TWT光突发网络体系结构及其QoS控制研究

论文摘要

随着因特网和通信技术的发展,新业务不断涌现,特别是IP数据业务的迅猛崛起,导致全球信息量呈级数增长,通信业务由传统单一的电话业务转向高速IP数据和多媒体应用为代表的宽带业务如视频会议,视频点播等,对通信网络的传输速度,容量和服务质量提出了越来越高的要求。光纤的巨大潜在带宽和波分复用技术的成熟应用,使光纤通信成为支撑通信传输网络的主流技术。由于目前缺乏光随机存储器和成熟的全光处理技术,光分组交换网络技术还处于研究阶段;而光线路交换网络技术虽然相对成熟,但在目前网络流量具有自相似性的情况下,对带宽和网络资源的使用不够充分有效;因光突发交换网络能够结合前面两者的优点而倍受关注,但是较高的突发丢失率和突发竞争问题比较突出,因此有待进一步研究和解决。考虑到当前光器件发展的水平和网络互联的机制,本论文提出了一种简单的优化整合使用光时分复用技术和光波分复用技术而构建的广域骨干网络的体系结构。由于在区域网络中使用光时分复用技术,而在长距离骨干网络中使用光波分复用技术,因此称之为TWT光突发网络。在TWT光突发网络中,带宽分配的粒度被减小至单个时隙,而不是整个波长,因此能够使得带宽的利用更充分有效;另外,带宽的分配是依据各边缘节点的带宽预约信息而动态进行的,因此能够适应IP数据流量具有的高突发性。众所周知,传统的因特网提供的是一种“尽力而为”的单一服务方式,所有的数据流被“一视同仁”,公平的竞争网络资源,预期的服务质量QoS只能依赖于链路上当前流量的负载情况来决定。但是随着因特网的逐渐商业化,在因特网上出现了很多新的应用程序,它们对网络的服务质量有着非常不同的要求,因此,就需要有多种级别的服务类型来满足这些新的要求。本论文详细分析了目前网络服务质量QoS研究领域内的成果,并且结合TWT光突发网络体系结构自身的特点,提出了融合的QoS体系结构,综合利用了区分服务DiffServ,综合服务IntServ以及标记交换的思想,并在此基础上提出了基于新优先级的支持服务质量(QoS)的动态带宽分配方法。与传统的优先级机制相比,这种新的优先级机制在分配带宽时,不但考虑到流量的类型,而且把该突发流量在队列中的等待时间和它本身的长度也考虑在内;另外对实时应用所产生的流量,本论文还特别设计了紧急控制的方法,提出了一种同时使用长度阈值和时间阈值的队列控制方法;基于新的优先级,本文提出了三种不同的带宽分配方法:比例分配、受限分配和剥夺分配。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 研究的背景和意义
• 1.2 研究的内容
• 1.3 研究的创新点
• 1.4 本文的组织结构
• 2 光通信网络技术研究综述
• 2.1 引言
• 2.2 光通信网络产生的背景
• 2.2.1 现有网络的局限性
• 2.2.2 下一代网络的特征
• 2.3 光多路复用技术
• 2.3.1 光复用技术概述
• 2.3.2 光波分复用OWDM
• 2.3.3 光时分复用OTDM
• 2.3.4 光码分复用OCDM
• 2.3.5 各种复用技术的比较
• 2.4 光交换技术
• 2.4.1 光线路交换OCS
• 2.4.2 光分组交换OPS
• 2.4.3 光突发交换OBS
• 2.4.4 光标记交换OLS
• 2.4.5 各种光交换技术的比较
• 2.5 光互联网络的发展
• 2.5.1 光通信网络的发展历程和趋势
• 2.5.2 IP 与光网络融合层次结构的发展
• 2.6 本章小结
• 3 QoS 研究综述
• 3.1 引言
• 3.2 QoS 概述
• 3.2.1 什么是QoS
• 3.2.2 为什么需要QoS
• 3.2.3 QoS 量化指标
• 3.2.4 QoS 服务模型
• 3.3 综合服务IntServ
• 3.3.1 IntServ 概述
• 3.3.2 IntServ 的实现及主要构件
• 3.3.3 资源预留协议RSVP
• 3.3.4 IntServ 的总结评价
• 3.4 区分服务DiffServ
• 3.4.1 DiffServ 概述
• 3.4.2 DiffServ 的基本概念
• 3.4.3 DiffServ 的实现
• 3.4.4 DiffServ 的总结评价
• 3.5 多协议标签交换MPLS
• 3.5.1 MPLS 概述
• 3.5.2 MPLS 的基本概念
• 3.5.3 MPLS 的实现
• 3.5.4 MPLS 流量工程TE
• 3.6 QoS 方案的评价
• 3.7 本章小结
• 4 TWT 光突发网络
• 4.1 引言
• 4.2 什么是突发BURST
• 4.3 何为TWT 光突发网络
• 4.3.1 网络模型
• 4.3.2 为何选择TWT 结构
• 4.3.3 TWT 光突发网络体系结构
• 4.4 TWT 光突发网络的优劣评价
• 4.5 本章小结
• 5 TWT 光突发网络中 QoS 控制技术
• 5.1 引言
• 5.2 TWT 光突发网络中融合的QoS 体系结构
• 5.3 流量的区分
• 5.4 分组的汇聚和调度
• 5.5 队列的管理策略
• 5.5.1 主动队列管理AQM 简介
• 5.5.2 随机早期检测算法RED
• 5.5.3 区分服务中的RED 算法分析
• 5.5.4 同时使用长度阈值和时间阈值的队列控制策略
• 5.6 基于新优先级的动态带宽分配
• 5.6.1 带宽的预约和分配过程
• 5.6.2 新优先级的计算
• 5.6.3 带宽的动态分配方法
• 5.7 本章小结
• 6 TWT 光突发网络仿真实验及结果
• 6.1 引言
• 6.2 流量的模拟产生
• 6.2.1 流量研究概述
• 6.2.2 泊松流量模型
• 6.2.3 自相似流量模型
• 6.3 TWT 光突发网络仿真实验设计
• 6.3.1 系统的整体设计
• 6.3.2 分组的设计
• 6.3.3 队列的设计
• 6.3.4 数据帧的设计
• 6.4 仿真实验结果及分析
• 6.5 本章小结
• 7 研究结论与展望
• 7.1 研究结论
• 7.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 独创性声明
• 学位论文版权使用授权书