光突发交换网络区分服务研究

摘要

因特网的飞速发展对数据传输技术提出了更高要求。密集波分复用(DWDM)技术能充分利用光纤巨大的传输容量，基本满足了对带宽的需求。为了有效利用原始带宽，应该直接在光层透明地传输和交换IP分组。光突发交换(opticalburstswitching，OBS)作为一种新的光交换技术，具备了波长路由和光分组交换的优点，有着很好的应用前景。在OBS网络中，具有相同出口地址(和相同服务质量参数)的多个IP分组被汇聚成一个数据突发(Burst)，作为一个整体在网络中传输。OBS的一个重要特点是Burst的数据信息和控制信息分开传送和交换。这方便了光核心路由器对控制信息的电处理，也为实现数据信息的端到端全光透明传输奠定了基础。 在OBS网络中支持区分服务(differentiatedservices，DiffServ)是一个非常重要的研究课题。区分服务模型可以分为两种：相对区分服务模型和绝对区分服务模型。在OBS网络中支持区分服务可以通过以下两种方法来实现：使用额外偏移时间(extraoffsettime)和使用具有区分服务功能的数据信道调度机制。 本文着重阐述了在OBS网络中支持区分服务的方法，其主要内容包括：光交换网络的背景，OBS网络的介绍，基于额外偏移时间的区分服务机制和区分服务数据信道调度机制等。论文的主要研究工作和创新如下： 论文的第二章介绍了OBS网络的体系结构和诸如数据信道调度、资源预留协议等重要研究课题。这一章提出了一种新的数据信道调度算法——最少波长转换(minimalwavelengthconvertingtimes，MWCT)算法。它能有效地降低网络中波长转换操作的频率，从而减轻核心路由器的负担，并削弱波长转换操作给光信号带来的不良影响。 现有的资源预留协议JET(justenoughtime)会导致延时冗余，与偏转路由(deflectingrouting，DR)兼容也有一定难度。本文的第四章提出了一种新的资源预留协议JLT(justlittletime)。JLT协议只需很小的初始偏移时间，并使用光缓存来补偿偏移时间的不足。它能有效地减小Burst端到端的延时，并能无修改地兼容偏转路由。为在基于JLT的OBS网络中支持相对区分服务，第四章提出了PJLT(prioritizedJLT)协议。PJLT协议使用额外偏移时间，它能减少高优先级Burst的资源请求被低优先级Burst阻塞的概率，从而显著降低高优先级业务的数据丢失率。第四章还提出了一种结合使用额外偏移时间和Burst抢占/Burst主动分段丢弃技术的支持绝对区分服务的新方法。该方法可以用于基于JET的或者基于JLT的OBS网络中，分别称为PSPJET(supportingpreemptionandsegmentPJLT)机制和PSPJLT(supportingpreemptionandsegmentPJET)机制。PSPJET/PSPJLT机制的数据丢失率比PJET/PJLT低，而且对高业务负载的承受能力比APJET(absolutePJET)机制更强。此外，PSPJET机制不要求使用光缓存，可以用于无光缓存的OBS网络中，降低网络的建设成本。 另外一种在OBS网络中支持区分服务的方法是使用具有区分服务功能的数据信道调度机制。论文的第五章提出了一种SD(servicedifferentiation)数据信道算法。该算法能为高优先级业务提供比低优先级业务更可靠的转发服务。这一章还提出了PDF(Proportionaldifferentiation)数据信道调度算法。它能较好地支持比例区分服务。该算法能确保高优先级业务获得不低于低优先级业务的转发服务质量，而且能维持各类业务数据丢失率比例关系近似不变。第五章的最后一部分提出了一种ADS(absolutedifferentiatedservices)数据信道调度机制。ADS机制结合使用了波长分组、Burst主动丢弃、Burst抢占和Burst静态优先级调度等方法，能够在OBS网络中实现绝对区分服务功能。仿真表明，相比EDS/DWG机制(earlydropbyspan/dynamicwavelengthgrouping)，ADS机制对高业务负载的承受能力更强。 论文中提出的算法和机制经过了理论分析和计算机仿真的验证，可以用于未来的OBS网络中，以实现区分服务功能。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表索引

1.绪论

2.光突发交换网络介绍

3.OBS网络区分服务概述

4.基于额外偏移时间的区分服务

5.区分服务数据信道调度机制

6.结束语

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文

攻读博士学位期间参加的项目

致谢

缩略语索引