現今的網際網路蓬勃發展,但在網路封包的傳輸上仍無法達到百分之百的效能。由於封包在傳送時無法事先知道封包大小,也無法事先知道封包的傳輸速率,以至於無法準確決定封包的傳輸路徑,導致封包可能在途中被丟棄或是封包延遲太久才傳送到目的端…等等的問題。於是理論上提出了負載平衡布可夫范紐曼這個方法,這個方法即使無法事先知道封包大小也可以實作,當封包到達輸入端後直接將封包切割成固定大小,由第一級交換機做平均分配的傳輸,再透過第二級交換機經過重組將封包傳出,而這過程中交換機的傳輸路徑便是由布可夫范紐曼演算法決定。透過兩級交換機與負載平衡布可夫范紐曼演算法的搭配,這就是我們所實作交換機的基本架構。在本論文中,我們組織一個團隊在先進電信運算架構(AdvancedTCA)的平台上去實作一個以負載平衡布可夫范紐曼交換機為基礎的架構,依此架構為基礎提出一些設計上的創新,雖然繼承了此交換機的一些優點,但也面臨了一些挑戰,因此也提出的相對應的解決方案來解決這些問題。在最後我們也藉由實驗結果驗證該交換機的功能,它不僅確實能達到100%的效能,也增加了交換機的擴充性,並降低了硬體複雜度,且在高負載和爆發流量是有低平均延遲的表現,還能有效的使用暫存器。
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