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)是近年來光交換技術(shù)研究領(lǐng)域的熱點。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，同時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)。 由于國內(nèi)外對OBS技術(shù)的研究剛剛啟動不久，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)問題，對現(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、資源競爭解決機制以及服務(wù)質(zhì)量保證機制等關(guān)鍵理論技術(shù)進行了全面、系

2、統(tǒng)的研究，并針對研究中發(fā)現(xiàn)的一些問題和不足，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)留和路由機制——基于分割的資源預(yù)留與路由機制(PRRRS：Partition-basedResourceReservationandRoutingStrategy)。PRRRS機制把一個OBS網(wǎng)絡(luò)的所有核心節(jié)點分割成幾個自治區(qū)。在自治區(qū)內(nèi)和區(qū)間施行不同的路由機制，結(jié)合了FPR和HHR兩種路由機制的優(yōu)

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

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

5、相同目的邊緣節(jié)點地址而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延均在嚴格監(jiān)控之下，保證了服務(wù)質(zhì)量。通過仿真驗證可以得到，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)沖突問題。

6、 (3)提出了一種改進的偏射路由策略——基于負載平衡的偏射路由策略(LBDRS：LoadBalancingbasedDeflectionRoutingStrategy)。在LBDRS偏射路由策略中，當競爭發(fā)生時，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競爭的突發(fā)進行偏射，而是根據(jù)當前節(jié)點的下一跳節(jié)點的流量負載情況決定偏射路由。另外，為了避免不必要的偏射，基于偏置時間的考慮，LBDRS在突發(fā)控制分組中加入了“當

7、前最大剩余跳數(shù)”這一字段?？刂品纸M每經(jīng)過一個核心節(jié)點，此字段值減1。LBDRS以此字段值作為當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)競爭問題，改善網(wǎng)絡(luò)性能。 (4)提出了一種在OBS網(wǎng)絡(luò)中融合多種競爭解決技術(shù)的QoS保障方案，該方案在低優(yōu)先級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)幾種競爭解決技術(shù)

8、相結(jié)合的競爭解決機制，來增強光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量保障能力。通過將本方案與QiaoChunming提出的基于額外偏置時間的QoS機制的比較，由于本方案采用等效的低優(yōu)先級直接丟棄機制，避免了在基于額外偏置時間的QoS機制中由于額外偏置時間的增加導致的網(wǎng)絡(luò)延遲的提高，同時，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態(tài)負載平衡策略，用于解決基于負載均衡考慮的整個網(wǎng)絡(luò)從源端到目的端的基本路徑的選擇問題。在提出的新型的動態(tài)負載平衡策略中，首先從整個OBS網(wǎng)絡(luò)的負載均衡出發(fā)，對網(wǎng)絡(luò)流量建模，確定目標函數(shù)，使當前網(wǎng)絡(luò)所有光纖鏈路上剩余帶寬的最小值最大化。根據(jù)建立的負載平衡數(shù)學模型來定義OBS網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)由各節(jié)點通往各目的節(jié)點的基本路由路徑組，并確定各路徑