[论文解读] Effect of Crosstalk on Permutation in Optical Multistage Interconnection Networks

Er. Sandeep Kaur, Er. Anantdeep+1 more|arXiv (Cornell University)|Apr 26, 2010

Interconnection Networks and Systems参考文献 22被引用 7

一句话总结

本文研究了串串串（crosstalk）对光多级互连网络（OMINs）中排列性能的影响，提出可控的串串串可提升网络性能。通过分析串串串下的带宽和可通达性，研究证明，允许有限程度的串串串可提高吞吐量和效率，尤其是在空间或时间域中结合时分复用和扩展技术时效果更明显。

ABSTRACT

Optical MINs hold great promise and have advantages over their electronic networks.they also hold their own challenges. More research has been done on Electronic Multistage Interconnection Networks, (EMINs) but these days optical communication is a good networking choice to meet the increasing demands of high-performance computing communication applications for high bandwidth applications. The electronic Multistage Interconnection Networks (EMINs) and the Optical Multistage Interconnection Networks (OMINs) have many similarities, but there are some fundamental differences between them such as the optical-loss during switching and the crosstalk problem in the optical switches. To reduce the negative effect of crosstalk, various approaches which apply the concept of dilation in either the space or time domain have been proposed. With the space domain approach, extra SEs are used to ensure that at most one input and one output of every SE will be used at any given time. For an Optical network without crosstalk, it is needed to divide the messages into several groups, and then deliver the messages using one time slot (pass) for each group, which is called the time division multiplexing. This Paper discusses the permutation passability behavior of optical MINs. The bandwidth of optical MINs with or without crosstalk has also been explained. The results thus obtained shows that the performance of the networks improves by allowing crosstalk to some extent.

研究动机与目标

• 分析串串串对光多级互连网络（OMINs）中排列可通达性的影响。
• 从带宽和吞吐量角度，比较 OMINs 在有无串串串情况下的性能表现。
• 评估空间域或时间域中扩展技术在缓解串串串影响方面的有效性。
• 确定尽管存在固有干扰，可控串串串是否能够提升网络性能。
• 为高带宽、高性能计算应用中的 OMIN 设计优化提供洞见。

提出的方法

• 本研究采用排列路由作为主要通信模式，对 OMINs 进行建模。
• 通过对比具有和不具有串串串约束的系统，评估串串串下的网络性能。
• 应用时分复用技术，将消息划分为若干组，并在多个时隙中传输，以减少串串串的影响。
• 在空间和时间两个域中应用扩展技术，以限制同时发生的信号干扰。
• 在不同串串串水平下分析带宽效率，以评估性能权衡。
• 结合理论分析与仿真结果，比较不同串串串条件下网络吞吐量和可通达性的表现。

实验结果

研究问题

• RQ1 串串串如何影响光多级互连网络的排列可通达性？
• RQ2 串串串对 OMINs 整体带宽和吞吐量有何影响？
• RQ3 尽管存在负面影响，可控串串串是否能够提升网络性能？
• RQ4 空间域和时间域中的扩展技术在缓解 OMINs 中串串串影响方面有多有效？
• RQ5 时分复用在 OMINs 中排列路由期间管理串串串方面起到什么作用？

主要发现

• 与认为串串串总是降低性能的假设相反，适度允许串串串可提升 OMINs 的性能。
• 通过时分复用和扩展技术管理串串串的网络中，带宽效率得到提升。
• 时分复用通过在多个时隙中调度消息，有效降低了串串串的影响。
• 空间域扩展技术（即每个时隙中每个交叉开关元件仅限制一个输入和一个输出）能有效减少串串串干扰。
• 结果表明，当串串串未被完全消除时，OMINs 可实现更高的吞吐量，表明串串串抑制与资源利用之间存在性能权衡。
• 研究证实，与严格无串串串配置相比，可控串串串的 OMINs 在有效带宽和排列效率方面表现更优。