光分組交換網(wǎng)中的緩存與轉發(fā)技術研究.pdf

1、光纖通信已逐漸成為現(xiàn)代通信傳輸特別是干線傳輸?shù)闹饕绞?，并正在向全光網(wǎng)絡的方向發(fā)展。全光網(wǎng)的核心技術主要包括兩部分，一個是光的傳輸，另外一個是光的交換。超高速傳輸和超大容量密集波分復用技術極大地提高了光鏈路的傳輸容量，光交換技術則亟需進一步突破。在已開展研究的幾種光交換模式中，光分組交換(OPS)因其交換粒度小、調度靈活等優(yōu)點被普遍認為是光交換技術的發(fā)展方向。在OPS網(wǎng)絡中，當同一波長信道上的多個光分組同時到達相同的輸出端口時就會產生競

2、爭，因此如何解決光分組的競爭沖突問題成為實現(xiàn)OPS的關鍵之一。采用合適的光分組緩存和轉發(fā)技術是解決或降低光分組競爭的有效途徑，本文對OPS網(wǎng)絡中節(jié)點的緩存結構、緩存調度算法、緩存的服務性能分析以及光分組轉發(fā)的負載均衡技術展開系列研究，包括： ⑴研究了光緩存技術，提出了一種基于循環(huán)隊列的光電混合緩存方案。為了克服目前光分組交換節(jié)點中光纖延遲線利用效率低下的問題，采用由環(huán)狀的光纖延遲線緩存結構和電緩存結構兩部分組成的光電混合緩存結構

3、。其中環(huán)狀的光纖延遲線緩存結構由若干條固定長度的光纖延遲線緩存單元串聯(lián)連接組成，用于循環(huán)光分組隊列存取。該結構不僅能夠顯著減少節(jié)點中光纖延遲線的總長度、提高光纖延遲線的利用效率，而且能夠改善節(jié)點解決競爭沖突的能力、降低丟包率。 ⑵提出和研究了離散延時緩存模型(QDBmodel)?？紤]到FDL的離散延時緩存特性，定義了延遲時間(DelayTime)和等待時間(WaitingTime)兩個重要概念并仔細討論了兩者之間的差異和聯(lián)系。Q

4、DBmodel未對光分組的到達過程與光分組長度分布作任何限制，給出了一種研究延遲時間和等待時間分布函數(shù)的理論方法并且能獲得解析結果，其正確性經由計算機仿真得到了驗證。 ⑶研究了等待位置數(shù)有限的OPS節(jié)點緩存性能。從已得到的QDBmodel出發(fā)可以獲得延遲時間的概率分布生成函數(shù)。結合嵌入馬爾科夫鏈(EmbeddedMarkovChain)方法能夠求得節(jié)點的隊長統(tǒng)計分布和丟包率；討論了極限最大修正平均到達率、極限最大服務強度等服務飽

5、和狀態(tài)參數(shù)；獲得了延遲時間、等待時間和預約時間等各項重要性能參數(shù)的均值。 ⑷研究了最大緩存時延有限的OPS節(jié)點性能。利用虛等待時間(VWT:VirtualWaitingTime)方法，將虛等待時間分布函數(shù)與QDBmodel中的等待時間分布函數(shù)聯(lián)系起來，得到了光分組丟包率的解析表達式，再結合極值理論便可以討論節(jié)點緩存性能的優(yōu)化問題。對于可變分組長度和固定分組長度的光分組業(yè)務得到了節(jié)點的最優(yōu)緩存粒度。這些研究為節(jié)點緩存結構的設計提供