刘 凯 晏 坚 高晓琳 陆建华



星载Clos网络的全分布式容错调度算法

刘 凯①③晏 坚*②高晓琳①④陆建华①

①(清华大学电子工程系 北京 100084)②(清华大学宇航中心 北京 100084)③(清华大学深圳研究生院 深圳 518055)④(北京航天飞行控制中心 北京 100094)

针对星载交换结构受空间辐射影响造成的可靠性严重下降问题，该文提出了一种支持全分布式调度的三级Clos网络及其全分布式容错(Fully Distributed Fault Tolerant, FDFT)调度算法，以提高星载交换结构在交叉点故障下的容错能力。该Clos网络的中间级和输出级采用联合输入交叉点队列，以支持Clos网络和交换单元内部的全分布式调度。FDFT采用一种分布式故障检测算法获得交叉点故障信息。基于对交叉点故障影响范围的分析，FDFT在输入级采用一种容错信元分发算法，实现无故障路径的负载均衡。理论分析证明，当任一输入/输出级交换单元故障个数不超过或所有中间级交换单元故障个数不超过时，其中,分别为输入级交换单元输入、输出端口数，FDFT能够达到100%吞吐率。仿真结果进一步验证，故障随机发生情况下，FDFT能够抵抗比故障任意发生情况下更多的故障，且在不同的业务场景下具有良好的吞吐率和时延性能。

星载交换；Clos网络；全分布式；容错调度；负载均衡

1 引言

为了满足下一代宽带卫星网络对带宽密集型业务的支持[1]，星载交换技术(OnBoard Switching, OBS)受到越来越多的重视。相比于传统的透明转发，OBS能够提高系统的带宽利用率，通过一跳建立全互联卫星网络[2,3]。作为OBS的核心技术，星载交换结构用于提供上行链路与下行链路的交换通路，其性能决定了OBS的容量、吞吐率、时延等性能。……