多播光交换网络核心节点结构研究

论文摘要

光交换网络核心节点对由网络边缘节点转发至外部出的信号进行分析、处理、复制并转发至目的端。因此,低的时延、小的功率损耗、简单的拓扑结构、无阻塞性能及强的业务处理能力是核心节点所必须具备的,尤其是在网络用户与业务量呈数量级增长的今天,对核心节点的要求将会越来越高。核心节点自然而然成为研究的重点,但诸如波长变换器等全光逻辑器件的制作成本高昂且距离实用化还有一定距离,又使得对核心节点的研究成为难点。近年来对核心节点的研究已经取得了长足的进步,而且随着光交换技术的不断向前发展,核心节点技术必然会取得更大的进步。首先,文章分析了一些经典核心节点的结构,例如SPN、SPC、SPL等结构。并在此基础上利用多波长变换器（MWC:Multiple Wavelength Converter）构造了具有多播功能的空分交换单元—MWC-MSD（MWC-Multicast Space Division）,与著名的SaD模块相比较,虽然空间复杂度比较复杂,但具有冲突解决能力。在此交换单元基础上,构建出了具有多播功能的核心节点交换结构—MWC-MSDⅠ、MWC-MSDⅡ和MWC-MSDⅢ。从器件复杂度的角度对三种结构进行了对比分析。其次,对所提出的交换结构的阻塞性能进行了分析,证明了在第二章中所提出的交换结构是严格无阻塞的;接着通过利用三级Clos网络构造无阻塞网络结构的思想对所提出的结构进行了修改,利用AWGR作为结构的中间交换级,然后给出了所修改的结构分别为严格无阻塞、可重构造无阻塞和广义无阻塞时,各自应该满足的条件为:1、MMA是严格无阻塞的的,当m≥f+w-1;2、MMA是可重构无阻塞的,当m≥max{f 2,w};3、MMA是广义无义无阻塞的,当:m>2（f - 1）lgf / lglgf + （w - 1） （lgf）1/2,f≥w m>（f - 1） [ lgf ] + 2（w -1）,f < w。再次,针对全波长变换器（FWC:Full Wavelength Converter）的成本高昂和制作工艺上的难度提出用有限波长变换器来实现多波长变换器,并从具体的例子继而推广到一般情形说明了提出的设想是可行的。最后,对核心节点调度算法做了一点研究,根据第二章的结构提出了两种算法:Algorihtms1和Algorithms2。以及优先级算法AlgorithmsPriority,并且给出了业务强度ρw和多播连接θ不同时的仿真图,证明了算法的正确性。接着提出了MA（Multicasting First）和UA（Unicasting First）两种算法思想。全文总结中提出了课题研究的不足和应当改进的地方,最后是展望前景并提出下一步要进行的工作。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 光交换技术的背景和发展现状
• 1.2 OCS、OPS、OBS 的研究现状
• 1.3 光交换网络核心节点的组成结构
• 1.4 多播光交换技术
• 1.4.1 研究多播光交换技术的意义
• 1.4.2 多播光交换技术研究现状
• 1.5 本文的研究内容及安排
• 第二章 MWC-MSD 模块构建多播光交换网核心节点交换结构
• 2.1 多播光交换模块的研究现状
• 2.2 多波长变换器及其应用
• 2.3 MWC-MSD 模块的实现
• 2.4 利用MWC-MSD 构造核心节点交换结构
• 2.5 本章小结
• 第三章 MWC-MSD 交换结构的阻塞性分析
• 3.1 无阻塞交换网络概念的引入
• 3.2 核心节点的阻塞性分析
• 3.3 基于MWC-MSD 的核心节点交换结构是严格无阻塞的
• 3.4 改进的交换结构阻塞性分析
• 3.5 本章小节
• 第四章 利用有限多波长变换器构造核心节点交换结构
• 4.1 有限多波长变换器概念的引入
• 4.2 有限波长变换器构造多波长变换器问题的描述
• 4.2.1 波长变换相关知识
• 4.2.1.1 顺序的集合波长变换方式
• 4.2.1.2 循环对称波长变换方式
• 4.2.1.3 当k=6,d=2,3,4 的情况
• 4.2.1.4 当k=8,10，d≥k/2 的情形
• 4.3 利用有限多波长变换器（LMWC）来构造核心节点交换结构
• 4.4 利用有限波长变换器（LWC）来构造核心节点交换结构
• 4.5 本章小节
• 第五章 关于节点的调度算法研究
• 5.1 光交换节点调度算法的背景及研究现状
• 5.2 基于MWC-MSD 结构的调度算法
• 5.3 基于FDL 的MWC-MSD 结构调度算法的研究
• 5.4 本章小节
• 第六章 全文总结
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介及攻读硕士期间取得的研究成果