光网格计算环境下波长资源预留机制研究

摘要

当前E-Science等网格应用日益普及,致使以IP over Optical为核心的光网格计算环境相关技术得到了广泛关注,目前国际上许多研究组织或机构,重点资助了一批专项研究项目(如:DRAGON、CHEETAH和CANARIE等),在高能物理、天文、地理等领域也有许多基于网格应用的研究项目。但是在分布式光网格计算环境下,仍面临以下问题,即如何有效地管理和优化波长资源,以使光网络能以更灵活、更高效的方式支持各种新业务。因此,如何高效地利用光网络波长资源成为本文研究的课题。
　　 在光网格计算环境下,对用户资源请求的处理常采取两种模式,即立即预留和提前预留。但由于用户请求常常是突发性地随机到达,因此在资源预留中不可避免地出现大量的资源碎片,而严重地影响网络资源利用率。因此,如何有效地减少资源碎片,协调提前预留和立即预留的资源冲突已成了光网格计算领域的一个重要研究主题,论文主要就这一问题进行了分析和论证,并完成了如下工作:
　　 第一:结合网格资源预留的特点在分布式波长资源预留机制下提出了一个提前预留和立即预留的用户请求模式。第二:研究了当前WDM下常见的RWA算法,并基于提前预留和立即预留的用户请求模式把立即预留模式下的RWA算法引入到提前预留模式下作分析。第三:分析了提前预留模式下多优先级业务的波长分配问题,提出了一种抢占的多优先级波长资源预留算法。通过抢占策略,每个被阻塞业务会根据它的业务优先级抢占一个最合适的业务,使得网络预留的波长资源更加紧凑,一定程度上缓解了资源碎片对网络产生的影响,同时也保证了高优先级请求的QoS。第四:分析了提前预留和立即预留共存模式下的波长资源分配情况,提出了一种基于弹性时延的紧凑型波长分配算法(ED-CWA:Compact-awareWavelength Assignment Based on Elastic Delay)。通过适时调整提前预留请求的资源占用开始时间,使得网络为业务分配的波长资源更加紧凑,一定程度上缓解了资源碎片对网络产生的影响,通过设定弹性时延减少了提前预留和立即预留的资源冲突。第五:基于SimJava软件包的离散事件驱动仿真平台,开发了光网络波长资源调度仿真模块,该模块在提前预留和立即预留模式下支持常见的RWA算法。
　　 仿真实验表明,论文提出的算法在相同的网络负载下,其资源碎片率、阻塞率优于FF(First Fit)、LU(Least Used)、MS(Max Sum)等RWA算法。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 网格计算

1.1.2 网格计算环境与支撑网络

1.1.3 光网格计算的研究意义

1.2 光网格计算的国内外研究现状

1.3 论文主要内容及研究工作

1.4 论文组织结构

第二章 光网格计算环境下资源控制与管理的基本概念与模式

2.1 光网格资源

2.1.1 光网格资源

2.1.2 光网格资源的特性

2.1.3 光网络波长资源

2.2 光网格下的资源预留机制

2.2.1 网格资源预留机制

2.2.2 光网络波长资源预留机制

2.3 提前预留和立即预留用户请求模式

2.4 本章小结

第三章 光网格计算环境下路由波长分配(RWA)机制

3.1 WDM光网络的应用与发展

3.1.1 WDM的产生

3.1.2 WDM技术的发展

3.2 光网络的拓扑结构

3.2.1 物理拓扑

3.2.2 逻辑拓扑

3.3 WDM光网络中的波长连续性限制

3.3.1 波长连续性限制

3.3.2 波长转换限制

3.4 WDM光网络的抽象描述模型

3.5 WDM光网络中的RWA算法

3.5.1 基本概念

3.5.2 路由选择算法

3.5.3 波长分配算法

3.6 提前预留模式下的RWA算法

3.7 本章小结

第四章 光网格计算环境下多优先级提前资源预留机制

4.1 背景描述

4.2 基于抢占的多优先级波长资源预留算法

4.3 算法仿真与性能分析

4.4 本章小结

第五章 光网格计算环境下的一种基于弹性时延的紧凑型波长分配算法

5.1 背景描述

5.2 光网格计算环境下资源预留模型与分析

5.2.1 用户资源请求的一般性描述

5.2.2 资源预留模式及路由波长分配(RWA)算法

5.3 ED-CWA:基于弹性时延的紧凑型波长分配算法

5.4 算法流程

5.5 算法仿真与性能分析

5.6 本章小结

第六章 光网格计算环境下RWA算法仿真模块

6.1 GRIDSIM介绍

6.2 离散事件驱动仿真包SIMJAVA

6.3 基于GRIDSIM抽象光网格资源实体

6.4 仿真模块的设计与实现

6.5 本章小结

第七章 总结及未来工作

致谢

攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的研究成果

参考文献