guān)具有兩個(gè)輸入端口，3個(gè)輸出端口，3個(gè)輸出端口分別記為端口a、端口b、端口c;第二級(jí)由4個(gè)9*9(9=3P/4)交叉開(kāi)關(guān)構(gòu)成，每個(gè)交叉開(kāi)關(guān)有Q個(gè)輸入端口，Q個(gè)輸出端口；第三級(jí)由P個(gè)3*2交叉開(kāi)關(guān)構(gòu)成，每個(gè)交叉開(kāi)關(guān)有3個(gè)輸入端口，3個(gè)輸入端口分別記為端口a'、端口b'、端口c'，2個(gè)輸出端口。P是4的倍數(shù)。第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)和第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)均位于路由器的線卡上，每個(gè)線卡上配置有1個(gè)3*2交叉開(kāi)關(guān)和1個(gè)3*2交叉開(kāi)關(guān)。每個(gè)2*3交叉開(kāi)關(guān)和3*2交叉開(kāi)關(guān)分別完成每個(gè)線卡內(nèi)部接口間的數(shù)據(jù)交換，將第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)和第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)統(tǒng)稱為線卡交換單元LSU(LineCardSwitchUnit)。第二級(jí)Q*Q交叉開(kāi)關(guān)位于路由器的核心交換板上，完成多個(gè)線卡間的數(shù)據(jù)交換，將Q*Q交叉開(kāi)關(guān)稱為核心交換單元CSU(CentralSwitchUnit)。核心交換板通過(guò)背板與線卡相連。第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)分為4組，依次編號(hào)為第0，1，2，3組，每組2*3交叉開(kāi)關(guān)的數(shù)目為P/4個(gè)；第二級(jí)Q*Q交叉開(kāi)關(guān)依次編號(hào)為第0，1，2，3號(hào)；第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)分為4組，依次編號(hào)為第0，1，2，3組，每組3*2交叉開(kāi)關(guān)的數(shù)目為P/4個(gè)。按編號(hào)的奇偶將整個(gè)交換網(wǎng)絡(luò)分為兩個(gè)域所在組編號(hào)為偶數(shù)的第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)、第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)和編號(hào)為偶數(shù)的第二級(jí)Q*Q交叉開(kāi)關(guān)構(gòu)成偶數(shù)部件域，所在組編號(hào)為奇數(shù)的第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)、第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)和編號(hào)為奇數(shù)的第2級(jí)Q*Q交叉開(kāi)關(guān)構(gòu)成奇數(shù)部件域。相對(duì)應(yīng)，第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)和第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)間的通信鏈路也有兩類通信鏈路兩端的第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)和第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)屬于一個(gè)域的域內(nèi)通信鏈路和通信鏈路兩端的第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)和第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)不屬于同一個(gè)域的域間通信鏈路。由此將交換網(wǎng)絡(luò)第一級(jí)和第三級(jí)間的通信劃分為域內(nèi)通信和域間通信第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)和第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)屬于同一個(gè)域的通信稱為域內(nèi)通信，第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)和第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)屬于不同域的通信稱為域間通信。第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)和第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)間的鏈路狀態(tài)有以下幾種參不通一個(gè)第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)和一個(gè)第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)間沒(méi)有鏈路連通；參單鏈路一個(gè)第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)和一個(gè)第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)間只有一條鏈路連通，即兩個(gè)交叉開(kāi)關(guān)連接的編號(hào)相同的第二級(jí)9*9交叉開(kāi)關(guān)數(shù)目為1。具有單鏈路的任意一個(gè)第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)的任意一個(gè)輸入端口和任意一個(gè)第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)的任意一個(gè)輸出端口間有100%的數(shù)據(jù)交換能力，即兩端口間鏈路速度與端口速度相同；參雙鏈路一個(gè)第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)和一個(gè)第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)間有兩條鏈路連通，即兩個(gè)交叉開(kāi)關(guān)連接的編號(hào)相同的第二級(jí)Q*Q交叉開(kāi)關(guān)數(shù)目為2。具有雙鏈路的任意一個(gè)第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)的任意一個(gè)輸入端口和任意一個(gè)第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)的任意一個(gè)輸出端口間有200%的數(shù)據(jù)交換能力，即兩端口間鏈路速度是端口速度的2倍；參冗余鏈路一個(gè)第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)和一個(gè)第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)間有三條鏈路連通，即兩個(gè)交叉開(kāi)關(guān)連接的編號(hào)相同的第二級(jí)Q*Q交叉開(kāi)關(guān)數(shù)目為3。具有冗余鏈路的任意一個(gè)第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)的任意一個(gè)輸入端口和任意一個(gè)第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)的任意一個(gè)輸出端口間有300%的數(shù)據(jù)交換能力，即兩端口間鏈路速度是端口速度的3倍。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)流量等的需要，本發(fā)明有兩種配置模式完全交換容量和二分交換容量模式。完全交換容量模式由P個(gè)2*3交叉開(kāi)關(guān)、P個(gè)3*2交叉開(kāi)關(guān)和4個(gè)Q*Q交叉開(kāi)關(guān)組成；二分交換容量模式是指只配置偶數(shù)部件域或者奇數(shù)部件域，由P/2個(gè)2A3交叉開(kāi)關(guān)、P/2個(gè)3*2交叉開(kāi)關(guān)和2個(gè)Q*Q交叉開(kāi)關(guān)組成，剩余的P/2個(gè)2*3交叉開(kāi)關(guān)、P/2個(gè)3*2交叉開(kāi)關(guān)位置和2個(gè)Q*Q交叉開(kāi)關(guān)位置空置，以待擴(kuò)展交換網(wǎng)絡(luò)時(shí)使用。完全交換容量模式是指P個(gè)第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)和P個(gè)第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)分別分為4組，組編號(hào)依次為0，1，2，3，每組交叉開(kāi)關(guān)的數(shù)目為P/4;4個(gè)第二級(jí)9*9交叉開(kāi)關(guān)，分別記為第0、1、2、3號(hào)。編號(hào)為Y(Y=0，1，2，3)的第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)組內(nèi)的交叉開(kāi)關(guān)H的輸出端口a到編號(hào)為Y的Q*Q交叉開(kāi)關(guān)的輸入端口el有一條互聯(lián)鏈路，H的輸出端口b到編號(hào)為(Y+l)%4的Q*Q交叉開(kāi)關(guān)的輸入端口e2有一條互聯(lián)鏈路，H的輸出端口c到編號(hào)為(Y+2)%4的Q氺Q交叉開(kāi)關(guān)的輸入端口e3有一條互聯(lián)鏈路；編號(hào)為Y'(Y'=0，1，2，3)的第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)組內(nèi)的交叉開(kāi)關(guān)H'的輸入端口a'到編號(hào)為Y'的9*9交叉開(kāi)關(guān)的輸出端口e'1有一條互聯(lián)鏈路，H'的輸入端口b'到編號(hào)為(Y'+1)%4的9*9交叉開(kāi)關(guān)的輸出端口e'2有一條互聯(lián)鏈路，H'的輸入端口c'到編號(hào)為(Y'+2)%4的9*9交叉開(kāi)關(guān)的輸出端口e'3有一條互聯(lián)鏈路。若Y=Y'，則(Y+l)%4=(Y'+1)%4、(Y+2)%4=(Y'+2)%4，從交叉開(kāi)關(guān)H出發(fā)，經(jīng)過(guò)編號(hào)為Y、(Y+l)%4、(Y+2)%4的Q承Q交叉開(kāi)關(guān)，至交叉開(kāi)關(guān)H'構(gòu)成3條通信鏈路，即組編號(hào)相同的一個(gè)第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)和一個(gè)第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)間的鏈路為冗余鏈路；若Y^Y'，因?yàn)閅、Y'、(Y+1)%4、(Y'+1)%4、(Y+2)%4、(Y'+2)%4都是0、1、2、3四個(gè)數(shù)中的數(shù)字，所以Y、(Y+l)%4、(Y+2)%4和Y'、(Y'+1)%4、(Y'+2)%4之間有兩對(duì)數(shù)相等，從交叉開(kāi)關(guān)H出發(fā)，經(jīng)過(guò)編號(hào)為Y、(Y+l)%4、(Y+2)%4的Q*Q交叉開(kāi)關(guān)中的兩個(gè)，至交叉開(kāi)關(guān)H'構(gòu)成兩條鏈路，即編號(hào)不同的一個(gè)第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)和一個(gè)第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)間的鏈路為雙鏈路。只配置偶數(shù)部件域的二分交換容量模式是指P/2個(gè)第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)和P/2個(gè)第三級(jí)的2*3交叉開(kāi)關(guān)分別分為2組，編號(hào)依次為0，2，每組交叉開(kāi)關(guān)的數(shù)目為P/4;2個(gè)Q*Q交叉開(kāi)關(guān)，分別記為第0號(hào)和第2號(hào)。編號(hào)為X(X=0，2)的第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)組內(nèi)的交叉開(kāi)關(guān)L的輸出端口a到編號(hào)為X的9*9交叉開(kāi)關(guān)的輸入端口dl有一條互聯(lián)鏈路，L的輸出端口b到編號(hào)為(X+2)%4的(^Q交叉開(kāi)關(guān)的輸入端口d2有一條互聯(lián)鏈路，L的輸出端口c空置；編號(hào)為X'(X'=0，2)的第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)組內(nèi)的交叉開(kāi)關(guān)17的輸入端口a'到編號(hào)為X'的9*9交叉開(kāi)關(guān)的輸出端口d'1有一條互聯(lián)鏈路，L'的輸入端口b'到編號(hào)為(X'+2)%4的9*9交叉開(kāi)關(guān)的輸出端口d'2有一條互聯(lián)鏈路，L'的輸入端口c'空置。因?yàn)閄、X'、(X+2)%4、(X'+2)%4都是0、2中的數(shù)字，所以X、(X+2)%4和X'、(X'+2)%4之間有兩對(duì)數(shù)相等，從交叉開(kāi)關(guān)L出發(fā)，經(jīng)過(guò)編號(hào)為X、(X+2)%4的Q*Q交叉開(kāi)關(guān)，至交叉開(kāi)關(guān)L'構(gòu)成2條通信鏈路，即任何一個(gè)第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)和一個(gè)第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)間的鏈路為雙鏈路。只配置奇數(shù)部件域的二分交換容量模式與只配置偶數(shù)部件域的二分交換容量結(jié)構(gòu)相同，只需將相應(yīng)的部件替換，即用組編號(hào)為1的第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)替換組編號(hào)為0的第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)、編號(hào)為1的Q*Q交叉開(kāi)關(guān)替換編號(hào)為0的Q*Q交叉開(kāi)關(guān)、組編號(hào)為3的第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)替換組編號(hào)為2的第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)、編號(hào)為3的Q*Q交叉開(kāi)關(guān)替換編號(hào)為2的Q*Q交叉開(kāi)關(guān)。采用本發(fā)明可以達(dá)到以下技術(shù)效果1.相對(duì)于全部使用，N交換開(kāi)關(guān)構(gòu)成的三級(jí)間接連接網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，本發(fā)明在第一級(jí)和第三級(jí)使用2*3交叉開(kāi)關(guān)和3*2交叉開(kāi)關(guān)，在第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)的任意一個(gè)輸入端口和第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)的任意一個(gè)輸出端口之間至少存在2條通信鏈路；在第二級(jí)使用隨第一級(jí)和第三級(jí)交叉開(kāi)關(guān)數(shù)目變化交換端口數(shù)目但個(gè)數(shù)固定為4的交叉開(kāi)關(guān)，簡(jiǎn)化了交換網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，從而使其規(guī)模易于調(diào)整；2、本發(fā)明采用完全交換容量模式時(shí)，所在組編號(hào)不同的任意一個(gè)第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)到任意一個(gè)第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)之間具備兩條通信鏈路，即這兩個(gè)線卡交換單元間鏈路連接為雙鏈路，并且這兩條鏈路通過(guò)兩個(gè)不同的9*9交叉開(kāi)關(guān)，只有當(dāng)兩條鏈路所通過(guò)的9*9交叉開(kāi)關(guān)同時(shí)損壞，兩個(gè)交叉開(kāi)關(guān)之間的連通性才會(huì)完全喪失。當(dāng)有一個(gè)9*9交叉開(kāi)關(guān)損壞時(shí)，雖然任意一個(gè)第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)的任意一個(gè)輸入端口和任意一個(gè)第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)的任意一個(gè)輸出端口間的數(shù)據(jù)交換能力從200%下降為100%，但任意一個(gè)第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)和任意一個(gè)第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)之間的連通性沒(méi)有完全喪失，從而提高了數(shù)據(jù)交換的可靠性。所在組編號(hào)相同的任意一個(gè)第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)和任意一個(gè)第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)之間有3條通信鏈路，即這兩個(gè)線卡交換單元間鏈路連接為冗余鏈路，并且這三條鏈路通過(guò)三個(gè)不同的Q*Q交叉開(kāi)關(guān)，只有當(dāng)三條鏈路所通過(guò)的Q*Q交叉開(kāi)關(guān)同時(shí)損壞，兩個(gè)線卡交換單元之間的連通性才會(huì)完全喪失，因此這種情況下數(shù)據(jù)交換的可靠性最高的。在進(jìn)行初始化配置時(shí)，可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要將任意一組第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)和任意一組第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)編為同一編號(hào)，即可以在任意一個(gè)第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)的任意一個(gè)輸入端口和任意一個(gè)第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)的任意一個(gè)輸出端口間提供3條通信鏈路，以提高這一對(duì)端口之間數(shù)據(jù)交換的可靠性和加速比。3、本發(fā)明采用二分交換容量模式時(shí)，所在組編號(hào)不同的任意一個(gè)第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)到任意一個(gè)第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)之間都具備兩條通信鏈路，即任意一個(gè)第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)到任意一個(gè)第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)的鏈路為雙鏈路，并且這兩條鏈路通過(guò)兩個(gè)不同的Q*Q交叉開(kāi)關(guān)，只有當(dāng)兩條鏈路所通過(guò)的Q*Q交叉開(kāi)關(guān)同時(shí)損壞，兩個(gè)交叉開(kāi)關(guān)之間的連通性才會(huì)完全喪失。當(dāng)只有一個(gè)Q*Q交叉開(kāi)關(guān)損壞時(shí)，雖然任意一個(gè)第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)的任意一個(gè)輸入端口和任意一個(gè)第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)的任意一個(gè)輸出端口間的數(shù)據(jù)交換能力從200%下降為100%，但任意一個(gè)第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)和任意一個(gè)第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)之間的連通性沒(méi)有完全喪失，，從而提高了數(shù)據(jù)交換的可靠性。4、調(diào)整方便，靈活。以線卡交換單元的數(shù)目定義本發(fā)明所述交換網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的規(guī)模。依據(jù)該體系結(jié)構(gòu)構(gòu)建交換網(wǎng)絡(luò)，如需將一個(gè)大小為A，即所含線卡交換單元個(gè)數(shù)為A的二分交換容量模式交換網(wǎng)絡(luò)調(diào)整為大小為2A的完全交換容量模式交換網(wǎng)絡(luò)，只需增加相應(yīng)的線卡交換單元數(shù)目并同比例增加第2級(jí)交叉開(kāi)關(guān)的交換端口的數(shù)量，即將第二級(jí)9*9交叉開(kāi)關(guān)的數(shù)量由2個(gè)增加到4個(gè)，然后按照完全交換容量模式交換網(wǎng)絡(luò)的鏈路鏈接配置相應(yīng)鏈路，就可以實(shí)現(xiàn)交換網(wǎng)絡(luò)容量即吞吐率的調(diào)整，從而在保持整個(gè)交換網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上適應(yīng)新業(yè)務(wù)對(duì)吞吐率的要求，大大降低了擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的難度。圖1是本發(fā)明交換網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)邏輯圖；圖2是本發(fā)明鏈路連接示意圖；圖3是采用本發(fā)明的一種交換網(wǎng)絡(luò)邏輯圖；圖4是部分Q*Q交叉開(kāi)關(guān)失效的2.56T交換網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)框圖。具體實(shí)施例方式圖l是本發(fā)明交換網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)邏輯圖，如圖l所示，完全交換容量模式交換網(wǎng)絡(luò)由3級(jí)交換開(kāi)關(guān)組成，第一級(jí)由P個(gè)2A3交叉開(kāi)關(guān)構(gòu)成，第二級(jí)由4個(gè)(3P/4)*(3P/4)的交叉開(kāi)關(guān)構(gòu)成，第三級(jí)由P個(gè)3*2交叉開(kāi)關(guān)構(gòu)成。第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)分為4組，每組交叉開(kāi)關(guān)的數(shù)目為P/4個(gè)，編號(hào)依次為0，1，2，3;第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)分為4組，每組交叉開(kāi)關(guān)的數(shù)目為P/4個(gè)，編號(hào)依次為0，1，2，3;第2級(jí)的4個(gè)(3P/4)*(3P/4)交叉開(kāi)關(guān)依次編號(hào)為0，1，2，3。圖中每條連線代表P/4條通信鏈路。完全交換容量模式鏈路狀態(tài)如表一所示，任意一個(gè)第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)和任意一個(gè)第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)之間至少存在兩條通信鏈路，即鏈路狀態(tài)為雙鏈路，可以保證任意一個(gè)第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)的任意一個(gè)輸入端口和任意一個(gè)第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)的任意一個(gè)輸出端口間有200%的數(shù)據(jù)交換能力。而且，在進(jìn)行初始化配置時(shí)，可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要將任意一組2*3交叉開(kāi)關(guān)和任意一組3*2交叉開(kāi)關(guān)編為同一編號(hào)，即可以在任意一組2*3交叉開(kāi)關(guān)和任意一組3*2交叉開(kāi)關(guān)間提供3條通信鏈路，即鏈路狀態(tài)為冗余鏈路，使這一對(duì)交叉開(kāi)關(guān)組之間數(shù)據(jù)交換的可靠性達(dá)到最高。在完全交換容量模式下，所在組編號(hào)不同的任意一個(gè)第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)到任意一個(gè)第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)之間都具備兩條通信鏈路，即這兩個(gè)線卡交換單元間鏈路連接為雙鏈路。所在組編號(hào)相同的任意一個(gè)第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)和任意一個(gè)第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)之間有3條通信鏈路，即這兩個(gè)線卡交換單元間鏈路連接為冗余鏈路。例如，假設(shè)編號(hào)為0的Q*Q交叉開(kāi)關(guān)發(fā)生故障，導(dǎo)致組編號(hào)為0的第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)的數(shù)據(jù)無(wú)法通過(guò)編號(hào)為0的Q*Q交叉開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)到組編號(hào)為0、2、3的第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)，這些數(shù)據(jù)還可以通過(guò)編號(hào)為1的Q*Q交叉開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)到組編號(hào)為0、3的第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)，可以通過(guò)編號(hào)為2的Q*Q交叉開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)到組編號(hào)為0、2的第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)。圖中實(shí)線部分為只配置偶數(shù)部件域的二分交換容量模式交換網(wǎng)絡(luò)。同樣由3級(jí)交叉開(kāi)關(guān)組成，其中第一級(jí)由P/2個(gè)2A3交叉開(kāi)關(guān)構(gòu)成，第二級(jí)由2個(gè)(3P/4)*(3P/4)的交叉開(kāi)關(guān)構(gòu)成，第三級(jí)由P/2個(gè)3*2交叉開(kāi)關(guān)構(gòu)成。第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)按照P/4個(gè)一組分為2組，組編號(hào)依次為0，2;第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)按照P/4個(gè)一組分為2組，組編號(hào)依次為0，2;第2級(jí)的2個(gè)(3P/4)*(3P/4)交叉開(kāi)關(guān)依次編號(hào)為0，2號(hào)。二分交換容量模式鏈路狀態(tài)如表二所示，任意一個(gè)第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)和任意一個(gè)第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)存在兩條通信鏈路，即鏈路狀態(tài)為雙鏈路，可以保證任意一個(gè)第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)的任意一個(gè)輸入端口和任意一個(gè)第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)的任意一個(gè)輸出端口間有200%的數(shù)據(jù)交換能力。表一<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>圖2是交互網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)鏈路連接示意圖。圖2(a)為完全交換容量模式鏈路配置，對(duì)于所在組編號(hào)為Y的第1級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)H，其輸出端口a、b、c與編號(hào)為Y、(Y+l)%4、(Y+2)%4的第2級(jí)Q*Q交叉開(kāi)關(guān)間各有一條鏈路；對(duì)于所在組編號(hào)為Y'的第3級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)H'，其輸入端口a'、b'、c'與編號(hào)為Y'、(Y'+1)%4、(Y'+2)%4的第2級(jí)9*9交叉開(kāi)關(guān)間各有一條鏈路。圖2(b)為二分交換容量模式鏈路配置，對(duì)于所在組編號(hào)為Y的第1級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)H，其輸出端口a、b與編號(hào)為Y、(Y+2)%4的第2級(jí)Q*Q交叉開(kāi)關(guān)間各有一條鏈路，輸出端口c空置；對(duì)于所在組編號(hào)為Y'的第3級(jí)3A2交叉開(kāi)關(guān)H'，其輸入端口a'、b'與編號(hào)為Y、(Y+2)X4的第2級(jí)Q承Q交叉開(kāi)關(guān)間各有一條鏈路，輸入端口c'空置。圖3是本發(fā)明在交換容量為2.56T的交換網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)實(shí)施例。如圖3所示，第1級(jí)為64個(gè)(P=64)2*3交叉開(kāi)關(guān)，第2級(jí)為4個(gè)48*48(Q=48)交叉開(kāi)關(guān)，第3級(jí)為64個(gè)3*2交叉開(kāi)關(guān)。2*3交叉開(kāi)關(guān)以每組16個(gè)分為編號(hào)為0、1、2、3的四組，3*2交叉開(kāi)關(guān)以每組16個(gè)分為編號(hào)為0、1、2、3的四組，4個(gè)48*48交叉開(kāi)關(guān)依次編號(hào)為0、1、2、3。圖中每條連線代表16條通信鏈路。交換網(wǎng)絡(luò)按照各部件的編號(hào)分為奇數(shù)部件域和偶數(shù)部件域兩個(gè)部分，編號(hào)為奇數(shù)的部件屬于奇數(shù)部件域，編號(hào)為偶數(shù)的部件屬于偶數(shù)部件域。圖4所示2.56T的交換網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中部分Q*Q交叉開(kāi)關(guān)失效的交換容量示意圖。當(dāng)編號(hào)為0的Q*Q交叉開(kāi)關(guān)失效后，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的連通性并未受到任何損失，即任意一個(gè)第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)的數(shù)據(jù)仍然可以到達(dá)任意一個(gè)第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)，單個(gè)Q*Q交叉開(kāi)關(guān)損壞影響的只是交換網(wǎng)絡(luò)的吞吐率。具體分析如下與編號(hào)為0的Q*Q交叉開(kāi)關(guān)連接的為第0、1、2組第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)和第0、1、2組第3級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)，所以第3組第一級(jí)交叉開(kāi)關(guān)和第3組第3級(jí)交叉開(kāi)關(guān)間的吞吐率與編號(hào)為0的Q*Q交叉開(kāi)關(guān)損壞前沒(méi)有發(fā)生變化；第1級(jí)交叉開(kāi)關(guān)組0、1、2和第3級(jí)交叉開(kāi)關(guān)組0、1、2間損失了通過(guò)編號(hào)為0的Q*Q交叉開(kāi)關(guān)的鏈路，吞吐率率下降。編號(hào)為0的9*9交叉開(kāi)關(guān)損壞后的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)如表三所示。表三第三級(jí)交叉開(kāi)關(guān)組0交叉開(kāi)關(guān)組1交叉開(kāi)關(guān)組2交叉開(kāi)關(guān)組3交叉開(kāi)關(guān)組o雙鏈路單鏈路單鏈路雙鏈路交叉開(kāi)關(guān)組i單鏈路雙鏈路單鏈路雙鏈路交叉開(kāi)關(guān)組2單鏈路單鏈路雙鏈路雙鏈路交叉開(kāi)關(guān)組3雙鏈路雙鏈路雙鏈路冗余鏈路當(dāng)編號(hào)為0的Q*Q交叉開(kāi)關(guān)和編號(hào)為1的Q*Q交叉開(kāi)關(guān)一起失效后，雖然損失了第1級(jí)交叉開(kāi)關(guān)組0到第3級(jí)線交叉開(kāi)關(guān)組3間通信鏈路，但其它第1級(jí)交叉開(kāi)關(guān)組到第3級(jí)線交叉開(kāi)關(guān)組間的通信能力仍然保持，如第1級(jí)交叉開(kāi)關(guān)組0到第3級(jí)線交叉開(kāi)關(guān)組2間仍保持了單鏈路的通信能力，第1級(jí)交叉開(kāi)關(guān)組2到第3級(jí)線交叉開(kāi)關(guān)組2間仍保持了雙鏈路的通信能力。當(dāng)編號(hào)為0的Q*Q交叉開(kāi)關(guān)和編號(hào)為2的Q*Q交叉開(kāi)關(guān)一起失效后，雖然損失了第1級(jí)交叉開(kāi)關(guān)組0到第3級(jí)線交叉開(kāi)關(guān)組2間通信鏈路，但其它第1級(jí)交叉開(kāi)關(guān)組到第3級(jí)線交叉開(kāi)關(guān)組間的通信能力仍然保持，如第1級(jí)交叉開(kāi)關(guān)組0到第3級(jí)線交叉開(kāi)關(guān)組0間仍保持了單鏈路的通信能力，第1級(jí)交叉開(kāi)關(guān)組1到第3級(jí)線交叉開(kāi)關(guān)組1間仍保持了雙鏈路的通信能力。權(quán)利要求一種吞吐率可調(diào)整交換網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，其特征在于它是一種改進(jìn)的三級(jí)間接連接網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)第一級(jí)由P個(gè)2*3交叉開(kāi)關(guān)構(gòu)成，每個(gè)交叉開(kāi)關(guān)具有兩個(gè)輸入端口，3個(gè)輸出端口，3個(gè)輸出端口分別記為端口a、端口b、端口c；第二級(jí)由4個(gè)Q*Q交叉開(kāi)關(guān)構(gòu)成，Q＝3P/4，每個(gè)交叉開(kāi)關(guān)有Q個(gè)輸入端口，Q個(gè)輸出端口；第三級(jí)由P個(gè)3*2交叉開(kāi)關(guān)構(gòu)成，每個(gè)交叉開(kāi)關(guān)有3個(gè)輸入端口，3個(gè)輸入端口分別記為端口a′、端口b′、端口c′，2個(gè)輸出端口，P是4的倍數(shù)；第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)和第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)均位于路由器的線卡上，每個(gè)線卡上配置有1個(gè)3*2交叉開(kāi)關(guān)和1個(gè)3*2交叉開(kāi)關(guān)；每個(gè)2*3交叉開(kāi)關(guān)和3*2交叉開(kāi)關(guān)分別完成每個(gè)線卡內(nèi)部接口間的數(shù)據(jù)交換，第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)和第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)統(tǒng)稱為線卡交換單元LSU；第二級(jí)Q*Q交叉開(kāi)關(guān)位于路由器的核心交換板上，完成多個(gè)線卡間的數(shù)據(jù)交換，Q*Q交叉開(kāi)關(guān)稱為核心交換單元CSU；核心交換板通過(guò)背板與線卡相連；第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)分為4組，依次編號(hào)為第0，1，2，3組，每組2*3交叉開(kāi)關(guān)的數(shù)目為P/4個(gè)；第二級(jí)Q*Q交叉開(kāi)關(guān)依次編號(hào)為第0，1，2，3號(hào)；第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)分為4組，依次編號(hào)為第0，1，2，3組，每組3*2交叉開(kāi)關(guān)的數(shù)目為P/4個(gè)；這種配置模式稱為完全交換容量模式。2.如權(quán)利要求1所述的吞吐率可調(diào)整交換網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，其特征在于所述完全交換容量模式中各部件的連接方式為編號(hào)為Y的第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)組內(nèi)的交叉開(kāi)關(guān)H的輸出端口a到編號(hào)為Y的QAQ交叉開(kāi)關(guān)的輸入端口el有一條互聯(lián)鏈路，H的輸出端口b到編號(hào)為(Y+l)%4的Q*Q交叉開(kāi)關(guān)的輸入端口e2有一條互聯(lián)鏈路，H的輸出端口c到編號(hào)為(Y+2)%4的Q*Q交叉開(kāi)關(guān)的輸入端口e3有一條互聯(lián)鏈路；編號(hào)為Y'的第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)組內(nèi)的交叉開(kāi)關(guān)H'的輸入端口a'到編號(hào)為Y'的(^Q交叉開(kāi)關(guān)的輸出端口e'1有一條互聯(lián)鏈路，H'的輸入端口b'到編號(hào)為(Y'+1)%4的9*9交叉開(kāi)關(guān)的輸出端口6'2有一條互聯(lián)鏈路，H'的輸入端口c'到編號(hào)為(Y'+2)%4的9*9交叉開(kāi)關(guān)的輸出端口6'3有一條互聯(lián)鏈路，其中，Y=0，1，2，3，Y'=0，1，2，3。3.如權(quán)利要求1所述的吞吐率可調(diào)整交換網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，其特征在于所述完全交換容量模式可調(diào)整為二分交換容量模式，二分交換容量模式的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)為只配置偶數(shù)部件域或者奇數(shù)部件域，由P/2個(gè)2*3交叉開(kāi)關(guān)、P/2個(gè)3*2交叉開(kāi)關(guān)和2個(gè)Q*Q交叉開(kāi)關(guān)組成，剩余的P/2個(gè)2*3交叉開(kāi)關(guān)、P/2個(gè)3*2交叉開(kāi)關(guān)位置和2個(gè)Q*Q交叉開(kāi)關(guān)位置空置；偶數(shù)部件域由所在組編號(hào)為偶數(shù)的第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)、第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)和編號(hào)為偶數(shù)的第二級(jí)Q*Q交叉開(kāi)關(guān)構(gòu)成，奇數(shù)部件域由所在組編號(hào)為奇數(shù)的第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)、第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)和編號(hào)為奇數(shù)的第2級(jí)Q*Q交叉開(kāi)關(guān)構(gòu)成。4.如權(quán)利要求2所述的吞吐率可調(diào)整交換網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，其特征在于所述只配置偶數(shù)部件域的二分交換容量模式的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中各部件的連接方式為編號(hào)為X的第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)組內(nèi)的交叉開(kāi)關(guān)L的輸出端口a到編號(hào)為X的Q*Q交叉開(kāi)關(guān)的輸入端口dl有一條互聯(lián)鏈路，L的輸出端口b到編號(hào)為(X+2)%4的Q*Q交叉開(kāi)關(guān)的輸入端口d2有一條互聯(lián)鏈路，L的輸出端口c空置；編號(hào)為X'的第三級(jí)3*2交叉開(kāi)關(guān)組內(nèi)的交叉開(kāi)關(guān)17的輸入端口a'到編號(hào)為X'的9*9交叉開(kāi)關(guān)的輸出端口d'1有一條互聯(lián)鏈路，L'的輸入端口b'到編號(hào)為(X'+2)%4的9*9交叉開(kāi)關(guān)的輸出端口d'2有一條互聯(lián)鏈路，L'的輸入端口c'空置，其中X=0，2，X'=0，2。5.如權(quán)利要求2所述的吞吐率可調(diào)整交換網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，其特征在于所述只配置奇數(shù)部件域的二分交換容量模式的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與只配置偶數(shù)部件域的二分交換容量結(jié)構(gòu)相同，只需將相應(yīng)的部件替換，即用組編號(hào)為1的第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)替換組編號(hào)為0的第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)、編號(hào)為1的Q*Q交叉開(kāi)關(guān)替換編號(hào)為0的Q*Q交叉開(kāi)關(guān)、組編號(hào)為3的第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)替換組編號(hào)為2的第一級(jí)2*3交叉開(kāi)關(guān)、編號(hào)為3的Q*Q交叉開(kāi)關(guān)替換編號(hào)為2的9*9交叉開(kāi)關(guān)。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種吞吐率可調(diào)整交換網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種可擴(kuò)展的交換網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，使得吞吐率可調(diào)整，提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性、靈活性、可控性。技術(shù)方案是它是一種改進(jìn)的三級(jí)間接連接網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，有完全交換容量模式和二分交換容量模式兩種，完全交換容量模式的第一級(jí)由P個(gè)2*3交叉開(kāi)關(guān)構(gòu)成，第二級(jí)由4個(gè)Q*Q(Q＝3P/4)交叉開(kāi)關(guān)構(gòu)成，第三級(jí)由P個(gè)3*2交叉開(kāi)關(guān)構(gòu)成。每個(gè)線卡上配置有1個(gè)3*2交叉開(kāi)關(guān)和1個(gè)3*2交叉開(kāi)關(guān)，第二級(jí)Q*Q交叉開(kāi)關(guān)位于路由器的核心交換板上，核心交換板通過(guò)背板與線卡相連；當(dāng)只配置偶數(shù)部件域或者奇數(shù)部件域時(shí)就是二分交換容量模式。本發(fā)明簡(jiǎn)化了交換網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，其規(guī)模易于調(diào)整，提高了數(shù)據(jù)交換的可靠性。文檔編號(hào)H04L12/56GK101778044SQ20101002209公開(kāi)日2010年7月14日申請(qǐng)日期2010年1月20日優(yōu)先權(quán)日2010年1月20日發(fā)明者盧澤新,孫志剛,崔向東,毛席龍,湯慶新,趙國(guó)鴻,陳一驕申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)