OBS网络的TCP性能分析及拥塞控制策略研究

摘要

OBS(光突发交换-Optical Burst Switching)作为当前技术条件下系统可实现的一种方案，结合了光电路交换和光分组交换的优势，是较有发展前途的光交换技术。本文的研究重点是在OBS网络的特殊环境下的TCP性能表现以及遭遇到的各种问题，在对此进行深入分析后，提出了一种改进的TCP拥塞控制策略。
　　 本文首先概括介绍了光突发交换的原理、网络结构和模块功能。结合国际国内的研究成果，总结和讨论了光突发交换的多种关键技术，包括数据信道的汇聚机制、调度算法、冲突解决机制等。接着详细介绍了传统的TCP拥塞控制算法，包括拥塞控制的几个阶段、各种实现版本的介绍、TCP拥塞控制算法的特点分析以及它的不足和改进措施等。然后结合国内外的研究成果，深入讨论了OBS网络的各种特性对TCP性能的影响，其中包括边缘结点的汇聚时延、突发包的汇聚长度、无缓存的核心结点结构等特点对TCP性能的影响。OBS网络由于核心结点通常没有光缓存，很容易造成竞争而非拥塞丢包，错误地触发拥塞控制机制，从而使得TCP吞吐量下降。为了改善此问题给TCP性能带来的负面影响，本文提出了一种改进的拥塞窗口调整策略，该策略主要是依据TCP环回时间RTT的相对变化幅度来判定突发的丢失是由于竞争引起还是拥塞引起，然后采用相应的窗口调整算法来调整TCP拥塞窗口。该策略能在一定程度上减轻由于竞争丢包给TCP吞吐量带来的负面影响。最后，介绍了几种其他的适用于OBS网络的拥塞控制策略。这些策略不同于TCP拥塞控制，他们主要是在光层上实现的基于速率控制的拥塞反馈控制机制，相比TCP，他们能够更加及时地调整注入网络中的流量，达到拥塞控制的目的。
　　 本文所作的主要工作如下：
　　 ()详细地研究了传统的TCP拥塞控制机制，分析了他们的特点和不足，并查阅国内外相关文献提出了一些改进的措施。
　　 ()深入分析了TCP在OBS网络中遭遇到的各种问题，通过这些研究，提出了一种改进的TCP over OBS拥塞控制方案RGAIMD，该方案能改善OBS网络由于竞争产生丢包而对TCP性能产生的负面影响。最后进行了仿真验证。