光突發(fā)交換網(wǎng)絡的多機仿真平臺搭建及其公平性研究.pdf

1、目前已經(jīng)提出了三種光交換技術：光線路交換(OCS)、光分組交換(OPS)和光突發(fā)交換(OBS,Optical Burst Switching)。光突發(fā)交換結合了光線路交換和光分組交換的優(yōu)點,又克服了兩者的不足,很有希望成為IP over WDM的解決方案。本文對TCP流量和UDP流量接入OBS網(wǎng)絡進行分析,發(fā)現(xiàn)OBS網(wǎng)絡在接入這兩種流量時會產(chǎn)生嚴重的公平性問題。TCP的擁塞控制機制不完全適應OBS網(wǎng)絡的資源調(diào)度和丟包策略,因此當OBS網(wǎng)

2、絡中出現(xiàn)丟包時,TCP會自發(fā)地降低發(fā)送速率,從而導致TCP吞吐量被抑制在較低的水平。為了改進OBS網(wǎng)絡的公平性,本文對OBS網(wǎng)絡的信道調(diào)度機制作了一定改進：在邊緣節(jié)點處,將TCP分組和UDP分組分開組包,在核心節(jié)點處,采用保護TCP流量的丟包策略,從而有效地提高了網(wǎng)絡的公平性。為了驗證引入公平性機制的OBS網(wǎng)絡的網(wǎng)絡性能,并得到更加貼近真實網(wǎng)絡情況的實驗結果。本文分析了網(wǎng)絡仿真軟件NS的仿真(Emulation)功能,并進行了進一步的擴

3、展和完善。在此基礎上搭建了OBS-NSE多機聯(lián)合仿真(Emulation)平臺。該平臺上的OBS網(wǎng)絡由一個核心節(jié)點、三個邊緣節(jié)點構成,負載業(yè)務采用TCP協(xié)議和UDP協(xié)議。OBS-NSE平臺將真實網(wǎng)絡負載接入仿真環(huán)境中的OBS網(wǎng)絡,得到了更加接近真實的仿真實驗數(shù)據(jù)。本文對多機仿真和單機模擬的實驗進行對比,當接入負載較小時,兩者的結果比較相近,而接入的網(wǎng)絡負載比較大時,受實際網(wǎng)絡設備性能的影響,多機仿真平臺下的吞吐量要小于單機模擬平臺下的吞

4、吐量。仿真實驗結果顯示,OBS-NSE平臺的Emulation功能會受到真實網(wǎng)絡設備性能的影響,因此能夠更好地反映真實網(wǎng)絡的狀況。我們在OBS-NSE仿真平臺上進行公平性機制的驗證實驗。相等速率的TCP流量和UDP流量同時接入OBS網(wǎng)絡,兩者的速率同步提高時,接入傳統(tǒng)OBS網(wǎng)絡的UDP流量的吞吐量隨著自身速率的提高線性增長,而TCP吞吐量在網(wǎng)絡負載達到0.2以后即被抑制在恒定的值附近,進入飽和狀態(tài)。將公平性機制引入OBS網(wǎng)絡后,UDP的

5、吞吐量依舊保持著近似線性的增長,公平性機制對UDP流量的影響不大,而它對TCP的影響非常顯著,TCP吞吐量進入飽和狀態(tài)時的值提高到原先的3.8倍左右,約5.8dB。實驗結果有力地佐證了公平性機制在改進網(wǎng)絡性能、提高網(wǎng)絡公平性方面的作用。要更加嚴格地檢驗公平性機制的有效性,我們應該搭建實際的網(wǎng)絡進行研究。然而搭建實際的網(wǎng)絡需要更多的設備投入。同時,OBS-NSE多機仿真平臺本身的性能存在著可以提升的空間,OBS網(wǎng)絡的公平性也還需要更多的探