數(shù)字信號(hào)論文-淺析互聯(lián)網(wǎng)-資料下載頁
2025-06-07 13:50本頁面
【正文】 由器 結(jié)點(diǎn) 和信道組成，網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涫侵?這些 結(jié)點(diǎn) 和信道的排列。因特網(wǎng)的拓?fù)漕愃朴诼肪€圖。 信道（路）攜帶數(shù)據(jù)包（汽車）從一個(gè) 結(jié)點(diǎn) （交叉口）走到另一個(gè) 結(jié)點(diǎn) 。如圖 ，該網(wǎng)絡(luò)包含 16個(gè) 結(jié)點(diǎn) ，每個(gè) 結(jié)點(diǎn) 連接 8個(gè)信道，一對(duì)一的相鄰。這種特殊的網(wǎng)絡(luò)具有環(huán)形的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在圖中，每條信道的 結(jié)點(diǎn) 連成 圓形，每個(gè)方向的兩個(gè)結(jié)點(diǎn) 由一條線連接起來。這種拓?fù)湟彩且粋€(gè)直接網(wǎng)絡(luò)， 16個(gè) 結(jié)點(diǎn) 的拓?fù)溥B接到一個(gè)終端中。 一個(gè)良好的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)利用現(xiàn)有封裝技術(shù)特點(diǎn)，以滿足應(yīng)用帶寬和延遲最低要求。 為了使帶寬達(dá)到最大化，一個(gè)拓?fù)鋺?yīng)飽和等分帶寬 并提供底層封裝技術(shù)使帶寬穿過系統(tǒng)中點(diǎn)。 例如，圖 。四個(gè) 結(jié)點(diǎn) 組被放置在垂直印刷電路板中，然后連接到電路板底板中，正如有可能被插入到主板的電腦。 在這個(gè)系統(tǒng)中，平分帶寬可穿過底板使帶寬最大。假定背板足夠容納 256 個(gè)信號(hào)，每個(gè)操作的數(shù)據(jù)速率為 1Gbit/s，總平分帶寬為 256Gbit/s。 回顧圖 6，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的 16個(gè)單向通道 ，圖中一個(gè)方向的線條代表兩個(gè)信道。為了使 256個(gè)信號(hào)等分，每個(gè)通道交叉平分 256/16=16個(gè)信號(hào)的寬度。然而， 我們必須也考慮到每個(gè) 結(jié)點(diǎn) 會(huì)封裝在單個(gè)集成電路芯片 。在這個(gè)例子中，每個(gè)信號(hào)有足夠的引腳以支持 128個(gè)信號(hào)。由于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)每個(gè) 結(jié)點(diǎn) 需要 8個(gè)信道，每個(gè)芯片的引腳限制約束帶寬為 128/8=16個(gè)信號(hào)。幸運(yùn)的是，引腳限制的通道帶寬恰好匹配所需等分帶寬的數(shù)目。 相反，考慮到圖 16 個(gè) 結(jié)點(diǎn) 的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)。每個(gè) 結(jié)點(diǎn) 連接 4個(gè)通道，所以引腳約束限制帶寬 128/4=32 個(gè)信號(hào) 寬度的飽和平分，但是引腳限制的通道寬度只有其一般。因此，由于相同技術(shù)的限制，環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)提供只有一半的環(huán)面拓?fù)鋷?。在帶寬方面，環(huán)面拓?fù)涿黠@是一個(gè)優(yōu)越選擇，在系統(tǒng)中點(diǎn)處 的 每個(gè) 結(jié)點(diǎn) 提供了 32Gbit/s的帶寬。 然而，高帶寬不僅衡量拓?fù)湫阅堋?假定在相同的技術(shù)限制下一個(gè)不同的設(shè)備只需要16Gbit/s 的帶寬，但仍需要令所需帶寬的延遲達(dá)到最小而且設(shè)定這個(gè)應(yīng)用程序使用 4096 比特的數(shù)據(jù)包。為了實(shí)現(xiàn)一個(gè)低一些的延遲，拓?fù)浔仨毥档托蛄醒舆t平衡 結(jié)點(diǎn) 之間的最小平均距離。 參 考跳數(shù)和結(jié)點(diǎn)距離，被測(cè)量的結(jié)點(diǎn)必須橫穿信道才能到達(dá)目的地，減少這個(gè)距離要求增加結(jié)點(diǎn)數(shù)。然而，由于每個(gè)結(jié)點(diǎn)都有一個(gè)固定的引腳限制，增加信道數(shù)會(huì)導(dǎo)致帶寬的減小，通過一個(gè)大的數(shù)據(jù)包通過一個(gè)狹窄的通道誘導(dǎo)序列化的延遲 。 首先， 由于量化跳數(shù)的延遲，交通模式需要提前設(shè)定的，為了簡化，我們使用隨機(jī)交通模式，即一個(gè)結(jié)點(diǎn)到另一個(gè)結(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)傳輸是等可能的。隨機(jī)交通模式下的平均跳數(shù)在任意兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間的可能性是相等的。對(duì)我們的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋪碚f，平均距離是 2，環(huán)形平均距離是4。在典型網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)跳數(shù)的延遲可能是 20ns,參考總跳數(shù)延遲為 40ns 和總環(huán)狀拓?fù)溲舆t為 80ns。 然而，環(huán)狀的寬信道降低了序列延遲。發(fā)送 4096 比特的數(shù)據(jù)包通過 32 信號(hào)信道需要4096/32=128個(gè)信道周期，我們的 1千兆赫的信號(hào)傳輸速率對(duì)應(yīng)一個(gè)周期為 1納秒，所以環(huán)狀的序列延遲為 128納秒。如果設(shè)計(jì)化網(wǎng)絡(luò)時(shí)間有效的話，我們需要支付的序列化時(shí)間只有一次，隨之通過環(huán)狀拓?fù)涞拿總€(gè)數(shù)據(jù)包的平均延遲為 80+128=208ns。 類似的環(huán)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的序列延遲的序列化延遲為 256ns,總延遲為 296ns。即使環(huán)有更大的平均跳數(shù)，物理包裝的限制是這些長數(shù)據(jù)包的延遲較低。 就像我們?cè)谶@ 里看到的，沒有一個(gè)拓?fù)溥m用于所有的程序。不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)適用于不同的約束和要求。 在 3至 7章中詳細(xì)討論了拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 。 路由器 路由方法通過網(wǎng)絡(luò)確定分組從源端 結(jié)點(diǎn) 到目的終端 結(jié)點(diǎn) 的路徑 。一個(gè)路由路徑有一系列通道構(gòu)成 P={c1,c2,…,ck}, 輸出結(jié)點(diǎn) ci等同于輸入結(jié)點(diǎn) ci+1。 一些網(wǎng)絡(luò)中只有一個(gè)單一的路徑從源到每個(gè)目的地 ，反之如圖 ，有很多種可能的路徑。當(dāng)有很多路徑時(shí)，一個(gè)好的路由算法平衡通過信道平衡負(fù)載一致無論所提供的交通模式如何。繼續(xù)我們的路線圖分析，當(dāng)拓?fù)涮峁┞肪€時(shí)，道路和十字路口，路由方法引導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)，在每個(gè)十字路口決定網(wǎng)絡(luò)如何流動(dòng)。就想一輛在路上行駛的路由車一樣，控制交通是很重要的 —— 以便平衡不同道路的負(fù)荷防止平行道路的空閑。 圖 展示在網(wǎng)絡(luò)中兩個(gè)不同的路由器從結(jié)點(diǎn) 1 到結(jié)點(diǎn) 22的連通情況。在圖 (a)中，數(shù)據(jù)包采用維序路由， 首先在 X 向路由到 結(jié)點(diǎn) 21，然后在 y 到達(dá)目的地 。 此路由是一個(gè)最小的路由，它是從 01到 22的最短路徑之 一。圖 (b)顯示從 00到 22的備用路線。這條路線時(shí)非最小的，采取 5跳而不是最小的 3跳。
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