OBS网络突发包重传的实现及其TCP性能分析

摘要

光突发交换（OBS）技术，由于其充分结合了电的灵活处理技术和光的高速传输技术，被认为是未来密集光波分复用（DWDM）的可行性方案，成为学术界和产业界的研究热点。但是由于OBS网络本质上是典型的无连接网络，同时由于其核心网络无缓存并采用单向信令机制，在核心节点很有可能发生资源竞争，引起突发包丢失，导致网络性能下降，因此竞争解决是一个非常重要的课题。目前在OBS网络中，OBS层面上的数据丢失恢复机制比较典型的有突发包重传和突发克隆等。 本文首先在国内外现有研究的基础之上，对OBS网络中网络丢包后的快速数据恢复技术进行了研究，并提出了一种在OBS层进行突发包重传的机制，这种机制采用向源边缘节点发送链路故障信息（LFM），自动重传请求（ARQ），链路恢复信息（LRM），以及暂时停止为新突发包预约资源的方式来实现突发包重传，减少网络丢包率（BLP）。该机制虽然设计为用于减少由于链路故障引起的突发包丢失，但同样适用于由于网络竞争而引起的丢包。本研究先对OBS实验平台边缘节点（EN）与核心节点（CN）的现场可编程门阵列（FPGA）进行了设计，在OBS实验平台上第一次成功实现了OBS网络突发包重传机制。此外，本文在OBS实验平台上评估了引入重传机制的OBS网络的TCP性能，实验结果说明，引入重传机制的OBS网络传输控制协议（TCP）性能相比没有引入重传机制的OBS网络TCP性能有很大的提高，同时，这种提高又受多方面因素的影响，如TCP的重传时限（RTO），突发包包长以及链路故障时间等。例如，在RTO=200ms的情况下，当链路故障时间为700ms时，当突发包包长分别等于6．25Kbytes，62．5 Kbytes以及125Kbytes时，引入重传机制的TCP吞吐量较没有采用重传机制的TCP吞吐量，分别增加了53Mbps，33Mbps以及24Mbps，增长百分比分别为54．78％，41．98％以及34．18％。

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论文说明：缩略词索引表

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第一章绪论

1.1 光突发交换技术

1.1.1 光交换技术

1.1.2 LOBS网络的特点

1.1.3 LOBS网络的实验体系结构

1.2 OBS网络突发包的重传

1.3论文主要内容

第二章 OBS网络突发包重传的设计

2.1 OBS网络突发包重传机制介绍

2.2 OBS网络突发包重传的边缘节点的FPGA设计与实现

2.2.1 总体结构

2.2.2模块化流程

2.2.3功能模块具体实现流程

2.3 OBS网络突发包重传的核心节点的FPGA设计与实现

2.3.1 总体结构

2.3.2模块化流程

2.3.3功能模块具体实现流程

第三章OBS网络突发包重传的性能分析

3.1突发包重传的实现

3.1.1实验设计

3.1.2实验结果与分析

3.2 TCP性能分析

3.2.1 OBS网络中TCP的性能

3.2.2实验设计

3.2.3实验结果和分析

第四章论文总结与展望

4.1论文总结

4.2展望

参考文献

致 谢

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