光子網(wǎng)格關鍵技術研究.pdf

1、急速增長的網(wǎng)絡帶寬和不斷出現(xiàn)的新型業(yè)務是光網(wǎng)絡的研究與發(fā)展的兩個重要驅(qū)動力。一方面，目前主干商業(yè)網(wǎng)絡的帶寬已經(jīng)達到10Gb/s并逐步向100Gb/s演化，這就使得一些過去難以實現(xiàn)的數(shù)據(jù)密集型業(yè)務得到了實現(xiàn)的可能；另一方面，一些新的分布式業(yè)務，如：高能物理，地球科學，天文學數(shù)據(jù)共享以及擁有廣闊應用前景的網(wǎng)格計算等，進一步促進了寬帶通信網(wǎng)絡在世界范圍內(nèi)的廣泛配置。在這種背景下，研究適合于新型業(yè)務、特別是網(wǎng)格計算的光網(wǎng)絡架構、協(xié)議與算法得到了

2、世界范圍內(nèi)來自工業(yè)界和學術界的人士的廣泛關注。這種利用光網(wǎng)絡支持網(wǎng)格計算的解決方案通常被稱之為光子網(wǎng)格問題，對于它的研究在世界范圍內(nèi)才剛剛起步，還有許多關鍵技術需要解決。 為此，結合網(wǎng)格任務的不同種類與特點，本文重點研究了光子網(wǎng)格的架構、資源查找與管理算法以及支持網(wǎng)格計算的兩種光網(wǎng)絡：光突發(fā)交換網(wǎng)絡(OBS)與自動交換光網(wǎng)絡(ASON)的若干關鍵技術，實驗與仿真結果表明了所提架構、協(xié)議、算法與相關網(wǎng)絡機制可以極大的提升網(wǎng)格任務在

3、光網(wǎng)絡中的性能。 論文的主要工作歸納如下： 1.首先，針對光子網(wǎng)格的體系架構展開研究。從需求上看，對于支持網(wǎng)格應用而言，僅由光網(wǎng)絡提供高帶寬是遠遠不夠的，還需要研究結合資源查找和管理功能的網(wǎng)格架構?；谶@一點，本文提出并研究了多種新穎的光子網(wǎng)格網(wǎng)絡架構，包括基于會話發(fā)起協(xié)議(SIP)-OBS的架構，P2P-OBS的架構，P2P/SIP/OBS混合架構，P2P及客戶.服務器(C-S)混合架構以及OBS-通用多協(xié)議標簽交換(

4、GMPLS)自組織架構。結合基于標簽的OBS(LOBS)網(wǎng)絡實驗平臺及基于Globus Tookit搭建的網(wǎng)格視頻點播系統(tǒng)，實驗驗證了這些新的光子網(wǎng)格架構，實驗結果表明這些架構可以解決傳統(tǒng)C-S架構中存在的諸多問題并更好的支持未來的網(wǎng)格計算。 2.其次，研究了支持網(wǎng)格技術的OBS網(wǎng)絡若干關鍵技術。在Grid over OBS架構中，一個重要的問題就是傳輸層協(xié)議TCP無法滿足網(wǎng)格業(yè)務在OBS網(wǎng)絡上的傳輸需求。為了尋找到一種在Gri

5、d over OBS架構下的最有效的傳輸層協(xié)議，首先從3種不同的高速TCP種類中挑選出3種最具代表性的高速TCP協(xié)議，包括HSTCP，Westwood和FASTTCP，隨后提出了一個修正的TCP Reno over OBS的理論模型，與之前的模型相比，修正模型考慮了慢啟動的影響，因此可以更加精確的評估TCP Reno的吞吐量，同時該修正模型可以分析上述高速TCP協(xié)議在OBS網(wǎng)絡上的性能，最后通過一個配置為高時延帶寬積的LOBS實驗平臺，

6、實驗驗證了修正理論模型與高速TCP的性能。同時，考慮到Reno仍然是目前Internet中最普及的傳輸層協(xié)議，為了提升TCP Reno在OBS網(wǎng)絡中的性能，提出了幾種OBS組包及調(diào)度策略。與之前的工作不同，所提策略的重點集中在TCP應答報文(ACK)上，通過分析傳統(tǒng)的組包策略的缺點及ACK包的特點，提出了一種獨立ACK組包策略(Independent ACK Assembly，IAA)并在該策略基礎上提出了若干擴展策略?；贜S2的仿真

7、結果表明這些策略可以較大的提升TCPReno在OBS網(wǎng)絡上的吞吐量性能，因此更適合于網(wǎng)格計算等數(shù)據(jù)密集型業(yè)務。 3.最后，研究了支持網(wǎng)格技術的ASON網(wǎng)絡，集中在研究網(wǎng)格任務在ASON網(wǎng)絡中的阻塞問題以及如何提升網(wǎng)格任務在ASON網(wǎng)絡中傳輸?shù)男?。首先分析了網(wǎng)格任務在ASON網(wǎng)絡中的擁塞并提出了一種計算網(wǎng)格任務在ASON網(wǎng)絡中阻塞率的算法，與之前的研究不同，本文充分考慮了ITU-T建議中關于ASON網(wǎng)絡呼叫與連接分離的性質(zhì)，并著