
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1、隨著通信量的增加和現(xiàn)代社會(huì)對(duì)通信依賴性的增強(qiáng),人們對(duì)骨干網(wǎng)絡(luò)的帶寬和服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service,QoS)提出了更高的要求,促使專家學(xué)者們加快了對(duì)全光網(wǎng)絡(luò)的研究。目前提出的實(shí)現(xiàn)方案主要有光電路交換(optical Circuit Switching,OCS)、光分組交換(optical Packet Switching,OPS)和光突發(fā)交換(Optical Burst Switching,OBS)三種方式。OBS汲取了
2、OCS和OPS的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)避免了它們的不足,被認(rèn)為是現(xiàn)有條件下實(shí)現(xiàn)下一代全光互聯(lián)網(wǎng)最有競(jìng)爭(zhēng)力的交換和傳輸技術(shù)。 光突發(fā)交換技術(shù)能承載上層不同種類的應(yīng)用,如何滿足這些應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量要求以及如何實(shí)施對(duì)OBS網(wǎng)絡(luò)本身的故障管理,是目前以及今后一段時(shí)間針對(duì)OBS研究的重點(diǎn),這也是本文研究的主要內(nèi)容。本文重點(diǎn)研究了影響光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的核心節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)信道調(diào)度算法、核心網(wǎng)絡(luò)的競(jìng)爭(zhēng)解析機(jī)制以及光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)的故障監(jiān)測(cè)機(jī)制等重要問題。
3、 經(jīng)典的OBS數(shù)據(jù)信道調(diào)度算法LAUC復(fù)雜度低,但數(shù)據(jù)突發(fā)(Data Burst,DB)的丟失率比較高;而LAUC-VF算法充分利用了DB之間的空閑(void),因此,DB的丟失率雖小,但時(shí)間復(fù)雜度高。本文第二章在對(duì)現(xiàn)有OBS網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信道調(diào)度算法研究的基礎(chǔ)上,融合LAuC及LAUC-VF兩個(gè)算法的優(yōu)點(diǎn)又克服了它們的缺點(diǎn),提出了基于數(shù)據(jù)突發(fā)長(zhǎng)度(Data Burst Length-Based,DBIB)及基于空閑間隔(Void-Base
4、d,VB)兩種調(diào)度算法。它們的基本思想是根據(jù)在一定時(shí)間窗口T內(nèi)已調(diào)度成功的DB或者根據(jù)信道的空閑情況設(shè)定一個(gè)閾值,如果新到達(dá)的DB的長(zhǎng)度大于閾值,采用LAUC算法來(lái)調(diào)度;否則采用LAUC-VF算法來(lái)調(diào)度。仿真結(jié)果表明,這兩種算法可以在實(shí)現(xiàn)較低運(yùn)行時(shí)間的同時(shí)實(shí)現(xiàn)較小的DB的丟失率。 第三章首先對(duì)基于偏射路由的OBS網(wǎng)絡(luò)競(jìng)爭(zhēng)解析機(jī)制進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)偏射路由機(jī)制可能會(huì)導(dǎo)致偏射路由上正常(非偏射)突發(fā)的丟失率上升,針對(duì)這個(gè)缺點(diǎn)提出了無(wú)優(yōu)
5、先等級(jí)區(qū)分的基于競(jìng)爭(zhēng)控制的條件偏射路由算法和有優(yōu)先等級(jí)區(qū)分的基于競(jìng)爭(zhēng)控制的條件偏射路由算法。這兩種算法根據(jù)定義的偏射條件檢測(cè)函數(shù),有條件的偏射或丟棄競(jìng)爭(zhēng)突發(fā),或限制偏射的高等級(jí)突發(fā)搶占正常突發(fā)預(yù)留資源的能力來(lái)保證正常突發(fā)的QoS。仿真結(jié)果表明我們所提出的算法可以很好地控制偏射突發(fā)對(duì)偏射路由上正常流量的影響并有效的提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的突發(fā)丟失性能。 偏射路由是從本地節(jié)點(diǎn)層面來(lái)解決OBS核心網(wǎng)絡(luò)競(jìng)爭(zhēng)問題,第四章則是從網(wǎng)絡(luò)層面來(lái)解決這個(gè)問題
6、。OBS核心網(wǎng)絡(luò)中目前研究采用的路由機(jī)制多是最短路徑優(yōu)先的路由選擇機(jī)制,這種路由機(jī)制本身的缺陷會(huì)使網(wǎng)絡(luò)有較大的阻塞概率,不能實(shí)時(shí)反映網(wǎng)絡(luò)流量的變化,同時(shí)對(duì)不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞倪m應(yīng)性較差。本章提出了一種OBS網(wǎng)絡(luò)中能實(shí)現(xiàn)負(fù)載平衡的路由機(jī)制,對(duì)一個(gè)請(qǐng)求選擇一條可以使網(wǎng)絡(luò)中各鏈路使用波長(zhǎng)數(shù)的統(tǒng)計(jì)方差最小的路由。仿真結(jié)果表明,該方法在阻塞概率方面要優(yōu)于最短路徑路由機(jī)制;而在傳輸延遲性能方面接近于最短路徑路由機(jī)制,同時(shí)對(duì)于不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟约肮?jié)點(diǎn)流量的
7、變化都具有一定的適應(yīng)性。 第五章在第四章的基礎(chǔ)上研究了考慮抗毀性能的OBS網(wǎng)絡(luò)中負(fù)載平衡的路由方法。該方法旨在保證網(wǎng)絡(luò)具有抗毀能力的同時(shí)盡量減少全網(wǎng)光域所使用的總波長(zhǎng)數(shù),降低網(wǎng)絡(luò)成本和控制復(fù)雜度;選擇路由時(shí)盡量保證全網(wǎng)負(fù)載平衡。文中以全網(wǎng)使用的波長(zhǎng)數(shù)最少為優(yōu)化目標(biāo),建立新的整數(shù)線性規(guī)劃模型對(duì)多光纖網(wǎng)狀OBS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了抗毀設(shè)計(jì),使用的保護(hù)策略包括共享通路保護(hù)和共享鏈路保護(hù)。文章用NSFNET網(wǎng)作為范例給出了波長(zhǎng)總數(shù)和光纖總數(shù)的優(yōu)化
8、結(jié)果,并研究了不同保護(hù)策略對(duì)目標(biāo)函數(shù)值的影響。仿真結(jié)果表明,該算法可有效地減少了全網(wǎng)總體所需的波長(zhǎng)數(shù),降低了網(wǎng)絡(luò)成本。 第六章在研究OBS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和信令協(xié)議特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,提出了一種用于光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)的故障監(jiān)測(cè)機(jī)制,該機(jī)制針對(duì)傳統(tǒng)光網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)方法在光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下必然產(chǎn)生過(guò)多誤告警的缺陷,充分利用突發(fā)控制分組所包含的數(shù)據(jù)信道占用信息,控制監(jiān)測(cè)點(diǎn)的告警允許時(shí)間,并使用告警過(guò)濾模塊,有效過(guò)濾DB之間的長(zhǎng)時(shí)間空隙導(dǎo)致的誤告警,使故障
9、監(jiān)測(cè)點(diǎn)為故障定位模塊提供更為可靠的告警信息,從而達(dá)到快速故障檢測(cè)和故障定位的目的。仿真和分析表明該機(jī)制能有效減少誤告警數(shù)目,而幾乎不產(chǎn)生漏告警,特別是在需要的故障檢測(cè)時(shí)間越短時(shí),過(guò)濾掉的誤告警數(shù)目越多。 第七章在充分研究OBS網(wǎng)絡(luò)特性和光性能監(jiān)測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)上,提出了探測(cè)突發(fā)的概念,并提出了利用探測(cè)突發(fā)監(jiān)視OBS網(wǎng)絡(luò)性能和故障的監(jiān)測(cè)機(jī)制,該機(jī)制在OBS節(jié)點(diǎn)向數(shù)據(jù)信道周期性地或以某種特定方式發(fā)送探測(cè)突發(fā),并在每個(gè)下一跳節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)探測(cè)突發(fā)
10、的誤碼情況,分析其誤碼特點(diǎn),依此來(lái)評(píng)估每?jī)蓚€(gè)節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)信道狀態(tài),判斷被監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)是否有故障發(fā)生。該機(jī)制能在很短時(shí)間內(nèi)定位突然中斷或惡化的故障信道,還可對(duì)所監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)的老化等軟故障進(jìn)行有效的預(yù)警和評(píng)估,具有很高的實(shí)用價(jià)值和可操作性。同時(shí),針對(duì)光突發(fā)交換網(wǎng)狀網(wǎng)中采用逐跳探測(cè)的故障監(jiān)測(cè)方法監(jiān)測(cè)成本過(guò)高的缺陷,提出了基于探測(cè)圈覆蓋的故障監(jiān)測(cè)機(jī)制。該機(jī)制利用啟發(fā)式深度優(yōu)先搜索(HDFS)、最短路徑歐拉匹配(SPEM)和啟發(fā)式生成樹圈覆蓋(HST)三
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