关于OCS和OBS性能比较的研究

论文摘要

随着网络技术的拓展深入,近年来网络中的业务数据量呈爆炸式增长,网络带宽的需求越来越大,波分复用(WDM,Wavelength Division Multiplexing)被广泛采用。密集波分复用(DWDM)技术更为通信网络提供了巨大的传输容量,逐步成为主流传输技术。但是当前WDM仅仅是工作于骨干网的实现点到点连接的技术,IP业务仍然是采用IP over ATM/SDH/WDM的多层网络结构方式进行。这种方式层次功能重叠,带来的额外开销巨大,而且在网络中间节点的处理需要进行O/E/O的转换,由于电子瓶颈的存在,网络速度受限。因此有必要减少光电转换带来的开销,简化层次结构。目前有三种技术有望满足这一需求:光路交换OCS(Optical Circuit Switching),光分组交换OPS(Optical Packet Switching),光突发交换OBS(Optical Burst Switching)。其中光路交换也就是光的波长路由交换方案,本质上是一种光层的电路交换;光分组交换直接在光域进行层间适配,丢弃了电适配层,简化了网络的控制,提高了操作效率,真正实现了IP层与光层的紧密耦合,是理想的承载方案。但是由于缺乏高速光逻辑器件、光缓冲存储器件等,该方案还处于理论研究阶段;基于这种背景,作为一种折中方案的OBS技术脱颖而出,OBS技术可以很好的支持分组业务,而实现难度(尤其是对光器件技术的要求)低于OPS。作为一种很有发展潜力的交换模式,OBS得到了广泛的关注。对于OCS技术和OBS技术的性能优劣,业界普遍认为OBS由于具有统计复用能力,因此更适用于突发性较强的业务模式,应该比OCS具有更高的吞吐率。然而关于二者性能的定量比较却较少有人关注。本文致力于在公平的基础上,建立一个性能评估体系,对比OCS与OBS在IP分组的丢弃率、端到端时延方面的性能表现。本文围绕如何从实际的网络模型中抽象出仿真模型,研究了如何建立业务源以使其可供OCS和OBS仿真模型进行公平的比较,研究了两种交换模式中的关键技术以合理的配置仿真模型中的各种参数等内容。通过仿真,作者认为两种交换技术在不同的情况下各有优劣。在大业务量的情况下,OCS网络的丢包率甚至比OBS网络的高一个数量级。然而在业务量较小时,OCS网络可以做到无丢包,在OBS网络中,由于冲突的不确定性导致有丢包发生。时延方面,仿真结果表明,业务量对OCS网络的端到端时延影响不大,OBS的这一指标是随着业务量的增大而增大的。总体来看,OBS网络的时延要低于OCS网络,但在使用FDL的情况下,OBS网络的端到端时延增大,甚至会高于OCS网络。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 光网络的发展
• 1.2 全光电路交换和光突发交换相关技术背景介绍
• 1.2.1 全光电路交换OCS
• 1.2.2 光突发交换OBS
• 1.2.3 关于OCS 和OBS 比较的研究现状
• 1.3 本文主要内容及安排
• 第二章 仿真平台设计
• 2.1 仿真平台设计思路
• 2.1.1 关于比较的公平性
• 2.1.2 关于拓扑和比较参数的选择
• 2.2 业务源模型
• 2.2.1 业务源设计思路
• 2.2.2 业务源的仿真平台实现
• 2.3 OCS 仿真平台
• 2.3.1 设计思路
• 2.3.2 edge router 节点的设计
• 2.3.3 路由算法的设计
• 2.4 OBS 仿真平台
• 2.4.1 设计思路
• 2.4.2 edge router 节点的设计
• 2.4.3 核心节点的设计
• 2.4.4 汇聚及调度算法介绍
• 2.5 仿真中的参数设置
• 2.6 本章小结
• 第三章 不同业务源下OCS 和OBS 的比较
• 3.1 关于业务源的研究
• 3.1.1 泊松过程
• 3.1.2 自相似过程
• 3.2 不同业务源给性能比较带来的影响
• 3.2.1 关于丢包率
• 3.2.2 关于端到端时延
• 3.3 本章小结
• 第四章 FDL 的配置对OCS 和OBS 性能比较的影响
• 4.1 关于FDL 的研究
• 4.2 FDL 对性能比较的影响
• 4.2.1 关于丢包率
• 4.2.2 关于端到端时延
• 4.3 本章小结
• 第五章 TWC 的配置对OCS 和OBS 性能比较的影响
• 5.1 可调波长转换器简介
• 5.2 TWC 对性能比较的影响
• 5.2.1 关于丢包率
• 5.2.2 关于端到端时延
• 5.3 本章小结
• 第六章 全文总结
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历
• 攻读硕士学位期间研究成果