OBS核心节点交换调度技术的研究

论文摘要

因特网的快速发展和DWDM 在传输领域不可替代的优势,使得下一代互联网必然具有光分组传输和交换的特点。而在已知的几种光分组交换技术中, 光突发交换(OBS)以其灵活性(与OCS 相比)和可实现性(与OPS 相比)等特点而备受瞩目,成为国内外研究的热点。为了攻克和掌握这一关键技术,很多政府和研究机构开展了与OBS 相关的研究工作,我国863 重大计划也设立了重大项目“光突发交换关键技术和实验系统”,本文的工作正是该项目中的关键部分——核心节点控制系统。本文首先对光突发交换网络的基本概念和原理进行了描述,在此基础上介绍了OBS 实验系统的结构与工作流程,然后对实验系统中的重要组成部分——核心节点的结构、功能等做出祥述。并结合设计指标对几个关键参数进行了分析。然后本文对核心节点控制系统中的关键部件,即控制主板的设计方案进行了详尽的阐述,给出了设计原理图,并深入分析了各模块的功能和接口。最终采用多层PCB 和VHDL 编程实现了这部分功能。交换系统的性能很大程度上决定于交换调度算法,本文结合实际系统的光交换结构,分析了在控制主板中所采用的调度算法,对其进行了性能仿真,并对仿真结果作出了分析。最后,本文给出了利用该算法实现的核心节点交换调度器,分析并解决了硬件实现该调度算法的若干难点问题,如时标越界等。文中对核心调度器具体设计的描述,以各个子模块有限状态机的形式给出。本文设计在实验系统中得到验证,达到了系统设计指标要求。

论文目录

• 主要符号表
• 第一章 引言
• 1.1 OBS 技术的产生背景
• 1.2 OBS 技术简述
• 1.2.1 OBS 的基本原理
• 1.2.2 OBS 技术的优点
• 1.3 国内外研究动态
• 1.3.1 OBS 资源预约方案和信令
• 1.3.2 OBS 的冲突处理机制（contention resolution）
• 1.3.2.1 光缓存
• 1.3.2.2 波长变换
• 1.3.2.3 偏射路由
• 1.3.2.4 突发数据分割（Burst segmentation）
• 1.4 主要研究工作和论文安排
• 1.4.1 主要研究工作
• 1.4.2 论文安排
• 第二章 OBS 核心节点结构分析
• 2.1 OBS 实验系统
• 2.1.1 OBS 实验系统框图与说明
• 2.1.2 OBS 实验系统工作流程
• 2.2 核心节点系统的实现
• 2.2.1 核心节点实现框图与说明
• 2.3 核心节点关键参数分析
• 2.3.1 控制通道速率分析
• 2.3.2 处理延时（基于顺序调度策略）分析
• 2.3.3 关于突发交换丢失率
• 2.4 本章小节
• 第三章 核心节点核心控制主板的硬件实现
• 3.1 核心节点控制主板框图与说明
• 3.2 FPGA 的选型和配置电路
• 3.3 外围电路与接口设计
• 3.3.1 与MCU 网管处理子卡的接口设计
• 3.3.2 与高速接口板的接口设计
• 3.3.3 与DSP 协处理子卡的接口设计
• 3.3.4 与光交换结构的接口及其外围电路
• 3.3.5 与远端命令解析器的接口及其外围电路
• 3.4 PCB 设计
• 3.4.1 电源管理
• 3.4.2 布局与布线
• 3.5 本章小节
• 第四章 核心节点调度算法
• 4.1 调度算法分析
• 4.1.1 LAUC 算法简介
• 4.1.2 实验系统核心节点调度算法
• 4.1.2.1 实验系统交换结构及冲突资源分析
• 4.1.2.2 实验系统调度算法流程
• 4.2 调度算法参数说明
• 4.3 调度算法性能仿真
• 4.3.1 性能仿真结果与分析
• 4.4 本章小节
• 第五章 OBS 核心节点交换调度器的 VHDL 实现
• 5.1 交换调度器模块框图
• 5.2 时标越界问题及解决
• 5.3 交换调度模块功能描述及状态机
• 5.3.1.2 资源表读取及BHP 类型散转模块
• 5.3.1.3 SDH 处理模块
• 5.3.1.4 Burst 处理模块
• 5.3.1.5 资源表管理模块
• 5.4 调度器VHDL 实现流程
• 5.5 本章小结
• 第六章 全文总结
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 附录 A 核心节点控制母板原理图
• 附录 B 核心节点控制主板PCB 布局图
• 附录 C 核心节点控制主板POS 总线接口标准
• 附录 D 顺序调度算法仿真波形
• 个人简历
• 在校期间研究成果