光突发交换网络中冲突解决方法的研究

论文摘要

光突发交换（OBS）网络被认为是下一代光网络的发展趋势。在OBS网络的核心节点中,突发数据包之间会由于竞争有限的数据（波长）资源而发生冲突。研究出可以根据不同的网络情况有效解决冲突的方法对OBS网络的资源利用率、网络吞吐量等性能有着非常重要的意义。本文首先阐述了突发数据包分割方法的原理,并针对目前研究的分割方法只讨论了单信道冲突情况的局限性,提出了突发数据包之间发生的多信道冲突情况,并提出了相应的可以在最大程度上减小数据损失以及可以有效保证服务质量（QoS）的冲突解决措施。将突发数据包分割方法与光缓存方法进行了性能比较。结果发现,分割方法比光缓存方法在解决冲突问题上具有更好的平稳性。并且在某些网络配置下,当网络负荷较大时,采用分割方法可以得到比光缓存方法更低的包丢失率。三种基于优先级的冲突解决方法都存在将低优先级突发数据包整个丢弃的可能性,针对这个不足,提出了一种改进的突发数据包分割方法,并且提出了与其对应的一种可以有效保证网络QoS的新型突发数据包封装方式。通过模拟发现,在网络负荷较小的时候,改进的分割方法可以使低优先级突发数据包的平均丢失率比突发数据包尾部分割方法得到的平均丢失率低大约一个数量级,并且可以有效地保护低优先级突发数据包中相对较高等级的IP数据包。对光突发交换网络中由于采用光复合突发交换（OCBS）技术解决冲突而导致的一种称为“分割丢弃不公平性”的问题进行了讨论。针对传统的不公平性问题解决方法有可能会造成较大的数据损失的这个不足之处,提出了一种改进的不公平性问题的解决方法。改进方法综合考虑了冲突中竞争突发数据包和原突发数据包的长度比值,通过减小长度较长的突发数据包遭受丢弃处理的概率,从而可以减小数据损失。模拟表明,改进的方法不但可以保持传统方法的优点,还使得由于丢弃而导致的突发数据包丢失率减小了19 %左右,网络吞吐量也增加了10 %左右。在已往基于“激活-空闲”模型的OBS系统研究中,当考虑突发数据包选择输出端口进行输出时,都假设所有突发数据包都以概率1 N（ N是核心节点的输出端口数目）选择输出端口进行输出,但实际上,突发数据包会由于路由的不同而采用不同的概率选择端口输出。针对这样的情况,首次提出了光突发交换网络的核心节点中发生的不等概率输出问题。从数值分析结果可以看到,当选择核心节点某一个输出端口的概率从0.6到0.9,概率每增加0.1,突发数据包的阻塞率就将分别减小6 .4%, 6 .9%和7 .5%,并且还看到在配备从1根到4根FDL延迟线的情况下,每增加一根FDL延迟线,突发数据包的阻塞率就将减小35 .1%, 26 .0%和20 .6%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 WDM光网络技术的发展与应用
• 1.2 WDM光网络中的交换技术
• 1.3 几种光交换技术的比较
• 1.4 光突发交换技术的基本原理
• 1.5 光突发交换网络中的节点结构及功能
• 1.6 光突发交换网络中的资源预留协议
• 1.7 光突发交换网络中的冲突问题
• 1.8 冲突的各种解决方法
• 1.9 本章小结
• 2 基于突发数据包分割的冲突解决方法
• 2.1 突发数据包尾部分割方法
• 2.2 突发数据包头部分割方法
• 2.3 光缓存方法和突发数据包分割方法的性能综合分析
• 2.4 本章小结
• 3 一种支持QoS的新型突发数据包分割方法
• 3.1 三种支持QoS的冲突解决方法
• 3.2 改进的基于优先级的突发数据包分割方法
• 3.3 本章小结
• 4 光突发交换网络中的分割丢弃不公平性问题
• 4.1 光突发交换网络中的分割丢弃不公平性问题的提出
• 4.2 传统的不公平性问题解决方法
• 4.3 改进的不公平性问题解决方法
• 4.4 结果比较与讨论
• 4.5 本章小结
• 5 光突发交换网络核心节点中不等概率输出问题的研究
• 5.1 不等概率输出问题的提出
• 5.2 不等概率输出问题的分析
• 5.3 结果讨论
• 5.4 本章小结
• 6 全文总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读博士学位期间发表以及录用待发表的学术论文
• 附录2 缩写简表