光轨网络中资源分配技术研究

摘要

光轨网络是一种支持视频点播、云计算等新型网络技术的总线型网络。由于光轨网络具有业务最大时延约束下传输介质共享的特点，因此资源分配技术成为影响光轨网络性能的关键技术。然而，现有的资源分配技术缺少动态优化过程，同时传统的线性规划理论难以解决具有异步并发、随机到达等业务特征的光轨网络资源分配问题。本文从以下三个方面对光轨网络中的资源分配问题开展研究:光轨网络的故障检测和定位问题、光轨网络的业务量疏导问题和光轨网络的时隙分配问题。本文的主要工作总结如下:
　　(1)提出一种适合光轨网络的故障检测和定位方法。该方法属于基于光轨网络的带外信令的故障检测和定位方法，即在光轨网络的光监测信道上按照双向转发检测协议(BFD)的方式发送故障检测帧和应答帧，以监测网络故障并进行故障定位。本文详细阐述了总线形光轨网络、环形光轨网络以及网状形光轨网络中的应用过程。
　　(2)提出一种以最大化网络吞吐量为目标的业务量疏导算法。以深度优先搜索算法(DFS)为理论基础分别设计了针对静态业务条件和动态业务条件的启发式算法。数值计算结果表示算法有效疏导了网络业务量，提高了资源利用率。
　　(3)提出一种具有时延感知功能的动态时隙分配算法(Delayaware TSA)。该算法以时延敏感平缓循环(DS2R2)算法为基础，引入了时延感知概念，将网络平均时延分为传输时延、排队时延、传播时延和时隙同步时延四个部分，从而更精确地根据网络业务量分配对应的时隙。
　　(4)采用网络模拟器NS2对DS2R2算法和Delay aware TSA算法进行网络仿真并详细地介绍了网络仿真的思路和网络参数设置。仿真结果从时延、时延抖动和时隙占用率三个方面体现了Delay aware TSA算法优于DS2R2算法。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 光轨技术的发展背景

1．2 光轨网络技术简介

1．2．1 光轨网络技术的特性

1．2．2 光轨网络的节点结构

1．2．3 光轨网络的工作机制

1．3 光轨网络技术的国内外研究领域及现状分析

1．4 本文的主要工作和论文内容安排

第2章 光轨网络中基于带外信令的故障检测和定位方法

2．1 背景介绍

2．2 基于带外信令的故障检测和定位方法的工作原理

2．2．1 带外信令的故障检测帧和应答帧的组成

2．2．2 带外信令故障检测和定位方法工作机制

2．2．3 带外信令故障检测和定位方法的特性

2．3 光轨网络带外信令的故障检测和定位算法的技术方案研究

2．3．1 总线光轨网络的故障检测与定位原理

2．3．2 环形光轨网络的故障检测与定位原理

2．3．3 网状形光轨网络的故障检测与定位原理

2．4 基于带外信令的故障检测和定位方法的具体实施研究

2．5 本章小结

第3章 基于深度搜索算法的光轨网络业务量疏导算法

3．1 基于DFS的业务量疏导算法概述

3．1．1 光轨网络问题描述

3．1．2 光轨网络业务量疏导问题整数线性规划描述

3．2 两种业务量疏导的启发式算法

3．2．1 面向静态业务量的光轨网络启发式算法

3．2．2 面向动态业务量的光轨网络启发式算法

3．3 DFS的程序实现以及业务量疏导算法的算例

3．3．1 DFS的程序实现

3．3．2 基于DFS算法的业务量疏导算例

3．4 本章小结

第4章 光轨网络时延感知的时隙分配算法的研究

4．1 光轨网络中的时隙分配问题

4．2 时延敏感平缓循环算法

4．3 光轨网络中时延感知的时隙分配算法

4．4 时隙分配算法步骤

4．4．1 基本思想

4．4．2 算法过程

4．4．3 算法步骤

4．4．4 算法初步仿真

4．5 本章小结

第5章 基于NS2的算法仿真和性能评估

5．1 NS2网络模拟器概述

5．2 NS2仿真原理

5．3 NS2网络模拟器节点模型

5．4 Delay aware TSA时隙分配算法仿真思路

5．4．1 光轨网络中两种算法的性能评价标准

5．4．2 光轨通信网络吞吐量分析

5．4．3 光轨通信网络业务请求丢包率分析

5．4．4 光轨通信网络业务请求时延及时延抖动分析

5．4．5 光轨通信网络时隙占用率分析

5．5 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 本文研究工作总结

6．2 研究展望

参考文献

致谢

攻读学位期间参加的科研项目和成果