光突发交换中支持QoS的资源预留机制及自适应波长分配的研究

摘要

波分复用(WDM)技术的大规模应用极大地提高了点到点传输容量，给交换系统的发展带来新的机遇和挑战。但是“电子瓶颈”问题不仅增加了系统成本而且限制了网络吞吐量和灵活性，阻碍了交换速度的进一步提高。从长远来看，只有采用光交换技术才能突破上述限制。作为实现全光网络的一种可选的交换技术——光突发交换(OBS)，在考虑到当前技术局限性的同时，充分结合融合了光分组交换(OPS)和光电路交换(0CS)的优点，并克服其不足之处，为实现全光通信网络提供了一种行之有效的解决方案。
　　 论文在深入分析现有OBS关键技术的基础上，提出了一种基于加强型学习机制的偏置时间算法，并对现有的波长分配机制进行了改进。最后，利用OPNET仿真工具设计并实现了OBS通用仿真平台。主要研究成果如下：
　　 (1)提出一种加强型学习机制的计算偏置时间算法。该算法能够在基于JET(Just-Enough-Time)信令的无光缓存OBS网络中，根据网络负载和服务质量(QoS)的要求，通过加强型学习，灵活地设置偏置时间(OT)，使得偏置时间能够随着网络载荷的变化自适应调整。该算法较好地适应了网络状态的变化，并且支持QoS。
　　 (2)提出基于波长链路对的虚拟动态波长分配算法。该算法在虚拟动态波长分配的基础上增加了按照波长传输的成功率对各个波长节点对进行排序的功能，使得每个节点波长域中波长节点对的顺序根据当地网络状况和流量的改变而更新，并且各级波长节点域也能够根据网络状态的变化自动调整，减少了波长碎片，从而提高了波长利用率，更好地提供QoS。
　　 (3)采用OPNET仿真工具设计了一个通用的OBS网络仿真平台。该仿真平台包括了边缘发送节点、边缘接收节点和核心节点。在仿真平台的边缘发送节点处增加了加强型学习代理Agent和反馈机制。仿真结果表明，该方案可以有效降低端到端的突发时延，在保证高优先级突发业务阻塞率的同时，尽可能地降低了低优先级突发业务的阻塞率，有效地改善了OBS网络的性能。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1研究背景

1.2研究现状

1.3论文研究内容

1.4全文的组织安排

第二章 光突发交换基本原理及关键技术

2.1光突发交换的基本原理

2.1.1网络结构

2.1.2边缘结点

2.1.3核心节点

2.2 OBS中关键技术

2.2.1资源预留协议

2.2.2波长分配算法

2.2.3 QoS策略

2.2.4竞争解决方案

第三章 支持QoS的加强型自适应偏置时间算法

3.1加强型学习算法

3.1.1 Q学习算法(Q learning algorithm)

3.1.2 Q学习算法收敛性

3.1.3加强型学习算法在连续域中的应用

3.2支持QoS的偏置时间分析

3.2.1基于偏置时间的QoS

3.2.2基于额外偏置时间的QoS理论分析

3.3支持QoS的加强型自适应偏置时间算法设计与实现

3.4仿真结果分析

3.5本章小结

第四章 支持QoS的动态波长分配算法

4.1具有区分优先级的动态波长分配算法

4.1.1 PWA-Link算法

4.1.2虚拟动态波长分配机制

4.2基于波长链路对的虚拟动态波长分配算法

4.3仿真结果分析

4.4本章小结

第五章 基于OPNET的OBS系统仿真

5.1 OPNET仿真工具介绍

5.2 OBS仿真网络设计

5.2.1网络级仿真设计

5.2.2包格式设计

5.2.3核心节点设计

5.2.4边缘发送节点设计

5.2.5边缘接受节点设计

5.3系统仿真结果

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致 谢

攻读硕士学位期间发表的论文