光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、光突發(fā)交換技術(shù)(OBS)是近年來(lái)光交換技術(shù)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。由于光突發(fā)交換結(jié)合了光路交換(OCS)與光分組交換(OPS)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也避免了它們的不足，有望成為下一代光網(wǎng)絡(luò)的核心交換技術(shù)。 由于國(guó)內(nèi)外對(duì)OBS技術(shù)的研究剛剛啟動(dòng)不久，一些相關(guān)理論與技術(shù)還不成熟，因此，本論文的研究著眼于OBS網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵理論與技術(shù)問(wèn)題，對(duì)現(xiàn)有的OBS網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)、控制協(xié)議、突發(fā)裝配策略、資源競(jìng)爭(zhēng)解決機(jī)制以及服務(wù)質(zhì)量保證機(jī)制等關(guān)鍵理論技術(shù)進(jìn)行了全面、系

2、統(tǒng)的研究，并針對(duì)研究中發(fā)現(xiàn)的一些問(wèn)題和不足，提出一些新的思路、算法或者策略。以下是本論文的創(chuàng)新性工作： (1)提出了一種新型的資源預(yù)留和路由機(jī)制——基于分割的資源預(yù)留與路由機(jī)制(PRRRS：Partition-basedResourceReservationandRoutingStrategy)。PRRRS機(jī)制把一個(gè)OBS網(wǎng)絡(luò)的所有核心節(jié)點(diǎn)分割成幾個(gè)自治區(qū)。在自治區(qū)內(nèi)和區(qū)間施行不同的路由機(jī)制，結(jié)合了FPR和HHR兩種路由機(jī)制的優(yōu)

3、點(diǎn)，仿真結(jié)果表明，在可擴(kuò)展性，總體吞吐量以及平均端到端延時(shí)方面PRRRS機(jī)制在FPR和HHR兩種機(jī)制之間取得了一個(gè)折中的效果，同時(shí)，PRRRS機(jī)制的節(jié)點(diǎn)處理時(shí)間低于HHR機(jī)制，突發(fā)阻塞率低于FPR機(jī)制。 (2)提出了一種基于自適應(yīng)突發(fā)裝配長(zhǎng)度和周期的允許不同CoS混裝的組合式裝配方案(CBAS：CompositeBurstAssemblyStrategywithAdaptiveAssemblyLengthandPeriod)，其

4、特點(diǎn)概括如下： 首先，CBAS采用時(shí)延最小、裝配粒度最大的集中數(shù)據(jù)排隊(duì)方式。 其次，CBAS采用本文首次提出的流量負(fù)載高低判決法實(shí)施突發(fā)裝配策略。在實(shí)施突發(fā)裝配過(guò)程中，設(shè)置流量負(fù)載監(jiān)視參數(shù)，每完成一次突發(fā)裝配過(guò)程則根據(jù)當(dāng)前流量負(fù)載監(jiān)視參數(shù)及當(dāng)前突發(fā)裝配長(zhǎng)度和周期的閾值三者結(jié)合起來(lái)綜合判斷當(dāng)前閾值是否適用于當(dāng)前流量負(fù)載情況，從而使突發(fā)裝配長(zhǎng)度和周期隨流量負(fù)載情況逐漸調(diào)整，直至適合于當(dāng)前流量狀況。 再次，CBAS允許

5、相同目的邊緣節(jié)點(diǎn)地址而CoS(ClassofService)不同的數(shù)據(jù)在一定策略下混裝在同一突發(fā)中，一方面滿足了突發(fā)裝配長(zhǎng)度最小值的要求，另一方面可以利用現(xiàn)有可利用的資源將較低CoS等級(jí)的數(shù)據(jù)一并裝配到突發(fā)包中并發(fā)送出去，做到了資源的合理利用。 最后，在CBAS策略下，突發(fā)裝配粒度和最大裝配時(shí)延均在嚴(yán)格監(jiān)控之下，保證了服務(wù)質(zhì)量。通過(guò)仿真驗(yàn)證可以得到，CBAS的突發(fā)阻塞率較其他幾種突發(fā)裝配方案更低，能有效地避免連續(xù)沖突問(wèn)題。

6、 (3)提出了一種改進(jìn)的偏射路由策略——基于負(fù)載平衡的偏射路由策略(LBDRS：LoadBalancingbasedDeflectionRoutingStrategy)。在LBDRS偏射路由策略中，當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)發(fā)生時(shí)，不是按照通常采用的hotpotato算法或者最短路徑作為偏射路由對(duì)競(jìng)爭(zhēng)的突發(fā)進(jìn)行偏射，而是根據(jù)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的下一跳節(jié)點(diǎn)的流量負(fù)載情況決定偏射路由。另外，為了避免不必要的偏射，基于偏置時(shí)間的考慮，LBDRS在突發(fā)控制分組中加入了“當(dāng)

7、前最大剩余跳數(shù)”這一字段。控制分組每經(jīng)過(guò)一個(gè)核心節(jié)點(diǎn)，此字段值減1。LBDRS以此字段值作為當(dāng)前是否偏射以及選擇哪條路由路徑偏射的重要依據(jù)之一。仿真結(jié)果表明，LBDRS較傳統(tǒng)偏射路由策略和最短路徑路由策略，突發(fā)阻塞率最低，有效地解決突發(fā)競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題，改善網(wǎng)絡(luò)性能。 (4)提出了一種在OBS網(wǎng)絡(luò)中融合多種競(jìng)爭(zhēng)解決技術(shù)的QoS保障方案，該方案在低優(yōu)先級(jí)直接丟棄算法的基礎(chǔ)上，采用由LAUC-VF算法、偏射路由、突發(fā)分片技術(shù)幾種競(jìng)爭(zhēng)解決技術(shù)

8、相結(jié)合的競(jìng)爭(zhēng)解決機(jī)制，來(lái)增強(qiáng)光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量保障能力。通過(guò)將本方案與QiaoChunming提出的基于額外偏置時(shí)間的QoS機(jī)制的比較，由于本方案采用等效的低優(yōu)先級(jí)直接丟棄機(jī)制，避免了在基于額外偏置時(shí)間的QoS機(jī)制中由于額外偏置時(shí)間的增加導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)延遲的提高，同時(shí)，結(jié)合LAUC-VF算法、偏射路由、突發(fā)分片技術(shù)有效地減少了突發(fā)丟包現(xiàn)象，保證了OBS網(wǎng)絡(luò)中關(guān)鍵業(yè)務(wù)的傳輸質(zhì)量，增強(qiáng)了OBS網(wǎng)絡(luò)的資源利用率。仿真結(jié)果表明，提出的新的方案

9、與其他幾種方案相比，本方案可以有效的增強(qiáng)光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量保障能力。 (5)提出了一種新型的動(dòng)態(tài)負(fù)載平衡策略，用于解決基于負(fù)載均衡考慮的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)從源端到目的端的基本路徑的選擇問(wèn)題。在提出的新型的動(dòng)態(tài)負(fù)載平衡策略中，首先從整個(gè)OBS網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡出發(fā)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量建模，確定目標(biāo)函數(shù)，使當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)所有光纖鏈路上剩余帶寬的最小值最大化。根據(jù)建立的負(fù)載平衡數(shù)學(xué)模型來(lái)定義OBS網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)由各節(jié)點(diǎn)通往各目的節(jié)點(diǎn)的基本路由路徑組，并確定各路徑