OBS网络中基于QoS路由的流量工程算法研究

摘要

密集波分复甩技术(DWDM)的发展虽然为爆炸式增长的数据业务提供了巨大的带宽资源，但目前的多层网络结构以及各自独立的交换连接控制机制却无法满足数据业务对高速、大容量的交换系统的需求。光分叉复用器．(OADM)的研究与发展虽然在一定程度上实现了光网络带宽的动态指配，但是各网络层间的适配和复用带来了不必要的光电转换，增加了业务的转发成本和操作复杂度。因此，从长远的角。度来看，为了适应数据业务对交换速率的需求，IPoverWDM势在必行。 近年来，光突发交换技术(OBS)一直被认为是面向业务的IPoverWDM的最有前途的解决方案之一。它的提出不仅解决了光分组交换对光存储媒质的依赖问题，而且也实现了在高速率的传输条件下，比光电路交换更灵活的带宽分配机制。同时，它也使整个通信网的网络层次结构更加简单。它将控制分组和数据分组在时间和空间上分离传输，采用单向资源预留机制，使用可变长度的突发分组，既保证了转发的快速，避免了在网络中间节点对数据分组进行光电转换，实现了。数据的全光透明传输，又降低了网络中间节点的复杂度和对光子器件的要求，为业务流建立了动态、灵活、快速的连接。 然而，由于OBS技术是面向非连接的，因此业务流在OBS网络中传输时出现拥塞是不可避免的。目前对于这一OBS网络中的冲突问题，通常采用的方法是在发生冲突后尽量消除，或在无法消除时尽量减小数据丢失率。然而，由于所有这些方法只是在冲突发生以后进行的补救措施，所以它们虽然能够在一定程度上提高OBS网络的整体性‘能，但效果是非常有限的。要规避网络资源竞争冲突问题，必须从源头着手，即必须合理地分配网络上各条链路上的业务流量，使整个网络的负载尽可能均衡，从而减小网络拥塞的概率以及业务的丢包率，而这也正是流量工程的目标。 本文在对传统IP网络中的流量工程实现机制进行了深入研究的基础上，对OBS网络中的流量工程问题做了一些创新性的工作，主要有： 1)对OBS中传送的业务进行了QoS的等级划分：因为目前网络中业务的多样性，导致QoS等级很难界定。针对这一情况，依据网络性能最重要的三个方面，即时延、时延抖动和丢包率，对OBS中传送的业务进行了QoS的等级划分； 2)提出了三种OBS网络中多路由条件下的OoS路由算法，即最短路径一最大剩余波长算法、最大波长空闲率一最短路径算法和扩展预约算法。它们分别针对不同的服务质量要求提出，且能在一定程度上平衡网络负载，提高网络资源的利用率。其中，最短路径一最大剩余波长算法适用于对时延要求严格的业务；最大波长空闲率一最短路径算法部分牺牲了业务的传输时延，在更大范围内均衡了网络负载，避免了因流量的过于集中引起的网络拥塞；而扩展预约算法主要解决了业务流的稳定传输问题，即保证了业务的时延抖动和有序到达； 3)利用图示分析和仿真两种手段对算法进行性能分析，验证算法在提高网络性能方面的作用； 4)针对上述三种算法在单独使用时作用的有限性，提出了结合三种QoS路由算法，实现OBS网络中的流量工程的机制。

目录

文摘

英文文摘

独创性（或创新性）声明及关于论文使用授权的说明

第一章绪论

第二章光突发交换网络

第三章IP网络的流量工程

第四章OBS网络中基于QoS路由的流量工程算法

第五章总结与展望

参考文献

致谢