數(shù)字信號論文-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 和信道組成，網(wǎng)絡(luò)的拓撲是指 這些 結(jié)點 和信道的排列。因特網(wǎng)的拓撲類似于路線圖。 信道（路）攜帶數(shù)據(jù)包（汽車）從一個 結(jié)點 （交叉口）走到另一個 結(jié)點 。如圖 ，該網(wǎng)絡(luò)包含 16個 結(jié)點 ，每個 結(jié)點 連接 8個信道，一對一的相鄰。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 連成 圓形，每個方向的兩個結(jié)點 由一條線連接起來。這種拓撲也是一個直接網(wǎng)絡(luò)， 16個 結(jié)點 的拓撲連接到一個終端中。 一個良好的拓撲結(jié)構(gòu)利用現(xiàn)有封裝技術(shù)特點，以滿足應(yīng)用帶寬和延遲最低要求。 為了使帶寬達到最大化，一個拓撲應(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。 例如，圖 。四個 結(jié)點 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 個信號，每個操作的數(shù)據(jù)速率為 1Gbit/s，總平分帶寬為 256Gbit/s。 回顧圖 6，拓撲結(jié)構(gòu)的 16個單向通道 ，圖中一個方向的線條代表兩個信道。為了使 256個信號等分，每個通道交叉平分 256/16=16個信號的寬度。然而， 我們必須也考慮到每個 結(jié)點 會封裝在單個集成電路芯片 。在這個例子中，每個信號有足夠的引腳以支持 128個信號。由于拓撲結(jié)構(gòu)每個 結(jié)點 需要 8個信道，每個芯片的引腳限制約束帶寬為 128/8=16個信號。幸運的是，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 結(jié)點 的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)。每個 結(jié)點 連接 4個通道，所以引腳約束限制帶寬 128/4=32 個信號 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)形拓撲結(jié)構(gòu)提供只有一半的環(huán)面拓撲帶寬。在帶寬方面，環(huán)面拓撲明顯是一個優(yōu)越選擇，在系統(tǒng)中點處 的 每個 結(jié)點 提供了 32Gbit/s的帶寬。 然而，高帶寬不僅衡量拓撲性能。 假定在相同的技術(shù)限制下一個不同的設(shè)備只需要16Gbit/s 的帶寬，但仍需要令所需帶寬的延遲達到最小而且設(shè)定這個應(yīng)用程序使用 4096 比特的數(shù)據(jù)包。為了實現(xiàn)一個低一些的延遲，拓撲必須降低序列延遲平衡 結(jié)點 之間的最小平均距離。 參 考跳數(shù)和結(jié)點距離，被測量的結(jié)點必須橫穿信道才能到達目的地，減少這個距離要求增加結(jié)點數(shù)。然而，由于每個結(jié)點都有一個固定的引腳限制，增加信道數(shù)會導(dǎo)致帶寬的減小，通過一個大的數(shù)據(jù)包通過一個狹窄的通道誘導(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，我們使用隨機交通模式，即一個結(jié)點到另一個結(jié)點的網(wǎng)絡(luò)傳輸是等可能的。隨機交通模式下的平均跳數(shù)在任意兩個結(jié)點之間的可能性是相等的。對我們的網(wǎng)絡(luò)拓撲來說，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)狀拓撲延遲為 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 信號信道需要4096/32=128個信道周期，我們的 1千兆赫的信號傳輸速率對應(yīng)一個周期為 1納秒，所以環(huán)狀的序列延遲為 128納秒。如果設(shè)計化網(wǎng)絡(luò)時間有效的話，我們需要支付的序列化時間只有一次，隨之通過環(huán)狀拓撲的每個數(shù)據(jù)包的平均延遲為 80+128=208ns。 類似的環(huán)狀拓撲結(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。 就像我們在這 里看到的，沒有一個拓撲適用于所有的程序。不同的拓撲結(jié)構(gòu)適用于不同的約束和要求。 在 3至 7章中詳細討論了拓撲結(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 到目的終端 結(jié)點 的路徑 。一個路由路徑有一系列通道構(gòu)成 P={c1,c2,…,ck}, 輸出結(jié)點 ci等同于輸入結(jié)點 ci+1。 一些網(wǎng)絡(luò)中只有一個單一的路徑從源到每個目的地 ，反之如圖 ，有很多種可能的路徑。當有很多路徑時，一個好的路由算法平衡通過信道平衡負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，當拓撲提供路線時，道路和十字路口，路由方法引導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)，在每個十字路口決定網(wǎng)絡(luò)如何流動。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荷防止平行道路的空閑。 圖 展示在網(wǎng)絡(luò)中兩個不同的路由器從結(jié)點 1 到結(jié)點 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 21，然后在 y 到達目的地 。 此路由是一個最小的路由，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。這條路線時非最小的，采取 5跳而不是最小的 3跳。
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