CN104980370A - 通过多级交换网络的通信的网络资源需求 - Google Patents

通过多级交换网络的通信的网络资源需求 Download PDF

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Abstract

本发明公开了通过多级交换网络的通信的网络资源需求。提供了一种实施用于评估通过多级交换网络的通信的系统的设备。该设备可接收将通过多级交换网络路由的通信的指示，多级交换网络被配置为根据通信的类型将通信从一个或多个输入端口路由至一个或多个输出端口。该设备可基于输入端口、输出端口和通信的类型来计算通信的网络资源需求。在此，可以根据对于通信类型为专用的但对于通过多级交换网络的通信的任何具体路径为通用的算法来计算网络资源需求。并且该设备可基于多级交换网络的容量与通信的网络资源需求的比较来评估通信。

Description

通过多级交换网络的通信的网络资源需求
技术领域
本公开整体涉及多级交换网络，并且具体地，涉及基于通信(traffic)的网络资源需求来评估通过多级交换网络(诸如，Clos交换网络)的通信。
背景技术
网络管理员寻求更快速且更廉价地将消息通信从路由者移动至接收者的方式。这些管理员致力于更有效地使用现有安装的交换硬件和软件。更有效的使用可导致生产力提高同时避免进一步投资的需要。通过将网络负荷更有效地遍布在当前可用的交换资源上，可在不增加资金投入的情况下实现更大生产力的目标。
由于交换机与其他硬件之间的负载平衡不适当或缺乏，网络可能变得拥挤或者另外承担有过多消息量或其他处理问题。一些硬件可能被过度负载而相邻硬件可能未被充分利用。当现有网络未被最佳配置时，信息技术管理员可能不必要地在新硬件和软件方面进行投资。
已经开发了多级交换网络(诸如，Clos网络)以解决上述问题。但是尽管这些交换网络增加了移动通信的能力，然而在决定通过交换网络的通信是否可行时它们仍具有必须考虑的资源或容量限制。因此，具有进一步考虑多级交换网络的容量限制以及其他可能问题的方法和设备将是有利的。
发明内容
本公开的实例实施方式整体涉及多级交换网络，并且更具体地，涉及基于通信的网络资源需求来评估通过多级交换网络(诸如，Clos交换网络)的通信。根据实例实施方式，可基于通信的类型计算网络资源需求。在这一方面，可根据对于通信类型为专用的算法来计算网络资源需求。但是尽管对于通信类型为专用的，算法对于通过多级交换网络的通信的任何具体路径可为通用的。
根据本公开的实例实施方式的一个方面，提供了一种实施用于评估通过多级交换网络的通信的系统的设备。该设备包括处理器以及存储器，存储器存储响应于处理器的执行使设备执行至少多个操作的可执行指令。在这一方面，可使设备接收将通过多级交换网络路由的通信的指示，该多级交换网络被配置为根据通信的类型将通信从一个或多个输入端口路由至一个或多个输出端口。可使设备基于输入端口、输出端口和通信的类型计算通信的网络资源需求。在此，可根据对于通信类型为专用的但对于通过多级交换网络的通信的任何具体路径为通用的算法来计算网络资源需求。并且可使设备基于多级交换网络的容量与通信的网络资源需求的比较来评估通信。
在一些实例中，多级交换网络包括多个入口交换机、多个中间交换机和多个出口交换机。在这些实例中，通信将在输入端口上输入至相应的入口交换机，并且在输出端口上从相应的出口交换机输出，并且中间交换机的数量可确定多级交换网络的容量。
在一些实例中，可使设备根据用于每个入口交换机以及每个出口交换机的算法计算资源需求值。在这些实例中，可使设备基于多级交换网络的容量与每个入口交换机和出口交换机的网络资源需求值的比较来评估通信。在又一些实例中，对于每个入口交换机，可使设备计算输入至入口交换机的一种或多种不同类型的通信的通信类型需求值的总和。类似地，对于每个出口交换机，可使设备计算从出口交换机输出的一种或多种不同类型的通信的通信类型需求值的总和。
在一些实例中，通信的类型可以是其中通信从输入端口路由至相应输出端口的一对一通信。
在一些实例中，通信的类型可以是其中通信从一个或多个输入端口的输入端口路由至一个或多个输出端口的多个输出端口的一对多或多对多类型。在这些实例中，该算法可包括被选择为支持在入口交换机处的或多或少的网络资源使用以通过多级交换网络路由通信的性能参数。
在一些实例中，通信的类型可以是其中通信从一个或多个输入端口的多个输入端口路由至一个或多个输出端口的输出端口的多对一或多对多类型。在这些实例中，该算法可包括被选择为支持在中间交换机处的或多或少的网络资源使用以通过多级交换网络路由通信的性能参数。
在一些实例中，可使设备计算该通信和在多级交换网络上的任何其他现有通信的网络资源需求。在这些实例中，可使设备基于多级交换网络的容量与通信和现有通信的网络资源需求的比较来评估通信。
在实例实施方式的其他方面中，提供了用于评估通过多级交换网络的通信的方法和计算机可读存储介质。
根据本公开的另一个方面，提供了用于评估通过多级交换网络的通信的方法，该方法包括：接收通信将通过多级交换网络路由的指示，该多级交换网络被配置为根据通信的类型将通信从一个或多个输入端口路由至一个或多个输出端口；基于一个或多个输入端口、一个或多个输出端口和通信的类型来计算通信的网络资源需求，根据对于通信类型为专用的但对于通过多级交换网络的通信的任何具体路径为通用的算法来计算网络资源需求；以及基于多级交换网络的容量和通信的网络资源需求的比较来评估通信。
在该方法中，多级交换网络包括多个入口交换机、多个中间交换机和多个出口交换机，其中，通信将在一个或多个输入端口上输入至多个入口交换机的相应的一个或多个入口交换机，并且在一个或多个输出端口上从多个出口交换机的相应的一个或多个出口交换机输出，并且其中，中间交换机的数量确定多级交换网络的容量。
在该方法中，计算网络资源需求包括：根据用于相应的一个或多个入口交换机的每个入口交换机以及相应的一个或多个出口交换机的每个出口交换机的算法来计算资源需求值，并且其中，评估通信包括基于多级交换网络的容量与每个入口交换机和出口交换机的资源需求值的比较来评估通信。
在该方法中，计算每个入口交换机的资源需求值包括计算输入至入口交换机的一种或多种类型的通信的通信类型需求值的总和，并且其中，计算每个出口交换机的资源需求值包括计算从出口交换机输出的一种或多种类型的通信的通信类型需求值的总和。
在该方法中，通信类型是其中通信从一个或多个输入端口的输入端口路由至一个或多个输出端口的多个输出端口的一对多或多对多类型，并且其中，该算法包括被选择为支持在入口交换机处的或多或少的网络资源使用以通过多级交换网络路由通信的性能参数。
在该方法中，通信类型是其中通信从一个或多个输入端口的多个输入端口路由至一个或多个输出端口的输出端口的多对一或多对多类型，并且其中，该算法包括被选择为支持在中间交换机处的或多或少的网络资源使用以通过多级交换网络路由通信的性能参数。
在该方法中，计算网络资源需求包括计算该通信和在多级交换网络上的任何其他现有通信的网络资源需求，并且其中，评估通信包括基于多级交换网络的容量与通信和现有通信的网络资源需求的比较来评估通信。
根据本公开的又一个方面，提供了用于评估通过多级交换网络的通信的计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质是非瞬时性的并且具有存储在其中的计算机可读程序代码部分，该代码部分响应于处理器的执行使设备执行至少以下动作：接收将通过多级交换网络路由的通信的指示，该多级交换网络被配置为根据通信的类型将通信从一个或多个输入端口路由至一个或多个输出端口；基于一个或多个输入端口、一个或多个输出端口和通信的类型来计算通信的网络资源需求，根据对于通信类型为专用的但对于通过多级交换网络的通信的任何特定路径为通用的算法计算网络资源需求；以及基于多级交换网络的容量和通信的网络资源需求的比较来评估通信。
计算机可读存储介质，其中，多级交换网络包括多个入口交换机、多个中间交换机和多个出口交换机，其中，通信将在一个或多个输入端口上输入至多个入口交换机的相应的一个或多个入口交换机，并且在一个或多个输出端口上从多个入口交换机的相应的一个或多个入口交换机输出，并且其中，中间交换机的数量确定多级交换网络的容量。
计算机可读存储介质，其中，使设备计算网络资源需求包括使其根据用于相应的一个或多个入口交换机的每个入口交换机以及相应的一个或多个出口交换机的每个出口交换机的算法来计算资源需求值，并且其中，使设备评估通信包括使其基于多级交换网络的容量与每个入口交换机和出口交换机的资源需求值的比较来评估通信。
计算机可读存储介质，其中，使设备计算每个入口交换机的资源需求值包括使其计算输入至入口交换机的一种或多种类型的通信的通信类型需求值的总和，并且其中，使设备计算每个出口交换机的资源需求值包括使其计算从出口交换机输出的一种或多种类型的通信的通信类型需求值的总和。
计算机可读存储介质，其中，通信类型是其中通信从一个或多个输入端口的输入端口路由至一个或多个输出端口的多个输出端口的一对多或多对多类型，并且其中，该算法包括被选择为支持在入口交换机处的或多或少的网络资源使用以通过多级交换网络路由通信的性能参数。
计算机可读存储介质，其中，通信类型是其中通信从一个或多个输入端口的多个输入端口路由至一个或多个输出端口的输出端口的多对一或多对多类型，并且其中，该算法包括被选择为支持在中间交换机处的或多或少的网络资源使用以通过多级交换网络路由通信的性能参数。
计算机可读存储介质，其中，使设备计算网络资源需求包括使其计算在多级交换网络上的通信和任何其他现有通信的网络资源需求，并且其中，使设备评估通信包括使其基于多级交换网络的容量与通信和现有通信的网络资源需求的比较来评估通信。
本文中讨论的特征、功能和优点可在各种实例实施方式中独立地实现或者在其它实例实施方式可进行组合，其更多细节将参考以下描述和附图来了解。
附图说明
现在将参考附图来概括地描述本公开的实例实施方式，以下附图不必按比例绘制，并且其中：
图1示出了根据本公开的一些实例实施方式的交换分析系统；
图2是根据实例实施方式的多级交换网络的框图；
图3示出了根据一些实例实施方式的通过图2的多级交换网络的通信的实例；
图4示出了根据一些实例实施方式的可通过多级交换网络路由的不同类型的通信；
图5示出了根据实例实施方式的多级交换网络以及可通过其路由的不同类型的通信的实例；
图6-图10示出了根据实例实施方式的计算可通过图5的多级交换网络路由的一种或多种类型的通信输入的通信类型需求值的算法应用；
图11是根据实例实施方式的通信评估系统的框图；
图12示出了包括根据本公开的实例实施方式的方法中的各种操作的流程图；以及
图13示出了根据本公开的一些实例实施方式的用于实施通信评估系统的设备。
具体实施方式
在下文中，现在将参考示出本公开的一些而不是全部实施方式的附图来更充分地描述本公开的一些实施方式。实际上，本公开的各种实施方式可体现为不同的形式并且不应被解释为局限于本文所阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式以使得本公开内容详尽和完整，并且将本公开的范围充分地传达给本领域技术人员。在本文中相同参考标号表示相同的元件。可在2013年6月20日提交的题为：Switch Routing Algorithm(交换机路由算法)的美国专利申请第13/922,670号中找到背景技术实例。
图1示出了根据本公开的一些实例实施方式的交换分析系统(switch-analysis system)100。交换分析系统可包括用于执行一个或多个功能或操作的彼此耦接的多个不同的子系统(每个为单独的系统)中的任意多个。如图1中所示，例如，交换分析系统可包括多级交换网络102以及用于评估通过多级交换网络的通信(traffic，通信量，流量)的(通信评估)系统。尽管一起示出，但是还应当理解，多级交换网络或通信评估系统中的一个或两个可用作或操作为彼此不相关的单独系统。在一些实例中，多级交换网络可在车载通信卫星上操作，诸如，在这种通信卫星的转发器内。还应当理解，与图1中示出的系统相比，交换分析系统可包括一个或多个另外的或可替代的子系统。在上述参考并结合670应用中进一步描述该子系统的一个实例。
多级交换网络102可包括布置在多级中的交换机组，诸如，在时分多址(TDMA)多级Clos交换网络中。TDMA纵横交换机(crossbar switch)可被称为数字对称矩阵(DSM)。当物理电路交换需要超过最大可行的单个纵横交换机时，Clos网络可能是合适的。在Clos网络复杂性可能是线性时，与实施可能是多个交叉点的纵横相关的复杂性可与输入/输出的数量的平方成比例。需要的交叉点(在Clos交换网络中组成每个纵横交换机)的数量可以少于使用单个大纵横交换机实施的整个多级交换网络的数量。
如所示，多级交换网络102可包括入口级、中间级和出口级—入口级和出口级有时称为“输入级”和“输出级”。每级包括相应数量的交换机，即，多个入口交换机106(有时称为“入口级交换机”)、多个中间交换机108(有时称为“中间级交换机”)和多个出口交换机110(有时称为“出口级交换机”)。中间交换机可以经由相应的互连(interconnect)112、114耦接至入口交换机和出口交换机；并且在一些实例中，中间交换机的数量可确定多级交换网络的容量。在一些实例中，每级的交换机可以是具有相同数量的输入和输出的纵横交换机。在这一点上，多级交换机网络通常可支持每个入口交换机、中间交换机和出口交换机的输入和输出之间的交换。
进入入口交换机106的通信(例如，消息、数据、呼叫)可经由互连112路由至任何可用的中间交换机108。然后，通信可通过可用的中间交换机并经由互连114移动至相关的出口交换机110。在这一点上，如果将入口交换机链接至中间交换机和将中间交换机连接至出口交换机的链路都是可用的，则中间交换机可被认为对于具体新通信来说是可用的。
在给定时间，每个入口交换机106、中间交换机108和出口交换机110可具有不同于交换机的输出容量的输入或接收容量。在一些实例中，各级交换机中的每个可包括用于输出的多个信道以及用于输入的多个信道。然后，这些信道中的每个可包括多个子信道。
根据实例实施方式，可根据试图组合给定交换机的输入信道和输出信道的一些交换机路由算法(其对多级交换网络施加减轻的负担)通过多级交换网络102路由通信并且可能够更有效的使用交换资源并支持更高的通信负载。在多级交换网络内的通信移动可包括经由互连112、114从一个交换机的输出侧或端部至另一个交换机的输入侧的传输。在一个实例中，如将结合图2和图3所示，离开某些级的第一交换机的给定输出子信道的通信可经由互联传输至某些其他级的第二交换机的给定输入子信道。
图2是在某些实例中可与图1的多级交换网络102对应的多级交换网络200的框图。如所示，多级交换网络包括入口交换机206、中间交换机208和出口交换机210，它们可以分别对应于入口交换机106、中间交换机108和出口交换机110。中间交换机可以经由相应的互连212、214耦接至入口交换机和出口交换机；并且在某些实例中，这些互连可以对应于互连112、114。
为了说明的目的，尽管入口交换机、中间交换机和出口交换机可实施为单个物理单元，但是图2将入口交换机206、中间交换机208和出口交换机210分割开并且分别描述它们相应的输入和输出功能。在这一点上，入口交换机可包括相应的交换机输入206a和交换机输出206b。中间交换机可包括相应的交换机输入208a和交换机输出208b。并且出口交换机可包括相应的交换机输入210a和交换机输出210b。
为了进一步说明的目的，多级交换网络200的部件被示出为分割成用户输入216、算法域218和用户输出220。如所示，入口交换机输入206a被指定为用户输入，因为这些部件是用户通信的接收点。入口交换机输出206b、中间交换机输入和输出208a、208b以及出口级输入210a被指定为算法域，因为交换机路由算法可在这些元件上运行。出口交换机输出210b被指定为用户输出，因为这些部件是用户通信的传输或离开点。
图2还描绘了表示经由相应的互连212、214从入口交换机输出206b至中间交换机输入208a以及从中间交换机输出208b至出口交换机输入210a的通信的移动选择的多个单向连接。在一些实例中，部件之间的支持传输可以是短暂的并且一旦完成传输可能就不再存在。
入口交换机206、中间交换机208和出口交换机210中的每一个包括用于输出的多个信道222以及用于输入的多个信道224(在图2中具体地调出每一个)，以及这些信道的每一个可包括多个子信道226(在图2中具体地调出一个)。如图2中所示，例如，每个入口交换机输入206a(即，每个入口交换机的交换机输入)为输入提供三个信道(成行垂直描绘的)，并且这三个信道中的每个包括四个子信道(成行水平描述的)。类似地，例如，每个入口交换机输出206b为输出提供三个信道，并且这些信道中的每个包括四个子信道。每个中间交换机输入208a和输出208b以及每个出口交换机输入210a和输出210b可同样分别为输入和输出提供三个信道，同样，每个信道包括四个子信道。各级交换机的三个信道可被称为顶部信道、中间信道和底部信道。
交换机路由算法可确定来自传输交换机的给定信道的通信被路由至接收交换机的特定信道，并且在一些实例中，该确定可基于现有交换机利用率，和/或一个或多个其他因素。在图2的实例中，离开最顶部示出的入口交换机输出206b的中间信道222的通信经由互连212并且进入中间示出的中间交换机输入208a的顶部信道224。来自中间示出的入口交换机输出的顶部信道的通信被路由至最顶部示出的中间交换机输入的中间信道。来自最底部示出的入口交换机输出的底部信道的通信被路由至最底部示出的中间交换机输入的底部信道。以上是从入口交换机206的交换机输出经由互连至中间交换机208的交换机输入的总九个传输的三个实例。图2类似地描绘了从中间交换机208的交换机输出208b经由另一个互连至出口交换机210的交换机输入210a的九个传输。可存在经由一个或两个互连传输的其他变形，并且因此，该实例不应认为是限制性的。
图3示出了根据本公开的一些实例实施方式的流过图2的多级交换网络200的通信的实例。图3描绘了在最顶部示出的入口交换机输入206a的顶部信道处进入多级交换网络的两个单位的数据(称为A1和A2)。数据A1在最顶部示出的入口交换机输出206b的顶部信道离开。在最顶部示出的入口交换机输出的顶部信道离开的数据A1可以是从子信道索引00处的输入/信道0至子信道索引01处的输出/信道0的A1的二维映射(mapping)。数据A2在最顶部示出的入口交换机输出的底部信道处离开。如以上所描述的，可发生经由互连212从入口交换机206至中间交换机208的传输。然后，数据A1被导向最顶部示出的中间交换机输入208a的顶部信道，而数据A2被导向最底部示出的中间交换机输入的顶部信道。
数据A1和A2由于负载或其他原因而分别在不同的子信道(数据A1和A2从其进入中间交换机)处从最顶部和最底部示出的中间交换机208离开。例如，数据A1在顶部信道处进入最顶部示出的中间交换机输入208a并且在最顶部示出的中间交换机输出208b的中信道离开。图3描绘了数据A1和A2从它们在最顶部示出的入口交换机输入206a处的起始点至它们在中间示出的出口交换机输出210b处的离开点采用单独的路径穿过多级交换网络200。在一些实例中，交换机路由算法可确定经由可最佳地利用接收交换机的容量并递送A1和A2的互连212、214的路径，使得可提高负载平衡并且可支持更高的通信负载。关于根据交换机路由算法(根据其可通过多级交换网络路由通信)的更多信息，参见以上参考和结合的670应用。
图4示出了根据各种实例实施方式的可通过多级交换网络102(在一些实例中是交换网络200)路由的包括“一对一”、“一对多”、“多对一”和“多对多”的不同类型的通信。在图4中，多个小矩形被示出为引入多级交换网络并从多级交换网络引出。引入多级交换网络的小矩形表示至入口交换机106的输入端口402，并且其中的字母指示在这些输入端口上不同的通信输入至多级交换网络。并且，从多级交换网络引出的小矩形表示从出口交换机110至输出端口404，并且其中的字母指示在这些输出端口上从多级交换网络输出不同的通信。
根据其各种类型，通信可在输入端口402上输入至相应的入口交换机106，并且在输出端口404上从相应的出口交换机110输出。一对一通信(有时称为“单播”通信)可以是其中通信从输入端口路由至相应输出端口的通信类型。一对多通信(有时称为“多播”或“扇出(fan-out)”通信)可以是其中通信从输入端口路由至多个输出端口的通信类型。相反地，多对一通信(有时称为“组合”或“扇入(fan-in)”通信)可以是通信从多个输入端口路由至输出端口的通信类型。多对多通信(有时称为“扇入和扇出”通信)可以是包括一对多和多对一的特征的通信类型。
如图4中所示，一对一通信可表示为三个不同的通信(A，B，C)在响应的输入端口402上输入至多级交换网络102、以及通过多级交换网络路由并且在响应的输出端口404上从多级交换网络输出。一对多通信可表示为一个单独的通信(A)在单个输入端口上输入至多级交换网络、以及通过多级交换网络路由并在多个输出端口上从多级交换网络输出。多对一通信可表示为三个不同的通信(A+B+C)在响应的输入端口上输入至多级交换网络、以及通过多级交换网络路由并且在单个输出端口上从多级交换网络输出。并且多对多通信可表示为三个不同的通信(A+B+C)在响应的输入端口上输入至多级交换网络、以及通过多级交换网络路由并且在一个或多个输出端口上从多级交换网络输出。在多对多中，可在多个输出端口上输出一个单独的通信，或者可在单个输出端口上输出多个不同的通信。
图5示出了根据一些实例实施方式的结合图2(和图3)以及图4中的概念的多级交换网络500和可通过多级交换网络500路由的不同类型的通信的实例。在一些实例中，图5的多级交换网络500可对应于图2的多级交换网络200(以及以此类推图1中的网络102)。如所示，多级交换网络包括入口交换机506、中间交换机508(共同示出)和出口交换机510，其可对应于入口交换机206、中间交换机208和出口交换机210的相应一个。
在图5的实例中，多级交换网络500包括三个入口交换机506(标记为I0、I1和I2)以及三个出口交换机510(标记为E0、E1和E2)。入口交换机和出口交换机的每一个包括用于输入/输出的三个信道，并且这些信道中的每个包括五个子信道。如上所述，通信可在输入端口上输入至响应的入口交换机，并且在输出端口上从响应的出口交换机输出，其中，在一些实例中，这些输入和输出端口可对应于输入端口402和输出端口404。在一些实例中，这些输入和输出端口可包括与入口和出口交换机的信道和子信道的相应一个对应的信道和子信道。
可以根据穿过三个入口交换机的信道和子信道索引来标记输入端口/入口交换机506的子信道。因此，例如，输入端口/入口交换机I0可包括具有子信道00、01、02、03和04的信道0以及具有子信道10、11、12、13和14的信道1。输入端口/入口交换机I1可包括具有子信道20、21、22、23和24的信道2以及具有子信道30、31、32、33和34的信道3。并且输入端口/入口交换机I2可包括具有子信道40、41、42、43和44的信道4以及具有子信道50、51、52、53和54的信道5。可类似地索引输出端口/出口交换机510的每一个。
图5还示出了根据一些实例实施方式的可通过多级交换网络500从一个或多个输入端口/入口交换机506路由至一个或多个输出端口/出口交换机510的不同类型的通信的实例。示出了四种不同类型的通信的每一种，并且下面针对包括从一个或多个入口交换机(I)集合(set)路由至一个或多个出口交换机(E)集合的通信(T)集合进行描述。
如图5中所示，例如，一对一通信可在输入端口/入口交换机I0的子信道索引04处的信道0路由至输出端口/出口交换机E0的子信道。在另一个实例中，一对多通信可在输入端口/入口交换机I1的子信道索引34处的信道3路由至输出端口/出口交换机E1、E2的子信道。在又一个实例中，多对一通信可从输入端口/入口交换机I1的子信道索引30处的信道3以及从输入端口/入口交换机I2的子信道索引50处的信道5路由至输出端口/出口交换机E2的子信道。并且在又一个实例中，多对多通信可从输入端口/入口交换机I0的子信道索引14处的信道1和从输入端口/入口交换机I1的子信道索引24处的信道2路由至输出端口/出口交换机E0、E1的子信道。
现在返回至图1但是另外参考图4，通信评估系统104通常可被配置为基于通信的网络资源需求来评估通过多级交换网络102的通信。在这一点上，通信评估系统可被配置为接收通信将根据通信类型(例如，一对一、一对多、多对一、多对多)通过多级交换网络从一个或多个输入端口402路由至一个或多个输出端口404的指示。通信可包括任何多个不同类型的一个或多个不同的通信，并且有时可表示或包括在通信路由方案内。通信可以是将通过多级交换网络路由的通信、多级交换网络上的现有通信或者将通过多级交换网络路由和多级交换网络上的任何现有通信的通信的一些组合。
通信评估系统104可基于输入端口402、输出端口404和通信的类型来计算通信的网络资源需求。如下述更详细说明的，可根据对于通信类型为专用的但对于通过多级交换网络102的通信的任何特定路由为通用的算法来计算该网络资源需求。然后通信评估系统可基于多级交换网络的容量与通信的网络资源需求的比较来评估通信。
在一些实例中，可从可根据用于相应的入口交换机的每个入口交换机106(通信可输入至其)以及相应的出口交换机的每个出口交换机110(通信可其输出)的算法来计算的资源需求值计算网络资源需求。在这些实例中，通信评估系统104可基于多级交换网络102的容量与每个入口交换机和出口交换机的网络资源需求值的比较来评估通信。在一些更具体的实例中，通信评估系统104可将每个入口交换机的资源需求值计算为输入至入口交换机的一个或多个不同类型的通信的通信需求值的总和。类似地，通信评估系统可将每个出口交换机的资源需求值计算为从出口交换机输出的一个或多个不同类型的通信的通信需求值的总和。
图6至图10延续图5的实例多级交换网络500并且进一步示出了通信评估和算法(根据其通信评估系统104可计算通过图1的多级交换网络102路由的网络资源需求)。如图6中所示，通信评估系统可将多级交换网络的入口交换机506分配为包括每个入口交换机行(I0，I1，I2)的入口矩阵602(I矩阵)。同样，通信评估系统可将出口交换机分配为包括每个出口交换机行(E0，E1，E2)的出口矩阵604(E矩阵)。
关于被分配为每个I矩阵的行的入口交换机506，通信评估系统104可将算法应用至输入至入口交换机的不同类型的通信以计算相应不同类型的通信的通信类型需求。在I矩阵的行中可累积(总计)这些通信类型需求—总和表示入口交换机的资源需求值。通信评估系统可为每个E矩阵的行的出口交换机执行相同处理，其中，这些通信类型需求的总和表示出口交换机的资源需求值。
通信评估系统104可将I矩阵和E矩阵的行的入口交换机和出口交换机的资源需求值与多级交换网络500的容量进行比较。如图6中所示，多级交换网络的容量可由多级网络的至少中间交换机508子集的数量(SR)与每个子集的中间交换机的子信道的数量(f)的乘积来表示。在此，子集可包括所有中间交换机或较少数量的中间交换机，诸如，在其中一些中间交换机可被分配用于其他目的(诸如，冗余或其他纠错或缓解目的)的实例中。有时，可通过对I矩阵和E矩阵的行的行和约束(row sum bound)来表示多级网络的容量。
在I矩阵和E矩阵满足该行和约束的实例中，通信可被认为是可行的；否则，通信可被认为超过网络容量并且因此是不可行的。可通过多级交换网络500路由可行的通信。然而，不可行的通信(或包括不可行通信的通信路由方案)可要求诸如对入口交换机506(通信输入至其)、出口交换机510(通信从其输出)和/或通信类型的修改。修改的通信/通信路由方案然后可被评估以确定其可行性，其可重复直到通信/通信路由方案变为可行的。
如上所述，根据其通信评估系统104可计算通信的网络资源需求的算法对于通信类型可为专用的，但是对于通过多级交换网络102的通信的任何具体路径为通用的。图7至图10示出了关于一对一、一对多、多对一和多对多通信的算法，并且继续参照示例性多级交换网络500。
图7示出了一对一通信的算法的实例，其中再次，通信从输入端口/入口交换机506路由至相应的输出端口/出口交换机508。对于一对一通信从其路由的每个输入端口/入口交换机，算法可将通信类型需求值1加到相应的I矩阵的行。并且对于一对一通信路由至其的每个输出端口/出口交换机，算法可将通信类型需求值1加到相应的E矩阵的行。
图8示出了一对多通信的算法的实例，其中再次，通信从输入端口/入口交换机506路由至多个输出端口/出口交换机508。对于一对多通信路由至其的每个输出端口/出口交换机，与之前类似，算法可将通信类型需求值1加到相应的E矩阵的行。换言之，对于一对一通信从其路由的每个输入端口/入口交换机，算法可计算通信类型需求值RFO并且将其加到相应的I矩阵的行。
可以不同的方式计算RFO值；并且在一些实例中，RFO可包括被选择为支持在入口交换机506处的或多或少的网络资源使用以通过多级交换网络500路由的(可调的)性能参数。如下是计算RFO的合适的方式的一个实例：
在上述表达式中，α表示性能参数，表示取顶函数，以及|E|表示一对多通信路由至其的出口交换机(E)集合中的元素(element)的数量(即，E的基数)。在一些实例中，性能参数α的范围可在0和1之间(即，α∈(0,1))，值1暗指在入口交换机处的最大网络使用，以及值0暗指在入口交换机处的最少网络使用。在一个具体实例中，可以选择α＝1。
图9示出了多对一通信的算法的实例，其中再次，通信从多个输入端口/入口交换机506路由至多输出端口/出口交换机508。在此，算法可通过输入端口/入口交换机分割多对一通信(T)集合(Ti是交换机Ii上的任何通信)—i表示入口交换机的索引(例如，i＝1，2，3)。对于多对一通信从其路由的每个输入端口/入口交换机Ii，然后，算法可计算通信类型需求值并且将其加到相应的I矩阵的行。在该表达式中，P表示交换机的硬件约束(其限制可能被结合在单子信道上的通信的子信道的数量(例如，P＝4))。在这一点上，多级交换网络500中的每级可被看作数字对称矩阵(二维纵横)，并且其输出子信道的每个可被看作具有P个输入的加法器。
对于多对一通信路由至其的每个输出端口/出口交换机508，算法可计算通信类型需求值RFI并且将其加到相应的E矩阵的行。可以不同的方式计算RFI值；并且在一些实例中，RFI可包括被选择为支持在中间交换机508处的或多或少的网络资源使用以通过多级交换网络500路由通信的(可调的)性能参数。如下是计算RFI的合适方式的一个实例：
在上述表达式中，β表示性能参数，以及|Tk|表示从任何r个输入端口/入口交换机506路由的一对多通信(T)集合中的元素的数量(即，Tk的基数)。在一些实例中，性能参数β的范围可在0和1之间(即，β∈(0，1))，值1暗指在中间交换机508处的最少网络使用，以及值0暗指在中间交换机处的最多网络使用。在一个具体实例中，可选择β＝0.75。
图10示出了多对多通信的算法的实例，其中再次，通信从多个输入端口/入口交换机506路由至多个输出端口/出口交换机508。与上述相似，算法通过输入端口/入口交换机(交换机Ii上的任何通信的Ti)可分割多对一通信(T)集合。对于多对多通信从其路由的每个输入端口/入口交换机Ii，然后，算法可计算通信类型需求值并且将其加到相应的I矩阵的行。并且与上述多对一通信相似，对于多对多通信路由至其的每个输出端口/出口交换机，算法可计算通信类型需求值RFI并且将其加到相应的E矩阵的行。
如上所述，通信评估系统104包括一个或多个任何多个不同类型的不同通信的通信，诸如，一对一、一对多、多对一和/或多对多。通信可以是将通过多级交换网络102路由的通信、多级交换网络上的现有通信或者将通过多级交换网络路由的通信和多级交换网络上的任何现有通信的一些组合。
图11示出了在一些实例中与图1的通信评估系统104对应的通信评估系统1100的一个实例。在示出的实例中，通信评估系统可被配置为评估将将通过多级交换网络(诸如，图5的多级交换网络500)路由的通信。如所示，通信评估系统可被配置为接收将通过多级交换网络(诸如，多级交换网络102)路由的新通信1102的指示。在此，可通过特类型的不同通信来提供指示以从多输入端口/入口交换机506路由至输出端口/出口交换机508。
通信评估系统1100还可接收在多级交换网络500上的现有通信的指示。在一些实例中，可以类似于新通信指示的方式提供现有通信的指示。另外地或可替代地，可通过I和E矩阵1102提供如果不是所有现有通信的至少一些的指示，其中，现有通信的通信类型需求值已经被累积。
尽管在一些实例中可期望评估将通过多级交换网络500路由的新通信1102，但是另外地或可替代地，可期望评估可从多级交换网络去除的任何现有通信(旧通信1106)。在这些实例中，通信评估系统1100除了新通信之外或代替新通信可接收该旧通信的指示，并且可以类似于新通信的方式提供旧通信的指示。
通信评估系统1100可实施以上所描述的算法以计算通信需求值并且因此可计算在添加新通信1102和/或去除旧通信1106后网络上的通信的网络资源需求，并且可以沿用此方式更新I和E矩阵1104。对于至少一些类型的通信，算法可包括(可调的)性能参数(例如，α,β)。通信评估系统可被预先配置有这些性能参数的值，或者在一些实例中，通信评估系统可被配备有性能参数1108的值。
以类似于以上所描述的方式，通信评估系统1100可将入口交换机506和出口交换机508的资源需求值与多级网络容量进行比较。再一次，可通过对I矩阵和E矩阵的行的行和约束来表示该容量。在I矩阵和E矩阵满足该行和约束的实例中，通信评估系统可考虑通信或其路由方案的可行性；另外，通信评估系统可考虑通信/通信路由方案超过网络容量并且因此不可行的。通信评估系统然后可输出通信/通信路由方案的可行性指示1100。指示通常可指示通信/通信路由方案的可行性(或不可行性)，或者非常接近多级交换网络500的容量的可能可行的通信/通信路由方案。在一些实例中，指示可提供另外的信息，诸如，入口交换机506和出口交换机508的资源需求值，其可指示在多级交换网络中的任何超载交换机或瓶颈问题。该另外的信息可作为其修改基础用在不可行的通信/通信路由方案或接近容量的情况下。
图12示出了根据本公开的一些实例实施方式的方法1200中的用于评估通过多级交换网络的通信的各种操作。如块1202所示并参照图1和图4，该方法可包括接收将通过多级交换网络102路由的通信的指示，该多级交换网络102被配置为根据通信的类型将通信从一个或多个输入端口402路由至一个或多个输出端口404。如块1204中所示，该方法可包括基于输入端口、输出端口和通信的类型，以及还在一些实例中的现有通信资源来计算通信的网络资源需求。在此，可以根据对于通信类型为专用的但是对于通过多级交换网络的通信的任何特定路由为通用的算法来计算网络资源需求。并且，如块1206中所示，该方法可包括基于多级交换网络的容量与通信的网络资源需求的比较来评估通信。
根据本公开的实例实施方式，可通过可包括硬件、单独地或在来自计算机可读存储介质的一个或多个计算机程序的指导下的各种手段实施通信评估系统104、1100。在一些实例中，可提供被配置为用作或不然实施本文所示出和描述的评估系统的一个或多个设备。在包括多于一个的设备的实例中，相应的设备可以多种不同的方式(诸如，经由有线或无线网络等直接或间接地)连接至彼此或以其他方式彼此结合。
通常，本公开的实例实施方式的设备可包含、包括或体现为一个或多个固定的或便携式电子装置。合适的电子装置的实例包括智能电话、平板计算机、膝上型计算机、台式计算机、工作站计算机、服务器计算机等。图13示出了根据本公开的一些实例实施方式的用于实施通信评估系统104、1100的设备1300。该设备可包括一个或多个的多个部件的每个，诸如，连接至存储器1304的处理器1302。
处理器1302通常是能够处理信息(诸如，数据、计算机程序和/或其他合适的电子信息)的计算机硬件的任何零件。处理器由许多电子电路组成，一些电子电路可被封装为集成电路或多个互连集成电路(集成电路有时更普遍地称为“芯片”)。处理器可被配置为执行计算机程序，该计算机程序可被存储在处理器板上或不然存储在(相同或另一个设备的)存储器1304中。
根据具体的实施方式，处理器1302可以是多个处理器、多处理器核或一些其他类型的处理器。进一步地，可使用多个不同种类的处理器系统实施处理器，其中，主处理器与一个或多个次处理器存在于单个芯片上。作为另一个说明性实例，处理器可以是包含相同类型的多个处理器的对称多处理器系统。在又一个实例中，处理器可体现为或不然包括一个或多个专用集成电路(ASIC)、场可编程门阵列(FPGA)等。因此，尽管处理器可能够执行计算机程序以实施一个或多个功能，但是各种实例的处理器在没有计算机程序辅助的情况下可能够实施一个或多个功能。
存储器1304通常是能够暂时地和/或永久地存储信息(诸如，数据、计算机程序和/或其他合适的电子信息)的计算机硬件的任何零件。存储器可包括易失性和/或非易失性存储器，并且可以是固定的或可移动的。合适的存储器的实例包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬盘驱动器、闪存器、u盘、可移动计算机磁盘、光盘、磁带或上述的组合。光盘可包括光盘-只读存储器(CD-ROM)、光盘-读/写(CD-R/W)、DVD等。在各种实例中，存储器可被称为计算机可读存储介质，其作为能够存储信息的非暂时性装置可与计算机可读传输媒介(诸如，能够将信息从一个位置携载到另一个位置的电子瞬时性信号)可区别。如本文中所描述的计算机可读介质通常可称为计算机可读存储介质或计算机可读传输介质。
除了存储器1304之外，处理器1302还可连接至用于显示、传输和/或接收信息的一个或多个接口。接口可包括至少一个通信接口1306和/或一个或多个用户接口。通信接口可被配置为传输和/或接收信息，诸如，将信息传输至其他设备、网络等和/或从其他设备、网络等接收信息。通信接口可被配置为通过物理(有线的)和/或无线通信链路传输和/或接收信息。合适的通信接口的实例包括网络接口控制器(NIC)、无线NIC(WNIC)等。
用户接口可包括显示器1308和/或一个或多个用户输入接口1310。显示器可被配置为将信息呈现或以其他方式显示给用户，显示器的合适的实例包括液晶显示器(LCD)、发光二极管显示器(LED)、等离子显示器(PDP)等。用户输入接口可以是有线的或无线的，可被配置为将信息从用户接收至设备1300中，以诸如进行处理、存储和/或显示。用户输入接口的合适的实例包括麦克风、图像或视频捕捉装置、键盘或按键、操纵杆、触敏表面(touch-sensitive surface)(与触摸屏分离或与触摸屏成为一体)、生物识别传感器等。用户接口可进一步包括用于与外围设备(诸如，打印机、扫描仪等)通信的一个或多个接口。
如上所述，程序代码指令可存储在存储器中并且由处理器执行以实施本文中所描述的系统、子系统和它们相应的元件的功能。如将理解的，任何合适的程序代码指令可从计算机可读存储介质加载至计算机或其他可编程设备上以产生特定的机器，使得特定的机器成为用于执行本文中所说明的功能的手段。这些程序代码指令还可存储在计算机可读存储介质中，该计算机可读存储介质可以具体方式指导计算机、处理器或其他可编程设备运行，从而生成特定的机器或特定的制造品。存储在计算机可读存储介质中的指令可产生制造品，其中，制造品成为用于执行本文中所描述的功能的手段。可从计算机可读存储介质检索程序代码指令并且加载至计算机、处理器或其他可编程设备中以配置计算机、处理器或其他可编程设备执行要在或通过计算机、处理器或其他可编程设备执行的操作。
可顺序地执行程序代码指令的检索、加载和执行，使得每次检索、加载和执行一个指令。在一些实例实施方式中，可并行执行检索、加载和/或执行，使得一起检索、加载和/或执行多个指令。程序代码指令的执行可产生计算机实施的处理，使得由计算机、处理器或其他可编程设备执行的指令提供用于实施本文中所描述的功能的操作。
通过处理器执行指令或在计算机可读存储介质中存储指令支持用于实施特定功能的操作的组合。还应理解的是，可由执行指定功能的基于专用硬件的计算机系统和/或处理器，或者专用硬件和程序代码指令的组合来实施一个或多个功能以及功能的组合。
在得益于前面的说明与相关附图中出现的教导，本公开所属领域的技术人员将想到在本文中所陈述的本公开的许多变形及其他实施方式。因此，应当理解的是，本公开不限于所公开的具体实施方式，并且修改和其他实施方式旨在包括在所附权利要求的范围内。此外，尽管上述描述和所关联的附图以元件和/或功能的某些实例组合描述了实例实施方式，应当理解的是，在不偏离所附权利要求的范围的情况下，可由替代的实施方式提供元件和/或功能的不同组合。在这一点上，例如，除了以上明确描述的那些之外，还考虑元件和/或功能的不同组合，如可在某些所附权利要求中阐述的。尽管在本文中采用了特定术语，但是它们仅用在一般性和描述的意义上而不是为了限制的目的。

Claims (12)

1.一种实施用于评估通过多级交换网络的通信的系统的设备，所述设备包括处理器和存储器，所述存储器存储可执行指令，所述可执行指令响应于所述处理器的执行使所述设备执行至少以下操作：
接收将通过多级交换网络路由的通信的指示，所述多级交换网络被配置为根据所述通信的类型将所述通信从一个或多个输入端口路由至一个或多个输出端口；
基于所述一个或多个输入端口、所述一个或多个输出端口和所述通信的类型计算所述通信的网络资源需求，根据对于所述通信的所述类型为专用的但对于通过所述多级交换网络的所述通信的任何具体路径为通用的算法来计算所述网络资源需求；以及
基于所述多级交换网络的容量与所述通信的所述网络资源需求的比较来评估所述通信。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述多级交换网络包括多个入口交换机、多个中间交换机和多个出口交换机，
其中，所述通信将经由所述一个或多个输入端口输入至所述多个入口交换机中的相应的一个或多个入口交换机，并且经由所述一个或多个输出端口从所述多个出口交换机中的相应的一个或多个出口交换机输出，并且
其中，所述中间交换机的数量决定所述多级交换网络的所述容量。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，使所述设备计算所述网络资源需求包括使所述设备根据用于所述相应的一个或多个入口交换机中的每个入口交换机与所述相应的一个或多个出口交换机中的每个出口交换机的所述算法来计算资源需求值，并且
其中，使所述设备评估所述通信包括使所述设备基于所述多级交换网络的所述容量与每个入口交换机和出口交换机的所述网络资源需求值的比较来评估所述通信。
4.根据权利要求2所述的设备，其中，所述通信的所述类型是其中通信从所述一个或多个输入端口中的输入端口路由至所述一个或多个输出端口中的多个输出端口的一对多或多对多类型，并且
其中，所述算法包括被选择为有利于在所述入口交换机处的或多或少的网络资源使用以通过所述多级交换网络路由所述通信的性能参数。
5.根据权利要求2所述的设备，其中，所述通信的所述类型是其中通信从所述一个或多个输入端口中的多个输入端口路由至所述一个或多个输出端口的输出端口的多对一或多对多类型，
其中，所述算法包括被选择为有利于在所述中间交换机处的或多或少的网络资源使用以通过所述多级交换网络路由所述通信的性能参数。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的设备，其中，使所述设备计算所述网络资源需求包括使所述设备计算所述通信以及所述多级交换网络上的任何其他现有通信的所述网络资源需求，并且
其中，使所述设备评估所述通信包括使所述设备基于所述多级交换网络的所述容量与所述通信和现有通信的所述网络资源需求的比较来评估所述通信。
7.一种用于评估通过多级交换网络的通信的方法，所述方法包括：
接收将通过多级交换网络路由的通信的指示，所述多级交换网络被配置为根据所述通信的类型将所述通信从一个或多个输入端口路由至一个或多个输出端口；
基于所述一个或多个输入端口、所述一个或多个输出端口和所述通信的类型来计算所述通信的网络资源需求，根据对于所述通信的所述类型为专用的但对于通过所述多级交换网络的所述通信的任何具体路径为通用的算法来计算所述网络资源需求；以及
基于所述多级交换网络的容量与所述通信的所述网络资源需求的比较来评估所述通信。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述多级交换网络包括多个入口交换机、多个中间交换机和多个出口交换机，
其中，所述通信将经由所述一个或多个输入端口输入至所述多个入口交换机中的相应的一个或多个入口交换机，并且经由所述一个或多个输出端口从所述多个出口交换机中的相应的一个或多个出口交换机输出，并且
其中，所述中间交换机的数量决定所述多级交换网络的所述容量。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，计算所述网络资源需求包括根据用于所述相应的一个或多个入口交换机中的每个入口交换机与所述相应的一个或多个出口交换机中的每个出口交换机的所述算法来计算资源需求值，并且
其中，评估所述通信包括基于所述多级交换网络的所述容量与每个入口交换机和出口交换机的所述网络资源需求值的比较来评估所述通信。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述通信的所述类型是其中通信从所述一个或多个输入端口中的输入端口路由至所述一个或多个输出端口中的多个输出端口的一对多或多对多类型，并且
其中，所述算法包括被选择为有利于在所述入口交换机处的或多或少的网络资源使用以通过所述多级交换网络路由所述通信的性能参数。
11.根据权利要求8所述的方法，其中，所述通信的所述类型是其中通信从所述一个或多个输入端口中的多个输入端口路由至所述一个或多个输出端口中的输出端口的多对一或多对多类型，
其中，所述算法包括被选择为有利于在所述中间交换机处的或多或少的网络资源使用以通过所述多级交换网络路由所述通信的性能参数。
12.根据权利要求7-11中任一项所述的方法，其中，计算所述网络资源需求包括计算所述通信以及所述多级交换网络上的任何其他现有通信的所述网络资源需求，并且
其中，评估所述通信包括基于所述多级交换网络的所述容量与所述通信和现有通信的所述网络资源需求的比较来评估所述通信。
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